Многообразие печатных красок

Николай Дубина
info@prodtp.ru

Печатная краска — основной полиграфический материал, предназначенный для получения изображений на запечатываемой поверхности, который обладает определенными оптическими и печатно-техническими свойствами.

Анатомия печатной краски

Краска состоит из красящего вещества — твердой дисперсной фазы и связующего — жидкой дисперсионной среды. Кроме того, краски могут содержать различные добавки, регулирующие ее липкость, вязкость, скорость закрепления и другие свойства.

Красящие вещества (пигменты и лаки) — это химические соединения, обладающие цветом и способные придавать окраску другим веществам.

Органические пигменты

Пигменты — высокодисперсные неорганические или органические, нерастворимые в дисперсионных средах вещества, способные образовывать с пленкообразователями различные покрытия. Они придают краске цвет и некоторые другие свойства.

Красочные лаки — это водорастворимые органические красители, переведенные под воздействием солей металлов в нерастворимое состояние. Они применяются также для изготовления цветных красок, в том числе и дневных флуоресцентных, которые обладают в 1,5­3 раза большей яркостью, чем обычные печатные краски.

Связующие — это растворы смол в маслах или органических растворителях. Они закрепляют пигмент на запечатываемой поверхности, образуя на ней красочные пленки, а также придают краске способность покрывать тонким слоем печатную форму и переходить с нее в процессе печатания на воспринимающую поверхность.

Добавки. При нарушении условий печатания или при несоответствии свойств краски выбранной бумаге краску корректируют, вводя в нее различные вспомогательные добавки.

Противоотмарывающая добавка PileHi-Regular

Разбавители. Для регулирования вязкости и липкости печатных красок используются разбавители, называемые печатными маслами. Они могут быть натуральными (льняное, тунгутовое), синтетическими и полусинтетическими. Обычно, в зависимости от вида работ и скорости печатания, разбавители составляют от 3 до 10% от массы краски.

Пластифицирующие вещества — пасты, повышающие прочность красочной пленки на истирание. В результате краска приобретает скользящую поверхность и ее устойчивость к истиранию повышается. Это особенно актуально при печати на матовых мелованных бумагах. Сами по себе такие бумаги имеют шероховатую поверхность, которая вступает в абразивное трение с более мягким красочным слоем — в результате возникает проблема «осыпания» краски. Поэтому для печати на матовой мелованной бумаге требуются краски с очень высокой устойчивостью красочного слоя к истиранию.

Противоотмарывающие добавки — применяют для предотвращения перехода краски с оттиска на другие поверхности, то есть для предотвращения отмарывания. Условно эти добавки подразделяются на две группы:

• вещества, предотвращающие отмарывание на поверхности цилиндров печатной машины при печати оборотной стороны;
• вещества, предотвращающие отмарывание оттисков в стопе и при послепечатной обработке.

Противоэмульгирующие добавки — препятствуют образованию эмульсии, возникающей при взаимодействии офсетной краски с увлажняющим раствором. В результате снижается концентрация пигмента и интенсивность краски, а последующее испарение воды с оттиска ухудшает его внешний вид, делает изображение тусклым.

Сиккативы — вещества, способствующие ускорению закрепления красок на оттиске.

Антиоксиданты (антисиккативы) — вещества, замедляющие окисление и пленкообразование. Необходимость в антиоксидантах возникает, когда краска при длительной остановке машины начинает затвердевать на валиках красочного аппарата и печатных формах.

Печатные краски должны «транспортироваться» из емкости на запечатываемый материал методами, определяемыми способом печати.

На запечатываемом материале краски должны высыхать или задубливаться. Принципиально различают физические (впитывание и испарение) и химические (окислительная полимеризация и т.п.) способы закрепления. Некоторые авторы отдельно упоминают энергетически закрепляемые краски (краски УФ­отверждения). Часто применяются комбинации этих способов сушки. Особенностью всех их является отверждение краски при переходе из жидкого состояния в твердое. Краска должна хорошо связываться с запечатываемым материалом. Обычными являются следующие варианты (а также комбинации):

• краска закрепляется, например, механически на поверхности запечатываемого материала (проникает в поры, поглощается волокнами бумаги). Этому способствует соответствующее давление, создаваемое при печати (например, офсетной);
• краска благодаря капиллярному действию проникает в поверхность запечатываемого материала (например, струйная печать);
• краска закрепляется благодаря полярным взаимодействиям (химические/физические эффекты) между ней и запечатываемым материалом, особенно на очень гладких поверхностях.

