УФ-краски для офсетной печати: характеристики, состав, применение, поставщики

Дурсун Валадов valadov@pochta.ru

Преимущества печати УФ-красками

Недостатки использования УФ-красок

Особенности офсетных УФ-красок

Механизм закрепления классических офсетных красок

Механизм закрепления УФ-красок

Сушка и отверждение

Экономия электроэнергии при печати УФ-красками

Состав офсетной УФ-краски

Как проходит полимеризация

Информация для технолога-полиграфиста

Производители и поставщики УФ-красок

Подводя итоги

УФ-отверждаемые краски (далее УФ-краски) расширили возможности офсетной печати, позволив наносить изображение на невпитывающие материалы. При этом не возникает трудностей, характерных для печати фолиевыми красками, таких как долгое время сушки и разрушение резины красочных валов. Краски отверждаются практически мгновенно и дают яркий, насыщенный цвет. Оттиски получаются стойкими к истиранию, и, благодаря свойствам красок, красочный слой при фальцевании не растрескивается.

Относительно новые гибридные УФ-краски являются комбинацией УФ-отверждаемых и обычных красок и их можно использовать с негибридными УФ-красками без предварительного покрытия.

Преимущества печати УФ-красками

• Относительно слабый запах краски;
• более высокая скорость печатного процесса;
• высокий глянец красок и лаков;
• низкое энергопотребление;
• не нужен противоотмарывающий порошок;
• можно оставлять краску в красочном аппарате печатной машины на долгое время (более пяти дней);
• экономия цехового пространства за счет меньших размеров сушки;
• отсутствие необходимости «проветривать» (обдувать) стопу оттисков;
• низкая температура отверждения, позволяющая запечатывать термочувствительные материалы;
• быстрое отверждение, которое дает возможность проводить поточные (in line) операции обработки и отделки оттисков.

Несмотря на токсичность некоторых составляющих компонентов, УФ-краски считаются удовлетворяющими санитарно-экологическим требованиям, так как они содержат малое количество летучих органических веществ. Полимеризованные пленки инертны и нетоксичны.

Недостатки использования УФ-красок

• Необходимы специальные меры предосторожности при обращении с материалами и генераторами излучений (кожухи, вытяжка для выделяемого озона);
• усадка отвержденной пленки ослабляет адгезию на металлических поверхностях (на краях плашек происходит осыпание полимерной пленки);
• УФ-лучи плохо проходят и отверждают толстые и сильнопигментированные слои красок и лаков (при плохой регулировке красочного аппарата);
• высокая цена расходных материалов лишь частично компенсируется отсутствием расходов на регенерацию (восстановление) растворителя;
• по печатно-техническим свойствам УФ-краски уступают обычным краскам в офсетной печати. Они имеют повышенную гигроскопичность (способность краски впитывать воду).

Особенности офсетных УФ-красок

Быстрозакрепляющиеся УФ-краски для листовой офсетной печати содержат:

• пигмент;
• быстрозакрепляющееся связующее;
• сиккатив;
• воск (парафин) и растворители.

УФ-краски закрепляются в основном в результате механизма окислительной полимеризации связующего под действием растворенного в краске кислорода воздуха, причем сиккатив играет роль катализатора (ускорителя) полимеризации.

Механизм закрепления классических офсетных красок

Более высокая липкость классических офсетных красок для листовой печати по сравнению с липкостью красок для рулонной офсетной печати позволяет воспроизводить более мелкие растровые точки. Способность этих красок быстро закрепляться определяется связующим, которое включает смолу и декапированное масло, растворенные в низковязком высококипящем масле. Эти составляющие (при надлежащей рецептуре) поглощаются (абсорбируются) бумагой, вызывая быстрый рост вязкости перешедшей на бумагу краски.

