Proizvodnja tiskarskih boja

Proizvodnja tiskarskih boja

Pet je osnovnih koraka u proizvodnji konvencionalnih tiskarskih boja. To su:1. Priprema veziva (engl. varnish manufacturing)2. Pred‐dispergiranje (engl. premix)3. Ribanje (dispergiranje) (engl. grinding)4. Razrjeđivanje (engl. dilution)5. Pakiranje (engl. packaging) 

Slika 1. Faze u proizvodnji tiskarskih boja slika preuzeta s http://www.brancher.com/‐Fabrication‐des‐encres‐.html?lang=en

Priprema vezivaprvi je korak u proizvodnji tiskarskih boja.

Ono uključuje odabir i miješanje sastavnica veziva koje će boji odrediti svojstva poput gustoće, viskoznosti, sušivosti i sl.

Ove karakteristike ovise u najvećoj mjeri o vrsti i kvalitetiodabranih smola, kao i razrjeđivača i ulja (u slučaju offsetnihboja) te otapala (u slučaju rijetkih boja). 

Kakve će se sirovine upotrijebiti u proizvodnji veziva ovisi o vrsti boje koja se izrađuje, njenom načinu sušenja kao i o tiskovnoj podlozi na koju će se otisnuti. 

U slučaju konvencionalnih offsetnih boja – proizvodnja veziva sastoji se od u otapanju, a zatim i kuhanju krutih smola u razrjeđivačima na bazi nafte i/ili u biljnim uljima. 

Ovaj je proces najčešće automatiziran i odvija se u zatvorenim reaktorima koji su opremljeni sustavom za miješanje i grijačima. Proces se izvodi pri inertnoj dušikovoj atmosferi. 

Ova se proizvodnja mora izvoditi u strogo kontroliranim uvjetima kako bi se postigla dobra topivost smola te željena kvaliteta veziva. 

Pažljivim odabirom sastavnica i kontroliranim uvjetima proizvodnje moguće je utjecati na sljedeća svojstva :

• Močenje pigmenata vezivom• Sjaj tiskarske boje• Ljepljivost, tečljivost i početno sušenje („sjedanje”) tiskarske boje• Otpornost suhog otiska na otiranje• Stabilnost boje tijekom stajanja (skladištenja)

Veziva za pastozne boje najčešće su na bazi smola i/ili ulja tzv. uljno‐smolna veziva (engl. oleoresinous systems). Ona najčešće sadrže kombinaciju ulja, smola, alkida, otapala/razrjeđivača na bazi nafte, sredstva za želiranje.  

Kod pripreme veziva za UV sušeće boje, vezivo se priprema fizičkim miješanjem sastavnica bez zagrijavanja. 

Veziva za rijetke boje izrađuju se otapanjem smola u prikladnim otapalima. Proces se sastoji od usitnjavanja smola i njihovog otapanja u otapalu – pri čemu nije potrebno dovoditi toplinu (kao u slučaju pripreme uljno‐smolnih veziva). Otapanje i homogeniziranje smjese provodi se u specijalno dizajniranim miješalicama.

Pred‐dispergiranje (engl. Premix)

Ova faza uključuje pred‐dispergiranje pigmenata (organskih ili anorganskih/mineralnih) u smjesi veziva. 

Zapravo, u proizvodnji tiskarskih boja najčešće se koristi više od jednog veziva. Često se koristi i do nekoliko vrsta veziva koja posjeduju različita svojstva. Karakteristike gotove boje ovise o pravilnom kombiniranju i doziranju odabranih veziva. 

Pigmenti koji se nalaze u obliku praha (pudera) – sastavljeni su od mnoštva nakupina (agregata/aglomerata) elementarnih (primarnih) čestica. 

Faza pred‐dispergiranja ima za cilj odijeliti te agregate u što je moguće u većoj mjeri na način da se pigmentne čestice obavijuvezivom. 

