Home

tese mestrado 1 parte

1. cccesseesesese 20 I 3 2 Propriedades e aditivos do sistema de molha 0 20 1 3 3 Substitutos do isopropanol cccssccsssscsssccssscccsssscsseeees 25 1 3 4 Caracter sticas ideais para o funcionamento do sistema de molha sssccisivecsasisnncsnsucivesodcsucesisusstudsoestardsosecebavensbeos 27 Il COMPONENTE EXPERIMENTAL II 1 T cnicas e equipamentos usados e seessesssesocscsscescesocsscesoeecoeseess 29 II 1 1 Potenciometria g5sccscssecsiseessventescnessseseneeccancndecsivecvesgecsiese 30 I 1 2 Condutimetria sisi saisecisecsessentouacesccsenssancesevansnaienncounaeces 32 DE TS D nsiM tria sscsssssssossscssssersosssscesssessestsssse stepes i ssssrosos ossia 33 I 1 4 Tensiometria sooesesooecssoscoesssccesssoossssoocssscssssoosessoossee 34 II 2 Reagentes e solu es sseesseesoesssesssesesssesssessoossoossosesoossoossossssse 36 III APRESENTA O E DISCUSS O DE RESULTADOS PEL Medidas d e pH sa uai ae alada 39 II 2 Medidas de condutividade cscscscssscssssssssscsssssscseseeeeees 41 HI 3 Medidas de densidade de solu es secssesessrescssesceeeees 44 HI 4 Medidas de tens o superficial cccsscssssccssssscssssccsssccseeees 46 IV CONSIDERA ES FINAIS ccecreeneeseesenseseneesenserensensarensenseneeseasenseseases 49 V BIBLIOGRAFIA esssessssoesosssessoesosssessoesosssessesoossoscoesossossooesossssssossosssessossoe 52 VII
2. o f sico qu mica de sistemas de molha convencionais gua i PrOH de amostras preparadas em laborat rio e amostras reais e n o convencionais gua substituto de lcool em termos da sua acidez condutividade densidade e tens o superficial Esta caracteriza o foi efectuada em dois momentos distintos 1 em solu es de molha preparadas e ii em solu es de molha ap s duas semanas de utiliza o Os ensaios foram todos conduzidos a temperatura controlada 25 0 C O presente trabalho permitiu aferir da relev ncia de um apertado controlo na vigil ncia das propriedades f sico qu micas que caracterizam os sistemas de molha convencionais e n o convencionais cujos intervalos de varia o condicionam necessariamente o resultado da impress o offset ABSTRACT The function of the dampening system is to separate two different areas the printing area and the non printing area Applying an accurate and thin layer of dampening solution is critical for a good printing process Some characteristics of this solution such as pH or conductivity and the influence of some additives are extraordinarily important for a good performance of the dampening system and therefore for the quality of the final result i e a good printing One of the most important additives used in dampening solutions has been isopropyl alcohol i PrOH which reduces its surface tension However nowadays there is an increasing tendency for
3. 10 i ProH HO Figura 8 Imagem de pormenor dos efeitos da diminui o da tens o superficial com a inclus o de isopropanol a 10 na solu o de molha 1 No que concerne propor o de lcool usado sabe se que a tens o superficial da mistura gua lcool varia como mostra a figura 9 A redu o da tens o superficial s significativa at aos 15 de conte do de lcool porque a partir desse valor ela mant m se praticamente inalterada Por outro lado o aumento do lcool na solu o inutiliza as propriedades secativas da tinta atrasando a secagem do impresso 1 Assim na ind stria gr fica nacional comum usarem se solu es de molha com 10 de isopropanol V V tens o superficial 10 20 30 40 de kool Figura 9 Varia o da tens o superficial em misturas gua lcool 12 Em s ntese este sistema devido utiliza o do agente tensioactivo permite ao impressor utilizar menos gua para realizar a molha da chapa possibilitando com isso uma impress o com maior brilho secagem mais r pida menor varia o de registo 24 devido menor dilata o de papel r pida resposta na regula o do volume de gua e requer menos limpeza do que os sistemas convencionais com revestimentos O equil brio gua tinta mais r pido quase instant neo e uma vez que a gua facilmente conduzida e se distribui melhor pelos rolos poss vel reduzir a quantidade de gua aplicada o
4. sensibilizadas positivas usadas em Portugal e de uma maneira geral no resto da Europa como matriz de impress o offset s o de material fino ajust vel ao cilindro normalmente em alum nio f ceis de transportar e de instalar na m quina de impress o O alum nio o material preferencial e escolhido devido s suas caracter sticas hidrof licas O alum nio anodizado para revestir a chapa com um gr o microsc pico que ajuda a conseguir suster a gua aquando da impress o em alta velocidade Ap s a anodiza o a chapa revestida por uma camada fotossens vel 1 Para gravar a chapa esta colocada em um CTP Computer to Plate 11 onde a sua grava o vai separar duas zonas opostas uma hidrofilica que composta por zonas n o impressas e que v o receber gua e outra lipofilica que composta por zonas que v o receber tinta Essa chapa depois revelada ficando preparada para se colocar na m quina de impress o O campo das zonas a imprimir composto por uma rede ou trama ou seja pontos min sculos orientados segundo um determinado ngulo e caracterizados por percentagens de ocupa o de espa o que simulam a nossa percep o de intensidade de 5 e 5 e 5 a 5 Secagem superficial que ocorre por polimeriza o dos leos e resinas contidos nas tintas 16 cor ou ent o a cheio ou seja n o existe trama e toda aquela zona est preenchida e pronta para receber tinta na totalidade I 3 O sist
5. 16 Apesar do mencionado algumas solu es trabalham bem a pH 4 5 e outras a pH 6 5 12 A tabela 3 regista alguns dos valores de pH referenciados pelos principais fabricantes ou autores de refer ncia Tabela 3 Valores de pH para a solu o de molha sugeridos por diferentes fabricantes Fabricante Thomas tintas Hartman a Agfa Tajamar Huber L V Roy Caspary Grafopel Rossi met licas Sun Autor Brasil Brasil Chemical ey 4 7 5 4 5 6 48 53 45 5 5 00 5 5 48 55 45 55 55 65 48 53 A acidez excessiva afecta o assentamento e a secagem das tintas e causa problemas de decalque e envernizamento entre outros Valores de pH muito baixos causam um maior tempo de secagem da tinta devido inutiliza o dos agentes de secagem que a tinta cont m com os consequentes problemas de repinte Outra das consequ ncias de uma solu o de molha excessivamente cida o desgaste das chapas velatura e de todos os materiais met licos da m quina de impress o com relev ncia para os cilindros do cauchu e da chapa Por outro lado um pH elevado pode ocasionar problemas de precipita o de minerais dissolvidos na gua e causar entupimentos Assim a maioria das solu es de molha tamponada para que o seu pH n o varie de forma significativa visto que as chapas exigem valores cidos de pH na sua superf cie para garantir o bom desempenho da goma ar bica nas reas de contragrafismo S o ainda de salientar como consequ ncia
6. 4 e ligeiramente mais cido do que no caso da mistura gua Combifix tal como preconizado para solu es de molha em impress o offset Embora a ficha t cnica 20 fornecida pelo fabricante do produto Fountain n o seja elucidativa sobre a composi o deste produto antev se que ele al m dos substitutos do isopropanol possa incluir tamb m um estabilizador dos n veis de pH uma vez que as solu es de molha S2 e S3 mant m a acidez praticamente inalterada Os valores da tabela 6 e representados na figura 19 mostram que as propriedades ac dicas da solu o de molha convencional S1 s o um pouco menos acentuadas do que as que se obt m com o substituto do lcool quer para a solu o rec m preparada S2 quer ap s as 2 semanas de uso S3 N o se detecta diferen a expressiva na acidez das solu es S2 e S3 Estas observa es mostram que a introdu o do substituto do lcool 3 Fountain n o altera de forma significativa as propriedades de acidez da solu o de molha convencional Excepto em condi es cidas onde a hidrolise de lcoois secund rios origina os respectivos alcenos 40 Co wl vente Figura 18 Varia o dos valores de pH para as Figura 19 Valores de pH para as solu es de molha misturas aquosas analisadas a 25 0 C As linhas analisadas a 25 0 C no gr fico s o ajustes aos dados experimentais gua i PrOH ou uni o dos pontos experimentais O uso cont nuo da solu
7. i PrOH Misturas gua combifix XL AO 0 40 06 4 52 10 Co 0 40 06 4 52 10 Al 25 52 34 1 46 10 Cl 25 34 43 6 70 10 A2 5 0 41 07 4 74 10 C2 5 0 39 93 2 08 9 A3 7 5 44 97 3 11 9 C3 7 5 42 04 0 93 10 A4 10 0 44 10 0 93 9 C4 10 0 37 27 0 44 10 AS 12 5 42 78 2 42 10 C5 12 5 41 09 3 11 9 A6 15 0 39 92 5 24 10 C6 15 0 34 24 5 52 10 A7 30 0 25 43 0 56 9 C7 30 0 35 87 4 08 10 A8 40 0 23 55 1 30 9 C8 40 0 33 67 5 46 10 A9 60 0 22 29 2 43 6 C9 60 0 37 75 1 92 9 A10 100 0 22 46 0 45 9 C10 100 0 Misturas Agua Fountain Concentrate Solu es de Molha F1 5 0 29 62 0 93 7 S1 10 i PrOH 37 85 1 09 9 3 Combifix F2 7 5 29 01 1 09 10 S2 5 i PrOH 31 14 0 57 10 3 Fountain Nova F3 10 0 31 15 0 46 10 S3 5 i PrOH 29 67 1 16 10 3 Fountain 2 Semanas F4 20 0 F5 100 0 26 28 0 43 10 Os valores da tens o superficial da gua de rede apresentam se surpreendentemente baixos 40 06 dine cm contra os 72 dine cm tabelados 31 para a gua destilada o que poder estar relacionado com os in meros tensioactivos introduzidos na gua de rede pelo distribuidor ou tamb m com alguma dificuldade no procedimento experimental escolhido TIN 10 dine 47 A adi o do lcool gua conduz a um decr scimo nos valores da sua tens o superficial estabilizando os valores em torno dos 22 a 23 dine cm a partir de um conte do de isopropanol superior a 40 f
8. o de molha S2 durante 2 semanas com um total de 160h de produ o e com uma tiragem aproximada de 320 000 folhas produziu uma varia o de apenas 1 1 nas caracter sticas ac dicas da solu o o que demonstra a robustez desta mistura tern ria na regula o dos seus n veis de pH 1 2 Medidas de Condutividade Procurando analisar em que medida cada um dos constituintes das solu es de molha contribuem para a condutividade destas solu es foi determinada a condutividade das misturas em estudo usando para o efeito os valores experimentais de resist ncia e aplicando a equa o 2 para obter os respectivos valores de condutividade A tabela 7 sistematiza os valores m dios obtidos e correspondentes desvios padr o Os erros relativos das medidas de condutividade das solu es em estudo oscilam entre O e 10 Os valores de condutividade da gua de rede est o dentro do intervalo indicado pelo distribuidor tabela 4 Tabela 7 Valores m dios de condutividade o e respectivos desvios padr o das solu es em estudo a 25 0 C 41 o s o s Co solvente n Co solvente n uS em uS cm Misturas gua isopropanol Misturas gua Combifix XL AO 0 327 41 3 58 7 Co 0 327 41 3 58 10 Al 2 5 283 95 4 18 7 Cl 2 5 1 522 38 5 32 10 A2 5 0 224 00 21 77 10 C2 5 0 2 572 63 5 76 10 A3 7 5 215 9 20 40 10 C3 7 5 3 951 10 41 62 10 A4 10 0 216 01 5 18 7 C4 10 0 4 7
9. A entrada de papel pode efectuar se em folha ou em bobine Em folha al m dos dispositivos de suc o que fazem passar uma folha de cada vez a uma velocidade determinada existem complementarmente dois instrumentos que s o fundamentais para o bom registo posicional da folha trata se do esquadro lateral que puxa a folha para que ela se posicione lateralmente e do encosto frontal que respons vel pelo encosto frontal da folha Estes dois instrumentos fazem marginar a folha ou seja colocam na sempre na mesma posi o de modo a que a impress o fique com um registo rigoroso sobre o papel O registo parte fundamental da impress o pois as cores funcionam de modo sobreposto trapping 7 e portanto parte da fun o da m quina fazer passar a folha com extremo rigor Al m dos naturais ajustes de precis o poss vel tamb m definir e alterar a velocidade 13 de impress o ajustar a entrada do papel para os diversos formatos e espessuras e colocar o papel empilhado para imprimir o m ximo de folhas sem interrup es A velocidade de impress o muito vari vel principalmente de bobine que se contabiliza em metros por segundo para plano mas pode dizer se que em plano a velocidade m dia rondar as 8 000 folhas por hora A sa da das folhas impressas um factor bastante relevante para o bom funcionamento da m quina de impress o e para a qualidade do impresso final fundamental que o impresso ao ser libertado pelas p
