CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY KHÔ TRONG QUÁ TRÌNH IN

TS. Ngô Anh Tuấn

Thuật ngữ “sấy khô” bao gồm tất cả các công đoạn xảy ra sau quá trình truyền mực từ khuôn in (hoặc tấm cao su) lên vật liệu nền (giấy hoặc các loại màng), từ đó tạo nên một sự liên kết vững bền giữa vật liệu nền và mực in. Mực in phải đóng rắn trong quá trình này nhằm tạo điều kiện tiên quyết cho giai đoạn gia công và việc sử dụng sản phẩm in sau đó.

Tuỳ thuộc vào cấu tạo của mực in, quá trình sấy khô bị ảnh hưởng bởi phản ứng hoá học của mực (oxy hoá hay polymer hoá) hoặc là các quá trình vật lý (sự thấm hút hoặc bay hơi) hoặc là kết hợp cả hai quá trình lý hoá trên.

Hình 1.7-1 là toàn bộ các phương pháp sấy khô và những lĩnh vực ứng dụng sơ bộ của chúng.

Hình 1.7-2 là một máy offset tờ rời với vài hệ thống sấy khô được kết hợp trong bộ phận ra giấy. Những phương pháp sấy khô khác nhau cho mực và véc ni thường đòi hỏi những hệ thống khác nhau để đạt được một phương pháp sấy khô tối ưu. Có thể rất hữu ích nếu lắp đặt cả bộ phận sấy IR và UV để bảo đảm cho khả năng đa dạng của máy in (hình 2.1-58 và 2.1-60).

Cấu tạo của các loại mực in phải đạt được hai yêu cầu đối lập nhau xét về mặt tính chất khô:

Không khô trên lô cao su trong khi chạy máy hoặc trong thời gian ngắn ngừng máy;
Khô nhanh và bám chặt trên vật liệu nền sau khi in.

Khả năng khô của mực in được quyết định bởi các yếu tố sau:

Thành phần cấu tạo của mực in: loại dung môi, chất độn …
Những đặc tính của loại vật liệu nền (khả năng thấm hút…),
Điều kiện in (chất lượng mực, chiều cao của chồng giấy, tốc độ in),
Điều kiện thời tiết (độ ẩm, nhiệt độ trong xưởng in),
Cấu trúc của bộ phận sấy (dòng khí trên bề mặt mực, thời gian phản ứng, loại nguồn năng lượng…).

Nhiệt độ là một nhân tố quyết định đến quá trình khô- nói chung nhiệt độ cao có lợi hơn vì:

Tốc độ polymer hoá nhanh hơn,
Độ dẻo của mực giảm xuống để tăng khả năng thấm hút,
Sự bốc hơi của dung môi xảy ra nhanh hơn.

Mức độ liên kết giữa mực và vật liệu nền sẽ bị biến đổi sau quá trình sấy khô . Bởi vì đối với ứng suất (stress) của bản in (print), có một sự phân loại các đặc tính: tính chịu mài mòn, chống trầy xuớt, chịu trầy xướt, pile registance, và wiping against wiping (xem thêm mục 1.7.4).

Khô bằng phương pháp vật lý (thấm hút)

Sự thấm hút là do sự tương tác giữa mực in và vật liệu nền. Trước hết nó phụ thuộc vào độ dẻo của chất vận chuyển trong mực in và khả năng thấm hút của vật liệu nền.

Các thành phần trong mực in bắt đầu thấm hút bằng sự di chuyển của mực in lên giấy và được hút vào giấy bởi các ống mao dẫn.

Vì thế, sự thấm hút vào chất nền phụ thuộc vào khả năng hấp thụ và tốc độ hấp thụ của vật liệu nền. Tốc độ hấp thụ được quyết định bởi tính xốp và chất lượng thấm ướt. Tính xốp được biểu trưng bởi số lượng các lỗ nhỏ trên một đơn vị diện tích và đường kính trung bình của một lỗ. Hơn thế nữa, tốc độ hấp thụ càng cao, tính dẻo của mực càng thấp.

