ZAGADNIENIA POLIGRAFICZNE

Ghosting mechaniczny M ec h an ical Gh os t i ng Jan Kowalczyk

Technika drukowania heatsetowego jest jedną z odmian techno-

Technika drukowania heatsetowego jest jedną z odmian techno-

logii offsetowej. Jest stosowana do drukowania na podłożach

logii offsetowej, stosowaną do drukowania na podłożach w postaci

w postaci wstęgi, przy czym farba drukowa utrwalana jest w wy-

wstęgi, z użyciem farb utrwalanych w wysokiej temperaturze. Jest

sokiej 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

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

technologiczne prowadzące do jego eliminacji. Możliwe jest je-

występujących w  tej, względnie skomplikowanej technice. Do

dynie ograniczanie intensywności występowania ghostingu przez

problemów nierozwiązanych do końca, głównie ze względu na róż-

zmianę parametrów procesu drukowania. Dla właściwego wyboru

norodność przyczyn występowania, należą ghosting mechaniczny

środków, a w efekcie skutecznej walki z ghostingiem konieczne

i związany z nim ściśle piling negatywowy. Celem niniejszego arty-

jest dobre rozumienie wszystkich zjawisk zachodzących podczas

kułu jest uporządkowanie wiedzy na temat przyczyn występowania

drukowania. W artykule podjęto próbę określenia głównych parametrów materiałów i procesów technologicznych mających wpływ na intensywność ghostingu mechanicznego oraz wytłumaczenia mechanizmów powstawania tego zjawiska.

ghostingu mechanicznego. Występowanie zjawiska zwanego ghostingiem mechanicznym prowadzi do powstawania druków charakteryzujących się wadą

Słowa kluczowe: druk offsetowy, farby heatset, ghosting

w  postaci lokalnych rozjaśnień obrazu, najczęściej w  obszarach

mechaniczny

o niskim stopniu pokrycia powierzchni (1). Problem ten występuje w maszynach zwojowych heatsetowych mających zespoły drukujące

Heatset printing technique is a variation of offset technology. It is

czterocylindrowe, pozwalające na jednoczesne nanoszenie obrazu na

used for printing on substrates in the form of a web, wherein the

obie strony wstęgi. Przykład odbitki drukarskiej, na której widać wy-

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 tech-

stępowanie 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

nological solution leading to their elimination. You can only reduce

ghostingu, zadrukowywana jest obrazem zawierającym m.in. jasne

the ghosting intensity by changing the parameters of the printing

obszary o równomiernym nasileniu barwy, np. niebo. Wymienione

process. For a proper choice of the means, and ultimately for the

obszary na wydruku pokrywają się, przy czym na stronie ghostingu,

effectiveness of the fight against ghosting it is necessary to well

w miejscu ciemnych włosów na rewersie, powstaje lokalne rozjaśnie-

understand of all the phenomena occurring during printing. This

nie. Zjawisko to nie pojawia się od razu, na pierwszych wykonanych

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

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, 00-217 Warszawa

PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · KWIECIEŃ 2013

235

ZAGADNIENIA POLIGRAFICZNE

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

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 usu-

należy zatrzymać i umyć jej obciągi. Pomimo

nięciu osadów z ich powierzchni rozjaśnienie

stosowania urządzeń do automatycznego

obrazu po stronie wstęgi z  ghostingiem

mycia cylindrów pośrednich, problem ten

zanika i  pojawia się ponownie dopiero po

może znacznie ograniczyć wydajność pro-

wykonaniu kolejnych kilku tysięcy druków

cesu drukowania.

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,

Rys. 2. Czynniki decydujące o powstaniu ghostingu

236

takich jak: farba drukowa,

PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · KWIECIEŃ 2013

ZAGADNIENIA POLIGRAFICZNE papier, obciąg, czy też budową maszyny

obu obciągów, czemu

drukującej i  parametrami jej pracy (2).

towarzyszy wzrost siły

Główne z tych parametrów wymieniono na

reakcji. Podwyższe-

diagramie przedstawionym na rysunku 2.

nie nacisku w  strefie

P iling n e g a t y w o w y

kontaktu papieru z obciągiem skutkuje pod-

Podczas drukowania na cylindrze pośred-

wyższonym transferem

nim odkładają się różnego rodzaju osady.

farby. Wyższe naciski

Najbardziej istotnym z punktu widzenia gho-

w  tym miejscu powo-

stingu jest osad powstający w  miejscach

dują również bardziej

niedrukujących, stanowiący tzw. piling

intensywne ścieranie

negatywowy. Osad ten zawiera około 30%

się osadów wokół punk-

składników pochodzących z  powleczenia

Rys. 3. Wpływ obecności osadów na obciągu na powstanie ghostingu

tów rastrowych na górnym cylindrze, co

papieru, a  w  pozostałej części – cząstki

roztworu nawilżającego w  postaci stałej.

