La KBA e l affiliata Metronic AG sono i

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1 Edizione 2005 No. 2 PRODOTTI PRASSI PROSPETTIVE Il futuro della stampa offset è già iniziato da tempo! Dal contenuto Senza acqua e senza viti del calamaio Premessa 2 La KBA e l affiliata Metronic AG sono i precursori e gli unici produttori dell innovativa tecnologia di stampa offset senza acqua con gruppi inchiostratori senza viti del calamaio. Grazie ad una visione chiara, ad un lavoro di sviluppo intenso e a partner strategici competenti, negli ultimi anni sono state realizzate soluzioni di qualità e attraenti economicamente per modelli commerciali esistenti e nuovi. Macchine innovative come la 74 Karat, la Metronic CD-Print e la Metronic oc200 riscuotono successo sul campo e sono testimoni della concorrenzialità del nuovo processo. Questo offre allo stesso tempo il presupposto per una produzione industriale standardizzata, perché riduce decisamente, o esclude del tutto, oltre ad una gran quantità di parametri della stampa offset a umido convenzionale spesso negativi sul risultato di stampa, anche gli influssi soggettivi degli operatori. Grazie agli indubbi vantaggi economici, ambientali, di semplicità d uso, di qualità di stampa e alla varietà di applicazioni, la KBA continuerà a seguire intensamente questa tecnologia. Gli esempi più recenti sono le nuove macchine introdotte sul mercato dalla KBA, Genius 52, Rapida 74 Gravuflow, Cortina e la Premius della Metronic. Infatti la filosofia del futuro della Cortina modificherà a fondo la produzione nell importante segmento di mercato della stampa di giornali. Questa edizione del KBA Process descrive in modo oggettivo, con l aiuto di autori interni ed esterni qualificati, la storia, lo stato attuale e il futuro della stampa offset senza acqua senza viti del calamaio. Oltre alla rappresentazione delle filosofie tecniche e applicative delle singole macchine, un informazione dettagliata viene proposta con l aiuto di panoramiche di mercato relative a lastre e inchiostri, dei risultati di calcoli indipendenti sulla redditività, dell interesse per le tematiche ambientali sempre più importanti nonché di campioni di stampa reali per dimostrare il potenziale di qualità. Pietre miliari Stampa planografica 3 Approcci odierni ai processi Interazione dei materiali 7 Gruppi inchiostratori corti senza viti del calamaio 12 Condizionamento in funzione del gruppo inchiostratore 16 Strategia di condizionamento stampa offset di giornali 18 Materiali Forme da stampa 24 Stampa senza acqua 31 Stampa UV senza acqua 36 Qualità Vantaggi sulla qualità offset senza acqua 39 Stampa industriale standardizzata 42 Economicità Vantaggi senza acqua/ senza viti del calamaio 45 Calcolo della redditività 48 Ambiente Il bilancio ecologico 50 Documento BREF industria della stampa 53 Handling Manovrabilità, produttività 55 Applicazioni Stampa offset senza acqua oggi 65 Stampa commerciale/ di imballaggi/plastica 67 Stampa offset di giornali senza acqua 73 Previsione Futuro, ulteriori sviluppi 77 Colofone 78 Risorse/Partner 11

2 Premessa Cari clienti e amici della nostra azienda, Albrecht Bolza-Schünemann, presidente del C.d.A. della Koenig & Bauer AG, in occasione del conferimento del premio ecologico EWPA per la Rapida 74 G senza acqua alla drupa 2004 Funziona anche senza acqua Il processo offset senza acqua ha già oltre 30 anni. Inizialmente l idea di sostituire il liquido di bagnatura e i problemi connessi mediante uno strato di silicone sulla lastra fu accolta con euforia. Con la crescita esponenziale della stampa planografica indiretta negli anni 70, 80 e 90 del secolo scorso, tuttavia, l offset senza acqua ha invece poi condotto un esistenza molto poco appariscente. Da molti stampatori veniva visto come ergoterapia per fricchettoni ecologici o tuttalpiù per visionari incorreggibili. In Europa la Scandinavia assunse il ruolo di precursore, viste anche le imposizioni molto più severe sull ambiente. Anche negli USA il processo conquistò solo un piccolo gruppo di fan. Solo in Giappone il processo senza acqua riuscì a conquistare quote di mercato rilevanti. Come cause per questo ruolo di nicchia sono stati indicati i prezzi elevati delle lastre dovuti al brevetto del produttore giapponese Toray, scaduto oltre dieci anni fa, la scarsa disponibilità dei clienti di pagare di più per la qualità di stampa senza dubbio migliore, la maggiore sensibilità ai graffi manifestata dalle lastre o il trasferimento relativamente instabile dell inchiostro dato il condizionamento all epoca ancora insoddisfacente delle macchine. Solo quando il brevetto Toray è scaduto e altri produttori di lastre come KodakPolychrome, Agfa e Presstek hanno introdotto sul mercato lastre senza acqua o almeno portato alla maturità produttiva, si è avvertita una rinascita della stampa offset senza acqua. Infatti alla drupa 1995 furono ordinate diverse rotative commerciali senza acqua. Alla maggiore diffusione della tecnologia senza gruppi di bagnatura contribuirono in particolare le macchine offset digitali introdotte sul mercato negli anni 90, ad es. la GTO-DI e la Quickmaster DI della Heidelberg o la 74 Karat della KBA, che producono quasi esclusivamente con offset senza acqua. E argomento discusso nel settore l offset senza acqua lo è diventato quando la KBA con la macchina con torri da otto compatta del tutto nuova,cortina, ha dimostrato alla drupa 2000 che con l offset senza acqua si possono perfino produrre giornali con velocità elevata, scarti minimi e qualità di stampa impeccabile. Contrariamente a tutti gli altri costruttori, la KBA sulle sue innovative macchine senza acqua non solo ha omesso i gruppi di bagnatura e giocherellato con il condizionamento di aria o acqua, ma ha integrato il processo di stampa senza acqua con la tecnologia di inchiostrazione senza viti del calamaio e con un condizionamento precisissimo e rapido per cilindro retinato e cilindro portalastra. Dopo che Friedrich Koenig quasi 200 anni orsono inventò il gruppo inchiostratore a rulli, che rappresenta ancora oggi nei suoi fondamenti lo stato della tecnologia dei gruppi inchiostratori offset convenzionali, con la combinazione senza acqua e senza viti del calamaio alla KBA è riuscita un innovazione di base con possibilità del tutto nuove per la stampa di qualità standardizzata e riproducibile. Alla PRINT 97 di Chicago la KBA presentò per la prima volta in stampa la macchina offset digitale 74 Karat, sviluppata assieme alla Scitex. La nostra affiliata Metronic AG aveva già utilizzato con successo alcuni anni prima nella stampa di smart card o di supporti di dati elettronici la tecnologia dei gruppi inchiostratori corti senza acqua. Alla drupa 2000 seguì la rotativa offset per giornali KBA Cortina, definita da molti come rivoluzionaria, alla Ipex 2002 la macchina a fogli per il formato piccolo KBA Genius 52, qualificata dalla stampa specializzata come geniale e, infine, alla drupa 2004 la macchina per il formato medio Rapida 74 G (G = Gravuflow) in costruzione del tipo in linea. Con le sue macchine a foglio, a bobina e speciali senza acqua e senza viti del calamaio, la KBA oggi può dimostrare concretamente che anche nella stampa l economia e l ecologia o la standardizzazione e la qualità non sono in contraddizione. La vendita di 29 torri da otto Cortina a sei utenti in Olanda, Germania, Belgio e Svizzera nel giro di 15 mesi, il successo di mercato della Genius 52 finora soprattutto nella versione UV, la qualità eccellente fornita su carta, cartone o plastica da molti utenti convinti della 74 Karat e le esperienze ancora fresche, ma molto positive con la Rapida 74 Gravuflow fanno ritenere che la filosofia anticipatrice della KBA, viste le tirature in calo, le richieste di qualità in ascesa e le leggi sull ambiente sempre più restrittive troverà un numero crescente di estimatori. Per questo motivo in questo numero del KBA Process vogliamo informarvi sui retroscena, sulla tecnica, sugli esempi applicativi, i materiali, l economicità e l importanza per l ambiente del processo offset senza acqua senza viti del calamaio. Noi speriamo che la lettura possa esservi d aiuto nel formarvi la vostra propria opinione e siamo felici del vostro interesse. Vostro 2

3 Pietre miliari Storia della stampa planografica Stampa planografica senza bagnatura Pietre miliari dello sviluppo Da quando esiste la stampa planografica su macchine da stampa ad alta velocità, non mancano i tentativi di bandire il liquido di bagnatura dal processo di stampa. Che ciò sia possibile lo ha dimostrato la fototipia già 150 anni orsono. Però ai sensi di una produzione industriale l era della stampa offset senza acqua inizia dopo alcuni fallimenti solo alla fine degli anni 70. Pietre miliari fondamentali lungo questa strada difficile le ha proposte di recente la KBA con le macchine 74 Karat, Genius, Rapida 74 G e Cortina. La prima macchina offset al mondo, costruita nel 1903 da Ira W. Rubel, New York, e messa in funzione nel 1907, dopo la ricostruzione della azienda di stampa litografica su pietra Union Lithographic Co. di San Francisco, distrutta da un terremoto. (Foto: Smithsonian Institute, Washington, D.C.) Prima stampa planografica con bagnatura: litografia, stampa litografica su pietra, stampa in zinco L origine comune della stampa offset a umido e senza acqua è la litografia. Questa è stata sviluppata da Alois Senefelder e da lui propagata nel 1798 come stampa chimica. Dato che Senefelder nelle sue sperimentazioni pluriennali aveva cercato per la verità di migliorare l incisione in rilievo per la stampa tipografica, per lui la stampa a trasferimento su pietra su una lastra di ardesia e gesso di Solnhofen inizialmente era solo un processo ausiliario. La stampa a trasferimento come processo di copia, in cui la struttura della forma di grasso idrorepellente viene trasferita dalla pietra originale sensibile su un altra pietra, non è stata però il passo decisivo dalla litografia artistica alla stampa litografica su pietra per tirature più elevate. Nella storia del gruppo Koenig & Bauer nel 1886 la Albert & Cie. di Frankenthal costruì la prima macchina da stampa ad alta velocità per stampa litografica su pietra. Nello stesso anno Ruddiman Johnston di Edimburgo sostituì le pietre in una rotativa di stampa plano-grafica con lastre di zinco irruvidite ( punzonate ) meccanicamente, che rappresentavano una massa notevolmente inferiore da mettere in movimento e frenare e portarono poi alle lastre avvolgibili. Il trasferimento indiretto dell immagine di stampa prima mediante un foglio di cartone pieno, poi mediante un tessuto gommato è nato in Inghilterra all inizio degli anni 80 in combinazione con la stampa su metallo. Nel 1903 diversi americani Robert F. Rogers, L.S. Morris e Ira W. Rubel ottennero, indipendentemente uno dall altro, dei brevetti su principi o macchine ad alta velocità, i quali sfruttavano la stampa indiretta con gomma anche per la stampa su carta. Rubel, al cui brevetto risale la definizione offset, aveva scoperto per caso, grazie ad alcuni fogli mancanti, la superiorità qualitativa della stampa indiretta. Egli costruì e commercializzò la prima macchina offset a foglio al mondo. Dopo essere arrivato tardi nel 1903 con le sue domande di brevetto, il tedesco Caspar Hermann due anni dopo realizzò concretamente per la ditta americana Harris il principio dell offset con lastra di zinco e tessuto gommato in una macchina tipografica da bobina convertita. A Hermann va negli anni successivi il merito di aver introdotto la stampa offset in Germania e di averla ulteriormente sviluppata. Prima stampa planografica senza bagnatura: fototipia Lo sforzo nel duplicare fotografie indusse nel 1856 il francese Alphonse Louis Poitevin a stampare da lastre fotografiche (che all epoca erano di vetro). Egli copiò i negativi originali su nuove lastre in duplicati positivi e li inumidì con acqua, cosa che portò al rigonfiamento dell emulsione di alogenuro di argento. Si formò un rilievo che riprodusse i valori tonali a variazione continua nella stampa. Perciò nella fototipia non vi è bisogno di inumidire durante la stampa; basta una bagnatura unica prima della stampa, per così dire come processo di sviluppo dalla lastra fotografica positiva alla lastra. La stabilità nella tiratura, tuttavia, è con circa 1000 stampe troppo bassa per la stampa industriale. Infatti oggi la fototipia si usa solo nell ambito della stampa artistica in piccole tirature comunque sempre da lastre di vetro. Prime invenzioni senza acqua: nessun interesse del mercato Un alimentazione stabile del liquido di bagnatura è stato un problema fin dall utilizzo concreto delle macchine ad alta velocità per stampa planografica e tale rimane ancora oggi, nonostante che l isopropanolo da un lato e costruzioni raffinate La fototipia, inventata nella metà del 19. secolo, è il primo processo di stampa planografica senza acqua (Fotos: Günther) 3

