Ghosting mechaniczny. Mechanical Ghosting ZAGADNIENIA POLIGRAFICZNE

Transkrypt

1 Ghosting mechaniczny Mechanical Ghosting Jan Kowalczyk Technika drukowania heatsetowego jest jedną z odmian technologii offsetowej. Jest stosowana do drukowania na podłożach w postaci wstęgi, przy czym farba drukowa utrwalana jest w wysokiej temperaturze. Obecnie nierozwiązanym jeszcze problemem tej techniki, prowadzącym do powstawania druków z wadami, jest występowanie zjawiska ghostingu mechanicznego i związanego z nim ściśle pilingu negatywowego. Wobec złożoności zjawiska ghostingu trudno jest znaleźć jakieś uniwersalne rozwiązanie technologiczne prowadzące do jego eliminacji. Możliwe jest jedynie ograniczanie intensywności występowania ghostingu przez zmianę parametrów procesu drukowania. Dla właściwego wyboru środków, a w efekcie skutecznej walki z ghostingiem konieczne jest dobre rozumienie wszystkich zjawisk zachodzących podczas drukowania. W artykule podjęto próbę określenia głównych parametrów materiałów i procesów technologicznych mających wpływ na intensywność ghostingu mechanicznego oraz wytłumaczenia mechanizmów powstawania tego zjawiska. Słowa kluczowe: druk offsetowy, farby heatset, ghosting mechaniczny Heatset printing technique is a variation of offset technology. It is used for printing on substrates in the form of a web, wherein the printing ink is cured at a high temperature. An unsolved problem of this technique, leading to the production of printed materials with defects, still remains the phenomenon of mechanical ghosting as well as closely related to it negative piling. Given the complexity of the ghosting phenomenon, it is difficult to find a versatile technological solution leading to their elimination. You can only reduce the ghosting intensity by changing the parameters of the printing process. For a proper choice of the means, and ultimately for the effectiveness of the fight against ghosting it is necessary to well understand of all the phenomena occurring during printing. This paper attempts to identify the main parameters of the materials and processes that affect the intensity of the mechanical ghosting and to explain the mechanisms of this phenomenon. Keywords: offset printing, heatset inks, mechanical ghosting Technika drukowania heatsetowego jest jedną z odmian technologii offsetowej, stosowaną do drukowania na podłożach w postaci wstęgi, z użyciem farb utrwalanych w wysokiej temperaturze. Jest to technika najczęściej wykorzystywana do wykonywania wielkonakładowych prac o wysokiej jakości na papierach powlekanych. Budowa współczesnych maszyn heatsetowych oraz automatyzacja sterowania nimi umożliwiają eliminację większości problemów występujących w tej, względnie skomplikowanej technice. Do problemów nierozwiązanych do końca, głównie ze względu na różnorodność przyczyn występowania, należą ghosting mechaniczny i związany z nim ściśle piling negatywowy. Celem niniejszego artykułu jest uporządkowanie wiedzy na temat przyczyn występowania ghostingu mechanicznego. Występowanie zjawiska zwanego ghostingiem mechanicznym prowadzi do powstawania druków charakteryzujących się wadą w postaci lokalnych rozjaśnień obrazu, najczęściej w obszarach o niskim stopniu pokrycia powierzchni (1). Problem ten występuje w maszynach zwojowych heatsetowych mających zespoły drukujące czterocylindrowe, pozwalające na jednoczesne nanoszenie obrazu na obie strony wstęgi. Przykład odbitki drukarskiej, na której widać występowanie omawianego zjawiska przedstawia rysunek 1. Jedna ze stron wstęgi, nazwijmy ją rewersem, zadrukowywana jest obrazem, który ma miejsca o dużym stopniu pokrycia powierzchni, np. włosy na głowie postaci. Przeciwległa strona wstęgi, nazwijmy ją stroną ghostingu, zadrukowywana jest obrazem zawierającym m.in. jasne obszary o równomiernym nasileniu barwy, np. niebo. Wymienione obszary na wydruku pokrywają się, przy czym na stronie ghostingu, w miejscu ciemnych włosów na rewersie, powstaje lokalne rozjaśnienie. Zjawisko to nie pojawia się od razu, na pierwszych wykonanych odbitkach, lecz z opóźnieniem, po wykonaniu kilku tysięcy egzemplarzy. Jest ono silnie związane z odkładaniem się na powierzchni roboczej cylindrów pośrednich (z obciągiem) osadów z farby Dr inż. J. Kowalczyk, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Mechaniki i Poligrafii, Zakład Technologii Poligraficznych, ul. Konwiktorska 2, Warszawa 235