prowadzi do zwiększania średnicy ich

farby (3). Odkładanie się osadów występuje

Inna część cząstek powleczenia w  środo-

obrazu na odbitce. W efekcie powyższego,

na cylindrze pośrednim górnym i dolnym.

wisku kwaśnym roztworu nawilżającego

fragment jednotonalnego obrazu na odbitce,

Grubość warstwy odłożonych osadów

uwalnia się w postaci jonów Ca, aby potem

w części, na której znajdują się punkty 1 i 2,

w konkretnym miejscu zależy w znacznym

w rekcji z innymi jonami znów przejść do

będzie jaśniejszy niż w części zawierającej

stopniu od charakteru obrazu. Tam, gdzie

postaci stałej (4).

punkty 5 i 6.

Główne parametry roztworu nawilżającego

nie ma elementów drukujących, grubość

Jak przedstawiono na diagramie (rys.

utworzonej warstwy jest największa. Tam,

wpływające na wielkość pilingu negatywo-

2), intensywność tworzenia osadów na

gdzie występują niewielkie punkty rastrowe,

wego to ilość roztworu i wartość jego pH. Im

obciągu w miejscach niedrukujących zależy

warstwa jest cieńsza i  często powoduje

więcej roztworu podaje zespół nawilżający,

od wielu czynników. Pośród nich największą

zmniejszenie wielkości punktów obrazu

tym więcej cząstek uwalniają papier i farba,

rolę w  tworzeniu pilingu negatywowego

rastrowego, nawet do tego stopnia, że stają

co powoduje wzrost intensywności pilingu

odgrywa roztwór nawilżający. Jest on nośni-

się one zupełnie niewidoczne. Najcieńsza

(5). Wpływ odczynu roztworu nie jest tak

kiem zarówno cząsteczek powleczenia, jak

warstwa osadów odkłada się na niewielkich

jednoznaczny. Z jednej strony wysokie pH

i cząstek farby odkładających się na obciągu

polach pomiędzy punktami rastra obszarów

zwiększa emulgowanie farby, z drugiej zaś

offsetowym w  postaci osadów. Fakt ten

o  wysokim stopniu pokrycia powierzchni.

niskie pH zwiększa intensywność uwalniania

tłumaczy związek pomiędzy ilością osadów

Jak przedstawiono na rysunku 3, obecność

cząstek powleczenia papieru.

a stopniem pokrycia powierzchni obrazu na

osadów (pola zaznaczone kolorem poma-

Na intensywność kumulowania się

formie drukowej. Im większa jest powierzch-

rańczowym – „A” ) w  strefie drukowania

osadów na obciągu mają również wpływ

nia nieprzenosząca farby, tym większy jest

wpływa na wielkość nacisków występują-

parametry papieru. Z  jednej strony będzie

przepływ roztworu nawilżającego i większa

cych w jej obrębie.

to zdolność do uwalniania cząstek z powle-

ilość dostarczonych osadów. Roztwór

W  obszarze z  prawej strony rysunku

czenia papieru, z drugiej zaś oddziaływanie

nawilżający uwalnia cząstki farby i papieru,

(okolice małych punktów 1, 2 i dużych – 3,

mechaniczne papieru na powierzchnię

będąc w  kontakcie z  tymi materiałami.

4) warstwa osadów nie wpływa w istotny

obciągu offsetowego. Osady powstają

W przypadku farby w zespole farbowym lub

sposób na odwzorowanie punktów ra-

głównie podczas drukowania na papierach

na formie drukowej, gdy tworzy się emulsja

strowych na podłożu. Punkty 1 i 2 ulegają

powlekanych o wysokiej gładkości. Papiery

woda w farbie, inna niewielka część farby

tylko niewielkiemu pomniejszeniu w wyniku

powlekane matowe lub niepowlekane prze-

jest zdyspergowana w wodzie. W przypadku

sąsiedztwa osadów. Z lewej strony rysunku,

jawiają, dzięki rozwiniętej powierzchni, silne

papieru, pigment, który znajduje się w po-

na dolnym cylindrze, gdzie warstwa osadu

właściwości ścierające, które nie pozwalają

wleczeniu, jest nierozpuszczalny w wodzie.

„A” ma dużą grubość, większą niż grubość

na wzrost grubości warstwy osadów. Na

Przypuszcza się jednak, że część cząstek

warstwy farby, występuje większe ugięcie

podłożach drukowych tego typu nie będzie

powleczenia jest wypłukiwana za pomocą

występowało zjawisko ghostingu.

PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · KWIECIEŃ 2013

237

ZAGADNIENIA POLIGRAFICZNE

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 w st ę gi z   o b c i ą g i e m

ustawienie „na godzinę 11” (6). Przy takim

obrazu mogą pojawić się na dolnej stronie

ustawieniu cylindrów, jeśli stopień pokrycia

wstęgi.

powierzchni obrazu na górnym cylindrze

W  istocie o  długości czasu kontaktu

jest równy stopniowi pokrycia powierzchni

wstęgi z  cylindrem pośrednim od strony

obrazu na dolnym cylindrze lub większy, to

ghostingu decydują relacje pomiędzy siłami

wstęga przylegać będzie do powierzchni

oddziałującymi na wstęgę w chwili opusz-

górnego cylindra w zakresie kąta α. Jeżeli

czania strefy kontaktu. Możliwe warianty

relacje pomiędzy stopniami pokrycia po-

przedstawiono na rysunku 5. Stopień pokry-

wierzchni obrazów drukowanych na górnej

cia powierzchni drukowanych obrazów jest

i dolnej stronie wstęgi będą inne, np. tak jak

tylko jednym z  parametrów określających

na rysunku 4b, to dzięki większej sile przyle-

wielkość tych sił. Kluczowe znaczenie dla

gania papieru do cylindra dolnego, zaraz po

wielkości występujących sił mają właściwo-

wyjściu ze strefy kontaktu cylindrów papier

ści stosowanych materiałów: farby, papieru

zostanie oderwany od cylindra górnego,

i obciągu offsetowego.

przez co wstęga będzie w kontakcie z tym

Siłę potrzebną do podziału warstwy farby

cylindrem w zakresie kąta β. Z powyższego

określa przede wszystkim jej tack. Należy

wynika, że w zależności od relacji pomiędzy

jednak pamiętać, że tack farby w strefie dru-

stopniami pokrycia powierzchni obrazów

kowania podczas pracy maszyny drukującej

nadrukowywanych po obu stronach wstęgi

znacznie różni się od jej tacku pierwotnego

zmieniać się będzie czas przekazywania

i zmienia się w zależności od innych para-

farby z obciągu górnego na wstęgę. Jeżeli na

metrów, takich jak np.: temperatura, stopień

dolnym cylindrze będzie obraz z obszarami

zemulgowania, szybkość wchłaniania spo-

o dużym kontraście, zaś na górnym obraz

iwa farby przez zadrukowywane podłoże

o niskim równomiernym pokryciu, to ciemne

(7). W  przypadku wystąpienia ghostingu

obszary cylindra dolnego będą skracać

drukarz może ograniczyć jego wielkość,

czas kontaktu wstęgi z górnym cylindrem,

zmniejszając siły oddziałujące na wstęgę

czemu towarzyszyć będzie rozjaśnienie

od strony przeciwległej do strony ghostin-

elementów obrazu na górze wstęgi. Wystąpi

gu. Można zastosować po stronie rewersu

zjawisko ghostingu. Wielkość różnic czasu

farbę o niższym tacku lub taką, która będzie

kontaktu wstęgi z górnym cylindrem można

poprawnie pracować przy wyższym stopniu

nieco zmniejszyć, podwyższając napręże-

emulgowania, czemu towarzyszyć będzie

nie wstęgi. Rozwiązanie takie ma jednak

również obniżenie tacku.

Mechanizm tworzenia ghostingu poprzez

ograniczone zastosowanie ze względu na

Rozważając wpływ wielkości tacku farby

zróżnicowanie czasu kontaktu wstęgi pa-

skończoną wytrzymałość wstęgi. Teore-

na ghosting, należy poruszyć zagadnienie

pieru z obciągiem offsetowym przedstawia

tycznie możliwe jest również ograniczenie

tzw. ghostingu pośredniego. Do tej pory

rysunek 4.

ghostingu przez wymuszone skierowanie

omówiono ghosting powstający przez

Na rysunku 4a przedstawiono parę

wstęgi ku dołowi. Strona wstęgi, na której

oddziaływanie na wstęgę papieru warstw

cylindrów pośrednich zespołu drukującego

pojawia się zjawisko, jest ściśle związana

farb nakładanych jednocześnie w  ramach

maszyny heatsetowej, które nanoszą obraz

z  ustawieniem cylindrów pośrednich. Ich

jednego zespołu drukującego (ghosting

jednocześnie na obie strony wstęgi. Cylin-

układ, określając drogę przemieszczania

bezpośredni). Współczesne heatsetowe

dry ustawione są w  pozycji „na godzinę

się wstęgi, predysponuje jedną bądź drugą

maszyny drukujące to najczęściej maszyny

pierwszą” (oś łącząca środki cylindrów jest

jej stronę do pojawienia się ghostingu.

o  konfiguracji 4+4. W  związku z powyż-

pochylona w prawo względem pionu o ok.

