Офсет без увлажнения: история, проблемы, решения
Достоинства печати без увлажнения
Необходимость увлажнения офсетной печатной формы — проблема, которую технологи-полиграфисты пытались решить не один десяток лет. Увлажнение, с одной стороны, обеспечивает избирательное нанесение краски на плоскую форму, а с другой — является источником множества проблем при печати, обусловленных нестабильностью водно-красочного баланса.
В 70-х годах прошлого века появились первые работоспособные решения, позволяющие исключить процесс увлажнения из офсетной печати.
Сегодня печать без увлажнения успешно применяется
при производстве самой разнообразной печатной продукции, включая газеты, журналы, рекламные издания, упаковку и этикетки.
Достоинства печати без увлажнения
Печать без увлажнения имеет следующие преимущества по сравнению с традиционным офсетным процессом:
• лучшее воспроизведение деталей в светах и тенях растровых изображений;
• повышенные глянец и яркость красок на оттисках;
• стабильность качества за счет постоянства характеристик краски во время печати;
• сокращение отходов на приладку;
• возможность качественной печати на проблемных для офсета с увлажнением материалах;
• экологичность вследствие отсутствия спиртовых испарений.
 |
|
Из истории технологии
У истоков современной офсетной печати без увлажнения стоял изобретатель Каспар Херманн (Caspar Hermann), который первым предложил покрывать пробельные элементы печатной формы силиконом. В 1919 году он подал в германское патентное ведомство заявку на изобретение офсетной печати без увлажнения (Offsetdruck ohne Feuchtung), которая, правда, была отклонена, а в 1930 году провел серию опытов по реализации этой технологии на базе венской фабрики печатных машин Neuburger. Расходные материалы — пластины с силиконовым покрытием и компоненты для печатных красок — Херманн заказал в штутгартских фирмах Eggen и Kast+Ehinger. В 1931 году ему удалось успешно отпечатать четырехкрасочный тираж на листовой машине и однокрасочный — на собственноручно сконструированной газетной машине. Однако демонстрации отпечатков, полученных с помощью новой технологии, не привлекли к ней внимания ни в Германии, ни в США.
Схема машины для офсетной печати без увлажнения KBA 74 Karat
Разработки офсетной печати без увлажнения были возоблены лишь спустя 30 лет после опытов Херманна. В 1967 году на выставке drupa компания 3M представила пластины для офсетной печати без увлажнения, которые включали не воспринимающий краску силиконовый слой. Технологию назвали Driography, а в 1970 году 3M получила на нее патенты. Однако широкого распространения эта разработка не нашла. Оказалось, что низкая механическая стойкость силиконового слоя не позволяет использовать пластины на машинах средних и больших форматов и при печати высоких тиражей, а достаточно высокая стоимость новых пластин закрыла для них и рынок малоформатной низкотиражной печати. К тому же в то время не были разработаны специальные краски для офсета без увлажнения. В итоге в 1976 году 3M прекратила продвижение Driography и сняла с производства пластины для этой технологии.
Примерно в то же время свой вариант решения «проблемы увлажнения» разработали производители красок — сразу несколько компаний предложили применять для печати на обычных пластинах предварительно подготовленную воднокрасочную эмульсию. Тогда эти разработки успеха не имели, однако впоследствии они были использованы компанией Flint Ink.
Печатная секция с системой контроля температуры
Начало современного этапа развития технологии офсета без увлажнения связано с японской компанией Toray Industries, которая в 1972 году купила лицензии на изобретения компаний 3M и Scott Paper Co, а также на другие разработки в этой области. В 1975 году Toray сделала патентную заявку, в которой впервые используется термин waterless offset printing — именно им в современной англоязычной литературе чаще всего обозначают технологию офсетной печати без увлажнения. Первую не требующую увлажнения пластину собственной разработки Toray представила на выставке drupa 1977, а годом позже началась коммерческая реализация позитивной пластины TAP. Негативная пластина TAN впервые демонстрировалась на выставке Print 1980, а ее продажи стартовали в 1982 году.
В 80х годах пластины Toray пользовались стабильно высоким спросом лишь в Японии, где новую технологию поддержали производители красок и запечатываемых материалов. В Европе и в Северной Америке офсет без увлажнения получил признание лишь в 90х годах, когда Toray создала более тиражестойкие пластины, а производители печатных машин разработали системы стабилизации температуры и вязкости краски.