Hình 1.7-3 giải thích sự phụ thuộc cuả khả năng thâm nhập của mực và khả năng hấp thu của vật liệu nền. Trong một thử nghiệm, mật độ tối ưu của một lớp mực được chuyển lên tờ giấy đo kiểm được đo tương xứng với thời gian khô. (Một tờ giấy đo kiểm là một tờ giấy không in được trải lên trên hình ảnh vừa mới in). Mật độ tối ưu của hình ảnh được truyền lên trên tờ giấy đo kiểm sẽ cho biết mức độ khô. Hình 1.7-3 cho thấy vật liệu nền không hấp thu cho ra mật độ in rất cao trên tờ đo kiểm, sau 120 phút nó vẫn chưa hoàn toàn khô. Tính thâm nhập của mực sẽ được cải thiện nếu vật liệu nền có các lỗ mao dẫn với kích thước nhỏ.

Chất nền có khả năng hấp thu quá cao sẽ làm cho mực bị hấp thụ các chất tạo màu. Mực in sẽ mất độ sáng và tính chịu mài mòn. Đó là lý do tại sao các loại giấy có hiệu quả hấp thu tốt, nghĩa là giấy có mật độ lỗ cao, thường là loại vật liệu tốt nhất để có kết quả in và sấy khô tốt (vd:giấy mỹ thuật).

Tính thâm nhập phụ thuộc vào khả năng hấp thu của chất nền và còn phụ thuộc vào độ dẻo của mực ( hình 1.7-4). Tốc độ thấm hút cũng phụ thuộc vào khả năng thấm ướt giữa mực in và vật liệu nền.

Trong kỹ thuật in báo, quá trình khô chỉ chịu tác động của tính thâm nhập của mực (coldset). Phương pháp thâm nhập được thực hiện trong một phần giây (split second) và quá trình sấy khô được hoàn tất. Thông thường, các loại mực in dùng trong in báo không có chứa dầu khô (dầu khoáng). Trong những trường hợp mà mực in có chứa dầu khô, quá trình khô hoá học (oxy hoá) xảy ra sau khi thâm nhập (mục 1.7.2).

1.7.1.1 Sấy khô bằng tia hồng ngoại (IR)

Khả năng thấm của mực in sẽ nhanh hơn nếu như độ dẻo thấp. Tính dẻo tăng lên khi nhiệt độ tăng. Lớp mực vừa được in có thể được làm nóng lên cùng với vật liệu nền bằng nguồn bức xạ hồng ngoại (hình 1.7-2). Hiệu ứng làm khô bằng tia hồng ngoại trong công nghệ in offset có thể được mô tả như sau:

Làm cho tính dẻo của dầu chứa trong mực thấp đi sẽ taọ cho mực khả năng thấm nhanh hơn.
Sự oxy hoá trong chồng giấy ấm diễn ra nhanh hơn.
Sự oxy hoá được thúc đẩy nhờ lượng nước trong lớp mực ít hơn.

Phương pháp sấy khô hoá học (oxy hoá) sau khi đã làm khô bằng phương pháp vật lý cũng được đẩy nhanh bằng cách tăng nhiệt độ (mục 1.7.2).

Tất cả các phương pháp trên đều có thể tìm thấy trong hầu như bất cứ loại mực offset nào.

Các loại sóng (wave ranges) của dải quang phổ IR trong dải quang phổ bức xạ điện từ được nêu trong hình 1.7-5. Các máy phát xạ hồng ngoại được sử dụng với các loại bước sóng sau:

Sóng ngắn (0.8-2 mm, tương đương với nhiệt độ của một dây tóc bóng đèn 2700-1500^oC), bức xạ hầu hết xuyên vào giấy;
Sóng trung (2-4 mm, tương đương với 1500-750^oC), không khí được làm nóng chủ yếu là phía bên trên lớp mực.

Kinh nghiệm cho thấy rằng có thể đạt được khả năng thấm tốt nhất của mực khi sử dụng vật phát xạ hồng ngoại sóng trung và sóng ngắn. Hơn nữa, vật phát xạ sóng ngắn có giá trị G (hiệu suất phát xạ) cao hơn. Thiết bị sấy NIR (cận hồng ngoại, 0.8-1.2 mm) hoạt động trong phạm vi sóng ngắn thấp hơn. Do hiệu suất thấp, vật phát xạ sóng dài (4mm đến 1mm) không thích hợp để sấy khô trong in offset.

