Oplosmiddelhoudende diepdrukinkten bestaan uit pigmenten, harsen, additieven en een aanzienlijke hoeveelheid oplosmiddelen, waardoor de inkt relatief dun is. Het droogproces van oplosmiddelhoudende diepdrukinkten verloopt via verdamping, waardoor ze geschikt zijn voor drukwerk op papier, folies, aluminiumfolie en andere materialen. Aangezien diepdrukpersen op hoge snelheid werken en een dikke inktlaag aanbrengen, is het essentieel om de invloed van inkteigenschappen zoals thixotropie, vloeibaarheid, viscositeit en droogsnelheid op de drukkwaliteit te begrijpen. Deze kennis is cruciaal voor het verbeteren van de kwaliteit van gedrukte materialen.
Thixotropie
Thixotropie verwijst naar de verandering in de vloei-eigenschappen van inkt onder invloed van externe krachten. Concreet is het het verschijnsel waarbij een suspensie of dispersie dunner wordt bij roeren en weer dikker wordt wanneer deze ongestoord blijft staan.
Over het algemeen hebben hoogwaardige inkten een lage thixotropie, waardoor ze direct op de pers kunnen worden gebruikt zonder speciale behandeling. Inkten zonder thixotropie vertonen echter de neiging tot sedimentatie, wat niet ideaal is. Over het algemeen hebben witte, gele en cyaan inkten een lage thixotropie, terwijl magenta en zwarte inkten een hogere thixotropie vertonen.
De thixotropie van inkten wordt beïnvloed door de volgende factoren:
1. Eigenschappen van het pigment: Zo hebben met ozon behandelde carbon black-pigmenten een aanzienlijk lagere thixotropie dan onbehandelde.
2. Deeltjesgrootte van het pigment: Kleinere pigmentdeeltjes resulteren in een lagere thixotropie, terwijl grotere deeltjes een hogere thixotropie veroorzaken.
3. Hoeveelheid pigment: Grotere hoeveelheden pigment kunnen coagulatie tussen pigmentmoleculen veroorzaken, wat de thixotropie verhoogt.
4. Molecuulgewicht van de hars: Inkten met hoogmoleculaire harsen maar lage n-heptaanwaarden hebben de neiging een hogere thixotropie te hebben, en omgekeerd.
5. Bevochtiging van het pigment: Inkten met een betere bevochtiging van pigmenten hebben over het algemeen een lagere thixotropie. Sommige inktfabrikanten dispergeren pigmenten vooraf bij de productie van zwarte inkten om de bevochtiging te verbeteren en de thixotropie te verlagen.
Voor oplosmiddelhoudende diepdrukinkten is een passend niveau van thixotropie vereist. Als de thixotropie te hoog is, kan de inkt een slechte egalisatie en problemen met viscositeitscontrole vertonen, wat kan leiden tot drukfouten zoals motteling of sinaasappelschil. Als de thixotropie te laag is, kan dot gain toenemen, waardoor tekst en lijnen dikker lijken.
Vloeibaarheid
De vloeibaarheid van oplosmiddelhoudende diepdrukinkten is een samengestelde weergave van factoren zoals relatieve dichtheid, viscositeit, thixotropie en cohesie. Om een optimale vloeibaarheid te bereiken, moet de inkt een geschikte viscositeit, een goede bevochtiging van het pigment en een gebalanceerde pigmentconcentratie hebben, terwijl de thixotropie tot een minimum wordt beperkt.
Bij het testen van de vloeibaarheid van inkt is, naast het meten van de vloeitijd met een #4 of Zahn #3 cup, ook de hoeveelheid inkt die op de cupwand achterblijft ten opzichte van de hoeveelheid die eruit is gestroomd van belang. Bij een vaste viscositeit geldt: hoe kleiner de verhouding tussen achtergebleven inkt en uitgestroomde inkt, hoe beter de vloeibaarheid.
Als de vloeibaarheid van de inkt slecht is, treden gemakkelijk drukfouten op zoals ongelijkmatige inkovertracht of drukdefecten.
Viscositeit
De viscositeit van oplosmiddelhoudende diepdrukinkten hangt nauw samen met de vloei-eigenschappen, en het handhaven van de juiste viscositeit is essentieel voor een effectieve inkt overdracht. Hoewel veel factoren, zoals het type hars, de hechting van de inkt, de druksnelheid, de druk, het substraatmateriaal en de omgevingsomstandigheden, de inkt overdracht beïnvloeden, blijft viscositeit een kritieke factor. De relatie tussen viscositeit en overdrachtsnelheid is weergegeven in het onderstaande diagram.