4 Pietre miliari Storia della stampa planografica La Toray Waterless Plate nel 1977 un successo per l offset senza acqua di gruppi di bagnatura dall altro stabilizzino alquanto bene la bagnatura. Non sono mancati dunque i tentativi di bandire il liquido di bagnatura dalla stampa offset, e oggi soprattutto per motivi ecologici. Caspar Hermann continuò a non avere fortuna come inventore, visto che nel 1919 non gli fu conferito il brevetto per la stampa offset senza bagnatura. Nel 1930, al termine del suo lavoro quinquennale presso la Wiener Druckmaschinenfabrik Neuburger, sperimentò con lastre che la ditta Eggen (Viersen) aveva rivestito per lui con silicone e con componenti per inchiostri della Kast + Ehinger (Stoccarda). Con le lastre pronte e con gli inchiostri nel 1931 egli fece stampare a Vienna una tiratura in quadricromia su una macchina offset a foglio e a Lipsia su una macchina da stampa di giornali, da lui costruita, un inserto monocromatico con processo caucciù-caucciù. Entrambi i risultati furono presentati alla fiera di primavera di Lipsia, e più tardi anche negli Stati Uniti, però senza trovare persone interessate al suo nuovo processo di alta qualità. E neanche questa volta gli fu conferito nessun brevetto. Tutte le successive tecnologie di forme da stampa nella moderna stampa offset senza acqua avrebbero, invece, fatto riferimento al nucleo dell invenzione di Hermann: il silicone come strato repellente per l inchiostro! In inglese la stampa offset senza acqua viene infatti anche definita talvolta Siligraphy. Prime tecnologie senza acqua: Reverse Lithography e Driography La prima tecnologia senza acqua dopo la Seconda Guerra Mondiale è stata sviluppata nel 1966 negli USA dagli ingegneri Greubel e Russell come Reverse Lithography per la stampa di imballaggi inodore. Però loro utilizzarono al posto dell acqua un liquido di bagnatura preparato da un composto di idrocarburi a rapida evaporazione, che si diffondeva sul silicone e rimuoveva l inchiostro da stampa un processo molto soggetto alle velature. La ditta americana 3M presentò alla drupa 1967 la sua lastra offset senza acqua brevettata tre anni dopo per rigettare nel 1976 questa tecnologia costata milioni di dollari. Perché soprattutto su macchine per il mezzo formato e su macchine per il formato medio nonché con tirature più elevate la superficie in silicone degli elementi non stampanti si rivelò essere non sufficientemente stabile lungo la tiratura e troppo sensibile ai graffi. Dato che così le lastre si potevano utilizzare solo nella stampa offset per il formato piccolo per tirature ridotte, ma erano troppo costose per questo segmento di mercato, gli stampatori se ne allontanarono. Inoltre l industria degli inchiostri sottovalutò in quel periodo il potenziale di queste tecnologie e non mise a disposizione inchiostri particolarmente adatti. Comunque sia: il marchio del processo 3M, Driography viene utilizzato ancora oggi ogni tanto come sinonimo di stampa offset senza acqua. Indipendentemente dalle lastre al silicone, diversi produttori di inchiostri presero un altra strada: volevano stampare su lastre convenzionali con inchiostro preemulsionato, in modo da poter rinunciare all applicazione di liquido di bagnatura nella macchina da stampa. Anche questo approccio fallì inizialmente, però nel frattempo è stato ripreso dalla Flint Ink in forma modificata (si veda il capitolo sugli approcci odierni ai processi). Primo prodotto maturo: Toray Waterless Plate La Toray Industries, un importante specialista giapponese per lo sviluppo e la produzione di polimeri, comprò nel 1972 il brevetto 3M-Driography nonché altri brevetti dalla Scott Paper Co., che lavorava a un Refrigeratore al glicole progetto simile. Nel 1975 la Toray fece domanda per un brevetto che utilizzava per la prima volta il termine waterless offset printing, e già alla drupa 1977 la Toray poté presentare la Waterless Plate. La commercializzazione iniziò un anno dopo con la lastra positiva senza acqua TAP, visto che in Giappone la maggior parte delle aziende grafiche era orientata sulla copia positiva. Per il mercato americano, in cui domina la copia negativa, la Toray presentò la lastra negativa senza acqua TAN in occasione della Print 1980, introducendola sul mercato nel Almeno adesso in Giappone i produttori di inchiostri da stampa e carta collaborarono, cosicché la nuova tecnologia riuscì ad affermarsi. In America invece sia gli stampatori che i produttori di inchiostri nutrivano ancora dubbi sui processi vicini alla Driography. È vero, peraltro, che fino all inizio degli anni 90 vi furono da superare i soliti problemi iniziali: lo strato siliconico continuava ad essere alquanto sensibile ai graffi, con Gruppo filtro e pompe Dispositivo di condizionamento in una macchina offset a foglio Rapida 105 indispensabile per condizioni di stampa stabili nel processo offset senza acqua Refrigeratore combinato 4

5 l aumentare della temperatura nel corso della tiratura di stampa le parti non stampanti tendevano alle velature, l inchiostro troppo viscoso provocava spellature (a causa dell effetto emulsione assente). Contro le velature la KBA e altri importanti costruttori di macchine da stampa aiutarono molto presto con dispositivi di condizionamento nelle unità di stampa uno strumento che contribuisce alla stabilità del processo anche sulle macchine offset a umido. Gli inchiostri presentano nel frattempo una minore viscosità, e la Toray ha migliorato lo strato siliconico. Intanto il numero di utenti Toray è aumentato molto anche in America. Primo gruppo di interesse: WPA L indubbio progresso qualitativo della stampa offset senza acqua ha indotto l azienda di stampa americana Arthur W. Lefebvre nel 1992 a fondare la Waterless Printing Association (WPA). La missione della WPA è quella di scambiare informazioni sullo sviluppo tecnico del processo e convincere sia stampatori sia acquirenti di prodotti stampati dei numerosi pregi. La Toray Industries ha dato nel 1993 l impulso per la fondazione della Japan Waterless Printing Association (JWPA). In Giappone all epoca il numero delle aziende che stampavano senza acqua era il più imponente. Nel 1996 si è formata, sulla scia dell importatore Toray tedesco marks-3zet (Mülheim/ Ruhr), la European Waterless Printing Association (EWPA). Tra le sue attività principali rientrano la diffusione della stampa offset senza acqua con inchiostri UV (WL-UV). La KBA ha realizzato con la 74 Karat per la prima volta anche l esposizione On-Press di lastre offset senza acqua e relativa inchiostrazione con un gruppo inchiostratore corto, Gravuflow. La prima mondiale è stata alla Imprinta 97, l introduzione ufficiale sul mercato è avvenuta alla drupa 2000 (Foto) Prima lastra senza acqua al laser: Presstek PEARLdry Dalla stampa digitale e dal CtP la stampa offset senza acqua ha avuto nuovi impulsi. La ditta Presstek fondata nel 1987 si era posta come obiettivo quello di inventare una lastra che non avesse più bisogno dello sviluppo chimico dopo l esposizione laser. Ciò diede allo stesso tempo la possibilità di esporre le lastre o le forme da stampa nella macchina da stampa; la Presstek protesse questa tecnologia con il marchio DI ( Direct Imaging ). Alla Print 1991 di Chicago questo principio è stato realizzato per la prima volta in una Heidelberg GTO ristrutturata, prima che alla drupa 1995 si potesse presentare la Heidelberg Quick-master DI 46-4 come soluzione matura per il mercato. Dato che nell esposizione On- Press si doveva avere l unità di esposizione al posto del gruppo di bagnatura, la Presstek accelerò lo sviluppo delle forme da stampa senza acqua: PEARLdry. Questa non è solo disponibile come forma da stampa DI, ma anche come lastra CtP. La PEARLdry funziona ad asportazione, vale a dire che il laser IR brucia lo strato siliconico, in modo da scoprire lo strato polimerico che porta l inchiostro. La Kodak Polychrome Graphics ha ottenuto nel 1994 un brevetto per una lastra negativa IR sensibile al laser, che richiede uno sviluppo chimico simile alla Toray TAN. La KPG coniò per l esposizione della lastra con laser termico il termine Computer-to-Waterless-Plate (CtWP). Contrariamente alle lastre Toray, la KPG rinunciò già all epoca a una pellicola antigraffio sopra il silicone. La lastra viene commercializzata Alla drupa 2000 la KBA ha presentato al mondo la prima rotativa coldset senza acqua: la Cortina 5

6 Pietre miliari Storia della stampa planografica oggi in Nordamerica con il nome Scorpion Thermal Waterless Printing Plate X54 e X54 Plus. La Toray stessa vende dal 1999 una lastra negativa CtWP, la TAC. A differenza di altre lastre senza acqua, la sua quarta versione, la RG5, riesce ad essere valutata da apparecchi di misura delle lastre ( Dotmeters ). Alla drupa 2004 la Creo ha presentato con la sua forma da stampa CtWP, Clarus WL, un ulteriore alternativa. Primi gruppi inchiostratori corti senza acqua senza viti del calamaio: KBA e Metronic Dalla stretta collaborazione delle due aziende partner KBA e Metronic (diventata nel frattempo affiliata KBA) è nata nel La testina di esposizione DI Presstek ProFire utilizza diodi laser con funzionamento ad asportazione (Foto: Presstek) 1994 una tecnologia rivoluzionaria di gruppi inchiostratori. Per la stampa su schede plastificate la Metronic inserì nella serie di macchine da stampa OC 200 piccoli gruppi inchiostratori corti Anilox che funzionano in combinazione con lastre Toray e inchiostri offset senza acqua con tempra UV oggi la tecnologia di punta in questo segmento di mercato. La tecnica dei gruppi inchiostratori corti senza acqua senza viti del calamaio è stata poi ulteriormente sviluppata e viene oggi impiegata nelle macchine KBA Genius 52 (gruppo inchiostratore Metronic), 74 Karat e Rapida 74 G (gruppo inchiostratore Gravuflow) nonché nella Cortina (gruppo inchiostratore Newsflow). La KBA offre dunque impulsi decisivi alla stampa offset senza acqua anche per quanto riguarda la tecnica delle macchine: alla semplificazione dei processi contribuisce non solo l assenza del liquido di bagnatura, ma anche la rinuncia alle viti del calamaio oltretutto un passo importante sulla strada verso un processo di stampa standardizzato. Prima rotativa per giornali senza acqua: KBA Cortina La KBA Cortina citata è anche la prima rotativa coldset senza acqua al mondo. Essa è stata presentata alla drupa 2000, al 2002 risalgono le prime installazioni della KBA. Con ciò la KBA schiude all offset senza acqua un altro dominio della stampa offset a umido: la stampa di giornali in tirature elevate. Dieter Kleeberg Stampa offset senza acqua Classificazione e delimitazione Anche il principio attivo dell assunzione e della repulsione di inchiostro da stampa in una forma da stampa planografica nonché il trasferimento indiretto dell immagine di stampa (dunque da una forma da stampa con immagine a lettura diritta) mediante caucciù sono le caratteristiche essenziali della stampa offset senza acqua. Si tratta dunque chiaramente di un processo di stampa planografica indiretto. E in questo caso è di scarso rilievo che gli elementi stampanti e quelli non stampanti si trovino solo quasi su un unico piano caratteristica che presentano, tra l altro, tutte le forme da stampa planografica. Tipico della stampa planografica senza bagnatura è che le zone stampanti sono all incirca 2 µm più in profondità rispetto a quelle non stampanti nella fototipia all interno del rilievo in gelatina, nella stampa offset senza acqua tra le parti di silicone. La classificazione come processo di stampa rotocalco (in America si parla oltre che di Driography anche di Silicon intaglio, la stampa Processo di stampa Stampa planografica con bagnatura: Litografia, stampa litografica su pietra Stampa in zinco Stampa offset convenzionale Offset per giornali di-litho Stampa planografica senza bagnatura: Fototipia Diretto Stampa offset senza acqua Stampa tipografica: Offset a secco, letterset Stampa rotocalco: Stampa a tampone Disp. degli elementi stampa Piana Piana Quasi piana Quasi piana Quasi piana Quasi piana Sollevata Incavata Forma da stampa Pietra originale, Pietra duplicata Lastra di zinco avvolgibile Lastra di metallo avvolgibile o pellicola PET Lastra trimetallica avvolgibile Lastra di vetro Lastra di mettallo avvolgibile o pellicola PET Rilievo avvolgibile Lastra stampa a rilievo rotocalco al silicone ) sarebbe però ardita, perché l inchiostro da stampa, che nell offset senza acqua è molto più viscoso, su qualsiasi macchina da stampa planografica non viene applicato né mediante immersione o flusso della forma da stampa e poi raschiato, né esso si asciuga mediante evaporazione di un solvente. E poi nel trasferimento dell inchiostro avviene una separazione del film d inchiostro e non lo svuotamento completo delle celle come ad es. nella stampa rotocalco. Inoltre la retinatura nella stampa offset senza acqua non corrisponde alla struttura delle cellette variabile in superficie e profondità della stampa rotocalco. Molti parlano a proposito della stampa offset senza acqua in modo alquanto disinvolto come di offset a secco. Anche questo non è corretto, perché con ciò si definisce un processo di stampa tipografica indiretto, il letterset. Caratteristiche della stampa offset senza acqua al confronto con altri processi di stampa affidabili con forma da stampa piana o trasferimento indiretto dell immagine di stampa Principio tecnico Diretto Diretto Indiretto mediante caucciù Diretto Indiretto mediante caucciù Indiretto m. c. Indiretto mediante tampone Materiale delle zone stampanti Immagine per trasporti litografici o per la stampa a trasferimento Immagina per trasporti litografici, dopo strato fotosensibile* Rame (su cromo), dopo strato fotosensibile* (su alluminio) Rame o ottone e cromo Rilievo in gelatina dicromato non del tutto rigonfio Polimeri** Metallo inciso, polimeri** Cellette nella superficie di metallo o polimerica Materiale delle zone non stampanti Superficie di ardesia e gesso porosa umettata con acqua Superficie di zinco costruita umettata con acqua (Ossido di) metallo umettato con acqua (da 0 a 12% di IPA) Ossido di ferro o alluminio umettato con acqua Gelatina completamente satura di acqua-glicerolo Silicone Più profondo Spalle raschiate tra le cellette *)Strato con emulsione di alogenuro di argento, con colloide diazolo o in resina polimerizzabile; **)Fotopolimeri e termopolimeri, anche per asportazione laser e commutazione di fase Consistenza degli inchiostri da stampa Molto viscoso, pastoso Molto viscoso, pastoso Molto viscoso, pastoso Moco viscoso (coldset) Mediamente viscoso Mediamente viscoso Poco viscoso Molto viscoso diluito 6

