Các phương pháp làm khô mực

[Admin]

Các phương pháp làm khô mực in

Trang 1

Trang 2

Trang 3

Trang 4

Thuật ngữ “khô” của mực bao gồm tất cả
các quá trình từ sau khi mực được truyền và bám dính từ bản in qua cao
su (đối với in Offset) lên vật liệu in. Qua đó đảm bảo sự liên kết chặt
chẽ và ổn định giữa mực in và vật liệu in, mực in sẽ trở nên đông cứng
lại trong suốt quá trình khô này, đây là điều kiện tiên quyết để thực
hiện công đoạn thành phẩm và sau đó là đảm bảo tính tiêu dùng của sản
phẩm.
Tuỳ thuộc và cấu trúc của loại mực, quá trình khô là kết
quả từ các phản ứng hoá học (như oxy hoá, polyme hoá) hay các quá trình
vật lý (thấm hút, bay hơi) hoặc cũng là sự kết hợp của cả hai phương
thức vật lý và hoá học. Bảng dưới đây sẽ cho ta có một cái nhìn tổng
quan về các phương thức làm khô và các ứng dụng chủ yếu trong mỗi phương
pháp in


Hình 1: Các quá trình làm khô

a. Tổng quan về các kiểu và hiệu ứng làm khô
b. Các phương pháp làm khô, hiệu ứng khô và ứng dụng của chúng.



Hình 2 mô tả máy in Offset tờ rới được tích hợp một số hệ thống làm khô
trong bộ phận dẫn giấy ra. Sự khác nhau về cách làm khô giữa mực in và
các loại Vernish đòi hỏi phải có các hệ thống làm khô khác nhau – cũng
như là một hệ thống làm khô phối hợp – để có quá trình làm khô tốt nhất.
Nó có thể kết hợp cả hai cách làm khô bằng UV và IR để tăng thêm nhiều
khả năng in của máy in. Hình 2: Kết hợp nhiều thiết bị sấy khô trong máy
in Offset tờ rời.

Cấu trúc của mực in phải đáp ứng thoả đáng cho hai đòi hỏi rất mâu thuẩn
nhau trong tính chất của cách khô và hoạt động sản xuất, đó là:
Không khô trên hệ thống các lô mực (hệ thống cấp mực nói chung) trong quá trình in hay trong thời gian dừng máy (chế độ chờ)
Khô nhanh và bám chặt vào bề mặt vật liệu in sau khi in

Các nhân tố quan trọng quyết định đến thuộc tính khô của mực in :
Cấu tạo của mực: Bao gồm cả chất dẫn, chất mang và các chất phụ gia.
Những đặc trưng của vật liệu in (VD: khả năng thấm hút)
Điều kiện in (VD: độ che phủ mực, tờ in chất đống cao, tốc độ in…)
Điều kiện khí hậu (độ ẩm, nhiệt độ phòng…).
Cấu trúc thiết bị làm khô (dòng không khí trên bề mặt mực, thời gian phản ứng, dạng cung cấp năng lượng…)

Nhiệt độ là nhân tố quyết định. Nhiệt độ cao có nhiều lợi thế hơn :
Tốc độ polymer hoá được đẩy nhanh thêm.
Độ nhớt của mực thì bị giảm để hỗ trợ cho việc thấm hút.
Làm dung môi bay hơi nhanh hơn.
Mức độ liên kết giữa mực in và bề mặt của vật liệu in sẽ thay đổi sau
khi quá trình khô hoàn tất. Khi đó nó có thể gây một số tác động lên tờ
in, các tác động này được phân loại tiêu biểu như : chống trầy xước, bền
khi chịu ma sát, chống đóng cặn

[Admin]

Các phương pháp làm khô mực in

Trang 1

Trang 2

Trang 3

Trang 4

1. KHÔ VẬT LÝ (SỰ THẤM HÚT)
Sự thấm hút diễn ra được là nhờ hoạt động hướng vào trong vật liệu in của mực in.
Mực thấm hút vào giấy bằng các ống mao quản nhỏ trong giấy. Nó tuỳ thuộc
vào độ nhớt của mực, chât liên kết và khả năng chứa của vật liệu in.
Các thành phần trong mực in sẽ thấm hút vào vật liệu ngay khi nó vừa bám
lên bề mặt vật liệu, nhờ lực hút của các mao quản trong giấy. Sự thấm
hút trong vật liệu tuỳ thuộc vào tốc độ thấm hút của vật liệu. Tốc độ
thấm hút được quyết định bởi trạng thái của các lỗ mao quản và chất
lượng thấm ướt bề mặt vật liệu của mực. Trạng thái của các lỗ mao quản
được đặc trưng bởi số lượng lỗ mao quản trên một đơn vị diện tích và
kích thước trung bình của lỗ. Hơn thế nữa, tốc độ thấm hút sẽ càng lớn
khi độ nhớt của mực càng thấp.

