DIGITALNI TISK 14 stal raster itn.) so točke iste veli- kosti razporejene bolj ali manj pogosto. Pred nekaj leti je Harlequin ra- zvil drugo generacijo FM rastrov s trgovskimi imeni Harlequin HDS, Creo Staccato, Heidelberg Satin Screening, pri katerih toč- ke v srednjih tonih tvorijo vzorce v obliki črvičkov. Druga genera- cija naj bi omogočala zveznejše prehode in bolj gladko sliko v svetlih in temnih tonih. Kljub te- mu da je v tem članku govor o osvetljevanju rastrske točke na ploščo, je treba poudariti nekaj dejstev, ki vplivajo na končni re- zultat: < Povečanje rastrske pike na odtisu je močneje izraženo v tri- četrtinskih tonih in manj v polo- vičnih, kot je navada pri klasič- nih rastrskih sistemih. Za uskla- ditev je nujno potrebna ustrezna kalibracija. Nekalibriran rezultat je največkrat viden v preveč izra- ženih kožnih tonih. < Pred tiskom je treba preveri- ti, so tiskarski stroji zaradi upora- be in vzdrževanja sploh primerni za tisk tako drobnih rastrov. Tisk FM rastra z 20-mikronsko piko je primerljiv s tiskom klasičnega rastra pri liniaturi 170 l/cm. Se- veda so operativne tolerance pri tej vrsti tiska manjše kot pri tisku klasičnih rastrov pri liniaturah okoli 70 l/cm. < Zaradi manjše rastrske pike naj bi bili motivi na odtisu ostrejši, seveda ob ustrezno višji ločljivosti skeniranja. Če je ta premajhna, je vizualni rezultat odtisa slabši v primerjavi z odti- som uporabe AM rastrov. < Prihranek barve v tisku FM rastra je rezultat procesne kali- bracije. Seveda pa je odvisen tudi od pokritosti oz. vsebine motiva. Pri normalnih razmerah je vio- letna tehnologija enakovreden konkurent termalnemu načinu osvetljevanja. Seveda ta trditev ni zadostno zagotovilo, da vsaka tehnologija enakovredno pokri- va potrebe določene tiskarne. Edino realno primerjavo obeh tehnologij izkažeta ekonomska in tiskovna analiza obeh plošč, pri tem pa je treba zagotoviti enake (standardizirane) razmere v tisku. Končno se je treba zave- dati, da stranka kupi tiskan re- zultat in ne tiskarske plošče oz. rastrske pike na njej. Janez Lovšin Heidelberg, d .o .o. Andrej Zalokar andrej.zalokar@man-roland.si POVZETEK Vpliv vrste premaznega pigmenta (sintetični PCC in silika) na kakovost odtisa smo spremljali z uporabo različnih metod. Majhno CCD kamero žepne velikosti smo uporabili za spre- mljanje sorpcijskih lastnosti pigmentno premazanega papirja in za spremljanje formacije kapljicečrnila na površini pigmen- tno premazanih papirjev. Ocenjevanje stabilnosti premaza in odtisa smo izvedli z upo- rabo dveh metod: suho cepljenje in površinska trdnost odti- sa. Rezultati študije so pokazali naslednje: F vrsta pigmenta ima močan vpliv na končno obliko pike kapljice črnila na površini pigmentnega premaza, F vsebnost veziva v pigmentnem premazu je odvisna od karakteristik pigmenta in ima močan vpliv na končno povr- šinsko trdnost odtisa, F kakovostne premaze lahko dobimo tudi s kombinacijo pi- gmentov. Ključne besede: kapljični tisk, pigmenti, premazovanje, CCD kamera ABSTRACT The influence of a pigment coating type (synthetic PCC and silica) on the quality of prints was studied using different met- hods. Pocket CCD camera was used for investigation of the sorption characteristics of coating pigments and for monito- ring the ink droplet formation on the surface of pigment coa- ting paper. The method for determination of resistance to picking and the test for the surface stability of print were