Gelering av trykksverte er en feil som trykkere og svarteprodusenter har håndtert i flere tiår. Den opptrådte oftest i eldre oljebaserte svarter, de typene som tørker ved oksidasjon eller ved å trenge inn i papiret. Løsemiddelbaserte svarter, som tørker ved fordampning, og vannbaserte svarter rammes sjeldnere, men de er ikke immune. Årsakene er sammensatte, og noen av dem går tilbake til selve produksjonsprosessen, for eksempel om tørkemidlet ble tilsatt tidlig eller sent i batchen. Å forstå hvordan geleringen starter er første steg mot å hindre den.
Slik ser gelering av trykksverte ut
Når en svarte geléer, blir den tykk, trådete eller klumpete. Den slutter å flyte jevnt fra fontenen eller aniloxvalsen, overføres dårlig til platen og substratet, og kan nekte å forlate beholderen. I ekstreme tilfeller stivner svarten til en masse som ikke kan røres tilbake til brukbar tilstand. Feilen kan oppstå under produksjon, under lagring eller etter at boksen er åpnet i trykkeriet.
Seks årsaker til gelering av trykksverte
Teknikere som studerer problemet, grupperer vanligvis årsakene i seks punkter:
1. Molekylvekten til harpiksen i systemet er for høy, noe som presser viskositeten over et brukbart nivå.
2. Tørrstoffinnholdet er for høyt, selv når selve harpiksbæreren har lav viskositet.
3. Syretallet i svartesystemet er for høyt.
4. Pigmentet eller fyllstoffet er alkalisk av karakter.
5. Tørkemiddelinnholdet er for høyt, eller tørkemidlet ble tilsatt i feil rekkefølge.
6. Løsemiddelinnholdet er for høyt, særlig når løsemidlet er en hurtigtørkende type.
De to første årsakene er fysiske av natur. En erfaren svarteformulator eller en emballasjetrykker som kjenner systemet, kan vanligvis oppdage og unngå dem uten store vanskeligheter. De fire øvrige er kjemiske problemer, og de krever en annen tilnærming.
Syretall og alkaliske pigmenter
De kjemiske årsakene går alle tilbake til ett forhold: syre-base-balansen mellom pigmentet og bæreren. Syrearter er elektrofile, det vil si at de tar imot elektroner og virker som protondonorer. Baser er nukleofile; de avgir elektroner og tar imot protoner. Noen harpikser og løsemidler er amfotere og kan virke i begge retninger. Vann, alkoholer, karboksylsyrer og nitrocellulose hører alle til denne gruppen. Alifatiske hydrokarbonløsemidler står på den andre siden, fordi de ikke kan danne hydrogenbindinger, og pigmenter spenner fra sterkt sure til nøytrale til alkaliske.
Problemer oppstår når syre-base-karakteren til pigmentet og bæreren ikke passer sammen. En sterkt sur karbonsvart brukt med en kolofoniumharpiks med høyt syretall er et klassisk eksempel. I ett dokumentert tilfelle geléet en kolofoniumharpiks med molekylvekt på bare 330 og klumpet seg da den ble brukt med en høyfarget karbonsvart i en hurtigtørkende løsemiddelbasert fleksosvarte, og svarten lot seg ikke overføre til substratet. Prosessforholdene øker risikoen. Høy dispergeringstemperatur, løsemiddelfordampning under maling og dårlig valgte tilsetningsstoffer presser alle systemet mot en syrereaksjon.
Botemidlet: tilpasse syre-base-karakteren
Den vanlige løsningen er å balansere systemet. En formulator kan kombinere flere harpikser og pigmenter slik at syre-base-karakterene oppveier hverandre, eller velge et løsemiddel som passer godt med begge. Denne avveiningen er rutine i svartefabrikker, og den virker fordi gelering ikke er en tilfeldig hendelse; den følger forutsigbar kjemi.
Miceller og det kritiske konsentrasjonsområdet
Den kjemiske siden av geleringen blir synlig på et bestemt punkt. Når konsentrasjonen av de reagerende artene når en viss verdi, en som ligger innenfor et forholdsvis smalt område, endres de makroskopiske egenskapene til svarten brått. På mikronivå begynner aktive molekyler å assosiere og danne aggregater av kolloidal størrelse. Disse aggregatene kalles miceller eller assosiasjonskolloider.
Miceller har en karakteristisk oppførsel: de solubiliserer materiale. Stoffer som var uløselige eller bare svakt løselige, blir mye mer løselige, en svellingseffekt som fremskynder den kjemiske reaksjonen. Hele forløpet er nært knyttet til pigmentdispergeringen i bæreren. Når svarten først når denne tilstanden, stiger viskositeten raskt, og batchen oppfører seg som en gelé.
Forebygging i praksis
For operatører i trykkeriet er de praktiske lærdommene enkle. Lagre svartene i lukkede beholdere slik at hurtige løsemidler ikke kan unnslippe. Hold tørkemiddeldosen innenfor produsentens anbefaling og følg den foreslåtte tilsetningsrekkefølgen. Unngå overoppheting under blanding eller maling. Og når et nytt pigmentparti ankommer, bekreft at syre-base-karakteren passer til bæreren før du setter i gang en hel batch. Den samme disiplinen gjelder på formuleringssiden, der valg av harpiks og løsemiddel avgjør om den ferdige svarten holder seg flytende gjennom hele holdbarheten.