Đồ thị như trong hình 3 minh họa cho sự phụ thuộc của lượng mực thâm
nhập vào bề mặt vật liệu so với khả năng thấm hút của vật liệu. Trong
một bài kiểm tra, mật độ quang học của lớp màng mực in trên được truyền
qua từ tờ in dùng để đo độ khô (không thấm hút) được đo đạc có liên quan
đến chu kỳ khô (tờ kiểm tra là tờ chưa được in đặt đối diện với hình
ảnh vừa mới được in ở tờ in thử, đo mật độ quang học của lớp mực bám
trên tờ thử nghiệm này trong một điều kiện nhất định cho thấy mức độ khô
của nó). Đồ thị cũng cho thấy, với các vật liệu không thấm hút, đường
biểu diễn mật độ đo được vẫn còn rất cao sau khi in đã 120 phút – Nó
chưa khô hoàn toàn. Mức độ thấm hút được nâng cao rõ rệt khi diện tích
các lỗ mao quản trên bề mặt nhỏ dần.

Thể tích thấm hút quá cao của vật liệu có thể là nguyên nhân làm suy yếu
chất liên kết trong mực in. Mực in bị mất độ chói sáng, tính chống trầy
xước và pigment có thể bị chùi sau khi in. Do đó phải lựa chọn giấy có
hiệu ứng phân tách tốt, bởi vì giấy có mật độ mao quản cao và nhỏ sẽ là
điều kiện in tốt và cũng tạo thuận lợi cho việc sấy khô.



Hình 3: Đồ thị biểu diễn mối liên hệ của sự thấm hút mực, bề mặt vật liệu và thời gian khô

Sự thấm hút phụ thuộc vào thể tích thấm hút của vật liệu, cũng như phải
phụ thuộc vào độ nhớt của mực. Tốc độ thấm hút cũng phụ thuộc vào độ
thấm ướt giữa mực in và vật liệu in.
Trong in báo phương thức làm khô chỉ dùng hiệu ứng thấm hút (coldset).
Quá trình thấm hút tách các chất mang ra thành 2 phần và quá trình khô
hoàn thành. Thông thường, mực in dùng cho in báo không có dầu khô trong
thành phần (dầu khoáng).



Hình 4 : Đồ thị biễu diễn mối liên hệ giữa độ nhớt của mực và thời gian khô (đo theo mật độ)
Trong trường hợp mực in dùng chất dẫn có dầu làm khô, quá trình làm khô hoá học như oxyhoá diễn ra sau khi thấm hút.

a) Làm khô bằng tia hồng ngoại (IR – Infrared)
Sự thấm hút mực in sẽ nhanh hơn nếu độ nhớt của mực thấp. Độ nhớt giảm
khi nhiệt độ tăng. Màng mực có thể được truyền với sự tăng gia nhiệt khi
tiếp xúc với vật liệu in bởi nguồn phát IR. Hiệu ứng khô bằng IR trong
in Offset (hình 2) được mô tả như sau:
Làm giảm độ nhớt của dầu trong mực nhờ nguồn nhiệt trong khi thấm hút nhanh
Quá trình oxy hoá làm diễn ra nhanh chóng trong mực (phần được thấm hút)
Quá trình oxy hoá diễn ra nhanh hơn nhờ tỷ lệ nước rất nhỏ trong lớp mực .
Quá trình khô hoá học (oxy hoá) tiếp ngay sau quá trình khô vật lý cũng
nhanh hơn khi nhiệt độ tăng. Những quá trình trên có thể nhận thấy ở hầu
hết loại mực in offset. Sự cân đối trong dãi sóng tương ứng với bức xạ
IR và các thành phần của chất dẫn có tính thấm hút trong một khoảng tần
số sẽ giúp gia tăng hiệu quả của bức xạ. Hiệu quả của nguồn bức xạ IR
đạt được tối đa nếu năng lượng của nguồn bức xạ là lớn nhất và sự thấm
hút của mực in lớn nhất (hay varnish) khi cả hai yếu tố diễn ra đồng
thời.



Hình 5: Dãy quang phổ bức xạ điện từ dùng trong việc làm khô mực
Dãi bước sóng trong quang phổ IR với khoảng bức xạ điện từ được thể hiện
trong hình 8.5, bức xạ hồng ngoại được dùng theo từng mức độ của các
bước sóng:
Dãi các bước sóng ngắn (từ 0.8-2µm tương ứng với đèn dùng phát dây tóc
hình xoán ốc có nhiệt độ từ 2700 - 15000C) nguồn bức xạ dùng cho loại
mực thấm hút chủ yếu trên giấy.
Dãi các bước sóng trung bình (2-4µm tương ứng với nhiệt độ từ 1500 -
7500 C) không khí được gia nhiệt tác động chủ yếu lên lớp mực.
Kinh nghiệm cho thấy sự thấm hút của mực tốt nhất khi dùng nguồn bức xạ
IR ở dãi sóng ngắn hoặc trung bình. Hơn nữa, nguồn bức xạ sóng ngắn có
năng suất và hiệu quả cao hơn. Các thiết bị làm khô NIR (vùng gần tia
hồng ngoại 0.8-1.2 µm) làm việc trong vùng có bước sóng thấp hơn dải
sóng ngắn. Nguồn bức xạ sóng dài (4 µm -1mm) không phù hợp cho việc làm
khô trong Offset.
Sự thấm hút có ý nghĩa đặc biệt quan trọng cho việc làm khô mực nhanh
chóng, làm khô bằng IR đạt hiệu quả tốt nhất chỉ khi có sự thấm hút trên
bề mặt vật liệu được in. Biểu đồ trong hình 6 mô tả hiệu quả của bức xạ
IR trên bề mặt có tính thấm hút.



