در مطالب شماره قبل از اهمیت داروی آب و آب مورد استفاده در ماشین چاپ و کمی هم در مورد سختی آب گفتیم و اینکه چه آبی و با چه مشخصاتی برای ماشین چاپ مناسب است در این شماره مطالب قبلی را کامل‌تر می‌کنیم:
- انواع سختی آب:
الف) سختی آب کلی
ب) سختی آب کربناتی
- تأثیرات منفی هر کدام از سختی‌های آب:
الف) تأثیرات منفی سختی آب کلی
1- رگه آوردن (رسوب) روی نوردهای مرکب
2- رسوب روی لاستیک سیلندر
ب) تأثیرات منفی سختی آب کربناتی
1- اثرگذاری بر میزان ph
2- ایجاد نوسان در میزان ph
همچنین به آب زمانی اصطلاح نرم اطلاق می گردد که شامل مقدار خیلی کم از اجزا و افزودنی ها باشد و یا اصلاً بدون هیچ گونه ماده اضافی باشد. از آن طرف آب سخت شامل مقدار زیادی از نمک های کلسیم و منیزیم است.
در کشور آلمان، سختی آب با درجه و مقیاس(d یا dh) سنجیده می شود، دیگر کشورها نیز واحدهای سنجش متفاوتی دارند.
براساس واحد اندازه گیری بین‌المللی SI تعداد یون ها در واحد مول بر لیتر یا میلی مول بر لیتر سنجیده می شود و به صورت کلی سختی بین 8 تا 12 (واحد سختی (dh)) برای آب، مقداری ایده‌آل در چاپ افست است.
سختی آب را می توان با نوارهای تست که تغییر رنگ پیدا می کند به دست آورد؛ پس از تغییر رنگ این نوارها، آن‌ها را با نمودار رنگ مقایسه کرده و میزان سختی آب سنجیده می‌شود.
البته روش مدرن تری نیز امروز مورد استفاده قرار می گیرد که نتیجه دقیق تری نیز دارد و آن استفاده از دستگاه های الکترونیکی سنجش سختی است.
نکته منفی کلیه دستگاه های اندازه گیری الکترونیکی در آن است که باید آن را منظم کالیبره و تنظیم نمود.
لازم به ذکر است سختی آب باعث به وجود آمدن مشکلات زیر در فرآیند چاپ می شود از جمله:
- رسوب نمک های کربنات کلسیم یا آهک روی نورد و پلیت که باعث آسیب به نوردها می شود.
- آهکی که در آب وجود دارد باعث می شود تا نوردهای مرکب به خوبی کار نکنند و خشک بچرخند.
- تعادلph به هم می خورد.
- باعث شیشه ای شدن نوردها می شود.
- باعث نشست مرکب قرمز روی لاستیک ها و نوردها می شود (یون کلسیم).
- باعث نامنظم شدن تغذیه داروی آب به پلیت می شود (به علت اختلال در بالانس آب و مرکب).
- افزایش درصد ترام.
مشکلات ذکر شده زمانی به وقوع می‌پیوندد که سختی آب از مقدار dh 15بیشتر باشد.
مقدار نمک های کلسیم و منیزیم موجود در آب سبب طبقه بندی آن از نرم به سخت می شود.
سختی آب بسته به محل جغرافیایی از 0 تا 32 متغیر است.
TDS، مخفف Total Dissolved Solid، مجموع ذرات جامع حل شده است و به تعداد نمک های حل شده در آب مربوط می شود.
واحد جهانی برای بیان روشن مقدار نمک ها در آب براساس میلی مول در هر لیتر است.
جدول زیر مقایسه میزان سختی آب را براساس مقیاس های متفاوت در کشورهای مختلف نشان می دهد:
| خیلی سخت | سخت | متوسط | نرم | مقیاس یا درجه سختی |
| 63/7 | 3/7- 2/6 | 2/5 – 1/4 | 1/3 – 0 | بر اساس mmol یون‌های باز |
| 621 | 21- 15 | 14- 8 | 0-7 | سطح سختی °d آلمان |
| 626 | 26- 19 | 18- 10 | 0-9 | سطح سختی°e انگلیس |
| 637 | 37- 26 | 25- 14 | 0-1 | سطح سختی °f فرانسه |
جدول زیر تأثیرات منفی که توسط عوامل خارجی و اجزا و املاح آب بر روی پروسه چاپ می گذارد را نشان می دهد.