10. a 4 minutos As medi es foram efectuadas em modo trigger para se obterem valores mais est veis Por cada solu o a medi o foi feita 6 vezes sempre a 25 0 C ap s a medi o o material usado c lula e tubo foram lavados abundantemente com gua destilada II 1 3 Densimetria A determina o das densidades das amostras em estudo foi efectuada usando um picn metro de 25 cm fig 15 sendo as pesagens efectuadas numa bala a anal tica da marca Metler Toledo modelo AG 104 com calibra o interna e precis o de 0 1 mg A densidade das solu es expressa em g cm foi determinada com recurso equa o 3 onde m representa a massa da solu o determinada experimentalmente e V o volume da solu o que foi sempre de 25 cm volume do picn metro d Eq 3 gt A constante de c lula foi determinada previamente pelo Grupo de Estrutura e Reactividade 33 Figura 15 Picn metro usado na determina o de densidades Para se medir a massa usou se o picn metro come ando por pes lo vazio e com a tampa colocada 6 vezes na balan a previamente calibrada Ap s essa pesagem voltou se a pesar o picn metro mas desta vez com a amostra Verificou se sempre que o picn metro se encontrava bem lavado com gua destilada e tamb m bem seco por fora ja que era necess rio transbordar a solu o para ocupar at ao topo o picn metro Cada solu o foi pesada seis vezes A realiza o das pesagens obrig
11. a tend ncia da sua superf cie se acomodar a uma forma esf rica e menor ser a sua capacidade de humecta o menor a rea coberta por uma gota isolada A tens o superficial da gua pura cerca de 72 mN m fig 7 Com esse valor de tens o superficial o ngulo de contacto entre a gua e o alum nio da chapa offset elevado e portanto a quantidade de gua necess ria para humedecer a superf cie da chapa excessiva 12 alcool 22 mNm1 agua 72 mNm 1 merc rio 480 mNm 1 Figura 7 Diferentes l quidos com diferentes valores de tens o superficial retirado da Ref 1 Assim utilizado geralmente um agente tensioactivo que tem a fun o de reduzir a tens o superficial da gua permitindo com isto a molha de uma rea maior da matriz com a mesma quantidade de gua tendo como resultado o desenvolvimento da impress o com uma menor quantidade de solu o de molha fig 8 23 Desde os anos 80 a Industria Gr fica usa o isopropanol para diminuir a tens o superficial da solu o de molha Assim actualmente comum na ind stria nacional o emprego deste lcool como agente tensioactivo da solu o de molha embora se note presentemente uma tend ncia mundial para a substitui o deste lcool por outro agente tensioactivo devido ao facto da sua evapora o libertar compostos org nicos vol teis prejudiciais para os impressores e outros profissionais da oficina de impress o E N H20
12. estimativas de evolu o para os pr ximos anos mais promissoras para a impress o digital como se mostra na tabela 2 Tabela 2 Evolu o de diferentes tipos de impress o 10 2009 2014 Varia o Impress o Convencional 76 64 16 Impress o Digital 12 18 50 Servi os de Valor 12 18 50 Acrescentado 12 1 2 2 Componentes essenciais do sistema de impress o offset I Caracter sticas gerais As m quinas de impress o offset classificam se segundo o n mero de cores e o formato de entrada de papel Os formatos de m quina mais comuns s o os que imprimem desde 4 p ginas A4 a 16 p ginas alinhadas em um plano de impress o Outra caracter stica importante o n mero de cores que poss vel imprimir simultaneamente As configura es mais convencionais v o entre m quinas que imprimem apenas uma cor mais vocacionadas para miolo de livro ou pequenos trabalhos e a quatro cores imprimem o CMYK simultaneamente Apesar de haver outras tipologias de m quinas estas s o as mais usadas no mercado Al m destes dois par metros as m quinas distinguem se tamb m por imprimirem as folhas cortadas em plano ou receberem o papel em bobine As marcas de m quinas mais conhecidas s o a Heidelberg Roland KBA de origem alem e outras de origem japonesa Komori Ryobi etc Shinohara 74 Figura 4 M quina de impress o offset a 6 cores mais torre de verniz II Entrada de papel
13. observa se que ap s as 2 semanas de uso continuo a densidade da solu o de molha S3 n o sofre qualquer altera o II 4 Medidas de Tens o Superficial O estudo da tens o superficial foi efectuado do modo descrito em II 1 3 e foi iniciado com a determina o do raio do tubo capilar usando se para o efeito duas solu es com tens o superficial conhecida o metanol e o isopropanol e aplicando se a eg 5 Na tabela 9 encontram se os dados relativos determina o do raio do tubo capilar Tabela 9 Determina o do raio do tubo capilar a 25 0 C Ascens o no Tens o Acelera o Raio tubo capilar Densidade DE a tubo superficial grav tica Equa o 5 3 h fm Nm pier g m s rim isopropanol 4 30x 10 23 30x 10 791 9 8 13 339 x 10 metanol 4 60x 107 22 07x 10 829 9 8 12 379 x 10 M dia a ae ex 12 847 x 10 O valor m dio para o raio do tubo capilar determinado a partir de 10 ensaios com cada um dos lcoois foi assim de 0 128 mm 46 Uma vez conhecido o raio do tubo capilar foram determinadas as tens es superficiais das solu es em estudo por aplica o de novo da equa o 5 Os resultados encontram se na tabela 10 Tabela 10 Valores m dios de tens o superficial y e respectivos desvios padr o das solu es em estudo a 25 0 C y s ys Co solvente n Co solvente n mN m mN m Misturas agua
14. tens o superficial que actuam em torno de circunfer ncias de contacto entre o l quido e o tubo Esta rela o permite a determina o da tens o superficial de acordo com a equa o 4 hr pe Eq 4 onde g a acelera o gravitica 9 8 ms Uma rela o mais rigorosa que tem em considera o o peso do l quido acima do n vel h e que se deve usar em tubos capilares finos onde a forma superior do menisco se pode considerar esf rica para o caso da gua e da maioria dos l quidos org nicos traduzida pela equa o 5 onde as vari veis t m o mesmo significado atribu do anteriormente i h r pe Eq 5 y 2 Eq 5 No presente trabalho os estudos tensiom tricos iniciaram se com a determina o do raio do tubo capilar realizando se para o efeito experi ncias de eleva o capilar de 2 l quidos com tens o superficial conhecida metanol e isopropanol a 25 0 C e por aplica o da rela o 5 foi determinado o raio do tubo Uma vez conhecido o raio do tubo capilar procedeu se determina o da tens o superficial das amostras em estudo O dispositivo experimental constitu do por um tubo capilar com uma escala em cm gravada na sua superf cie exterior o qual inserido num tubo cil ndrico de vidro que 35 cont m a amostra fig 17 A jun o selada com uma rolha de borracha que cont m um orif cio por onde se insere um outro tubo de borracha ao qual acoplado uma pompette par
15. 0 a 25 C e da solu o de molha no interior da m quina entre os 8 a 12 C humidade relativa do ar entre 60 e 70 b Aditivos adequados ao controlo de pH anti fungos e anti corros o com estabiliza o dos valores de pH da solu o de molha entre 4 5 e 5 5 c Manuten o da condutividade entre 600 e 1500 uS cm leituras est veis com uma varia o inferior a 200uS cm d Tens o superficial da solu o de molha adequada de modo a que se cubra a maior rea de chapa com a menor quantidade de solu o poss vel e Distribui o e uniformidade da gua entregue chapa espessura aproximada de 2 um f Flexibilidade na entrega possibilidade de adaptar a entrega da gua em zonas diferentes S N Silva Sistemas de Molhagem Mitos e Verdades Tecnologia Gr fica 5 Junho 2009 dispon vel em http www revistatecnologiagrafica com br index php option com content amp view article amp id 231 siste mas de molhagem mitos e verdades amp catid 46 como funciona amp Itemid 183 acedido em Outubro 2010 28 g Garantia de regularidade imposs vel manter a chapa limpa se a entrega da gua n o for est vel h Rapidez rapidez de reac o de limpeza da chapa simplifica a impress o i Limpeza A limpeza um factor primordial de um bom sistema de molha Uma boa manuten o e uma regular limpeza do sistema asseguram um bom funcionamento do mesmo recomend vel a limpeza di ria dos rolos da bater
16. 22 07 mN m 25 C Grau de pureza 99 8 Isopropanol PRONALAB M M 60 1 g mol densidade 26 0 785 g cm 25 C tens o superficial 26 23 3 mN m 25 C FOUNTAIN CONCENTRATE PRISCO Composi o 20 aditivos n o perigosos e 2 butoxietanol 3551 PLUS 2 substituto do isopropanol 20 a 30 propano 1 2 diol 10 a 20 Densidade 1 020 g cm 20 C 36 Tabela 4 Principais caracter sticas f sico qu micas dos reagentes usados continua o Combifix XL HUBER Composi o 27 Mistura aquosa contendo tamp o 5 a estabilizador de pH 5 3 u pH hidrofilizantes surfactantes agentes antimicrobianos lcoois e aditivos Densidade 1 01 gem pH 4 3 gua canalizada da rede EPAL 28 pH 7 1 a 8 46 distribui o da regi o Lisboa Condutividade 111 a 554 uS cm 20 C Dureza total CaCO3 40 2 a 259 mg L Na tabela 5 s o indicadas as amostras estudadas no presente trabalho As misturas foram preparadas por volumetria Tabela 5 Misturas aquosas usadas Misturas gua i PrOH Misturas gua Combifix XL Al Mistura aquosa a 2 5 de alcool ci Mistura aquosa a 2 5 de Combifix A2 Mistura aquosa a 5 de alcool C2 Mistura aquosa a 5 de Combifix A3 Mistura aquosa a 7 5 de alcool C3 Mistura aquosa a 7 5 de Combifix A4 Mistura aquosa a 10 de alcool C4 Mistura aquosa a 10 de Combifix A5 Mistura aquosa a 12 5 de lcool C
17. 23 91 35 51 10 A5 12 5 207 20 5 84 8 C5 12 5 5 690 39 55 67 10 A6 15 0 176 34 9 95 7 C6 15 0 6 470 98 45 97 10 A7 30 0 C7 30 0 11 809 67 11 84 10 A8 40 0 61 78 0 49 23 C8 40 0 14 951 76 36 53 9 A9 60 0 31 52 0 12 10 C9 60 0 19 756 62 67 96 10 A10 100 0 7 52 0 16 7 C10 100 0 39 001 82 550 4 10 Misturas Agua Fountain Concentrate Solu es de Molha F1 5 0 1 911 64 5 30 16 S1 10 i PrOH 1 461 55 4 28 9 3 Combifix F2 7 5 2 734 26 23 32 24 S2 5 i PrOH 1 739 41 4 06 6 3 Fountain Nova F3 10 0 3 472 52 71 06 28 S3 5 i PrOH 4 335 69 52 10 7 3 Fountain 2 Semanas F4 20 0 n gt E F5 1000 1169230 76 05 19 Ee O aumento da concentra o do lcool na solu o aquosa conduz a um decr scimo significativo da condutividade A tabela 7 mostra no entanto que as misturas gua i PrOH entre 5 e 12 5 de lcool apresentam valores de condutividade dentro da mesma ordem de grandeza em torno de 210 uS em diminuindo a capacidade condutora para concentra es mais elevadas de i PrOH at ao valor m nimo de condutividade apresentado pelo i PrOH 7 52 uS cm A solu o de Combifix apresenta valores de condutividade muito elevados 39 000 uS cm consistente com as suas caracter sticas de solu o tamp o entre 5 e 5 3 u pH Estas solu es t m na sua composi o um cido fraco e um sal derivado da respectiva base conjugada e a consequente exist ncia de i es em solu o j
18. 5 Mistura aquosa a 12 5 de Combifix A6 Mistura aquosa a 15 de lcool C6 Mistura aquosa a 15 de Combifix A7 Mistura aquosa a 30 de lcool C7 Mistura aquosa a 30 de Combifix A8 Mistura aquosa a 40 de alcool C8 Mistura aquosa a 40 de Combifix A9 Mistura aquosa a 60 de lcool C9 Mistura aquosa a 60 de Combifix Misturas Ag ial Fotntain Concentrate Misturas Wa a Solu es de Molha Solu o de Molha de laborat rio F1 Mistura aquosa a 5 Fountain S1 Mistura aquosa a 3 Combifix e 10 de isopropanol Solu o de Molha Real rec m preparada F2 Mistura aquosa a 7 5 Fountain S2 Mistura aquosa a 3 Fountain e 5 de isopropanol Solu o de Molha Real com 2 semanas de uso em impressora offset ES sima an nosd aslo Routan so Mistura aquosa a 3 Fountain e 5 de isopropanol F4 Mistura aquosa a 20 Fountain en Foram ainda determinados os valores experimentais de pH condutividade tens o superficial e densidade de 5 solu es de isopropanol metanol fountain Concentrate combifix e gua da rede de distribui o 37 Foram estudadas 3 tipos de solu es de molha adequadas impress o offset solu o de molha convencional preparada em laborat rio S1 com a constitui o indicada na tabela 5 solu o de molha real rec m preparada e antes de ser usada S2 contendo 92 de gua 5 de isopropanol e 3 Fountain substituto do lcool solu o de molha real S3 com constitui o id ntica a S2 mas com duas