Hình 6: Ảnh hưởng của bức xạ IR trên bề mặt có tính thấm hút (in Offset tờ rời trên giấy có tráng phủ)

Bức xạ nhiệt IR cũng gây tác động nhiệt lên tất cả các vùng trên giấy,
nó làm tăng nhiệt độ trong các mao quản (hơn 4000 C) và giúp đẩy nhanh
quá trình polyme hoá trong mực. Những thuận lợi và hạn chế của việc dùng
nguồn bức xạ IR trong quá trình làm khô mực được trình bày như trong
bảng.

ƯU ĐIỂM
Sự thấm hút mực in nhanh chóng dẫn đến những thuận lợi khi xếp giấy thành chồng.
Mực bám chắc trên vật liệu
Mực khô nhanh và khô hoàn toàn
Sự dụng bột ít hơn khi giấy di chuyển ở bộ phận dẫn giấy ra và xếp thành
chồng. Tờ in có chất lượng tốt hơn và giảm bớt lượng bụi do trong máy
Công đoạn thành phẩm sẽ dễ dàng hơn do có rất ít bột bám trên bề mặt lớp mực in.

NHƯỢC ĐIỂM
Mức đầu tư cao, chi phí làm việc tính theo giờ cũng rất cao trong các máy in có gắn hệ thống sấy IR.
Mức tiêu thụ năng lượng cao làm tăng nhiệt độ trong máy in và trong xưởng sản xuất

[Admin]

b) Khô nhờ quá trình bay hơi
Trong mực in gồm có nhiều thành phần như: Các loại nhựa, pigment, dung
môi. Phương pháp làm khô này ở một mức độ nhất định làm bay hơi các chất
trong thành phần mực. Quá trình này như sau :
Sự chuyển biến từ chất lỏng (dung môi) sang trạng thái hơi.
Sự thoát ra của dòng khí hoặc dòng khí thổi dung môi bay đi

Như là một quy tắc, hệ thống làm khô chỉ cung cấp một nguồn nhiệt chung
được thổi thành một dòng khí, không cần quan tâm đến loại nhiệt năng,
hiệu suất kinh tế và phải cẩn thận trong cách xử lý sản phẩm được làm
khô. Quy tắc này mang tính riêng biệt khi thiết kế cho các loại máy in
vì vật liệu in sẽ bị nóng lên một chút dẫn đến những khó khăn khi in như
chồng màu không chính xác, tính co giãn của vật liệu và bị cong. Dung
môi bay hơi khi mực in được làm khô bằng cách bay hơi. Quá trình khô
được quyết định bởi nhiệt và vật liệu truyền nhiệt (cách truyền nhiệt)
trong giới hạn của lớp màng trên bề mặt dung dịch (mực in) Nhiệt độ bề
mặt, tốc độ không khí thổi dọc trên toàn bộ bề mặt vật liệu sẽ tốt hơn
áp lực thổi cục bộ khác nhau tại từng vùng, đây là thông số chính quyết
định tốc độ khô.

Việc khô nhờ sự bay hơi sẽ nhanh chóng hơn khi thêm vào đó có sự đối
lưu. Bởi vậy sự nóng lên thông qua nguồn bức xạ nhiệt hoặc hỗn hợp khí
nóng luôn được kết hợp với điều kiện dẫn không khí thuận lợi nhất. Hình 7
dưới đây mô tả hệ thống thổi khí đứng dùng trong in ống đồng.
Phương pháp làm khô này rất quan tâm đến khí động học. Như cách làm khô
bằng luồng hơi thẳng đứng dùng cho các loại mực in có thành phần dung
môi ở nhiệt độ sôi thấp, đây là các loại dung môi chủ yếu trong mực in
ống đồng và Flexo. Hơi nước và các chất hữu cơ tạo ra được hấp thụ bởi
than (Carbon) hoạt tính trong hệ thống có thể thu hồi dung môi.
Quá trình thu hồi dung môi được mô tả trong hình 7 như sau :



Hình 7: Hệ thống sấy khô dùng vòi thổi thẳng đứng
(sấy khô 1 mặt) trong máy in cuộn Ống đồng