Bởi vì khả năng thấm rất quan trọng đối với kỹ thuật sấy nhanh, phương pháp sấy bằng IR chỉ có hiệu quả nhất khi in trên vật liệu nền có tính thấm hút. Hình 1.7-6 mô tả hiệu ứng bức xạ IR theo cách thâm nhập.

Vật phát xạ hồng ngoại cũng làm nóng cả những khu vực không in trên giấy, làm cho nhiệt độ của chồng giấy tăng lên (đến 40^oC ) và quá trình polymer hoá diễn ra nhanh hơn (mục 1.7.1). Những thuận lợi và yếu điểm của phương pháp sấy bằng hồng ngoại được tóm tắt trong bảng 1.7-1.

1.7.1.2 Sấy khô bằng phương pháp bay hơi

Đối với các loại mực in có chứa nhiều thành phần như nhựa thông, pigment, và dung môi, quá trình khô của chúng một phần được thực hiện bằng cách bay hơi. Hai quá trình sau đây sẽ xảy ra:

Chuyển từ trạng thái lỏng (dung môi) sang trạng thái hơi nước, và
Sự thoát hơi nước hoặc khí có tải hơi nước.

Kết quả là chỉ nên cung cấp một lượng nhiệt vừa đủ để làm tan đi lượng hơi nước sinh ra, không kể loại nguồn nhiệt được sử dụng và luôn ghi nhớ về hiệu quả kinh tế và phương pháp xử lý cẩn thận đối với sản phẩm cần làm khô. Nguyên tắc này cần phải được tuân thủ nhất là khi thiết kế một thiết bị sấy cho máy in bởi vì chỉ nên làm nóng vật liệu nền càng ít càng tốt để hạn chế những vấn đề phát sinh do tời in bị biến dạng.

Dung môi bốc hơi khi mực in được làm khô bằng phương pháp bay hơi. Phương pháp làm khô này được quyết định bởi sự vận chuyển vật liệu và nhiệt trong lớp tiếp xúc giữa bề mặt của vật liệu và mực in.

Nhiệt độ bề mặt, và quan trọng nhất là tốc độ không khí trên bề mặt vật liệu nền cũng như sự khác biệt áp suất từng phần đều là những tham số chính của tốc độ khô [1.7-2, 1.7-3]. Cách sấy khô bằng bay hơi được đẩy nhanh bằng cách tăng cường sự đối lưu. Do đó, cách làm nóng bằng bức xạ nhiệt và/hoặc khí nóng cần phải được kết hợp với khả năng đối lưu, dẫn khí tốt nhất. Hình 1.7-7 là một thiết bị sấy bơm hơi dạng đứng dùng trong máy in ống đồng.

Thiết bị sấy này được tối ưu hoá về mặt khí động lực. Những thiết bị sấy bơm hơi dạng thẳng này được dùng để làm khô các loại mực in có chứa dung môi sôi ở nhiệt độ thấp, chủ yếu được áp dụng cho kỹ thuật in Flexo và ống đồng. Hơi nước hữu cơ vừa sinh ra này được thấm bằng lực hút trên carbon hoạt hoá trong hệ thống thu hồi dung môi.

Phương pháp siêu thấm (hình 1.7-8) để thu hồi dung môi [1.7-4] bao gồm 2 quá trình sau đây:

Hút bám: Dung môi có chứa không khí được tách ra bằng quạt gắn ở những điểm bay hơi (vd: trong máy in ống đồng, thiết bị sấy bơm hơi dạng đứng) và được chuyển từ dưới lên bằng một hay nhiều máy hút bám có chứa carbon hoạt hoá. Dung môi được hút bám bởi carbon hoạt hoá. Dung môi không có khí thâm nhập vào từ trên đỉnh (hình 1.7-8). Các máy hút bám tiếp tục làm việc cho đến khi không còn hơi nước để hút nữa.
Tái tạo – Carbon hoạt hoá vừa được chiết ra được tái tạo theo dòng chân không ngược hướng bằng cách giải phóng hơi nước khi được làm nóng lên khoảng 100^oC; dung môi – có cả dung môi với điểm sôi cao hơn- được khử hơi nước. Sau đó nó được làm đông đặc lại trong bình chứa nước và được tách nước để tái sử dụng.