7 Approcci odierni ai processi Materiali delle forme da stampa Approcci per un interazione ottimale tra inchiostri da stampa, lastre e altri materiali Per quanto riguarda i materiali, per realizzare una moderna stampa offset senza bagnatura esistono due tipi di approccio: con speciali lastre e forme senza acqua oppure con lastre convenzionali. Gli inchiostri da stampa impiegati allo scopo però si distinguono decisamente. Anche se l ultima possibilità citata non rappresenta ancora un alternativa concorrenziale. Nella valutazione dei materiali bisogna tenere conto anche dei caucciù e dei supporti da stampa. La stampa offset senza acqua si distingue per il fatto che il liquido di bagnatura utilizzato nel processo di stampa offset a umido convenzionale non serve. Dato che gli inchiostri offset senza acqua non sono esposti alla rimozione mediante liquido di bagnatura e all emulsione con un liquido di bagnatura, devono presentare caratteristiche diverse rispetto agli inchiostri offset a umido. Entrambi questi tipi di inchiostri hanno in comune la caratteristica di modificare il loro comportamento reologico durante il processo di stampa (si veda anche il riquadro Caratteristiche reologiche degli inchiostri da stampa ). Gli inchiostri offset a umido emulsionano con liquido di bagnatura Gli inchiostri offset a umido sono inizialmente molto viscosi, vale a dire che la loro viscosità dinamica può arrivare a 100 Pa s (secondi Pascal). Durante la Comportamento tipico degli inchiostri da stampa con temperature differenti. La viscosità e il tiro diminuiscono con l aumento della temperatura Le caratteristiche di scorrevolezza dipendono in primo luogo dalle forze di adesione e coesione tra i componenti dell inchiostro da stampa. Temperatura, velocità di lavorazione, forze di pressione e di taglio influiscono sulle caratteristiche di scorrevolezza e dunque sul risultato della stampa. Viscosità, durezza : tiro o resistenza dell inchiostro da stampa alla scorrevolezza; quanto maggiore è la viscosità, tanto minore è la tendenza alla transizione, tanto più uniforme la pellicola di inchiostro sulla forma da stampa; a proposito di inchiostri da stampa pastosi, sono interessanti la viscosità dinamica (quoziente da sollecitazione di spinta e velocità di scorrimento), misurate con un viscosimetro a rotazione, e la viscosità statica, rilevata ai sensi della ISO con un viscosimetro con asta a caduta, mentre per l impostazione e la regolazione della viscosità di inchiostri fluidi si utilizzano anche altri metodi di misurazione. Tissotropia: tendenza degli inchiostri da stampa pastosi, a ridurre la propria viscosità tramite intervento meccanico (macinatura laterale, separazione del film d inchiostro, agitazione); il ritorno allo stato iniziale pastoso si chiama rilassamento. Viscosità 200 Pa s Caratteristiche reologiche degli inchiostri da stampa C 70 Temperatura Tiro bagnatore 10 Scala de tackmeter 7,5 5 2,5 macinatura e la separazione della pellicola di inchiostro nel gruppo inchiostratore, agiscono forze meccaniche deformanti che producono calore, cosa che riduce la viscosità facendole perdere la consistenza pastosa (tissotropia). Per ogni grado centigrado di aumento della temperatura la viscosità si riduce di circa l 8%. A questo si aggiunge un forte emulsionamento con il liquido di bagnatura: grazie ad una rinnovata separazione della pellicola di liquido di bagnatura dalla forma da stampa nel gruppo inchiostratore, nonché eventualmente mediante rulli di transizione tra il gruppo bagnatore e il gruppo inchiostratore, si realizza un grado ottimale di emulsione fino al 70%. Ciò si avvicina ad una diluizione e comporta un ulteriore riduzione della viscosità. Pertanto lo stato di lavorazione degli inchiostri offset a umido è mediamente viscoso. Gli inchiostri offset senza acqua non spellano più Gli inchiostri offset senza acqua devono almeno compensare l effetto emulsione che non ha luogo. Per questo oggi allo stato iniziale non sono più così duri, dopo che i primi inchiostri offset senza acqua in assoluto erano troppo viscosi e ad alto tiro. All epoca nella stampa offset a foglio causavano problemi di spellatura sulla superficie della carta una delle difficoltà iniziali che accompagnò per alcuni anni l utilizzo della lastra Toray. Ciononostante i moderni inchiostri senza acqua continuano ad essere molto viscosi. Però, grazie alla stessa viscosità che possiedono gli inchiostri offset a umido, essi riescono a stampare con buona qualità praticamente su tutti i materiali, anche su carta meno collata o su carta per giornali. Una viscosità inferiore porterebbe, a causa del riscaldarsi Capacità di scorrevolezza, Flow: tratto che percorre una quantità di inchiostro definita (1 ml), con scorrimento verticale, in un determinato periodo di tempo (10 min); non dovrebbe essere inferiore ai 4 cm anche a viscosità elevata. Limite di scorrevolezza: passaggio dall allargamento automatico all arresto dell inchiostro da stampa; importante per lo scorrimento dell inchiostro nel calamaio, la non copertura delle zone non stampanti e la definizione netta del punto. Tiro, Tack: capacità di separazione o resistenza alla separazione di una pellicola di inchiostro, misurate ai sensi della ISO mediante tackmeter a rotazione; quanto maggiore il tiro, tanto più forte l adesione sulla lastra e sul caucciù e dunque la tendenza alla spellatura, però anche più nitida la riproduzione dell immagine. Brevità : proprietà di scorrevolezza di un inchiostro da stampa, illustrata nella formazione di un filo lungo o corto nel corso della pescata o del tamponaggio; inchiostri più lunghi scorrono meglio e sono adatti per sistemi a pompa, inchiostri più corti tendono meno alla nebulizzazione e riproducono l immagine di stampa in modo più nitido. 7

8 Approcci odierni ai processi Materiali delle forme da stampa dell inchiostro, ad uno stato di lavorazione fluido. Inoltre un aumento incontrollato della temperatura provoca un accumulo di inchiostro sulle parti non stampanti, dunque a velature, per cui è fondamentale un dispositivo di condizionamento perfettamente funzionante (si veda l ultima sezione). e sono in parte lavabili con acqua La SunChemical fa in modo che gli inchiostri senza acqua, che già di per sé vengono stampati in modo ecologico, siano particolarmente delicati sull ambiente anche durante il processo di lavaggio. Il produttore di inchiostri ha presentato alla drupa 2000, con il nome di Instant Dry, degli inchiostri che si possono lavare dai rulli e dal caucciù solo con acqua invece che con solventi. Oggi questi inchiostri vengono commercializzati con il nome Irodry W2 e DriLith W2 (il marchio W2 sta per water washable ), e utilizzati anche sulle macchine da stampa a fogli KBA. Gli inchiostri W2 si basano, invece che su oli minerali, su esteri di acidi grassi organici non volatili e presentano altre caratteristiche vantaggiose come quelle di essere disinchiostranti, ad essiccazione rapida e senza polvere, resistenti all abrasione, ad aumento del valore tonale e di struttura stabile (viscosità costante). Calibratura degli inchiostri senza acqua in funzione dei materiali delle lastre Nella stampa offset senza acqua gli inchiostri da stampa sono calibrati su due materiali di lastre: su silicone e un polimero speciale. Il silicone funge da strato repellente per l inchiostro (oleofobo). A seconda dello spessore dello strato di silicone all incirca 2 µm più in profondità vi sono le parti inchiostranti (oleofili) composte da un polimero fotosensibile o termosensibile. La maggior parte degli inchiostri senza acqua è ugualmente adatta per i prodotti di lastre senza acqua disponibili. In questo caso gli inchiostri da stampa si distinguono, proprio come nell offset a umido, secondo la rispettiva regolazione: per stampa a foglio e a bobina (heatset e coldset) nonché ad essiccazione ossidativa e indurimento tramite radiazione. La regolazione degli inchiostri da stampa offset a fogli senza acqua oggi di norma è essiccazione media, come compromesso ottimale tra esiguo fabbisogno di lavaggio e buona essiccazione completa. Le applicazioni Direct- Imaging, che fino alla drupa 2004 erano limitate alle forme e alle lastre Presstek PEARLdry e PEARLdry Plus, richiedono anch esse serie di inchiostri appositamente regolate. La KBA si riserva di consigliare per l impiego sulla 74 Karat solo inchiostri appositamente testati. Lo stesso vale per l impiego sulla macchina da stampa di giornali senza acqua KBA Cortina: qui gli inchiostri speciali più fluidi dei diversi produttori devono armonizzare esattamente con le lastre indicate. Lastre offset senza acqua: rivestite con silicone I siliconi sono molecole a catena o molecole ad anello basate su ossido di silicio, sui cui atomi di silicio si trovano residui di idrocarburi a combinazione semplice, ad es. metile. Queste molecole residue procurano nel corso della trasformazione del materiale di partenza in oli, grassi, resine o caucciù e gomma, la reticolazione spaziale. Sulle lastre offset senza acqua si è rivelata di successo una semplice massa gommosa di dimetilsilicone (CH3)2SiO. Dal 1930, dagli esperimenti geniali di Caspar Hermann, la ricerca non ha trovato un materiale più adatto del silicone. Il principio funzionale poggia sull idea diffusa che il silicone su quote di solventi oleosi dell inchiostro da stampa non sia repellente, bensì eserciti attrazione, o perfino che il solvente penetri nel silicone. Queste quote di solventi vengono liberate tramite il processo di separazione del film Dato che il principio WFBL si manifesta già nel giro di poche sovrarullature, nella stampa offset senza acqua si hanno meno scarti. 1) Durante la prima sovrarullatura a opera dei rulli di inchiostrazione forma la lastra senza acqua viene completamente inchiostrata. 2) Immediatamente penetrano quote di solventi (beige) dall inchiostro da stampa nello strato siliconico (giallo). 3) Il silicone si satura presto di solvente, il quale adesso inizia ad accumularsi sulla superficie siliconica. 4) I rulli di inchiostrazione forma si riprendono l inchiostro dalle parti di silicone coperte dal solvente; la separazione del film d inchiostro adesso avviene solo sulle parti di immagine, il polimero inchiostrante (verde) d inchiostro nel gruppo inchiostratore. Dopo le prime sovrarullature dei rulli di inchiostrazione forma sul cilindro portalastra, la superficie siliconica è rapidamente satura di solvente. Per questo sulla superficie siliconica si può accumulare un sottile strato di solvente e assumere il ruolo che un tempo aveva il liquido di bagnatura come sostanza separatrice. La tensione superficiale, che incide sulle successive sovrarullature tra lo strato di solvente e l inchiostro da stampa, è estremamente bassa, cosicché in questi punti non si può depositare inchiostro da stampa. Gli sviluppatori di inchiostri parlano nel caso di questo strato di solvente di un weak fluid boundary layer (WFBL) uno strato limite di liquido basso (a bassa tensione). A questo modello complicato si rimane attaccati, ad es. perché il teflon presenta una tensione superficiale altrettanto bassa quanto il silicone, però fallisce come materiale oleofobo per lastre. e polimeri I polimeri sono sostanze composte da molecole organiche, che unendosi formano un reticolo nello spazio. Oggi si conoscono migliaia di polimeri, le cui caratteristiche si riescono a modificare in modo mirato grazie a reazioni chimiche. I fotopolimeri sono fotosensibili, vale a dire che reagiscono alla luce o alla radiazione UV facendo sì che dei fotocatalizzatori in essi collocati avviino la formazione di radicali, che portano in sostanze reticolate in modo unidimensionale (ad es. resine) ad una maggiore reticolazione, e dunque all indurimento, oppure che aumentano la reattività ad es. rispetto ai liquidi di sviluppo. I termopolimeri reagiscono alla radiazione termica, ad es. da un radiatore IR, in modo tale da modificare o distruggere la struttura polimerica fino al punto da far sì che i prodotti della reazione si riescano ad asportare mediante un bagno di sviluppo, un lavaggio, spazzolatura ecc. Sulle lastre senza acqua vengono impiegati polimeri fotosensibili o sensibilizzati IR, i quali dopo un processo di sviluppo o di combustione respingono lo strato siliconico che li sovrasta. Contrariamente al silicone o al solvente che vi aderisce sopra, i polimeri liberati sotto il silicone hanno un elevata tensione superficiale. Questa provoca Il Toray Waterless Plate Processor opera con tre o quattro bagni: una soluzione di pretrattamento (PRE), acqua per lo sviluppo (DEV) e una soluzione per trattamento finale (AFTER). Come opzione su alcuni tipi di lastra è supportata la successiva spazzolatura dei resti di silicone (WATER) 8