used for evalu- ation of the stability of coating and prints. The results of our study gave following conclusions: F the type of the coating pigment has a major influence on the end dot formation on the surface of pigment coating pa- per, F the portion of the binding in the pigment coating de- pends on the pigment´s characteristics and has a major in- fluence on the final surface stability of coatings and prints, F quality pigment coatings can also be realized using a combination of pigments. Key words: Ink Jet print, pigments, coatings, CCD camera IZ GRAFIČNE ZNANOSTI 15 KAKOVOST PREMAZA IN ODTISA V KAPLJIČNEM TISKU 1 UVOD Pri tiskanju površine papirja prihaja do interakcij med tiskar- sko barvo in tiskovnim materia- lom – papirjem, zato je končna kakovost odtisa odvisna tako od kakovosti črnila in papirja kot od njunih medsebojnih interakcij. Eden pomembnejših procesov je sušenječrnila, ki je kombinaci- ja absorpcije in izhlapevanja ter je odvisno od hidrofobnosti (po- vršinske obdelave ­ npr. kleje- nje, premazovanje …) papirja. Za ugodno in hitro sušenje mo- ramo papirje oziroma njihovo površino ustrezno obdelati. Gle- de na zahteve po končni kakovo- sti izpisov uporabljamo površin- sko klejenje ali premazovanje. Površina mora omogočiti ([1], [2], [3], [4]): G plitvo in enakomerno pene- tracijo črnila, da dosežemo viso- ko in enakomerno optično go- stoto barv. Previsoka penetracija povzroči prebijanje črnila; G hitro fiksiranje in sušenje ka- pljice črnila, katere oblika mora ostati pravilna (okrogla), ne sme prihajati do nazobčanja ostrih robov ali celo do medsebojnega zlivanja barv na površini. Hitro absorpcijo topila in s tem hitro sušenje zagotavljajo pi- gmenti z visoko specifično povr- šino. Premaz za kapljični tisk mora biti po naravi hidrofilen. 1.1 Pigmenti za premazovanje Premazne mešanice so sesta- vljene iz pigmentov, veziv, kove- ziv in pomožnih sredstev. Najpomembnejša surovina pre maznih mešanic so pigmenti, saj mokra vsebuje približno 50 in suha kar od 80 do 90 utežnih od- stotkov pigmenta ([5], [6]). Večinoma so to snovi anorgan- skega izvora, torej naravni mine- rali. Mednje spadajo kaolin in naravni mleti kalcijev karbonat, talk ali smukec ter barit in sinte- tični titan dioksid, kalcijev kar- bonat, barijev sulfat, kalcijev sul- foaluminat ­ satin belo, kalcijev in aluminijev silikat, silicijev dio- ksid [6]. Posebej v zadnjem času se je povečala poraba mletega kalcije- vega karbonata GCC (angl.: gro- und calcium carbonate) kot pre- maznega pigmenta, saj poveča mikroporoznost in belino pre- maza, opaciteto (neprosojnost papirja) pa nekoliko zniža v pri- merjavi s kaolinom. Pigment pri- pravimo z različnimi postopki mletja. Doseči moramo ustrezno končno velikost delcev (75 % < 1 µm ali 90–95 % < 2 µm) in ozko porazdelitev njihovih velikosti. Izkazalo se je, da pigment, ki vse- buje delce enotnih velikosti (oz- ka porazdelitev velikosti delcev), vpliva na višjo gladkost in ustre- znejšo penetracijo barve (manjša verjetnost prebijanja) [7]. Belina takega pigmenta znaša približno od 93 do 95 odstotkov in ima zelo dobre reološke la- stnosti, tako da je mogoče pri- praviti premazne mase visokih koncentracij, tudi od 65 do 72 odstotkov ([5], [7]). V nasprotju z naravnimi pi- gmenti pa imajo sintetični, pre- cipitiran kalcijev karbonat PCC (angl.: percipitated calcium car- bonat, v nadaljevanju PCC) in precipitirana silika (angl.: silica, kem.: silicijev