Thiết bị sấy Heatset

Không giống như in ống đồng, mực in offset có chứa một lượng lớn dầu khoáng có điểm sôi cao (dầu heatset). Những loại dầu có điểm sôi thấp không thể sử dụng được vì những loại mực như thế sẽ khô ngay trên con lô khi chà mực trong các đơn vị mực. Các loại mực heatset dùng trong in offset cuộn có chứa khoảng 20% đến 40% dầu khoáng có điểm sôi cao. Vì vậy, cần phải có những thiết bị sấy bay hơi thích hợp cho in offset cuộn.

“Những thiết bị sấy suspension” (hình 1.7-9) chủ yếu được dùng làm đơn vị sấy khô trong in offset cuộn (xem thêm mục 2.1.3). Cuộn giấy được xếp không tiếp xúc giữa những thiết bị sấy này mà không cần các bộ phận dẫn. Sự sấy khô được thực hiện bằng một luồng khí được định hướng bơm vào từ thiết bị sấy khí nóng. Các thiết bị sấy được phân loại dựa theo loại dòng khí được thổi lên bề mặt của cuộn vật liệu. Chúng đều có một điểm chung là cuộn giấy di chuyển rất nhanh qua các thiết bị sấy mà không có sự tiếp xúc nào trên bề mặt. Một cuộn giấy di chuyển bằng cách như vậy yêu cầu những tiêu chuẩn cao về phương pháp, máy móc và kỹ thuật điều khiển nhằm đạt được kết quả sấy khô tốt nhất, kinh tế nhất và một qui trình sản xuất nhịp nhàng. Khí thải được định hướng bằng một máy đốt sau (after-burner). Nhiệt toả ra trong quá trình đốt cháy này được sử dụng lại để làm nóng máy sấy.

1.7.1.3 Những vấn đề trong thực tế vận hành

Nói chung, phương pháp sấy vật lý chịu ảnh hưởng bởi nhiều tham số. Những ví dụ sau đây sẽ minh hoạ cho điều này:

Sự sấy khô sẽ trở nên khó khăn hơn nếu tốc độ thấm hút giảm, độ phủ mực tăng, hay nếu định lượng của vật liệu nền tăng lên.
Hiện tượng phồng giộp có thể xuất hiện đối với những loại giấy có định lượng cao, cán màng 2 lớp hoặc cán láng quá dày. Vì khả năng thấm hút hơi nước bị giảm xuống tối thiểu do bề mặt quá chặt nên nếu in quá nhiều mực có thể phải sấy bằng nhiệt độ quá cao – đặc biệt là đối với máy sấy ngắn- khi đó lượng hơi nước sinh ra trong giấy sẽ làm nứt giấy gây nên hiện tượng phồng giộp và làm tăng phế phẩm. Chỉ có thể khắc phục hiện tượng này bằng các giảm nhiệt độ của máy sấy và giảm tốc độ in.
Quá trình sấy khô phụ thuộc vào tốc độ của cuộn giấy khi đi qua thiết bị sấy. Cần phải ấn định nhiệt độ của máy sấy cho phù hợp với định lượng của giấy: định lượng càng cao nhiệt độ càng tăng. Nhằm đạt được hiệu quả sấy khô cao, cuộn giấy phải ở trong khu vực sấy từ 0.8 đến 1 giây. Nếu cuộn giấy được dẫn truyền với tốc độ 8m/giây, máy sấy phải có chiều dài tối thiểu là 8m. Do vậy các hệ thống sấy cần có một không gian đáng kể. Do trạng thái mất nước, cuộn giấy có thể trở nên dễ gãy, gợn sóng và bắt đầu co lại. Vì thế công việc gia công thành phẩm trở nên khó khăn hơn. Nên có công đoạn làm ẩm lại đối với các máy in offset cuộn tốc độ cao. Có thể phun nước lên cuộn giấy hoặc sử dụng con lăn truyền nước.