Как правило, состав красок имеет для печатника вторичное значение, поскольку он использует готовые краски.

Краски для офсетной печати

Для офсетной печати необходимы пастообразные печатные краски высокой вязкости. Они должны быть так составлены, чтобы не высыхали на раскатных валиках красочного аппарата, а также при переносе с печатной формы на резинотканевое полото. Печатная краска для обычной офсетной печати (с увлажняющим раствором и краской) должна воспринимать определенную долю увлажняющего раствора при контакте с печатной формой или прямо из увлажняющего аппарата. И наоборот, в офсетном способе без увлажнения к краске примешивается силиконовое масло, препятствующее переносу краски на пробельные элементы формы.

Офсетные краски

Офсетные краски имеют следующие компоненты:

• фирнис (связующее вещество) состоит в основном из твердых смол с высоким содержанием канифоли, алкидных смол с растительными маслами, такими, как льняное, соевое и тунговое масла, а также минеральных масел и различных сиккативов;
• пигменты (красители) зависят от цветового тона и количественно составляют от 10 до 30%;
• вспомогательные вещества (добавки) имеют долю до 10%. К вспомогательным веществам относятся:
  • катализаторы сушки (соединения кобальта, марганца и других металлов),
  • воски для улучшения прочности материалов на истирание и скольжение,
  • вещества, предупреждающие преждевременное высыхание и образование пленки в банке с краской или на поверхности красочного ящика,
  • силиконовое масло, если речь идет о печатных красках для офсетной печати без увлажнения.

Многообразные требования к готовой печатной продукции и к качеству запечатываемого материала приводят к значительному варьированию процентного соотношения некоторых компонентов краски. При подготовке рецептур для изготовления красок следует принимать во внимание важные печатно­технологические требования к офсетной печати. Особое значение имеют:

• прозрачность (из­за субтрактивного смешения при наложении красок);
• печатно­технические свойства, такие как консистенция, степень закрепления, блеск, склонность к эмульгированию (взаимодействие краски и увлажняющего вещества), поведение в стапелях и прочность материала на истирание;
• закрепление на запечатываемой поверхности и наложение красок, в особенности при печати «сырое по сырому».

Для решения этих вопросов в офсетной печати используется целый спектр различных классов красок.

Универсальные или стандартные краски. Имеют универсальное применение в однокрасочных и многокрасочных листовых офсетных машинах. Они соответствуют нормальным требованиям к глянцу и прочности материала на истирание и высыхают путем впитывания или окисления. Применяются на натуральной бумаге и мелованных сортах. Инфракрасное излучение и горячий воздух могут ускорить окисление и впитывание красок.

Глянцевые или высокоглянцевые краски. Печатные краски, которые позволяют получить высокий глянец на мелованной бумаге. Предпосылкой для этого является применение глянцевой и высокоглянцевой мелованной бумаги. Высыхание происходит посредством впитывания или окисления. Инфракрасное излучение и горячий воздух могут ускорить этот процесс.

Печатные краски с хорошей устойчивостью к истиранию. Серии печатных красок, устойчивых к истиранию, особенно широко используются для печати на упаковке и на матовых мелованных бумагах. Высыхание происходит благодаря быстрому впитыванию и быстрому окислению. Инфракрасное излучение и горячий воздух помогают быстрее получить готовый продукт.

Печатные краски для офсетной печати без увлажнения. Печатные краски для офсетной печати без увлажнения применяются, когда выполнены условия посредством поддержания определенной температуры красочного аппарата и использования соответствующих пластин. Применение печатных красок должно производиться без каких­либо печатных вспомогательных средств, так как изменение вязкости краски может привести к тенению. Печатные краски по составу очень похожи на обычные офсетные краски.

Печатные краски без запаха. Серии печатных красок для печати на упаковке пищевых продуктов. Они имеют специальную структуру связующего вещества, но по своим свойствам сравнимы с обычными печатными красками.

Краски для печати на фольге или пленке. Печатные краски, которые закрепляются только окислением и применяются для невпитывающих запечатываемых материалов.

Печатные краски для рулонной офсетной печати с преимущественной сушкой горячим воздухом. Содержащиеся в связующих веществах минеральные масла специальных типов, которые испаряются и улетучиваются под влиянием горячего воздуха сушильного устройства. Высыхание происходит в первую очередь физически. Для различных видов бумаги предлагаются соответствующие типы красок.

