Struktura

Kovy v polygrafii

Kovy v polygrafii

Kovy jsou prvky s charakteristickými vlastnostmi a právě díky těmto vlastnostem našly uplatnění téměř ve všech oborech lidské činnosti. V polygrafii se využívají nejen k výrobě tiskových strojů a strojových součástek, ale také k výrobě tiskových forem.

Důležité vlastnosti kovů využívané v polygrafii:

  • mechanické – tvrdost kovu, pevnost, tažnost,

  • elektrické – elektrická a tepelná vodivost,

  • chemické – odolnost proti korozi, schopnost kovů vytvářet sloučeniny.

Mezi kovy používané v polygrafii patří:

Cín (Sn) – je bílý stříbrolesklý měkký kov s výbornými antikorozními vlastnostmi. Jde o kujný a tažný kov s nízkým bodem tání, který velmi často tvoří slitiny. Jak již víme, slitiny mají ve většině případů lepší vlastnosti, než kovy samotné. Ze známých slitin zmíníme například bronz (Cu + Sn), pájku (Pb + Sn) nebo písmovina (Pb + Sn + Sb). Využívá se v hlubotisku při výrobě tiskové jamky vypalováním laserem.

 

Obr. 1: Cín

Olovo (Pb) – je matně šedý, těžký, dobře tavitelný, toxický kov. Právě kvůli jeho toxicitě se použití výrazně omezuje, a to nejen v polygrafickém průmyslu. Olovo je snadno zpracovatelný kov, odolný proti korozi. Je základem slitiny nazvané písmovina (Pb + Sn + Sb).

Obr. 2: Olovo

Hliník (Al) – je velmi lehký stříbrošedý kov, který se vyznačuje svou výbornou vodivostí (tepelnou i elektrickou). Hliník je měkký, kujný
a tažný kov, který je odolný vůči korozi. Lze ho válcovat na plech, čehož se využívá při výrobě ofsetových tiskových desek.

 

Obr. 3: Hliník

Zinek (Zn) – je stříbrolesklý dobře tavitelný kov. Používá se na výrobu válců pro techniku hlubotisku. Další využití našel ve formě slitiny – mosazi, kterou tvoří společně s mědí. Připomeňme také zinkovou bělobu, která patří mezi nejlepší bílé pigmenty vůbec.

 

Obr. 4: Zinek

Měď (Cu) – je ušlechtilý kov načervenalé barvy, který se vyznačuje skvělou elektrickou i tepelnou vodivostí. Měď je velmi dobře tvarovatelný kov (je kujný a tažný), odolný proti korozi. Jistě znáte zelené střechy kostelů, které původně zářily typickou měděnou barvou. Střechy památek se pokrývají tzv. měděnkou (CuCO3 · Cu(OH)2), což je vrstvička uhličitanu měďnatého, kterou se měď brání proti korozi. V polygrafickém průmyslu se používá na výrobu hlubotiskových válců (měď lze dobře leptat – leptáním se vytvářejí tiskové body). Měď se dále používá jako katalyzátor.

 

Obr. 5: Měď

Stříbro (Ag) – je ušlechtilý stříbrolesklý kov, který je nejlepším tepelným a elektrickým vodičem ze všech prvků. Stříbro je měkký, kujný a tažný kov, odolný vůči korozi. V polygrafii se používá ve sloučeninách, které redukcí na surové stříbro umožňují vytvoření obrazu na klasických fotografiích.

 

Obr. 6: Stříbro

Železo (Fe) – je stříbrolesklý, hojně rozšířený kov, který je málo odolný vůči korozi. Protože je železo křehkým kovem, zpracovává se dále na ocel. Ta se pak používá na výrobu jader hlubotiskových válců a také jako konstrukční materiál strojů.

 

Obr. 7: Železo

Chrom (Cr) – je lesklý, bílý, velmi tvrdý kov, který je odolný vůči korozi. Díky této vlastnosti se používá ke galvanickému pokovování měděných částí hlubotiskových válců.

 

Obr. 8: Chrom

Hořčík (Mg) – je lehký stříbrolesklý kov, který je málo odolný vůči korozi. V polygrafii se využívá především ve formě slitin (elektron).

 

Obr. 9: Hořčík

Nikl (Ni) – je bílý, kujný a tažný kov, který se v polygrafii používá ke galvanickému pokovování jako ochrana kovů před korozí. Další využití našel při výrobě hlubotiskových válců jako vrstva, která spojuje ocelové jádro s vrstvou mědi.

 

Obr. 10: Nikl

Mezi hojně používané slitiny v oboru polygrafie patří:

Mosaz – je slitina mědi a zinku. Slitina má zlatavou barvu, čehož se v polygrafii využívá při výrobě metalických barev – konkrétně k nápodobě zlatých odstínů. Existují různé odstíny mosazi, podle podílu mědi a zinku. Z mosazi se dále vyrábějí tiskařské štočky
a v minulosti se využívala pro výrobu polymetalických ofsetových forem díky své hydrofobní povaze.