dioksid), še višjo belino (tudi do 98 odstotkov), vendar precej slabše reološke la- stnosti. Specifične površine teh pigmentov dosežejo tudi višje vrednosti kot 650 m²/g in zato onemogočajo pripravo prema- znih mešanic z visokimi koncen- tracijami (pogosto ne višje kot 15 ali 20 odstotkov trdne snovi). Posledica tega je problem sušenja takšnih premazov ([8], [9]). Tako je pogosto treba prema- zovati s sintetičnimi pigmenti posebej in ne na papirnem stro- ju, saj je zahtevan čas za sušenje takšnega premaza predolg in je eden glavnih vzrokov za visoke cene premazanih papirjev (od 0,5 do 2,5 dolarja za posamezen list papirja) [10]. V zadnjem času iščejo nove možnosti za premazovanje s pi- gmentnimi premazi na stroju ob komercialnih hitrostih: GPigmentni premazi na osnovi kaolina SEAS (super-enhanced aluminosilicate pigments) se lah- ko premazujejo na papirnem stroju ob komercialnih hitrostih in dajejo zelo kakovostne mat Slika 1. Kamera micro-Eye Magnifier. KAPLJIČNI TISK 16 premazane papirje. Dosežena koncentracija vsebnosti trdne snovi je 50–55 %, belina TAPPI pa 92–94 % [10]. G Koloidno siliko pojmujejo v zadnjem času kot pigment pri- hodnosti. Odlikuje jo izredno nizka specifična površina (50– 200 m²/g) z zelo majhnimi ne- poroznimi delci (12–50 nm), a izredno visoko sposobnostjo tvorbe poroznega filma v kombi- naciji s polivinil alkoholom kot vezivom. Njena ionska narava je glede na namen uporabe lahko tako kati- onska kot anionska. Koloidno si- liko lahko uporabljamo v kombi- naciji s precipitirano siliko ali pa kot zamenjavo za uparjeno siliko (80–20 %). Tako pripravljena premazna mešanica se lahko na- naša na papir strojno s strgalom (angl.: blade coater), s prema- znim agregatom s preddozira- njem (angl.: film press) ali valjč- nim premazovalnikom GRC (angl. gateroll coater) [11]. Z našo raziskavo smo želeli ugotoviti, katera vrsta sintetič- nega pigmenta (PCC ali silika) bo omogočila boljšo kakovost končnega odtisa ter kako na ka- kovost odtisa vpliva medsebojno mešanje pigmentov. Pri raziskavi smoželeli uporabi- ti metode, ki nam bi dale hitre in uporabne rezultate. Tako smo za ocenjevanje stabilnosti premaza in odtisa uporabili dve prevzeti metodi, ki se sicer uporabljata za vrednotenje pri klasičnih tehni- kah tiska (predvsem v ofsetni). To sta suho cepljenje in površin- ska trdnost odtisa. Majhno pre- nosno CCD kamero (stereo fo- tometrično metodo) pa smo uporabili za spremljanje forma- cije kapljice črnila na površini ra- zlično premazanih papirjev. 2 MATERIALI IN METODE DELA Pri delu smo uporabili črnilo magenta barve (BCI-8M), ki ga uporablja kapljični tiskalnik z oznako Canon BJC 8500. Za pripravo premaznih mešanic smo uporabili naslednje sinte- tične pigmente: G silika Aerosil Silica FK 310 firme Degussa s koncentracijo 20,00 % in specifično površino 650 m²/g, G PCC Jetcoat 30 firme Speci- alty Minerals s koncentracijo 25,17 % in specifično površino 80 m²/g, G in kombinacijo obeh pi- gmentov silika/PCC v razmerju 1 : 1 in koncentracijo 22,30 %. Polivinil alkohol PVOH z oznako Rhodoviol 8/20 (v nada- ljevanju vezivo) pa smo v prema- znih mešanicah uporabili kot ve- zivo. 2.1 Formacija kapljice Vpliv formacije kapljice v odvi- snosti od vrste pigmenta smo spremljali s CCD kamero žepne velikosti (slika 1), ki omogoča 40- oziroma 140-kratno poveča- vo. Za spremljanje načina suše- nja kapljice črnila in njene konč- ne oblike se je 40-kratna poveča- va izkazala kot ustrezna. 