Який розчинник використовувати найкраще

Можна з упевненістю говорити, що “універсального розчинника” з алхімічних часів і до сьогоднішнього дня не знайдено. До всіх розчинників необхідно пристосовуватися. Багато в чому вибір розчинника залежить не тільки від типу ФПП і хімічного складу розчинника, але і від характеру й обсягу виробленої продукції, продуктивності і стану вимивних машин і регенераційних установок, кваліфікації обслуговуючого персоналу ті ін. Можна самим створювати розчинники, комбінуючи гарні і погані, розчинивши у визначених співвідношеннях. При цьому варто враховувати їх токсичність, пожежонебезпеку і, звичайно, вартість. Для виробничих цілей необхідно виконати також ряд тестувань, що стосуються не тільки якості ФПФ, виготовлених із застосуванням цих розчинників, але і їх токсичних властивостей. Тому простіше використовувати спеціально рекомендовані і перевірені розчинники. Але навіть використання “перевірених” розчинників не виключає творчого аналізу технологічного процесу.

Хронологічно першим і найбільш розповсюдженим, до недавніх пір, розчинником для вимивання ФФПФ був склад із суміші на основі перхлоретилена і н-бутанола, узятих у співвідношеннях 4:1 чи 3:1. Цей розчинник застосовувався з дуже великим успіхом, тому що забезпечував високу швидкість розчинення пробільних елементів ФФПФ, легко регенерувався шляхом звичайної перегонки при атмосферному тиску, відрізнявся високим рівнем пожежобезпеки. Разом з тим, його істотним недоліком є токсичність для обслуговуючого персоналу і навколишнього середовища. Уся велика стурбованість громадськості зростаючими тепмами забруднення навколишнього середовища стимулювала прийняття поруч європейських країн наприкінці 80-х – початку 90-х років минулого століття законодавчих актів, що забороняють чи сильно обмежують кількість промислових викидів хлорорганічних вуглеводнів, і в першу чергу, фреонів і перхлоретилена. Передбачуваною і неминучою реакцією ведучих світових виробників ФПМ була розробка й організація виробництва так званих альтернативних розчинників, що не містять хлорованих вуглеводнів. У табл. 7 наведені деякі властивості альтернативних розчинників різних фірм, а в табл. 8 – характеристики технологічних процесів з їх застосуванням.

Таблиця 7

Вартості хлорорганічних і альтернативних розчинників

Марка розчинника	Фірма виготовлювач	Склад*	Властивості розчинника
			Інтервал температур кипіння, 0С	Щільність при 200С, г/см3	Область спалу, %
Perchlorethylen n-butanol	Різні хімічні фірми	Перхлоретилен н-бутанол, їх суміші 4:1 або суміш 3:1	121 118 110 109	1,63 0,81 1,46 1,42	– 17,–2,0 7,7–16,1 6,9–17,6
Optisol-737 Flexosol Unison	DuPONT	ІГ+ГА ВАВ+спирт ВАР+спирт	155–220 80–215 157–215	0,86 0,85 0,91	0,6–7,0 1,0–6,1 1,1–6,5
Solvit	Polyfibron	Не містить хлору	177–210	–	–
Nylosolv	BASF	ВАУ+пентанол-1	138–215	0,81	1,2–7,8
Intersol NW	Asahi	Не містить хлору	180–206	0,91	–

* ГА – гентилацетат; ІІ – ізогептанол; ВАВ – вищі алифатичні вуглеводни; ВАР – вищі ароматичні вуглеводи.

Таблиця 8

Характеристики технологічних процесів виготовлення ФФПФ із застосуванням альтернативних органічних розчинників

Техно-логічний процес	Параметри процесу	Використовуваний розчинник
		Perchlor	Optisol	Flexosol	Unison	Intersol NW	Nylosolv	Solvit QD
Вими-вання форм	Час, хв Темпера-тура, 0С	3–7 20–25	7–15 34–35	5–12 28–32	4–7 20–24	5–15 20–30	5–15 20–30	6–10 20–30
Сушіння форм	Час, хв Темпера-тура	1,5–2,0 60–70	2 60–80	3 60–80	Зі більш 60–80	– 60–80	2–3 60–80	1–2 60–80
Регене-рація розчин-ника	Тиск, Темпера-тура	Атмосф. 140–160	Вакуум. до 250	Вакуум. до 250	Вакуум. до 250	Вакуум. до 250	Вакуум. до 250	Вакуум. до 250

До числа незаперечних переваг органічних розчинників відноситься можливість їх багаторазової регенерації. Якість регенерованих розчинників із суміші найпростіше контролювати по сумарній величині таких адитивних параметрів, як, наприклад, щільність чи показник переломлення. На рис. 2 і 3 надані приклади зміни відповідного показника переломлення і щільності сумішей, що складають з вуглеводню А і спирту В. Видно, що по величині кожного з цих параметрів можна контролювати склад суміші і виконувати його коректування після регенерації. Наприклад, збільшення показника переломлення суміші А+В обумовлено пропорційним зменшенням змісту компонента В.

Рис. 2. Залежність між показниками переломлення суміші в змістом компонентів

Рис. 3. Залежність між щільністю суміші і змістом компонентів

На практиці показник переломлення розчинників з суміші можна використовувати для кількісної оцінки так само, як і інші адитивні параметри, наприклад, щільність. Показник переломлення суміші є адитивною сумою показників переломлення компонентів. Тому кількісне значення сумарного показника залежить від змісту окремих складових. Особливо це зручно в тому випадку, якщо використовуються двокомпонентні суміші. На жаль, “на око” показник переломлення визначити не можна – тільки за допомогою рефрактометра.