1.7.2 Sấy khô bằng phương pháp hoá học/lưu hoá

1.7.2.1 Oxy hoá

Trong kỹ thuật in offset trên vật liệu nền thấm hút, mực in trước tiên được làm khô bằng cách thâm nhập vào bên trong và sau đó là bằng oxy hoá và polymer hoá. Công đoạn sấy khô cuối cùng của lớp mực in chỉ chịu ảnh hưởng của quá trình oxy hoá và polymer hoá của các loại dầu khô và nhựa thông. Lớp mực in nhận được sự liên kết chéo và độ chắc thích hợp để không bị bong tróc và mài mòn, tuy nhiên nó cũng phải giữ lại độ dẻo phù hợp cho sản phẩm.

Đối với các loại mực in có chứa dầu khô, quá trình khô bằng oxy hoá chịu ảnh hưởng của liên kết phân tử với oxy trong không khí mà không có thêm thành phần nào. Do đó lớp mực trên tờ giấy cần được cung cấp đủ lượng oxy trong chồng ra giấy. Không gian cần thiết giữa các tờ in có thể được tăng lên bằng cách phun bột, và không khí có thể khuếch tán trong chồng giấy. Việc phun bột có vai trò hỗ trợ sấy khô trong chồng giấy, và còn giúp tránh hiện tượng lem hình lên mặt sau của tờ.

Người ta thường đẩy nhanh tốc độ khô nhờ các chất xúc tác trong mực in tuy nhiên sấy khô bằng oxy hoá cũng cần phải có thời gian. Xà phòng kim loại thường được dùng làm chất xúc tác, nó gồm có cô ban hay măng gan trộn lẫn với axit hoà tan trong dầu.

Cobalt chứa trong mực là “chất làm khô bề mặt” nghĩa là quá trình khô bắt đầu trên bề mặt lớp mực, sau đó tiến xuống vật liệu nền. Măng gan có vai trò là thuốc khô thông suốt. Thường xuyên người ta sử dụng loại thuốc khô hỗn hợp để bảo đảm cho một quá trình khô đơn giản. Mỗi loại hỗn hợp mực/vật liệu nền đều được bổ sung một số lượng chất khô tốt nhất. Nếu cộng quá nhiều có thể làm cho mực bị khô ngay trên con lăn trên đơn vị mực. Quá trình chuyển mực lên chất nền lúc này sẽ bị nghẽn.

Các tham số ảnh hưởng đến quá trình khô của mực là:

Trong mực in: bột màu, chất dẫn, chất độn làm khô;
Trong vật liệu nền: giá trị pH, cấu tạo của lớp cán màng, trạng thái thâm nhập, khả năng thấm hút nước, nhiệt độ trong chồng ra giấy;

Ngoài ra trong kỹ thuật in offset cần phải lưu ý đến các thành phần của dung dịch làm ẩm: giá trị pH, độ cứng của nước, nồng độ phần trăm của cồn.

Hình 1.7-5 thể hiện dải quang phổ của sóng điện từ để làm khô mực. Bức xạ hồng ngoại không có ý nghĩa trực tiếp đối với quá trình khô hoá học (oxy hoá). Đó chỉ đơn thuần là sự tăng nhiệt độ giúp tăng tốc độ phản ứng còn bức xạ UV và bức xạ ion hoá (tia electron) tạo ra quá trình sấy khô bằng liên kết bức xạ hoá học.

1.7.2.2 Sấy khô/lưu hoá bằng tia tử ngoại (UV)

Phương pháp sấy khô mực (hoặc véc ni) bằng tia cực tím được dựa trên nguyên tắc phản ứng trùng hợp các chất liên kết (vehicle). Mực in UV với các thiết bị sấy UV tương ứng rất phù hợp với các máy in tờ rời và máy in cuộn. Quá trình sấy khô giữa các đơn vị in (hình 1.7-10) có thể được sử dụng để ngăn ngừa hiện tượng rạn mực ngược chiều trong những đơn vi in kế tiếp. Trong kỹ thuật in Flexo và ống đồng, quá trình sấy khô phải được thực hiện sau mỗi đơn vị in. Thông thường cần có một lần sấy tổng thể sau đơn vị in cuối cùng với hiệu suất cao hơn.

