CONTROLE VAN HET VOCHTWATER DR. HELMUT SANDER DS DRUCKEREI SERVICE / REUTLINGEN In alle verschillende disciplines binnen de offsetdruk zijn er in de laatste jaren onophoudelijk technische vernieuwingen en verbeteringen tot stand gebracht, die het drukken in offset verder automatiseren, controleren en de verschillende parameters constant houden. Ook in de hoek van de vochtwatersystemen zijn er enige verbeteringen tot stand gebracht. In de moderne vochtwaterdoseerapparatuur werken de doseerpompen voor het vochtwaterconcentraat wezenlijk preciezer en betrouwbaarder dan vroeger. Ook bij het toevoegen van de isopropylalcohol (IPA) is er het een en ander verbeterd. De IPA wordt in de regel via het vlotterdichtheidmeetsysteem gedoseerd en constant gehouden. Zolang de systemen zonder problemen werken, kan er van worden uitgegaan dat de vochtwatertoevoeging en de IPA volgens de vastgestelde waarden worden toegevoegd. Binnen vooraf vastgelegde grenzen kunnen de doseringen constant gehouden worden. Bij het meten en constant houden van de IPA is er echter een algemeen probleem, waarop verderop in dit artikel nog nader zal worden ingegaan. HET ALCOHOLMEETSYSTEEM Opdat de drukker de concentratie van de IPA en de vochtwatertoevoeging beter kan bewaken, bevinden zich in de stuursystemen van de vochtwaterbereiding controle-instrumenten. Zo wordt de IPA via een vlottersysteem gemeten; de diepte van de vlotter wordt elektronisch afgetast en de specifieke dichtheid resp. het IPA-gehalte, kan in het digitale venster in Vol% worden afgelezen. HET GELEIDBAARHEIDMEETSYSTEEM Voor de vaststelling van de concentratie van de vochtwatertoevoeging is in het omloopsysteem een geleidbaarheidmeetsysteem geïntegreerd. Ook de waarde van de geleidbaarheid wordt in het digitale display weergegeven. De vraag kan gesteld worden wat de geleidbaarheid nu eigenlijk betekent en wat zij nu uitdrukt. Eenvoudig gezegd komt het hier op neer dat de geleidbaarheid in het vochtwater een maat is van de opgeloste zouten in het water. In de onderste concentraties loopt de geleidbaarheid lineair met de vochtwatertoevoegingsconcentratie op, dit betekent met het aandeel aan opgeloste zouten uit de concentratie van de vochtwatertoevoeging. Bij een constante temperatuur, gelijkblijvende waterkwaliteit, constant IPA-gehalte en onder de voorwaarde dat er geen vervuiling uit de inkt of het papier in het vochtwater is gekomen, kan met de geleidbaarheid de dosering van de vochtwatertoevoeging worden bepaald. Vanaf deze plek willen wij er nogmaals met klem op wijzen dat er geen ideale geleidbaarheidswaarde bestaat voor het drukken in offset. Afhankelijk van de vochtwatertoevoeging en de producent, ontstaan er verschillende geleidbaarheidswaarden bij de toevoeging van gelijke hoeveelheden van het concentraat. Een hoge of een lage waarde zegt niets over de kwaliteit van het product of over de gedragingen tijdens het drukken. De geleidbaarheid is slecht een hulpmiddel, waarmee - rekening houdend met de verschillende invloedsfactoren - de concentratie van de vochtwatertoevoeging te bepalen is.
INVLOED OP DE GELEIDBAARHEID De volgende factoren kunnen een invloed op de meetresultaten hebben: 1. Met een oplopende temperatuur verhoogt zich de geleidbaarheid in de vloeistof. Goede geleidbaarheidsmeetinstrumenten hebben een ingebouwde temperatuurcompensatie. 2. De geleidbaarheid neemt bij een oplopende waterhardheid, toe. Afhankelijk van de vestigingsplaats kan de geleidbaarheid van het leidingwater 100 tot 1000 µs/cm zijn. Omdat door de waterleidingbedrijven uit verschillende bronnen water wordt ingenomen, kunnen de waarden zelfs per meetmoment aanzienlijk verschillen. 3. Steeds meer wordt het leidingwater door osmose-installaties voorbereid en aansluitend met een speciale conditioneerder op een definitieve hardheid ingesteld. De geleidbaarheid van het opgeharde osmosewater is afhankelijk van het gebruikte conditioneermiddel en de concentratie hiervan. 4. Opgeloste papiercoatings en uitgespoelde inktdeeltjes verhogen de geleidbaarheid. 5. Het toevoegen van IPA aan het vochtwater geeft een drastische verlaging van de geleidbaarheid. De meetwaarden kunnen daardoor aanzienlijk vervalst worden. Het is daarom zeer belangrijk dat de precieze IPA-concentratie bekent is, zodat daarmee zijn invloed bij de bepaling van de concentratie van de vochtwatertoevoeging, adequaat in aanmerking kan worden genomen. 