Močenjem (kvašenjem) se zrak koji okružuje čestice pigmenata u suhom stanju zamjenjuje vezivom i time im se omogućava dispergiranje u optimalnoj mjeri. 

Neka svojstava boje poput intenziteta obojenja i sjaj zavise upravo o ovoj fazi tj. o kvaliteti močenja/kvašenja (obavijanja) pigmenata vezivom.

Ovisno o vrsti boje koja će se proizvesti pred‐dispergiranje se provodi ili s miješalicom s diskom (čija osovina posjeduje disk) ili s onom koja ima „leptirasto” izvedenu osovinu (slika 2,3).

Slika 2 i 3. Miješalica s leptirastom osovinomslika preuzeta s http://www.brancher.com/‐Fabrication‐des‐encres‐.html?lang=en

Geometrija miješalice ovisi o vrsti i sastavu (formulaciji) boje, a princip miješanja je uvijek isti: ono uključuje stvaranje smicanja (smičnih sila) u središtu disperzije kako bi se osiguralo razaranje pigmentnih agregata i izvršilo močenje/kvašenje (obavijanje) pigmenata vezivom. 

Brzina miješanja (stvaranje vrtloga), temperatura (porast temperature kao posljedica smicanja) te brzina i redoslijedumješavanja pigmenata i punila važni su čimbenici koji utječu na krajnji rezultat pred‐dispergiranja.

Ribanje (dispergiranje) (engl. grinding)

Ribanje = utrljavanje pigmenata u vezivo

Ribanje je proces kojim se nastavlja proces utrljavanja pigmenata u vezivo započet u fazi pred‐dispergiranja s ciljem da se još dodatno reducira veličina pigmentnih nakupina – agregata.

Zapravo, pigmentne nakupine obavijene vezivom moguće je još finije dispergirati (odnsn. reducirati do njihove najmanje veličine) uporabom različitih vrsta „mlinova” (engl. mill). 

Ovaj korak je ključan za postizanje odgovarajućeg intenziteta obojenja radi toga što se veći intenzitet obojenja upravo postiže većom stupnjem raspršenosti pigmenata u vezivu. 

Za proces ribanja najčešće se koriste kuglasti mlin(engl. bead mill) i trovaljak (engl. three roller mill).  

Trovaljak:Ovaj se mlin koristi u proizvodnji gustih (pastoznih) tiskarskihboja (primjerice konvencionalnih offsetnih i UV sušećih boja). Uređaj se sastoji od 3 velika cilindra kroz koja se protiskuje tiskarska boja. Cilindri se okreću u različitom smjeru u odnosu na susjedni cilindar. Prvi cilindar se okreće najsporije, a svaki naredni brže, što doprinosi da se proces ribanja/utrljavanja što prije dovede do kraja. Cilindri su priljubljeni jedan uz drugi uslijed čega se javlja veliko trenje, a samim tim i oslobađanje toplinske energije. Radi toga su trovaljci opremljeni sustavom za hlađenje s protočnom vodom.

Slika 4. Shematski prikaz trovaljka

Zavisno od tvrdoće pigmenta, koncentracije i svojstva močenja, proces ribanja/utrljavanja ponavlja se više puta. U većini slučajeva boja mora preći put od prvog do posljednjeg ribanja od tri do osam puta. Također, sa svakim novim prolazom boje kroz cilindre povećava se pritisak između cilindara. Boja u svakom slučaju, bez obzira na broj prolaza, mora biti utrljavana sve dotle dok ne postane zrcalno glatka. Ako utrljavanje nije izvršeno do kraja, ako nije vezivom obavijena svaka čestica pigmenta, korisniku boja dolazi s tehničkim nedostacima koje se očituju u stvaranju brazda na duktoru, zatrpavanju raster tonskih površina i prašenju. 