| تأثیر منفی | مقدار مطلوب | |
| سختی آب | ته‌نشین شدن روی نورد افزایش میل به امولسیون رسوب آهک | 8-10dh |
| هیدروکربن | ثابت نبودن ph | بیشتر از 150 میلی‌گرم بر لیتر |
| کلراید نیترات سولفات | نمک‌های خورنده | کمتر از 25 میلی‌گرم بر لیتر کمتر از 20 میلی‌گرم بر لیتر کمتر از 50 مول بر لیتر |
| نوسان در ذرات آب | اختلال در بالانس آب و مرکب (نوسان در کیفیت) | شرایط ثابت در طی مراقبت آب |
با فرو بردن نوار تست به مدت یک ثانیه در آب و صبر کردن به مدت 2 دقیقه نتیجه را می خوانید؛ اگر سختی کمتر از مقدار نرمال باشد با اضافه کردن املاح، سختی آب را به حد استاندارد می رسانید اما اگر بیشتر از حد استاندارد باشد بایستی با روش اسمز معکوس املاح را کاهش داد که دوباره با اضافه کردن بعضی املاح به حد استاندارد سختی می رسیم.
سختی آب ناشی از وجود یون های کلسیم و منیزیم در آب است. در آب های طبیعی معمولاً غلظت کلسیم حدود 2 برابر منیزیم است در حالی که در آب دریا غلظت منیزیم درحدود 5 برابر کلسیم است.
آب تصفیه نشده و خام می تواند به علت وجود یون های مختلف، باعث تغییر محلول مرطوب‌کننده ماشین افست از یک تا 3 واحد شود. ثابت بودن سختی آب خیلی مهم است زیرا تغییرات در سختی آب باعث می شود تا شرایط کار با ماشین افست بر هم بخورد.
آبی که دارای سختی کم است (آب خیلی نرم) اشکال در محلول مرطوب‌کننده ماشین افست ایجاد نمی کند ولی سختی بالا می تواند باعث رسوب کلسیم کربنات در یخچال ماشین افست و یا رسوب کردن کلسیم بر روی نوردهای آبرسان و روی سطح لاستیک ماشین چاپ شود.
این ها دلایل محکمی است که آب، کنترل دقیق و خالص‌سازی شود و سپس در چاپخانه استفاده شود.
سختی آب همچنین بر روی امولسیون آب و مرکب تأثیر گذاشته و باعث می شود میزان جذب آب و مرکب بالا رفته و دیرتر خشک شود.
روش های مختلفی برای جذب سختی آب وجود دارد که از مهم ترین آن ها می توان به سه روش زیر اشاره کرد:
- تقطیر رزین های تبادل یون 2
- 2. اسمز معکوس
- 3. الکترودیالیز
حال به توضیح هر یک از این روش‌ها می‌پردازیم:
1- تقطیر:
آب مقطر با جوشاندن آب خام در دستگاه تقطیر به دست می‌آید. در این دستگاه یک مبرد یا چگالنده وجود دارد که بخار حاصل از جوشاندن آب را سرد می کند و دوباره به مایع تبدیل می کند که مایع حاصل آب مقطر نام دارد و تقریباً عاری از مواد معدنی و مواد آلی است زیرا نقطه ذوب اکثر مواد معدنی خیلی بالاست و به راحتی به بخار تبدیل نمی شوند.
ولی مقدار کمی از مواد معدنی با قطرات خیلی کوچک آب به همراه بخار حمل می شوند و در اثر این اتفاق میزان کمی مواد معدنی در آب مقطر باقی می‌ماند.
اگر آب خام دارای 200 میلی‌گرم بر لیتر مواد معدنی حل شده باشد، بعد از فرایند تقطیر این مقدار به 10 تا 20 میلی‌گرم بر لیتر می رسد که این مقدار برای اکثر روش های چاپی مناسب است و اگر به آب خالص تری احتیاج باشد آب مقطر دوباره تقطیر می شود و حتی این کار تا 3 بار نیز تکرار می شود.
یکی از مشکلات فرایند تقطیر هزینه بالای آن و مصرف انرژی زیاد است.