6. Na veelvuldig gebruik van de geleidbaarheid-meetelectrode is deze in de regel vervuilt door de uitgespoelde inktdeeltjes. Hierdoor worden verkeerde meetwaarden (te laag) geregistreerd. Ook als de elektrode regelmatig gereinigd wordt, moet de juistheid van de meetwaarde in vooraf bepaalde tijdsbestekken worden getest, middels kalibrering met een bekende ijkstandaard. DOSERING VAN DE IPA Net zoals bij de bepaling van de hoeveelheid toe te voegen vochtwatertoevoeging, kunnen ook problemen bij de constante toevoeging resp. meting van de toe te voegen hoeveelheid IPA, optreden. Voor de IPA-dosering en het constant houden hiervan, werken alle bekende vochtwaterbereidingssystemen standaardmatig volgens het vlotterprincipe. Bij de bereiding van het vochtwater wordt allereerst de hoeveelheid vochtwatertoevoeging, die vooraf is ingesteld op de installatie, verdund. De dosering geschiedt volumetrisch, dit betekent dat de specifieke dichtheid van de vochtwatertoevoeging meestal buiten beschouwing wordt gelaten. De IPA wordt later bijgedoseerd en wordt door het vlottersysteem constant gehouden, middels een permanente meting van de specifieke dichtheid van het vochtwater. De juistheid van de meting wordt door verschillende factoren beïnvloed. TEMPERATUUR De temperatuur is van invloed op de specifieke dichtheid. Bij een dalende temperatuur wordt de dichtheid hoger. Om deze verhoging van de dichtheid te compenseren, wordt er automatisch meer IPA gedoseerd. Hierdoor is de IPA-concentratie in het systeem hoger als oorspronkelijk was voorzien. In moderne systemen wordt de invloed van de temperatuur automatisch genivelleerd. Ook bij de handmatige controle met de IPA-meter moet de invloed van de temperatuur meegenomen worden. De betere IPA-meters hebben een in het zwemlichaam geïntegreerde thermometer, waarop de temperatuur van het vochtwater kan worden afgelezen.op het moment van aflezing moet de temperatuur 20ºC zijn. Reeds bij een afwijking van 4ºC dient een meetfout van 1 Vol% op de koop toe te worden genomen.
DE JUISTE IPA-METER Er is een grote verscheidenheid van verschillende IPA-meters op de markt te verkrijgen. Belangrijk is in ieder geval dat een meter voor IPA en niet voor Ethanol wordt gebruikt. Ethanol heeft namelijk een hogere dichtheid; de meter is voor Ethanol anders gekalibreerd. Om een omvangrijke omrekening te vermijden dient de meetschaal Vol% en geen Gew% aan te geven. Zo zijn er ook IPA-meters die op de temperatuurschaal gelijk het getal aangeven dat bij de afgelezen waarde op de IPA-meter moeten worden opgeteld of hiervan moeten worden afgetrokken, om het juiste IPA-gehalte - ook bij temperaturen boven of onder de 20ºC - te bereiken. INVLOED OP DE DICHTHEID VAN DE VOCHTWATERTOEVOEGING De dichtheid en de hoeveelheid van de ingezette vochtwatertoevoeging heeft een grote invloed op de gemeten alcoholwaarde. In het onderstaande diagram worden de curven van twee vochtwatertoevoegingen met een verschillende dichtheid, getoond. Het diagram laat zien dat de meetwaarde met de IPA-meter extra vervalst wordt als de dichtheid van de vochtwatertoevoeging hoger is. Met een vochtwatertoevoeging die een dichtheid heeft van 1,20 g/cm 3 wordt met de IPA-meter, bij een toevoeging van 2 Vol% vochtwatertoevoeging, slechts ca. 6 Vol% IPA gemeten, alhoewel 10 Vol% IPA zijn toegevoegd.
Voor een exacte IPA-bepaling is het absoluut noodzakelijk dat de werkelijke vochtwatertoevoegingsconcentratie en zijn specifieke dichtheid, bekend is. In de moderne automix-systemen kan de dichtheid van de vochtwatertoevoeging in de systeemsoftware worden ingevoerd, waardoor de meetfout bij de IPA-meting wordt geëlimineerd. Een belangrijke voorwaarde hierbij is dat bij elke wisseling van de vochtwatertoevoeging en van de doseerhoeveelheid, de nieuwe dichtheid en de toe te voegen hoeveelheid, opnieuw wordt ingevoerd in het programma. De hoeveelheidsbepaling van de vochtwatertoevoeging, middels de geleidbaarheid, is zeer problematisch, omdat de IPA, waarvan de concentratie ons niet bekend is, het meetresultaat sterk vervalst. DE F-TEST DS Druckerei Service te Reutlingen (BRD) heeft hard aan dit probleem gewerkt en een titreerset onder de naam F-test op de markt gebracht. Met deze test is het zeer eenvoudig om de precieze concentratie vochtwatertoevoeging in het vochtwatersysteem te bepalen. Op deze F-test is door DS patent gevraagd en verkregen. De werkwijze ter bepaling van de concentratie berust hierop dat alle zich op de markt bevindende vochtwatertoevoegingen gebufferd zijn. Bij het titreerproces wordt vochtwater uit het systeem genomen en wordt er zo lang loog van een bepaalde concentratie getitreerd tot het buffersysteem van het vochtwater uitgeput is en de ph-waarde met sprongen omhoog gaat. Een vooraf toegevoegde indicator toont het einde van het titreren door kleurverandering aan. De getitreerde hoeveelheid loog is de maat voor de buffercapaciteit en daarmee voor de concentratie van de vochtwatertoevoeging in het vochtwatersysteem. In de praktijk betekent dit dat middels bepaling van de buffercapaciteit de concentratie van de vochtwatertoevoeging bepaald kan worden. De titreerset F-test bestaat uit: een maatbeker met een markering bij 5 ml; een gegradueerde spuit, waarmee een hoeveelheid vochtwater uit het systeem wordt gehaald; een druppelfles met indicator en twee druppelflessen met titreeroplossing. Een uitvoerige handleiding, met ijklijnen voor de te gebruiken DS-vochtwatertoevoegingen, is bij iedere set aanwezig.