Зависимость вязкости и тягучести печатной краски от температуры
В тот же период для содействия развитию технологии начинали создаваться организации, объединяющие производителей материалов и оборудования, исследовательские институты и типографии. Первая такая ассоциация — Waterless Printing Association (WPA) — была создана в США в 1992 году по инициативе Артура Лефебвра (Arthur W. Lefebvre), владельца одной из американских типографий. Создателями японской и европейской организаций выступили уже представители поставщиков — Toray Industries и их европейских партнеров. Японская ассоциация Japan Waterless Printing Association (JWPA) была основана в 1993 году, европейская — European Waterless Printing Association (EWPA) —
в 1996м.
Продвижению технологии способствовало и появление новых поставщиков формных материалов. Первой монополию Toray нарушила компания Presstek, основанная в 1987 году. Эта фирма начала разрабатывать технологию изготовления форм в машинах — Direct Imaging (DI). Поскольку для размещения экспонирующего блока необходимо было освободить место у формного цилиндра, было решено избавиться от увлажняющего аппарата, сделав ставку на офсет без увлажнения. Первая DIмашина на базе Heidelberg GTO демонстрировалась на выставке Print 1991, однако подлинным прорывом для технологий DI и офсета без увлажнения стала разработка машины Heidelberg Quickmaster DI 464, представленной на выставке drupa 1995. Presstek разработала экспонируемый термальным лазером, не требующий проявки формный материал PEARLdry, который поставляется в двух вариантах: с полиэфирной и с алюминиевой основой.
Насыщение силикона маслами связующего печатной краски
Характерно, что развитие офсета без увлажнения и по сей день тесно связано с внедрением в полиграфическое производство других инновационных технологий: CtP, ее разновидности DI, а также УФотверждаемых красок.
В 1994 году патент на ненуждающуюся в увлажнении негативную термальную CtPпластину получила компания Kodak Polychrome Graphics. В настоящее время эта пластина продается на североамериканском рынке под маркой Scorpion X54/X54
Plus. В 1999 году CtPпластину
для офсета без увлажнения разработала и Toray.
Производители печатных машин, как уже было отмечено, научились адаптировать свою технику к требованиям процесса печати без увлажнения в начале 90х годов. После оснащения системой контроля температуры краски фактически любая модель листовой печатной машины может успешно использоваться для работы без увлажнения. Однако разрабатываются и специализированные машины, оснащенные специальными короткими красочными аппаратами. Ведущим их производителем стала немецкая компания KBA, разработавшая листовые машины
74 Karat (1997 г.), Genius 52 (2000 г.), Rapida 74 G (2004 г.) и первую в мире рулонную газетную машину для печати без увлажнения Cortina (2000 г.).
|
|
Краски
Краски для офсетной печати без увлажнения классифицируются так же, как и обычные офсетные краски: по типу печатных машин (для листовых машин, для рулонных машин с сушкой и для рулонных машин без сушки); по типу процесса закрепления (окислительного закрепления и фотохимического закрепления), по колориметрическим и оптическим характеристикам и т.п.
Важнейшими параметрами красок для офсетной печати без увлажнения являются их реологические характеристики — вязкость и текучесть. Вязкость обычных красок в процессе раската и в результате эмульгирования с увлажняющим раствором уменьшается. Раскат нагревает краску, причем повышение температуры на 1?С снижает ее вязкость в среднем на 8%. При эмульгировании с увлажняющим раствором краска становится еще более текучей за счет включения 1020% воды. Таким образом, оптимальная вязкость краски на форме существенно ниже ее вязкости в кипсейке.
Поскольку краски для печати без увлажнения не эмульгируют и при использовании анилоксовых красочных аппаратов не подвергаются раскату, они должны изначально иметь рабочие реологические характеристики, то есть быть менее вязкими, чем обычные офсетные краски. Первые краски для печати без увлажнения имели обычную для офсетных красок вязкость, что зачастую приводило к выщипыванию.
Поддержание оптимального значения вязкости краски в процессе печати без увлажнения является одним из ключевых условий достижения высокого качества оттисков. Обычно при печати происходит нагрев элементов красочного и печатного аппаратов, которые, в свою очередь, нагревают краску. Повышение температуры краски повышает ее текучесть, и она начинает заливать пробельные элементы формы. Во избежание этого явления современные машины для печати без увлажнения в обязательном порядке оснащаются системами охлаждения валиков красочного аппарата и цилиндров печатного аппарата. Следует отметить, что и оснащение подобными устройствами машин для печати с увлажнением позволяет стабилизировать краскоперенос и качество печати. Оптимальная температура зависит от марки краски и должна соответствовать рекомендациям ее производителя.
Краски для офсетной печати без увлажнения создаются на основе масел и фотополимеризующихся композиций. В последнее время УФкраски находят все более широкое применение, благодаря их мгновенному закреплению, высокому глянцу и отличной физикохимической стойкости.
Многие интересные разработки в области лакокрасочных материалов для офсета без увлажнения направлены на улучшение экологической безопасности печати. Например, на выставке drupa 2000 компания SunChemical представила водорастворимые краски Instant Dry, для смывки которых с валиков и офсетного полотна вместо органических растворителей используется вода. Основой связующего этих красок являются не минеральные масла, а нелетучие органические эфиры жирных кислот. Помимо экологически чистой смывки достоинствами этих красок являются высокая механическая прочность и малое время высыхания. В настоящее время SunChemical производит две серии таких красок: Irodry W2 и DriLith W2.
Технология Single fluid inksЕще в 70-е годы возникла идея упростить и стабилизировать офсетный печатный процесс за счет использования заранее подготовленной водно-красочной эмульсии, которая применялась бы с обычными пластинами. Возможность создания таких эмульсий исследовали многие изготовители печатных красок, а также известный производитель рулонных машин — компания Goss. Выполненные в то время тесты оказались неудачными, поскольку эмульсия не была стабильной и не позволяла качественно печатать большие тиражи. Кроме того, не удалось разработать универсального решения — для каждой модели печатных машин требовалась эмульсия особого состава. Тем не менее концепция специальной, не нуждающейся в увлажнении краски не была забыта. В частности, над ней продолжала работать компания Flint Ink, разработавшая технологию Single fluid inks (SFI). Следует отметить, что впоследствии с этим термином возникла путаница, поскольку некоторые компании, например SunChemical, начали обозначать им краски для печати без увлажнения с использованием пластин с силиконом. Впервые плоды семилетних исследований — не нуждающуюся в увлажнении краску для листовой печати — компания Flint Ink представила на выставке drupa 2000. В 2002 году была анонсирована краска SFI для рулонной печати с горячей сушкой. Разработанные Flint Ink краски включают патентованное химическое вещество, которое в процессе печати покрывает оксид алюминия, образующий пробельные элементы формы и предотвращающий адгезию к ним печатной краски. По информации Flint Ink, краска SFI совместима как с УФ-чувствительными, так и с CtP-пластинами, не требует ни снижения скорости печати, ни термостатирования печатного аппарата, совместима с обычными офсетными полотнами и покрытиями красочных валиков, устойчива к истиранию и может покрываться лаками различных типов, а также кашироваться пленками. Основной проблемой технологии пока является нестабильность краски на высоких тиражах — по мере износа формы пробельные элементы начинают затягиваться краской. В ходе тестов качественно отпечатать удавалось от 40 до 100 тыс. оттисков. |
|
|
Формные пластины
Отличительной чертой форм для печати без увлажнения является силиконовое покрытие пробельных элементов. Толщина силикона — около 2 мкм. Печатающие элементы обычно образуются специальным олеофильным полимерным слоем.
Силикон — кремнийорганический полимер — высокомолекулярное соединение, содержащее атомы кремния, углерода и других элементов. Он состоит из макромолекул на базе оксида кремния, имеющих линейную или циклическую форму. Атомы кремния в этих макромолекулах связаны с углеводородными остатками, например с метилом (CH3). Для силиконового слоя не нуждающихся в увлажнении офсетных пластин пригодны простые по составу эластичные силиконы, например диметилсиликон (CH3)2SiO. Использовать силикон предложил еще Каспар Херманн, причем за прошедшие со времени его опытов 75 лет лучшего материала найдено не было.
Принцип работы силиконового слоя во время печати основан на его способности впитывать содержащиеся в офсетных красках масла и растворители. За несколько оборотов накатного валика и формного цилиндра силикон насыщается маслами и последние образуют на его поверхности антиадгезионное, не воспринимающее краску покрытие. В англоязычной литературе его принято обозначать термином «weak fluid boundary layer» (WFBL) — жидкий разделительный слой с низким поверхностным натяжением.
Воспринимающий краску (регистрирующий) слой, как правило, состоит из свето или термочувствительного полимера, который в результате светового или термического воздействия меняет свою адгезию к силикону. Поскольку экспонирование полимера осуществляется сквозь силиконовый слой, а в некоторых пластинах — через силикон и защитную пленку, последние должны иметь минимальный коэффициент поглощения экспонирующего излучения, а полимер должен характеризоваться достаточно высокой чувствительностью, чтобы обеспечить высокую производительность процесса записи. Для оптимального разделения красочного слоя при печати адгезия краски к печатающим элементам формы, покрытию накатного валика, а также к офсетному полотну должна быть примерно одинаковой.
Регистрирующий полимерный слой и алюминиевая или полиэфирная основа соединяются специальным адгезионным слоем. Поскольку при производстве пластин он первым наносится на основу, его принято называть праймером.
Этапы обработки формных пластин Toray TAP
Пластины для офсета без увлажнения проявляются химикомеханическим способом с использованием химических реактивов или воды.
В настоящее время компаниями Toray и Kodak разработаны негативные и позитивные химически проявляемые пластины, которые экспонируются УФизлучением или ИКлазерами. Проявка пластин включает два этапа: химическую обработку и удаление силиконового слоя с печатающих элементов. В процессе химической обработки негативных пластин регистрирующий слой теряет чувствительность к свету или теплу, а его экспонированные участки теряют связь с силиконовым слоем. При обработке позитивных пластин адгезия экспонированных участков к силикону усиливается. Удаление силикона выполняется механическим или химикомеханическим способом.
На выставке drupa 2004 компания Toray представила прототип проявляемой водой негативной CtPпластины TACW2. Регистрирующий слой этой пластины экспонируется ИКизлучением и имеет чувствительность 150200 мДж/см2. Процесс проявки является одностадийным: пластина промывается водой и одновременно обрабатывается щеткой, удаляющей силикон с печатающих элементов формы.
Отдельную группу составляют экспонируемые ИКлазерами аблативные формные материалы, ведущим разработчиком которых является компания Presstek. В этих негативных материалах абсорбирующий излучение и воспринимающий краску слои разделены. Абсорбирующий излучение полимер расположен под слоем силикона. Под воздействием ИКизлучения полимер разогревается, испаряя находящийся над ним силикон, и сгорает, открывая воспринимающий краску слой. Проявка аблативных пластин заключается в удалении с их поверхности продуктов горения. Экспонирующая установка должна быть оснащена мощным вытяжным устройством. В настоящее время на рынке представлены аблативные материалы на алюминиевой и пленочной основе для экспонирования в печатных машинах, работающих по технологии DI, и для экспонирования в лазерных CtPустановках.
Совместимость формных пластин и красок необходимо тестировать или руководствоваться рекомендациями производителей.
|
|
Офсетные полотна
Поскольку реологические свойства красок для печати с увлажнением и без увлажнения различны, отличаются и параметры краскопереноса, что следует учитывать при выборе офсетного полотна. Иными словами, полотно, которое хорошо зарекомендовало себя при печати с увлажнением, может не обеспечивать качественных результатов при печати без увлажнения. Для того чтобы лучше реализовать возможности печати без увлажнения по воспроизведению высоколиниатурных растровых работ, можно порекомендовать выбирать шлифованные офсетные полотна с твердостью до 80° по Шору (шкала A) и со сжимаемостью 0,160,21 мм при давлении 1350 кПа.
Важное требование к офсетным полотнам и покрытиям красочных валиков — устойчивость к содержащимся в красках растворителям и другим химическим веществам.
|
|
Запечатываемые материалы
Краски для печати без увлажнения, в отличие от воднокрасочной эмульсии, не содержат воды, поэтому впитывающая способность запечатываемого материала для них не является критическим параметром, они закрепляются за счет окисления или фотохимической полимеризации. Более того, слабовпитывающие и невпитывающие материалы во многих случаях являются оптимальными для офсета без увлажнения. При печати на пористых и сильновпитывающих материалах возможны те же проблемы, что и при использовании офсета с увлажнением: меление, пробивание краски
и т.п.
По материалам компании KBA
|
|