Очистка форм, регенерация раствора - статья

Фотополимеризующиеся резистивные материалы известны с конца 30-х гг. прошлого столетия, а биография фотополимерных печатных форм (ФПФ) для высокой печати еще короче, им около 60 лет. Вероятно, с рождением ФПФ возникла и три­виальная идея их многократного использования. Во всяком случае, зарубежные патенты и авторские свидетельства СССР об изобрете­ниях на тему очистки ФПФ для их повторного использования поя­вились в середине 60-х — начале 70-х гг. Технологическое воплоще­ние идеи казалось не сложнее ежедневного мытья посуды по схеме: «использовал — помыл — опо­лоснул высушил — поставил в шкаф» до следующего пользова­ния. Такой процесс можно реали­зовать как в ручном режиме, так и с применением посудомоечной машины. Краеугольным камнем, на который и сегодня опирается «технология повторного исполь­зования», является экономическая выгода, обусловленная сокращени­ем финансовых затрат на формные материалы и временных потерь при повторном изготовлении комплек­та ФПФ. Эта технология остается актуальной в экологическом и эко­номическом аспектах. Хотя ее эко­логические преимущества не столь бесспорны.

 

Что было?

За годы взросления фотополи­меризующиеся материалы и тех­нологические процессы изготов­ления ФПФ эволюционировали в направлении повышения каче­ства воспроизведения оригина­ла и значительной экологической безопасности. Одновременно качество печати, например, флексографскими формами достигло уровня офсетной печати и теперь уже впору говорить о революци­онных изменениях в области флексографских формных материалов и технологии их переработки. При этом в технологии повторного использования флексографских материалов не произошло столь существенных изменений. В поле зрения технологов по-прежнему два объекта — формные материа­лы и вымывные растворы (органи­ческие или водные). В обоих слу­чаях целесообразно их многократное использование. Это касается как аналоговых, так и цифровых пластин. Правда, из их числа надо исключить аналоговые и цифро­вые термопроявляемые пластины, а также материалы, которые фор­мируют лазерным гравированием.

Во все времена для очистки поверхности флексографских ФПФ использовали растворители или их смеси. Вопрос — какие? A priori правило их выбора простое: обе­спечить наибольшую раствори­мость краски и ее компонентов и наименьшую — формного мате­риала. Но и краски, и формы по своей химической природе быва­ют разные, следовательно, трудно назвать растворитель одинаково эффективный во всех случаях, то есть универсальный. Большинство марок органорастворимых флексо­графских фотополимеризуюгцихся материалов (например, Cyrel, Nyloflex, Pasaflex, Epic и др.) изго­товлены из композиций, содержа­щих в качестве матричного поли­мера изопрен-стирольные термоэластопласты (так называемые диен-стирольные сополимеры). Параметр растворимости таких сополимеров находится в пределах

8.0-  9,5 (кал/см³)^0,5. Вместе с тем известно, что наибольшее взаимо­действие между полимером и рас­творителем, в том числе и лучшая растворимость, наблюдается при равенстве значений их параметров растворимости, которые обознача­ются буквой 5 (кал/см³)^0,5. Поэтому для большинства флексографских фотополимеризующихся материа­лов, которые вымываются в орга­нических растворителях или в их смесях (для которых часто исполь­зуется общее название «сольвент»), противопоказан контакт, особен­но длительный, с растворителя­ми, имеющими значение параме­тра растворимости в интервале

8.0-  9,5 (кал/см³)^0,5 или близком к нему. Например, бутилацетатом (8,6), этилацетатом (9,1), аромати­ческими растворителями (бензо­лом (9,2), толуолом (8,9), ксилола­ми (8,8—8,9), при этом смесь таких ксилолов также называют арома­тическими сольвентами), хлорированными углеводородами [1]. Такие растворители вследствие диффузии будут вызывать силь­ное набухание или даже деструк­цию печатающих элементов ФПФ. Но одновременно многие из этих растворителей хорошо растворяют большинство флексографских кра­сок. Поэтому вопрос выбора рас­творителя для очистки ФПФ — это, как правило, поиск смеси «хороше­го» и «плохого» растворителя, кото­рая имеет пограничное значение параметра растворимости.

