16 Tuy nhiên phương pháp đo độ dẫn điện cũng có hạn chế của nó. Cụ thể cho trường hợp cồn IPA, cồn IPA có thể pha vào nước với bất kỳ tỷ lệ nào nhưng chúng lại không phân tách thành các ion như canxi và magie do đó độ dẫn điện giảm khi thêm vào IPA.
Trong quá trình in các yếu tố bên ngoài cũng tác động vào dung dịch ẩm để làm thay đổi độ dẫn điện. Độ dẫn điện có thể tăng khi có các chất hòa tan từ giấy và mực chuyển vào dung dịch ẩm. Ngoài ra độ dẫn điện cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngoài.
h) Sự ảnh hưởng của độ pH đến độ khô của mực:
Việc phân tích sựảnh hưởng của độ pH chính là ta đi phân tích sự ảnh
hưởng của tính axit và bazơ.
Để dung dịch làm ẩm hoạt động hiệu quả, pH của nó phải được kiểm soát không chỉ trong lúc pha trộn lúc đầu của dung dịch mà còn trong lúc máy in hoạt động. Nếu pH hay cổn thích hợp được duy trì, chất lượng in sẽ được tạo ra dễ dàng và ổn định.
Dung dịch làm ẩm có mức axít không đúng hay dung dịch làm ẩm mà
trong đó mức axit thay đổi quá nhiều trong suốt quá trình in có thể gây ra một vài vấn đề nghiêm trọng. Một trong số các vân đề đó là sự chậm khô hay mực chậm khô, lớp chất bẩn trên bàn in, bay bản, sọc lô.
Lớp gôm Arabic bảo vệ các phân tử không in của bản in có tính axit nhẹ, tuy nhiên gôm arabic đòi hỏi thêm vào axít để có độ dính thích hợp.
Gôm Arabic được sử dụng trong hầu hết dung dịch làm ẩm sẽ không bảo vệ
bản hiệu quả nếu nó tôn tại trong môi trường độ pH lớn hơn 5.0. Hợp chất
ẩm có tính axit được thêm vào dung dịch ẩm giúp cho gôm Arabic bám vào các vùng phần tử không in trên bản in.
Không đủ axit trong dung dịch làm ẩm làm giảm khả năng dính của gôm Arabic lên bản in. Cuối cùng, mực bắt đầu thay thế gôm trên phân tử không in, gây ra hiện tượng bắt dơ trên bản in, làm cho các phân tử không in bắt mực. Hiện tượng bắt dơ có thể gây ra do axit dư nêu axit ăn mòn bản kim loại và lớp phủ bảo vệ bản.
Hiện tượng mực chậm khô hay mục không khô có thể gây ra do việc dư axit trong dung dịch làm ẩm. Các vấn để về việc khô mực có thể phát sinh mà không phụ thuộc vào sự cố bay bản hay sọc lô và trở thành rõ ràng chỉ sau khi công việc in hoàn tất. Việc dư axit tác động ngược lại lên chất
làm khô cobalt có trong mực, làm cho chất này hầu như không có tác dụng. Điều này có nghĩa là nó sẽ làm cho mực chậm khô hơn hoặc là hoàn toàn
17
1.4 Các nghiên cứu ngoài nước về dung dịch ẩm
Công nghệ in offset có quá trình phát triển hàng chục năm qua, trên thế giới có nhiều nghiên cứu về các vấn đề của in offset, trong đó có nhiều nghiên cứu về dung dịch ẩm, tương tác của dung dịch ẩm và mực, …
Với tầm quan trọng và sự bí ẩn của hệ nhũ tương mực – dung dịch ẩm trong quá trình in offset, năm 1999 Kindernay và cộng sự đã nghiên cứu mô phỏng quá trình tạo hệ nhũ tương trên máy in offset. Do sự hạn chế của điều kiện nghiên cứu trước đó so với điều kiện vận hành thực tế của máy in offset (thường ở tốc độ khoảng 10.000 tờ/giờ) mà các nghiên cứu trước đó về hệ nhũ tương có nhiều hạn chế. Nghiên cứu của Kindernay và cộng sự là nghiên cứu mối liên hệ giữa độ chảy của nhũ tương mực – dụng dịch ẩm và tác động của hàm lượng ẩm đối với tính lưu biến của mực in offset. Từ đó phân tích và tách các đoạn cụ thể của đồ thị, mô tả sự liên quan đến khả năng ứng dụng để mô hình hóa tính chất lưu biến bằng các mô hình toán học [8].