Slika 5. TrovaljakSlika preuzeta sa stranice http://www.brancher.com 

Kuglični mlin:U ovom se postupku dispergiranje provodi pomoću malih kuglica(veličina promjera najčešće od 1‐2 mm) koje su smještene unutar šupljeg cilindra (statora), a ribanje se izvodi preko rotacije osovine (rotora) koji na sebi ima seriju diskova čijim se okretanjem inicira djelovanje kuglica na boju. Kako se sustav ne bi pregrijavao – osigurano je hlađenje statora i rotora. Boja cirkulira unutar komore za ribanje, a agregati (aglomerati) pigmenata bivaju razbijeni pod utjecajem kuglica s kojima se sudaraju. Kvaliteta ribanja ovisi o podešavanju brzine protoka boje i temperature pri kojem se ribanje izvodi. 

Kuglice su najčešće izrađene od stakla, ali mogu biti i metalne. Od metalnih najefikasnije su čelične kuglicemeđutim one nerijetko u sudaru s pigmentima mogu negativno utjecati na njihovu boju (mogu obezbojiti) bijele pigmente ili pigmente šarenih boja. Zbog toga se za ribanje šarenih boja najviše koriste staklene kuglice. 

Unutar sustava nalazi se i žičana mrežica (sito) kroz koju boja prolazi po izlazu iz cilindra kako bi se odvojile kuglice koje ostaju u sustavu i mogu se ponovno koristiti. 

Trovaljak

Kuglice kuglastog mlina

Slike preuzete sa stranice http://www.theprintinginkcompany.ca/

Sve vrste TB (konvencionalne offsetne, UV, rijetke boje) mogu se ribati pomoću ove vrste mlina – samo je potrebno prilagoditi konfiguraciju mlina određenoj vrsti boje.U slučaju pastoznih boja – jedan prolaz kroz kuglični mlin je dovoljan. Ponekad se boje još dodatno protiskuju i kroz trovaljak – tu se boja zagrijana u kugličnom mlinu rashlađuje i iz nje se istiskuje se eventualni zrak zaostao među česticama boje. Rijetke boje zahtijevaju nekoliko prolaza kroz kuglični mlin.Općenito, proizvodnja boja za duboki i fleksografski tisak, odnosno svih boja niske viskoznosti (rijetkih boja), koje u praksi imaju kratak put od bojanika do tiskovnog materijala, isključuje upotrebu trovaljka za utrljavanje pigmenata u vezivo. Disperzija i "utrljavanje" pigmenata u vezivo (smola otopljena u organskim otapalima) obavlja se u kugličnim mlinovima. Definitivno razrjeđivanje ovih boja obavlja se neposredno pred upotrebu. 

Finoća disperzije kontrolira se od šarže do šarže . Za to se koristi specijalni uređaj – grindometar. 

Grindometar je napravljen iz čeličnog bloka veličine 175 x 63 x 13 mm. Na prednjoj strani ploče nalaze se dva jednaka žlijeba, čija se dubina smanjuje, po dužini, do nule. Postoje 3 tipa grindometra, ovisno o dubini žljebova, i to:• 0 ‐ 100 mikrometara,• 0 ‐ 50 mikrometara,• 0 ‐ 25 mikrometara.Dužina žlijeba označena je u mikrometrima. 

Mala količina boje nanese se na dublji kraj žlijeba, a zatim se čeličnim nožem (pločicom), pod pravim kutem, prevuče preko žljebova. Svi pigmenti koji su veći od dubine žljebova biti će skinuti s nožem. Veličina pigmenata određuje se promatranjem onog dijela žlijeba u kojem je došlo do skidanja boje. Isto tako moguće je opaziti da se duž kanala skupljaju aglomerati (nakupine) pigmenata. To je mjesto gdje se, primjerice, vide 3‐4 mrljice uzduž žlijeba (kanala). 

RazrjeđivanjeStrukturalna i kolorimetrijska svojstva buduće tiskarske boje postižu se procesom ribanja. Razrjeđivanje boje omogućuje dodavanje različitih aditiva neophodnih za dobivanje tiskarske boje visoke kvalitete. Ovo je korak u kojem se ugađa (podešava) viskoznost tiskarske boje dodavanjem razrjeđivača (engl. thinner) ili otapala (ovisno o vrsti boje koja se proizvodi). Dodavanje aditiva izvodi se uz polagano miješanje smjese kako bi se svi sastojci pravilno homogenizirali i kako se izbjeglo razaranje kohezijskih veza veziva i čestica pigmenata. 