Механизм закрепления УФ-красок

Механизм закрепления УФ-краски, содержащей акриловые олигомеры (частично полимеризованные смолы, то есть полимеры со сравнительно небольшой молекулярной массой), заключается в полимеризации, инициируемой ультрафиолетовым облучением. В УФ-краски приходится вводить дорогостоящие инициаторы, поскольку при их отсутствии из олигомеров, как правило, не образуются первичные радикалы. Электронные лучи обладают большой энергией. Такое излучение опасно для здоровья человека и к тому же генерирует озон (из кислорода воздуха), поэтому в цехе необходимы должная защита и вентиляция.

Стоит отметить, что краски этого типа химически несовместимы с обычными красками. Неудовлетворительная адгезия часто наблюдается, если УФ-краски наносятся на невысохший слой обыкновенной краски.

Если требуется покрыть оттиск, отпечатанный традиционными красками, то сначала необходимо нанести покрытие на водной основе или иную грунтовку.

Характерный состав офсетной УФ-краски

Впитывание бумагой — процесс окисления: вверху — офсетная бумага; внизу — мелованная бумага

Сушка и отверждение

Важным свойством краски является ее способность превращаться в сухую пленку. Существует несколько механизмов закрепления и высыхания краски.

Высыхание красочной пленки — сложный химический процесс, протекающий с участием компонентов связующего и сиккатива. Термин «сушка» часто используют для обозначения превращения влажной пленки в сухую при любом механизме закрепления, однако такой процесс под действием УФ-лучей более правильно называть отверждением.

Полимеризация, инициируемая УФ-лучами, протекает почти мгновенно. УФ-краска, содержащая акрилатные олигомеры, схватывается за десятые доли секунды.

УФ-краски более дорогие, чем обычные, но их применение оправдывается в тех случаях, когда быстрое отверждение позволяет увеличить производительность всего процесса изготовления печатной продукции и когда необходим высокий глянец печати или покрытия, как это бывает при производстве складных коробок и упаковки пищевых продуктов, косметики, подарочных напитков, футляров CD-дисков, а также этикеток.

При печати на невпитывающих материалах (металлы, пластики) для увеличения адгезии в краски добавляют полиэфиры или полиуретанакрилаты. Правда, это увеличивает стоимость краски и замедляет ее отверждение.

Отметим, что УФ-краски одинаково подходят как для ролевой, так и для листовой офсетной печати. Только при ролевой печати необходимо добавление в краску мономера (модификатора вязкости).

Экономия электроэнергии при печати УФ-красками

Расход энергии при печати УФ-красками на порядок меньше, чем при термосушке. Не требуется дорогостоящая регенерация растворителя, так как его роль выполняет мономер (или низкомолекулярный олигомер), полимеризущийся в процессе отверждения, а не испаряющийся в воздух, как это происходит при сушке классических красок.

Когда применение УФ-красок оправданно

Энергия УФ-излучения достаточна для возбуждения электронных уровней в молекулах органических веществ, в результате чего образуются свободные радикалы. Последние реагируют с мономерами, вызывая реакцию полимеризации.

УФ-полимеризация — это цепная реакция роста макромолекул. Она сопровождается образованием перекрестных связей между макромолекулами, что упрочняет структуру твердого полимера.

Состав офсетной УФ-краски

УФ-отверждаемые краски должны иметь те же рабочие свойства, что и обычные печатные. Их рецептуры аналогичны: они состоят из жидкой фазы, пигмента и добавок. Пигменты в УФ-красках те же, что и в обычных офсетных, но остальные составляющие у них различаются. Низковязкие мономеры, иногда называемые разбавителями, действуют подобно растворителям, смачивая пигмент и регулируя консистенцию и текучесть краски. Но вместо испарения, как у обычных красок, они реагируют, образуя твердую пленку, связывающую пигмент с субстратом (запечатываемым материалом). Добавки к УФ-краскам включают фотоинициаторы, генерирующие активные частицы под воздействием УФ-облучения.

Равномерная полимеризация возможна, если излучение проникает в толщу красочной пленки.

Отвержденные УФ-краски и покрытия химически инертны и стойки к истиранию и царапанию. Они дают четкие глянцевые изображения, что особенно важно для печати на упаковке. Кроме того, УФ-краски имеют хорошую адгезию к разнообразным субстратам, включая полиэтилен, полипропилен, полиэфирные пленки и материалы, получаемые совместной экструзией.