Dẫn truyền dung môi (dẫn qua buồng thấm hút): Luồng khí thải có thành
phần là dung môi được hút bằng quạt hút tại điểm bay hơi (Vd: trong máy
in ống đồng, làm khô bằng các vòi khí đứng) và được vận chuyển từ dưới
đi lên bởi nhiều bộ lọc hút được làm từ Cacbon (C) hoạt tính. Dung môi
bị hút vào than hoạt tính. Không khí đã được làm sạch dung môi bốc lên
trên ra khỏi hệ thống. Dung môi và hơi nước tiếp tục được đưa vào, sức
chứa của các miếng thấm hút có thể bị quá tải. Khi đó khí thải sẽ theo
các ống thu trong buồng lọc chảy xuống bộ ngưng tụ
Thu hồi dung môi : Chiết xuất lại than C hoạt tính là cách tái sinh trực
tiếp bằng cách đảo ngược lại quá trình bay hơi của hơi nước (ngưng tụ
lại). Than hoạt tính khi làm việc có nhiệt độ khoảng 1000C, dung môi bao
gồm dung môi có điểm sôi cao – là dung môi thoát ra từ mực dưới dạng
hơi. Chúng ngưng tụ lại trong nước của bình ngưng tụ và được tách ra.
Dung môi thu được lúc này hoàn toàn có thể tái sử dụng



Hình 8: Sơ đồ làm việc của hệ thống xử lý khí thải từ quá trình sấy và cách thức thu hồi dung môi

c) Sấy nhiệt (Heatset)
Khác với in ống đồng, các loại mực in dùng cho in offset cuộn trong
thành phần bao gồm phần lớn là dầu vô cơ có điểm sôi cao. Các loại dầu
có điểm sôi thấp không thể dùng cho mực này vì nó bị khô trên hệ thống
lô mực ngay trong khi truyền mực. Mực heatset dùng cho in offset cuộn
trong thành phần loại dầu vô cơ có điểm sôi cao chiếm tỷ lệ 20%-40%.
Đương nhiên nó phải được pha vào một cách thích hợp cho phương pháp khô
nhờ bay hơi được dùng phổ biến trong offset cuộn.

“Khô theo sự chỉ định“ - tức là dùng hệ thống sấy với một nhiệt độ phù hợp để mực phải khô theo tốc độ
chạy của máy in - chủ yếu được dùng như là một đơn vị làm khô chủ yếu
trong máy in offset cuộn, Băng giấy được di chuyển tiếp xúc tự do với
hơi nhiệt trong suốt quá trình làm khô mà không cần tiếp xúc với các
phần tử (lô) dẫn giấy. Điều này đạt được nhờ quạt gió thổi dòng không
khí nóng trực tiếp. Sự luân chuyển dòng khí nóng đã phân chia cho phép
thổi khí ở cả hai mặt của băng vật liệu. Chúng rất phổ biến với các loại
máy in Offset cuộn tốc độ cao, trong suốt quá trình khô, không có bất
cứ sự tiếp xúc nào lên bề mặt vật liệu. Hệ thống sấy khô đang thay đổi
mạnh mẽ được phân loại theo cơ cấu ứng dụng loại dòng không khí tới bề
mặt của giấy. In cuộn cần có tiêu chuẩn cao đối với cách vận chuẩn giấy,
thiết bị máy móc và kỹ thuật điều khiển để đạt được điều kiện khô tốt
nhất, kinh tế nhất trong chu trình sản xuất. Không khí được thải trực
tiếp sau khi đốt cháy, nhiệt độ phát sinh trong quá trình cháy này được
dùng trở lại để gia nhiệt cho quá trình làm khô.



Hình 9: Hệ thống sấy trong máy in cuộn (khô chỉ định )
a. Cấu trúc chung (theo mặt cắt)
b. Dẫn cuộn trong buồng sấy

d) Các vấn đề trong thực tế sản xuất
Nhìn chung, Phương pháp khô vật lý bị ảnh hưởng bởi nhiều thông số khác nhau.
Một vài dẫn chứng như sau :
Việc làm khô trở nên khó khăn nhiều hơn nếu tốc độ thấm hút giảm, hoặc
độ che phủ mực tăng lên trên vùng có hình ảnh, hoặc khi số lượng các lỗ
mao quản của vật liệu tăng lên.

Sự phồng giộp giấy có thể xảy ra với giấy có mao quản cao, tráng phủ hai
mặt và giấy cán láng có định lượng cao. Thể tích thấm hút hơi nước làm
giảm đến mức nhỏ nhất mật độ (độ chặt) của bề mặt. Mực bám dính cao có
thể là nguyên nhân khiến nhiệt độ tăng quá cao – đặc biệt là thời gian
làm khô ngắn – hơi ẩm phát sinh gây ra sự không đồng nhất của giấy, hậu
quả là giấy bị phồng giộp lên và làm tăng lượng giấy hư. Nhiệt độ của hệ
thống làm khô và tốc độ in khi đó cần giảm xuống.

Việc làm khô phụ thuộc vào tốc độ của băng giấy khi nó đi qua thiết bị
sấy. Nhiệt độ của nguồn sấy cần phải tương ứng với số lượng mao quản của
giấy. Khi số lượng mao quản nhiều, nhiệt độ cũng phải cao. Để đủ cho
mực khô hoàn toàn, băng giấy cần giữ trong khu vực làm khô từ 0.8-1s.
Nếu tờ giấy được dẫn truyền với tốc độ 8m/s, hệ thống sấy cần có độ dài
tối thiểu 8m.

