Offset Printing

Offsettryck, en indirekt tryckmetod, har fått sitt namn från den tidiga litografin (stentryck), som till en början använde stenplattor. I den tidiga litografin slipades stenblock plana och användes som tryckplåtar. Senare utvecklades metoden till att använda metallplåtar av zink eller aluminium, men principen förblev densamma.

Vid offsettryck finns det ingen höjdskillnad mellan tryckande och icke-tryckande ytor; de är båda plana. Metoden utnyttjar principen att vatten och olja stöter bort varandra för att bibehålla ett skikt av oljig färg på bildytan, medan plåtens icke-bildyta absorberar vatten. Idén är att när plåten färgas in repellerar bildytan vatten och tar upp färg, medan icke-bildytan absorberar vatten och repellerar färg. Denna tryckmetod kallas "offsettryck".

Offsettryck har sitt ursprung i överföringsmetoden från den tidiga litografin, där bilder överfördes till ett överföringspapper och sedan till plåten som en spegelvänd bild, vilken sedan trycktes på papper som en rättvänd bild. Det tryck som utövades under tryckningen fick dock färgen att sprida sig utanför de avsedda linjerna på grund av plåtens ursprungligen plana karaktär, vilket resulterade i dålig linjekvalitet. Detta ledde till förbättringar, kända som "offsettrycksprocessen", där plåtens yta görs som en rättvänd bild, överförs till en gummivals som en spegelvänd bild under tryckning och därefter till papperet som en rättvänd bild. På så sätt förbättras elasticiteten i tryckpressens nyp/tryck.

Tidigt offsettryck var av typen flatbädd eller flatbädd-rotationspress, men utvecklades senare till två typer: flatbädd-rotationspressar och rotationspressar. Flatbädd-rotationsmaskiner användes mest för specialändamål såsom provtrycksmaskiner, medan rotationspressar användes för tryck på papper och andra material. Vid flatbädd-rotation placeras tryckplåten plant och trycket appliceras av cylindriska valsar. Denna metod liknar flatbädd-rotationsmaskiner inom boktryck. I en rotationspress lindas tryckplåten runt en cylinder som kallas plåtcylinder, medan en annan cylinder på maskinen, klädd med duk/gummi och kallad gummidukscylinder, applicerar trycket. Maskiner som använder dessa tre grundläggande cylinderkonfigurationer kallas "offsetpressar".

Fördelarna med offsettryck inkluderar enkel plåttillverkning, låg kostnad, exakt färgpassning (passning), enkel duplicering av plåtar, jämna och mjuka färgtoner samt förmågan att hantera stora tryckupplagor.

Nackdelarna inkluderar minskad färgåtergivning och lyster på grund av inverkan från vatten och färg, tunt färglager på plåten (utnyttjar endast ca 70 % av sin kapacitet, vilket kräver dubbelsidigt tryck för affischer för att förstärka färgen) samt begränsade tillämpningar för speciella tryckbehov.

År 1798 uppfann den österrikiske (nu tjeckiske, född i Prag) kompositören Alois Senefelder (1771–1834) litografin, en tryckmetod som trycker direkt på en plan yta, vilket lade grunden för den teknik som kallas plantryck. Han utvecklade också en litografisk handpress i trä. Senefelder studerade från början juridik men övergick senare till att komponera, om än med liten framgång. På grund av ekonomiska svårigheter började han trycka sina egna kompositioner för försäljning, men tryckkostnaderna var höga och vinsterna små. Han gick sedan i lära på ett tryckeri men saknade kapital för att nyskapa på egen hand. När han bodde i närheten av Solnhofen-brottet nära München, där det fanns gott om kalksten (som användes för att slipa kopparplåtar eller som ersättning för kopparstick), observerade han sin mor tvätta kläder och skrev av en slump på en kalkstenshäll med fetthaltigt bläck, vilket han upptäckte inte gick att tvätta bort efter flera dagar. Detta fick honom att experimentera med fett bläck på kalksten: först genom att skriva spegelvänd text på stenen, sedan applicera en blandning av salpetersyra och gummi arabicum följt av tryckfärg, vilket slutligen lyckades. Han kallade detta för "kemiskt tryck". Termen "litografi" härstammar från de grekiska orden för "sten" (lithos) och "skriva" (graphein), och är idag synonymt med plantryck.

År 1834 blev Senefelder inspektör för det bayerska kungliga tryckeriet, men han avled i februari samma år.

År 1810 hjälpte tysken F. Weishaept Senefelder att färdigställa en handdriven litografisk press i järn.

År 1817 försökte Senefelder använda zinkplåtar istället för kalksten för litografi, men utan framgång.