Для другого типа фотополиме­ризующихся материалов в качестве проявителя рельефного изображе­ния используется, вода или ее рас­творы. Например, фотополимеризующиеся пластины для флексогра­фии Cosmolight или Toyobo UV и высокой или тампопечати Printight японской корпорации Toyobo. Применение воды возможно пото­му, что химическое строение плен­кообразующего (матричного) поли­мера ФПМ иное — он содержит большое количество сильнополяр­ных труп (гидроксильных, этерных или эстерных), которые обуславли­вают его гидрофильность или даже водорастворимость. К числу таких полимеров относятся поливини­ловый спирт или его сополимеры, так называемые сольвары, полиэтеры (полиоксиэтилены), некоторые полиамиды, этеры целлюлозы и другие. Параметры растворимости таких полимеров значительно боль­ше (12-15 и более (кал/см³)^0,5), поэ­тому они устойчивы к воздействию этилацетата, бутилацетата, арома­тических сольвентов, УФ-лаков и их компонентов.

Что есть?

На сегодня можно определить два подхода в конструировании обо­рудования для очистки ФПФ от красок. Одно направление реализу­ет идею удаления остатков красок с поверхности форм при помощи щеток в среде подходящего органи­ческого или водного растворителя. Применение щеток, совершающих возвратно-поступательное движе­ние, обеспечивает равномерный прижим ворса к поверхности форм и его безопасное механическое воз­действие на печатающие элемен­ты [2]. Такой принцип очистки флексографских ФПФ реализован, например, в автоматизирован­ных устройствах торговой марки Cosmo серии Cleaning (для раз­ных размеров форм), разработан­ных итальянской компанией AGI (Attrezzature Grafiche Italia), извест­ной на рынке формного оборудо­вания с 1993 г. [3].

Приверженцы второго направ­ления предлагают использовать энергию ультразвуковых колеба­ний для очистки форм от остатков красок. Применение ультразвука для очистки изделий в промыш­ленности известно давно. Очистка происходит в основном за счет микроударных явлений, обуслов­ленных кавитацией, то есть охло­пыванием микропузырьков, воз­никающих в жидкости, в ультра­звуковом поле вблизи загрязнений. Ультразвук значительно ускоряет физико-химические процессы, поэтому для очистки достаточно использовать нейтральные водные или водно-щелочные технологи­ческие среды. В большинстве уль­тразвуковых очистных установок используют колебания частотой 20-40 кГц с интенсивностью до 10 Вт/см². Есть данные, что ультра­звук на два порядка ускоряет рас­творение растворимых веществ и в 3-5 раз — малорастворимых.

Можно указать также на эффективную технологию лазер­ной очистки анилоксовых валов, например LaserEGOClean, пред­лагаемую ООО «ЛазерЪ», которая по степени очистки значительно превосходит it ультразвуковую технологию, и очистку моющими средствами [4]. Но чистить кера­мическое покрытие анилоксового вала и нежную поверхность ФПФ — это, как говорят в Одессе, две большие разницы. И прежде всего потому, что фотополимер­ный слой не выдержит столь высо­ких температур, при которых про­исходит абляция остатков красок с поверхности керамических ячеек анилоксов. Возможно, что адапта­ция технологии лазерной очист­ки анилоксов к фотополимерным формам еще впереди.

Уже два десятилетия испол­нилось и английской компании Alphasonics, известной своими разработками по созданию уста­новок для ультразвуковой очист­ки промышленного оборудования, в том числе анилоксовых валов и печатных форм. В этих процессах очистки применяют различные химические среды, специально разработанные для использования с мультичастотным оборудовани­ем Alphasound (2008) и Betasound (2012). На рынке сейчас известны несколько серий устройств для очистки фотополимерных форм, в частности, серия PW, серия Melanie Solo, Melanie Duo, Melanie Trio и серия PC, последние пред­назначены для автоматической очистки форм [5].

 

Форма Nyloflex AFC	Смачивающие жидкости*
	Вода	Формамид	Бромнафталин	ДМФА
Новая форма	0,1395 (82°)	0,4115 (65°)	0,8602 (31°)	0,8816 (28°)
После 2 тиражей	0,1504 (81°)	0,4913 (60°)	0,8736 ( 29°)	0,9159 (23°)
После 3 тиражей	0,1604 (81°)	0,5010 (60°)	0,8926 (27°)	0,9279 (22°)
После 4 тиражей	0,3264 (71°)	0,6240 (51°)	0,9084 (25°)	0,9343 (21°)

Таблица 1. Косинусы краевых углов смачивания и краевые углы смачивания (в скобках) поверхности форм Nyloflex AFC 1,14 тестовыми жидкостями*

⁺ поверхностное натяжение (мН/м) тестовых жидкостей (при 20°С): вода — 72,2; формамид — 58,3; а-бромнафталнн — 44,6; диметилформамид (ДМФА) — 37,3.