Năm 2007, Joakim Voltairei và cộng sự đã sử dụng âm thanh để nghiên cứu quá trình truyền mực trong máy in tờ rời. Joakim Voltairei và cộng sự nghiên cứu cường độ âm thanh phát ra của quá trình tách màng mực kết hợp với mật độ màu, từ đó xác định được độ bám dính của nhũ tương mực – dung dịch ẩm, liên quan đến cân bằng mực nước.
Ở một nghiên cứu khác của F.Lio và cộng sự, đã mô tả sự phát triển của phương pháp mới để hiển thị và đo lường sự phân bố kích thước giọt dung dịch ẩm trong mực in offset bằng cách sử dụng kính hiển vi đồng tiêu [9]. Số lượng và trạng thái của giọt dung dịch ẩm trong mực in offset rất quan trọng vì chúng ảnh hưởng đáng kể đến tính chất truyền và làm khô mực. Việc áp dụng kỹ thuật kính hiển vi đồng tiêu mang lại khả năng và tính linh hoạt để nghiên cứu dung dịch ẩm trong nhũ tương mực thông qua việc lựa chọn cẩn thận thuốc nhuộm huỳnh quang và lựa chọn các điều kiện thí nghiệm thích hợp. Phương pháp này lần đầu tiên cho phép kiểm tra trực quan các giọt dung dịch ẩm ở dạng 3D. Với việc lựa chọn phần mềm phù hợp, phương pháp này có khả năng cung cấp thông tin định lượng về kích thước giọt và sự phân bố kích thước. Phương pháp này có thể được ứng dụng rộng rãi trong việc nghiên cứu các tương tác dung dịch ẩm / mực, dung dịch ẩm / bản và dung dịch ẩm / giấy.
Theo lý thuyết thể tích pha của sự hình thành nhũ tương trong hóa học keo: sau khi mực nước được nhũ hóa, để đảm bảo thu được loại mực nhũ tương loại nước/dầu thích hợp để in, thể tích của chất lỏng làm ướt phải được kiểm soát để nhỏ hơn 26% tổng thể tích của nhũ tương. Tuy nhiên, lượng nước cung cấp quá ít, và màng nước ở phần tử không in không đủ để chống lại sự kéo dài của lớp mực đến phần tử không in, dẫn đến bản in bị bẩn và mực bị nhão. Do đó, ý nghĩa của cân bằng mực nước dựa trên lý thuyết thể tích pha có thể được tóm tắt như sau: dưới tốc độ in và áp suất nhất định, lượng ẩm cung cấp để làm ướt được điều chỉnh để tỷ lệ thể tích của chất lỏng làm ướt chứa trong mực nhũ hóa từ 15% đến 26%, tạo thành mực nhũ tương với một mức độ nước trong dầu nhẹ, ẩm luôn cố gắng cạnh tranh với mực in trên bản với một lượng chất lỏng tối thiểu. Cân bằng
18 mực nước có một mức dung sai nhất định, tuy nhiên hiện tượng nhũ hóa mực sẽ gây hại cho quá trình in ấn, vì vậy công nhân in ấn bắt buộc phải kiểm soát chặt chẽ lượng nước cấp vào, với yêu cầu là không bị đóng váng, càng giảm cấp nước càng tốt, giảm sự nhũ hóa mực.
Việc truyền mực lên bề mặt in được cung cấp bởi các thông số như sau: dung dịch làm ẩm ở mức độ nhũ hóa mực, các thông số của dung dịch làm ẩm miễn là thành phần của nó và định lượng chính xác của chúng, các tính năng truyền ẩm giữa các trục lăn dung dịch ẩm, tấm cao su và bản in và đặc điểm bề mặt vật liệu in, độ dày và khối lượng mực trên bản in, mức độ gắn bám của mực trên bản in. Sự sai lệch trong chuyển giao từ các tham số tối ưu gây ra hậu quả tiêu cực. Mặt khác, hầu như không có bất kỳ cách tiếp cận mới nào trong việc giải thích sự ảnh hưởng lẫn nhau của các thông số môi trường công nghệ trong quá trình in dẫn đến việc giảm hiệu quả của quá trình in trong khi in với lớp nhũ tương nước mực tối thiểu.
Các mối tương quan ảnh hưởng lẫn nhau của các đặc điểm môi trường công nghệ in được nghiên cứu, cho phép tạo thành các lớp nhũ tương nước mực tối thiểu trên các máy in cho năng suất cao trong khi cải thiện chất lượng tái tạo màu và in.