Hệ thống làm khô vì thế cần một khoảng không rộng. Suốt quá trình khô
giấy bị khử ẩm làm cho tờ giấy có thể trở nên dễ gãy, gợn sóng và bắt
đầu co lại. Vì vậy việc thành phẩm (gấp, cấn...) sẽ trở nên khó khăn. Vì
lý do này, phủ ẩm trở lại cho giấy được dùng trong các máy in Offset
cuộn. Nước được phủ lên băng giấy bằng vòi phun hay bằng các lô lạnh.

[Admin]

2. KHÔ HOÁ HỌC (SỰ LƯU HOÁ)
a. Phản ứng Oxy hoá
Đối in offset trên vật liệu thấm hút, mực trước hết khô bởi sự thấm hút
và sau đó là bằng oxy hoá và polyme hoá (sự trùng hợp hay lưu hoá). Sự
khô hoàn toàn của màng mực chính là kết quả của sự oxy hoá và sự trùng
hợp của những loại dầu làm khô và nhựa thông. Để chống lại sự mài mòn và
chà sát do những tác động bên ngoài, mực in phải tạo ra đủ các liên kết
và sự bền chặt cần thiết, tuy nhiên vẫn phải duy trì sự co giãn, mềm
dẻo cho sản phẩm.

Làm khô bằng Oxy hoá các loại mực in Offset là các loại mực trong thành
phần có các loại dầu khô mà không cần bổ sung thêm các chất phụ gia bằng
phản ứng liên kết với các phân tử với O2 từ không khí. Bằng cách đó,
lớp mực trên tờ in sẽ liên kết vối nhau nhờ lượng O2 cung cấp vừa đủ
trong quá trình chuyển giấy ra thành chồng (ở máy in tờ rời). khoảng
không gian cần thiết giữa các tờ in có thể được tăng lên bằng các hạt
bột nhỏ, và O2 có thể phân tán đều vào trong chồng giấy. Bột phun vào hỗ
trợ khô cho chồng giấy chứa các tờ đã in và cũng để tránh những vết bẩn
ở những tờ in trước dính vào mặt lưng của tờ in sau (quệt lem, dạm...).

Mặc dù đã sử dụng chất xúc tác để tăng tốc độ khô trong mực in, nhưng
việc khô bằng cách oxy hoá cũng khá mất thời gian. Các muối kim loại như
Coban và Mangan kết hợp với acid có thể tan trong dầu được sử dụng như
những chất xúc tác.

Chất làm khô Coban trong mực được xem như là chất làm khô “bề mặt“,
nghĩa là quá trình được bắt đầu từ bề mặt mực và sau đó chậm dần khi vào
bên trong vật liệu, nhiệm vụ của Mangan là tham gia vào suốt quá trình
làm khô. Việc sử dụng hỗn hợp trên như một máy sấy bảo đảm cho quá trình
làm khô đơn giản. Có một số lượng tối ưu chất phụ gia được thêm vào mực
để kết hợp mực in và vật liệu. Việc thêm vào quá nhiều chất phụ gia có
thể là nguyên nhân làm mực khô ngay trên những các lô mực. Các thông số
ảnh hưởng đến quá trình làm khô mực:

Đối với mực in : Pigment, chất dẫn (chất liên kết), tác nhân làm khô.

Đối với vật liệu in : độ pH, thành phần của chất tráng phủ, khả năng thấm hút, tính hút nước, nhiệt độ trong chồng giấy
Trong in Offset: Dung dịch làm ẩm: Độ pH, lượng muối trong nước, độ cứng của nước, tỷ lệ cồn

Hình 5 biễu diễn dãy quang phổ bức xạ điện từ dành riêng cho việc làm khô mực.
Sự bức xạ IR không có ảnh hưởng trực tiếp đối với khô bằng hoá học (oxy
hoá). nó chỉ đơn thuần làm tăng nhiệt độ dẫn tới việc tăng tốc độ phản
ứng. Tuy nhiên, bức xạ UV và bức xạ Ion hoá (EB-dòng tia electron) tạo
ra phản ứng hoá học cho sự khô của mực.

b. Làm khô bằng tia UV
Làm khô mực (và Varnish) bằng UV về cơ bản là Polyme hoá các chất liên
kết trong thành phần mực. Mực UV chỉ tương ứng với hệ thống làm khô bằng
tia UV và rất phù hợp cho máy in Offset tờ rời và các máy in cuộn. Các
đèn sấy UV làm khô đặt giữa các đơn vị in để làm khô mực hoàn toàn trước
khi đến đơn vị in kế tiếp hoặc giữ cho lớp mực in ở mặt trước không bị
lột ra khi dùng các cơ cấu in đảo trở trong máy in Offset tờ rời (hình
10). Trong in ống đồng và Flexo, hệ thống sấy UV được đặt ngay sau mỗi
đơn vị in vì do đặc tính của mực in loãng và phải khô trước khi in màu
kế tiếp. Các hệ thống làm khô rất cần thiết, thông thường chúng được đặt
ngay sau đơn vị in cuối cùng, có thể có hiệu suất rất cao.