2 Rys. 1. Przykład odbitki heatsetowej z widocznym ghostingiem i cząstek materiału powleczenia papieru, i po odłożeniu się nowej warstwy osadów. w miejscach niedrukujących lub miejscach Jeżeli intensywność występowania zjawiska obrazu o niskich wartościach tonalnych jest na tyle duża, że powstają druki o jakości (piling negatywowy). Na siłę tego związku niższej niż założona, to maszynę drukującą wskazuje fakt, że po zmyciu obciągów i usunięciu osadów z ich powierzchni rozjaśnienie stosowania urządzeń do automatycznego należy zatrzymać i umyć jej obciągi. Pomimo obrazu po stronie wstęgi z ghostingiem mycia cylindrów pośrednich, problem ten zanika i pojawia się ponownie dopiero po może znacznie ograniczyć wydajność procesu drukowania. wykonaniu kolejnych kilku tysięcy druków Rys. 2. Czynniki decydujące o powstaniu ghostingu Pewnym sposobem na oddalenie momentu wystąpienia konieczności mycia obciągów jest włączenie urządzenia ruchomego registra (auto cycle). Urządzenie to przemieszcza synchronicznie wszystkie cylindry formowe maszyny względem cylindrów pośrednich bez utraty pasowania. Ruchy są bardzo powolne (w odpowiedniej sekwencji do tyłu, do przodu, w lewo i w prawo, po kilka µm na jeden obrót cylindra), tak że nie powoduje to widocznego dublowania. Ruch formy drukowej względem obciągu prowadzi do stałego przemieszczania się elementów drukujących i niedrukujących, a tym samym do zakłócenia procesu powstawania na obciągach struktury osadów prowadzącej do pojawienia się ghostingu. Odkładaniem się osadów na obciągach nie można w pełni wyjaśnić zjawiska ghostingu i wytłumaczyć, dlaczego np. pojawia się ono właśnie w określonym miejscu i tylko po jednej stronie wstęgi. Drugim czynnikiem mającym wpływ na przebieg i występowanie tego zjawiska jest zmienność czasu kontaktu powierzchni wstęgi z obciągiem offsetowym po wyjściu ze strefy drukowania, wywołana zróżnicowanymi siłami rozdziału warstwy farby. Głównie chodzi tu o lokalne skrócenie czasu kontaktu wstęgi z obciągiem po stronie ghostingu, wskutek czego obniża się ilość farby przenoszonej na papier, co skutkuje rozjaśnieniem obrazu na zadrukowywanym podłożu. Drukarz nie ma narzędzi do bezpośredniego wpływania na dwa wymienione czynniki decydujące o występowaniu ghostingu i jego intensywności. Czynniki te określone są parametrami materiałów stosowanych w procesie drukowania, takich jak: farba drukowa, 236

3 papier, obciąg, czy też budową maszyny drukującej i parametrami jej pracy (2). Główne z tych parametrów wymieniono na diagramie przedstawionym na rysunku 2. Piling negatywowy Podczas drukowania na cylindrze pośrednim odkładają się różnego rodzaju osady. Najbardziej istotnym z punktu widzenia ghostingu jest osad powstający w miejscach niedrukujących, stanowiący tzw. piling negatywowy. Osad ten zawiera około 30% składników pochodzących z powleczenia papieru, a w pozostałej części cząstki farby (3). Odkładanie się osadów występuje na cylindrze pośrednim górnym i dolnym. Grubość warstwy odłożonych osadów w konkretnym miejscu zależy w znacznym stopniu od charakteru obrazu. Tam, gdzie nie ma elementów drukujących, grubość utworzonej warstwy jest największa. Tam, gdzie występują niewielkie punkty rastrowe, warstwa jest cieńsza i często powoduje zmniejszenie wielkości punktów obrazu rastrowego, nawet do tego stopnia, że stają się one zupełnie niewidoczne. Najcieńsza warstwa osadów odkłada się na niewielkich polach pomiędzy punktami rastra obszarów o wysokim