IJKLIJNEN In de onderstaande afbeelding is een ijkcurve opgenomen die de vochtwatertoevoegingsconcentratie berekend. Afhankelijk van de vochtwatertoevoeging en de producent verlopen deze ijklijnen verschillend steil. De curven lopen lineair en gaan door het nulpunt. Hierdoor is het ook zeer eenvoudig mogelijk om van onbekende vochtwatertoevoegingen ijklijnen te bepalen voor de berekening van de vochtwatertoevoegingconcentraties. PRAKTISCHE ERVARINGEN In de praktijk heeft deze bepalingsmethode zich op veel punten als zeer voordelig bewezen. 1. De concentratiebepaling is zeer precies en goed reproduceerbaar. 2. De methode is snel en eenvoudig uit te voeren. 3. Een kalibrering is niet noodzakelijk. 4. IPA heeft - in de gebruikelijke concentraties - geen invloed op de meting. 5. Vervuilingen uit de inkt en het papier die in het vochtwater zitten, verstoren de meting niet. 6. De temperatuur speelt geen enkele rol.
VOORBEELD UIT DE PRAKTIJK Op een heatsetpers kreeg men in de loop van de tijd versterkte problemen met inktrestanten in het vochtwerk; van overemulgeren; opbouwen van de inkt op de vochtrollen en een sterke inktvervuiling in het vochtwatersysteem. Zoals gebruikelijk werd ter plaatse de ph-waarde, de geleidbaarheid en het IPA-gehalte gemeten. Er werd ook een handmatige test gedaan en de waarden werden met elkaar vergeleken. Het bleek dat de gemeten waarden in de pers binnen de vastgestelde grenzen lagen. Volgens deze metingen moesten de gedoseerde hoeveelheden vochtwater- en IPA-toevoegingen wel juist zijn. En toch was, zoals later bleek, alles fout. Door een klein defect in de vochtwatertoevoegingdoseerder lag de concentratie veel te hoog. In plaats van 3% werd 6% vochtwatertoevoeging gedoseerd. Daardoor had zich in het vochtwater de specifieke dichtheid sterk verhoogd. Het automatische IPA-doseersysteem had de te hoge dichtheid gecompenseerd door meer IPA toe te voegen. Aan het einde van het verhaal lag de IPA-concentratie op 30 Vol%. De geleidbaarheid door de hoge vochtwatertoevoegingsconcentratie werd door het hoge IPA-aandeel weer tot de "normale" waarde gereduceerd. De meting van de IPA met de IPA-meter moest onvermijdelijk een verkeerde waarde leveren, omdat deze - net als het vlottersysteem in het vochtwaterbereidingsysteem - niets anders meet. Ook de te lage ph-waarde bij een te hoge vochtwatertoevoegingsconcentratie werd door het te hoge IPA-gehalte weer tot een "normale" waarde opgetrokken. Met de F-test zijn zulke problemen met de dosering eenvoudig te herkennen en kan het voor de benodigde uitkomsten zorgen. AFZIEN VAN GELEIDBAARHEIDMETINGEN Bij het gebruik van de F-test kan, voor het bepalen van de concentraties, van geleidbaarheidmetingen worden afgezien. Door het bepalen van de vochtwatertoevoegingconcentraties met de F-test en door het bepalen van de IPA-gehalte laat zich de toestand van een vochtwatertoevoeging exact karakteriseren. Als hulpmiddel dient ook de ph-waarde erbij betrokken te worden. Bij een juiste dosering moet deze binnen de vooraf bepaalde grenzen (±0,2) liggen. Een sterke afwijking (bijv. ±0,5), in de regel naar boven, duidt op extreme externe omstandigheden, bijvoorbeeld sterke schommelingen in de waterhardheid, in het bijzonder hydrogeencarbonaat; op extreme uitspoeling van papiercoatings; of een zeer sterke kiembelasting. Met de F-test kan de drukker ter plaatse eenvoudig en exact de toestand van het vochtwater controleren; om het even of het gaat om heatset, vellen- of krantenoffset. Verkeerde doseringen worden met de F-test herkenbaar. Hierdoor kunnen drukproblemen op tijd worden onderkend en worden vermeden.