9 un elevata tensione superficiale tra polimero e inchiostro da stampa, cosicché in questi punti l inchiostro da stampa aderisce. Questa tensione superficiale è all incirca della stessa misura di quella tra l inchiostro da stampa e i rulli gommati (inchiostrazione della forma da stampa) o il caucciù (trasferimento dell immagine di stampa), cosa che causa l auspicato effetto separazione del film d inchiostro quando i due entrano in contatto. In ultima analisi, soprattutto se si prende in considerazione un inchiostro da stampa non emulsionato, il polimero deve avere le stesse caratteristiche di separazione del film d inchiostro degli strati fotosensibili oleofili dell offset a umido composti da termopolimero o fotopolimero. Lastre offset senza acqua I polimeri sulle lastre senza acqua si distinguono decisamente dai fotopolimeri e termopolimeri sulle lastre offset a umido. In primo luogo i polimeri senza acqua non sono presenti come strato superiore, ma sono sotto il silicone. Ciò significa che vengono esposti attraverso lo strato siliconico. Nel caso delle lastre Toray durante l esposizione sopra il silicone vi è anche uno strato trasparente antigraffio. In secondo luogo i polimeri delle lastre offset a umido reagiscono all esposizione con indurimento o rammollimento; le parti rammollite o non indurite vengono asportate mediante un processo di sviluppo chimico e/o meccanico. I polimeri senza acqua invece danno inizio al distacco dello strato siliconico che li sovrasta. Questo distacco si ottiene in modi diversi: con e senza sviluppo chimico, con acqua invece che con sostanze chimiche o addirittura a secco e senza sostanze chimiche. con sviluppo chimico Raggio laser IR Reazione termica Riscaldamento Strato siliconico repellente per l inchiostro Strato polimerico termorattivo, con presa di inchiostro Strato adesivo Supporto di alluminio Spazzole di lavaggio rotanti nel bagno d acqua Respinta dei residui Raffreddamento TAC-W2 si chiama il prototipo di una lastra CtP della Toray a scrittura negativa. Lo strato polimerico sensibile al calore reagisce nelle zone stampanti con il silicone sovrapposto, che va dopo solo spazzolato via in un bagno d acqua Lastre senza acqua che richiedono uno sviluppo chimico, attualmente le propongono la Toray e la KPG. Di questo tipo esistono lastre a esposizione negativa e positiva, nonché analogica e digitale. Sulle lastre negative una soluzione di pretrattamento causa inizialmente la desensibilizzazione del polimero (vale a dire che viene eliminata la sua sensibilità alla luce o al calore) e procura sulle zone polimeriche non esposte un adesione maggiore del silicone. Successivamente un liquido di sviluppo attacca le zone polimeriche esposte, dove ora il silicone perde l adesività rigonfiandosi perfino un po. Infine i resti di silicone staccati vengono sciacquati o spazzolati via. Sulle lastre positive il pretrattamento per aumentare l adesività non serve. Lo strato polimerico stesso è collegato con il rivestimento di alluminio mediante uno strato adesivo, chiamato Primer. L University of Saskatchewan (Canada) ha annunciato nel 1999 e nel 2003 una possibilità di siliconizzare da soli lastre di alluminio per offset a umido usate. A questo scopo si può usare sia il lato anteriore destratificato (ma inutilmente irruvidito Raggio laser IR Distruzione durante la combustione Combustione Strato siliconico repellente per l inchiostro Strato polimerico termoreattivo Strato polimerico con presa d inchiostro Supporto di alluminio o di poliestere per l offset senza acqua) sia il lato posteriore liscio della lastra. L applicazione di silicone e il processo di sviluppo sono, tuttavia, attività adatte a persone dotate di manualità e non ipotizzabili per una produzione standardizzata. con sviluppo acquoso Aspirazione o asportazione dei residui La Toray ha presentato alla drupa 2004 la TAC-W2, prototipo di lastra CtP a scrittura negativa con polimero solubile in acqua. Questo polimero sensibile IR richiede una potenza laser di 150 fino a 200 mj/cm2. Per le lastre rivestite con questo nuovo polimero serve solo acqua al posto dello sviluppatore chimico: dopo l esposizione laser si esegue subito il processo di lavaggio. E sempre in combinazione con un processo di sviluppo basato su acqua funziona la lavorazione delle lastre con commutazione di fase. I termopolimeri Phaseswitch commutano nel corso della reazione laser IR repentinamente dallo stato di aggregazione solido a quello pressoché liquido. Contemporaneamente aumenta la loro solubilità rispetto all acqua, cosicché si riesce facilmente ad asportare le parti liquide con acqua, in modo da scoprire l ossido di alluminio. I materiali per offset a umido con questo processo di scrittura positiva vengono prodotti dalla Agfa (Thermolite, Litespeed-Spray), o meglio, erano in fase di sviluppo presso la Lastra prima dell acquisizione da parte della Agfa. Finora questa possibilità non è ancora stata realizzata per le lastre offset senza acqua. La tecnologia della commutazione di fase si potrebbe adattare allo scopo, se durante il processo di sviluppo le particelle di polimeri idrosolubili rammollite trascinassero con loro il silicone aderente su di esse. Nessun produttore di lastre ha annunciato se sono in corso test appositi. con sviluppo secco ad asportazione Un alternativa allo sviluppo chimico o acquoso è l asportazione laser. Le lastre di metallo con funzionamento ad asportazione le offre attualmente solo la Presstek, però dall estate 2004 la Creo propone con le forme in poliestere Clarus WL un nuovo prodotto concorrenziale per macchine offset Direct-Imaging, che è già stato testato nella fase di sviluppo con buoni risultati su macchine offset a foglio e rotative offset a bobina. Questo tipo di lastra ad asportazione è a scrittura negativa; questo significa che il laser IR incide sulle zone stampanti. Tra lo strato siliconico e il rivestimento di alluminio o poliestere si trovano non uno ma due strati polimerici. Lo strato polimerico superiore riflette la radiazione a infrarossi bruciando assieme al silicone che aderisce sopra, e i Principio di esposizione e di sviluppo di una lastra CtP della Presstek a scrittura negativa. Lo strato polimerico superiore brucia distruggendo il silicone sovrapposto. Con l asportazione dei residui viene scoperto lo strato polimerico inferiore, che più tardi porterà l inchiostro da stampa 9

10 Approcci odierni ai processi Materiali delle forme da stampa Significato dei diversi parametri dei materiali per il trasferimento dell inchiostro nella stampa offset senza acqua Parametri Inchiostro Forma da stampa-silicone Forma da stampa-pol.. Rulli Caucciù Parametri delle superfici Tensione superficiale Ruvidità, capillarità Parametri della struttura Viscosità degli inchiostri Tiro degli inchiostri Rispetto a tutti gli altri materiali Stampabilità Stampabilità Formulazione degli inchiostr Stampabilità Temperatura Stampabilità Viscoelasticità Comprimibilità Durezza Tendenza allo scorrimento Verso il solvente dall inchiostro da stampa, repellente... Capacità di assorbimento di solvente dall inchiostro da stampa Oleofobia Condizionamento impedisce velatura Processo di sviluppo, resistenza durante la tiratura Aderenza dell inchiostro Aderenza dell inchiostro Umidificazione Separazione del film Oleofilia Effetto scorrimento Resistenza durante la tiratura Aderenza dell inchiostro su rivestimento di.. Aderenza dell inchiostro su rivestimento di.. Qualità di macinatura Separazione del film Separazione del film Condizionamento per reologia costante Effetto scorrimento del rivestimento di gomma Effetto scorrimento del rivestimento di gomma Resistenza durante la tiratura della forma da stampa Aderenza dell inchiostro sul tessuto gomma.. Aderenza dell inchiostro sul tessuto gommato Umidificazione Separazione del film d inchiostro Separazione del film... Effetto scorrimento del tessuto gommato Le microcellule contr... l incremento dei valori.. Riproduzione nitida dei valori tonali, resistenza delle forma... Supporti da stampa Stampabilità Stampabilità, capacità di assorbimento Umidificazione, penetraz... Separazione del film d inchiostro, spellatura di... Separazione del film... Essiccazione Qualità di stampa su materiale plastico Qualità di stampa (stampabilità) Stabilità delle dimensioni (il materiale di supporto influisce sulla messa a registro) influisce sulla messa (il materiale di supporto...) (stampabilità) residui vengono asportati nell unità di esposizione o nel dispositivo Direct-Imaging della macchina da stampa. Questo scopre le parti che successivamente saranno inchiostranti, formate dallo strato polimerico inferiore. Inchiostri senza acqua per lastre offset a umido: non preemulsionati Com è noto nella stampa offset a umido non si trasferisce inchiostro da stampa puro sulla carta. Per un rapporto inchiostro-liquido di bagnatura stabile è necessario, piuttosto, che l inchiostro da stampa raggiunga un determinato grado ottimale di emulsione. L inchiostro assorbe circa il percento della massa di liquido di bagnatura, cosa che avviene da sola grazie alla separazione della pellicola di liquido di bagnatura dalla lastra nel gruppo inchiostratore, o eventualmente in modo voluto mediante un rullo di transizione tra gruppo di bagnatura e gruppo inchiostratore. Test eseguiti in precedenza da diversi produttori di inchiostri nonché dal costruttore di macchine da stampa Goss hanno pertanto mirato alla stampa con inchiostro preemulsionato. Miscelando il liquido di bagnatura già durante la produzione degli inchiostri o nella sala da stampa in un impianto di miscelazione di inchiostri con l inchiostro da stampa, si sarebbe dovuto poter rinunciare all applicazione di liquido di bagnatura nella macchina da stampa. Per la verità in quel caso non si sarebbe trattato di una vera stampa offset senza acqua, anche se da un punto di vista applicativo vi si avvicina, perché non si dovrebbe più disporre di un gruppo di bagnatura. Comunque sia, un inchiostro da stampa preemulsionato perfino con appositi additivi non rende ancora superfluo il liquido di bagnatura sulla forma da stampa, e dunque questi test non hanno portato al successo. Le emulsioni si sono rivelate instabili, sensibili alla temperatura e poco resistenti durante la tiratura e si sono dovute riformulare per ogni tipo di macchina testato. Dunque non si può parlare di un alleggerimento per lo stampatore. ma del tutto riformulati L idea di sviluppare un inchiostro offset senza acqua per lastre convenzionali però non è stata accantonata. In particolare la Flint Ink può presentare risultati di ricerca positivi; però questi inchiostri con rappresentano ancora un alternativa concorrenziale. La Flint Ink definisce questa strategia Single fluid inks e si smarca espressamente dalla concorrenza con il marchio SFI. Perché anche altri produttori di inchiostri da stampa, ad es. la SunChemical, hanno utilizzato il termine Single fluid inks, ma in linea generale per inchiostri offset senza acqua, perché non si aggiunge liquido di bagnatura come secondo liquido. Dopo un lavoro di ricerca durato 7 anni la Flint Ink ha presentato alla drupa 2000 la tecnologia SFI, unica nel suo genere, intanto per la stampa offset a foglio. Nel 2002 SFI è stata formulata per la prima volta anche come versione heatset. Flint Ink SFI non rappresenta né un inchiostro da stampa preemulsionato né un inchiostro offset senza acqua classico, ma contiene sostanze chimiche brevettate che impediscono sulle zone non stampanti delle lastre offset a umido convenzionali dunque sull ossido di alluminio la copertura con inchiostro da stampa. Il problema principale, ancora da risolvere, sembra essere che le zone non stampanti iniziano a velare con l aumento dell usura delle lastre apparentemente, a seconda del tipo di lastra, oltre le o le sovrarullature. Gli inchiostri di processo e gli inchiostri speciali à la SFI saranno disponibili solo quando i betatest daranno risultati che soddisfano gli utenti al 100 percento. Secondo la Flint Ink l SFI non si distingue dagli inchiostri offset a umido nella varietà di applicazione: SFI è adatto sia per lastre analogiche che per lastre CtP, non richiede condizionamento né una limitazione della velocità di stampa, non produce nebulizzazione, non aggredisce caucciù e rulli, la pellicola di inchiostro è resistente all abrasione e si può finire con vernice a dispersione e vernice UV o pellicola di rivestimento. L influenza del condizionamento Nel processo di stampa offset senza acqua bisogna analizzare l interazione degli inchiostri da stampa e delle lastre anche in combinazione con altri componenti di processo e di macchina. Un influenza la svolge soprattutto un condizionamento preciso, con cui sono equipaggiate tutte le macchine senza acqua senza gruppo di bagnatura. Anche molte macchine offset a umido oggi vengono preparate da subito con interfacce per un dispositivo di condizionamento o subito fornite con un simile impianto. Così non solo stampano con un rapporto acqua-liquido di bagnatura più stabile, ma soddisfano un requisito fondamentale per la stampa offset senza acqua. Con l aiuto di una circola- 10