År 1826 uppfann fransmannen Niépce heliografiprocessen.

År 1832 (Qingdynastin, Daoguangs 11:e år) etablerade den brittiske missionären W.H. Medhurst ett litografiskt tryckeri i Macao för att trycka kinesiska böcker.

År 1837 uppfann fransmannen G. Engelmann kromolitografin (färglitografi).

År 1840 uppfann den brittiske uppfinnaren M. Ponton albuminprocessen.

År 1868 uppfann tysken J. Albert ljustrycket (collotypi).

År 1869 uppfann den brittiske forskaren D. Hauron treläns färglitografi med subtraktiv färgblandning.

År 1876 (Qingdynastin, Guangxus 2:a år) grundade den franske prästen Fader Vénard och kinesen Qiu Ziangong tryckeriet Tushehuan Lithographic Press i Shanghai för att trycka kyrkliga tidskrifter.

Offsettryck bygger på principen att vatten och olja stöter bort varandra. Tryckprocessen går till på följande sätt:

För det första formas den färgbärande bilddelen på offsetplåten. Bilden kan ritas direkt på plåten med en oljebaserad penna eller skapas med en fotografisk metod.

För det andra fuktas plåten med vatten. Eftersom vatten och olja stöter bort varandra täcker vattnet de icke-tryckande ytorna på plåten, vilka avvisas av bildytan.

För det tredje täcks hela plåten med färg. Eftersom vatten och färg stöter bort varandra avvisas färgen av de fuktade ytorna och fäster endast på de oljiga bildytorna.

Slutligen pressas papperet mot plåtens yta, varvid den färglagda bilden överförs till papperet.

Offsettryck kallas också ofta för litografi. Till skillnad från boktryck och djuptryck, där tryckbilden är upphöjd eller nedsänkt på plåten, är tryckbilden i offsettryck helt plan på plåtens yta. Under tryckprocessen, när papperet gnids mot bilden, slits bilden snabbt ner, särskilt när plåten används i höghastighetspressar. För att minska slitaget på plåtens bildytor överförs bilden först till en gummiduk.

Enligt tillgängliga dokument uppfanns offsettryck av tysken Alois Senefelder år 1798, som tryckte oljiga mönster direkt på papper från ett tungt kalkstensblock. Olika typer av offsetplåtar används för höghastighets- och små offsetpressar, vilka producerar mer än någon annan tryckmetod.

Offsettryck, som uppfanns av Alois Senefelder från Böhmen år 1798, var den första nya tryckprocessen sedan boktryckarkonstens uppfinning på 1400-talet. I offsettryckets barndom användes slät kalksten, därav det engelska namnet "lithography" eller "lithos", från det antikgrekiska ordet för "sten". Efter att oljebaserade bilder applicerats på stenen etsade syra under stenens yta, varpå en lösning av gummi arabicum applicerades som endast fäste på de icke-oljiga ytorna och förseglade dem. Under tryckning fäste vatten på ytan med gummi arabicum men inte på de oljiga delarna, medan den oljebaserade tryckfärgen fäste på de oljiga bildytorna.

Under åren efter offsettryckets uppfinning användes denna process för flerfärgsbilder, under 1800-talet känt som kromolitografi. Många utsökta kromolitografiska tryck och publikationer från 1800-talet finns fortfarande bevarade på museer i USA och Europa. Varje färg krävde en separat stenplatta. Den största utmaningen var en exakt färganpassning/passning av bilderna.

Idag används aluminiumplåtar vid offsettryck. Plåtarna borstas för att få en kornig struktur ("graining") och beläggs sedan med ett slätt skikt av ljuskänslig emulsion. Det fotografiska negativet av den önskade bilden placeras på plåten och exponeras, vilket skapar en positiv bild i emulsionen. Efter kemisk bearbetning avlägsnas den oexponerade emulsionen. Plåten monteras på en cylinder i tryckpressen, och en fuktvals passerar över plåten och applicerar vatten på de skrovliga ytorna (icke-bildytorna). Därefter passerar en färgvals över plåten och applicerar färg endast på de släta ytorna (bildytorna).

Om denna bild skulle överföras direkt till papperet skulle den ge en spegelvänd bild, och papperet skulle bli blött. Metoden som används är att låta en cylinder klädd med gummiduk passera över plåtens yta, vilket pressar ut vattnet och överför färgen. (I verkligheten är gummiduken elastisk och bättre på att överföra bilden, samtidigt som den fortfarande överför vatten, om än i så små mängder att det kan ignoreras.)