Factoren die de viscositeit van oplosmiddelhoudende diepdrukinkten beïnvloeden, zijn:
1. Viscositeit van de harsoplossing: Een hogere viscositeit van het hars verhoogt de viscositeit van de inkt, en omgekeerd.
2. Verdraagbaarheid van pigment en hars: Als pigmenten met het hars reageren en stolling veroorzaken, neemt de viscositeit van de inkt toe.
3. Verdraagbaarheid van oplosmiddel en dispergeermiddel: Als oplosmiddelen de dispergeermiddelen in elke verhouding verdunnen, neemt de viscositeit van de inkt af.
4. Temperatuur: Lagere temperaturen verhogen de viscositeit van de inkt, terwijl hogere temperaturen deze verlagen.
Een lage viscositeit van oplosmiddelhoudende diepdrukinkten kan leiden tot problemen zoals putjes, ongelijkmatige kleurdekking, ruwe plekken of slechte hechting, wat drukfouten veroorzaakt. Op gladde oppervlakken kan de hechting van de inkt zwak zijn, en op papiersubstraten kan poederen of afbladderen optreden.
Omgekeerd kan een hoge viscositeit problemen veroorzaken zoals krassen, kleurvloeiing, plaatvervuiling en “sinasappelhuid”-defecten.
Conclusie
Bij het ontwerpen en produceren van oplosmiddelhoudende diepdrukinkten is het essentieel om compatibele pigmenten, harsen en oplosmiddelen te kiezen om de gewenste beginviscositeit te bereiken. Drukkers dienen geschikte oplosmiddelmengsels te gebruiken, bij voorkeur geleverd door de oorspronkelijke inktfabrikant, om de inkt aan te passen tot de optimale “werkviscositeit” voor het drukproces. Dit waarborgt hoogwaardige drukresultaten.
Verder wordt de inktviscositeit ook beïnvloed door de druksnelheid. Doorgaans vereisen hogere druksnelheden een lagere inktviscositeit om een optimale inkt overdracht te bereiken.
Oplosmiddelhoudende diepdrukinkten zijn vluchtige inkten, wat betekent dat wanneer oplosmiddelen uit de natte inktfilm verdampen, de inkt overgaat van vloeibaar naar vast. De snelheid waarmee oplosmiddelen verdampen, beïnvloedt direct de droogsnelheid van de inkt.
Bij het ontwerpen en vervaardigen van oplosmiddelhoudende diepdrukinkten wordt doorgaans gekozen voor een mengsel van oplosmiddelen met middelmatig, laag en hoog kookpunt om aan de droogvereisten te voldoen. Een onjuiste harskeuze, lage verwekingspunten, slechte oplosmiddelafgifte van harsen of een overmaat aan hoogkokende oplosmiddelen kunnen de verdamping van oplosmiddelen vertragen en leiden tot restoplosmiddel in de uitgeharde inktfilm.
Bij het formuleren van oplosmiddelhoudende diepdrukinkten worden doorgaans eerst de harsen gekozen en daarna de oplosmiddelen. Oplosmiddelen met vergelijkbare oplosbaarheidsparameters als de op te lossen materialen lossen doorgaans gemakkelijker op en verdampen sneller. De aanwezigheid van pigmenten verlaagt echter de verdampingssnelheid van oplosmiddelen, vooral bij grote pigmentdeeltjes.
Daarnaast verhogen omgevingsfactoren zoals een hogere omgevingstemperatuur, een lagere relatieve vochtigheid en een snellere luchtcirculatie de verdampingssnelheid van oplosmiddelen.
Veelvoorkomende drukproblemen door onjuiste droging zijn:
1. Inkt die bij bepaalde druksnelheden te snel droogt, kan leiden tot plaatvervuiling, krassen, inktverbleking, slechte glans en nivelleringsproblemen.
2. Bij meerkleurendruk kan langzame droging leiden tot hechting aan rollen of inktvegen tijdens de volgende drukgang, wat drukfouten veroorzaakt.
De verdampingssnelheid van oplosmiddelen in inkt hangt niet alleen af van hun kookpunt, dampdruk en verdampingswarmte, maar ook van factoren zoals de temperatuur van de drukomgeving, de relatieve vochtigheid, de luchtstroom en de dikte van de inktlaag. Daarom moeten de verdampingssnelheden van inktoplosmiddelen worden aangepast aan de wisselende omstandigheden.
Onder normale productieomstandigheden dienen bij te snelle droging langzaam drogende verdunners te worden toegevoegd. Bij te langzame droging dienen snel drogende verdunners te worden gebruikt. Waar mogelijk dient de drukomgeving te worden gecontroleerd tussen 18-25°C, met een relatieve vochtigheid onder 65% om de inktprestaties te stabiliseren.