Trong trường hợp làm khô bằng UV, màng mực được trùng hợp (polyme hoá)
và khô hoàn toàn ngay khi phát bức xạ. Sự trùng hợp diễn ngay lập tức
trong vài phần của giấy. Tuy nhiên, phương pháp sấy khô bằng UV đòi hỏi
một loại mực đặc biệt bao gồm những chất liên kết hoàn toàn khác nhau
(chất dẫn) và bổ sung cho ion quang hoá. Màu đen ngăn cản sự bức xạ của
UV khi nó xuyên qua lớp mực và sự lưu hoá thấp hơn những màu sắc khác
hoặc mực Varnish.




Hình 10 : Các đèn sấy UV đặt sau mỗi đơn vị in và tráng phủ trong máy in
Offset tờ rời, đèn UV (màu xanh) có thể thay bằng đèn IR (màu đỏ)

Hình 11: Hệ thống làm khô UV
a. Phân bố các bước sóng trong quang phổ UV và 3 ứng dụng của nó.
b. Hệ thống gương phản xạ bức xạ UV.
Làm khô UV truyền thống bằng cách dùng một hoặc vài đèn hơi thuỷ ngân
(hình 11) Phạm vi bước sóng của nó trong khoảng 100 - 380 nm. Hệ thống
này có choá đèn để phản xạ nhiệt (ánh sáng). Điều kiện làm việc tốt nhất
là phải làm mát đèn và hút khí ozone sinh ra trong khi đốt là các yếu
tố cần thiết để hệ thống làm việc hoàn chỉnh. Những loại đèn này được
thiết kế và sử dụng không vượt quá ngưỡng giá trị giới hạn là 0.1ppm (1
ppm =1 phần triệu) để tránh làm hư hại đến quá trình làm việc của hệ
thống và sức khoẻ của người vận hành.
Excimer
Bức xạ EXCIMER là một kiểu đặc biệt của đèn UV (hình 12) với ánh sáng
đơn sắc (hầu như chỉ sử dụng bước sóng dài là 308 nm). Những ưu điểm của
bức xạ này là :
Không làm nóng giấy in và không phát sinh tia IR
Không có ozone phát sinh ở bước sóng 308 nm.
Tận dụng tối đa sự nhạy cảm của dòng điện cho quá trình sấy khô.



Hình 12: Hệ thống bức xạ Excimer
a. Hệ thống bức xạ Excimer
b.Cấu trúc của bức xạ Excimer
Những bất lợi còn tồn tại ở hệ thống này là:
Công suất của nó (trên 50W/cm chiều dài bức xạ) hiện tại vẫn còn thấp
hơn đáng kể so với công suất rất cao của đèn hơi thuỷ ngân (trên
250W/cm). Khi phát bức xạ nó tạo ra khí trơ trong không khí (khí
nitrogen), dù vậy nó sử dụng hiệu quả cho một số kiểu làm khô yêu cầu
cách làm khô này.

Một số hệ mực in cần có sự điều chỉnh độ dài bước sóng riêng biệt cho
phù hợp khi bắt đầu tạo màng. Các loại bóng đèn UV truyền thống là loại
đèn phát ra nhiều bước sóng (đa sắc), vì thế nó có phổ lớn hơn nhiều so
với bước sóng cần sử dụng.

Hệ thống Excimer rất phù hợp với in flexo, nhất là khi in các loại vật
liệu có tính nhạy cảm với nhiệt. Những ưu và nhược của cách làm khô bằng
UV được trình bày dưới đây:

ƯU ĐIỂM
Mực UV khô hoàn toàn trong khoảng bức xạ UV
Không làm hư tờ in khi mực in dính nhau hoặc mực quá dày
Có thể thực hiện thành phẩm ngay sau khi in (cắt, ép, bế...)
In rất tốt trên các vật liệu không thấm hút như: nhựa, màng kim loại

NHƯỢC ĐIỂM
Mức đầu tư cao cho thiết bị và các loại phụ tùng thay thế
Giá thành mực in cao cũng như các hoá chất phụ trợ (dung môi)
Thời gian sử dụng của đèn UV ngắn
Khả năng in trên vật liệu thấm hút rất thấp
Tạo bụi mù (thuộc tính dẻo của mực UV) mực UV dùng cho in Offset làm giảm tốc độ của máy in

