Д. Тараненко, 
издательство «Курсив»

Качество полиграфической продукции зависит не только от уровня печатного оборудования, но и от соблюдения всех технологических режимов производства. Несоблюдение их ведет к потере основных преимуществ перед конкурентами. Поэтому одной из основных задач, стоящих перед технологом, является оснащение производства и лаборатории необходимым контрольно-измерительным оборудованием и овладение методикой его использования

В этой статье я попытаюсь рассказать о приборах (вспомогательном оборудовании), используемых на типичном флексографском производстве. Почему именно на производстве? Потому что существует множество приборов, которые не получили широкого распространения и используются только в научно-исследовательских центрах и лабораториях очень крупных предприятий. В типичных же типографиях проводить исследования с помощью таких приборов, мягко говоря, не имеет смысла. Да и стоимость их может исчислятся сотнями тысяч долларов, к тому же их использование требует очень квалифицированного персонала. На практике же на первый план выходят такие качества измерительного оборудования, как стоимость, точность и скорость производимых измерений.

В принципе все приборы можно классифицировать по нескольким признакам:

• по месту использования (лабораторные установки и средства оперативного контроля);

• по месту в технологической цепочке (приборы, используемые в допечатном процессе, при печати или после печати);

• по частоте использования (для непрерывных, периодических или единичных измерений);

• по физической природе измеряемых величин;

• по габаритам и весу (переносное и компактное);

• по стоимости, распространености и важности в производственном процессе.

Если рассматривать условия реальных предприятий, как правило, приборы могут подпадать под смешанные категории признаков, например, измерения вискозиметром могут производиться и в лаборатории, и на рабочем месте, при тестировании новых красок и уже при печати. Поэтому в качестве критерия для изложения материала предлагаю использовать именно последний признак, ввиду возможности его четкого определения. 

Денситометры

Денситометр — самый распространенный и необходимый прибор в типографии. Без денситометра сейчас невозможно достичь конкурентоспособного качества продукции. Существуют два вида денситометров — для измерений в проходящем и в отраженном свете. Первый используется для измерений на стадии допечатных процессов, второй — при печати. На сегодняшний день существует много производителей денситометров, выпускающих большое число моделей с разной функциональностью. В общем случае денситометр можно назвать измерителем силы света, отраженного или прошедшего через объект. Принцип действия прибора заключается в том, что фотоприемник, реагируя на отраженный или прошедший свет, создает пропорционально его интенсивности электрический заряд, по величине которого и вычисляется оптическая плотность. То есть главной особенностью прибора является то, что даже при использовании зональных светофильтров измерение цвета не производится, а производится лишь регистрация его интенсивности. При измерении цвета с помощью денситометра необходимо наличие специальных так называемых зональных светофильтров (синего, красного и зеленого). Для флексографской печати из-за отсутствия стандартизированных цветов триады используюся светофильтры широкого диапазона.

В продаже можно найти денситометры, вычисляющие не только оптическую плотность, но и другие параметры печати, например, краскоперенос и растискивание. 

Метод измерения переноса краски при помощи денситометра:

• Плотность плашки, полученной наложением двух красок, измеряем за цветным светофильтром, выбранным для верхнего красочного слоя (краски, наложенной на эту плашку последней). При этом получаем D1+2 — оптическую плотность плашки.

• Затем, используя тот же фильтр, измеряем по отдельности плашки этих цветов. Получаем величину D1 и D2 соответственно для каждой из этих красок.

• Перенос краски в процентах определяется при помощи формулы Preucil: 

TR=[(D1+2–D1)/ D2)] * 100%,

где TR — процент краскопереносa.

Как правило, рекомендуемое значение краскопереноса лежит в пределах 80–95%.

Пользуясь полученными выше данными, нужно внести коррекцию при цветоделении для того, чтобы свести к минимуму проблемы с переносом краски.