19. Caracteriza o F sico Qu mica de Sistemas de Molha em Impress o offset Influ ncia de Aditivos Jo o David Botelho Silva Provas destinadas obten o do grau de Mestre em Tecnologias Gr ficas INSTITUTO SUPERIOR DE EDUCA O E CI NCIAS Fevereiro de 2011 Provas no mbito do 2 Ciclo de Estudos em Tecnologias Gr ficas Caracteriza o F sico Qu mica de Sistemas de Molha para Impress o offset A Influ ncia de aditivos Autor Jo o David Botelho Silva Orientador Prof Doutora Maria Cristina Ventura Co Orientador Prof Doutora Filomena Martins Fevereiro de 2011 NDICE RESUMO sas aaessa toi anita icoasibo qeliso is deaiana seed asi ro asda a sai debian dra Ls see roeese seses tsen 5 ABSTRACT oquisga nas toniitaca iiaas Leo agra RES cusabra css neh cubana seadanstosstesesteceasewousdenswssiueseas 6 I INTRODU O I 1 A import ncia do sector gr fico na sociedade portuguesa cecesseesees 7 I 2 A tecnologia de impress o offset sscccssscssssccssssscssssscssssssssssccsssssesesees 9 1 2 1 A relev ncia da impress o offset esccccesrcssrsscsssccsscsccsssccssessees 9 1 2 2 Componentes essenciais do sistema de impress o offset 13 1 3 O sistema de molha em impress o offset ssccssrcccssscssssccssssccsssscsseecees 17 1 3 1 Fun es e funcionamento do sistema de molha 17 1 3 1 1 Tipologias dos sistemas de molha
20. IND CE DE FIGURAS nssssseccsosessssssccoososssssssesccoosooessssssssccocsossssesssccoosessesccoesess 54 VII IND CE DE TABELAS ssscscssciess scssatesssssotexossoisissssssiavastesusebicn velesuasteonssticsvelasated 55 ANEXOS 1 Inqu ritos referidos no ponto 1 3 4 esseessesocsoesecssescosscesseecoesocssesooesocsseeo 53 2 Calibra o do banho termost tico essesossosossesocsosscsoossesossossesocsossosoossso 62 3 Dados experimentais i usuais scevanaiscaiancdsnedennsbindendssdensiecsabeniesdesdenensese 63 4 Valores cr ticos do teste de Grubbs ssssessossescsessossesoossesocssesoseossesossosoe 82 RESUMO O sistema de molha na impress o offset convencional usado para diferenciar as reas de grafismo e contragrafismo Nas reas da matriz que recebem gua n o depositada tinta possibilitando a deposi o de tinta somente nas reas de grafismo Um bom e bem regulado sistema de molha assim fundamental na impress o offset As caracter sticas de acidez pH e condutividade o bem como a influ ncia dos agentes tensioactivos adicionados s o de extrema relev ncia no comportamento do sistema de molha em conjunto com o sistema de tintagem O isopropanol i PrOH tem sido o agente tensioactivo mais usado mas regista se uma tend ncia mundial para a sua substitui o tendo em conta os inerentes problemas t xicos para os impressores e o ambiente O presente estudo teve por finalidade a caracteriza
21. a o das folhas em pilha assim como tamb m a sua re impress o sem demasiado tempo de espera entre impress es 10 VI O papel O papel utilizado na ind stria gr fica para offset divide se em dois grandes grupos papel de pasta mec nica e qu mica depois classificados em duas grandes fam lias os revestidos couch s cartolinas brilhantes ou mates e os n o revestidos papel corrente jornal reciclados Dentro dessas fam lias s o comercializados pela gramagem rea e formato e tamb m em fun o dos aspectos est ticos cor textura etc Al m desses factores existem caracter sticas importantes para a imprimibilidade que importa conhecer tais como capacidade de absor o espessura cor opacidade brilho pH etc 8 O papel n o revestido a t pica escolha para estacion rio miolo de livro e jornais mas n o adequado para imagens com alta satura o de cores ou fina resolu o O papel revestido resulta da aplica o de pigmentos adicionais e aglutinantes ao papel n o revestido para melhorar a qualidade da superf cie e a capacidade de impress o Na impress o em offset os revestimentos auxiliam a fixa o da tinta na superf cie do papel em vez de permitir que seja absorvida pelas fibras Isto resulta em cores mais vibrantes e detalhes mais n tidos O papel revestido a escolha mais usual para impress o em offset de revistas calend rios e brochuras VII As chapas de impress o As chapas pr
22. a alterar o equil brio A parede posterior do tubo cil ndrico foi forrada com velcro preto para facilitar a leitura da escala Figura 17 Tubo cil ndrico com tubo capilar no interior Depois das solu es preparadas e devidamente termostatizadas a 25 0 C retirou se a solu o e colocou se a mesmo no tubo cil ndrico usou se em todas as experi ncias a mesma por o de amostra 10 cm at marca indicada Fechou se de seguida a tampa garantido que o tubo capilar mergulhava na solu o sempre mesma altura De seguida com uma pompette foi inject do ar na solu o destabilizando o seu equil brio e ent o aguardaram se 5 minutos com as solu es mergulhadas no banho termost tico para garantir a estabilidade da temperatura a 25 0 C Passados os 5 minutos era lida a altura em cm do l quido no interior do tubo capilar garantindo que esta era est vel e que portanto o tubo n o continha ar no seu interior A experi ncia foi repetida 10 vezes para cada solu o acautelando se sempre a estabilidade da temperatura da solu o II 2 Reagentes e Solu es A tabela 4 sistematiza as principais caracter sticas f sico qu micas dos reagentes usados Tabela 4 Principais caracter sticas f sico qu micas dos reagentes usados Reagente Marca Caracter sticas f sico qu micas Fornecedor Metanol Merck M M 32 04 g mol Densidade 0 791 g em 25 C Tens o superficial 25
23. a de impress o dominante 66 seguida pela impress o digital de pequenos formatos 44 fig l a qual tem registado um crescimento acentuado e constante passando de 15 em 2001 para 38 em 2005 o que parece mostrar a crescente procura de trabalhos mais personalizados 10 Impress o Valores 2009 44 N g amp g amp e a S Pi S E E E E L as 8 O g s gt o amp A Ki es x N N Ra N Rc a s s Figura 1 Tecnologias de impress o usadas na industria gr fica portuguesa ISEC Inqu rito Nacional 2009 6 Apesar das antevis es mais pessimistas que n o s o novidade recorde se o que aconteceu durante os anos vinte quando se previa que a R dio iria substituir a impress o ou durante os anos cinquenta onde se antevia que a televis o iria substituir a impress o ou ainda durante os anos oitenta quando se pensava que o computador iria substituir a impress o o processo de impress o offset tem conseguido manter a sua quota dominante comparativamente com os outros processos de impress o tal como a flexografia a rotogravura a serigrafia e principalmente a impress o digital 7 Uma das principais raz es o seu baixo custo de impress o baixo custo da tinta por exemplar que se acentua medida que a quantidade executada aumenta Outra das raz es tem a ver com o elevado grau de automatiza o de todo o processo da pr impress o impress o o que encurta os prazos de e
24. a tabela 11 efectua se uma compara o entre os par metros recomendados e os obtidos no presente estudo Tabela 11 Compara o de valores recomendados e experimentais para a gua e para as solu es de molha estudadas Condutividade Tens o Superficial Valores de Dureza da gua ots yts E pH i limites max uS cm mN m 8 a 12 dH Recomenda o de limites para a 1 43 a 1 78 mmol CaO L gua usada na prepara o de 7 2 0 4 Max 320 30 25 mg L de cloretos solu es de molha offset 14 17 25 mg L de nitratos 50 mg L de sulfatos o 4024259 mgl CaCO P Max 78 6 mg L de cloretos z e nisi na Max 22 mg L de nitratos oo Mo DC rata 111 a554 E Max 65 4 mg L de sulfatos gua de distribui o da rede do Munic pio de Lisboa OR RD 8 10 0 05 327 41 3 58 40 06 4 52 Valores recomendados para Solu es de Molha offset 1 14 4 8 a 5 3 c a 1500 Inferior a 45 17 Valores experimentais de solu o de molha convencional 87 gua 10 i PrOH 3 4 78 0 01 1461 55 4 28 37 85 1 09 Combifix S1 Valores experimentais de solu o de molha com substituto do isopropanol 92 gua 5 4 51 0 02 1739 41 4 06 31 14 0 57 i PrOH 3 Fountain Nova S2 Valores experimentais de solu o de molha com substituto do isopropanol 92 gua 5 4 47 0 02 4335 69 52 10 29 67 1 16 i PrOH 3 Fountain ap s 2 semanas de uso S3 49 No que respeita g
25. abela 6 regista o valor m dio do pH e o respectivo desvio padr o para cada solu o Tabela 6 Valores m dios de pH e respectivos desvios padr o para as solu es em estudo a 25 0 C pH s n pH s N Co solvente Co solvente Misturas gua i PrOH Misturas gua Combifix XL AO 0 8 10 0 05 9 Co 0 8 10 0 05 9 Al 2 5 7 95 0 01 10 C1 2 5 4 59 0 01 10 A2 5 0 8 12 0 07 10 C2 5 0 4 44 0 01 10 A3 7 5 8 06 0 10 10 C3 7 5 4 38 0 01 9 A4 10 0 8 07 0 06 10 C4 10 0 4 36 0 01 9 A5 12 5 7 85 0 06 10 C5 12 5 4 66 0 01 10 A6 15 0 7 96 0 06 10 C6 15 0 4 48 0 03 10 A7 30 0 7 20 0 08 10 C7 30 0 4 48 0 03 10 A8 40 0 7 35 0 03 9 C8 40 0 4 50 0 01 10 A9 60 0 7 43 0 03 10 C9 60 0 4 54 0 01 10 A10 100 0 7 39 0 01 10 C10 100 0 4 33 0 02 10 Misturas gua Fountain Concentrate Solu es de Molha Fl 5 0 4 27 0 00 9 S1 10 i PrOH 4 78 0 01 10 3 Combifix F2 7 5 4 22 0 01 10 S2 5 i PrOH 4 51 0 02 10 3 Fountain Nova F3 10 0 3 87 0 02 10 S3 5 i PrOH 4 47 0 02 10 3 Fountain 2 Semanas F4 20 0 4 36 0 01 9 E F5 100 0 4 50 0 01 9 sas Eae Os erros relativos das medidas de acidez das solu es em estudo oscilam entre 0 1 e 1 2 o que revela bem a reprodutibilidade das medidas efectuadas Como demonstram os resultados expressos na tabela 6 a gua de distribui o de rede apresenta propriedades b sicas pH 8 1 co
26. amento de solu es de aditivos num circuito fechado onde se garante a refrigera o e a partir do qual doseado o lcool e o estabilizador de pH 1 O sistema de molha em impress o offset descrito em pormenor no ponto I 3 deste trabalho VI A tinta offset Uma tinta constitu da basicamente por dois elementos principais o pigmento e o aglutinante ou base A base o elemento de liga o e fixa o das part culas de pigmento geralmente s o usados vernizes pl sticos ou leos Os pigmentos determinam a cor da tinta S o materiais coloridos que mo dos se misturam com os l quidos de fixa o base para formar a tinta Podem ser sol veis anilinas ou s lidos Os pigmentos s lidos ficam em suspens o na base formando normalmente tintas opacas A tinta para impress o offset reconhecida por ser pastosa e transparente quando aplicada em m quina A transpar ncia e os tempos de secagem s o caracter sticas muito relevantes na impress o A transpar ncia fundamental para possibilitar a sobreposi o de cores e misturar tons e dever garantir a possibilidade de ser transferida de rolo para rolo da chapa para o cauchu mantendo se est vel sem secar A import ncia da secagem assenta sobretudo na garantia de que a tinta seque sem perda de brilho e numa boa interac o com a gua de molha 15 E 2 i 7 s PRE Aquando da impress o a secagem de modo aparente polimeriza o possibilita a coloc
27. as existentes s o de funcionamento equil brio gua tinta mais moroso e inst vel tend ncia para entupimento em tra os finos ou dificuldade em imprimir fundos mais homog neos Existem contudo algumas vantagens que se relacionam principalmente com o custo da m quina a saber um sistema de molha muito simples onde n o existe sistema de refrigera o doseadores etc No contexto da ind stria gr fica entende se por material hidrof lico ou lipof lico aquele que atrai a gua ou a tinta respectivamente 18 Sistema de molha convencional Sistema molha lcool Figura 6 Ilustra o de duas imagens onde s o evidentes as diferen as entre sistema convencional e cont nuo retirado Ref 1 No sistema lcool gua os rolos do sistema de molhagem devem ter dureza entre 24 e 28 Shore A Quanto mais duro o rolo maior a quantidade de solu o de molhagem alimentada N o dever existir uma press o excessiva entre o rolo molhador e o rolo cromado distribuidor para proporcionar uma transfer ncia adequada 12 A mesa distribuidora composta por um rolo met lico com um movimento de vaiv m lateral que distribui a solu o de molha para os rolos dadores Este rolo encontra se em contacto com o doseador e ao contr rio do outro um rolo fixado m quina O rolo doseador est colocado por cima do imerso e tem a fun o de regular a camada de gua que distribu da para a mesa distribuidora O rolo
