تتكون أحبار الطباعة بالحفر المذيبة من الأصباغ والراتنجات والإضافات وكمية كبيرة من المذيبات، مما يجعل الحبر رقيقًا نسبيًا. عملية جفاف أحبار الحفر المذيبة تطايرية، مما يجعلها مناسبة للطباعة على الورق والأفلام ورقائق الألومنيوم وغيرها من المواد. وبما أن ماكينات الطباعة بالحفر تعمل بسرعات عالية وتضع طبقة حبر سميكة، فمن الضروري فهم تأثير خصائص الحبر مثل الثيكسوتروبي (اللزوجة المتغيرة) والسيولة واللزوجة وسرعة الجفاف على جودة الطباعة. هذه المعرفة ضرورية لتحسين جودة المطبوعات.
الثيكسوتروبي (اللزوجة المتغيرة)
يشير الثيكسوتروبي إلى تغير خصائص تدفق الحبر تحت تأثير القوى الخارجية. وتحديدًا، هو ظاهرة يرق فيها المعلق أو المستحلب عند التحريك ويثخن مرة أخرى عند تركه دون إثارة.
عمومًا، الأحبار عالية الجودة لها ثيكسوتروبي منخفض، مما يسمح باستخدامها مباشرة على الماكينة دون معالجة خاصة. ومع ذلك، تميل الأحبار الخالية من الثيكسوتروبي إلى الترسيب، وهو أمر غير مثالي. بشكل عام، الأحبار البيضاء والصفراء والسماوية لها ثيكسوتروبي منخفض، بينما تظهر الأحبار الأرجوانية والسوداء ثيكسوتروبي أعلى.
يتأثر الثيكسوتروبي في الأحبار بالعوامل التالية:
1. خصائص الصبغة: على سبيل المثال، أصباغ الكربون الأسود المعالجة بالأوزون لها ثيكسوتروبي أقل بكثير مقارنة بغير المعالجة.
2. حجم جزيئات الصبغة: جزيئات الصبغة الأصغر تؤدي إلى ثيكسوتروبي أقل، بينما الجزيئات الأكبر تسبب ثيكسوتروبي أعلى.
3. كمية الصبغة: كميات أكبر من الصبغة يمكن أن تسبب تخثرًا بين جزيئات الصبغة، مما يزيد الثيكسوتروبي.
4. الوزن الجزيئي للراتنج: الأحبار ذات الراتنجات عالية الوزن الجزيئي ولكن قيم الهيبتان المنخفضة تميل إلى ثيكسوتروبي أعلى، والعكس صحيح.
5. قابلية ترطيب الصبغة: الأحبار ذات قابلية ترطيب أفضل للصبغات لديها عمومًا ثيكسوتروبي أقل. بعض مصنعي الأحبار يشتتون الصبغات مسبقًا في إنتاج الأحبار السوداء لتحسين قابلية الترطيب وتقليل الثيكسوتروبي.
بالنسبة لأحبار الطباعة بالحفر المذيبة، مطلوب مستوى مناسب من الثيكسوتروبي. إذا كان الثيكسوتروبي مرتفعًا جدًا، قد يظهر الحبر تسوية سيئة ومشاكل في التحكم باللزوجة، ويمكن أن يؤدي إلى عيوب طباعة مثل التبقيع أو قشر البرتقال. إذا كان الثيكسوتروبي منخفضًا جدًا، قد يزداد توسع النقاط، مما يجعل النص والخطوط تبدو أكثر سمكًا.
السيولة
سيولة أحبار الطباعة بالحفر المذيبة هي انعكاس شامل لعوامل مثل الكثافة النسبية واللزوجة والثيكسوتروبي والتماسك. لتحقيق سيولة مثالية، يجب أن يكون للحبر لزوجة مناسبة وقابلية ترطيب جيدة للصبغة وتركيز متوازن للصبغة، مع تقليل الثيكسوتروبي.
عند اختبار سيولة الحبر، بجانب قياس زمن التدفق باستخدام كوب رقم 4 أو زان رقم 3، فإن كمية الحبر المتبقية على جدار الكوب مقارنة بالكمية التي تدفقت للخارج مهمة أيضًا. مع لزوجة ثابتة، كلما قل نسبة الحبر المحتجز إلى الحبر المتدفق، كانت السيولة أفضل.
إذا كانت سيولة الحبر ضعيفة، فمن المحتمل حدوث عيوب طباعة مثل نقل الحبر غير المتساوي أو عيوب في الطباعة.
اللزوجة
ترتبط اللزوجة في أحبار الحفر المذيبة ارتباطًا وثيقًا بالقابلية للسيولة، ويُعد الحفاظ على اللزوجة الصحيحة أمرًا أساسيًا لضمان انتقال الحبر بفعالية. ورغم أن عوامل كثيرة، مثل نوع الراتنج، والتصاق الحبري، وسرعة الطباعة، والضغط، ومادة الركيزة، والظروف البيئية، تؤثر في انتقال الحبر، تبقى اللزوجة عاملًا حاسمًا. وتوضح العلاقة بين اللزوجة ومعدل الانتقال في الرسم أدناه.