11 zione del refrigerante si regolano determinati gruppi di rulli e cilindri nelle unità di stampa su una temperatura tra i 18 e i 32 C. L efficacia del dispositivo di condizionamento denota il notevole know-how del costruttore di macchine da stampa: perché i rulli e i cilindri devono presentare effettivamente un determinato profilo di temperatura ottimale, e la regolazione della temperatura deve poter compensare immediatamente l improvviso accumulo di calore in caso di arresti improvvisi della macchina. dei caucciù e dei rulli Per i caucciù e i rulli vale come nell offset a umido: dovrebbero essere resistenti ai solventi indicati sulla confezione degli inchiostri o alle radiazioni impiegate per l essiccazione. Perché ovviamente nel frattempo esistono anche inchiostri senza acqua a tempra UV. Gli inchiostri offset senza acqua si possono differenziare nel loro comportamento di separazione del film d inchiostro, condizionato reologicamente, dagli inchiostri offset a umido. Questo può significare che un determinato caucciù, sperimentato nella stampa offset a umido, non per forza debba essere la scelta giusta per l offset senza acqua. I rulli gommati a questo proposito sono meno sensibili; essi funzionano senza problemi anche in macchine che stampano con funzionamento misto a umido-senza acqua. Dato che la stampa offset senza acqua è un processo di stampa dalle elevate richieste di qualità, che riesce a riprodurre retini particolarmente delicati fin nelle luci e profondità estreme, bisogna scegliere nell offset a foglio assolutamente un caucciù dalla stampa nitida, dunque con strato finale rettificato finemente, con una durezza approssimativa fino a 80 Shore A e un comportamento nell incremento dei valori tonali controllato, che viene assicurato da una comprimibilità da 0,16 a 0,21 mm e una forza di pressione massima standard di 1350 kpa. Nella stampa di giornali invece vale: quanto più ruvidi, tanto meglio. Dei caucciù speciali per l offset senza acqua si possono acquistare presso alcuni produttori. La KBA collabora ad es. nell ottimizzazione della stampa di giornali senza acqua con tutti i produttori più rinomati. e dei supporti da stampa Di norma gli inchiostri senza acqua asciugano più rapidamente rispetto agli inchiostri offset a umido, perché non si deve verificare nessun assorbimento o nessuna evaporazione di quote di liquido di bagnatura emulsionate. In questo senso la capacità di assorbimento o la capacità di penetrazione del supporto da stampa svolge un ruolo meno importante rispetto all offset a umido, anche se con gli inchiostri senza acqua e carta a forte assorbimento si possono verificare fenomeni di trapasso. Comunque come nell offset a umido la caratteristica chimica o fisica della superficie della carta è responsabile delle difficoltà, ad es. la sfarinatura o la respinta degli inchiostri senza acqua. I produttori di carta non offrono Carta senza acqua specifica. Però i supporti da stampa non assorbenti come la carta o la pellicola sigillata e la plastica sono come predestinate allo scopo, visto che nell offset a umido spesso sarebbero stampabili solo con inchiostri UV. La stampa di schede plastificate (ad es. sulla Metronic oc200) o di diversi film plastici e pellicole lenticolari sulla KBA 74 Karat con stampa offset senza acqua ne sono la prova. Dieter Kleeberg Risorse/Partner D esideriamo cogliere l occasione a questo punto di ringraziare calorosamente tutti i partner della cooperazione, che sostengono concretamente con grande impegno lo sviluppo positivo e il perfezionamento della stampa offset senza acqua e senza viti del calamaio. Equipaggiamento delle macchine da stampa, periferiche Axima GmbH, D-Freiburg/Breisgau, (impianti di condizionamento, lavacaucciù) Baldwin Germany GmbH, D-Augsburg, (impianti di condizionamento, lavacaucciù) Ludwig E. Betz GmbH, D-Marktheidenfeld, (impianti di alimentazione dell inchiostro) Felix Böttcher GmbH, D-Köln, (rulli) ContiTech Elastomer-Beschichtungen GmbH, D-Northeim, (caucciù) Day International GmbH, D-Reutlingen, (caucciù) elettra srl, I-Olgiate Molgora/LC, (lavacaucciù) Idab Wamac GmbH, D-Hamburg, (finitura/reparto spedizioni) MacDermid Graphic Arts S.A., F-Cernay, (caucciù) Müller Martini Versand-Systeme AG, CH-Zofingen, (finitura/reparto spedizioni) Reeves S.p.A., I-Lodi Vecchio, (caucciù) Sauer Walzenfabrik GmbH, Eurolab, D-Berlin, (rulli) technotrans AG, D-Sassenberg, (impianti di condizionamento) Westland Gummiwerke GmbH, D-Melle, (rulli) Inchiostri da stampa ANI Printing Inks: Akzo Nobel Inks, DK-Brøndby/S-Trelleborg, e Lindgens Druckfarben GmbH, D-Köln, BASF Drucksysteme GmbH, D-Stuttgart, e BASF Druk Inkt BV, NL-Doetinchem, Classic Colours, GB-Reading, Epple Druckfarben AG, D-Neusäß, e Sicolor GmbH, D-Neusäß, Flint Ink, USA-Ann Arbor/Mi, e Flint-Schmidt GmbH, D-Frankfurt/M., Huber-Gruppe, Michael Huber München GmbH, D-Kirchheim, prüfbau Dr.-Ing. H. Dürner GmbH, D-Peißenberg, (tra l altro controlli reologici di inchiostri da stampa) Sicpa Group, CH-Prilly, Siegwerk Druckfarben AG, D-Siegburg, SunChemical Ltd., European Coldset Centre (ECC), GB-London, e SunChemical Hartmann Druckfarben GmbH, D-Frankfurt/M, Toyo Color America, LLC, A Toyo Ink Company, USA-Englewood Cliffs/NJ, Zeller+Gmelin GmbH, D-Eislingen, Lastre, prepress Creo EMEA S.A., B-Waterloo, Ernst Marks GmbH, centro di stampa senza acqua, D-Mülheim/Ruhr, HumanEyes Technologies Ltd., IL-Jerusalem/USA-New York, Kodak Polychrome Graphics (KPG), D-Osterode, Nela Brüder Neumeister GmbH, D-Lahr, Presstek, Inc., USA-Hudson/NH, Toray Industries Inc., J-Urayasu, Carta, supporti da stampa Aylesford Newsprint Ltd., GB-Aylesford/Kent, HIT Paper Trading GmbH, JSC Volga, A-Wien, Holmen Paper GmbH, D-Hamburg, IGEPA Group, D-Reinbek, Kübler & Niethammer Papierfabrik Kriebstein AG, D-Kriebstein, Klöckner Pentaplast GmbH, D-Montabaur, Lang Papier, D-Dachau, Mochenwangen Papier GmbH, D-Mochenwangen, Myllykoski Sales AG, Utzenstorf Papier, CH-Utzenstorf, e Myllykoski Sales GmbH, D-Dachau, Norske Skog, A-Bruck/Muhr, Papierfabrik Palm, D-Aalen, Perlen Papier AG, CH-Perlen, SCA Graphic Sundsvall AB, Ortviken Paper Mill, S-Sundsvall, Schönfelder Papierfabrik GmbH, D-Annaberg-Buchholz, Steinbeis Temming Papier GmbH, D-Glückstadt, StoraEnso Deutschland GmbH, D-Hamburg, UPM-Kymmene Sales GmbH, D-Hamburg, Associazioni, consulenza, certificazione Associazione di categoria Druck u. Papierverarbeitung (stampa e lavorazione della carta), D-Wiesbaden, European Waterless Printing Association (EWPA), c/o Druck & Beratung (stampa & consulenza) Detlef Braun, D-Mühlheim/Ruhr, Japan Waterless Printing Association (JWPA), J-Tokyo, Ökopol Institut für Ökologie und Politik GmbH (Istituto di ecologia e politica), D-Hamburg, Waterless Printing Association (WPA), USA-Chicago/IL, 11

12 Approcci odierni ai processi Costruzione del gruppo inchiostratore Corto e senza viti del calamaio nuove strade nella costruzione del gruppo inchiostratore L eliminazione del liquido di bagnatura nella stampa offset è solo il primo passo verso la semplificazione del processo di stampa dominante. Il secondo è la rinuncia alle viti del calamaio. Entrambe le cose consentono il passaggio ad un processo di stampa offset pressoché libero da regolazioni soggettive della macchina un presupposto fondamentale per la standardizzazione coerente della produzione. Nella strutturazione dei gruppi inchiostratori corti senza viti del calamaio per la stampa offset senza acqua, la KBA ha potuto fare affidamento sulla sua lunga esperienza con la stampa UV senza acqua su schede plastificate e CD, sulla stampa di giornali e la verniciatura inline. Classico: gruppi inchiostratori lunghi con viti del calamaio, rullo del calamaio, rullo prenditore La costruzione classica di un gruppo inchiostratore offset ad alimentazione continua prevede cinque gruppi funzionali: Un calamaio con elementi di dosaggio (viti del calamaio o cursori che premono contro una racla per inchiostro integrale o a lamelle); Un rullo del calamaio rotante (condizionabile); Un rullo prenditore oscillante tra rullo del calamaio e rulli macinatori oppure un rullo per pellicola sulle rotative Diversi rulli inchiostratori oscillanti, eseguiti in parte con rivestimento in rilsan o rame ( rullo oscillante, condizionabile), in parte come rulli gommati; Una o più coppie di rulli gommati per l inchiostrazione sulla forma da stampa. A seconda del numero di percorsi di separazione del film d inchiostro, che si ripartiscono nei rulli inchiostratori oscillanti La macchina offset Direct-Imaging KBA 46 Karat, che stampa senza acqua, dispone di gruppi inchiostratori a due linee Variazione relativa della viscosità 80 % ,5 1,0 1,5 2,0 2,5 K 3,0 Variazione della temperatura Nel campo da regolare, la viscosità dell inchiostro da stampa dipende in modo pressoché lineare dalla temperatura. Un oscillazione della temperatura di soli 1 Kelvin provoca una variazione della viscosità di oltre il 20% sulle coppie di rulli di inchiostrazione forma, si distingue tra alimentazione di inchiostro monolinea e a due linee. Con l alimentazione di inchiostro monolinea il trasporto dell inchiostro verso la coppia di rulli di inchiostrazione forma posteriore avviene indirettamente dalla coppia di rulli di inchiostrazione forma anteriore attraverso un rullo di transizione di una certa dimensione. La KBA preferisce nell offset a foglio di norma una linea di inchiostro, nell offset a bobina due linee di inchiostro. Il gruppo inchiostratore sviluppato dalla Ryobi per la macchina offset a foglio senza acqua Direct- Imaging 46 Karat è a due linee. Nella zona dei rulli macinatori e/o della coppia di rulli di inchiostrazione forma anteriore, i rulli cavalieri inseribili come rullo di transizione possono provocare un cortocircuito rispetto al gruppo di bagnatura, oppure un rullo applicatore più grande procura un trasferimento dell inchiostro e del liquido di bagnatura combinato sulla lastra. Simili raffinatezze costruttive si sono affermate già da tempo nei gruppi di bagnatura KBA-Varidamp. e condizionamento I gruppi inchiostratori lunghi sulle macchine offset convenzionali con gruppi di bagnatura sono concepiti per ridurre, mediante ripetuta separazione del film d inchiostro, la pellicola di inchiostro di alcuni decimi di millimetro sul rullo del calamaio a soli ca. 4 µm sulla lastra, e per ottenere uno stato di emulsione stabile dell inchiostro da stampa. I due o quattro rulli applicatori hanno poi il compito di impedire l eventuale formazione di riporti sulla lastra. Queste funzioni non cambiano in niente neanche nella stampa offset senza acqua, sempre che con lo spegnimento del gruppo di bagnatura o la rinuncia totale al gruppo di bagnatura si utilizzi un dispositivo di condizionamento preciso. Le macchine KBA Rapida oggi sono allestite sempre per l allacciamento ad un circuito di condizionamento. Sempre più aziende grafiche optano però direttamente per l acquisto di un opzione di condizionamento completa non solo per via della stampa offset senza acqua, ma anche per una stampa offset a umido più stabile, in particolare connessa ad una drastica riduzione dell IPA. Nella stampa offset a bobina commerciale il condizionamento è comunque necessario, cosicché tutte le rotative KBA Compacta vengo- Dispositivo di condizionamento del gruppo inchiostratore Baldwin CombiLiner, connesso anche con altri compiti di alimentazione, su una KBA Rapida 12

13 Schema dei cinque gruppi inchiostratori corti in una KBA Genius 52: 1 Cassetta della racla 2 Cilindro retinato 3 Rullo di inchiostrazione forma 4 Cilindro portalastra 5 Cilindro portacaucciù 6 Cilindro di stampa di dimensioni quadruple delle zone. Sull intera larghezza del formato alla lastra o alle lastre viene offerta, indipendentemente dal soggetto, una quantità di inchiostro uniforme, ben definita su cilindro retinato, sistema di racla a camera e rullo applicatore o rulli applicatori. L inchiostro che per la rispettiva immagine di stampa non servisse viene semplicemente raschiato e ricondotto al circuito dell inchiostro. Sulle macchine off-set a foglio con rullo di inchiostrazione forma (1:1) di dimensione semplice non serve nessuna macinatura laterale, perché questi gruppi inchiostratori corti stampano assolutamente senza formare riporti. Sul gruppo inchiostratore della Cortina servono, oltre ai due rulli applicatori, anche due rulli macinatori autooscillanti. A parte le viti del calamaio, vengono a mancare dunque anche il rullo del calamaio, il rullo prenditore o il rullo per pellicola, che vengono sostituiti da un sistema di racla con cilindro retinato. Le variabili di processo che lo stampatore deve padroneggiare, e dunque i possibili problemi, vengono ridotte ad un minimo. Ai sensi della standardizzazione vengono creati i presupposti per un risultato riproducibile nel prepress. I profili ICC e le caratteristiche di stampa oggi, però, dovrebbero essere comunque la norma in un azienda grafica consapevole della qualità e non richiedere nessun impegno supplementare per la stampa offset senza acqua senza viti del calamaio. Perché anche con gruppi inchiostratori lunghi con viti del calamaio serve un prepress preciso per una produzione di quali- Anche nei gruppi inchiostratori corti della Metronic Genius 52 UV i cilindri retinati e il cilindro portalastra sono condizionati no fornite con condizionamento. La KBA ottimizza le soluzioni di condizionamento offerte dalla Baldwin, Technotrans e da altri in funzione delle configurazioni individuali delle macchine. La nuova alternativa: gruppi inchiostratori corti senza viti del calamaio Anche se funzionano, i gruppi inchiostratori lunghi non sono indispensabili per l offset senza acqua, per trasferire l inchiostro da stampa con lo spessore desiderato sulla forma da stampa. Ampiamente indipendenti dagli influssi individuali degli operatori, i gruppi inchiostratori corti senza viti del calamaio assolvono a questo compito in modo ancora più preciso. Questa strada alternativa verso la semplificazione e standardizzazione del processo di stampa offset senza acqua la percorrono finora solo la KBA e la sua affiliata Metronic AG. Infatti sulla 74 Karat, Genius 52 e sulla Rapida 74 G della KBA accanto al cilindro retinato delle dimensioni del cilindro portalastra vi è soltanto un unico rullo di inchiostrazione forma, il quale presenta lo stesso diametro del cilindro portalastra e del cilindro portacaucciù. Solo sulla rotativa offset per giornali KBA Cortina, con la sua velocità fino a 13 m/s, a causa della sua velocità di stampa decisamente maggiore e allo svuotamento più critico della sua struttura di cilindro retinato, sono necessari 4 rulli inchiostratori. Assieme alla scelta dei gruppi inchiostratori corti, la KBA ha optato anche contro un dosaggio dell inchiostro sulla larghezza Schema dei quattro gruppi inchiostratori corti Gravuflow in una KBA 74 Karat 13