28. ava a cuidados extremos de manuseamento para n o destabilizar a balan a o picn metro com a solu o era colocado no interior da balan a e seguia se um per odo de espera entre 6 a 8 segundos para fazer a leitura final da massa que era ent o registada II 1 4 Tensiometria Uma mol cula no interior de um l quido est rodeada por outras mol culas e em m dia atra da de igual modo em todas as direc es sendo a for a resultante que actua sobre ela nula Nas mol culas da regi o superficial na interface l quido ar a for a resultante n o nula mas antes assume determinado valor e tem direc o e sentido para o interior do l quido fig 16 Como resultado dessas for as a superf cie do l quido tende a contrair para formar a menor rea forma esf rica a que corresponde a menor energia A tens o superficial y o trabalho por unidade de rea necess rio para quebrar ou modificar a forma assumida pela interface As unidades de medida de tens o superficial no S I s o o N m ou J m 34 resultante das for as que atuam 5 sdbre as mol culas Jst da superficie Figura 16 Esquema representativo de forgas actuantes sobre as mol culas de um liquido Um dos m todos para a determina o da tens o superficial a ascens o num tubo capilar quando um l quido de massa volimica p sobe a uma altura h num tubo capilar de raio r o peso da coluna l quida equilibrado pelas for as de
29. cordo com o descrito no ponto II 1 3 Tabela 8 Valores m dios de densidade p e respectivos desvios padr o das solu es em estudo a 25 0 C ps o pis Co solvente n Co solvente n g em g em Misturas gua i PrOH Misturas gua Combifix XL AO 0 1 053 0 000 6 Co 0 1 053 0 000 6 Al 2 5 1 048 0 000 6 Cl 2 5 1 053 0 000 5 A2 5 0 1 045 0 000 6 C2 5 0 1 055 0 000 6 A3 7 5 1 041 0 000 5 C3 7 5 1 056 0 000 5 A4 10 0 1 038 0 000 6 C4 10 0 1 057 0 000 5 A5 12 5 1 034 0 000 6 C5 12 5 1 058 0 000 6 A6 15 0 1 030 0 000 6 C6 15 0 1 059 0 000 6 Tabela 8 Valores m dios de densidade p e respectivos desvios padr o das solu es em estudo a 25 0 C continua o A7 30 0 1 017 0 000 6 C7 30 0 1 066 0 000 6 44 A8 40 0 0 998 0 000 6 C8 40 0 1 071 0 000 A9 60 0 0 960 0 000 6 C9 60 0 1 072 0 000 A10 100 0 0 829 0 000 6 C10 100 0 Misturas gua Fountain Concentrate Solu es de Molha F1 5 0 1 053 0 000 6 s 10 iPrOH 1 042 0 000 3 Combifix 5 i PrOH F2 7 5 1 054 0 000 6 S24 3 Fountain 1 052 0 000 Nova 5 i PrOH F3 10 0 1 056 0 000 6 S34 3 Fountain 1 051 0 000 2 Semanas F4 20 0 F5 100 0 1 068 0 000 9 O valor da densidade da gua de rede a 25 0 C manifestamente superior ao que se encontra tabelado para a gua pura mesma temperatura 0 997 g cm 30 Esta d
30. da solu o de molha a dureza da gua e a tens o superficial da solu o S o ainda fundamentais os aspectos relacionados com a limpeza e climatiza o do ambiente de trabalho e da m quina de impress o 17 Os materiais de constru o da bateria de molha s o apropriados para funcionarem com gua e tinta e obedecem a caracter sticas de hidrofilia e lipofilia adequadas A figura 5 mostra a ac o conjunta do sistema de tintagem e do sistema de molha sobre a chapa rea lip filica Chapa rea hidr filica cilindro impressor Figura 5 Apar ncia de bateria de tinta e de molha em contacto com a chapa retirado de Ref 7 Actualmente a maior parte das m quinas de impress o de folha a folha est o equipadas com uma tecnologia de molha por fluxo cont nuo O sistema convencional usado actualmente apenas nas m quinas de pequeno formato por estas n o justificarem o complexo sistema de refrigera o a que o sistema cont nuo obriga O sistema convencional anterior ao cont nuo e n o utiliza lcool na constitui o da solu o aplicada na chapa e como tal a solu o constitu da apenas por gua e estabilizador de pH A aus ncia de lcool faz alterar a constitui o da molha e alguma das suas caracter sticas tais como o sistema de alimenta o descont nuo a obriga o de dois rolos chapa o revestimento em alguns rolos do sistema e a limpeza do sistema figura 6 Outras diferen
31. dador est em contacto directo com a chapa e por isso um rolo de material brando para evitar desgaste e proporcionar uma melhor transfer ncia da solu o de molha para a chapa Tal como no sistema de tintagem os rolos de molha tamb m possuem duas regula es uma contra o distribuidor e outra contra a chapa A regula o contra o distribuidor permite que seja realizada uma passagem fina e uniforme de solu o de molha assegurando uma transfer ncia uniforme de solu o durante toda a impress o A regula o contra a chapa permite que toda a superf cie da chapa seja perfeitamente molhada ou seja n o deixando excesso de solu o de um lado da chapa e favorecendo a secagem do outro lado evita se assim o desgaste prematuro da matriz ou a velatura etc A solu o de molha acondicionada num sistema de refrigera o composto por um dep sito de gua em circuito fechado para que esta passe a circular entre a banheira de cada corpo de modo refrigerado 10 C a temperatura aconselhada A solu o ir passar tamb m por um filtro que retira as impurezas trazidas pela ac o da impress o 19 1 3 1 1 Tipologias de sistemas de molha Podemos classificar na actualidade diversos sistemas de molha e agrup los em 4 categorias Sistemas sem contacto usados principalmente no offset de rotativa que devido s suas altas velocidades faz com que o rolo dador pulverize a solu o Sistema convencional actualmen
32. do excesso de acidez os problemas associados a uma distribui o irregular da tinta durante a tiragem uma vez que a superf cie dos rolos cristaliza por ac o do cido causando dificuldades de transmiss o da tinta 21 Estabilizar o pH pois fun o primordial de um dos aditivos presentes na solu o de molha o pH dever ser ligeiramente cido e est vel Contudo alguns factores inerentes impress o favorecem a varia o do pH tais como o pH do pr prio papel e ou as caracter sticas irregulares da gua da rede de distribui o que cont m por si mesma in meros aditivos que a tornam adequada ao consumo humano causam por vezes significativas varia es nas suas propriedades f sico qu micas Pelos factores descritos pois essencial o ajuste e a cont nua monitoriza o do pH dos sistemas de molha em impress o offset A condutividade outra das caracter sticas f sico qu micas que importa ter em conta no estudo de sistemas de molha para impress o offset A condutividade a capacidade que determinada solu o tem para conduzir corrente el ctrica e que se relaciona com o movimento i nico e consequentemente com a concentra o de sais nela dissolvidos Na solu o de molha a condutividade determinada pela qualidade da gua usada e pela quantidade e tipo de aditivos Ao contr rio da cren a generalizada entre os impressores e ao inv s do que sucede com os valores de pH a condutividade da solu
33. ema de molha em impress o offset 1 3 1 Fun es e funcionamento do sistema de molha A fun o do sistema de molha aplicar a solu o aquosa na chapa enquanto a m quina de impress o est em funcionamento Um bom sistema de molha aquele que consegue operar com a mais fin ssima camada de gua e essa consegue ser suficiente e est vel de modo a conservar limpas de tinta na chapa as zonas de contragrafismo Esse equil brio complexo condicionado por v rios factores aspectos relacionados com a tinta quantidade de tinta impressa temperatura e viscosidade aspectos relacionados com a m quina velocidade rolos da bateria e condi es de limpeza aspectos relacionados com as chapas constitui o e caracter sticas de hidrofilia do metal composi o da solu o de molha qualidade da gua tipo de aditivos O bom funcionamento do sistema de molha crucial para a qualidade do impresso Contudo por vezes mostra se dif cil encontrar o equil brio correcto nas propriedades dos sistemas de molha que se revele o mais adequado face ao outro conjunto de vari veis que interv m na qualidade do produto final tinta m quina suporte etc Embora a literatura seja escassa encontram se algumas refer ncias relativamente aos cuidados a ter e aos aspectos a controlar para o bom funcionamento da molha Os factores relevantes e mais mencionados na literatura que se devem controlar s o os n veis de pH a condutividade
34. gama entre 2 e 16 unidades de pH u pH 30 com uma resolu o ajust vel entre de 0 1 e 0 001 u pH e com erro menor que 0 005 u pH fig 12 Este equipamento opera numa gama de temperatura entre 20 e 150 C e cont m um sistema autom tico de compensa o de temperatura actuante durante as leituras de pH Foi usado um el ctrodo marca Crison n mero de cat logo 52 02 22 adequado para medi es em solu es aquosas Com um sistema de refer ncia Ag AgCl o el ctrodo opera numa gama 0 a 12 u pH e num intervalo de temperatura de 0 a 80 C Uma vez ligado o aparelho iniciavam se as experi ncias com a calibra o autom tica do el ctrodo usando para o efeito as solu es tamp o Marca Crison com pH 7 e 4 Feita a calibra o dava se in cio s leituras dos valores de pH das solu es previamente termostatizadas a 25 0 C Figura 12 Medidor de pH Crison modelo Meter GLP22 Para executar a medi o do pH introduz se o el ctrodo num recipiente com a amostra e espera se que a leitura estabilize o que indicado pelo aparelho com um sinal sonoro momento em que o valor final aparece no ecr Cada leitura demora em m dia 20 a 30 segundos e foram intercaladas com a lavagem do el ctrodo com gua destilada entre cada medi o Foram executadas 10 leituras para cada solu o Nas duas primeiras amostras Al e A2 as leituras de pH foram efectuadas com as solu es dentro do banho de termostatiza o e repetida
35. grandezas de valores experimentais de variadas solu es puras ou misturas aquosas guas aditivo tendo se realizado para cada uma delas em regra entre 6 a 10 ensaios Figura 11 Banho com controle de temperatura acoplado onde foram colocadas as solu es a termostatizar durante 10 a 15 minutos 21 II 1 1 Potenciometria As caracter sticas ac dicas de uma solu o podem ser determinadas com recurso grandeza f sico qu mica pH definida de acordo com a equa o 1 pH log a eq 1 onde a representa a actividade dos hidrogeni es expressa em mol dm A concentra es baixas a actividade aproxima se dos valores de concentra o pelo que a eq 1 toma a forma pH log H As medi es de pH podem ser efectuadas com um medidor de pH que consiste num el ctrodo acoplado a um potenci metro A medida de pH baseia se na transforma o do sinal el ctrico obtido com um el ctrodo indicador de vidro que comparado com o de um el ctrodo de refer ncia O sinal el ctrico proporcional actividade dos i es hidrog nio presentes de acordo com a lei de Nernst O potencial do el ctrodo de vidro depende directamente do pH da solu o e o el ctrodo de refer ncia tem um potencial constante que usado como referencial na compara o com o obtido pelo el ctrodo indicador Os ensaios potenciom tricos foram realizados num medidor de pH de marca Crison modelo Meter GLP22 operacional numa
