BCE
  
Jak otrzymać idealny roztwór nawilżający?

Woda wodociągowa
Uzdatnianie wody wodociągowej
Roztwór nawilżający
pH
Napięcie powierzchniowe
Zawartość alkoholu izopropylowego
Efekty ochronne
Przygotowanie i kontrola
Eliminacja lub redukcja ilości alkoholu

Chociaż roztwór nawilżający stanowi niewielka część kosztów całego procesu druku, profesjonaliści zgodzą się, że gra kluczową rolę w procesie druku offsetowego.
Optymalizacja procesu nawilżania pozwala na zmniejszenie zużycia farb i papieru oraz ograniczenie czasu przestoju maszyny. Jakość nawilżania odgrywa także podstawową rolę przy uzyskaniu maksymalnego kontrastu pomiędzy aplą a półtonami oraz połysku, co z kolei wpływa na wrażenie wysokiej jakości druku. Prawidłowe nawilżanie pozwala także ograniczyć prawdopodobieństwo wystąpienia problemów w procesie druku (tonowanie, odciąganie w stosie, schnięcie).

Roztwór nawilżający składa się z:
- Wody wodociągowej
- Stabilizatora (dodatku buforującego)
- Alkoholu izopropylowego

Woda wodociągowa
Woda wodociągowa stanowi ponad 85% składu roztworu nawilżającego. Dlatego jest to pierwszy parametr, który musi być właściwie kontrolowany. Z punktu widzenia technologii offsetowej podstawową cechą wody jest jej stopień twardości wyrażony w TH.
TH określa zawartość soli wapnia i magnezu w wodzie, która z kolei zależy od warunków lokalnych. Woda o niskim stężeniu soli jest miękka (mała wartość TH), a woda o wysokim stężeniu soli jest twarda (duża wartość TH). Twardość jest wyrażana w stopniach niemieckich od lub francuskich °F.

1 °F (stopień francuski) = 0,56 °d (stopień niemiecki)

Optymalne wartości twardości wody stosowanej do przygotowania roztworu nawilżającego zawierają się w przedziale 5-15 od, czyli 9-27 °F.
Dla potrzeb druku bardzo dokładne określenie TH wody nie jest konieczne i wystarczy zbadanie go przy pomocy pasków kontrolnych w następujący sposób:
- zanurzyć pasek na krótko w wodzie (1 sekunda) i strząsnąć
- odczekać 1 minutę i porównać ze skalą

Dokładność tej metody wystarcza aby określić, czy woda nadaje się do przygotowania roztworu nawilżającego. Pomiary te należy powtarzać co jakiś czas ze względu na wahania jakości wody wodociągowej.
Użycie wody nieodpowiedniej może spowodować określone zakłócenia w procesie druku. Woda zbyt twarda zawiera sole zatykające pory wałków i obciąggów, co osłabia zdolność przyjmowania farby. Osady odkładające się w elementach systemu nawilżania zakłócają jego prawidłowe funkcjonowanie. Woda zbyt miękka sprzyja emulgowaniu farby oraz jest bardziej korozyjna niż woda twarda. Powoduje to szybsze utlenianie formy i korozję części maszyny.

Uzdatnianie wody wodociągowej
Nadmiernej twardości wody nie można usunąć przez dodanie stabilizatora do roztworu nawilżającego, można jedynie w pewnym zakresie modyfikować jej negatywny wpływ. Gdy twardość wody wynosi ponad 27 °F (15 °d) należy uzdatniać wodę wodociągową.
Zalecaną metodą jest metoda odwróconej osmozy. Uzdatnianie przebiega w trzech etapach:
1. Demineralizacja wody wodociągowej
2. Odwrócona osmoza, podczas której woda pod wysokim ciśnieniem przechodzi przez membranę, która zatrzymuje rozpuszczone sole
3. Remineralizacja w celu otrzymania żądanej twardości

Woda uzdatniona przez odwróconą osmozę charakteryzuje się twardością 18 °F (10 °d), idealną do przygotowywania roztworu nawilżającego.