Kỹ thuật inoffset hoạt động trên nguyên tắc dầu và nước không trộn lẫn với nhau [10]. Các vùng hình ảnh trên bề mặt in, tức là bản in phải ưa dầu và như kỵ nước. Đồng thời, các vùng phẩn tử không in trên bản phải kỵ nước. Trên máy in, trong quá trình in, người vận hành cố gắng đạt được sự cân bằng mực nước tối ưu. Lý tưởng nhất là mực nên có khả năng chấp nhận nước khoảng 15%, tức là lượng nước trong quá trình nhũ hóa mực. Dung dịch ẩm giữcác vùng phẩn tử không in trên bản in ưa nước cũng như kỵ dầu. Các thành phần của nó ngoài nước ra còn có các thành phẩn khác có với nhiều chức năng khác nhau. Thành phần như iso propyl alcohol cũng gây ra các vấn đề về môi trường; do đó nó phải được xử lý rất cẩn thận.
1.5 Các nghiên cứu trong nước về dung dịch ẩm:
Tại Việt Nam, công nghệ in offset đã phát triển được hơn 30 năm.
Ngành in Việt Nam thừa hưởng các thành tựu từ sự phát triển của ngành in thế giới, đặc biệt là ở các nước tiên tiến, nước phát triển về in. Gần đây, với
trình độ khoa học công nghệ phát triển, với nhu cầu cần phải hiểu rõ các quá trình trong in offset, nhiều nhóm nghiên cứu trong nước đã tiến hành nhiều nghiên cứu liên quan đến ngành công nghiệp in,
Tiến sỹ Cao Hồng Hà và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng etylen glycol
monobutyl ete tăng khả năng thấm ướt của dung dịch ẩm trong công nghệ
in offset. Với nhu cầu thay thế cồn IPA, nghiên cứu đã tìm ra etylen glycol
monobutyl ete có khả năng thấm ướt tốt, tương đương với tác dụng của cồn IPA trong dung dịch ẩm [11].
19
Tiến sỹ Phùng Anh Tuân và cộng sự đã tiếp cận hướng phát triển mới của thế giới, đó là hạn chế sự dụng các hóa chất có hại cho môi trường, con
người. TS. Tuân và cộng sự đã nghiên cứu khả năng nhũ tương hóa của mực in offset tờ rời và dung dịch ẩm không sử dụng cồn IPA. Nghiên cứu
đã sử dụng các hợp chất thay thế là các dẫn xuất của glycol kết hợp sử
dụng chất hoạt động bề mặt và chất tạo màng để bảo vệ phần tử không in
như là phụ gia thay thế cồn, giúp nâng cao khả năng thấm ướt cho dung dịch ẩm [12].
Với một số ít các nghiên cứu liên quan đến dung dịch ẩm, tương tác
của dung dịch ẩm với mực, các nghiên cứu còn hạn chế trong khả năng ứng dụng vào thực tế ngành công nghiệp in. Nội dung nghiên cứu pH của dung dịch ẩm tác động tới thời gian khô của mực là một quá trình giả lập thực tế, kết quả hoàn toàn có thể ứng dụng vào thực tế sản xuất.
20
CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Như cơ sở lý thuyết ở trên đã đề cập, trong công nghệ in offset, vấn đề cân bằng mực – dung dịch ẩm là vấn đề quan trọng nhất. Mọi vấn đề liên quan và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm in offset đều có liên quan đến cân bằng mực – dung dịch ẩm. Vì vậy trong nhiều năm qua có nhiều nhóm đã nghiên cứu các vấn đề liên quan đến nhũ tương mực – dung dịch ẩm nhằm tối ưu hóa hệ nhũ tương này trong công nghệ in offset.
2.1. Thành phần của dung dịch ẩm
Thành phần của dung dịch làm ẩm khác nhau tuỳ theo nhu cầu in ấn phẩm, cấu trúc hệ thống chà ẩm và nguyên vật liệu in Ví dụ: khi in bằng mực kim loại hay mực huỳnh quang dung dịch làm ẩm có thể chứa kiềm
thay vì có tính axit như hầu hết các dung dịch làm ẩm khác Độ pH của dung dịch làm ẩm thường trong khoảng từ 4.3-5.5.
Một cách tổng quát, một dung dịch làm ẩm sẽ bao gồm các thành phần sau:
- Nước: ít tạp chất.
- Axít hay chất có gốc axit, tùy thuộc vào phạm vi tác dụng của mực
khi in. Axit được sự dụng bao gồm axit phosphoric, hợp chất axit phosphate, axit citric, hay axit lactic.