Jeśli cylindry ustawione są „na godzinę 1”,

szym, w kolejnych zespołach drukujących

30°, w celu umożliwienia zmiany położenia

efekt ghostingu pojawi się na górnej stronie

w  strefie kontaktu papieru z  obciągami

cylindrów względem siebie). Możliwe jest też

wstęgi, jeśli „na godzinę 11” –rozjaśnienia

oprócz farby aktualnie nanoszonej znajduje

238

PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · KWIECIEŃ 2013

ZAGADNIENIA POLIGRAFICZNE się farba naniesiona w  zespołach poprze-

Na wielkość sił rozdziału warstw farby

obrazy, które oddziaływają na nią w sposób

dzających. Farba ta przywiera do kolejnych

mają również wpływ właściwości obciągu

niemożliwy do przewidzenia. Możliwe jest

obciągów i w pewnej części pozostaje na ich

offsetowego, głównie tzw. zdolność uwalnia-

jedynie ograniczanie intensywności gho-

powierzchni. Pomiędzy farbą transportowa-

nia. W rozważanym aspekcie najważniejsze

stingu lub stwarzanie warunków drukowania

ną na kolejnych drukach a tą odłożoną wcze-

jest wykończenie powierzchni roboczej

niesprzyjających jego powstaniu. Trafność

śniej na obciągu występuje stała wymiana.

obciągu. Obciągi o niższej gładkości, z więk-

doboru środków, a w efekcie skuteczność

Zjawisko to nosi nazwę backtrappingu i jest

szymi mikronierównościami powierzchni

walki z ghostingiem w dużym stopniu zależy

typowe dla wielokolorowego drukowania

roboczej sprzyjają niższym siłom rozdziału.

od stopnia rozumienia zjawisk zachodzą-

offsetowego. Również backtrappingingowi

Gładkie obciągi będą zwiększać w  strefie

cych podczas drukowania.

towarzyszy występowanie siły rozdziału

kontaktu przede wszystkim te siły rozdziału,

warstwy farby, która wpływa na czas

które występują na polach o wysokim stop-

Literatura

kontaktu wstęgi z obciągiem po stronie gho-

niu pokrycia powierzchni na stronie rewersu,

stingu. Wielkość tej siły jest określona nie

co będzie zwiększać prawdopodobieństwo

1. Jakucewicz S.: „Błędy w drukowaniu offsetowym a wady papieru”, Grupa Wydawnicza Adamanton S.C., Warszawa 2011. 2. 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, 6/2008. 3. Khaddour M.: „Negativaufbau im Rollenoffsetdruck, dissertation“, T.U. Chemnitz 9/2009. 4. Bohan M.: „Heatset Web Offset Performance Study”, PIA/GATF Investigation Repor t, 2005. 5. 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 2001. 7. Mattila U., Passoja S.: „Factors controling adhesion and Ink tack In HSWO”, publ. TAPPI 2005.

tylko wielkością pokrycia powierzchni, ale

wystąpienia ghostingu. Na wielkość sił

również w dużym stopniu właściwościami

rozdziału ma również wpływ kształt mikro-

papieru, farby i  interakcją pomiędzy nimi,

nierówności powierzchni roboczej, który

głównie z  uwagi na fakt, że skład spoiwa

jest związany z  technologią wytwarzania

farby naniesionej na podłoże w zespołach

konkretnych rodzajów obciągów. Należy

poprzedzających ulega zmianie w  wyniku

również pamiętać, że obciągi w  trakcie

wchłaniania w  kapilary papieru, czemu

pracy zużywają się. Ich powierzchnia ulega

towarzyszy wzrost tacku farby. Może się

wygładzeniu, czego konsekwencją będzie

okazać, że właśnie ten wzrost tacku będzie

zwiększenie wielkości sił rozdziału warstwy

decydujący dla wystąpienia ghostingu.

farby.

Innym zjawiskiem wpływającym na opóźnie-

Wobec złożoności zjawiska ghostingu

nie lub przyspieszenie powstania ghostingu

trudno jest znaleźć jakieś uniwersalne

może być zbieranie osadów z  cylindrów

rozwiązanie technologiczne prowadzące

pośrednich kolejnych zespołów drukujących

do jego eliminacji. W  kolejnych pracach

przez warstwę farby naniesioną na wstęgę

wykonywanych na maszynie heatsetowej na

w zespołach poprzedzających.

obie strony wstęgi nadrukowywane są różne

P.P.U.H. „STATECH” 32-310 Klucze Klucze-Osada 4 Tel./fax: +48 32 642 80 49 kom.: +48 608 45 77 58 www.statech.pl; [email protected] • 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

PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · KWIECIEŃ 2013

239