 

Obr. 11: Mosazná kostka, zinkový slitek a kousek mědi

Ocel a litina – jsou materiály vyrobené ze železa, které se navzájem liší obsahem uhlíku. Ocel obsahuje do 2 % uhlíku, litina více jak 2 % uhlíku. Ocel je slitina železa, která je kujná a lze ji dále zpracovávat. Lze ji ze surového železa vyrobit tzv. zkujňováním. Následně se oceli vylepšují procesem legování (příměsi dalších prvků – chrom, nikl, zinek, wolfram, mangan) na oceli antikorozní, žáruvzdorné či jiné. Oceli našli využití při výrobě tiskových forem, jader hlubotiskových válců a konstrukčních částí strojů. Litina (= surové železo) je naopak křehká, nekujná a zpracovává se pouze odléváním.

 

Obr. 12: Ocelová lana

Písmovina (liteřina) – je slitina olova, cínu a antimonu, která se používala pro výrobu liter (písmen) pro techniku knihtisku. Olovo tvořilo základ slitiny, cín zlepšoval slévatelnost písmoviny, antimon zvyšoval její tvrdost. Nevýhodou je vysoká toxicita písmoviny (Pb, Sb).

 

Obr. 13: Ligatura písmen fi odlitá z liteřiny

Elektron – je slitina hořčíku, manganu, zinku a hliníku, přičemž základem je hořčík (95 %). Tato slitina je tvrdá, snadno se leptá a je rozměrově stálá. Pevnost slitiny zvyšuje hliník a zinek, mangan snižuje hořlavost. Nevýhodou slitiny je vyšší náchylnost ke korozi, především chemické, a proto pokud se používá na barvotisky, je nutné dávat pozor na pH barvy, které nesmí být kyselé. Používá se na výrobu reliéfních štočků.

Na závěr kapitoly připomeneme, že slitiny jsou homogenní směsi kovů, které vznikají smísením dvou nebo více roztavených kovů, které po ztuhnutí vytvoří směs s vylepšenými vlastnostmi, než měly čisté kovy.

Zdroje

  • BÁRTA, Milan. Chemické prvky kolem nás: pro úspěšný start studia chemie. 1. vyd. Ilustrace Tomáš Profant. Brno: Edika, 2012, 112 s. ISBN 978-80-266-0097-8.

  • KAPLANOVÁ, Marie. Moderní polygrafie. Praha: Svaz polygrafických podnikatelů, 2010, 391 s. ISBN 978-80-254-4230-2.

  • LEDERLEITNER, Milan, Jozef HAMAR a Vladimír THOMKA. Polygrafické materiály pro 1.-3. ročník SOU. 1. vyd. Překlad Zdeněk Niepel. Praha: SPN, 1990, 93 s. Učebnice pro stř. školy. ISBN 80-042-4132-8.

  • PŘIKRYLOVÁ, Eva. Kovy v polygrafii (DUMY). Dostupné v archivu autora. Materiál vznikl v rámci projektu Kvalitní a efektivní vzdělávání pro žáky (DUMY)/ VY_32_INOVACE_02 (číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0772) 

  • Wikipedie. Otevřená encyklopedie. [online]. [cit. 2014-07-01]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki

Obrázky: 

Doplňující učivo

Vybrané vlastnosti kovů:

Teplota tání a tvrdost – jsou důsledkem pevnosti kovové vazby. Kovové prvky mají zpravidla vyšší bod tání než nekovy. Rozmezí jejich bodů tání je však velmi široké – od –38,9 °C u rtuti až po 3410 °C
u wolframu. Tvrdost kovů je mechanická vlastnost materiálu, vyjadřující odpor proti vnikání (zkušebního) tělesa do povrchu. Rovněž tvrdost kovů má značné rozpětí. V Mohsově stupnici tvrdosti má sodík stupeň 0,4, olovo 1,5, železo 4 až 5, chrom 9 (nejvyšší je stupeň tvrdost 10 – diamant). 

Pevnost – odpor materiálu při porušení soudržnosti. Provádí se pomocí několika zkoušek (tah, tlak, krut, ohyb a ráz). Každá zkouška se provádí tak dlouho, až dojde k porušení soudržnosti materiálu. Síla potřebná k porušení soudržnosti materiálu určuje mez pevnosti v tahu, tlaku, krutu , ohybu a nárazu. Tyto zkoušky se provádějí na zvláštních zařízeních s přesným měřením.