14 Approcci odierni ai processi Costruzione del gruppo inchiostratore sulle macchine Metronic Gruppi inchiostratori classici e per offset senza acqua senza viti del calamaio al confronto Funzioni Alimentazione dell inchiostro Dosaggio per zone di inchiostrazione Dosaggio della quantità di inchiostro Macinazione di inchiostro Inchiostrazione delle lastre Trasferimento dell immagine di stampa Proporzioni Condizionamento classico (lungo) su KBA Rapida e Compacta Manuale, cartuccia opzionale o pompa Calamaio con viti del calamaio e racla per inchiostro Rullo del calamaio rotante, cadenzato Rullo prenditore oscillante o rullo... Diversi rulli macinatori e Tamburo oscillante Fino a 4 coppie di rulli di inchiostrazione forma di gomma Caucciù convenzionale con barra di guida Calamaio > macinatori/inchio. forma Inchio. forma << cilindro portalastra/ cilindro portacaucciù Portalastra/portacaucciù. < cil. stampa Rullo del calamaio e tamburo oscillante senza viti del calamaio (corto) Gravuflow (nella 74 Karat e Rapida 74 G) Cartuccia nessuna Cassetta della racia e cilindro retinato a rotazione continua nessuna 1 rullo di inchiostrazione forma 1:1 con caucciù Caucciù convenzionale con barra di guida Cil. retinato < rullo di inchio. forma Rulli di inchio. forma < cilindro portalastra/cilindro portacaucciù Cil. portalastra/portacaucciù < stampa Cilindro retinato e portalastra Newsflow (sulla KBA Cortina) Pompa nessuna Barra portaracia e cilindro retinato a rotazione continua 2 rulli rilsan e rulli gommati ciascuno 2 rulli di inchiostrazione forma gommati Caucciù per minigap con dorso metallico Cil. retinato > rulli di inchio. forma Rulli di inchio. forma << cilindro portalastra/cilindro portacaucciù (principio caucciù-caucciù) Cilindro retinato e portalastra Metronic (nella KBA Genius 52 e sulle macchine Metronic) Manuale nessuna Cassetta della racia e cilindro retinato a rotazione continua nessuna 1 rullo di inchiostrazione forma 1:1 con caucciù Caucciù per minigap con dorso metallico Cil. retinato = rullo di inchio. forma Rulli di inchio. forma = cilindro portalastra/cilindro portacaucciù Cil. portalastra/portacaucciù. = cil. stampa Cilindro retinato e cilindro portalastra Confronto schematico tra un gruppo inchiostratore corto Gravuflow nella KBA Rapida 74 G e un gruppo inchiostratore classico in una KBA Rapida tà. Un esposizione sbagliata o non precisa delle lastre non si può correggere neanche con le viti del calamaio, perché queste non riescono a modificare un punto troppo grande o troppo piccolo o assente. Le viti del calamaio danno solo la possibilità di modificare un po la tonalità in un immagine o una superficie se non vi è dietro sulla circonferenza nient altro tramite sovrinchiostrazione o sottoinchiostrazione. Per quanto questa consapevolezza possa essere dolorosa per molti stampatori esperti: qualsiasi correzione a posteriori tramite le viti del calamaio e i numeri di giri dei duttori rappresenta un intervento soggettivo nel processo di stampa e contrasta con una produzione standardizzata con i suoi parametri definiti oggettivamente e i suoi risultati riproducibili. Inoltre ciò provoca, di norma, inutili scarti. Metronic: Stampa di schede e CD come base di sviluppo La Metronic AG, Veitshöchheim, un affiliata della Koenig & Bauer AG dal 2004 e già molto prima partner KBA, ha realizzato come primo costruttore di macchine da stampa al mondo la stampa offset senza acqua con gruppi inchiostratori corti senza viti del calamaio. Dal 1994 la Metronic ha molto successo in tutto il mondo con la macchina da stampa per schede oc200. Con questa si stampano sempre a coppia schede plastificate fino al formato ISO 86 x 54 mm con inchiostri a tempra UV per poi finirle con vernice UV inline. Le piccole unità di stampa dispongono di un rullo anilox, un rullo di Struttura di un unità di stampa con gruppo inchiostratore corto Gravuflow in una KBA Rapida 74 G: 1 Cartuccia di inchiostro, 2 Racla a camera, 3 Cilindro retinato, 4 Rullo di inchiostrazione forma, 5 Cilindro portalastra, 6 Cilindro portacaucciù, 7 Cilindro di stampa inchiostrazione forma, un cilindro portalastra su cui è montata una lastra senza acqua, un cilindro portacaucciù e un cilindro di stampa tutti i rulli e i cilindri con lo stesso diametro. La stessa tecnica viene applicata anche nelle macchine da stampa Metronic CD Print e Premius, progettate per la stampa di CD, DVD, Mini-Disc e le straordinarie Optical Business Cards. Il gruppo inchiostratore corto Metronic brevettato ha rappresentato anche la base di sviluppo per la KBA Genius 52. Questa macchina offset senza acqua compatta ha suscitato scalpore in occasione della fiera campionaria Ipex 2002 come prototipo, e adesso viene commercializzata in due linee: dalla Koenig & Bauer come KBA Genius 52 per la stampa su carta e cartone con inchiostri ossidativi e dalla affiliata KBA Metronic AG con il nome Genius 52 UV nei segmenti di mercato tradizionali della stampa su film e su plastica. Il gruppo inchiostratore corto Newsflow rappresenta l adattamento della tecnologia KBA-Gravuflow per la stampa di giornali, utilizzato nella KBA Cortina. 1 Pompa per inchiostro 2 Innesto e disinnesto della racla 3 Barra portaracla 4 Cilindro retinato in ceramica condizionato 5 Rulli gommati 6 Rullo inchiostratore oscillante in rilsan 7 Rulli di inchiostrazione forma di gomma 8 Cilindro portalastra condizionato 14

15 La direzione è questa: KBA Gravuflow e Newsflow I gruppi inchiostratori corti Metronic e gli odierni gruppi inchiostratori corti KBA per la stampa offset senza acqua, fondano fin dall inizio su filosofie di sviluppo comuni. Mentre la Metronic perseguiva la stampa UV su card, disc e film, la KBA ha ottimizzato questa tecnologia sia per la stampa offset a foglio che per la stampa di giornali su rotativa. E così anche la KBA può presentare una tecnologia con caratteristiche uniche: i gruppi inchiostratori Gravuflow sulla Karat e nel frattempo anche sulla KBA Rapida 74 G nonché il gruppo inchiostratore Newsflow sulla KBA Cortina. Anche se la stampa offset a umido già grazie alle tante installazioni oggi esistenti e ai numerosi campi di applicazione anche per la KBA rimarrà per molto tempo il processo di stampa dominante, essa crede che gruppi inchiostratori senza viti del calamaio come Gravuflow e Newsflow indicheranno in futuro la direzione. Prima o poi la stampa offset senza acqua in genere, e quella con gruppi inchiostratori corti senza viti del calamaio in particolare, guadagneranno per motivi economici ed ecologici quote di mercato sempre maggiori sia nella stampa a foglio che nella stampa a bobina. Alcuni dati di fatto documentabili lo testimoniano Nell ambito della stampa a bobina la KBA si concentra viste le tirature ancora molto elevate dell offset a bobina commerciale intanto sulla stampa di giornali con la Cortina, sempre più orientata su determinati gruppi target (= splitting delle tirature). I gruppi inchiostratori corti anilox con funzionamento senza acqua KBA Gravuflow e KBA Newsflow sono composti da 4 gruppi funzionali: Un sistema di alimentazione dell inchiostro (cartucce o pompe); Un sistema con racla del tipo a camera (cassetta della racla o barra portaracla); Un rullo dosatore a rotazione continua (rullo anilox condizionato con superficie con incisione Haschur rivestito di ceramica); Un rullo applicatore 1:1 rivestito con un caucciù per le macchine da stampa a fogli o diversi rulli gommati più piccoli (collegati tramite rulli inchiostratori Facile accesso, semplice da comandare, rapidamente alla prima copia buona e stabile nella tiratura di stampa: Gravuflow (sinistra) e Newsflow Nello sviluppo di KBA Newsflow sono confluite anche le esperienze pluriennali con la tecnica dei gruppi inchiostratori corti anilox per offset a umido, ad es. sulla KBA Commander. 1 Pompa per inchiostro, 2 Calamaio (diviso per una collocazione dei colori differente nel gruppo di stampa), 3 Racla, 4 Alimentazione dell inchiostro, 5 Rullo anilox, 6 e 8 Rullo di inchiostrazione forma, 7 Rullo cavaliere, 9 Cilindro portalastra, 10 Cilindro portacaucciù (stampa con principio caucciù-caucciù), 11 Banda di carta, 12 Rullo di bagnatura forma, 13 Rulli bagnatori, 14 Cilindro bagnatore, 15 Trave spruzzatrice oscillanti) per l inchiostrazione nella stampa di giornali. Cassetta della racla e barra portaracla dispongono di due racle: una racla di lavoro e una racla di chiusura. Entrambe le racle formano in uno spazio ridottissimo una piccola camera riempita di inchiostro da stampa, che riempie la struttura Haschur del cilindro retinato con inchiostro e raschia l inchiostro in eccesso. Con i sistemi con racla a camera per la stampa flessografica o nei gruppi di verniciatura, le soluzioni con racla a camera utilizzate dalla KBA per l inchiostrazione senza viti del calamaio si possono confrontare solo limitatamente. I sistemi con racla con la loro cassetta della racla aperta (sulle macchine da stampa a fogli più lente) o le barre portaracla aperte con pompa (nella stampa di giornali ad alte prestazioni) sono stati sviluppati appositamente per inchiostri ad alta viscosità, così come vengono impiegati nel processo senza acqua. Ovviamente anche simili gruppi inchiostratori corti vanno condizionati. Entro tolleranze strette la KBA regola sulle macchine da stampa a fogli e la Cortina la temperatura sulla superficie del cilindro retinato e del cilindro portalastra in funzione della velocità. Esperienza pluriennale: tecnica dei gruppi inchiostratori corti e di verniciatura nelle macchine da stampa convenzionali Accanto alla partnership con la Metronic, nella progettazione ed evoluzione della tecnica offset senza acqua senza viti del calamaio la KBA può basarsi sulle proprie esperienze pluriennali, tra l altro nell equipaggiamento di macchine da stampa di giornali con gruppi inchiostratori corti anilox negli anni novanta, così come di macchine offset a foglio con gruppi di verniciatura con racla a camera. Nell ultimo decennio la KBA ha consegnato quasi 20 macchine con circa 600 gruppi di stampa offset a umido con gruppi inchiostratori corti anilox delle serie Colora, Commander ed Express. Il resto erano macchine da stampa tipografica nel frattempo fuori servizio o le macchine da stampa flessografica di giornali ancora richieste della serie Flexo-Courier o Colormax-CIC. Di recente è stata completamente rivista la macchina da stampa flessografica KBA Corrugraph per il Postprint su cartone ondulato. Dieter Kleeberg, Georg Schneider 15