Cylindern passerar över papperet och överför färgen till papperet. Eftersom bilden först överförs till gummidukscylindern kallas denna process också för "offsettryck". Termen härrör från överföringen ("offset") av bilden från plåten till gummivalsen och därefter till papperet.

Under åren har denna process genomgått många nytänkanden och tekniska förbättringar, inklusive flerfärgspressar som kan trycka flera färger i ett enda pass, samt Dahlgren-färgsystem som eliminerar behovet av separat fuktning (genom att integrera fuktningen i färgtillförseln).

I början av produktionskedjan har framsteg inom desktop publishing (DTP) gjort det möjligt för nästan vem som helst att skapa professionella layoutdokument, och utvecklingen av sättare har gjort det möjligt för tryckerier att hoppa över mellanstadiet med fotosättning; sättare kan skapa film direkt från datorgenererade bilder. Sedan 21:a århundradet har direktplåtsmaskiner (CTP – Computer-to-Plate) eliminerat Behovet av film och kan avbilda direkt på tryckplåten.

Principen för vattenfritt tryck

Toray-systemet

Torays vattenfria trycksystem består av tre huvudkomponenter: vattenfria plåtar, specialformulerade vattenfria tryckfärger och tryckutrustning utrustad med temperaturkontrollsystem.

Strukturen hos Torays vattenfria plåtar består av flera skikt. Det understa skiktet är en aluminiumbas, belagd med ett skikt av ljuskänslig polymer som mellanskikt, och överst ett 2 mikron tjockt skikt av silikongummiharts. Beroende på typen av Toray-vattenfri plåt ligger dess upplaga/livslängd på mellan 150 000 och 600 000 tryck, baserat på standard bestruket papper (konsttryckpapper). Om pappersytan är sträv kan dock livslängden minska. Torays vattenfria plåtar är återvinningsbara, i likhet med traditionella återvinningsbara PS-plåtar. De är lämpliga för användning i olika ark- och rulloffsetpressar.

Exponering av dessa plåtar kan uppnås med hjälp av traditionella vakuumramsexponeringsenheter och ljuskällor, med exponeringstider som liknar dem för traditionella plåtar. Under exponeringen kontrolleras UV-ljusets intensitet baserat på filmens densitet, vilket gör att ljuset kan tränga igenom silikonhartsskiktet och exponera polymerskiktet under. Ljusreaktionen på polymerskiktet är mycket exakt, vilket resulterar i hög plåtupplösning på upp till 175 linjer per tum, med ett punktspektrum på 0,5 % till 99,5 %. Diagrammet nedan illustrerar bildmekanismen för traditionella våta plåtar jämfört med vattenfria plåtar.

Efter exponering framkallas plåtarna, en enkel process som involverar specialiserade kemikalier och mekanisk utrustning för vattenfri plåtbearbetning. Den bearbetade plåten har ett silikonhartsskikt i icke-bildytan, vilket repellerar färg, medan silikonhartsskiktet avlägsnas i bildytan och lämnar kvar polymermaterialet som tiltalar/attraherar färg. Under plåtkonstruktionen kan plåten selektivt utformas för att attrahera eller repellera färg utan användning av vatten eller alkohol.

Den huvudsakliga skillnaden mellan vattenfri färg och traditionell färg ligger i vilken typ av harts och bindemedel som används. Bindemedlet i vattenfria tryckfärger väljs utifrån dess reologiska egenskaper och är något mer visköst än bindemedel i traditionella färger. Principen för vattenfritt tryck bygger på att silikonhartsskiktet i plåtens icke-bildyta har lägre ytenergi. Om färgens viskositet är hög är den molekylära attraktionen i själva färgen större än dess affinitet till silikonhartset, vilket resulterar i en stark färgavvisning i dessa områden.

Temperatur är en betydande faktor som påverkar viskositeten. Eftersom vatten inte är involverat i den vattenfria tryckprocessen finns det inget ämne som kyler plåtens yta. På grund av friktion stiger temperaturen på plåtcylinderns yta kontinuerligt under tryckning. Dessutom bidrar den höga viskositeten hos den vattenfria färgen och bearbetningen av färgen på valsarna till en ökning av yttemperaturen.

Det är därför exakt temperaturkontroll är avgörande i vattenfri tryckutrustning. De mest populära systemen utnyttjar kylteknik med oscillerande valsar, där ihåliga kylvalsar cirkulerar kylvätska under kylprocessen. Denna struktur har använts i många år i höghastighetsrulloffsetpressar. Efter förbättringar har den även applicerats på arktryckutrustning. Nästan alla tillverkare av arkpressar erbjuder ihåliga färgvalsar för temperaturkontroll. Diagrammet nedan illustrerar ett typiskt temperaturkontrollsystem i en vattenfri tryckpress. Antalet färgvalsar påverkar effektiviteten i temperaturkontrollen.