Kujnost a tažnost – je důsledkem možnosti „klouzání“ jednotlivých atomových vrstev v mřížce po sobě bez narušení soudržnosti. Kujností a tažností vyniká zejména zlato, z něhož lze zhotovit folie o tloušťce 10-4 mm nebo z 1 g lze vytáhnout drátek o délce 3 km. Cín nebo olovo se snadno dají zpracovat válcováním nebo lisováním na tenké fólie /např. staniol u cínu, alobal u hliníku/ nebo plechy, případně trubky, tyče či dráty.

Tepelná vodivost schopnost daného kusu látky, konstrukce, (např. zdi) vést teplo. Představuje rychlost, s jakou se teplo šíří z jedné zahřáté části látky do jiných, chladnějších částí.

Elektrická vodivost (též konduktance – reálná vodivost el. obvodu) je fyzikální veličina, která popisuje schopnost dobře vést elektrický proud. Elektrická vodivost udává velikost elektrického proudu procházejícího vodičem při jednotkovém napětí na jeho koncích. Čím větší je vodivost, tím silnější elektrický proud prochází vodičem při stejném napětí. Dobrý vodič má vysokou hodnotu vodivosti, špatný vodič má nízkou hodnotu vodivosti. Elektrická vodivost je závislá na teplotě /s rostoucí teplotou klesá/ a na přítomnosti nečistot. Mezi nejlepší elektricky i tepelně vodivé kovy patří Ag, Au, Cu, Al a kovy alkalické /např. měrná elektrická vodivost stříbra je 67,1 MS.m-1/, mezi špatné elektrické vodiče patří např. olovo / měrná elektrická vodivost olova je 5,3 MS.m-1/.

Odolonost proti korozi je schopnost odolávat narušování materiálu (kovu) vzájemným chemickým nebo elektrochemickým působením materiálu
a okolního prostředí (plyn, kapalina, pevné prostředí).

Kovový lesk – je dán schopností absorbce (pohlcování) energie dopadajícího záření elektrony a zpětné emise záření o stejné vlnové délce. Tím se vysvětluje vysoká odrazivost /lesk/ kovů a jejich neprůhlednost.

Hustota kovů – je závislá částečně na velikosti atomů, ale hlavně na hmotnosti atomů a jejich uspořádání v krystalu. Proto hustota kovů je větší než hustota nekovů. Rozdíly mezi jednotlivými kovy jsou však značné. Největší hustoty mají rhenium, osmium, platina a iridium /20 až 22 g.cm-3/ a jejich hodnoty jsou asi 2krát větší než u olova /Pb = 11,34 g.cm-3/. Nízké hodnoty hustoty mají např. kovy alkalické /Li = 0,53 g.cm-3, Na = 0,971 g.cm-3, K = 0,862 g.cm-3/. Podle hodnoty hustoty se někdy používá označení lehké a těžké kovy

Obrázek

Content 220px c nov  voj  ek

Obr. 14: Cínový vojáček

Zajímavost

Content 280px 450 corto   lr   fiocchi   1

Obr. 15: Olověné střelivo

Olovo je stále převažujícím materiálem pro výrobu střeliva, a to především pro svoji vysokou specifickou hmotnost, která poskytuje olověné střele vysokou průraznost. Většina nábojů do lehkých palných zbraní (pistole, revolvery, pušky, samopaly) se skládá z olověného jádra, které je kryto ocelovým nebo měděným pláštěm. Střelivo pro brokové zbraně tvoří obvykle broky z čistého olova, případně slitiny olova s antimonem.

Víte, že ...

... hliník je třetím nejvíce zastoupeným prvkem
v zemské kůře. Podle posledních dostupných údajů tvoří hliník 7,5–8,3 % zemské kůry.

Minerály na bázi oxidu hlinitého Al2O3 patří mezi velmi významné i ceněné. Korund je na 9. místě Mohsovy stupnice tvrdosti.

   

Obr. 16: Korund

Technický oxid hlinitý se nazývá také elektrit a je hojně využíván k výrobě brusného papíru.

Drahé kameny, jejichž základním materiálem je oxid hlinitý se liší příměsí, která způsobuje jejich charakteristické zbarvení. Červený rubín je zbarven příměsí oxidu chromu, modrý safír obsahuje především stopová množství oxidů titanu a železa.

Obr. 17: Rubín

  

Obr. 18: Safír

Obě zmíněné formy korundu patří k nejvíce ceněným drahým kamenům na světě, ale mají i významné využití v technice. Safírové hroty vynikají svou tvrdostí a odolností a vybavují se jimi špičkové vědecké měřicí přístroje. Rubín je znám jako materiál pro konstrukci prvního laseru na světě. Titan-safírový laser vyniká extrémně krátkými pulsy (< 50 fs).