36. gular at ao cilindro da chapa Todos os rolos t m fun es espec ficas variando o n mero total entre 16 e 20 rolos por cada corpo impressor Os rolos s o constitu dos por um eixo met lico e revestidos por materiais diferentes r lsan ou borracha e com diferentes graus de dureza na escala de Shore A bateria da tinta tem tamb m a fun o de regular a carga de tinta aplicada e a zona onde aplicada de modo a melhorar a impress o e adequar a cor ao resultado final M todo para medi o da dureza de pol meros e borrachas 14 satisfat rio Em condi es normais a espessura da camada de tinta deve estar no intervalo de 0 7 1 4 um 7 Para nos auxiliar na correcta aplica o de tinta na impress o offset recorre se a leituras de densidades na impress o usando para este efeito um densit metro que ir ler a densidade da espessura na camada de tinta impressa O impressor dever juntar a tal informa o todas as vari veis que fazem alterar o resultado tipo de papel tinta cauchu de forma a melhorar o resultado final V Bateria da molha A bateria da molha o conjunto de rolos destinados a alojar a solu o de molha e aplic la de modo fino e regular chapa assim como tamb m possibilitar a sua regula o No sistema de molha usam se menos rolos do que no da bateria da tinta sendo alguns de borracha cauchu outros met licos cr mio A bateria complementada pelo sistema autom tico de dose
37. ha analisadas a 25 0 C P gs 41 Figura 20 Varia o da condutividade para as misturas aquosas analisadas a 25 0 C As linhas no gr fico s o ajustes aos pontos experimentais P gs 43 Figura 21 Condutividade para as solu es de molha analisadas a 25 0 C Pags 43 Figura 22 Varia o da densidade para as misturas aquosas analisadas a 25 0 C As linhas no gr fico representam ajustes aos pontos experimentais P gs 46 Figura 23 Densidade das solu es de molha analisadas a 25 0 C Pags 46 Figura 24 Varia o da tens o superficial para as misturas aquosas analisadas a 25 0 C As linhas no gr fico representam ajustes aos pontos experimentais P gs 48 Figura 25 Tens o superficial das solu es de molha analisadas a 25 0 C P gs 48 VII INDICE DE TABELAS Tabela 1 Compara o de alguns indicadores econ micos para an lise da ind stria gr fica P gs 9 Tabela 2 Evolu o de diferentes tipos de impress o P gs 12 Tabela 3 Valores de pH para a solu o de molha sugeridos por diferentes fabricantes P gs 21 Tabela 4 Principais caracter sticas f sico qu micas dos reagentes usados P gs 36 Tabela 5 Misturas aquosas usadas P gs 37 55 Tabela 6 Valores m dios de pH e respectivos desvios padr o para as solu es em estudo a 25 0 C P gs 39 Tabela 7 Valores m dios de condutividade e respectivos desvios padr o da
38. ia da molha a limpeza regular da banheira e a limpeza de filtros dep sito e tubagens j Vigilancia verificar com regularidade os n veis de pH condutividade tens o superficial e dureza da gua assim como trocar a solu o regularmente quando esta atingir valores altos de condutividade ou apresentar dificuldades na limpeza da chapa k Disponibilidade de equipamento e produtos equipamentos de medi o condutiv metros medidor de pH term metro aer metro e produtos adequados limpeza II COMPONENTE EXPERIMENTAL II 1 T cnicas e equipamentos usados A componente experimental do presente trabalho foi realizada nos laborat rios de qu mica do ISEC entre os meses de Maio e Setembro de 2010 Foram realizadas ensaios visando a caracteriza o f sico qu mica do sistema de molha e para este efeito foram conduzidas experi ncias para a obten o dos valores de pH de condutividade de tens o superficial e de densidade das solu es estudadas Todas as experi ncias foram executadas sob controlo de temperatura a 25 0 C usando se para o efeito um banho termost tico fig 11 Marca Memmert Modelo WB22 com sistema termoregulador operacional entre 5 e 95 C e uma precis o de 0 1 C O banho foi previamente calibrado com recurso a um sensor de temperatura Marca Crison Micro pH 2201 anexo 2 A temperatura ambiente oscilou entre os 23 5 C e os 25 7 C 29 Na componente laboratorial fora determinada 116
39. ig 24 Observa se um comportamento an logo ao anterior nas misturas gua Fountain fig 24 provavelmente devido presen a de outros lcoois contidos no produto Fountain tabela 4 N o se observa uma varia o significativa ou regular na adi o do Combifix gua de rede Devido presen a dos respectivos aditivos as 3 solu es de molha apresentam valores de tens o superficial inferiores ao da gua embora esse abaixamento seja de apenas 6 na solu o de molha convencional e de 22 na solu o de molha S2 A tens o superficial da solu o de molha com o substituto do lcool S2 apresenta valores que s o inferiores 18 aos da solu o de molha convencional O uso cont nuo da solu o de molha S2 durante as 2 semanas de teste produz apenas um decr scimo nos valores de tens o superficial da ordem dos 5 Co Solven Figura 24 Varia o da tens o superficial para Figura 25 Tens o superficial das solu es de molha as misturas aquosas analisadas a 25 0 C As analisadas a 25 0 C linhas no gr fico representam ajustes aos pontos experimentais 48 IV CONSIDERA ES FINAIS O estudo efectuado sobre as propriedades f sico qu micas em sistemas de molha para impress o offset que agora se realiza permitiu sugerir que se mostra de extrema import ncia o controle dos n veis de acidez de condutividade e de tens o superficial na solu o de molha em uso durante esse processo N
40. in as que agarram a folha caia de maneira a que seja empilhado sa da da m quina portanto comum existirem diversos instrumentos regul veis para ajustar a sua recep o II Corpo Impressor Define se como corpo da m quina o conjunto dos tr s cilindros o da chapa o do cauchu e o cilindro impressor cada um com a sua fun o O da chapa respons vel por alojar a chapa e permitir ajustes de registo laterais horizontais e diagonais Este cilindro est em contacto com os rolos dadores da bateria da gua e da tinta O cilindro do cauchu recebe a tinta da chapa e como o nome indica revestido por uma borracha compress vel que se designa como cauchu Essa borracha esticada no cilindro e a sua fun o de receber a tinta da chapa e pass la para o papel O cilindro impressor exerce press o no verso da folha para que esta entre sob press o entre os cilindros do cauchu e impressor A impress o offset funciona sob press o mec nica ou seja a medida entre os cilindros inferior espessura da folha Para tal a press o ajust vel mediante a espessura da folha Esse ajuste normalmente poss vel com a ajuda de um micr metro para ler a espessura da folha situado entre o cilindro impressor e o cilindro do cauchu IV Bateria da tinta A bateria da tinta um conjunto de rolos destinado a receber a tinta do dep sito onde esta colocada para impress o A sua fun o faz la passar de modo homog neo e re
41. iscrep ncia prende se naturalmente com a presen a de in meros aditivos e impurezas contidas na gua de distribui o de rede parte das quais s o adicionadas pelo distribuidor 28 Tamb m os valores da densidade do isopropanol determinados experimentalmente s o superiores aos tabelados para a temperatura de trabalho 0 785 g em 26 A fonte mais prov vel desta diferen a assenta tamb m na prov vel presen a de impurezas designadamente algum conte do em gua A densidade das misturas gua isopropanol decresce medida que aumenta o conte do alco lico na solu o com uma varia o de aproximadamente 21 entre 0 e 100 de isopropanol fig 22 A densidade das misturas aquosas de Combifix mant m se praticamente inalterada at um conte do de 60 do estabilizador de pH e no caso da mistura gua Fountain verifica se que mesmo em regi es muito ricas do Co solvente a densidade da solu o mista praticamente igual da gua de rede 45 103 07 k T l l Eu f s s de Co Solvente Figura 22 Varia o da densidade para as misturas Figura 23 Densidade das solu es de molha analisadas a aquosas analisadas a 25 0 C As linhas no gr fico 25 0 C representam ajustes aos pontos experimentais No que respeita s solu es de molha offset verifica se que a molha convencional menos densa que as que cont m o substituto do lcool De modo algo surpreendente
42. its substitution due to environmental and safety aspects Alcohol This study aimed at characterizing conventional dampening systems i e H2O i PrOH systems either prepared in laboratory or real samples and non conventional dampening systems i e H2O alcohol substitute in terms of their acidity conductivity density and surface tension This physicochemical characterization was done in two different situations i in dampening solutions recently prepared and ii in dampening systems after two weeks of use All the experiments were carried out at a controlled temperature of 25 0 C The present study allowed an evaluation of the importance of knowing the physicochemical properties of dampening solutions and of controlling their range of variation which clearly influences the quality of the printing process I INTRODU O O presente estudo sintetiza o Trabalho Final de Mestrado desenvolvido no mbito do 2 Ciclo de Estudos em Tecnologias Gr ficas do ISEC Os seus objectivos principais foram os seguintes 1 descrever as propriedades f sico qu micas relevantes para o sistema de molha em impress o offset 11 caracterizar a ac o de componentes do sistema de molha para as propriedades observadas e iii caracterizar a ac o de um substituto comercial do isopropanol como agente tensioactivo Ao longo do primeiro cap tulo descreve se a import ncia da impress o offset e as suas principais caracter sticas distintiva
43. la n o totalmente errada pois empresas desse tipo existem de facto com essas fun es 1 Por m existem tamb m empresas que usam tecnologia sofisticada e que imprimem livros revistas embalagens cat logos r tulos etc e que s o parte significativa da Ind stria Gr fica em Portugal como ali s se pode comprovar pelos dados abaixo apresentados tabela 1 No ano de 2005 a ind stria gr fica empregava em Portugal 38 010 pessoas o que corresponde a uma m dia de 6 pessoas por empresa O valor acrescentado bruto do sector foi de 1008 milh es de euros ou seja 0 72 do PIB nacional e 5 4 do Valor Acrescentado Bruto VAB industrial O VAB por pessoa empregue de 26 5 mil euros 2 Nesse ano existiam 6 299 empresas gr ficas e editoriais sendo a configura o mais vulgar a micro empresa com 88 das empresas a empregar menos de nove pessoas e apenas 0 16 das empresas com mais de 250 empregados O predom nio das empresas de pequena dimens o confirmado por um volume de neg cios cuja m dia de 415 mil euros por empresa O sector nacional da edi o e impress o representa 6 das empresas industriais A tabela 1 sistematiza alguns dados comparativos relevantes deste subsector econ mico com a restante ind stria transformadora bem como com o comportamento m dio europeu relativo s empresas gr ficas Verifica se que o n mero de empresas gr ficas em Portugal 3 5 do total de empresas da UE e que 2 3 do investimen
44. linha as suas pontas A impress o apresentava assim dificuldades de limpeza quando se confrontava com grandes manchas de tinta no impresso era uma impress o menos limpa e definida com alguma tend ncia para entupir filetes mais finos de texto e reproduzir menos bem zonas com maior predomin ncia de tinta Adicionando o lcool gua esta reduz a resist ncia ader ncia e isso faz com que o funcionamento da m quina de impress o seja mais f cil O equil brio gua tinta que anteriormente era delicado e moroso agora atingido quase instantaneamente ap s a conex o do rolo dador da solu o chapa Conseguiu se reduzir tamb m a quantidade de gua aplicada e melhorou se com isso a velocidade de secagem da tinta e eliminou se a necessidade de revestir os rolos que transmitem a gua com mangas de tecido Melhorou se tamb m a capacidade da solu o de limpar a chapa Em zonas muito entupidas de tinta que eram de dif cil limpeza com o uso do lcool s o agora facilmente limpas e bem impressas O custo do lcool n o particularmente relevante uma vez que a solu o de molha cont m entre 10 a 12 de lcool e o seu pre o n o pesa de maneira significativa no custo final do impresso Apesar das bvias vantagens e melhoria do funcionamento global quando se usa o isopropanol como aditivo o seu maior handicap relaciona se com quest es ambientais por pertencer categoria de compostos org nicos vol teis VOC s que prej