Temperaturkontrollsystemets funktion är att cirkulera kylvätskan längs valsarnas bana och ta bort den värme som genereras av tryckenhetens mekaniska rörelser.

Det är värt att notera att denna typ av system inte är utformat för att kyla (eller kyla ner kraftigt) färgvalsarna, utan endast för att bibehålla pressens medfödda omgivningstemperatur under normal drift. Att upprätthålla en konstant temperatur är avgörande för optimal färgviskositet. Diagrammet nedan illustrerar det optimala temperaturfönstret i ett temperaturkontrollsystem för vattenfritt tryck.

Provtryck vid vattenfritt tryck kan göras direkt med hjälp av film. Det är dock inte alla analoga system som exakt kan återge den låga punktförstoringen vid vattenfritt tryck. Vissa erfarna vattenfria tryckerier tillhandahåller högprecisionsprovtryck, medan andra använder kalibrerade digitala provtryckssystem för att uppnå goda resultat.

Presstek-systemet

Presstek PEARLdry-trycksystemet består av två huvudkomponenter: tryckplåtar och specialformulerade vattenfria färger, vilka liknar de färger som används av Toray mycket nära.

Enligt Presstek är installationen av ett temperaturkontrollsystem valfri för tryckerier. För att uppnå högre upplagor rekommenderas dock installation av ett temperaturkontrollsystem. Den maximala upplagan för PEARLdry-plåtar är 50 000 tryck. PEARLdry-plåtar är också återvinningsbara, med en maximal plåtstorlek på 23,75" x 29,4" (fyra upp). Diagrammet nedan illustrerar den negativa PEARLdry ABL-plåten som används vid vattenfritt tryck.

I likhet med Toray-plåtar är det översta skiktet på PEARLdry-plåtar ett silikonhartsskikt som repellerar färg. Mellanskiktet är ljuskänsligt och kan absorbera färg samtidigt som det bibehåller plåtens stabilitet.

Bilder och exponering av plåtarna görs utan behov av film och plåtframkallning. Bildtekniken som används är ablativ avbildning, som använder en uppsättning IR-laserdioder (infrarött ljus) för att avlägsna silikonhartsets bildskikt och exponera aluminium- eller polyesterskiktet undertill för färgabsorption. Under avbildningen värmer lasrar snabbt upp bildskiktet, vilket orsakar en gasexpansion som separerar bilden och det övre silikonhartsskiktet från plåten. När plåten väl är avbildad renasas/skalas den och monteras i pressen. Detta system tillåter direkt plåtavbildning i pressen (såsom 8-upps A3-formatet GTP-DI eller Quickmaster DI), eller off-line plåtavbildning med Pressteks PEARLsetter-exponeringsenhet. Off-line-storlekar inkluderar 8-upp A3 (15,75" x 20") och 4-upp A2 (23,75" x 29,4"). För större format upp till 40 tum (102 cm) kan avbildning av storförmatsplåtar uppnås med hjälp av termiska direktbildningsmaskiner. I och med framväxten av olika PostScript-system kan vattenfritt tryck provtryckas med hjälp av olika typer av digitala provtryckssystem, såsom Iris bläckstråleskrivare och 3M Rainbow.

Fördelar

  • Miljövänligt: Eliminerar användningen av fuktvatten/fuktlösning, vilket är mycket fördelaktigt för miljön.

  • Konsekventa färger: Utan fuktsystem minimeras färgvariationer på det tryckta materialet under tryckprocessen.

  • God färgmättnad: Vattenfritt tryck uppnår cirka 20 % högre färgdensitet än SWOP-standarder (Specifications for Web Offset Publications, en vanligt använd färguppsättning i USA).

  • Punktförstoring: Utmärkt återgivning av detaljer, där vattenfritt tryck uppvisar låg punktförstoring, vilket gör det möjligt att trycka jobb med hög linjetäthet och utmärkt detaljåtergivning. Även med en linjetäthet på 175 linjer per tum ger vattenfritt tryck utmärkta resultat.

  • Bred uppsättning substrat/tryckmaterial: Vattenfritt tryck kan användas på papper och substrat som traditionellt tryck inte klarar av, såsom plastbelagda papper. Utan fuktsystem elimineras många pappersrelaterade problem från traditionellt tryck.

  • Kort ställtid/förberedelsetid: Cirka 40 % kortare förberedelsetid än vid traditionellt tryck.

Miljöpåverkan

Genombrott inom miljöskydd.