2.2 Suho cepljenje (ISO 3782) Suho cepljenje smo izvajali na aparatu IGT po navodilih, ki jih priporoča standard ISO 3782. Po definiciji je cepljenje poškod- ba površine tiskovnega materiala med tiskom. Nastane zaradi de- lovanja zunanjega vlečnega na- prezanja, ki ga povzroča tiskarska barva in je večje kot kohezija v ti- skovni podlogi. Suho cepljenje se vrednoti s cepilno hitrostjo. To je tista hitrost potiskovanja, pri kateri se v določenih razmerah odtisovanja pojavi suho ceplje- nje. Zahtevana vrednost za ofse- tni tisk je 100 cm/s. 2.3 Površinska trdnost odtisa Da bi ugotovili, kako močno se črnilo veže na površino v odvi- snosti od dodatka veziva, smo izvedli poskuse drgnjenja odtisov po metodi Quadrant in priporo- čilih standarda Fogra. Površinska trdnost se odraža kot delno ali celovito odstranje- vanje tiskarske barve z odtisa. Pri ofsetnem tisku se to zgodi ob po- drsavanju ob druge odtise, stroj- ne dele ali zgolj roke. Zato to ni značilnost papirja ali tiskarske barve, ampak kombinacije obeh. Zahtevana vrednost za ofsetni tisk ne sme biti višja kot 5. 3 POTEK DELA IN KOMENTAR REZULTATOV Vzorce v masi predhodno kleje- nega papirja gramature 88 g/m² smo premazali najprej samo s pi- gmentoma PCC (Jetcoat 30) in siliko (Aerosil (FK 310/MOX 170)) ter mešanico PCC in sili- ke, nato pa smo PCC pigmentu dodali 5, 7, 12 in 15 % veziva PVOH Rhodoviol 8/20, pri sa- mi siliki ter pri mešanici obeh pi- gmentov pa 15, 30, 40 in 50 % PVOH. Nanos oziroma grama- tura premazov je bila od 8 do 12 g/m². Na nepotiskanih vzorcih smo premaz testirali z metodo suhega cepljenja. Poleg tega smo spre- mljali formacijo kapljice na po- vršini s pomočjo CCD kamere Micro-Eye. Premazane vzorce papirjev smo potiskali pri nastavitvah (no co- lor adjustment, ločljivost 300 dpi, plain paper) in na barvnih odtisih preverili njihovo površin- sko trdnost. 3.1 Vpliv pigmenta na formacijo kapljice Pri 40-kratni povečavi smo s CCD kamero posneli formiranje kapljice na pigmentnem prema- zu. Kapljico velikosti 0,5 µL smo s pomočjo mikropipete spustili na pigmentni premaz. Snemali smo potek sušenja in po minuti in pol končali snemanje. Znano je, da vpliva na proces sušenja veliko dejavnikov, na primer specifična površina posa- meznega pigmenta, oblika del- cev, porazdelitev velikosti delcev pigmentov ter njihova kemijska narava. Glede na to, da je proces sušenja preplet dveh pojavov, ab- sorpcije in izhlapevanja, lahko iz rezultatov poskusa sklenemo na- slednje: G Pri pigmentnem premazu na osnovi silike (slika 2a) pride do tvorbe dokaj pravilne oblike z malo opaznim nazobčanjem ro- ba. Kapljica se suši od znotraj na- Slika 2a.Črnilo na siliki. Slika 2b.Črnilo na PCC. DIGITALNE TEHNIKE TISKA 17 vzven, zato lahko sklepamo, da je proces izhlapevanja prevladujoč. Končna barva magenta črnila po osušitvi je svetlo škrlatna, rob pa temen. G Pri pigmentnem premazu na osnovi PCC (slika 2b) pa lahko opazimo, da sečrnilo oz. kapljica razleze po površini ob sočasni izredno hitri penetraciji - prevla- dujoč proces absorpcije. Končna barva je temnejša in rob je kar močno nazobčan (wicking). G Kombinacija pigmentov (sli- ka 2c) kaže vpliv obeh pigmen- tov: končna barva je vmesna bar- va med svetlo škrlatno, ki se po- javi pri siliki, in temnejšo pri PCC. Tudi pri obliki se čuti vpliv obeh pigmentov, predvsem če se osredotočimo na rob pike. Razlika v končni barvi črnila je posledica različne kemijske nara- ve pigmentov, kar lahko vpliva ne le na barvo, ampak tudi na vr- sto interakcij med črnilom in pi- gmentnim premazom. 