stopniu pokrycia powierzchni. Jak przedstawiono na rysunku 3, obecność osadów (pola zaznaczone kolorem pomarańczowym A ) w strefie drukowania wpływa na wielkość nacisków występujących w jej obrębie. W obszarze z prawej strony rysunku (okolice małych punktów 1, 2 i dużych 3, 4) warstwa osadów nie wpływa w istotny sposób na odwzorowanie punktów rastrowych na podłożu. Punkty 1 i 2 ulegają tylko niewielkiemu pomniejszeniu w wyniku sąsiedztwa osadów. Z lewej strony rysunku, na dolnym cylindrze, gdzie warstwa osadu A ma dużą grubość, większą niż grubość warstwy farby, występuje większe ugięcie obu obciągów, czemu towarzyszy wzrost siły reakcji. Podwyższenie nacisku w strefie kontaktu papieru z obciągiem skutkuje podwyższonym transferem farby. Wyższe naciski w tym miejscu powodują również bardziej Rys. 3. Wpływ obecności osadów na obciągu na powstanie ghostingu intensywne ścieranie się osadów wokół punktów rastrowych na górnym cylindrze, co roztworu nawilżającego w postaci stałej. prowadzi do zwiększania średnicy ich Inna część cząstek powleczenia w środowisku kwaśnym roztworu nawilżającego obrazu na odbitce. W efekcie powyższego, fragment jednotonalnego obrazu na odbitce, uwalnia się w postaci jonów Ca, aby potem w części, na której znajdują się punkty 1 i 2, w rekcji z innymi jonami znów przejść do będzie jaśniejszy niż w części zawierającej postaci stałej (4). punkty 5 i 6. Główne parametry roztworu nawilżającego Jak przedstawiono na diagramie (rys. wpływające na wielkość pilingu negatywowego to ilość roztworu i wartość jego ph. Im 2), intensywność tworzenia osadów na obciągu w miejscach niedrukujących zależy więcej roztworu podaje zespół nawilżający, od wielu czynników. Pośród nich największą tym więcej cząstek uwalniają papier i farba, rolę w tworzeniu pilingu negatywowego co powoduje wzrost intensywności pilingu odgrywa roztwór nawilżający. Jest on nośnikiem zarówno cząsteczek powleczenia, jak jednoznaczny. Z jednej strony wysokie ph (5). Wpływ odczynu roztworu nie jest tak i cząstek farby odkładających się na obciągu zwiększa emulgowanie farby, z drugiej zaś offsetowym w postaci osadów. Fakt ten niskie ph zwiększa intensywność uwalniania tłumaczy związek pomiędzy ilością osadów cząstek powleczenia papieru. a stopniem pokrycia powierzchni obrazu na Na intensywność kumulowania się formie drukowej. Im większa jest powierzchnia nieprzenosząca farby, tym większy jest parametry papieru. Z jednej strony będzie osadów na obciągu mają również wpływ przepływ roztworu nawilżającego i większa to zdolność do uwalniania cząstek z powleczenia papieru, z drugiej zaś oddziaływanie ilość dostarczonych osadów. Roztwór nawilżający uwalnia cząstki farby i papieru, mechaniczne papieru na powierzchnię będąc w kontakcie z tymi materiałami. obciągu offsetowego. Osady powstają W przypadku farby w zespole farbowym lub głównie podczas drukowania na papierach na formie drukowej, gdy tworzy się emulsja powlekanych o wysokiej gładkości. Papiery woda w farbie, inna niewielka część farby powlekane matowe lub niepowlekane przejawiają, dzięki rozwiniętej powierzchni, silne jest zdyspergowana w wodzie. W przypadku papieru, pigment, który znajduje się w powleczeniu, jest nierozpuszczalny w wodzie. na wzrost grubości warstwy osadów. Na właściwości ścierające, które nie pozwalają Przypuszcza się jednak, że część cząstek podłożach drukowych tego typu nie będzie powleczenia jest wypłukiwana za pomocą występowało zjawisko ghostingu. 237