Roztwór nawilżający
Roztwór nawilżający, forma i farba to trzy podstawowe elementy druku offsetowego. Roztwór nawilżający odpowiada za odpychanie farby z części niedrukujących formy. Przeanalizujemy najważniejsze własności roztworu nawilżającego. Są to:
• pH
• napięcie powierzchniowe
• zawartość alkoholu izopropylowego (przy nawilżaniu alkoholowym)

• efekty ochronne

pH
Skala pH pozwala określić charakter kwasowy lub zasadowy roztworu. Zawiera wartości od 0 do 14. Wartość 7 oznacza roztwór neutralny 

Uwaga: pH=5 oznacza, że roztwór jest 10 razy bardziej kwaśny niż przy pH=6, pH=4 oznacza, że roztwór jest 100 razy bardziej kwaśny niż przy pH=6 itd. Dlatego tak ważny jest precyzyjny pomiar pH.

Doświadczenie pokazuje, że optymalna wartość pH dla roztworu nawilżającego zawiera się pomiędzy 4,8 a 5,5. Nawet niewielkie odchyłki od tych wartości powodują poważne trudności w druku.
Gdy roztwór nawilżający ma zbyt małą kwasowość, tzn. pH>5,5, zostaje zaburzona równowaga woda/farba, farba ma skłonność do osadzania się na obszarach niedrukujących formy, kontrast pomiędzy aplą a półtonami obniża się i zmienia w czasie druku, spada połysk druku.
Gdy roztwór nawilżający ma zbyt wysoką kwasowość, tzn. pH<4,8, suszki zawarte w farbie są atakowane i proces schnięcia może być opóźniony.
Aby pH roztworu nawilżającego było stabilizowane na wymaganym poziomie, należy stosować dodatki buforujące. Należy przy tym pamiętać, że pH roztworu nawilżającego nie ulega zmianie wraz z dodawaniem większych ilości dodatku.

Napięcie powierzchniowe
Napięcie powierzchniowe określa powierzchnię kontaktu kropli płynu nawilżającego z formą drukową. Napięcie powierzchniowe roztworu nawilżającego jest mniejsze niż wody wodociągowej. Umożliwia to zmniejszenie nadawania płynu w celu otrzymania stabilnej emulsji woda/farba, dobrą ostrość punktu rastrowego, wysoki połysk i optymalny kontrast. 

Zwilżanie części niedrukującej formy offsetowej jest istotnym czynnikiem wpływającym na jakość i koszt procesu offsetowego. Zwilżanie formy drukowej jest uzależnione od czynnika zwilżającego zawartego w roztworze nawilżającym.

Zawartość alkoholu izopropylowego
Obecność alkoholu izopropylowego w roztworze nawilżającym pełni trzy podstawowe funkcje:
- zapewnia doskonały transfer roztworu nawilżającego na formę offsetową dzięki podniesieniu lepkości roztworu. Bez alkoholu lepkość roztworu nawilżającego wynosi 1, z dodatkiem alkoholu lepkość wzrasta do 1,7
- zmniejsza napięcie międzyfazowe woda/farba. Innymi słowy zmniejsza ich wzajemne odpychanie się, co pozwala na szybsze ustalenie równowagi woda/farba i skrócenie czasu rozruchu maszyny (zmniejszenie strat papieru).
- zmniejsza napięcie powierzchniowe roztworu, co poprawia zwilżanie formy offsetowej i pozwala na zmniejszenie niezbędnej ilości roztworu nawilżającego, co z kolei zapewnia uzyskanie trwałej równowagi woda/farba, dobrą ostrość punktu rastrowego, połysk i kontrast nadruku.