Frisk luft, rikliga vattenresurser, täta skogar och säkra arbetsförhållanden är miljömål som eftersträvas av länder världen över. I vissa områden har dock tryckindustrin orsakat allvarliga miljöskador. Vattenfritt tryck kan ge betydande bidrag till miljöskyddet.

Eliminering av flyktiga organiska föreningar (VOC).

Vattenfritt tryck eliminerar användningen av VOC som finns i fuktlösningar. Vissa VOC kan bryta ner ozonskiktet och bidra till den globala uppvärmningen. Genom att använda vattenbaserade färger tar vattenfritt tryck farväl av VOC.

Revolutionen inom färgteknik eliminerar behovet av organiska lösningsmedel vid rengöring av gummidukar, vilket kraftigt minskar utsläppen av VOC. Rengöringslösningar består till 93 % av vatten och 7 % ofarliga surfaktanter (såsom tvål), vilket gör dem till vattenbaserade rengöringsmedel.

Skydd av vattenresurser.

År 1995 hade 92 % av den globala befolkningen tillgång till tillräckliga vattenresurser. Om vattenresurserna fortsätter att förbrukas i nuvarande takt kommer dock endast 58 % av den globala befolkningen att ha tillgång till tillräckligt med vatten år 2050. I framtiden kan vissa länder till och med gå i krig om vattenresurser.

Vattenfritt tryck kan skydda vattenresurser. Till exempel sparar ett schweiziskt tryckeri som introducerade världens första generation av vattenfria rulloffsetpressar 250 000 liter vatten årligen. Större delen av detta vatten skulle annars ha tagits från en närliggande sjö, som fungerar som dricksvattenkälla för nästan tiotusen människor.

Skydd av skogsresurser.

Att producera ett ton papper kräver 17 stora träd, vilket räcker för att ge papper åt 20 personer att läsa tidningar under ett år. Samtidigt som skövlingen av skogar ger råmaterial till pappersproduktion, förstör den också naturliga livsmiljöer för otaliga växter och djur, vilket allvarligt rubbar den ekologiska balansen. På grund av den snabba färgtorkningsprocessen vid vattenfritt tryck kan arken omedelbart mätas in för passning och hålla en jämn färgkvalitet under tryckningen, vilket resulterar i en 30 % till 40 % minskning av pappersförbrukningen jämfört med traditionellt tryck. Detta skyddar inte bara skogarna utan minskar också produktionskostnaderna avsevärt.

En renare miljö och friskare människor.

Tryckeriarbetare som hela dagarna andas in gaser innehållande giftiga organiska föreningar får sina hälsorillstånd allvarligt försämrade, vilket påverkar njur- och lungfunktion, orsakar torr hud och till och med leder till hudinflammationer och skador på nervsystemet, bland andra problem.

Den allvarligaste hälsoskadan uppstår när arbetare använder högflyktiga lösningsmedel för att rengöra gummidukar. Det är uppenbart att vattenfritt tryck, som eliminerar användningen av fuktsystem, avlägsnar giftiga ämnen från rengöringslösningsmedel för gummidukar, vilket skyddar inte bara luft, jord och vatten utan även människors hälsa.

Jämförelse med traditionellt tryck

  • Ljusare och mer levande färger: Jämförelsen av trycksaker mellan vattenfritt och traditionellt tryck visar att vattenfria tryck har större kontrast, med mörkare skuggområden och ljusare högdagrar. Vattenfritt tryck kan uppnå tryckkvalitet som traditionellt tryck inte klarar av.

  • Noggrannare färgåtergivning: Vattenfria tryck har högre färgdensitet, vilket ger rikare och mer realistiska bilder jämfört med traditionella tryck.

  • Bättre upplösning: Vattenfria tryck framstår som skarpare och mer levande jämfört med traditionella tryck. Vattenfritt tryck använder en linjetäthet på 300 linjer per tum, medan traditionellt tryck använder 175 linjer per tum.

  • Större färgrymd (Color Gamut): Vattenfritt tryck uppnår bättre tryckkvalitet. På grund av dess låga punktförstoring kan fina detaljer i skuggområden återges tydligt. Särskilt den högre färgdensiteten i vattenfria tryck utökar färgrymden, vilket resulterar i mer mättade färger.

Diagrammet nedan visar färgrymdsområdena för tre typer av tryck mätta med en SPM100-densitometer. Färgrymden för traditionellt tryck är avsevärt mindre än för vattenfritt tryck.

På grund av den höga färgdensiteten är färgrymdens omkrets vid vattenfritt arktryck 21,3 % längre än vid traditionellt rulloffsettryck och 13 % längre än vid traditionellt arktryck.