Как проходит полимеризация

Полимеризация протекает в три стадии: инициирование, рост цепи и обрыв цепи. В стадии инициирования образуются первичные активные частицы — радикалы. В стадии роста цепи радикалы реагируют с молекулами, образуя новые радикалы. Эта стадия повторяется многократно. В стадии обрыва цепи свободные радикалы исчезают, превращаясь в обычные молекулы. Суммарный процесс, включающий эти стадии, протекает очень быстро, с образованием высокомолекулярного полимера.

Для полимеризации акриловых и метакриловых мономеров и олигомеров используются фотоинициаторы, образующие под действием УФ-облучения первичные свободные радикалы. Радикальная полимеризация замедляется кислородом, который, реагируя с радикалами, тормозит рост цепи. При сильном кислородном ингибировании покрытия остаются липкими и требуют «доотверждения». Проведение отверждения в атмосфере азота снимает проблему кислородного ингибирования. Правильно сконструированное оборудование требует минимального расхода азота.

Воспрепятствовать ингибированию можно путем добавления в краску веществ, легко реагирующих с кислородом, таких как амины. Высокая концентрация свободных радикалов на поверхности перекрывает отрицательное влияние кислорода.

На степень отверждения полимеризующихся компонентов, которую затруднительно измерить, влияют следующие факторы:

• продолжительность экспонирования;
• тип (то есть химическая природа) мономер-олигомерных компонентов;
• концентрация фотоинициатора;
• тип фотоинициатора;
• интенсивность и длина волны излучения;
• толщина красочной пленки;
• наличие кислорода;
• добавки;
• отражение излучения подложкой.

Мономер-олигомерная смесь должна полимеризоваться с большой скоростью и проявлять необходимые свойства в условиях офсетной печати, включая совместимость с водным увлажняющим раствором.

Информация для технолога-полиграфиста

При многокрасочной печати лучше ставить УФ-лампы после каждой печатной секции, чтобы исключить проблемы с захватом красок разной липкости в последующих печатных секциях.

Печатные машины, работающие на УФ-красках, требуют применения специальных валиков и офсетного полотна, так как эти краски вызывают набухание резины и эластомеров, добавленных в резину.

Во время печати могут возникать проблемы, связанные со многими факторами, не относящимися к качеству красок. Некоторые из них мы рассмотрим, а также укажем причины их появления (см. таблицу).

Проблемы при печати УФ-красками

Производители и поставщики УФ-красок

В настоящее время на рынке расходных материалов ассортимент УФ-отверждаемых красок весьма широк. Все крупнейшие производители красок для офсетной печати имеют линию УФ-закрепляющейся триады и смесевых цветов Pantone.

В связи с тем, что каждый производитель сам готовит связующее и держит его состав в тайне от конкурентов, смешивать разные краски при печати не рекомендуется, как и добавлять корректирующие добавки в краску других производителей. Где допустимо творчество — так это в использовании смывочных средств для красочных валиков и офсетных резин, но опять же будьте осторожны: например, смывочное средство для EPDM-каучуков не подходит для смывки NBR-каучуков.

Итак, немного о производителях и поставщиках УФ-красок на российском рынке.

РеаЛайн

Широкий ассортимент средств предлагает компания «РеаЛайн»: наряду с красками Excure бельгийской фирмы Arets Graphics она поставляет корректирующие добавки в краску и увлажнение.

Печатные краски серии Excure 20000 УФ-радикального отверждения имеют хорошую адгезию ко всем возможным невпитывающим субстратам.

Возможные запечатываемые материалы (минимальное поверхностное натяжение 38 дин/см):

• высокоглянцевые бумаги и картоны;
• твердые и мягкие винилы (обработанные коронным разрядом);
• покрытые металлы;
• предварительно обработанные пластиковые пленки (полиэстровые и ацетатные).