16 Approcci odierni ai processi Condizionamento della technotrans Come la technotrans AG, Sassenberg, padroneggia i rapporti di temperatura su cilindri retinati e cilindri portalastra per macchine a foglio con gruppi inchiostratori corti Condizionamento per gruppi inchiostratori specifici Le leggi fondamentali della termodinamica valgono, ovviamente, anche per la stampa offset: l energia cinetica addotta dall azionamento viene trasformata mediante attrito esterno (superfici) e interno (separazione del film d inchiostro, deformazione) in gran parte in calore. Come è noto questo calore influisce in modo non indifferente sul processo di stampa e sulla qualità del prodotto. Perché ogni variazione della temperatura nel gruppo inchiostratore e nel gruppo di stampa influisce sulle caratteristiche reologiche dell inchiostro da stampa. Perciò rapporti di temperatura costanti sono un requisito fondamentale per risultati di alta qualità e riproducibili, in particolare nella stampa offset senza acqua. La conversione dell energia cinetica in calore avviene soprattutto su tre fonti: Rulli, in particolare rullo del calamaio e rulli inchiostratori oscillanti su gruppi inchiostratori convenzionali o cilindri retinati su gruppi inchiostratori corti, in seguito all attrito volvente e alle forze di spinta e di taglio superate dall inchiostro da stampa; Riduttori e cuscinetti di tutti i rulli e cilindri in seguito all attrito radente; Caucciù e rivestimenti dei rulli in elastomeri in seguito al lavoro di gualcitura da rotolamento. Misure per stabilizzare la temperatura La misura più importante per stabilizzare la temperatura è il condizionamento del gruppo inchiostratore. Per gruppi inchiostratori convenzionali essa oggi è eseguita, di norma, come sistema a un circuito ed è già standard in tutte le rotative heatset. E anche nella stampa offset a foglio ha un suo posto fisso. Per la stampa offset senza acqua rappresenta un equipaggiamento irrinunciabile, nel caso di gruppi inchiostratori corti si dovrebbe, invece, poter regolare ogni gruppo inchiostratore separatamente, in modo da poter compensare in modo ottimale le differenze nello sviluppo di calore nell unità di stampa e tra i diversi gruppi di stampa. All interno di un unità di stampa simili differenze di calore nascono tra il rullo del calamaio e i rulli macinatori su gruppi inchiostratori convenzionali, e tra cilindro retinato e cilindro portalastra su gruppi inchiostratori corti. Le differenze di calore tra le singole unità di stampa sono causate da registrazioni divergenti dei rulli, dalle quantità diverse di inchiostro da trasferire e dai diversi comportamenti dei singoli inchiostri da stampa nei confronti delle temperature. Assieme alla velocità della macchina sale anche la quantità di calore nel gruppo inchiostratore, allo stesso tempo cala però la densità ottica grazie ai tempi di applicazione ridotti nella linea di contatto. Per assicurare temperature superficiali costanti, bisogna dunque aumentare costantemente la temperatura dell acqua di condizionamento addotta con l aumento della velocità della macchina, in particolare la temperatura dei cilindri portalastra, in modo da evitare problemi tipo velature. Dato che con un gruppo inchiostratore corto l inchiostrazione o la densità nominale vengono regolate esclusivamente attraverso il cilindro retinato e la temperatura, lo svuotamento del cilindro retinato è però inferiore con una velocità maggiore, bisogna compensare tutto ciò con un aumento della temperatura sul cilindro retinato. Con un gruppo inchiostratore lungo, invece, è necessaria una maggiore potenza di raffreddamento a una velocità maggiore, in modo da tenere costante la temperatura nel gruppo inchiostratore. Particolarità del condizionamento dei gruppi inchiostratori corti Sinistra: sorgenti di calore (rosso) in un gruppo di stampa con gruppo inchiostratore classico In basso: condizionamento per singole zone technotrans beta.z con produzione esterna di acqua di raffreddamento beta.cooling po inchiostratore corto non esiste possibilità meccanica per influire sul trasporto dell inchiostro. Qui si può incidere dunque solo mediante una variazione mirata delle caratteristiche reologiche dell inchiostro da stampa, cosa che viceversa si raggiunge nella macchina da stampa solo tramite una regolazione della temperatura a reazione rapida tramite i cilindri retinati. Dato che la separazione cromatica sulla lastra tra zone stampanti e non stampanti avviene in prima linea sulla base delle tensioni superficiali, il tiro (tack) dell inchiostro senza acqua deve si- Contrariamente ai gruppi inchiostratori convenzionali, in cui il trasporto dell inchiostro viene controllato dalle viti del calamaio e dal rullo del calamaio, nel gruptuarsi in un determinato ambito. Con la temperatura aumenta anche il valore del tiro. Se il valore del tiro è troppo alto, si verificano accumulo o spellatura sul cilindro portacaucciù. Se il valore del tiro è troppo basso, si possono verificare velature. La circostanza che una variazione di temperatura di un solo grado possa modificare il tiro di un inchiostro fino al 20%, mette fuori dubbio la necessità di un condizionamento nel gruppo inchiostratore. Perché parametri stabili nella tiratura di produzione impediscono velature o imbrattamenti nonché una chiusura anticipata degli elementi stampanti. In concreto ciò si risolve sotto forma di raffreddamento o condizionamento del cilindro portalastra. Come i cilindri retinati, anche i cilindri portalastra sono attraversati da acqua di condizionamento. Queste considerazioni rendono evidente che la qualità e il funzionamento della tecnica di condizionamento assumono nei gruppi inchiostratori corti una valenza ancora maggiore rispetto ai gruppi inchiostratori convenzionali e rappresentano uno dei parametri di regolazione più importanti per il controllo del processo di stampa. Per assicurare dunque un inchiostrazione costante dell immagine di stampa, bisogna tenere stabili per tutto il periodo della stampa le temperature sui cilindri retinati e sui cilindri portalastra, in funzione della velocità di stampa e della temperatura variabile della macchina. La regolazione base di ogni gruppo inchiostratore dipende dal supporto da stampa, dal tipo di inchiostro e dalla quantità di inchiostro desiderata. Se si vuole modificare la densità di inchiostro, ciò si realizza mediante una variazione della temperatura nel rispettivo circuito di controllo del cilindro retinato del regolatore di temperatura installato. Anche sui gruppi inchiostratori corti la temperatura della superficie dei rulli si modifica o mantiene costante mediante acqua come fluido di condizionamento. Dato che lo sviluppo di calore sul cilindro portalastra è inferiore che sul cilindro retinato, sono necessa- 16

17 Con il dispositivo di condizionamento integrato dalla technotrans nella 74 Karat, vengono regolati individualmente i due cilindri portalastra e i quattro cilindri retinati dei gruppi inchiostratori Gravuflow secondo le esigenze tecnologiche della stampa offset senza acqua. L alimentazione dell acqua di raffreddamento avviene attraverso un gruppo acqua fredda da installare a parte, sempre fornito dalla technotrans AG ri limiti di condizionamento differenti e dunque circuiti di condizionamento separati. Così infatti si realizza il condizionamento anche sulle macchine KBA/ Metronic Genius 52, 74 Karat, KBA Rapida 74 G e KBA Cortina. Per padroneggiare queste diverse esigenze di condizionamento oggi si impiegano, di norma, cosiddetti regolatori di temperatura per singole zone. Questi sistemi sono equipaggiati, a seconda del tipo, con un numero differente di circuiti di condizionamento, che dispongono ciascuno di pompa di circolazione, riscaldamento e valvola regolatrice e consentono pertanto una regolazione Conduzione dell acqua in un rullo tradizionale (sopra) al confronto con la costruzione dei rulli a parete doppia usata oggi con conduzione dell acqua a spirale (sotto). Svantaggi di un rullo tradizionale: - Elevata inerzia energetica a causa del grande volume di acqua; - Flusso laminare (lento) nel rullo impedisce uno scambio energetico ottimale; - Ventilazione problematica; - Passaggio incerto, in particolare in caso di rotazione; - Elevato abbassamento della temperatura lungo il rullo. Vantaggi dei rulli a parete doppia: - Bassa inerzia energetica grazie al piccolo volume di acqua nel rullo; - Flusso turbolento (rapido) nel rullo favorisce un elevato scambio energetico; - Ventilazione meno problematica; - Passaggio sicuro attraverso il rullo, perché a conduzione forzata; - Abbassamento esiguo della temperatura lungo il rullo grazie al passaggio più rapido individuale per ogni circuito. Quello che si regola è o la temperatura di ritorno dell acqua dai cilindri collegati (misura indiretta della relativa temperatura della superficie dei rulli) oppure mediante sensori termici IR, che riescono a misurare direttamente la temperatura superficiale dei rispettivi cilindri. L alimentazione dell acqua di raffreddamento di questi regolatori di temperatura per singole zone avviene attraverso una sorgente esterna, ad es. un gruppo acqua fredda o un impianto già esistente. Un alimentazione esterna si dimostra ideale, soprattutto per sistemi con potenza da media a elevata come sulla 74 Karat e Rapida 74 G. Su regolatori di temperatura con potenze di raffreddamento inferiori come la serie technotrans sigma.tz per la Genius 52 la potenza di raffreddamento viene creata internamente attraverso una macchina frigorifera integrata nel regolatore di temperatura. L efficacia e l efficienza del dispositivo di condizionamento sono determinate essenzialmente dai seguenti fattori: Struttura del circuito idraulico di regolazione della temperatura ad acqua e tipo di flusso (turbolento o laminare) in cilindro retinato e cilindro portalastra nonché della differenza di temperatura dell acqua di condizionamento in circolo rispetto alla temperatura superficiale dei componenti attraversati; Trasporto dell energia all interno del cilindro retinato e del cilindro portalastra, in modo da consentire un flusso energetico rapido tra l acqua di condizionamento in circolo e la superficie dei rulli; Precisione di misura del dispositivo di misura della temperatura installato; Precisione della regolazione della temperatura di ogni singolo circuito di controllo; Velocità di regolazione della temperatura, con cui si possono regolare rapidamente in particolare determinate modifiche dei parametri come le velocità di stampa e le modifiche della densità di inchiostro desiderate; Sicurezza di esercizio dell intero sistema tra regolatore di temperatura e macchina da stampa. Proprio a proposito delle prestazioni riguardo alla precisione della misura della temperatura, alla precisione della regolazione della temperatura e alla velocità di regolazione della temperatura la technotrans ha calibrato la sua tecnologia dei regolatori di temperatura in stretta collaborazione con la KBA sulle esigenze particolari dei gruppi inchiostratori corti senza acqua, e riesce dunque a offrire soluzioni di prodotto che supportano il processo di stampa in modo ottimale. Costruzione di rulli a parete doppia Le richieste di precisione nel condizionamento il sistema di condizionamento, tuttavia, non le riesce a realizzare da solo. Anche la strutturazione dei rulli inchiostratori e dei cilindri retinati svolge un ruolo importante, per realizzare una temperatura sempre costante lungo la larghezza dei rulli e tempi di risposta rapidi. Sui gruppi inchiostratori convenzionali si trovano spesso ancora costruzioni semplici, in cui attraverso un tubo di mandata che passa attraverso il mandrino di diametro quasi sempre relativamente piccolo si adduce al rullo inchiostratore oscillante acqua di condizionamento che esce poi dall altro lato e rifluisce lungo l intera sezione rimanente con velocità relativamente bassa verso il lato di entrata. Ciò è sempre meglio che nessun condizionamento, però a causa della bassa velocità di flusso offre solo una capacità limitata di Sulla KBA Genius 52 tutti i cilindri portalastra vengono regolati con un circuito comune e i cinque cilindri retinati dei gruppi inchiostratori senza viti del calamaio mediante circuiti individuali. La produzione di acqua di raffreddamento qui avviene mediante una macchina frigorifera integrata nel regolatore di temperatura technotrans sigma.tz (Foto) scambio termico e può portare sia a differenze di temperatura tra il lato di azionamento e il lato di comando che a tempi di risposta relativamente lenti. Meglio sono allo scopo le costruzioni a parete doppia, come vengono utilizzate già oggi di norma sui cilindri retinati. Qui grazie alla sezione esigua si ottiene nella superficie cilindrica una velocità di flusso maggiore, cosa che favorisce a sua volta una sottrazione molto più efficiente del calore. E una temperatura uniforme lungo la larghezza del rullo si ottiene ad es. attraverso una conduzione dell acqua a spirale intorno all asse del cilindro. Riassumendo si può affermare che accanto al condizionamento del gruppo inchiostratore già noto e disponibile di serie per quasi tutte le macchine per i gruppi inchiostratori corti l impiego di dispositivi di condizionamento aggiuntivi, come il condizionamento per singole zone per i cilindri retinati e un condizionamento del cilindro portalastra, rappresentano lo standard nell equipaggiamento, in modo da poter controllare con successo il processo di stampa con simili sistemi di gruppi inchiostratori. La scelta della configurazione effettivamente utilizzata dipende, però, dalla rispettiva macchina e dalle condizioni di utilizzo per quanto riguarda il formato, la velocità e il numero di copie per tiratura. Andreas Harig, Responsabile area prodotti sistemi di raffreddamento e di condizionamento, technotrans AG; Hubert Peick, Sviluppo sistemi di condizionamento, technotrans AG 17