Využití

Content 200px torun kosciol garn dach

Obr. 19: Střecha pokrytá pozinkovaným plechem

Elementární zinek nachází významné uplatnění jako antikorozní ochranný materiál především pro železo a jeho slitiny. Příkladem mohou být některé části motorových karburátorů, kovové ozdoby, okenní kliky, konve, vědra, vany, střešní okapy, střechy, obkládání nádrží, skříní, ledniček apod. Titanzinkový plech na střechy je slitina zinku s cca 0,3 % titanu.

Poměrně významné místo patřilo zinku ve výrobě galvanických článků (a jejich baterií). Dodnes je běžně užíván zinko-uhlíkový článek. V této oblasti se ale stále více využívají jiné principy, které pracují s jinými prvky, zejména niklem a lithiem.

Zinek se v menší míře používá i při výrobě klenotnických slitin se zlatem, stříbrem, mědí a niklem. Využívá se ho také k srážení zlata vyluhovaného kyanidem 
a v hutnictví k odstříbřování olova – tzv. parkesování.

Další využití zinku je při výrobě závaží pro vyvažování automobilových kol jako náhrada za toxické olovo.

Mnoho ze sloučenin zinku se využívá jako nátěrové barvy. K nejznámějším patří lithopon, což je směs sulfidu zinečnatého a síranu barnatého a zinková běloba, což je jemně práškovaný oxid zinečnatý. Další známá barva je jemně práškované zinkové blejno, chemicky sulfid zinečnatý ZnS, který se používá jako antikorozní nátěr na železo, například se s ním natírají mosty
a části strojů.

Využití

Content nikon d100 04fp

Obr. 20: Fotoaparát Nikon D100

Hlavní využití halogenidů stříbra je ve fotografickém průmyslu. Halogenidy stříbra jsou ve vodě většinou nerozpustné sloučeniny. Jejich poněkud rozdílných vlastností se využívá
i v analytické chemii k důkazu i stanovení některých anionů.

  • Chlorid stříbrný AgCl je čistě bílý a je velmi dobře rozpustný v amoniaku. Vzniká při argentometrické titraci chloridů roztokem dusičnanu stříbrného, používá se při výrobě fotografických filmů a papírů.
  • Bromid stříbrný AgBr je slabě nažloutlý a v amoniaku se rozpouští poměrně obtížně a pomalu. Vzniká při argentometrické titraci bromidů roztokem dusičnanu stříbrného, používá se při výrobě fotografických filmů a papírů.

Víte, že ...

... mezi velmoci v těžbě stříbra patřilo i České království? Pověstné byly doly v Kutné Hoře, kde se zároveň razily stříbrné groše. Dnes se v Kutné Hoře nachází muzeum stříbra, stará mincovna, muzeum alchymie. (Tip na výlet!)

... stříbro se řadí mezi nejlepší vodiče elektrické energie. Z toho důvodu je stříbra využíváno pro výrobu kontaktů do počítačových klávesnic.

... stříbro se díky vysokému odrazu světla používalo i stále používá k výrobě zrcadel.

Víte, že ...

... některé hory obsahují tolik železa, že v jejich blízkosti se kompas chová zmateně? Příkladem je třeba Vlčí hora v severních Čechách.

... přítomnost železa v krasových oblastech zbarvuje krápníky do oranžové barvy, mangan pro změnu zase do šeda až fialova.

... za červenou barvu krve může železo přítomné
v hemoglobinu? I přes tuto důležitost železa ho lidské tělo obsahuje pouze asi jen 4 gramy.

Obr. 21: Obří stalagnát v Grotta di Ispinigoli, Itálie

Doplňující učivo

Mezi další slitiny patří: 

Alpaka je slitina mědi a niklu nebo zinku.

Amalgám je kapalná nebo pevná slitina rtuti
(případně gallia) s jedním nebo několika kovy, například se sodíkem, stříbrem, zlatem, zinkem, mědí, cínem, kadmiem, olovem.

Bronz je kovový materiál, slitina mědi a cínu, případně i jiných kovů např. hliník, mangan, olovo aj.(kromě zinku, kdy se slitina nazývá mosaz). Starší český název pro bronz je spěž.

Dural nebo duraluminium (z lat., „tvrdý hliník“) je obchodní označení pro různé slitiny obvykle 90–96 % hliníku a 4–6 % mědi s menšími přísadami hořčíku, manganu aj.

Pájka je kov nebo slitina kovů, tající při nízké teplotě, nejběžnějšími druhy pájek jsou cínová
a olověná pájka, což jsou slitiny cínu a olova 
v poměru 2:1. 

Woodův kov je pájka s teplotu tání 60 až 70 °C (podle složení). Je to prakticky eutektická slitina čtyř kovů s přibližným složením: cín (12,5 %), olovo (25 %), bizmut (50 %), a kadmium (12,5 %). 

 

 

 

Logolink