- Gôm: có thể là gôm tự nhiên (gồm Arabic) hay gôm tổng hợp để
làm giảm độ nhạy với mực của phần tử không in,
- Các chất chống ăn mòn: để ngăn ngừa dung dịch làm ẩm ăn mòn
bản in.
- Các tác nhân làm ẩm chẳng hạn như Isopropanol hoặc các chất thay thế cho cồn.
- Chất làm tăng tốc độ khô, là các chất như cobalt clorua, chúng
được pha vào mực in để làm cho mực khô nhanh hơn.
- Thuốc diệt nấm, để ngăn ngừa sự hình thành các loại nấm và sự
phát triển của mốc và vi khuẩn trong dung dịch làm ẩm.
- Các tác nhân chống sủi bọt. Để ngăn ngừa sự hình thành bọt. Bởi bọt có thế ngăn cản sự phân bố dung dich ẩm đều đặn trên các lô của hệ
thông làm ẩm.
- Trên đây là khái quát các thành phần phải có và có thể có trong dung dịch ẩm. Dưới đây ta sẽ phân tích kỹ hơn về một số thành phần ảnh
hưởng chính đến tính chất cũng như chất lượng của dung dịch ẩm.
21 Nước là một chất làm ẩm khuôn in, nước nguyên chất là hợp chất của Hydro và Oxi không màu, không mùi, không vị.
Người ta phân loại nước thành hai dạng nước "mềm" và nước "cứng”.
Nước sinh hoạt thông thường ngoài ion của Hydro và Oxi còn có một số
chất hoa tan chiếm từ 0,2 đến 0,5 g/lít. Những tạp chất này có thể là:
amoniăc, axit nitric, axit cacbonic, clorua, sunfit, axit sunfuric, …. Nước cứng có chứa một lượng lớn những ion kim loại kiềm thổ, trước hết là muối canxi và muối Magie. Những muối này có thể kết hợp với thành phần axit béo của mực in và tạo thành xà phòng mà không hòa tan. Xà phòng này sẽ
lắng đọng trên trục lô ẩm, trên trục lô mực, trên bản in và trên tấm cao su dẫn đến trở ngại in đáng kểnhư:
- Vết trắng trên trục lộ ẩm,
- Vết bắn mực bám trên trục lô chà và trên tấm cao su, - Mất mát tầng thứ t’ram,
- Cấp nước ẩm không đồng đều.
2.1.2. Axit
Ngoài axit phophoric (H3PO4) thì axit xitric và axit tactric là những thành phần quan trọng nhất của dung dịch làm ẩm.
Muối của những axit này tạo nên tính chất thấm nước tốt. Chỉ cần một
lượng nhỏ các axit kể trên trong nước, độ pH của dung dịch thay đổi rất mạnh. Trong nước những axít trên dễ phân ly thành ion nên nước có tính axit yếu. Trong dung dịch ẩm có dùng cồn, chúng dễ phần ứng với cồn, làm mạnh khảnăng phân ly ion của axit.
Một số axit với nồng độ đủ loãng, sẽ kết hợp với các gôm arabic, giải phóng phân tử axit arabic từ gôm và cho phép chúng kết hợp với các oxit kim loại (nhôm) trên bản. Điều này dẫn đến bề mặt ưanước của các vùng
không in tăng lên.
2.1.3. Chất đệm
Trong dung dịch làm ẩm, pH của dung dịch là một yếu tố ảnh hưởng nhiều đến quá trình in. Trong dung dịch làm ẩm, pH của dung dịch là một yếu tố ảnh hưởng nhiều đến quá trình in.
Quá trình in muốn ổn định, thì độ pH của dung dịch làm ẩm phải được giữ ổn định trong một giá trị trong khoảng tốt nhất. Trong khi pH của dung dịch làm ẩm luôn bị thay đổi do tác động của giấy in. Chính vì vậy, hệ đệm trong dung dịch có ý nghĩa đặc biệt cho việc giữ ổn định độ pH của dung dịch trong suốt quá trình in. Để giữ ổn định pH của dung dịch làm ẩm
22 thường dùng hệ đệm pH. Dung dịch đệm là một dạng dung dịch chứa trong
đó một hỗn hợp axit yếu và bazơ liên hợp của nó hoặc bazơ yếu và axit liên hợp. Quá trình in muốn ổn định, thì độ pH của dung dịch làm ẩm phải được giữ ổn định trong một giá trị trong khoảng tốt nhất. Trong khi pH của dung dịch làm ẩm luôn bịthay đổi do tác động của giấy in. Chính vì vậy, hệ đệm trong dung dịch có ý nghĩa đặc biệt cho việc giữ ổn định độ pH của dung