Краски, закрепляющиеся без нагревания, для рулонной офсетной печати. Обычно используются при печати на сильно впитывающих, немелованных сортах бумаги. Печатание такими красками на мелованной бумаге обычно не удается из­за осыпания пигмента. Эти краски для рулонной офсетной печати в книжно­журнальном и газетном производстве содержат пигмент, связующее и минеральное масло. Черные краски включают сажу и подцветку. Введение последней диктуется тем, что сажа сама по себе имеет коричневатый оттенок, для нейтрализации которого обычно используется голубой или фиолетовый лак.

Краски, отверждающиеся при охлаждении, для рулонной офсетной газетной печати. Специальные печатные краски для печати на газетной бумаге. Они состоят из комбинации различных минеральных масел и/или растительных масел, пигмента (особенно сажи) и различных вспомогательных веществ, таких как воски, смачивающие вещества, минеральные наполнители, совместимые с маслами гелеобразующие вещества. Эти вспомогательные вещества должны обеспечивать выполнение специальных требований к качеству (например, хорошая текучесть) и предотвращать отмарывание и пробивание краски на оборотную сторону бумаги. Рулонные офсетные печатные краски для газетной печати высыхают только физически путем впитывания в бумагу.

УФ­краски. Часто применяются в упаковочной и этикеточной печати. Материал красочных валиков должен быть подобран так, чтобы избежать отрицательного влияния на них при использовании специальных компонентов УФ­красок, особенно при смене режима работы. Кроме того, следует применять только соответствующие смывочные растворы. На печатные формы ограничений практически нет. Для офсета без увлажнения также применяются УФ­краски.

Гибридные краски. Эти краски базируются на печатных красках на основе минеральных масел (традиционные краски) с незначительной (не более 20­25%) УФ­частью. Они высыхают как окисляясь, так и под воздействием УФ­света. Сама технология процесса использования гибридных красок достаточно проста и легко объяснима. Гибридные краски наносятся так же, как и обыкновенные краски, на запечатываемый материал. После того как все краски нанесены, вслед за последней печатной секцией располагается сушильное устройство (промежуточная сушка); затем наносится УФ­лак и производится окончательная сушка готовой продукции в сушильном устройстве, оснащенном УФ­излучателем.

Металлические краски. «Золотые» и «серебряные» краски изготавливаются из порошков бронзы и алюминия, благодаря которым красочный слой приобретает металлический блеск. Однако при печати металлизированными красками офсетным способом необходимо знать и учитывать целый ряд особенностей, связанных со свойствами красок, с взаимодействием краски с увлажняющим раствором и бумагой, с влиянием окружающей среды (температура и влажность в помещении) и с некоторыми другими факторами. Общие требования: температура 20­22 °С, влажность — не выше 50­60%. Независимо от вида выполняемой работы, необходимо строго выдерживать данные показатели. Используются только качественные мелованные сорта бумаги и картона.

Краски для печати по металлу. Металлические поверхности могут запечатываться способом офсетной печати. Офсет в данном случае необходим потому, что жесткая и несжимаемая жесть исключает возможность печатания непосредственно с металлических форм. Резиновое офсетное полотно идеально подходит для передачи изображения с печатной формы на поверхность металла. Металлический лист подается в печатную машину, запечатывается и проходит через длинное высокотемпературное сушильное устройство. Таким способом обрабатывается материал для большинства металлических контейнеров.

Краски для печати на пластике. Полимерные пленки легче запечатывать, применяя способы прямой цифровой печати, шелкографии и флексопечати, а не офсетной. Тем не менее полимерные пленки или, что более распространено, покрытая слоем полимера бумага, иногда запечатываются способом офсетной печати. Обычно используются краски с большим содержанием твердых частиц. УФ­краски также часто применяются для печати на пленках или фольге.

Краски для глубокой печати

Существенные различия между красками глубокой и офсетной печати заключаются в вязкости. В глубокой печати требуется жидкая краска (η = 0,05…0,2 Па·с, а в иллюстрационной глубокой печати даже 0,01 Па·с), которая при высокой скорости печати может заполнять ячейки форм.

Красочный аппарат глубокой печати — самый «короткий» (кратчайший путь краски от красочного ящика до бумаги) из всех применяемых традиционных видов печати. Он включает красочный ящик, из которого краска поступает прямо на печатную форму, и ракель. Закрытая система аппарата позволяет использовать краски с низкой вязкостью.

По технологическому способу составление и изготовление печатных красок глубокой печати проще, чем офсетных. Ассортимент очень широкий: например, есть краски, с помощью которых наносится красочный слой более 2 мкм, а также краски со специальными металлическими пигментами и др. Химическая рецептура красок в связи с прямым переносом на запечатываемый материал допускает принципиально большие возможности варьирования состава.