Đối với phương pháp làm khô bằng tia UV, lớp mực bị polymer hoá và khô hoàn toàn ngay khi xuất hiện bức xạ. Quá trình polymer hoá xảy ra trong một phần của giây. Tuy nhiên, phương pháp làm khô bằng UV yêu cầu những loại mực đặc biệt có chứa những chất gắn liên kết và chất kích quang (photo-initiator) hoàn toàn khác. Mực màu đen ngăn không cho tia UV xuyên qua lớp mực và hiệu ứng lưu hoá ít hơn so với các mực màu hay véc ni.

Máy sấy UV loại thường có một hay nhiều đèn hơi nước thuỷ ngân. Phạm vi bước sóng nằm trong khoảng từ 100 đến 380 nm. Hệ thống còn được gắn kèm một hộp bảo vệ tia phản xạ. Chất ozone được tạo thành cần được tách ra và làm lạnh một cách tốt nhất nếu không nó sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người vận hành và môi trường xung quanh. Các đơn vị phải được thiết kế sao cho không vượt quá giá trị giới hạn ngưỡng cho phép 0.1 ppm và không gây hại cho sức khoẻ (thí dụ như sự kích thích lên màng nhầy).

Excimer

Máy phát xạ excimer là một loại đèn cực tím đặc biệt (hình 1.7-12) với ánh sáng đơn sắc (hầu hết sử dụng bước sóng là 308 nm). Thuận lợi của loại máy phát xạ này là:

không làm nóng giấy bởi vì máy phát xạ không có tia hồng ngoại,
không có chất ozone ở bước sóng 308 nm,
dễ sử dụng tính nhạy điện cho quá trình khô (electrical susceptibility).

Những bất lợi là:

năng suất (lên đến 50 watt/cm bức xạ) của các máy phát xạ excimer ngày nay vẫn còn khá thấp so với mật độ năng suất (power density) của đèn hơi nước thuỷ ngân (250 W/cm). Nếu sự bức xạ xảy ra trong môi trường khí trơ (vd: nitơ), nó vẫn cho ra kết quả sấy khô như ý muốn.
hệ thống photo-initiator mực cần phải thích hợp với từng loại bước sóng. Các loại đèn cực tím thông thường có ánh sáng đa sắc, do đó phủ lên photo-initiator một dải rộng hơn.

Máy sấy excimer đặc biệt đáng chú ý đối với kỹ thuật in Flexo kết hợp với kỹ thuật in trên vật liệu nền nhạy nhiệt (heat-sensitive) (vd: vật liệu dạng lá (foil)). Những ưu khuyết điểm của kỹ thuật sấy bằng tia cực tím được tóm tắt trong bảng 1.7-2.

1.7.2.3 Sấy khô/lưu hoá bằng tia electron (EBC)

Tia electron là một bức xạ ion hoá có năng lượng cao đến nỗi các phân tử trong vehicle của mực in bị ion hoá, gây nên sự giải phóng các gốc tự do (free radical). Ngày nay, kỹ thuật làm khô bằng tia electron được sử dụng cho những sản phẩm in đặc thù (vd: bao bì thực phẩm, do tính chất khô tuyệt đối của mực và khả năng tiêu diệt tất cả các loại vi sinh vật trên chất nền). Giá của các hệ thống và các loại mực in thích hợp còn khá cao.

Trên nguyên lý, có thể dùng một loại vehicle và mực in trong phương pháp làm khô EBC và UV. Nhờ có năng lượng cao, một số lượng đủ các gốc initial được giải phóng trong bản thân vehicle; không cần phải cộng thêm các photoinitiator đắt tiền nữa (photoinitiator mang lại cho mực tính chứa (storage stability) tốt hơn). Tuy nhiên, rất cần thiết phải sử dụng bức xạ trong môi trường khí trơ bởi vì sự có mặt của oxy không những làm cản trở sự lưu hoá mà còn dẫn đến hiện tượng thoái biến do oxy hoá và bức xạ gây ra đối với lớp mực, và cũng có thể là chất nền. Nếu loại bỏ oxy, lượng phóng xạ cần thiết để làm khô một lớp mực chỉ gây ra những hư hại không đáng kể.