4 Rys. 4. Zmiana czasu kontaktu wstęgi z obciągiem wynikająca z różnicy stopni pokrycia powierzchni obrazów na stronie rewersu i na stronie ghostingu Rys. 5. Zmiana kierunku biegu wstęgi w zależności od wielkości siły rozdziału farb stosowanych w górnej i dolnej części zespołu drukującego Różnicowanie czasu kontaktu wstęgi z obciągiem Mechanizm tworzenia ghostingu poprzez zróżnicowanie czasu kontaktu wstęgi papieru z obciągiem offsetowym przedstawia rysunek 4. Na rysunku 4a przedstawiono parę cylindrów pośrednich zespołu drukującego maszyny heatsetowej, które nanoszą obraz jednocześnie na obie strony wstęgi. Cylindry ustawione są w pozycji na godzinę pierwszą (oś łącząca środki cylindrów jest pochylona w prawo względem pionu o ok. 30, w celu umożliwienia zmiany położenia cylindrów względem siebie). Możliwe jest też ustawienie na godzinę 11 (6). Przy takim ustawieniu cylindrów, jeśli stopień pokrycia powierzchni obrazu na górnym cylindrze jest równy stopniowi pokrycia powierzchni obrazu na dolnym cylindrze lub większy, to wstęga przylegać będzie do powierzchni górnego cylindra w zakresie kąta α. Jeżeli relacje pomiędzy stopniami pokrycia powierzchni obrazów drukowanych na górnej i dolnej stronie wstęgi będą inne, np. tak jak na rysunku 4b, to dzięki większej sile przylegania papieru do cylindra dolnego, zaraz po wyjściu ze strefy kontaktu cylindrów papier zostanie oderwany od cylindra górnego, przez co wstęga będzie w kontakcie z tym cylindrem w zakresie kąta β. Z powyższego wynika, że w zależności od relacji pomiędzy stopniami pokrycia powierzchni obrazów nadrukowywanych po obu stronach wstęgi zmieniać się będzie czas przekazywania farby z obciągu górnego na wstęgę. Jeżeli na dolnym cylindrze będzie obraz z obszarami o dużym kontraście, zaś na górnym obraz o niskim równomiernym pokryciu, to ciemne obszary cylindra dolnego będą skracać czas kontaktu wstęgi z górnym cylindrem, czemu towarzyszyć będzie rozjaśnienie elementów obrazu na górze wstęgi. Wystąpi zjawisko ghostingu. Wielkość różnic czasu kontaktu wstęgi z górnym cylindrem można nieco zmniejszyć, podwyższając naprężenie wstęgi. Rozwiązanie takie ma jednak ograniczone zastosowanie ze względu na skończoną wytrzymałość wstęgi. Teoretycznie możliwe jest również ograniczenie ghostingu przez wymuszone skierowanie wstęgi ku dołowi. Strona wstęgi, na której pojawia się zjawisko, jest ściśle związana z ustawieniem cylindrów pośrednich. Ich układ, określając drogę przemieszczania się wstęgi, predysponuje jedną bądź drugą jej stronę do pojawienia się ghostingu. Jeśli cylindry ustawione są na godzinę 1, efekt ghostingu pojawi się na górnej stronie wstęgi, jeśli na godzinę 11 rozjaśnienia obrazu mogą pojawić się na dolnej stronie wstęgi. W istocie o długości czasu kontaktu wstęgi z cylindrem pośrednim od strony ghostingu decydują relacje pomiędzy siłami oddziałującymi na wstęgę w chwili opuszczania strefy kontaktu. Możliwe warianty przedstawiono na rysunku 5. Stopień pokrycia powierzchni drukowanych obrazów jest tylko jednym z parametrów określających wielkość tych sił. Kluczowe znaczenie dla wielkości występujących sił mają właściwości stosowanych materiałów: farby, papieru i obciągu offsetowego. Siłę potrzebną do podziału warstwy farby określa przede wszystkim jej tack. Należy jednak pamiętać, że tack farby w strefie drukowania podczas pracy maszyny drukującej znacznie różni się od jej tacku pierwotnego i zmienia się w zależności od innych parametrów, takich jak np.: temperatura, stopień zemulgowania, szybkość wchłaniania spoiwa farby przez zadrukowywane podłoże (7). W przypadku wystąpienia ghostingu drukarz może ograniczyć jego wielkość, zmniejszając siły oddziałujące na wstęgę od strony przeciwległej do strony ghostingu. Można zastosować po stronie rewersu farbę o niższym tacku lub taką, która będzie poprawnie pracować przy wyższym stopniu emulgowania, czemu towarzyszyć będzie również obniżenie tacku. Rozważając wpływ wielkości tacku farby na ghosting, należy poruszyć zagadnienie tzw. ghostingu pośredniego. Do tej pory omówiono ghosting powstający przez oddziaływanie na wstęgę papieru warstw farb nakładanych jednocześnie w ramach jednego zespołu drukującego (ghosting bezpośredni). Współczesne heatsetowe maszyny drukujące to najczęściej maszyny o konfiguracji 4+4. W związku z powyższym, w kolejnych zespołach drukujących w strefie kontaktu papieru z obciągami oprócz farby aktualnie nanoszonej znajduje 238