При составлении красок для глубокой печати особое значение имеют растворители. Они обеспечивают низкую вязкость, с их помощью можно изменять концентрацию пигментов или оптическую плотность краски. При выборе растворителя важны следующие параметры:

• температура кипения;
• температура испарения;
• температура возгорания;
• порог взрыва;
• наличие запаха;
• экологическая совместимость.

Для печати иллюстраций и упаковки применяют совершенно разные растворители в соответствии с различными требованиями к современной упаковке. К важнейшим типам растворителей для печати иллюстраций относятся следующие:

• толуол (чистый толуол с содержанием бензола <0,3%);
• ксилол;
• бензины (из­за опасности возгорания во многих государствах запрещены к использованию).

Толуол — это продукт нефтехимии, бесцветная горючая жидкость. Являясь идеальным растворителем для используемых компонентов связующего (которые обволакивают пигменты), он высыхает при сравнительно невысоких затратах энергии. Отработанный толуол может регенерироваться с очень высоким процентом выхода в устройствах для его извлечения. Толуол может производиться в больших количествах.

Ксилол химически близок к толуолу. Но вследствие более медленного испарения в глубокой печати он применяется сегодня относительно редко.

Важнейшие растворители для глубокой печати на упаковках:

• этиловый спирт;
• этилацетат (уксусный эфир);
• вода (также совместно с органическими растворителями, например спиртами).

Разбавляемые водой печатные краски в глубокой печати при производстве иллюстраций играют второстепенную роль.

Для выполнения особых, причем дифференцированных требований к упаковке (например, никакой реакции с упакованным продуктом или никакого впитывания запаха) применяют печатные краски, содержащие различные органические растворители. Однако используются они гораздо меньше, чем неорганические растворители.

Краски для флексографской печати

Во флексографской печати краски по вязкости близки к краскам глубокой печати (0,05­0,5 Па·с). Флексографские печатные краски (при высоких требованиях к качеству печати) переносятся на эластичную печатную форму через красочный аппарат, состоящий из камерной ракельной системы с растровым валиком. Регулировка вязкости краски особенно важна для достижения высокого качества печати. При этом не должно быть выдавливания краски за края участков изображения. Краски должны иметь высокую плотность, хорошее расщепление наносимого слоя, а также обеспечивать заполняемость ячеек. Ассортимент различных пигментов при изготовлении краски в флексографском способе печати очень разнообразен, что ведет к широкому спектру их применения для выпуска продукции.

Флексографская УФ-краска марки UV-Sicura Flex 39-8

Подобно краскам для глубокой печати, краски для флексопечати низковязкие, легкотекучие или жидкие. Поэтому краски поставляются в концентрированной форме и доводятся до рабочей вязкости непосредственно перед печатанием с помощью разбавления растворителем, рекомендованным производителем краски. Вязкость отражает как концентрацию пигмента, так и текучесть краски. Как в глубокой, так и во флексографской печати решающую роль играет тип растворителя. Он испаряется после нанесения на запечатываемую поверхность благодаря подводу тепла. В результате на оттиске остается сухая красочная пленка. В многокрасочной печати применяют промежуточную сушку, так как печать «сырое по сырому» ведет к переносу предыдущей нанесенной краски в следующий красочный аппарат. Во флексографии используют преимущественно следующие растворители:

• этилацетат;
• спирты;
• воду (для лучшей адгезии с запечатываемым материалом чаще всего добавляют спирт).

Краски для высокой печати

Из­за сходства красочных аппаратов есть много общего у красок для высокой и плоской печати. Так, те и другие относятся к пастообразным тиксотропным краскам.

Краски для листовой высокой печати закрепляются по механизму окислительной полимеризации. Краски же для рулонной печати закрепляются путем впитывания или испарения. По сравнению с офсетом, в высокой печати обычно применяют большую толщину красочного слоя; соответственно, краски для высокой печати содержат меньше пигмента, что делает их более дешевыми, чем офсетные краски (в расчете на единицу массы).

Краски для высокой печати не пенятся, не изменяют тона и не эмульгируются. Поскольку (в отличие от офсетной печати) печатная форма не обрабатывается водным увлажняющим раствором, проблемы сушки являются гораздо менее острыми.