c. Làm khô bằng chùm tia điện tử (EBC)
Chùm điện tử là nguồn bức xạ ion hoá có năng lượng cao kích thích những
phân tử trong chất liên kết của mực in bị ion hoá, vì đó là nguyên nhân
giải phóng các gốc tự do.
Ngày nay, làm khô bằng các chùm điện tử được sử dụng cho những sản phẩm
in đặc biệt (bao bì thực phẩm, các loại mực khô nhờ thấm hút và không
phá vỡ cấu trúc phân tử của vật liệu). được sử dụng với những hệ thống
làm khô thích hợp và mực in rất đắt.
Về nguyên lý, dựa vào những yếu tố cơ bản, chất liên kết dùng trong mực
và mực in UV cũng có thể được sử dụng cho phương pháp làm khô bằng EBC.
Do dùng năng lượng cao, chỉ có một số bức xạ đủ khả năng ban đầu để chất
liên kết tự kích thích, do đó không cần phải thêm chất ổn định cho mực.
Tuy nhiên, thực chất yếu tố cần thiết là phải sử dụng bức xạ trong khí
trơ vì sự có mặt của khí O2 không chỉ làm trở ngại đáng kể sự lưu hoá
(kết màng), mà còn dẫn đến sự giảm bức xạ. Sự oxy hoá làm phai nhạt lớp
mực và có thể cả vật liệu in. Nếu khí O2 bị loại trừ, thì các bức xạ làm
khô lớp mực chỉ gây thiệt hại tối thiểu (không đáng kể). Với phương
pháp làm khô bằng chùm điện tử không gây ra nhiệt trên vật liệu in hoặc
lớp mực in. Tia Electron nhiệt phát ra từ dây tóc bóng đèn làm bằng
Vonfam là nguồn phát xạ tia điện tử . Cấu tạo của đèn được thể hiện như
trong hình 13. Ưu và nhược của cách làm khô bằng EBC được trìng bày
trong bảng



Hình 13: Nguyên lý hoạt động của ống phóng tia điện tử (MEC)

ƯU ĐIỂM
Làm khô ngay lập tức
Bức xạ không toả nhiệt
Làm khô cả hai mặt cùng một lúc chỉ cần chiếu bức xạ ở một mặt của vật liệu (không thể đáp ứng trên thiếc hay màng kim loại)

NHƯỢC ĐIỂM
Giá trị đầu tư cao
Các bức xạ tia X phải có màn che
Trong vùng bức xạ cần có khí bảo vệ (khí trơ -
nitrogen)
Vật liệu sẽ bị hư hại nếu nguồn phát xạ quá cao
Dùng loại mực in đắt tiền

3. CÁC THIếT Bị TRợ KHÔ
Quá trình làm khô truyền thống đối với Letterpress hoặc Offset tờ rời
trải qua hai bước : Thấm hút vào giấy, tiếp theo là quá trình oxy hoá,
polyme hoá mực in.
Quá trình thấm vào diễn ra ngay lập tức khi mực in truyền qua vật liệu
(giấy). Sự thấm hút mực có độ nhớt cao đảm bảo tính dẻo cao cho màng mực
trên vật liệu. Thường không nhiều lắm, tuy nhiên phần đông cứng này
không đủ để tránh những hiệu ứng tác động từ bên ngoài. Nhất là trong
trường hợp giấy di chuyển trong guồng xích vô tận và dính nhau khi rơi
vào bàn đặt giấy.
a) Thiết bị phun bột



Hình 14 : Bột tạo khoảng cách giữa các tờ in, chống lại hiện tượng dính, lem
a. Các hạt bột có cùng kích thước
b. Phân bố dàn trãi bột có nhiều kích thước

Những tờ được in di chuyển trong hệ thống ra giấy thì được phun bột để
tránh những hiệu ứng các tờ in dính vào nhau hoặc mực lem vào tờ in sau.
Những hạt bột rất mịn được phân bố trên tờ in bằng bơm khí nén đến các
vòi phun đặt dọc theo khổ in. Lớp bột này ngăn không cho lớp mực vừa mới
in xong còn ướt dính vào mặt trái của tờ in trước. Trong các máy in có
lật mặt, bột được phun ở cả hai mặt của tờ in. Lớp bột không màu (màu
trắng) có tác dụng như một đệm không khí vẫn đảm bảo quá trình oxy hoá
xảy ra khi giấy đã xếp thành chồng. Các hạt này nằm trên bề mặt tờ in
như một lớp đệm không khí riêng biệt giữa các tờ in. Kích thước của các
hạt này rất đa dạng khoảng từ 15-75 µm (nguyên liệu : là các chất vô cơ
không màu hoặc gốc thực vật).

Một số quy tắc cần chú ý khi sử dụng:
Độ thô của bề mặt vật liệu, không được thô hơn kích thước hạt
Lớp mực càng dày thì cần cung cấp nhiều bột hơn
Sử dụng bột sai những quy tắc trên có thể gây ra ảnh hưởng nghiêm trọng
đến chất lượng in, trong những tình huống cụ thể cần lưu ý đến độ bóng
của mực. Phân loại loại bột có gốc vô cơ hoặc thực vật:
Đá vôi (gốc vô cơ) tạo ra các hạt có kích thước khác nhau phù hợp với giấy in bìa cứng Carton
Tinh bột (thực vật) được nghiền ra từ hạt ngô. Tạo ra các hạt mịn có
kích thước như nhau, chỉ thích hợp cho quá trình xử lý giấy có định
lượng từ 100g/m2 trở lên. những loại bột thực vật này không cứng như đá
vôi. Do đó sự mài mòn của nó đối với mực là không đáng kể.
Bản in cũng vậy, giảm được tác động của sự mài mòn với các loại bột mềm
(có gốc thực vật). Đối với in nhiều màu, bột đá vôi (gốc vô cơ) lắng lại
tạo thành một lớp phủ trên bề mặt cao su hình thành mảng bụi giống như
giấy nhám mài mòn bản in, làm giảm đáng kể độ bền của bản in.

b) Phủ Silicone
Trong các máy in cuộn thương mại, phủ một lớp màng mỏng dầu silicone nhũ
tương trong nước, mục đích ngăn không cho sản phẩm bắt bẩn trong khi
gấp. Tuy nhiên sau khi in, lớp mực nằm dưói lớp silicone chưa khô hoàn
toàn thậm chí cả vài ngày sau nó vẫn còn có thể bị bẩn khi mà lớp
silicone bị chà xát và tróc ra khỏi lớp mực.

c) Đo độ khô của mực
Khi các tờ in mới được in hoàn tất đòi hỏi phải đủ sức chống lại các ma
sát hay trầy xước và khi còn ở trên chồng giấy chúng không được dính lại
với nhau. Sự cân bằng giữa mực, tính thấm hút của vật liệu và sự khô
của mực cần được kiểm tra và thử nghiệm trước khi bắt đầu sản xuất.

Hệ thống thử đặc biệt có phương pháp thích hợp để xác định sự phối hợp
khô giữa mực và vật liệu. Hệ thống thiết bị in kiểm tra có hai đơn vị
in, in thử trên vật liệu là giấy được đặt ở đơn vị in đầu tiên. Đơn vị
in thứ hai được thiết kế để vùng in của tờ mới in tiếp xúc với mặt giấy
chưa in. Trong quá trình này mực trên tờ mới in chưa khô, nó sẽ bị lột
và hiện ra (dính vào) tờ giấy chưa in. Lập lại cách làm này vài lần.
(hình 15 - trang bên).

Đo mật độ quang học của lớp mực trên tờ thử nghiệm này sau mỗi lần in.
Quá trình khô được xem như hoàn toàn khi mật độ quang học của mực có xu
hướng tiến về zero. Khi đó không còn mực truyền từ tờ in sang tờ in thử
nữa trong vùng in của đơn vị in thứ hai.

Đo độ khô : Đây là phương pháp được áp dụng rộng rãi để thử khả năng khô
của mực in. Tuy vậy, nó không dễ để xác định độ khô của mực trong thực
tế, nhất là trong máy in Offset vì giá trị của phép đo chỉ là giá trị
trung bình. Phương pháp thử này được thực hiện trong phòng thí nghiệm,
vì thế nó nhằm mục đích chính là dự báo khả năng khô của mực về lâu dài.
Phương pháp thử đã được phát triển để đo độ khô trong khi in dành cho
máy in Offset cuộn, tuy vậy nó chưa được thừa nhận trong thực tế sản
xuất. Cách thử này chỉ có thể ghi nhận khả năng khô trong ngắn hạn.
Nguyên lý đó về cơ bản vẫn dùng các mẫu thử cố định để đo lượng mực in
truyền lện vật liệu.
Hình 16: Hệ thống kiểm tra độ khô cho máy in cuộn

a. Nguyên lý đo

b. Hình mặt cắt của đầu đo quang học
Thử nghiệm ổn định trong máy in Offset cuộn là dùng một lô đệm (làm nền,
đứng yên), một tấm bản trong suốt đặt đối diện với và tì vào băng giấy.
Các mảng màu nhỏ in tông nguyên trên băng giấy, ví dụ như bên mép của
hình ảnh. Nếu lớp màng mực không đủ khô mỗi một mảng nhỏ in tông nguyên
đó để lộ ra một vết dơ mờ ở đuôi (theo hướng di chuyển cuộn) – tức là
phần tử in có thể bị hư hại- Hiệu ứng này được dò ra bởi đầu đọc quang
điện tử.

Đầu đọc quang điện tử (electro-optical scanning) ghi nhận độ mờ đục trên
tấm bản trong suốt đó tại điểm tiếp xúc giữa bản và băng giấy. Nếu lớp
mực in chống lại được sức căng, bề mặt của giấy sạch tức là nền giấy còn
trắng ở vùng đo, nó không làm mất ánh sáng giữa hai dấu kiểm tra. Ánh
sáng phản xạ lại đầu Scan 100%. Nếu lớp mực in không chống lại được sức
căng, mực in sẽ truyền lên tấm bản trong suốt tại vùng tiếp xúc, như vậy
nó làm mờ đục tấm bản này và đo nguồn sáng phản xạ sẽ xác định là mực
chưa khô.

Nhiệt độ của hệ thống sấy được điều chỉnh tương ứng với tín hiệu đo được.

Cách đo trên vẫn chưa là sự lựa chọn đầy đủ cho việc đo và kiểm soát độ
khô của mực một cách trực tiếp, hầu hết cách kiểm tra độ khô được thực
hiện rất cẩn thận bằng mắt và bằng tay của người vận hành máy. Sự phát
triển của các kỹ thuật đo độ khô đang được quan tâm và thực hiện ở tương
lai. Nó phải đáp ứng được các điều kiện tốt nhất và hài hoà nhất cho
những vật liệu và các kỹ thuật phức tạp.

CHẾ QUỐC LONG
Khoa In & Truyền Thông
Trường ĐH SPKT Tp.HCM

[Sponsored content]