18 Approcci odierni ai processi Condizionamento della KBA Come la KBA ha realizzato una tecnologia di condizionamento precisa e a risposta rapida per la rotativa compatta senza viti del calamaio Cortina Strategia di condizionamento per la stampa offset di giornali senza acqua Dall introduzione della stampa offset a umido, nella produzione dei giornali termini della chimica fisica e dell analisi delle superfici fanno parte del vocabolario del mestiere. Nella riduzione della complessità del processo è insito un grande potenziale di aumento dell efficienza e di prevedibilità del processo. Infatti già negli anni 70 la stampa offset senza acqua entrò in gioco per consentire, sulla base di filosofie di macchina esistenti a quei tempi, un miglioramento o una gestione più semplice dei processi. Ben presto fu chiaro che una gestione idonea della temperatura nel gruppo inchiostratore e nel gruppo di stampa era fondamentale per il funzionamento sicuro e la stabilità del processo di stampa senza acqua su tempi ciclo più lunghi. Stampa offset senza acqua con gruppi inchiostratori corti Dalla metà degli anni 90 la KBA si occupa della realizzazione della stampa offset senza acqua con gruppi inchiostratori corti (Gravuflow, Newsflow). Lo sviluppo si basava sulle esperienze raccolte dal 1989 nella tecnica offset a umido anilox. Nel 1995 iniziò lo sviluppo della macchina offset digitale 74 Karat, che produceva senza acqua e disponeva di un gruppo inchiostratore Gravuflow. La collaborazione con produttori di inchiostri leader e indagini di processo in proprio evidenziarono molto presto la necessità di ottimizzare la gestione della temperatura. Alla fine degli anni 90 maturarono i progetti per trasferire il processo offset senza acqua nella stampa di giornali coldset con la KBA Cortina e il suo gruppo inchiostratore Newsflow senza viti del calamaio. Indagini di processo svolte assieme all industria degli inchiostri hanno prodotto numerosi sviluppi, i quali hanno portato all odierna efficienza e Fig. 1: Interfaccia utente dell STC sul quadro di comando centrale Cortina. Le curve di condizionamento, depositate per ogni cilindro retinato e per ogni coppia di cilindro portalastra, si possono modificare individualmente con dito luminoso o clic del mouse, incluse le tolleranze di regolazione. I valori di appoggio delle curve sono composti da temperature nominali a determinati numeri di giri alla maturità della Cortina per il mercato. Nuove conoscenze di processo Mentre in molte macchine con mulino a rulli convenzionale la tecnica senza acqua veniva interpretata come ampliamento od opzione, la 74 Karat, la Rapida 74 G e la Cortina erano progettate esclusivamente per l offset senza acqua. Nella cooperazione sistematica con produttori di inchiostri e di lastre leader, un obiettivo importante era quello di assicurare il processo. Molto presto si manifestarono i vantaggi della tecnica del gruppo inchiostratore Gravuflow sulle macchine da stampa a foglio e del gruppo inchiostratore Newsflow sulla macchina da stampa per giornali Cortina. Perché in un gruppo inchiostratore compatto, ben chiaro, le temperature si riescono a tenere stabili molto più facilmente. Anche le innovazioni come il blocco dei rulli a conversione automatica prendono più facilmente, quanto più stabile è l ambiente. Allo stesso tempo fanno sì che si riducano gli inutili apporti di energia. Grazie alle esperienze con gruppi inchiostratori lunghi nell offset senza acqua, il mantenimento di una temperatura superficiale stabile sui rulli e sui Fig. 2: Rincondizionamenti per rampe di una superficie di cilindro retinato con corse di +3 C, + 4 C, 5 C, +5 C, 7 C e +7 C. Anche in questo caso si nota l inevitabile tempo ciclo, causato dai percorsi dell acqua esistenti. I processi rappresentati sono avvenuti a cilindro retinato fermo e una temperatura ambiente di 22 C. I colori delle curve significano: temperatura superficiale nominale rosso scuro, temperatura superficiale effettiva blu scuro, temperatura acqua di raffreddamento di alimentazione blu chiaro cilindri è stato ritenuto per molto tempo l obiettivo principale. Inizialmente si sentiva spesso affermare che 26 C sono ottimali. Ad un analisi più attenta questa verità piuttosto semplice, però, non vale in effetti con nessun gruppo inchiostratore, e men che meno per il gruppo inchiostratore corto Newsflow. Perché con la temperatura della superficie del cilindro retinato si può controllare la viscosità dell inchiostro e la quantità di inchiostro trasferita. La temperatura del cilindro portalastra è rilevante per controllare in modo mirato la capacità di trasferimento della lastra. e nuove esigenze nella stampa di giornali ad alto rendimento Sulla Cortina, che è molto più veloce delle macchine offset a foglio, entrambe le temperature superficiali vengono adattate automaticamente in funzione della velocità della macchina. Per stampare prodotti pronti per la vendita già durante la fase di avviamento della macchina, è necessario adattare le temperature in modo altamente dinamico, quasi in sincronia con la velocità. Lo stesso vale in senso inverso anche durante la fase di arresto. Gli specialisti vedono la difficoltà nel fatto che a seconda del formato un cilindro retinato con un peso di ca. 100 kg o più debba essere portato nel giro di 90 secondi ad un livello di temperatura differente di ca. 10 C. Per il cilindro portalastra l aumento della temperatura (o l abbassamento nel corso dell arresto della macchina) non è così elevato, la sua massa, viceversa, è molto maggiore. Per alleggerire lo stampatore nell esercizio quotidiano e assicurare un elevato comfort di comando, queste temperature vengono depositate nel quadro di comando centrale un po come le curve di umidificazione nell offset a umido (fig.1). 18

19 Fig. 3: Immagini termografiche di un cilindro retinato: fila superiore in marcia lenta, fila inferiore a giri cil./h. Le due immagini parziali di una serie riproducono assieme sempre l intero cilindro retinato; per motivi di angolo di osservazione si è dovuto realizzare due immagini. Si vedono chiaramente le camere della racle. L aumento della temperatura della racla con l aumentare della velocità si evince dalla colorazione rossa. La temperatura è uniforme in tutti gli stati di funzionamento lungo tutta la larghezza Per gli inchiostri utilizzati sono stati rilevati valori tipici di dipendenza dalla temperatura. La qual cosa consente da un lato una regolazione della densità lungo tutta la larghezza del cilindro, dall altro è però limitante, quando si tratta della costanza della densità lungo la larghezza di stampa. Per questo motivo sono state fissate delle finestre di scostamento, entro le quali può intervenire la regolazione. Il raggiungimento di queste finestre è assicurato dalla tecnologia STC ( Surface Temperature Control ) implementata sulle unità di condizionamento. Nella fig. 3 sono riprodotte immagini termografiche di un cilindro retinato, in cui è visibile l elevata precisione della tecnica di condizionamento. Mentre la Cortina nelle immagini della fila superiore si trovava in marcia lenta, la velocità in quella inferiore era di giri cil./h. Risulta evidente l uniformità della temperatura lungo la larghezza e il fatto che la temperatura dell inchiostro è indipendente dalla temperatura della racla. Quest ultima sale molto con Fig. 4: Immissioni di calore e sottrazione di calore in un gruppo inchiostratore corto senza acqua e senza viti del calamaio Inizio flusso d inchiostro Sorgente di calore Dissipatore di calore Pompa per inchiostro 400 W (attrito con l inchiotro legato alla viscosità) Racla 1 mw/mm 2 (attrito) Rullo inchiostratore (oscillante) (attrito della gomma legato alla viscosità) Rulli di inchiostrazione forma (attrito della gomma legato alla viscosità) Caucciù W/m 2 (attrito della gomma legato alla viscosità) Carta (se Tcarta > Tinchiostro) Fine flusso d inchiostro Parete del calamaio, superficie dell inchiostro (conduzione termica/ convezione termica) Cilindro retinato condizionato 0,7 mw/mm 2, Corrente d aria 0,3 mw/mm 2 Convezione d aria Cilindro portalastra condizionato Carta (se Tcarta > Tinchiostro) l aumentare della velocità. Con la macchina utilizzata il cilindro retinato, tuttavia, si è potuto raffigurare solo mediante due riprese collegate. Strategia per un controllo tecnologico del condizionamento Un compito importante è stato quello di rilevare da un punto di vista della strategia, quali parametri (temperatura, flusso) devono essere variati in quali ambiti, per poter soddisfare con la Cortina le esigenze odierne e quelle future a proposito dei formati e delle velocità. Allo scopo bisognava capire nel dettaglio (fig. 4), oltre alla potenza addotta (gruppo inchiostratore, lavoro di gualcitura da rotolamento dei caucciù), anche i meccanismi di sottrazione del calore (trasporto sulla carta, macchina da stampa come riserva di calore, convezione, radiazione termica). Ne è risultato che, rispettando condizioni di processo quadro (nessuna temperatura al di sotto del punto di condensazione, comportamento Deduzione degli inchiostri legato alla temperatura, dipendenza del trasferimento dell inchiostro dalla temperatura), le temperature superficiali vanno tenute stabili entro determinati limiti. La soluzione tecnica favorita dalla KBA punta sul trasferimento del calore mediante liquidi nel cilindro retinato e nel cilindro portalastra. Inizialmente anche altre soluzioni, come l aria soffiante, appaiono interessanti, perché incidono direttamente sulla superficie. La capacità termica dell aria è, però, molto esigua rispetto all acqua. Per trasportare la stessa quantità di calore di un litro d acqua, servono ca. 3,4 m3 di aria asciutta (si veda deduzione). Si sarebbe dovuto lavorare pertanto con temperature relativamente più basse e portate elevate. Le basse temperature porterebbero alla formazione di condensa, cosa che disturberebbe moltissimo nella macchina (rotture della banda a causa delle gocce d acqua, formazione di ruggine, gocce d acqua in una macchina senza acqua ). E le portate elevate rappresenterebbero presto un limite fisicotecnico difficilmente superabile. Struttura ottimizzata dal punto di vista idrodinamico e termodinamico La scelta del principio da sola, però, non bastava. Una gestione altamente dinamica della temperatura non si risolve solo grazie al controllo e alla regolazione della temperatura superficiale (STC). Piuttosto anche i componenti interagenti dovevano essere ottimizzati e reciprocamente calibrati in modo preciso. Un obiettivo importante è stato a questo proposito quello di non far diventare l STC una macchina Capacità termiche c: c acqua = 1,0 kcal/kg K e c aria = 0,241 kcal/kg K Densità: = 1,0 kg/l e = acqua aria 1, kg/l Dai prodotti c acqua acqua = 1,0 kcal/l K e c aria aria = 2, kcal/l K si ottiene il rapporto 1,0 / 2, o 3,448 m 3 di aria asciutta / 1 l acqua 19

20 Approcci odierni ai processi Condizionamento della KBA ad assorbimento di energia. Rispetto alle strategie di condizionamento impiegate di norma nell industria della stampa, bisognava intanto ridurre le capacità termiche e i valori di passaggio del calore dei rulli e cilindri coinvolti. Questo consente di ridurre le perdite da trasferimento e i tempi di trasferimento. Un ulteriore aumento si è ottenuto mediante esteso disaccoppiamento delle capacità termiche attive e passive. Grazie ad una serie di misure costruttive si è migliorato il valore di passaggio del calore del cilindro retinato per il fattore 3 e si è ridotta la capacità termica per il fattore 6. Allo stesso tempo si è raddoppiato il flusso, cosa che aumenta decisamente la dinamica. Nel caso dell STC, il cui compito è quello di realizzare, entro una tolleranza ben definita e una finestra temporale fissata, la temperatura superficiale auspicata con l acqua di raffreddamento e di riscaldamento messa a disposizione, vi è stato un ulteriore potenziale di miglioramento a iniziare dall ottimizzazione delle sezioni per ridurre le resistività ai flussi fino all ottimizzazione dei percorsi, con contemporaneo ottimo accesso. La scelta di pompe e valvole regolatrici idonee ha portato un ulteriore miglioramento rispetto allo stato dell arte dell epoca. La fig. 5 mostra l unità di condizionamento utilizzata già nelle prime macchine di produzione Cortina. Strategia di controllo e regolazione ottimizzata Con la revisione della strategia per cilindri retinati, cilindri portalastra e STC era stata Fig. 5: Vista 3D dell unità di condizionamento vista sul lato operatore. A sinistra e a destra si trovano i moduli di base acqua di riscaldamento e di raffreddamento. Al centro vi sono tre sottounità con quattro circuiti ciascuna per il condizionamento dei cilindri retinati e dei cilindri portalastra. In queste sono sistemati tre box degli armadi elettrici e quattro serbatoi di compensazione della pressione creata la base per una gestione altamente dinamica della regolazione. Nell analisi della necessaria struttura d insieme per sensori Pt100 e IR e dei rapporti dinamici sono risultate evidenti le richieste poste nei confronti del sistema di regolazione. Complessivamente un STC comprende dodici circuiti di controllo per il condizionamento di ogni torre di stampa, il cui comportamento può Fig. 6: Schema di un circuito di controllo per il condizionamento dei cilindri portalastra o dei cilindri retinati. Nell armadio di condizionamento (TCU) si riconoscono il circuito interno, che alimenta il rullo o il cilindro, e due circuiti esterni che forniscono acqua di riscaldamento e di raffreddamento (HW e CW); [1] commutazione di HW/CW; [2] dosaggio della quantità iniettata. Per motivi energetici l acqua consumata viene recuperata separatamente secondo circuiti di alimentazione Fig. 7 Sopra: Ricondizionamento per rampe di una superficie di cilindro retinato di T = 5 C: Risulta evidente l inevitabile spostamento temporale dovuto al tempo di passaggio attraverso i tubi flessibili dell acqua di condizionamento, lunghi circa 10 m. Questo tempo di passaggio ha rappresentato una particolare difficoltà dal punto di vista della regolazione. L obiettivo è quello di realizzare, malgrado questo cosiddetto tempo morto, un comportamento transitorio pressoché senza sovraoscillazioni, senza che per questo il sistema diventi lento. Ciononostante la temperatura effettiva (blu) segue la temperatura nominale (rosso) molto da vicino. (Giallo: indice del cilindro retinato) Sotto: il grafico a colori documenta lo stesso processo, misurato con una videocamera interlinea a infrarossi con 128 pixel di misura della temperatura lungo la larghezza del cilindro retinato. Entrambe queste scale dei tempi sono rappresentate con scala adatta e reciprocamente sincronizzate. Dato che la misurazione è avvenuta a cilindro retinato fermo quasi con funzionamento termico a vuoto, l inclinazione nel profilo della temperatura sulla larghezza del rullo qui è dovuto essenzialmente al tempo di passaggio dell acqua di condizionamento che scorre sotto la superficie del rullo e ammonta a pochi secondi variare molto in funzione delle condizioni della produzione. Un singolo circuito di condizionamento è raffigurato nella fig. 6. La contemporanea regolazione altamente dinamica richiede sistemi di regolazione in tempo reale che assolvano a questo compito in modo sicuro e affidabile. Qui ci si è affidati ad un partner che poteva vantare un eccellente know-how nella costruzione di grandi impianti e nella tecnica di regolazione di complessi sistemi tecnologici. Mentre la tecnica di regolazione ha il compito di fornire per ogni stato di funzionamento le temperature corrette sulle superfici dei cilindri retinati e del cilindro portalastra, a livello di sistema di controllo si riesce a ricavare ancora del potenziale per aumentare l efficienza. Infatti ad es. la misurazione della temperatura ambiente consente di controllare le temperature di alimentazione in modo tale che vengano generati giusto i valori di temperatura appena necessari, perché temperature di alimentazione inutilmente basse aumentano i costi di esercizio. Inoltre tenendo conto della lunghezza della corsa si può aumentare la temperatura dell acqua di raffreddamento. Entrambe queste misure contribuiscono a far risparmiare notevoli quantità di energia. Così in molte situazioni di esercizio si riesce a ridurre al 5 % il fabbisogno energetico per la sottrazione della potenza addotta. 20

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