3.2 Vpliv veziva na površin- sko trdnost premaza Na nepotiskanih vzorcih smo preučili vpliv dodatka veziva na hitrost cepljenja premaza. Rezul- tati so podani na sliki 3. Sklene- mo lahko naslednje: G Z dodatkom veziva PVOH se cepljenje zmanjšuje, najbolj pri premazu na osnovi PCC. Pri najvišjem dodatku, 15 % PVOH, je bila dosežena cepilna hitrost 86,2 cm/s. G Najslabše se izkaže premaz na osnovi silike, saj se ustrezna hitrost cepljenja pojavi šele pri 50-odstotnem dodatku veziva PVOH. G Premaz na osnovi mešanice pigmentov se je zelo izkazal, saj se v primerjavi s premazom na osnovi silike ustrezna cepilna hi- trost pokažeže pri 30-odstotnem dodatku veziva PVOH. Potrebna količina veziva je od- visna predvsem od specifične po- vršine pigmentov, ki je pri siliki veliko večja (700 m²/g) kot pri PCC (90 m²/g), zato je razumlji- vo, da je potrebna količina veziva pri siliki precej višja. Metoda, ki je sicer namenjena za testiranje v ofsetnem tisku, se je izkazala kot primerna za testi- ranje površinske trdnosti prema- zov v tehniki kapljičega tiska. Rezultati meritev dajejo hitre in- formacije o tem, ali je v premazu delež veziva zadovoljivo visok ali ne. Po pričakovanjih so dobljene vrednosti nižje od tistih, ki so predpisane za ofsetni tisk (100 cm/s), saj pride pri tehniki ofse- tnega tiska do neposrednega sti- ka med tiskovno formo in papir- jem. Tako so zahtevane vredno- sti za hitrost cepljenja na videz visoke. 3.3 Vpliv veziva in pigmenta na površinsko trdnost odtisa Na potiskanih vzorcih smo izvedli poskuse drgnjenja po me- todi Quadrant in dobili rezulta- te, ki so podani na sliki 4. Ugoto- vili smo: G Glede na priporočene vre- dnosti za ofsetni tisk (faktor dr- gnjenja mora biti manjši kot 5), dobimo najboljše rezultate pri vzorcih, ki so natisnjeni na papir- je, premazane s PCC pigmen- tom. Že 5-odstotni dodatek PVOH pokaže zadovoljive rezul- tate. G Pigmentni premaz na osnovi silike se je izkazal kot najslabši, sajšele po dodatku 50 % PVOH dosežemo priporočeno površin- sko trdnost. G Zelo dobre rezultate dobimo pri premazu na osnovi mešanice pigmentov PCC in silike, saj že 30-odstotni dodatek veziva zago- tovi odtisu zadostno površinsko trdnost. 4 ZAKLJUČEK G CCD kamera Micro-eye se je izkazala kot hitra in izredno učinkovita metoda za ugotavlja- nje formacije kapljice črnila na površini različnih pigmentno premazanih papirjev. G Z uporabo metod suhega ce- pljenja in površinske trdnosti od- tisa lahko dobimo prvi odgovor na to, koliko dodanega veziva v premazni mešanici je potrebne- ga, da bi dosegliželeni cilj ­ do- bro površinsko trdnost premaza in odtisa. Študij vpliva vrste pigmenta in količine veziva na končno kako- vost premaza nam je prinesel na- slednja spoznanja: G Vrsta pigmenta ima močan vpliv na končno obliko pike ka- pljice črnila na površini pigmen- tnega premaza in obenem na proces sušenja črnila ter končno barvo črnila na površini pigmen- tno premazanega papirja po osu- šitvi. G Vsebnost veziva v pigmen- tnem premazu je odvisna od ka- rakteristik pigmenta in ima mo- čan vpliv na končno površinsko trdnost odtisa. G Kakovostne premaze lahko dobimo tudi s kombinacijo pi- gmentov, saj lahko tako združi- mo pozitivne lastnosti obeh in Slika 2c.Črnilo na silika/PCC (1/1). Slika 3. Vpliv dodatka veziva PVOH in vrste pigmenta na cepljenje premaza. Slika 4. Vpliv veziva PVOH in vrste pigmenta na površinsko trdnost barvnega odti- sa v kapljičnem tisku . PREMAZOVANJE 18 dosežemo sinergističen učinek, ki ima zelo ugoden vpliv tudi na znižanje cene premazne mešani- ce. Tadeja MUCK Gorazd GOLOB Univerza v Ljubljani 5 LITERATURA [1] NOVAK, G. Papir za kapljični tisk Monitor, 1998, junij, str. 100­103 [2] ANCZUROWSKI, E., OLIVER, J. in MARCHESSAULT, R. H. New papers for new printers Chemtech, 1986, str. 304­310 [3] PETIBON, P. Non-impact printing papers on the rise Paper, 1986, vol. 10, no. 3, str. 23­24 [4] McMANUS, P A., JAEGER, W. C., LE, H. P. in TITTERINGTON, D. R. Paper requirements for color imaging with ink-jets Tappi Journal, 1983, vol. 66, no. 7, str. 81­85. [5] NOVAK, G. Papir, karton, lepenka Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta, Oddelek za tekstilstvo, 1998, 131 strani [6] MUCK, T. Interakcije na površini papirja pri kapljičnem tisku Doktorska disertacija Ljubljana, 2002, str. 10­11 [7] BEULEKE, E. in BURRI, P. Coating pigment concepts of the future Wochenblatt, 1999, vol. 127, no. 22, str. 1482­1487 [8] HENTZSCHEL, P. in PELZER, R. Improving the printability of ink jet papersby use of polyvinyl alcohol and other components Wochenblatt, 1996, vol. 124, no. 18, str. 795­801 [9] SPECIALTY MINERALS Performance minerals for ink jet papers [citirano 12. 4. 2002] [10] LONDO, M. On-Machine Coating of Inkjet Paper Possible with Modified Kaolin Pulp & Paper, 2000, vol. 74, št. 5, str. 37­43. [11] MABIERE, F., JONCKHEREE, E. in DUNLP, J. New coating additives for high quality matt and glossy inkjet paper V 20th PTS Symposium, Conference Publicati- on, München, Germany, 2001, 19 strani EKONOMIČEN VLAŽILNIK­ DOBIČEK ZA TISKARNO Računi za elektriko v tiskarni Wilkström AB, mestece Upsala, so bili zelo visoki. Eden izmed vzrokov je bil tudi elektroparni vlažilnik zraka. Ko so ga zame- njali, so se stroški močno zmanj- šali, zatrjuje direktor Axel Grünewald. Tiskarski stroji delajo z vso mo- čjo. V zraku se čuti vonj tiskar- skih barv. Najbolj izrazit je ven- darle občutek svežega in vlažnega zraka, ki daje prostoru prijetno bivalno ozračje. Senzor vlage na steni kaže 55-odstotno relativno vlažnost: ✓ Stabilna relativna vlažnost je za nas izredno pomembna, kajti to je eden osnovnih pogojev za uspešno in optimalno proizvo- dnjo, razloži gospod Grünewald. Papir se skrči, ko relativna vla- žnost pade pod 50 odstotkov, hkrati pa postane nabit s statično elektriko. Zato tudi pri knjigove- ški dejavnosti lahko pride do proizvodnih težav. ✓ Dimenzije papirja se lahko spremenijo za celih pet odstot- kov, stabilna notranja klima je torej zelo pomembna. Minevajo štiri leta, odkar je ti- skarna elektroparno vlaženje za- menjala s sistemom, ki temelji na izhlapevanju vodne pare, to je z evaporativnim vlaženjem zraka. Elektroparni vlažilniki kuhajo vodo in nato njeno paro razpršu- jejo v prostor. V ta namen je tre- ba vodo mehčati, torej odstraniti kalcijeve in druge mineralne spo- jine. V Upsali je, tako kot veči- noma tudi v Sloveniji, voda zelo bogata z minerali, pravi gospod Grünewald. Kot pod tušem Tiskarna Wilkström AB ima štiri tiskarske stroje. Letno pora- bi 350 ton papirja. Tiskarski stroji nenehno oddajajo toploto. Papir je živ material. Njegove značilnosti se spreminjajo z vlago in temperaturo. Pozimi relativna vlažnost v tiskarnah pogosto pade pod 10 do 15 odstotkov, zato je nujno vlaženje zraka.