45. m valores concordantes com os indicados pelo distribuidor EPAL vd tabela 4 A adi o de i PrOH gua n o afecta de forma muito significativa as suas caracter sticas cido base fig 18 mantendo se o pH 39 aproximadamente constante ao longo de todo o intervalo de varia o da concentra o de i PrOH Esta observa o consistente com o facto de este lcool apresentar caracter sticas neutras pH 7 e por outro lado com o facto de n o sofrer reac o com Z 6 a gua De acordo com informa es do fabricante tabela 4 o estabilizador de pH Combifix cont m uma solu o tamp o que regula a acidez para valores de pH entre 5 e 5 3 Assim a adi o deste estabilizador de pH gua corrente confere solu o caracter sticas ac dicas ficando as misturas com uma acidez praticamente inalterada quando a propor o do co solvente varia entre 2 5 e 100 v v Uma vez que as misturas aquosas de isopropanol mant m as propriedades b sicas da gua de distribui o da rede a prepara o da solu o de molha para impress o offset implica a necessidade de adi o de pelo menos um 3 elemento estabilizador de pH de modo a que a mesma adquira valores compat veis com as caracter sticas cidas que se sabem ser necess rias para um impresso de qualidade Em contrapartida a adi o de solu o Fountain altera as propriedades cido base da gua de rede conferindo lhe um car cter acentuadamente cido pH
46. nham mantido similares ao original O sistema litografico offset baseia o seu funcionamento na passagem de tinta do cilindro da matriz chapa no caso do offset para outro cilindro de borracha de cauchu que recebe a tinta e esse cilindro transfere a tinta atrav s de press o mec nica para o papel As grandes diferen as entre este sistema de impress o e por exemplo a tipografia residem na matriz que planogr fica ou seja as zonas que se desejam imprimir e as que devem ficar brancas est o ao mesmo n vel pois n o existe relevo ou insignificante O que caracteriza e faz funcionar o processo a adi o de solu o de molha chapa o que origina o afastamento da tinta das zonas que n o imprimem uma vez que a tinta e a gua s o naturalmente antag nicas n o se misturando entre si o que possibilita a passagem da zona de grafismo para o cilindro do cauchu que por sua vez vai imprimir no suporte O offset distingue se da tipografia pela f cil obten o de imagens a cores com bastante pormenor Essa qualidade de impress o deriva da chapa matriz que respons vel por uma cor que em conjunto com outras tr s possibilita a impress o de imagens a cores com elevada defini o Depois de se obter o ficheiro digital o que se acontece numa fase chamada de pr impress o com o original que quer reproduzir preparado este enviado para uma m quina RIP que o separa pelas cores normalmente usadas em offset o
47. ntrega factor que sempre importante principalmente quando falamos de produtos peri dicos jornais di rios revistas etc Acresce que a sua qualidade est vel e tem vindo a crescer gradualmente O mercado gr fico mundial tem vindo a prosperar principalmente devido ao aparecimento das economias emergentes China e ndia al m de que se prev tamb m que a quota de produtos impressos se mantenha est vel 50 fig 2 dentro do mercado dos media O aparecimento de novas formas de comunicar impress o digital de dados vari veis e mail SMS Internet e redes sociais downloads telem vel coloca um desafio s formas tradicionais de comunica o sendo cada vez mais selectiva a forma como a mensagem chega ao consumidor portanto expect vel que as empresas de impress o tradicional comecem por abranger produtos como sites gest o de base de dados gest o de stocks etc 8 11 Mudan as Tecnol gicas gt crescimento aprox 9 Medias impressos 70 Tecnologias de Impressao Impress o com matriz Impress o sem matriz Cart es de f i Livros Ep Jornais i tda Brochuras Livros C digo de Formul rios Cat logos barras Mailings Folhetos Revistas Figura 3 Rela o entre as tecnologias de impress o 9 A figura 3 regista a rela o entre as distintas tecnologias de impress o na Uni o Europeia traduzindo bem a relev ncia da impress o offset Note se por m que alguns autores apresentam
48. o Apesar de n o ser consensual encontram se na literatura recomenda es de valores ptimos por exemplo a Huber e a Hartman recomendam valores situados entre os 8 e os 12 dH 13 e 14 e P Cerrato do Instituto de Artes Gr ficas de Tajamar aconselha valores entre 4 e 14 dH 1 Abaixo destes valores gua com baixo grau de dureza podemos ter problemas de corros o no interior da m quina de impress o Acima destes valores os problemas v o desde a forma o de impurezas na solu o dificuldade de transfer ncia entre a chapa e o cauchu ou entre os rolos 20 A dureza da gua canalizada depende em grande medida da regi o onde se situa a rede de distribui o designadamente das caracter sticas geol gicas dos pontos de capta o Assim muitas vezes a gua distribu da na rede n o apresenta valores adequados de dureza Se a dureza for inferior ao desej vel ent o a resolu o do problema consiste em adicionar inibidores de corros o por outro lado se o grau de dureza da gua for excessivamente elevado ela dever ser previamente tratada por exemplo com recurso a filtra o com resinas No que respeita s caracter sticas de acidez do sistema de molha embora uma vez mais a escassa literatura sobre o assunto n o seja consensual 14 18 maioritariamente aceite que no sistema de molha a lcool a solu o aquosa dever ser continuamente controlada de forma a obter um valor de pH sempre constante e igual a 5 3
49. o de molha n o em si mesmo determinante para a imprimibilidade Isto n o existe um valor determinado ou intervalo de valores de condutividade adequado e recomendado para um melhor funcionamento da solu o de molha 14 No entanto diferentes autores e fabricantes 1 aconselham que a solu o de molha apresente valores na ordem dos 1500 uS com base na correla o entre condutividade e concentra o de sais ou outros aditivos e a presen a de impurezas A condutividade fortemente influenciada pela presen a de alguns aditivos t picos da solu o de molha como o caso do isopropanol e pelas impurezas provenientes de tintas e do papel Assim aconselha se que os valores de condutividade da solu o de molha sejam monitorizados ao longo do processo de impress o e que os valores de condutividade sejam aproximadamente constantes varia es inferiores a 200 uS pois essa probabilidade indica que a concentra o de aditivos n o sofreu altera es significativas e que a solu o n o cont m impurezas Podemos resumir os problemas de baixa condutividade a a dificuldades no equil brio gua tinta b entupimentos c tinta agarrada nos rolos cromados Com condutividades muito altas registam se como principais problemas na impress o offset as dificuldades de transfer ncia de tinta a emuls o e as dificuldades no equil brio da tinta gua 22 No interior de um l quido as mol culas interagem entre si da
50. offset Aralia XXI Ed Madrid 2004 11 Colen J CtP As Novidades Grafik E p 11 16 Lisboa 2003 12 Rossi Filho S Solu o de Molhagem revista ABIGRAF Maio Junho 1996 www portaldasartesgr ficas pt 13 Reduced Isopropanol Isopropanol Free offset Printing and the problem of VOCS Technical Information Huber 2003 52 14 SunChemical Hartman Fountain Solution Fundamentals of offset Dampening 15 Heidelberg Profi Tip Dampening Solutions in offset Printing Print Media Academy 2005 16 Sebrosa R Controlo de Produ o offset dispon vel em http portaldasartesgraficas com artigos artigo controlo3 htm acedido em Setembro 2010 17 Olejniczak C Vanlaer B van Duuren M Paper Ink and Press Chemistry Exploring Key Print Variables SAPPI 18 Van Roy E L pH Conductivity and offset Printing Pressroom Chemistry Wisconsin Technical College 2002 19 a Decreto Lei n 242 2001 de 31 Agosto de 2001 Di rio da Rep blica n 202 S rie I Parte A de 31 08 2001 b Directiva n 1999 13 CE Conselho da Uni o Europeia 11 de Mar o 1999 20 Ficha T cnica do produto FOUNTAIN CONCENTRATE 3551 PLUS 2 Prisco Maio 2005 21 Banho termost tico de gua Ficha T cnica Memmert 22 medidor de pH Ficha T cnica Crison 23 Willard H Merrit Jr L Dean J An lise Instrumental FCG Lisboa 1973 24 Manual do u
51. que melhora diversos factores de impress o tais como a diminui o do tempo de secagem do impresso e a diminui o da corros o da m quina de impress o A adi o do isopropanol dispensa tamb m o revestimento dos rolos da molha com tecido A n o utiliza o de rolos revestidos faz com que haja uma maior limpeza de todos os intervenientes chapa cauchu tinta possibilitando uma impress o mais uniforme em fundos 1 A temperatura tamb m uma vari vel de relevo para um bom funcionamento do sistema de molha A solu o de molha normalmente refrigerada entre os 8 e os 12 C na maior parte do seu percurso A import ncia do controlo de temperatura prende se com a necessidade de minimizar as perdas de lcool por evapora o mas n o s A diminui o de temperatura para os 12 C aumenta a viscosidade da gua A espessura do filme de um l quido proporcional sua viscosidade e assim quando se diminui a temperatura a espessura do filme da solu o de molha entregue chapa aumenta No entanto no sistema de impress o offset pretende se que a solu o de molha entregue chapa seja um filme homog neo com a menor espessura poss vel Por outro lado o aumento de temperatura tem como consequ ncia o aumento da condutividade e a diminui o da tens o superficial de solu es aquosas pois necess rio encontrar um valor de temperatura de funcionamento que garanta um equil brio entre a necessidade de minimizar a e
52. quisa de outras vari veis que possam influenciar o comportamento do sistema de molha em impress o offset 51 V BIBLIOGRAFIA 1 Casals R Precisamos de um Novo Modelo de Empresa de Impress o CIDAG Lisboa 2010 2 Guedes L Opera es Capacidade e Inova o A Estrat gia Operacional no Sector Gr fico em Portugal 2001 2005 Tese de mestrado ISEG 2009 3 a Instituto Nacional de Estat stica 2007 Empresas em Portugal 2005 Lisboa INE b EUROSTAT 2008 Annual detailed enterprise statistics on manufacturing subsections DA DE and total manufacturing NACE D part of Annex 2 de Annual enterprise statistics de Structural Business Statistics Industry Construction Trade and Services de Industry trade and services horizontal view 4 In The History of Lithography Dispon vel em http graphics tech uh edu courses 3350 materials History of Litho pdf acedido em Agosto 2010 5 Barbosa C Manual Pr tico de Produ o Gr fica Principia 2004 6 Braz M G Caracteriza o da Industria Gr fica Inqu rito Nacional 2009 Tese de Mestrado ISEC 2011 7 Kipphan H Handbook of Print Media Springer 2001 8 Smyth S The Printing and Graphic Production Pira 2003 9 Harber J P Competitiveness of the European Graphic Industry Directorate General Enterprise Barcelona 2008 10 Cerrato P Manual T cnico de Impresi n
53. r sticas ideais para o funcionamento do sistema de molha Procurando averiguar as pr ticas correntes na ind stria gr fica relativamente aos cuidados de tratamento e manuten o da solu o de molha na impress o offset realizou se uma recolha de informa o junto a oito empresas gr ficas caracter sticas deste tipo de 27 actividade econ mica Tal recolha baseou se num breve ingu rito anexo 1 completado com a condu o de entrevistas Os resultados obtidos permitiram constatar que e O per odo de limpeza mais usado o semanal e A propriedade mais controlada o pH seguida da quantidade de lcool usada e A justifica o para a altera o da dosagem na chapa ou modifica o do conte do da solu o relaciona se com factores de interac o do papel tintas ou temperatura Pode assim concluir se pelas respostas dadas que o sistema de molha exige normalmente alguma aten o por parte das empresas relativamente ao seu funcionamento Embora estas n o tenham relatado grandes dificuldades de impress o em resultado do uso do sistema tradicional nota se contudo que a substitui o total ou parcial do lcool por um aditivo uma pr tica cada vez mais usada Para finalizar este cap tulo parece til enumerarem se as caracter sticas f sico qu micas recomendadas e os aspectos a ter em conta para um bom funcionamento de um sistema de molha para impress o offset a Temperatura da oficina de impress o offset entre os 2