Растискивание растровой точки (DSотн) — это заметная на глаз разница между градационной характеристикой растровой фотоформы и оттиска, выраженная как разность между относительной площадью растровой точки на оттиске (Sотн/отт) и на фотоформе (Sотнф/ф).

Во флексографии, в силу ее специфики, величина растискивания гораздо выше, чем в других видах печати (особенно это заметно в области полутонов), и вносит достаточно сильные искажения в изображение на оттиске. Поэтому компенсация растискивания во флексографии является одной из важнейших задач. 

Спектрофотометр Gretag SpectroEye. Поставляется Legion Group

Обычно растискивание определяется на соответствующих полях шкалы оперативного контроля или, что более точно, на оттиске, полученном с тестовой формы, которая включает вместо двух–трех элементов с различной Sотн, полный набор элементов с шагом 1% в светах и тенях и c шагом 10% в полутонах.

Таким образом, с помощью денситометра мы определяем и контролируем режимы функционирования оборудования, например, давление в печатной паре или взаимодействие красочных слоев.

Важнейшие параметры прибора (геометрия измерения, угол наблюдения, диаметр измерительной аппертуры, тип источника света, показатель отношения к белизне) должны быть точно и однозначно определены до начала работы и зарегистрированны при проведении измерений. Как правило, сравнение результатов различных приборов невозможно в силу разницы вышеперечисленных параметров, поэтому целесообразно калибрование всех систем только по основному прибору. Все это в равной степени относится и к спектрофотометру.

Спектрофотометры

Кривые растискивания, построенные с помощью денситометра, не могут в полной мере учитывать особенности флексографской печати, поэтому рекомендуется использовать так называемые профили, которые описывают цветовой охват машины, а также те цветовые искажения, которые вносит печатная машина. Профиль, как правило, строится по оттиску, полученному со специального тест-объекта, и соответственно его точность сильно зависит от постоянства параметров печати. Построенный профиль подключается в графические пакеты, тем самым достигается максимальное приближение изображения на экране к будущему печатному оттиску. Однако не следует забывать и то, что максимального приближения изображения можно достичь только при соответствующей калибровке всей системы.

Спектрофотометр представляет собой прибор, регистрирующий, в отличие от денситометра, истинную информацию о цвете. При этом видимый спектр излучения делится на большое число диапозонов (например, 30), после чего в каждом отдельном диапозоне с помощью фотоприемника производится измерение интенсивности. Как правило, приборы для построения профилей калибруемых устройств комплектуются специальными шкалами цветового охвата и оснащены автоподачей измеряемых шкал (или координатным устройством).

С помощью спектрофотометра можно измерять и такую характеристику триадной печати, как баланс по серому (Gray Balance). Для достижения высокого качества печати баланс серого должен постоянно контролироваться и не сильно отклоняться от установленного. Баланс по серому определяется по специальному элементу шкалы для оперативного контроля печати. Ранее этот параметр контролировался «на глаз», но теперь ряд приборов может измерять баланс серого, выдавая при этом информацию о необходимости добавить или убавить тот или иной базовый цвет. Спектрофотометр на производстве может применятся и для работы с красками Pantone, например, с помощью спектрофотометра SpectroEyE можно за несколько секунд подобрать ближайший Pantone-цвет для заданного образца, без использования бумажных альбомов. С помощью спектрофотометра также можно оценить один из важнейших параметров при подписании заказов — DE, характеризующий отклонение цветового тона на оттиске от эталона (цветопробы), подписанного заказчиком.

Наличие поляризационного фильтра позволяет производить корректные измерения на сырых оттисках.

Не лишней для печатника будет и функция демонстрации изменения цвета, например в пространстве Lab. Незаменим спектрофотометр и при составлении и изменении рецептуры краски. С помощью него проводится «идентификация» исходных материалов и полуфабрикатов (запечатываемый материал, краска, растворитель и т. д.) и полученные колористические данные попадают в программу для составления рецептуры, где при учете всех параметров и вариаций (например, при замене связующего или растворителя) производится составление рецептуры краски.