2- اسمز معکوس
اسمز معکوس فرایندی است که اکثر مواد حل شده در آب را حذف می کند. اسمز معکوس می تواند اکثر یون های مثبت و منفی در آب و همچنین موادی که در آب یونیزه نمی شوند مانند روغن‌ها، مواد معلق و باکتری ها را حذف کند.
به طور کلی اسمز معکوس می تواند 99% مواد معدنی حل شده و 97% مواد آلی و کلوییدیاب را حذف کند. اگر یک غشاء نیمه تراوا بین دو محلول با غلطت‌های متفاوت قرار گیرد مقداری از حلال از یک طرف غشاء به طرف دیگر منتقل می شود آب از غشاء عبور کرده و محلول غلیظ تر می شود.
در شکل می‌بینیم که آب خالص از غشاء عبور کرده و وارد آب شور می شود و اگر به سیستم اجازه داده شود تا به تعادل برسد، سطح آب نمک بالاتر از سطح اسمز معکوس بر خلاف اسمز است همان‌طور که در شکل نشان داده شده است با اعمال فشار به محلول غلیظ‌تر، آب از غشاء نیمه تراوا عبور کرده و به سمت محلول دقیق تر می رود. غشاء به آب اجازه عبور می دهد و مواد حل شده در پشت غشاء باقی می مانند و فقط مقدار خیلی کمی از غشاء عبور می کند.
غشاء اسمز معکوس را نیمه تراوا می نامند چون غشاء همانند فیلتر عمل می کند، به گونه‌ای که مولکول های حلال از آن عبور کرده ولی مولکول های ناخالص قادر به عبور از غشاء نیستند بنابراین غشاء برای مولکول های حلال تراوا و برای مولکول های ناخالص ناتراوا است.
غشاء را معمولاً از جنس استات سلولز، پلی آمید و پلی فنیل اکسید تهیه می کنند. غشاء مناسب برای اسمز معکوس باید ویژگی های خاصی داشته باشد مثلاً در برابر حمله مواد شیمیایی و یا بیولوژیکی مقاوم بوده و قدرت تحمل فشار اعمال شده را داشته باشد و از همه مهم تر در برابر تغییرات ….. مقاوم باشد.
عمر مفید غشاء اسمز معکوس از جنس استات بیش از سه سال نیست. سیستم های اسمز معکوس یکی از بهترین روش ها برای حذف سختی آب در چاپخانه ها هستند و امروزه اکثر چاپخانه های مدرن به این نوع سیستم ها مجهزند و بخشی از آب ورودی به چاپخانه را تصفیه می کنند تا میزان سختی را به حالت ایده‌آل برای چاپ افست برسانند.
3- روش الکترودیالیز
دستگاه EDI با استفاده از رزین‌های تبادل یونی، یون‌ها را از آب حذف می‌کند، این امر در حالی است که یون‌ها برای احیای مجدد نیاز به هیچ‌گونه مواد شیمیایی ندارند. در دستگاه EDI جریان الکتریکی استفاده می‌شود که موجب می شود در بستری از رزین، یون‌ها از آب ورودی به خارج از سیستم به‌طور پیوسته مهاجرت کنند. همچنین جریان الکتریکی باعت تجزیه مولکول‌های آب به OH و H می‌شود که این امر موجب احیای رزین‌ها می گردد.
حال چرا از داروی آب استفاده می کنیم؟
داروی آب باید با عوامل چاپ مانند ماشین چاپ، زینک و سیستم رطوبت‌رسانی آن، کاغذ و مرکب به راحتی کار کند. از ابتدای اختراع چاپ افست مشخص شد که آبی که فاقد افزودنی های مشخصی است برای سیستم رطوبت پلیت در افست مناسب نیست برای حل این مشکل افزودنی های خاصی اضافه می شد. اما به واسطه کشفیات جدید در چاپ و تأثیر فن‌آوری پیشرفته و جدید بر این رشته صنعتی مشخص شد که آن موارد دیگر کافی نیستند.
همچنین افزایش سرعت چاپ در ماشین های چاپ افست عامل مهم دیگری بود که به کارگیری محلول های جدید آب را می طلبد.
برای سنجش داروی آب دو فاکتور مهم وجود دارد که بایستی در هر بار مصرف آب اندازه‌گیری شود:
1- ph
2- هدایت الکتریکی
در ادامه مطلب، در شماره بعدی، در مورد هرکدام از موارد فوق صحبت خواهیم کرد.