54. res mais torre de verniz P gs 13 Figura 5 Apar ncia de bateria de tinta e de molha em contacto com a chapa P gs 18 Figura 6 Ilustra o de duas imagens onde s o evidentes as diferen as entre sistema convencional e cont nuo P gs 19 Figura 77 Diferentes l quidos com diferentes valores de tens o superficial P gs 23 Figura 8 Imagem de pormenor dos efeitos da diminui o da tens o superficial com a inclus o de isopropanol a 10 na solu o de molha P gs 24 Figura 9 Varia o da tens o superficial em misturas gua lcool P gs 24 Figura 10 Imagem de grava o de chapas waterless P gs 27 Figura 11 Banho com controlo de temperatura acoplado onde foram colocadas as solu es a termostatizar durante 10 a 15 m P gs 30 54 Figura 12 Medidor de pH Crison modelo Meter GLP22 P gs 31 Figura 13 Medidor LCR P gs 33 Figura 14 C lula de Condutividade P gs 33 Figura 15 Picn metro usado na determina o de densidades P gs 34 Figura 16 Esquema representativo de for as actuantes sobre as mol culas de um l quido P gs 35 Figura 17 Tubo cil ndrico com tubo capilar no interior Pags 36 Figura 18 Varia o dos valores de pH para as misturas aquosas analisadas a 25 0 C As linhas no gr fico s o ajustes aos dados experimentais gua i PrOH ou uni o dos pontos experimentais P gs 41 Figura 19 Valores de pH para as solu es de mol
55. resultando um equil brio est vel de uma mol cula com as mol culas vizinhas ou seja as for as coesivas compensam se Entretanto na superf cie do l quido n o acontece o mesmo as mol culas da superf cie est o na interface gua ar Estas apresentam um diferencial de energia por compara o com as mol culas do corpo do l quido cuja consequ ncia a forma o de um fen meno que se designa por tens o superficial Entende se por tens o superficial a quantidade de energia necess ria para aumentar a superf cie de um l quido por unidade de rea Um tipo particular de tens o superficial diz respeito capilaridade que se traduz na forma o de meniscos c ncavos e convexos quando um l quido com determinadas caracter sticas colocado num recipiente de um determinado material A curvatura de um menisco c ncava quando as mol culas do l quido e as do recipiente t m for as intermoleculares semelhantes e se atraem o caso de gua num recipiente de vidro Esta forma surge assim quando as for as de ades o entre as mol culas do l quido e as paredes do recipiente s o maiores que as for as de coes o do pr prio l quido O menisco assume a forma convexa quando as mol culas do l quido interagem preferencialmente entre si do que com as mol culas do recipiente como o caso do merc rio e do vidro isto quando as for as de coes o s o maiores que as de ades o Quanto maior a tens o superficial da gua maior
56. s solu es em estudo a 25 0 C Pags 42 Tabela 8 Valores m dios de densidade e respectivos desvios padr o das solu es em estudo a 25 0 C Pags 44 Tabela 9 Determina o do raio do tubo capilar a 25 0 C P gs 46 Tabela 10 Valores m dios de tens o superficial e respectivos desvios padr o das solu es em estudo a 25 0 C P gs 47 Tabela 11 Compara o de valores recomendados e experimentais para a gua e para as solu es de molha estudadas P gs 49 56
57. s das demais formas de impress o gr fica procurando destacar a relev ncia do sistema de molha para o regular funcionamento da impress o offset No segundo cap tulo descrevem se as t cnicas experimentais usadas na componente laboratorial bem como equipamentos reagentes e solu es usados fazendo se particular refer ncia aos cuidados inerentes obten o dos valores experimentais No terceiro cap tulo apresentam se os resultados obtidos e analisam se as suas consequ ncias para o desempenho do sistema de molha No ltimo cap tulo tecem se algumas considera es finais sobre o trabalho efectuado e abrem se perspectivas de trabalho a desenvolver futuramente O presente Trabalho Final de Mestrado foi desenvolvido no ISEC e no seio do grupo de Estrutura e Reactividade GER do Centro de Qu mica e Bioqu mica da Faculdade de Ci ncias da Universidade de Lisboa I 1 A import ncia do sector gr fico na sociedade portuguesa Para avaliar a pertin ncia deste trabalho fundamental saber a relev ncia do sector gr fico em Portugal e conhecer alguns dos seus dados mais importantes Existe a ideia generalizada de que este subsector econ mico composto por pequenas tipografias que servem as necessidades do com rcio local como a impress o de facturas cart es papel de carta timbrado e envelopes e por rotativas que imprimem os jornais durante a noite em m quinas enormes Apesar dessa vis o n o ser a mais fiel e
58. s fora do banho n o se verificando qualquer diferen a no valor de pH medido pelo que as restantes medi es foram efectuadas com as solu es fora do banho depois de termostatizadas 31 II 1 2 Condutimetria A condutividade 0 uma medida da facilidade de condu o de corrente el ctrica 23 Definida como o inverso da resistividade p relaciona se com a resist ncia R de acordo com a eq 2 onde a representa a constante de c lula que definida pela raz o entre a dist ncia e a rea entre os seus el ctrodos a o Eq 2 R Assim para uma constante de c lula fixa a condutividade de uma solu o habitualmente expressa em Q cm ou S cm inversamente proporcional resist ncia da solu o A condutividade de uma solu o resulta do somat rio das condutividades de todos os i es presentes e depende consequentemente da concentra o da solu o bem como da velocidade do movimento i nico sujeito a uma determinada for a electromotriz Em regra a condutividade de solu es aumenta com a temperatura O estudo da condutividade de solu es de molha de impress o offset foi efectuado medindo se a resist ncia das amostras em an lise e aplicando se a equa o anterior As leituras de resist ncia das solu es estudadas foram efectuadas numa ponte digital Stanford Research Systems modelo SR720 fig 13 com uma precis o de base de 0 05 e 5 frequ ncias de teste 100Hz 120Hz 1kHz 10kHz e 100kH
59. semanas de uso cont nuo numa m quina de impress o offset a 4 cores da marca Heidelberg modelo SpeedMaster correspondendo a cerca de 160h de produ o com uma tiragem de 320 000 folhas HI APRESENTA O E DISCUSS O DE RESULTADOS Ao longo do presente cap tulo s o apresentados e analisados os resultados obtidos neste estudo Os dados experimentais em bruto apresentam se no Anexo 3 Para cada grandeza experimental foi calculado o valor m dio associado a cada uma das solu es mistas estudadas tendo sido efectuados um m nimo de 5 ensaios para cada mistura Como crit rio de aceita o rejei o de dados experimentais us mos o teste de Grubbs 29 Este teste estat stico usado para situa es de 5 lt n lt 30 onde n representa o n mero de observa es assenta na determina o do valor do par metro G eq 6 calculado a partir da m dia x e do desvio padr o s determinados previamente O valor de G calculado ent o comparado com valores tabelados Apresentam se no anexo 4 os valores tabelados do teste de Grubbs para um n vel de probabilidade de 95 bem como os resultados obtidos para cada um dos ensaios realizados valorsuspeito x G Eq 6 cale S Se Geaic gt Grab gt Rejeitar o valor suspeito Se Gearr lt Grab Aceitar o valor suspeito 38 HI 1 Medidas de pH Foram efectuados pelo menos 9 ensaios de leituras do valor de pH de cada uma das solu es analisadas A t
60. stituto S2 ou mesmo ao longo do processo de produ o em causa S3 parece l cito esperar que se caminhe para uma substitui o progressiva do isopropanol na Industria Gr fica portuguesa tal como vem sucedendo internacionalmente Observa se ainda que o uso cont nuo da solu o de molha durante uma produ o de 160h com uma tiragem de 320 000 folhas implica o desgaste da solu o de molha quer por efeitos de evapora o do lcool quer por problemas de contamina o oriundos da tinta e do papel Embora estes aspectos possam ser minimizados pelos actuais sistemas de doseamento incorporados nas m quinas de impress o offset mais recentes verifica se que este efeito n o suficiente para a elimina o de impurezas que podem ser prejudiciais para a qualidade do produto impresso 50 Assim de extrema import ncia que se efectue um apertado controle e monitoriza o destas grandezas ao longo do processo de impress o e que uma vez ultrapassados os limites previstos se efectue a substitui o do sistema de molha Por fim referimos ainda que a realiza o do presente estudo permitiu abrir perspectivas de trabalho futuro que se antev de relevo para a Ind stria Gr fica designadamente 1 o estudo aprofundado de misturas gua Fountain procurando investigar a exist ncia de raz es de volume ptimas como parecem indicar os resultados agora obtidos fig 24 ii o estudo do efeito da dureza da gua e ili a pes
61. substitutos do lcool t m algumas vantagens s o menos vol teis implicam menos consumo cerca de 5 n o s o t xicos nem prejudiciais ao ambiente e n o s o inflam veis Por outro lado t m como desvantagens a maior dificuldade de passagem de rolo para rolo Para adaptar uma m quina de impress o elimina o do lcool necess rio garantir que os rolos est o em perfeitas condi es superficiais podendo ainda em alternativa usar se rolos revestidos com uma fin ssima camada de cer mica que consegue ela pr pria reduzir a tens o superficial da gua No decurso das pesquisas para o desenvolvimento de produtos substitutos do lcool na impress o offset foi desenvolvida uma nova tecnologia o offset a seco Nos anos 80 surgiram chapas que dispensavam o uso da molha fig 10 A chapa era composta por zonas de silicone que repeliam a tinta por efeitos qu micos com a temperatura controlada 7 Apesar de eliminar alguns problemas decorrentes da impress o com molha como a varia o da tonalidade relacionada com as varia es qu micas da gua e mudan as de temperatura este sistema n o teve o sucesso que se esperava principalmente devido ao custo elevado das chapas que o sistema exigia e rela o custo benef cio que oferecia camada de aceita o de tinta imagia o de electr es contra camada electrodo fepele a tinta A A Figura 10 Imagem de grava o de chapas waterless 7 1 3 4 Caracte
62. te usa se apenas nas m quinas a uma cor de pequeno formato Este sistema usa unicamente a gua Alguns rolos s o revestidos de tecido e o sistema intermitente necessitando de dois rolos dadores Sistema gua lcool sistema com maior implanta o A solu o cont m 10 de lcool v v aditivos e o restante de gua necessita de refrigera o funciona de modo cont nuo sem revestimento e apenas com um rolo dador Sistema lcool com rolo ponte id ntico ao gua lcool mas com a particularidade de as duas baterias tinta e molha estarem unidas por um rolo interm dio para criar uma zona de escape quando existe preval ncia de uma zona tinta gua em rela o outra 1 3 2 Propriedades e aditivos do sistema de molha A solu o de molha na sua grande maioria composta por gua qual se adiciona outros produtos qu micos com o objectivo de se obter uma solu o aquosa com determinadas caracter sticas f sico qu micas adequadas para um eficiente equil brio gua tinta na impress o offset Uma dessas caracter sticas o grau de dureza da gua e a consequente quantidade de sais minerais duros que s o insol veis em gua e cuja presen a em excesso pode traduzir se em problemas na impress o A dureza da gua pode classificar se de O dH a 22 dH da mais branda at mais dura A dureza da gua expressa em graus alem es dH ppm ou Mols litro Um grau alem o equivale a 10 mg de CaO por litr