 

Французская компания Recyl Graphics, основанная в 1989 г. и известная как производитель очистного оборудования для анилоксовых валов и фотополимер­ных форм, выпускает серию авто­матизированных машин Clean Plate для очистки форм (в напольном и настольном варианте), а также ультразвуковые очистные машины Ultra Clean. Кроме того, компа­ния Recyl Graphics разработала и выпускает ряд жидких растворов для очистки анилоксовых валов и форм [6, 7]. Также датская компа­

ния Flexo Wash более 20 лет про­изводит оборудование и растворы для вымывания и очистки фото­полимерных форм, анилоксовых валов и цилиндров глубокой печа­ти. Можно сказать, что на сегодня сформировался устойчивый сег­мент рынка оборудования и рас­творов для очистки флексографских ФПФ с целью их повторного использования.

 

Форма Nyloflex AFC	Поверхностное натяжение форм (мН/м), определенное по методу:
	Элтона атЭл	Цисмана атЦис	Оуэнса — Вендта
			суммарное аов	дисперсионное crd0B	полярное сгров
Новая форма	36,06	32,67	33,16	29,28	3,88
После 3 тиражей	36,88	33,40	34,53	30,45	4,08
После 4 тиражей	37,77	34,03	35,96	27,43	8,54

Таблица 2. Поверхностное натяжение ФПФ Nyloflex AFC 1,14 , определенное различными методами                                                                                                        .

 

 

Таблица 3. Косинусы краевых углов смачивания и краевые углы смачивания (в скобках) поверхности форм Cyrel NOW 1,14 тестовыми жидкостями*

 

 

Таблица 4. Поверхностное натяжение ФПФ Cyrel NOW 1,14, определенное различными методами                                                                                                                        

 

 

 

 

 

Формы чистят от остатков красок, лаков и растворителей, пытаясь воспроизвести их в первозданном виде, возвратить их «первородство». Но достижимо ли это? Почему же после гцеточнорастворительной или ультразвуковой очистки форм так тяжело «попасть в цвет» предыдущего тиража? Что этому препятствует? А мешает этому, по-видимому, изменение поверхностной энергии после контакта форм с красками, лаками или растворителями. Вслед за Гераклитом повторим: «Нельзя войти в одну реку дважды». А можно ли полностью восстановить (регенерировать) свойства ФПФ для их повторного использования?

 

Чем можно успокоиться?

Прежде чем выразить мнение по этому вопросу, приведем результаты нашего небольшого экспериментального исследования. Мы изучали, как изменяется поверхностная энергия ФПФ различных типов при:

♦   их взаимодействии с красками;

♦   многоразовой печати;

♦          регенерации поверхности, а также как диффундируют краски в фотополимеризующиеся мате­риалы.

 

Поверхностное натяжение твер­дых фотополимеров определяли методом «лежачей капли» жидко­сти, с последующей обработкой ее видеоизображения и расчетами при помощи компьютера по специ­альной программе.

Для флексографских ФПФ марки Nyloflex АБС 1,14 опреде­ляли косинусы краевых углов сма­чивания (поверхностную энергию форм) в зависимости от количества отпечатанных формой тиражей. Полученные результаты, которые представлены в табл. 1 и 2, позво­ляют утверждать, что во всех без исключения случаях имеет место увеличение значений косинусов краевых углов смачивания и вели­чины поверхностного натяжения форм. По величине поверхност­ного натяжения новые формы на 12-25% отличаются от использованных и повторно очищенных. Наблюдаемое увеличение поверхностного натяжения форм при их повторном использовании обусловлено, скорее всего, увеличени­ем доли полярной составляющей, так как дисперсионная составляющая изменяется в меньшей степе­ни. Это можно объяснить лучшей диффузией и большей адсорбцией полярных компонентов краски и очистителя в процессе печати и очистки форм.

Идентичная тенденция имеет место при нанесении на поверхность форм Nyloflex AFC 1,14 красок Flexo JD 125 (УФ-краска фирмы Sericol) и Poliroto (органорастворимая краска фирмы Sun Chemical) и выдерживании в течение 20 суток. При этом поверхностное натяжение форм, контактирующих с краской Flexo JD 125, увеличивается с 33,16 до 46,65 мН/м, а в случае краски Poliroto возрастает до 40,97 мН/м. Полярная компонен­та поверхностного натяжения для краски Flexo JD 125 увеличивает­ся практически в 5 раз, с 3,88 до 20,04 мН/м, при гораздо меньшем изменении дисперсионной составляющей (с 29,28 до 26,51 мН/м).

Назад, к Оборудованию по регенерация раствора -->