PakiranjeNakon što je, na ovaj način proizvedena boja, zadovoljila testove kontrole kvalitete, ona se pakira u limene ili plastične kutije različitih veličina, najčešće u dozama od 1, 2.5 i 5 kilograma. Svaka kutija se oprema naljepnicom na kojoj su ispisani osnovni podaci o proizvođaču i boji.

Još jednom pogledajte video :  How Ink Is Made? Printing Ink Companyhttps://www.youtube.com/watch?v=Fypi6dAJB8E&feature=player_embedded

Pored opisanog klasičnog postupka proizvodnje boja, razvijen je i novi proces, kojim se postiže bolja kvaliteta uz manji utrošak vremena i energije. U klasičnom i novom suvremenom postupku proizvodnja boja počinje s taloženjem pigmenata takozvanim mokrim postupkom. Na taj način se dobivaju svi anorganski i većina organskih pigmenata. Istaloženi pigment se u filter prešama pretvara u takozvani "filterkolač" u kojem je nakon filtriranja zaostalo 20 ‐ 80% vode i dio elektrolita koji predstavljaju onečišćenja.Po klasičnom postupku filter kolač se podvrgava sušenju s ciljem odstranjivanja zaostale vode. U toku sušenja dolazi do aglomeracije čestica pigmenta čime se pogoršava kvaliteta u smislu veličine čestica. Da bi se postiglo prijašnje stanje, kakvo je bilo u pigmentom kolaču pristupa se mljevenju i veličina čestica vraća na onu koja je nastala taloženjem. 

Ako se tako pripremljeni pigment prije upotrebe skladišti na duže vrijeme ponovo, u izvjesnoj mjeri, nastupa aglomeracija pa je neposredno pred miješanje pigmenata s vezivom potrebno još jedno mljevenje.Novi postupak sastoji se u miješanju mokrih pigmenata s vezivom u vodenoj otopini pri određenoj temperaturi i podtlakupri čemu čestice pigmenta prelaze iz vodene faze u uljnu fazu, a voda ostaje izlučena iz sustava. Proces se pospješuje upotrebom površinski aktivnih tvari. Ovaj postupak naziva se FLUSHING postupak (tzv. flešovanje), što znači da se radi o disperzionom postupku koji se razlikuje od svih ostalih postupaka dispergiranja mehaničkim putem. 

Naziv flushing dolazi od engleske riječi "flush" koja slikovito opisuje moment prijelaza faza pri čemu se naglo izluči voda, a potječe iz SAD‐a gdje je taj postupak prvi put uveden.Dakle, pigmentni kolač se u ovom postupku ne suši niti se melje, već se odmah nakon filter preše uključuje u FLUSH postrojenje iz kojeg se dobiva kombinacija pigmenta i veziva koja odmah može ići u fazu uribavanja. Flush pigmenti su zapravo kombinacije pigmenta i veziva. Vezivo je ovdje disperzno sredstvo, a u naknadnoj aplikaciji služi kao sastavni dio finalnog proizvoda.

Prednosti flushing postupka u odnosu na klasični su:‐ čestice pigmenta iz vodene faze prelaze u uljnu fazu u 

prvobitnoj veličini koja je postignuta pod strogo kontroliranim uvjetima procesa taloženja pigmenata,

‐ izbjegava se sušenje filter kolača i naknadno mljevenje pigmenata, što predstavlja uštedu na vremenu i energiji,

‐ kod „flešovanja” pri prelasku pigmenata iz vodene u uljnu fazu iz filter kolača odstrani se voda, a s vodom i svi topivi međuprodukti, koji u sastavu boje nisu poželjni.