Краски серии Excure 20000A обладают хорошей адгезией ко всем возможным невпитывающим субстратам и особенно подходят для печати по жести.

Возможные запечатываемые материалы (минимальное поверхностное натяжение 38 дин/см):

• покрытые металлы;
• высокоглянцевые бумаги и картоны;
• твердые и мягкие винилы (обработанные коронным разрядом);
• предварительно обработанные пластиковые пленки (полиэстровые и ацетатные).

Печатные краски серии Excure 30000 УФ-радикального отверждения характеризуются низким остаточным запахом, благодаря чему они подходят для печати на внешней стороне пищевой упаковки.

Возможные запечатываемые материалы (минимальное поверхностное натяжение 38 дин/см):

• все виды бумаги и картона;
• высокомелованные и некоторые полумелованные термобумаги;
• некоторые предварительно обработанные коронным разрядом PE-картоны;
• слоистые материалы, нитроцеллюлозные предварительно лакированные картоны.

Печатные краски серии Excure 40000 УФ-радикального отверждения обладают отличными свойствами для офсетной печати на бумаге и картоне, обеспечивают работу при высоких скоростях печати, подходят для печати бесконечных формуляров. Допустима работа на невпитывающих субстратах.

Возможные запечатываемые материалы (минимальное поверхностное натяжение 38 дин/см):

• все виды мелованных и немелованных бумаг;
• некоторые гибкие субстраты.

Рекомендуется провести предварительные испытания по адгезии к запечатываемому материалу.

Ям Интернешнл

Компания «Ям Интернешнл» поставляет краски фирм VAN SON (Нидерланды) и MEGAMI (Япония), а также добавки в краски, корректирующие их свойства.

Краски УФ-отверждения VAN SON Vs5-UV Sonacure Paper предназначены для нанесения на листовых офсетных печатных машинах при любых конструкциях увлажняющих аппаратов. Они разработаны преимущественно для нанесения на следующие материалы:

• мелованные и немелованные картоны;
• самоклеящиеся материалы;
• синтетические материалы (полиэтилен, полиэстр) — требуется предварительная подготовка.

Краски VANSON SONACURE UV-Foil специально разработаны для печати по пластикам и имеют отличную адгезию к таким материалам.

Стойкость к истиранию и царапинам зависит от разновидности и характеристик запечатываемого материала, поэтому в ряде случаев рекомендуется предусмотреть возможность нанесения защитного лака или ламинирования для защиты готовой продукции.

Краска серии MEGAMI UV MAC PST-4. Возможный запечатываемый материал: мелованная бумага.

Краска серии MEGAMI UV MEGACURE PV-2. Возможные запечатываемые материалы: мелованная бумага, синтетические пленки, этикетки.

Print House

Известный производитель красок Flint Group, представленный на российском рынке компанией Print House, предлагает краску для узкорулонной ротационной офсетной печати Lithocure 3G. Это новое поколение УФ-красок с высочайшими печатными характеристиками и стабильностью работы. Данная краска предназначена для печати на самоклеящихся материалах, бумагах и синтетических основах, таких как полиэтилен, полиэстр и полистирол. Она отличается высокой водо- и химической стойкостью. Выдерживает стерилизацию паром. Краски Lithocure 3G поставляются основных цветов по Pantone и триадой.

Ultraking 7100N — серия триадных УФ-красок с превосходной цветовой насыщенностью. Они идеально подходят для печати на картонных упаковках.

Возможные запечатываемые материалы:

• мелованная бумага;
• немелованная бумага;
• картон и ламинированный картон.

Подводя итоги

Как видите, несмотря на свою универсальность, каждый вид краски по-прежнему предназначен для запечатывания того или иного материала. Тем не менее остается место для эксперимента, приобретения нового опыта и обмена им в ходе работы.

И неудивительно, что компании-поставщики, наряду с краской, предлагают услуги своих технологических служб для обеспечения бесперебойного процесса печати и исключения возможных технологических ошибок в процессе использования УФ-красок, приводящих к порче дорогостоящего оборудования.

КомпьюАрт 4'2008