63. tilizador LCR Meters Stanford Research Systems 2006 25 http www alcohol injection com viewpage methanol information 26 html acedido em 26 a http www sigmaaldrich com chemistry solvents 2propanol center html acedido em Outubro 2010 b http www accudynetest com solubility table html acedido em Outubro 2010 53 27 Huber Ficha T cnica do produto COMBIFIX XL 805409 Setembro 2006 28 Qualidade da gua para Consumo Humano aos Munic pios de Lisboa EPAL recolhas efectuadas no 1 trimestre de 2010 29 J C Miller J N Miller Statistics for Analytical Chemistry 4 Ed Dorset Press 2000 30 Handbook of Chemistry and Physics CRC press 64th Ed 1983 1984 31 a Rafati A A Bagheri A Najafi M Experimental Data and Correlation of Surface Tensions of the Binary and Ternary Systems of Water Acetonitrile 2 Propanol at 298 15 K and Atmospheric Pressure J Chem Eng Data 2010 55 9 4039 4043 b Pallas N R Harrison Y An Automated Drop Shape Apparatus and the Surface Tension of Pure Water Colloids and Surfaces 1990 43 169 194 VI INDICE DE FIGURAS Figura Tecnologias de impress o usadas na Industria gr fica portuguesa ISEC Inqu rito Nacional 2009 6 P gs 11 Figura 2 Crescimento previsto no mercado de produtos media 77 P gs 12 Figura 3 Rela o entre as tecnologias de impress o P gs 12 Figura 4 M quina de impress o offset a 6 co
64. to em bens tang veis na Europa tem origem nacional Tabela 1 Compara o de alguns indicadores econ micos para an lise da ind stria gr fica 3 Portugal Europa 27 DE Ind stria D22E Edi o DE222 DE222 Transformadora e Impress o Impress o Impress o N mero de empresas 104 262 6299 4699 132 822 N mero de pessoas empregadas 868 881 38 010 25 368 976 232 Valor Acrescentado Bruto 18 509 8 1 008 0 573 4 40 616 0 milh es de euros Valor Acrescentado Bruto por empregado 21 8 26 5 23 1 46 7 milhares de euros i i l Investimento em bens tang veis 2900 7 174 7 143 2 6 066 8 milh es de euros Investimento em bens tang veis por empresa 27 8 277 30 5 45 7 milhares de euros i i l Investimento em bens tang veis por pessoa empregue 33 46 56 62 milhares de euros I 2 Tecnologia de impress o offset 1 2 1 A relev ncia da impress o offset O offset o mais usado sistema de impress o na actualidade Implementado desde meados dos anos 70 imp s se ao anterior sistema de impress o a tipografia pelas suas vantagens a melhor reprodu o de imagem e a sua constante fiabilidade na reprodu o industrial de diversos produtos de papel como livros revistas etc O sistema offset deriva da litografia processo de impress o inventado em 1798 por Alois Senefelder 4 mas desde ent o o seu funcionamento tem sofrido grandes transforma es embora os seus componentes mais b sicos se te
65. u seja o Ciano o Magenta Amarelo e o Preto Estas cores s o gravadas em cada chapa separadamente A m quina de impress o recebe essas chapas e coloca as no cilindro onde vai receber a tinta e a gua solu o de molha e por conseguinte vai transmitir a tinta para o papel As cores s o colocadas em registo perfeito que em sobreposi o v o reproduzir uma gama de cores CMYK para a obten o de um impresso com imagens a cores A impress o offset definida por ser indirecta por passar da chapa para o cauchu planogr fica e identifica se como uma impress o suave com muita defini o e composta por pontos trama A reprodu o da chapa evoluiu muito a partir dos anos 80 com a prolifera o dos computadores tipo desktop conjuntamente com a apari o nos anos 90 dos CTP Computer to Plate que substitu ram um complicado processo de elabora o da matriz passando a ser nos dias de hoje um processo quase totalmente digital Desde que o offset se imp s o n cleo do processo de impress o n o registou grandes altera es relativamente ao seu modo de funcionamento As mudan as mais significativas foram na automatiza o das m quinas de impress o e em pequenos ajustes que foram melhorando a facilidade de uso e a qualidade diminuindo o tempo de execu o do processo e os desperd cios inerentes 5 De acordo com os resultados produzidos pelo Inqu rito Nacional Industria Gr fica 2009 6 o Offset a tecnologi
66. ua usada como base na prepara o das solu es de molha salienta se que os seus n veis de acidez e de condutividade se encontram dentro dos limites recomendados 14 17 e dentro dos que s o indicados pelo distribuidor da gua de rede no Munic pio de Lisboa 28 Ainda de acordo com a informa o disponibilizada pela EPAL os n veis de i es e sais prejudiciais impress o offset parecem estar por vezes acima dos limites recomendados Assim mostra se til um tratamento pr vio da gua com vista remo o daqueles componentes Esta pr tica ainda pouco usada na Industria Gr fica portuguesa No que concerne s duas solu es de molha estudadas a convencional Sl e a com substitui o parcial do isopropanol S2 verifica se que ambas t m valores de pH de condutividade e de tens o superficial dentro dos limites esperados e recomendados sendo S2 por m mais condutora que S1 Face aos conhecidos problemas ambientais e de sa de p blica induzidos pelo uso do isopropanol e necessidade do cumprimento de directrizes legais 19 que visam a substitui o progressiva deste agente t xico mostra se necess rio proceder sua progressiva substitui o garantindo no entanto a mesma qualidade e efici ncia do processo produtivo Uma vez que os resultados experimentais mostram n o haver diferen as significativas nas propriedades f sico qu micas fundamentais entre a solu o de molha com isopropanol S1 e com seu sub
67. udicam o ambiente tendo tamb m uma elevada toxicidade o que implica quest es de seguran a adicionais durante o uso na oficina de impress o As suas caracter sticas inflam veis constituem tamb m um aspecto negativo para a manipula o deste produto em ambientes onde por vezes a temperatura ambiente alta e onde s o in meras as opera es mec nicas Por outro lado a sua reciclagem e o seu armazenamento s o perigosos e dispendiosos portanto natural que comecem a surgir substitutos deste lcool que no in cio eram substitutos parciais visto que apenas conseguiam baixar a sua propor o at aos 3 a 5 aproximadamente Contudo a press o ambiental cada vez mais exigente 19 aliada forte subida do pre o por litro do lcool nos ltimos anos desencadeou o investimento na investiga o de produtos para substitui o total do lcool Existem diversos produtos no mercado com diferentes graus de sucesso porque apesar de tudo as m quinas est o preparadas para funcionar com lcool e a sua elimina o mantendo todas as condi es anteriores m quina rolos gua temperatura obriga a perda de alguma funcionalidade por isso comum que existam alguns problemas adicionais aquando da elimina o do lcool principalmente relacionados com o aumento da tens o superficial 26 Neste estudo avaliou se a performance de um substituto comercial FOUNTAIN CONCENTRATE 3551 PLUS 2 de isopropanol 20 Em s ntese os
68. ustificam os seus valores de condutividade 42 Assim as misturas gua Combifix apresentam um aumento da condutividade em fun o do aumento da concentra o deste co solvente fig 20 Embora as informa es do fabricante sejam omissas relativamente composi o completa da solu o Fountain como j foi referido espera se que ela contenha compostos ioniz veis uma vez que se observam valores de condutividade elevados nesta solu o cerca de 11 700 uS cm As misturas gua Fountain apresentam valores de condutividade que crescem em fun o do aumento da concentra o do co solvente A figura 21 representa a condutividade das 3 solu es de molha em estudo Como se pode verificar a partir dos dados da tabela 7 a solu o de molha convencional S1 e a com o substituto de lcool a solu o S2 apresentam ambas valores de condutividade relativamente pr ximos entre si 1462 e 1739 uS em e sem diferen as significativas em termos do que se espera para o normal desempenho de uma solu o de molha para impress o offset Consequentemente conclu se que a introdu o do substituto do lcool 3 de Fountain n o produz altera es muito significativas na condutividade relativamente solu o de molha convencional Condutividade de Solu es de Molha 0 0063 4 0 0042 4 0 0021 4 o if si s2 sa o Sem Figura 20 Varia o da condutividade para as Figura 21 Conduti
69. vapora o do lcool mas por outro lado permita que a espessura do filme de solu o entregue chapa seja suficientemente pequena e homog nea igualmente importante que a solu o de molha n o sofra grandes oscila es de temperatura a fim de se garantirem comportamentos adequados em termos de condutividade e tens o superficial 1 3 3 Substitutos do isopropanol Como j foi referido a partir dos anos 80 passou a ser habitual o uso do isopropanol como aditivo por ter a capacidade de reduzir a tens o superficial da gua At ent o os sistemas de molha eram bastante menos complexos do ponto de vista da constru o ou seja eram sistemas que n o implicavam refrigera o e eram menos exigentes do ponto de vista dos equil brios f sico qu micos e consequentemente menos exigentes em termos de conhecimentos do impressor Por m sem a utiliza o de lcool a solu o de molha era menos est vel durante o decurso da impress o e mais dif cil de obter a estabiliza o aquando da sua prepara o Acrescia ainda que era necess ria a utiliza o de rolos revestidos de tecido o que originava opera es de limpeza complexas a esses mesmos revestimentos que 25 diariamente eram obrigatoriamente limpos por ficarem contaminados de tinta Al m disso quando o revestimento ficava gasto era necess rio trocar as mangas de tecido por novas numa opera o demorada que implicava retirar a antiga manga e envolver a nova cosendo com
70. vidade para as solu es de molha misturas aquosas analisadas a 25 0 C As analisadas a 25 0 C linhas no gr fico s o ajustes aos pontos experimentais Verifica se no entanto que o uso da solu o de molha durante o processo de produ o em impress o offset produz altera es muito expressivas na sua condutividade Assim a solu o de molha S3 apresenta caracter sticas condutoras que correspondem a um 43 aumento de 149 relativamente ao valor da condutividade no momento da sua prepara o S2 O uso cont nuo numa m quina de impress o offset marca Heidelberg modelo SpeedMaster da solu o de molha S2 durante 2 semanas com um total de 160h de produ o e com uma tiragem aproximada de 320 000 folhas origina uma solu o de molha S3 cujos valores de condutividade ascendem aos 4335 uS cm indiciando a presen a de impurezas condutoras provenientes da tinta e ou do papel Esta enorme varia o indicativa da necessidade de renovar a solu o de molha em uso antes de se atingirem valores t o elevados 11 3 Medidas de Densidade A necessidade da determina o da densidade das misturas e solu es objecto do presente trabalho prendeu se com a necessidade de se conhecer esta grandeza para a determina o da tens o superficial das solu es par metro este que se sabe ser de extrema import ncia no desempenho de solu es de molha offset Na tabela 8 apresentam se os valores m dios de densidade obtidos de a
71. z O medidor LCR l valores de resist ncia numa gama de 10 Q a 2000 MQ O aparelho disp e de tr s velocidades de medidas slow medium e fast podendo efectuar at 20 leituras por segundo frequ ncia de teste de 1kHz O aparelho operacional entre O e 35 C com humidade relativa menor que 85 sendo a temperatura de opera o recomendada de 23 ESSC O valor de resist ncia medido resultou de m dias aritm ticas autom ticas de 2 a 10 leituras consecutivas e a opera o em modo Average permitiu aumentar o rigor da medi o por cancelamento de erros aleat rios e de ru do 32 Figura 13 Medidor LCR 24 Figura 14 C lula de Condutividade Usaram se c lulas de condutividade da marca Sentek modelo K10 fig 14 operacionais at aos 50 C As c lulas t m dois el ctrodos rectangulares de platina revestidos com negro de platina nas faces internas O corpo da c lula em vidro e foram usadas para leituras de resist ncias de solu es colocadas no interior de um tubo de vidro de dimens es ajustadas ao corpo da c lula A constante da c lula usada no presente trabalho tem o valor de 1 02 em a 25 0 C Para a execu o da leitura da resist ncia colocou se a amostra termostatizada no interior do tubo cil ndrico e mergulhou se nela a c lula Este conjunto era colocado no interior do banho e aguardou se pelo tempo de estabiliza o Esse valor disponibilizado no ecr do aparelho ap s uma espera de 3

tese mestrado 1 parte

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents