Оптимизация работы полиграфического производства. Контроль качества полиграфической продукции.

И.Л. Атовмян, вице-президент группы компаний "Танзор"

Говоря сегодня об оптимизации производства, мы бы хотели рассмотреть различные аспекты, связанные с контролем качества. Ряд российских предприятий уже аккредитован по стандартам ISO 9000, и контроль качества на них строго регламентирован международными нормами. Большинство остальных типографий часто пользуются внутренними нормативами и рекомендациями.

Как нам кажется, задача любой типографии состоит в изготовлении качественной продукции, удовлетворяющей требованиям заказчика. Попробуем сформулировать условия получения качественного изделия.

1. Правильный выбор расходных материалов.

2. Использование качественных расходных материалов.

3. Правильное использование расходных материалов.

Для соблюдения этих условий требуется правильная организация контроля качества. С определенной долей условности можно выделить следующие этапы контроля.

1. Входной контроль расходных материалов и их правильный выбор.

2. Периодический контроль состояния оборудования.

3. Контроль соблюдения технологических норм.

4. Контроль качества готовой продукции.

Кроме задачи получения качественной продукции, контроль материалов и знание их технических характеристик позволяют правильно организовать производство, что ведет к снижению расходов материалов, энергии, а также времени всего производственного цикла. Дополнительное тестирование расходных материалов и полученных оттисков бывает необходимо для решения сложных вопросов, возникающих при печати.

Выбор расходных материалов

Итак, начнем по порядку. Получен заказ, и надо решать, из чего и как он будет выполнен. Следует сразу оговориться, что вне нашего поля зрения остаются вопросы, связанные с выбором и контролем бумаги. Эту, достаточно специфическую, тему, мы оставим для специалистов из компаний, поставляющих бумагу.

С технологической точки зрения изделие можно рассматривать как "слоеный пирог":

- основа (бумага, пленка),

- грунт (может отсутствовать),

- краска,

- грунт (может отсутствовать),

- лак (может отсутствовать),

- дополнительная отделка (тиснение, термография и т.д.).

При этом, этот "пирог" должен вести себя как единое целое.

При выборе краски надо учесть, что при лакировке водными и УФ-отверждаемыми лаками (а они используются достаточно часто) нестойкие к щелочам и спиртам пигменты изменяют оттенок краски. Это наиболее часто встречающаяся проблема. Если Вам предстоит работать с УФ-отвержаемыми лаками, то следует помнить, что не все они тиснятся и клеятся. Причем клеить заказчик уже будет позже сам. А использование водного грунта под УФ-лак, как правило, ведет к снижению конечного глянца.

В целом, выбор расходных материалов основывается на знаниях продуктов и опыте технологов.

Входной контроль расходных материалов

Вы остановили выбор на конкретном материале и закупили его. Он сопровождается техническим листом, листом безопасности, сертификатами. В техническом листе можно найти основные параметры продукта при поставке, а также описание по его применению. Значение этих параметров даются в значительном интервале, а конкретные значения для отдельной партии указываются в сертификате анализа, который, как правило, содержит больше данных, чем технический лист. При этом стоит отметить, что характеристики одного и того же продукта могут сильно варьироваться по партиям, не выходя за границы дозволенного.

Входной контроль может осуществляться по большому числу параметров. Сначала рассмотрим те из них, с которыми Вы сталкиваетесь при изучении технического листа.

Вязкость - один из основополагающих показателей расходных материалов. При работе с лаками (кроме масляного) и жидкими красками (флексографскими) для измерения вязкости используются воронки. Значение вязкости определяется в секундах (время, за которое жидкость истечет из заполненной воронки).

Для воронок существует несколько стандартов. Российский ГОСТ 9070-75 - воронка ВЗ-246. Ее аналоги: DIN 4 (DIN 53211-87) и UNE ISO DIN 2431. Для американских продуктов есть соответствующие стандарты: воронка FORD (ASTM D 120087) и ZHAN (ASTM D 4212-93).

Время, требуемое для измерения вязкости с помощью воронки, минимально (2-3 минуты), но данный тест позволяет нам достаточно точно определить один из основных параметров материала. Очень важно отметить, что вязкость сильно меняется с изменением температуры. И если в технических листах приведены данные измерения при 200С или 250С (наиболее часто используемые значения), то контролировать вязкость надо строго при указанной температуре, так как изменение ее даже на 50С ведет к существенному изменению значения вязкости.

Необходимо добавить, что перед измерением вязкости надо хорошо перемешать тестируемый материал, особенно в случае длительного хранения.

Для чего нужен контроль вязкости и на что она влияет? Технологический процесс печати разработан с учетом использования материалов, обладающих вязкостью, величина которой находится в заданном интервале.

Например, слишком жидкий лак будет разбрызгиваться или слишком густой не будет растекаться. Многие материалы при поставке имеют вязкость выше рабочей и требуют доведения до необходимого значения специальным разбавителем, в этом случае контроль с помощью воронки необходим.

Другой пример: нанесение УФ-отверждаемых лаков на валковой системе. В этом случае оптимальная вязкость лака для работы составляет около 20'' по воронке DIN 4. Для доведения лака до оптимальной вязкости используется подогрев (ни в коем случае не разбавление органическими растворителями), но до какой температуры греть? Ответ можно получить только используя вискозиметр, так как в технических листах эти данные обычно не указываются.

Также следует отметить, что многие материалы набирают вязкость в процессе работы (испаряются растворители, попадает воздух, улетучивается аммиак из водных лаков), поэтому контроль этого параметра необходим не только в начале работы, но и в процессе печати тиража.

Воронки, о которых говорилось ранее, применяются для жидких, не очень вязких материалов, для которых время истечения из воронки не превышает 2'-3'. Для более вязких материалов, таких как клей, краски высокой печати, используются ротационные вискозиметры.

Они измеряют абсолютные значения вязкости, при этом существует несколько типов вискозиметров и несколько различных единиц измерения. Наиболее популярный вискозиметр Brookfield (ISO 2555), известен также Cone and Plate (ISO 2884, ASTM 4287), Krebs-Stormer (ASTM D 0562), Hoppler. Эти вискозиметры позволяют получать данные в Пуазах и Стоксах.

Для густых, пастообразных офсетных красок используется стержневой вискозиметр (ISO 12644-1996).

Для водорастворимых материалов в техническом листе всегда указывается показатель кислотности рH (DIN ISO 976).

Воднодисперсионные системы являются устойчивыми только в определенном интервале рH, и выход за него может привести к расслоению дисперсии и потере требуемых свойств. Контроль показателя кислотности рH достаточно прост. Для грубой оценки можно использовать индикаторные полоски, с помощью которых по изменению цвета можно определить рH с точностью до одной единицы. Использование рH-метра дает существенно более точные показания. При печати офсетным способом наличие рHметра обязательно, так как отклонение значения рH увлажняющего раствора от оптимального напрямую влияет на качество печати.

Практически всегда в техническом листе можно увидеть значение сухого остатка материала (ISO 3233:1998, ISO 3251:1993), которое показывает, какое реальное количество продукта остается после высыхания материала. Значение сухого остатка, который обычно измеряют для воднодисперсионных и органических лаков и клеев, в условиях типографии определить достаточно сложно. Для проведения данного гравиметрического анализа требуется наличие точных весов, сушильного шкафа и эксикатора. Но в любом случае этот параметр дает объективную оценку при сравнении различных материалов и часто позволяет объяснить ценовую разницу между ними. Например, воднодисперсионный лак с сухим остатком 42% стоит 3,00 у.е./кг, а лак с сухим остатком 25% - 2,00 у.е./кг. В пересчете на 100% сухой остаток стоимость первого лака получается 7,14 у.е./кг, а стоимость второго, вроде бы более дешевого, - 8,00 у.е./кг.

В свою очередь, конечная толщина пленки во многом определяет характеристики полученного покрытия (глянец, стойкость к истиранию, непроницаемость и т.д.).

Поэтому необходимо знать сухой остаток материалов, с которыми Вы работаете, и отдавать себе отчет, что не всегда экономия на цене продукта дает конечную экономию на оттиске.

Для контроля печатных красок существует ряд специальных тестов (ОСТ 29.123-90). Они редко указываются в техническом листе, сопровождающем краску, но все эти данные есть у производителя материала, так как именно по результатам этих тестов формулируются рекомендации по применению продукта.

Итак, что можно измерить, чтобы охарактеризовать краску. Размер зерна краски характеризуется степенью перетира, который может определяться классическим методом с помощью клина (ГОСТ 6589, ISO 1524:2000) или же с использованием микрофотографирования и сравнения с набором эталонов.

Степень перетира красочного пигмента - один из основных параметров, определяющих разрешающую способность красок. Особенно строгие требования по этому параметру предъявляются к триадным краскам, используемым для высоколиниатурных работ. Следует отметить, что не все пигменты могут иметь достаточную степень перетира для воспроизведения мелких деталей изображения. В первую очередь это относится к металлизированным краскам (при слишком сильном перетире пигмента они теряют металлический блеск). Похожая проблема относится и к флюоресцентным краскам - при сильном перетире теряется флюоресцентный эффект.

Контроль степени перетира может быть легко осуществлен в условиях типографии. Кроме частиц пигмента, с помощью клина можно обнаружить посторонние включения (например, сгустки), которые являются следствием нарушений в производстве краски или превышения сроков ее хранения.

Липкость краски, которая бывает ответственна за выщипывания бумаги и ранее нанесенных красок, измеряется с помощью ротационного такометра (ISO 12634:1996). Для данного теста требуется достаточно сложное оборудование. И если модель Protack (фирмы Testprint) позволяет получить значение липкости для сравнения с контрольными, то Tack-oScope (Testprint) дает возможность подобрать баланс краска-вода, так как забор воды краской в процессе печати влияет на конечную липкость.

Измерение липкости краски, как уже было сказано, является достаточно сложным и вряд ли возможно в условиях обычной типографии. Этот параметр используют при контроле офсетных красок. При печати на многокрасочных машинах липкость красок должна уменьшаться от первой секции к последней, что является условием нормального треппинга. Также нужно использовать краски с пониженной липкостью при печати на немелованных основах или основах с плохой проклейкой верхнего слоя. Липкость красок можно уменьшать добавлением либо минерального растворителя (печатного масла), либо специальной пасты для уменьшения липкости.

Тест на эмульгирование офсетной краски обычно осуществляется в типографии в реальных условиях - в процессе печати тиража. В случае подозрения на слишком большое эмульгирование какой-либо конкретной краски можно для разъяснения этой проблемы произвести тестирование в лабораторных условиях. Способность краски удерживать воду можно оценить с помощью несложного лабораторного оборудования. Для всестороннего исследования эмульгирования в условиях, близких к реальным, фирмой Testprint был разработан специальный прибор Hydro-Scope.

Текучесть краски определяет поведение краски на машине: краскоперенос, формирование растровой точки и т.д. Ее измерение - скорее занятие лаборатории, чем технолога типографии. Следует заметить, что этот параметр, так же, как и вязкость, сильно зависит от температуры. Для уменьшения негативного эффекта этой зависимости, например, изготавливают специальные малотекущие офсетные краски для работы в условиях повышенных температур. Данный параметр может быть измерен с помощью прибора Даниэля.

Интенсивность печатной краски - это своего рода "сухой остаток". Этот параметр определяется процентным содержанием и чистотой пигментов, а также, в меньшей степени, подбором связующего. Краски с высоким уровнем интенсивности значительно более технологичны. Их преимущества объясняются меньшей необходимой толщиной наносимого красочного слоя, что приводит к более быстрому закреплению, уменьшению риска отмарывания, облегчению послепечатных стадий (лакировка, припрессовка пленки и т.д.), большему цветовому охвату.

Наиболее точно сравнить интенсивности красок можно при наличии спектрофотометра, пробопечатного станка и точных весов (до 4-го знака после запятой). Методика заключается в следующем: краска накатывается на печатную форму, после чего форма взвешивается, затем осуществляется краскопрогон и форма взвешивается снова. Зная площадь запечатки и количество перешедшей краски, мы можем точно рассчитать расход в г/м2. Сравнение интенсивности красок осуществляется при одинаковом расходе измерением оптической плотности.

В условиях типографии возможен сравнительный тест на интенсивность разных красок: настраиваем машину на печать одной краской, затем меняем краску, оставляя все настройки, и замеряем показания оптической плотности при печати новой краской, затем проводим сравнение. Такой метод не является абсолютно точным, так как краски, кроме интенсивности, могут обладать различным краскопереносом, и при тех же настройках печатной машины мы можем получить различную толщину красочного слоя. Но, несмотря на свои недостатки, такой способ часто применяется и дает вполне приемлемые результаты. Более точно расход красок можно сравнить на больших тиражах.

Для оценки времени формирования красочного слоя существует ряд лабораторных методов:

- определение времени высыхания или пленкообразования,

- определение времени закрепления на бумаге,

- определение времени первоначального закрепления краски на оттиске,

- определение устойчивости краски к высыханию на печатной машине.

В условиях типографии обычно всегда осущесвляется контроль - закрепилась ли краска, так как в противном случае весь тираж может уйти в брак.

Далее хотелось бы вкратце упомянуть тесты для расходных материалов, которые можно отнести к входному контролю. Однако необходимость в их проведении чаще появляется при возникновении проблемы в работе или разрешении конфликтной ситуации с поставщиком материалов. Данные тесты, как правило, проводятся в исследовательской лаборатории, тем более что в спорном случае требуется заключение третьей стороны.

Реактивность УФ-материалов - проверка в лабораторных условиях скорости высыхания УФ-отверждаемых лаков и красок и ее соответствие указанной в техническом листе. Данный тест может быть необходим только при условии, что проблемы с высыханием возникли на 100-процентно исправном оборудовании.

Тест на пенообразование в лаборатории используется при сравнении двух продуктов или при подборе добавок пеногасителя. На производстве уже приходится бороться с этой проблемой. Ее причиной может быть как некачественный материал, так и неисправность оборудования (например, насос закачивает в систему циркуляции воздух).

Определение светостойкости материала (ГОСТ 9.045-75, ГОСТ 21903-76, ISO 11341:1994, ISO 12040:1997) требует наличия специальной тест-кабины, в которой изменение цвета краски происходит под действием света ксеноновой лампы, практически совпадающего с полным спектром солнца. Столь длительное и сложное исследование может быть необходимо только в случае порчи изделия из-за выгорания красок, когда использованные краски были заявлены как светостойкие.

Аналогичные исследования по измерению индекса пожелтения (ASTM D 2253) для лаков и клеев требуются в случае пожелтения прозрачных пленок с течением времени под действием света.

Температура вспышки (ISO 1523:2002, ISO 3679:1983) указывается для всех горючих материалов и важна для безопасности использования продуктов. Знание температуры вспышки необходимо для контроля нагрева при использовании ИК-, УФ-сушек, термографии, так как наличие растворителей в органических и УФ-отверждаемых материалах может стать причиной возгорания.

Для некоторых материалов (например, УФ-лаков, спиртовых красок) наличие воды является отрицательной характеристикой. Для определения процентного содержания воды, как правило, используется метод Фишера (ASTM D 4017, ISO 760-1978).

При определении граничных по температуре условий использования воднодисперсионных материалов важно знание значения минимальной температуры образования пленки (ISO 2115, ASTM D 2354).

Также, в первую очередь для воднодисперсионных материалов, важна устойчивость к замерзанию и оттаиванию (ASTM D 2243).

В завершение рассмотрения методов входного контроля следует отметить, что, естественно, не все тесты для анализа расходных материалов были приведены выше. Вряд ли имеет смысл подвергать столь развернутому анализу используемые продукты. Однако даже небольшая типография может выбрать свой доступный набор тестов входного контроля (как минимум - вязкость, рН) и не оставлять все вопросы, связанные с качеством расходных материалов, на совести поставщика. Ведь известны случаи практически у всех крупных производителей, когда отдельные партии хорошо зарекомендовавших себя продуктов давали сбои. А доказать, когда весь тираж отпечатан, что некачественное изделие получено изза плохих расходных материалов, не всегда возможно. Тем более, что вернуть потраченные деньги возможно, а время - нет.

Итак, входной контроль позволяет убедиться, что у Вас качественные расходные материалы.

Контроль состояния технологического оборудования

В силу того что мы не являемся поставщиками полиграфического оборудования, в этом разделе мы отметим отдельные моменты, на которые следует обращать внимание с точки зрения расходных материалов.

Подача материала - исправность насосов. Как уже отмечалось выше, неисправность в системе подачи может привести к повышенному пенообразованию.

Системы нанесения. Регулировка давления валов отвечает за точность нанесения заданного количества материала. Поверхность валов - за перенос материала.

Системы сушки. Спорные вопросы по реактивности УФ-отверждаемых материалов чаще всего вызваны неудовлетворительным состоянием УФ-сушки (севшие или загрязненные лампы, грязный отражатель и т.д.). Проверить интенсивность излечения сушки в требуемом диапазоне длин волн можно с помощью ультрафиолетового радиометра. Единственным минусом этого прибора является высокая стоимость прибора и постепенное разрушение датчика в ходе измерений.

Контроль соблюдения технологических норм

Как и любой технологический процесс, печать тиража в идеале должен сопровождать регламент, который включает в себя:

- описание выбранных материалов и их контроль,

- описание технологических процессов с указанием режимов работы оборудования и их контроля,

- описание контроля готовой продукции.

Составление точного регламента или хотя бы технологический карты невозможно без пробного тиража. Только пробный тираж может подтвердить, что Ваши качественные материалы были правильно выбраны, а настройки оборудования правильно подобраны для используемых расходных материалов.

Следует отметить, что контроль готовой продукции, о котором дальше пойдет речь, в первую очередь, распространяется на пробный тираж. Нет смысла печатать весь заказ, если уже сразу ясно, что он не будет удовлетворять требованиям, предъявляемым заказчиком.

Соблюдение технологических норм можно рассматривать как своего рода культуру производства. Производственный процесс дневной смены, когда технолог находится в цехе, не должен отличаться от ночной смены.

И когда мы говорим, что регламент начинается с описания используемых материалов, это не излишний педантизм. На своем опыте мы убедились, что работу надо начинать с изучения этикетки расходного материала - тот ли материал Вы взяли? Мы уже неоднократно сталкивались с тем фактом, что ошибочно залитый в машину водный лак приводит к слипанию стопы, а ошибка с УФ-лаком не позволила работать с обычной скоростью (лак был менее активным и не предназначался ни для этой машины, ни для этой работы).

Другой, столь же несложный пример. Лак перед работой должен быть перемешан. При хранении материалы могут расслаиваться. Это ведет к изменению вязкости, то есть Вы получаете неверное ее значение, а также может измениться сама лаковая пленка - это в первую очередь касается матовых лаков.

Еще один пример. Материал должен быть заданной температуры. Как уже демонстрировалось на графике, вязкость очень сильно зависит от температуры и снижение ее всего лишь на 30С может повысить вязкость (в данном случае лака) на 10''.

И если холодный лак со склада можно акклиматизировать до заданной температуры, то в более сложной ситуации Вы можете оказаться жарким летом. Повышение температуры воздуха в цехе приводит к снижению вязкости лака со всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями.

Итак, мы выбрали качественные материалы и на исправном оборудовании с соблюдением технологических норм получили конечный продукт.

Контроль качества готовой продукции

Главный контролер качества готовой продукции - заказчик. И на сегодняшний день часто крупные заказчики печатной продукции сами предоставляют нормы, которым должно соответствовать изделие. Большинство норм на сегодняшний день не имеет государственных стандартов и часто используется внутри конкретного предприятия.

Говоря о контроле готовой продукции, мы, в свою очередь, хотели рассказать о методах тестирования оттиска.

Начать, наверное, следует с определения цвета, с колориметрии. Проще говоря, попала ли типография в цвет заказчика или нет. Самый простой метод - визуальное сравнение цвета (ГОСТ 2931992 ISO 3668:1998).

Более точное сравнение достигается при инструментальном контроле цвета. При декоративной отделке часто требуется высокий глянец. Контроль глянца на оттиске осуществляется не ранее, чем через 24 часа после печати.

Как правило, с течением времени величина глянца снижается. Поэтому, если Вы хотите сравнить данные для разных лаков, их надо наносить в одно время и в одинаковых условиях, так как глянец зависит от выбранной основы и нанесенных под лаком красок.

При изготовлении упаковки требования по устойчивости к истиранию могут быть определяющими. Тест на истирание часто носит относительный характер. То есть Вы можете сравнить несколько образцов оттисков между собой, определить, соответствует ли устойчивость пленки требованиям заказчика. В таблице указаны два прибора для тестирования устойчивости оттиска к истиранию. Они различаются по принципу действия, но контроль дефектов на оттиске осуществляется одинаково.

Абсолютный контроль истирания возможен по анализу потери веса, но он требует весов очень высокой точности.

Для контроля качества покрытия анализируется межслойная адгезия. Недостаточная адгезия лакового слоя часто случается при печатной отделке. В особых случаях лак может сдираться с поверхности ногтем. Для анализа адгезии покрытия применяется тест на скотч. Он может выполняться вручную, однако для получения объективных, воспроизводимых результатов разработан специальный прибор, указанный в таблице.

Для анализа защитных свойств лаковой пленки измеряется индекс СОВВ, характеризующий устойчивость к проникновению жидкости. В таблице указан прибор, специально разработанный для этого теста.

Однако этот индекс может быть измерен с помощью несложного лабораторного оборудования.

Если печатное изделие предназначено для упаковки, то оно должно выдерживать воздействие упаковываемого продукта. Существует целая серия аналогичных тестов на устойчивость пленки к различным реагентам.

Кроме воздействия различных материалов, может возникнуть потребность в проверке на устойчивость пленки при разной температуре. Для этого осуществляются тесты на термои морозостойкость.

При упаковке продуктов питания важно отсутствие посторонних запахов, которые могут оставаться после применения УФ-отверждаемых материалов. Чтобы избежать проблем с заказчиком, используется тест на остаточный запах.

Для оценки физических свойств пленки могут быть предложены следующие лабораторные тесты:

- слипаемость под давлением (Blocking) (ISO 4622:1992), фирма IGT предлагает Block Tester,

- эластичность: изгиб вокруг конического стержня (ГОСТ Р50500-93, ISO 6860:1984), изгиб вокруг цилиндрического стержня (ISO 1519:2002),

- твердость, тест на карандаш (ISO 1518:1998),

- угол скольжения (NF Q 0-083).

Необходимость в тестах на отматывание и меление (ГОСТ 16576-71, ISO 4628-6:1990) может возникнуть при разрешении проблем с краской.

Рассматривая вопросы контроля качества полиграфической продукции, хотелось бы еще раз повторить: работать надо правильно с правильными качественными материалами. Мы же, в свою очередь, отметили некоторые, важные на наш взгляд, моменты контроля технологического процесса и предложили методы контроля расходных материалов и печатной продукции. Какие-то тесты могут быть взяты на вооружение типографиями для повседневной работы. В основном же знание методов тестирования может понадобиться при выборе расходных материалов от разных поставщиков, а также при разрешении сложных проблем, возникших уже в ходе работы.

Однако ни одна типография не в состоянии иметь все приборы, упоминавшиеся сегодня. Поэтому на базе полиграфических институтов и ассоциаций создаются специальные исследовательские лаборатории, которые при наличии аккредитации могут выступать третьей стороной при разборе конфликтов между поставщиком, производителем и заказчиком. Услуги таких лабораторий довольно дороги.

В качестве небольшой саморекламы хотелось бы отметить, что мы представляем свою научно-испытательную лабораторию "Танзор-Франс". Лаборатория существует чуть больше года и находится еще в стадии становления.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.newsprint.ru/