Zalecane dozowanie alkoholu izopropylowego wynosi 10-12% objętościowych. Jeżeli zawartość alkoholu izopropylowego jest niższa niż 10%, lepkość roztworu jest zbyt niska, co wymusza zwiększenie ilości roztworu nawilżającego. Natomiast przy zawartości alkoholu izopropylowego przekraczającej 12% występuje nadmierne parowanie alkoholu i emulgowanie farby ze względu na zbyt niskie napięcie powierzchniowe.
Przy stosowaniu alkoholu izopropylowego bardzo ważnym czynnikiem jest temperatura roztworu nawilżającego. Odpowiednie schłodzenie płynu zapewnia:
- ograniczenie parowania alkoholu, co zmniejsza koszty i emisję toksycznych oparów do atmosfery, a także stabilizuje wszystkie parametry roztwory zapewnione przez dodatek alkoholu,
- zmniejsza skłonność farby do osadzania się na niedrukowalnych fragmentach formy,
- opóźnia rozwój bakterii i alg.
Zalecana temperatura roztworu nawilżającego mierzona w zbiorniku wynosi 12-14 °C. Przy wyższej temperaturze następuje nadmierne parowanie, przy niższych temperaturach następuje kondensacja wilgoci, powodująca tworzenie się na maszynie kropel wody.

Efekty ochronne
Dodatki do roztworu nawilżającego spełniają również następujące funkcje ochronne:
- przedłużają żywotność płyty offsetowej dzięki zawartym substancjom koloidalnym, z których najstarszą i najlepiej znaną jest guma arabska, zabezpieczającym formę w czasie przestojów; w czasie druku roztwór nawilżający czyści formę z pyłu papierowego, jak również smaruje obciągg gumowy, przedłużając jego żywotność.
- dzięki zawartym inhibitorom korozji ograniczają korozję elementów maszyny
- chronią przed rozwojem bakterii i grzybów, które zakłócają prawidłowe funkcjonowanie systemu nawilżania

Przygotowanie i kontrola
roztworu nawilżającego
Właściwy skład roztworu nawilżającego można ustalić przez sukcesywne próby. Zalecana przez nas metoda jest następująca:
- zmierzyć TH wody wodociągowej i upewnić się czy jest ono odpowiednie
- dobrać, używając minimalnej ilości, odpowiedni do danego stopnia twardości wody dodatek buforujący; zmierzyć pH
- w przypadku nawilżania alkoholowego dodać zalecaną ilość alkoholu izopropylowego
- zmierzyć przy pomocy konduktometru przewodność elektryczną otrzymanego roztworu (jest to pomiar wzorcowy)
- tak przygotowany roztwór stosować przez pewien okres czasu (ok. tygodnia) obserwując jakość procesu drukowania (kontrast, połysk, schnięcie) oraz stale kontrolując pH i przewodność elektryczną
- jeżeli jakość druku nie będzie zadawalająca należy zmieniać stopniowo dawki dodatku buforującego i ewentualnie alkoholu izopropylowego, stale prowadząc pomiary przewodności i pH roztworu
- po ustaleniu optymalnego składu roztworu nie należy zaniedbywać regularnych kontroli twardości wody oraz pH i przewodności roztworu (jest ona wskaźnikiem prawidłowego dozowania dodatku do roztworu nawilżającego)

Eliminacja lub redukcja ilości alkoholu
w roztworze nawilżającym
Analiza kosztów w druku offsetowym przemawia za wyeliminowaniem alkoholu izopropylowego z procesu druku. Ponadto używanie izopropanolu pozostaje w sprzeczności z regulacjami dotyczącymi ochrony środowiska.
Dostawcy środków pomocniczych oferują dwa typy produktów zastępczych:
- środki redukujące konieczną ilość alkoholu izopropylowego z 12% do 5% bez zmiany warunków druku
- substytuty alkoholu pozwalają całkowicie wyeliminować alkohol izopropylowy. Produkty te wymagają specjalnego wyposażenia maszyny drukującej, takiego jak wałki nawilżające o specjalnej twardości itp.