На рынке сейчас представлено много моделей денситометров и спектрофотометров. При выборе конкретного прибора для покупки следует руководствоваться прежде всего функциями, которые предоставляются данной моделью, с точки зрения их необходимости в конкретном производстве, так как разница в цене базовой модели с минимальным набором функций и модели с максимальным набором может исчисляться тысячами долларов.

При выборе большую роль играет поставляемое с прибором програмное обеспечение и его целевое назначение. Некоторые производители комплектуют свои приборы (или продают дополнительно) программами для статистической оценки качества, проведения калибровки, составления рецептуры краски и др.

Приборы для контроля вязкости

Контроль вязкости во флексографской печати черезвычайно важен, так как от вязкости в значительной степени зависит скорость высыхания краски, хорошее восприятие ее формным материалом и запечатываемой поверхностью, четкость печати, отсутствие забивания пробельных элементов печатной формы. Причем контроль вязкости имеет большое значение не только на подготовительной стадии, но и во время печати, так как растворитель улетучивается и вязкость краски меняется, что может привести к ухудшению качества оттисков. Соответственно замеры вязкости рекомендуется проводить в процессе печати (желательно каждые 15–20 мин) и по полученным данным периодически необходимо возмещать потери растворителя.

В отечественной практике для измерения вязкости во флексографской печати, как правило, использовались два типа вискозиметров: ротоционный вискозиметр «Брукфильд» (типа RVT или более новый) и вискозиметры-воронки типа ВЗ-1 и ВЗ-4.

На печатных машинах, оборудованных автоматизированными системами контроля вязкости, применяется иной принцип измерения, основанный на определении времени падения шарика в объеме краски, но в рамках этой статьи такие системы рассматриваться не будут.

Как правило, вискозиметры «Брукфильд» используют в центральных лабораториях предприятий ввиду их достаточно большой стоимости (и соответственно невозможности обеспечить каждую печатную машину таким прибором) и необходимости иметь рядом источник тока.

Сущность методики определения вязкости с помощью вискозиметра «Брукфильд» заключается в определении сопротивления, которое оказывает краска вращению в ней ротора.

Вискозиметр ВЗ-246. Производится 
ООО «Градиент-Техно»

Прибор состоит из синхронного электродвигателя, шкалы со стрелкой, коробки передач с кнопкой переключения скорости, арретирующей системы «шкала-стрелка» и спиральной пружины. Корпус прибора закреплен на специальной станине. К прибору прилагается набор роторов из полированного металла, имеющих форму цилиндров или дисков, закрепленных на оси. Выбор используемого ротора определяется исходя из инструкции для конкретной реализации прибора, в соответствии с типом измеряемой жидкости.

Синхронный электродвигатель прибора через коробку передач вращает вертикальную верхнюю ось, которая посредством спиральной пружины приводит в движение вторую, нижнюю ось, являющуюся продолжением первой. Съемный ротор присоединяют ко второй оси и погружают в испытуемую жидкость. Первоначально обе оси вращаются с одинаковой скоростью, но при погружении ротора в испытуемую жидкость и вращении его с заданной скоростью возникает смещение верхней и нижней осей, которое является своего рода функцией сопротивления жидкости вращению ротора, то есть вязкости. 

Вискозиметр «Брукфильд BDRV».
 Поставляется компанией Petrotech

Перед проведением испытаний следует перемешать краску стеклянной палочкой в течение 30 с. Следует учитывать и влияние температуры — для этого краска должна принять температуру 25°С, и самое главное — при всех измерениях температура краски должна быть одинаковой.

Само измерение вязкости представляет собой довольно простую операцию: цилиндрический сосуд заполняется 500 г краски, после чего в него опускают ротор, присоединенный к оси прибора, до риски, нанесенной на стержне ротора. Устанавливают необходимую скорость вращения (например, 50 об/мин) и включают прибор, после чего, выждав 10 оборотов, записывают результаты по шкале приборов (ПаJс). Для увеличения точности показаний за результат берется среднее арифметическое нескольких измерений.

Как правило, на вискозиметре «Брукфильд» проводятся измерения вязкости флексографских УФ-красок, так как воронки для этой цели не применяются. 

Определение вязкости на вискозиметре ВЗ-4 носит несколько иной характер: вязкость характеризуется временем истечения (в секундах) заданного объема краски при определенной температуре из воронки с отверстием определенного диаметра. Данная характеристика вязкости закреплена и изложена в ГОСТ 8420–74. Для определения обычно используют воронку ВЗ-4 (с диаметром сопла 4мм) или воронку ВЗ-246 (отличается только набором сопел с диаметрами 2, 4, 6 мм соответственно). Такой вискозиметр сейчас можно приобрести за довольно небольшую сумму (средняя стоимость составляет 2700 руб).

Перед проведением измерений краску тщательно перемешивают и замеряют ее температуру. Само измерение заключается в следующем:

• под сопло воронки устанавливают стакан;

• сопло закрывают специальным стержнем и заполняют воронку краской до тех пор, пока ее избыток не начнет сливаться в канавку;

• быстро поднимают стержень, закрывающий сопло воронки, и в момент начала вытекания краски включают секундомер; 

• секундомер останавливают сразу, как только истечение краски прекратилось.

Погрешность секундомера не должна быть больше 0,2 с. Для повышения точности измерений проводят эксперимент несколько раз и за искомую величину берут усредненное значение в секундах.

Конечно же, для создания идеальных условий проведения экспериментов по определению вязкости необходимо использовать водяную баню-термостат или подобное устройство для придания всему объему краски определенной температуры (обычно 20°C), но в производственных условиях такие измерения являются практически нереализуемыми и вследствие этого необходимо всегда замерять температуру краски при определении ее вязкости).

В зарубежной практике (отчасти это относится и к самым современным российским типографиям) используется несколько большее число наименований воронок (например, DIN 4, AFNOR 4, Erichsen 3; GS 3, Zahn 2 и др.) отличающихся размером отверстия, длиной, внутренним устройством и объемом. Соответственно, время истечения краски из различных воронок не идентично и может отличаться в несколько раз.

Исследования зарубежных специалистов показали что наиболее точными являются данные, полученные при помощи воронки DIN 4, а например, воронка Zahn 2 не дает достаточной повторяемости результатов («Флексо Плюс» № 1–1998, с. 15). 

Simco FMX002 
Electrostatic Fieldmeter

Обычно воронки для флексографии выпускаются под различными номерами — например, воронка Цана имеет номера от 2 до 5. Чем выше номер, тем для более вязкой краски она предназначена. Обычно воронку выбирают так, чтобы время истечения лежало в пределах от 25 до 45 с, так как именно такой диапазон обеспечивает наибольшую точность измерений.

Следует принять во внимание то, что данные можно сравнивать, только если они сделаны в одинаковых условиях, и главное, только при использовании одинаковых воронок. В заключениe хотелось бы отметить, что при выборе воронки следует руководствоваться точностью и повторяемостью результатов.

Приборы для контроля pH

Величина pH — это степень кислотности или щелочности, измеряемая по шкале от 0 до 14 (от 0 до 7 среда считается кислой, от 7 до 14 — щелочной, показатель 7 обычно называют нейтральным). pH влияет на перенос краски и время высыхания водорастворимой краски (так, обычно pH водоразбавляемых красок лежит в пределах 8,2–8,6. Если же избыточное количество воды или добавок в краску сократило значение pH, то время высыхания краски на оттиске значительно увеличится). Как правило, производители красок предоставляют надежную информацию о шкале допустимых отклонений pH их красок, и обязанностью печатника является сохранение указанных допусков на всем протяжении печати тиража.

Необходимо контролировать pH водоразбавляемых красок, не допуская его смещения в сторону нейтральных и тем более кислых показателей, что вызовет коагуляцию краски.

pH-метры Hanna Combo HI 98130 (слева) и Hanna pHep5 (справа).
Поставляются компанией «Апостроф» 

Для измерения pH существует множество методик. Самая простая и наиболее неточная — использование различный химических индикаторов (например, лакмусовая полоска). Но к сожалению такой метод не дает достаточно точных результатов и может вообще не подойти при измерении насыщенных цветных красок.

Предпочтительнее для измерения pH использовать специальные приборы — так называемые pH-метры. Число марок производителей оставляет большой простор для выбора такого прибора. В зависимости от параметров прибор может стоить от 30 до нескольких тысяч долл. США. На чем основывается такой разброс цен и на что следует обратить внимание при покупке прибора? Ответ на этот вопрос — диапазон отклонений от истинного значения pH. Именно точность, с которой прибор определяет значения pH, и есть тот главный фактор, которым следует руководствоваться при покупке. Оптимальная точность прибора ±0,01, но это не значит, что менее дорогие карманные модели совсем не нужны — наоборот, лучше обеспечить каждую машину своим прибором, чтобы печатник мог самостоятельно регулярно измерять pH красок в процессе печати, без задействования основного лабораторного прибора.

Приборы для контроля электростатического заряда

Электростатические заряды доставляют немало хлопот печатникам и другому персоналу типографии, так как этот феномен нельзя обнаружить визуально, но все же это довольно опасное явление, кроме того оно влияет на качество конечного продукта. Опасность электростатических зарядов заключается в возможности образования искр в процессе печати, что недопустимо при печати красками на основе растворителей, так как может вызвать пожар или взрыв. Кроме того, электростатические заряды притягивают пыль и способствуют слипанию материалов. 

Если раньше последствия статики приравнивались к «стихийным бедствиям», то в последнее время появилось достаточно большое число различных приспособлений и установок для его устранения. 

Как же проконтролировать эффективность решений предлагаемых различными фирмами? Для этого существуют специальные приборы (например, Simco FMX002 Electrostatic Fieldmeter или Haug Statometer III), позволяющие измерить поле статического электричества и оценить работу антистатического оборудования. 

Широкое применение нашли электрометры и ротационные измерители статического электричества. Хотя сейчас более всего распространены электрометры, они имеют ряд недостатков, а именно сильную чувствительность к внешним механическим воздействиям и вывод результов замеров только на аналоговой шкале, что не всегда удобно и затрудняет быструю обработку результатов. Принцип работы электрометра основывается на образовании противоположных зарядов посредством электростатической индукции. Другой принцип заложен в определение заряда с помощью ротационных измерительных приборов: поскольку плотность заряда на единицу поверхности прямо пропорциональна напряжености поля (В/м), то при измерении одной величины (напряжености поля) можно получить и другую, что и делается при определении плотности поверхностных зарядов на вращающемся диске электрода.

Обычно такие приборы имеют достаточно маленький размер или выносной измерительный электрод, чтобы иметь возможность измерить поле в любом, даже в самом труднодоступном месте. 

При выборе прибора нужно руководствоваться его размерами, удобством использования, стойкостью к воздействию механических нагрузок и временем непрерывной работы от батареек. Не лишним будет и наличие графического предоставления результатов измерения. 

С помощью такого прибора можно обнаружить места накопления статических зарядов и установить подходящее оборудование для устранения этого неприятного эффекта, контролировать и оптимизировать мощность ионизационных стержней. Некоторые приборы позволяют также производить анализ материалов — при этом на дисплей выводятся данные о их изоляционных и разрядных свойствах.

Вкратце мы рассмотрели основные приборы и принципы их работы, применяемые во флексографии. Конечно, контрольных и измерительных приборов существует намного больше, тем более что наука не стоит на месте и для флексографии выпускается все больше специализированных приборов (таких как Vipflex, Flexodot, Betaflex и др.) В следующих номерах журнала мы планируем продолжить эту тему.