تشمل العوامل المؤثرة في اللزوجة في أحبار الحفر المذيبة:
1. لزوجة محلول الراتنج: ارتفاع لزوجة الراتنج يزيد لزوجة الحبر، والعكس صحيح.
2. توافق الصبغة مع الراتنج: إذا تفاعلت الصبغات مع الراتنج وتسببت في التخثر، تزداد لزوجة الحبر.
3. توافق المذيب مع المشتت: إذا خففت المذيبات المشتتات بأي نسبة، تنخفض لزوجة الحبر.
4. درجة الحرارة: انخفاض درجات الحرارة يزيد لزوجة الحبر، بينما ارتفاعها يقللها.
قد تؤدي اللزوجة المنخفضة في أحبار الحفر المذيبة إلى مشكلات مثل الثقوب الدقيقة، وتغطية لونية غير متساوية، وبقع خشنة، أو ضعف التصاق، ما يؤدي إلى عيوب في الطباعة. على الأسطح الملساء، قد يكون التصاق الحبر ضعيفًا، وعلى ركائز الورق، قد يحدث تفتيت أو تقشر.
في المقابل، قد تسبب اللزوجة العالية مشكلات مثل الخدوش، وسيلان الألوان، وطغيان الحبر على القالب، وعيوب “قشر البرتقال”.
الخلاصة
في تصميم وإنتاج أحبار الحفر (غرافير) المذيبة، من الضروري اختيار الأصباغ والراتنجات والمذيبات المتوافقة للوصول إلى اللزوجة الأولية المطلوبة. على المطبعة أن تستخدم خلائط مذيبات مناسبة، يُفضّل أن تكون من المورّد الأصلي للحبر، لضبط الحبر إلى «لزوجة العمل» المثلى للطباعة. وهذا يضمن نتائج طباعة عالية الجودة.
كما تتأثر لزوجة الحبر بسرعة الطباعة. عادةً، تتطلب سرعات الطباعة الأعلى لزوجة حبر أقل لتحقيق نقل مثالي للحبر.
أحبار الحفر (غرافير) المذيبة هي أحبار متطايرة، أي أنها تنتقل من الحالة السائلة إلى الصلبة عند تبخر المذيبات من طبقة الحبر الرطبة. وتؤثر سرعة تبخر المذيبات مباشرة في سرعة جفاف الحبر.
في تصميم وتصنيع أحبار الحفر (غرافير) المذيبة، يُختار عادةً مزيج من مذيبات متوسطة ومنخفضة ومرتفعة نقطة الغليان لتلبية متطلبات الجفاف. واختيار راتنج غير مناسب، أو نقاط تليين منخفضة، أو ضعف انطلاق المذيب من الراتنجات، أو الإفراط في المذيبات مرتفعة الغليان، كل ذلك قد يبطئ تبخر المذيب ويؤدي إلى بقايا مذيب في طبقة الحبر المتصلبة.
عند تركيب أحبار الحفر (غرافير) المذيبة، يُختار الراتنج عادةً أولاً، ثم المذيبات. والمذيبات ذات معاملات الذوبان المشابهة للمواد المراد إذابتها تميل إلى الذوبان بسهولة أكبر والتبخر بسرعة أعلى. غير أن وجود الأصباغ يقلل معدلات تبخر المذيب، خصوصاً إذا كانت الأصباغ كبيرة الحجم.
إضافة إلى ذلك، تزيد العوامل البيئية مثل ارتفاع درجة حرارة المحيط، وانخفاض الرطوبة النسبية، وسرعة دوران الهواء من معدل تبخر المذيبات.
من مشكلات الطباعة الشائعة الناتجة عن الجفاف غير السليم:
1. جفاف الحبر بسرعة مفرطة عند سرعات طباعة معينة قد يسبب غمر القالب، والخدوش، وابيضاض الحبر، وضعف اللمعان، ومشكلات التسوية.
2. في الطباعة متعددة الألوان، قد يؤدي الجفاف البطيء إلى التصاق الأسطوانات أو تلطخ الحبر عند محطة الطباعة التالية، ما يؤدي إلى عيوب في الطباعة.
لا يعتمد معدل تبخر المذيبات في الحبر على نقطة غليانها وضغط بخارها وحرارة التبخر الكامنة فحسب، بل أيضاً على عوامل مثل درجة حرارة بيئة الطباعة، والرطوبة النسبية، وتدفق الهواء، وسماكة طبقة الحبر. لذلك ينبغي ضبط معدلات تبخر مذيبات الحبر وفقاً للظروف المتغيرة.
في ظروف الإنتاج الاعتيادية، إذا جف الحبر بسرعة مفرطة، تُضاف مخففات بطيئة الجفاف. وإذا جف ببطء مفرط، تُستخدم مخففات سريعة الجفاف. وحيثما أمكن، ينبغي ضبط بيئة الطباعة بين 18 و25°م، مع إبقاء الرطوبة النسبية دون 65% لتثبيت أداء الحبر.