Таким чином, вибір розчинника для прояву рельєфного зображення визначається сполученням багатьох факторів: типом використовуваних фотополімеризованих пластин, параметрами розчинності розчинника, припустимими значеннями його летючості, токсичності, пожежонебезпеки, а також вартості і доступності.

Наявність великого асортименту розчинників, що потенційно придатні для вимивання рельєфного зображення ФФПФ, на жаль, не спрощує задачу вибору кращого з них. Очевидним загальним недоліком існуючих альтернативних фірмових розчинників є їх пожежонебезпека. До речі, саме з цієї причини всі такі розчинники містять антистатичні добавки, що запобігають можливості електростатичного розряду. Сьогодні задача вибору оптимального розчинника для виготовлення ФФПФ визначеного типу найбільш просто і найменш ризиковано зважується шляхом використання рекомендованого фірмою ексклюзивного розчинника.

Усім зрозуміло, що усунення органічних легколетючих, пожежонебезпечних, досить токсичних, дорогих і екологічно небезпечних розчинників є актуальною проблемою. Цілком очевидні й основні стратегічні напрямки її рішення, а саме:

• використання як розчинників води, так і водяних розчинників;

• усунення операції вимивання з технологічного ланцюга процесу виготовлення ФФПФ;

• розробка нових технологічних процесів виготовлення ФФПФ.

Можливість використання води і водяних розчинів як розчинників для вимивання рельєфного зображення привернула увагу фірм-розроблювачів ФПМ набагато раніше, ніж загострилася екологічна проблема. Ці обумовлювалося природною пожежобезпечністю води її доступністю і порівняно низькою ціною. Тоді ж затвердилася думка, що в зв’язку з відсутністю токсичності води, відповідає і необхідності очищення водяних вимивних розчинів після виготовлення ФФПФ. Помилковість такого розуміння задачі очищення промстоків тепер очевидна, тому що, наприклад, з 1 м² пластин у середньому вимивається до 1,5 кг органічних компонентів зі складу ФПК, що значно більш токсичні, ніж сам розчинник, тобто вода. У той же час, процес очищення водяних стоків часто набагато більш трудо- і енергоємна задача, ніж регенерація органічних розчинників. При цьому варто враховувати також, що водовимивні ФПМ містять як плівкоутворювальні компоненти ФПК водорозчинні полімери, що, як правило, дорожче і менш еластичні, ніж термоеластопласти. Можливо тому водорозчинні ФПК для виготовлення ФФПФ не так поширені, як органічні.

У фундаментальному плані процеси вимивання водорозчинних ФПК піддаються тим же законам, що й органорозчинні. Особливості складаються в природі плівкоутворювального полімеру і мономерів водорозчинних ФПК, що, як правило, значно більш полярні. У цьому випадку у визначенні міжмолекулярної взаємодії розчинника і компонентів ФПК превалюють полярні параметри розчинників, змінюється кількісна і якісна картина взаємодії, що впливає на швидкість процесу вимивання.

Застосування води як розчинника, звичайно, помітно поліпшує умови роботи на ділянці виготовлення форм. Але оманою було б вважати, що використання води виключає необхідність очищення вимивних розчинів. Нібито ці розчини можна безболісно для навколишнього середовища скидати в каналізацію. З кожного квадратного метра вимитих пластин у середньому вимивається від 0,5 до 2,0 кг ФПК, що містить багато органорозчинних компонентів, далеко не нешкідливих для нас і братів наших менших. Їх треба витягати зі стоків. Для водяних розчинів це зробити непросто і недешево коштує. Поки ще простіше регенерувати органічні розчинники.

У 1999 р. фірма DuPont запропонувала принципово нову технологію і матеріали (Cyrel FAST) для виготовлення ФФПФ, що передбачає прояв рельєфного зображення шляхом плавлення незаполімеризованих ділянок форм при їх обробці в спеціально сконструйованому модулі. Розплавлена ФПК адсорбується на утилізацію. Такий технологічний процес не вимагає застосування розчинників, а отже, виключається і сушіння виявлених форм. Незважаючи на привабливу перспективу, упровадження матеріалів і технології Cyrel FAST вимагає ще кількаразової практичної перевірки, оцінки й адапитації.

Екологічно чисті вода, диоксид кремнію (пісок) і вуглекислий газ – це склад основних відходів технологічного процесу виготовлення флексографських друкованих форм, запропонованих фірмою Polywest Kunststofftechnic. Можна сказати, що така технологія наближається до еталона екологічної безпеки. Суть технологічного процесу виготовлення флексографських друкованих циліндрів Novotec і флексографських друкованих форм Novotec to Plate, що запропонований фірмою Polywest Kunststofftechnic, полягає в гравіюванні шару кремнійорганічного полімеру за допомогою YAG-лазерів. Після лазерної обробки поверхні форми досягається дуже високий ступінь чистоти поверхні, а точність форм по товщині не більш 10 мкм. При цьому твердість форм по Шору А знаходиться в межах 60–70 од., а товщина тонких штрихів 50 мкм. Якщо лазерне гравіювання кремнійорганічного полімеру можна назвати екологічно чистою технологією, то процес промислового виробництва вихідних кремнійорганічних полімерів, наприклад, полідиалкілсилоксана, на жаль, до таких навіть не наближається.