لماذا تتحول أحبار الطباعة إلى هلام: توازن الحمض والقاعدة وكيمياء تكثيف الحبر
تحوّل الحبر إلى هلام عيب تعامل معه العاملون في الطباعة ومصنّعو الأحبار لعقود. كان يظهر أكثر في الأحبار الزيتية القديمة، تلك التي تجفّ بالأكسدة أو بالنفاذ إلى الورق. أما الأحبار المذيبة، التي تجفّ بالتبخر، والأحبار المائية فهي أقل عرضة له، لكنها ليست محصّنة. الأسباب معقّدة، وبعضها يعود إلى إجراء التصنيع نفسه، مثل إضافة المجفّف في وقت مبكر أو متأخر من الدفعة. وفهم كيفية بدء التحوّل إلى هلام هو الخطوة الأولى لمنعه.
كيف يبدو تحوّل الحبر إلى هلام
عندما يتحول الحبر إلى هلام يصبح كثيفًا أو لزجًا أو متكتلًا. يتوقف عن التدفق بانتظام من الحوض أو أسطوانة الأنيلوكس، وينتقل بشكل سيئ إلى القالب والركيزة، وقد يرفض مغادرة الوعاء. في الحالات القصوى يتصلّب الحبر في كتلة لا يمكن تحريكها لإعادتها إلى حالة صالحة للاستخدام. قد يظهر العيب أثناء الإنتاج أو التخزين أو بعد فتح العلبة في صالة الطباعة.
ستة أسباب لتحوّل الحبر إلى هلام
يجمع الفنيون الذين يدرسون المشكلة الأسباب عمومًا في ستة بنود:
1. الوزن الجزيئي للراتنج في النظام مرتفع جدًا، مما يدفع اللزوجة إلى ما يتجاوز المستوى القابل للعمل.
2. نسبة المواد الصلبة مرتفعة جدًا، حتى عندما تكون لزوجة الحامل الراتنجي منخفضة.
3. قيمة الحموضة في نظام الحبر مرتفعة جدًا.
4. الخضاب أو الحشوة قلوية الطابع.
5. نسبة المجفّف مفرطة، أو أُضيف المجفّف بترتيب خاطئ.
6. نسبة المذيب مرتفعة جدًا، خصوصًا عندما يكون المذيب من النوع سريع الجفاف.
السببان الأولان فيزيائيان بطبيعتهما. وعادة ما يستطيع مُركّب أحبار متمرس أو طابع تغليف يفهم النظام تحديدهما وتجنّبهما دون صعوبة كبيرة. أما الأسباب الأربعة الباقية فهي مشكلات كيميائية، وتتطلب مقاربة مختلفة.
قيمة الحموضة والخضاب القلوي
تعود الأسباب الكيميائية جميعها إلى علاقة واحدة: توازن الحمض والقاعدة بين الخضاب والحامل. الأنواع الحمضية محبّة للإلكترونات، أي أنها تستقبل الإلكترونات وتعمل كمانحة للبروتونات. أما القواعد فهي محبّة للنوى؛ تمنح الإلكترونات وتستقبل البروتونات. بعض الراتنجات والمذيبات أمفوتيرية، قادرة على العمل في الاتجاهين. والماء والكحولات والأحماض الكربوكسيلية والنتروسليلوز كلها تنتمي إلى هذه المجموعة. أما المذيبات الهيدروكربونية الأليفاتية فتقع على الجانب الآخر من الصورة، لأنها لا تستطيع تكوين روابط هيدروجينية، وتتراوح الخضاب بين حمضي قوي ومتعادل وقلوي.
تظهر المشكلات عندما لا تتوافق الصفات الحمضية والقاعدية للخضاب والحامل. ويُعدّ أسود الكربون الحمضي القوي المستخدم مع راتنج الصنوبري ذي قيمة الحموضة المرتفعة مثالًا كلاسيكيًا. في إحدى الحالات الموثّقة، تحوّل راتنج صنوبري بوزن جزيئي لا يتجاوز 330 إلى هلام وتكتّل عند استخدامه مع أسود كربون عالي اللون في حبر فلكسوغرافي مذيبي سريع الجفاف، ورفض الحبر الانتقال إلى الركيزة. وتزيد ظروف المعالجة من الخطر. فدرجة حرارة التشتيت المرتفعة، وتبخر المذيب أثناء الطحن، والإضافات السيئة الاختيار، كلها تدفع النظام نحو تفاعل حمضي.
العلاج: مطابقة الطابع الحمضي والقاعدي
الحل المعتاد هو موازنة النظام. يستطيع المُركّب الجمع بين عدة راتنجات وخضاب بحيث تعوّض صفاتها الحمضية والقاعدية بعضها بعضًا، أو اختيار مذيب يتوافق مع كليهما. هذه الموازنة روتينية في مصانع الأحبار، وهي تنجح لأن التحوّل إلى هلام ليس حدثًا عشوائيًا؛ بل يتبع كيمياء قابلة للتنبؤ.
المذيلات ونطاق التركيز الحرج
يصبح الجانب الكيميائي للتحوّل إلى هلام مرئيًا عند نقطة معينة. فعندما يبلغ تركيز الأنواع المتفاعلة قيمة معينة، تقع داخل نطاق ضيق نسبيًا، تتغير الخصائص العيانية للحبر فجأة. وعلى المستوى المجهري تبدأ الجزيئات النشطة في التجمع وتكوين حبيبات بحجم غروي. وتسمى هذه الحبيبات المذيلات أو الغرويات الترابطية.
للمذيلات سلوك مميز: فهي تُذيب المواد. فالمواد التي كانت غير قابلة للذوبان أو قليلة الذوبان تصبح أكثر ذوبانًا بكثير، وهو تأثير انتفاخ يسرّع التفاعل الكيميائي. وترتبط السلسلة بأكملها ارتباطًا وثيقًا بتشتيت الخضاب في الحامل. وبمجرد وصول الحبر إلى هذه الحالة ترتفع اللزوجة بسرعة ويتصرف الحبر كالهلام.
الوقاية عمليًا
بالنسبة لمشغّلي صالة الطباعة، الدروس العملية مباشرة. خزّنوا الأحبار في أوعية محكمة الإغلاق حتى لا تتسرب المذيبات السريعة. حافظوا على جرعة المجفّف ضمن توصية المصنّع واتبعوا ترتيب الإضافة المقترح. تجنّبوا التسخين المفرط أثناء الخلط أو الطحن. وعند وصول دفعة خضاب جديدة، تأكدوا من أن طابعها الحمضي والقاعدي يناسب الحامل قبل الالتزام بدفعة كاملة. وينطبق الانضباط نفسه على جانب التركيب، حيث يحدد اختيار الراتنج والمذيب ما إذا بقي الحبر النهائي سائلًا طوال مدة صلاحيته.