5 się farba naniesiona w zespołach poprzedzających. Farba ta przywiera do kolejnych obciągów i w pewnej części pozostaje na ich powierzchni. Pomiędzy farbą transportowaną na kolejnych drukach a tą odłożoną wcześniej na obciągu występuje stała wymiana. Zjawisko to nosi nazwę backtrappingu i jest typowe dla wielokolorowego drukowania offsetowego. Również backtrappingingowi towarzyszy występowanie siły rozdziału warstwy farby, która wpływa na czas kontaktu wstęgi z obciągiem po stronie ghostingu. Wielkość tej siły jest określona nie tylko wielkością pokrycia powierzchni, ale również w dużym stopniu właściwościami papieru, farby i interakcją pomiędzy nimi, głównie z uwagi na fakt, że skład spoiwa farby naniesionej na podłoże w zespołach poprzedzających ulega zmianie w wyniku wchłaniania w kapilary papieru, czemu towarzyszy wzrost tacku farby. Może się okazać, że właśnie ten wzrost tacku będzie decydujący dla wystąpienia ghostingu. Innym zjawiskiem wpływającym na opóźnienie lub przyspieszenie powstania ghostingu może być zbieranie osadów z cylindrów pośrednich kolejnych zespołów drukujących przez warstwę farby naniesioną na wstęgę w zespołach poprzedzających. Na wielkość sił rozdziału warstw farby mają również wpływ właściwości obciągu offsetowego, głównie tzw. zdolność uwalniania. W rozważanym aspekcie najważniejsze jest wykończenie powierzchni roboczej obciągu. Obciągi o niższej gładkości, z większymi mikronierównościami powierzchni roboczej sprzyjają niższym siłom rozdziału. Gładkie obciągi będą zwiększać w strefie kontaktu przede wszystkim te siły rozdziału, które występują na polach o wysokim stopniu pokrycia powierzchni na stronie rewersu, co będzie zwiększać prawdopodobieństwo wystąpienia ghostingu. Na wielkość sił rozdziału ma również wpływ kształt mikronierówności powierzchni roboczej, który jest związany z technologią wytwarzania konkretnych rodzajów obciągów. Należy również pamiętać, że obciągi w trakcie pracy zużywają się. Ich powierzchnia ulega wygładzeniu, czego konsekwencją będzie zwiększenie wielkości sił rozdziału warstwy farby. Wobec złożoności zjawiska ghostingu trudno jest znaleźć jakieś uniwersalne rozwiązanie technologiczne prowadzące do jego eliminacji. W kolejnych pracach wykonywanych na maszynie heatsetowej na obie strony wstęgi nadrukowywane są różne obrazy, które oddziaływają na nią w sposób niemożliwy do przewidzenia. Możliwe jest jedynie ograniczanie intensywności ghostingu lub stwarzanie warunków drukowania niesprzyjających jego powstaniu. Trafność doboru środków, a w efekcie skuteczność walki z ghostingiem w dużym stopniu zależy od stopnia rozumienia zjawisk zachodzących podczas drukowania. Literatura 1. Jakucewicz S.: Błędy w drukowaniu offsetowym a wady papieru, Grupa Wydawnicza Adamanton S.C., Warszawa Meder G., Busse W., Coesfeld M., Frank E., Gombart A.S., van Hesteren J., Lawrenc D., Naydowski C., Resch P., Schoelkopf J.: Ghosting in Heatset Web Offset Printing (part 1, 2, 3), ipw, 6/ Khaddour M.: Negativaufbau im Rollenoffsetdruck, dissertation, T.U. Chemnitz 9/ Bohan M.: Heatset Web Offset Performance Study, PIA/GATF Investigation Report, Kentta E., Kiuru J., Peltosaari A., Sneck A., Vehmas K., Passoja S.: Press conitions define heatset piling tendency, TAPPI 11, Advanced Coating Fundamentals Symposium, 10/2010 Munich. 6. Kipphan H.: Handbook of Printing Media, Springer-Verlag Mattila U., Passoja S.: Factors controling adhesion and Ink tack In HSWO, publ. TAPPI P.P.U.H. STATECH Klucze Klucze-Osada 4 Tel./fax: kom.: s.molenda@statech.pl profesjonalny serwis szlifierski wałów gumowych, stalowych, stonitowych i granitowych szlifowanie wałów cylindrycznych i bombiastych o średnicy do 1600 mm i długości 6000 mm regeneracja czopów oraz wyważanie dynamiczne wałów dostawa i ostrzenie noży krążkowych, płaskich i listwowych regeneracja tarcz do młynów tarczowych szlifowanie skrobaków krepujących do 4000 mm 239