Với phương pháp sấy khô bằng tia electron, sẽ không có sự toả nhiệt không mong muốn đối với vật liệu nền và lớp mực in. Hình 1.7-13 thể hiện sự sắp xếp khả thi của các thiết bị phát xạ.

Một dải wolfram được làm nóng bằng điện có chức năng như một nguồn tia electron được đưa vào web.

Những mặt lợi và bất lợi của phương pháp sấy EBC (electron beam curing) được tóm tắt trong bảng 1.7-3).

1.7.3 Các kỹ thuật sấy phụ

Như đã mô tả trong mục 1.7.1, kỹ thuật sấy khô trong máy in chữ nổi và offset tờ rời thông thường diễn ra theo 2 bước: sự thâm nhập vào chất nền, và sau đó là sự trùng hợp oxy hoá (oxidative polymerization) lớp mực in.

Quá trình thâm nhập lên chất nền chịu ảnh hưởng trực tiếp trên sự chuyển mực trong khu vực in. Sự thâm nhập (penetration) làm cho lớp mực in trên mặt vật liệu nền có thêm độ dẻo. Tuy nhiên, hiệu quả làm cứng này thường xuyên không đủ để tránh hiện tượng set-off (set-off effect), và trong những trường hợp đặc biệt, có thể xảy ra hiện tượng giấy bị dính lại với nhau trong bộ phận ra giấy (complete blocking (sticking) of the paper in the delivery).

1.7.3.1 Phun bột (Powder Spraying)

Các tờ in trong bộ phận ra giấy được phun bột để tránh hiện tượng set-off (lan màu?) hoặc dính (hình 1.7-14). Lớp bột mịn được phân phối bằng khí nén, nhờ đó không cho mực trên tờ giấy mới in nằm quá gần với mặt sau của tờ trên (hình 1.7-15, xem thêm hình 2.1-56 về kỹ thuật phun bột lên cả hai mặt bằng cách đảo tờ). Các hạt bột không màu (màu trắng) có vai trò là những “hạt đệm” (spacer) để sự khô bằng oxy hoá diễn ra trong môi trường có không khí. Những hạt này nằm trên tờ in cung cấm một tấm đệm không khí giữa các tờ. Kích thước các hạt biến đổi từ 15 đến 75 mm (vật liệu: các chất không màu có gốc khoáng hoặc thực vật). Có thể có một qui luật chung:

vật liệu nền càng cứng, các hạt phải càng thô,
lớp mực càng dày, cần cho nhiều bột.

Phun bột không đúng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng in, đặc biệt là độ bóng (gloss).

Các loại bột gốc khoáng hay thực vật được phân loại như sau:

đá vôi. Các tác nhân đá vôi (gốc khoáng) dạng xịt (calcareous (mineral-based) spraying agents) có ở dưới nhiều dạng hạt. Chúng rất quan trọng đối với kỹ thuật in trên bìa carton.
Các sản phẩm có chứa tinh bột (gốc thực vật) được lấy từ ngũ cốc. Chúng chỉ tồn tại dưới dạng hạt mịn và do đó thích hợp cho các loại giấy chế biến (processing paper) 100g/m². Do chúng không cứng như các tác nhân đá vôi, sự mòn mực cũng ít hơn.

Khuôn in cũng ít bị mòn nhờ lớp bột mịn (thực vật). Trong kỹ thuật in màu, bột đá vôi (khoáng chất) bám trên tấm đệm cao su dưới dạng bụi và chúng có vai trò như tấm giấy nhám nằm trên khuôn in và nhờ đó giảm được [its service life].

1.7.3.2 Phủ silicone

Việc phủ lên cuộn giấy trong máy in offset thương mại một lớp mỏng nhũ tương silicone dầu trong nước (oil-in-water) sẽ ngăn không cho hình ảnh bị nhoà đi trong máy gấp. Sau khi in xong, lớp mực bên dưới lớp silicone vẫn chưa khô hoàn toàn ngay cả sau vài ngày và vẫn có thể bị nhoè sau khi lau lớp silicone đi.

1.7.4 Các kỹ thuật đo lường

Các tờ mới in xong cần phải có đủ độ chịu mòn và pile resistance (không bị giây mực và dính các tờ với nhau). Để kiểm tra sự cân bằng cơ bản giữa mực và vật liệu nền về mức độ hút mực và phương thức khô, người ta dùng các máy in thử trước khi in sản phẩm.

Hệ thống in thử giống trong hình 1.7-16 đặc biệt thích hợp cho việc ấn định phương pháp kết hợp sấy khô mực in/vật liệu nền một cách có hệ thống. Hệ thống in thử được trang bị 2 đơn vị in. Thao tác in trên giấy thử diễn ra trên đơn vị thứ nhất. Đơn vị thứ hai được thiết kế sao cho tờ giấy mới in di chuyển qua “khu vực in” (printing zone) cùng với một tờ counter không in; trong quá trình này, mực in trên tờ giấy mới in chưa khô được phục chế trên tờ giấy chưa in (the unprinted paper strip). Thao tác này được lặp lại nhiều lần.

Mật độ quang học của mực trên tờ counter được đem ra đo sau khi in counter. Quá trình sấy khô kể như đã hoàn thành khi mật độ quang học tiến về 0 (zero), đó là khi tờ giấy in không còn chuyển mực lên tờ counter nữa trong khu vực in của đơn vị thứ hai.

Kiểm tra tính khô. Có vô số phương pháp để kiểm tra trạng thái khô. Tuy nhiên rất khó đưa ra kết luận về trạng thái khô thực sự bằng công cụ kiểm tra. Các phương pháp kiểm tra trong phòng thí nghiệm do đó chủ yếu thích hợp cho việc dự đoán trạng thái khô lâu dài.

Có một phương pháp kiểm tra đã được phát triển để xác định mức độ khô trong một máy in cuộn đang chạy [1.7-5]; tuy nhiên, nó vẫn chưa được công nhận trong thực tế vận hành. Phương pháp thử nghiệm này có chức năng ghi lại trạng thái khô ngắn kỳ (short-term drying behavior). Nguyên tắc của phép đo này được dựa trên một thử nghiệm độ đặc (consistency) của mực in chuyển lên chất nền. Thử nghiệm độ đặc được thực hiện trên một máy offset cuộn con lăn đệm (idler roller) (hình 1.7-17). Một khuôn in trong suốt được ép lên cuộn giấy. Cuộn giấy được in lên những mảng đồng màu, chẳng hạn như trên rìa giấy không có hình ảnh. Nếu như lớp mực không đủ khô, mỗi mảng đồng màu sẽ để lộ một đuôi màu bị nhoè (nghĩa là bài in sẽ bị hỏng). Hiện tượng này có thể được truy tìm bằng thấu kính điện tử (electro-optics).

Kỹ thuật quét bằng thấu kính điện tử ghi lại tính trong mờ của khuôn in trong suốt tại điểm tiếp xúc giữa khuôn in và cuộn giấy. Nếu như lớp mực chịu được sức căng (resist the strain), mặt giấy sạch với chức năng là khu vực nền màu trắng trở nên thấy được rõ ràng mà không mất đi độ sáng giữa hai dấu kiểm tra (test mark) nằm kế nhau. Sự phản xạ ánh sáng lúc này là 100% (phản xạ hoàn toàn). Nếu lớp mực không chịu được sức căng, mực được chuyển lên khu vực tiếp xúc của khuôn in trong suốt từ đó giảm bớt tính trong mờ và ánh sáng phản xạ đã đo được. Có thể điều chỉnh được nhiệt độ của máy sấy tuỳ theo tín hiệu đo.

Hiện vẫn chưa tìm được giải pháp lý tưởng để đo online thực tế quá trình sấy khô. Hầu hết, kỹ thuật sấy khô được điều khiển bằng phương pháp kiểm tra bằng mắt hoặc bằng tay, do người vận hành máy thực hiện. Những sự phát triển về mặt kỹ thuật đo lường vẫn còn được mong đợi trong tương lai. Điều quan trọng không kém là phải tối ưu hoá/ cân đối các chất có liên quan.