Черные типографские краски состоят в основном из пигмента, подцветки­интенсификатора и связующего. В качестве пигмента применяют газовую канальную сажу, в основном ее окисленную разновидность. В качестве подсветки используют наиболее интенсивные синие пигменты или лаки, а также маслорастворимые красители. Для этой цели применяют неорганический пигмент милори, органический пигмент синий трифенилметановый, лаки — основной синий и основной фиолетовый. Маслорастворимые красители представлены производными индулина и основного фиолетового.

Связующее представляет собой раствор битума в минеральном масле.

Невысокая вязкость черной газетной краски способствует ее быстрому впитыванию в крупные поры газетной бумаги в момент печатания. Однако небольшое содержание битума в связующем задерживает ее окончательное закрепление.

Количество сажи составляет 10­20%, подцветки 5­20%, сиккатива 0­10%, связующего — остальное. В газетном производстве используются и цветные краски — как одна дополнительная, так и стандартный набор ROPinks — цветные краски «для прессы».

УФ­отверждаемые краски для высокой печати. Используются в производстве этикеток и других упаковочных продуктов.

Краски для листовой печати. Аналогичны таковым для офсетной печати, но содержат меньше пигмента. Офсетная краска, разбавленная маслом или прозрачной белой краской, часто подходит для использования в машинах высокой печати. Краски высокой печати для обеспечения требуемой консистенции часто содержат наполнитель вроде глинозема или другого прозрачного белого пигмента. Требования к краскам для глубокой печати обычно менее строгие, чем к офсетным краскам.

Краски для трафаретной печати

Трафаретная печать в сравнении с другими видами печати имеет широкую область применения на самых разнообразных запечатываемых поверхностях. Она делится на четыре производственные области:

• коммерческая трафаретная печать для различной рекламной продукции;
• шелкотрафаретная печать (сериграфия);
• промышленная трафаретная печать (например, на бутылках, тюбиках и бокалах);
• специальная печать, на текстильных материалах или платах для электронных схем и пр.

Запечатываемыми материалами наряду с бумагой и картоном являются также пластмассы, стекло, металлы, текстиль и т.д. Вследствие различных физических и химических свойств используемых материалов для трафаретной печати изготовители предлагают широкий ассортимент красок. По рецептуре краски для трафарета аналогичны краскам для глубокой и флексографской печати, если они предназначены для нанесения изображений на пластмассе. Вязкость подбирается сообразно желаемой толщине слоя краски и линиатуры сетки. Высыхание происходит путем испарения летучих растворителей и ускоряется при действии теплого воздуха. Для печати по бумаге и картону, напротив, используются матовые и глянцевые печатные краски на основе масел и олиф, закрепляющиеся преимущественно путем окислительной полимеризации. Частично в трафаретной печати используются УФ­краски.

Пластизолевая краска для трафаретной печати марки Feteks Evoprint 4000

Характерной для трафаретной печати является возможность переноса толстого слоя печатной краски — от 12 мкм.

Краски для тампонной печати

Тампонная печать, которую иногда еще называют «непрямым способом глубокой печати», служит, в частности, для печати на неровных, сложных поверхностях. Формы глубокой печати переносят изображение на эластичный тампон, как промежуточный носитель, который затем прижимается к запечатываемому предмету. Печатные краски здесь очень похожи на краски, используемые в трафаретной печати, но они имеют более низкую вязкость.

Краски обладают очень высоким содержанием пигмента (около 30%). Они являются преимущественно быстросохнущими благодаря испарению растворителя. В зависимости от вида запечатываемого материала применяются также краски с химическим закреплением. Подобно трафаретной печати, тампонной печатью покрывают широкий ассортимент материалов: дерево, резину, пластмассы, кожу, кожзаменители, стекло, фарфор, а также лакированные поверхности и пр. В этом случае для применяемого материала используются соответствующие краски. В большинстве случаев печатнику необходимо проверять их адгезию.

Струйная печать

Струйная печать широко применяется как в учреждениях, так и в промышленности. Краски для струйной печати напоминают чернила для ручек. В их состав входят краситель, водный или органический растворитель, связующее и добавки.

Краски для струйной печати не должны содержать твердых частиц и не должны засыхать или отверждаться в форсунке. Узкие сопла струйных принтеров легко забиваются. Поэтому для того, чтобы избежать забивания сопла и исключить абразивное действие, в качестве красящего вещества обычно используют краситель, а не пигмент. Растворитель должен быть «медленным», то есть иметь малую летучесть, чтобы было исключено его испарение в отверстии сопла и последующее забивание отверстия.

Краски должны быть термостойкими, так как температура краски в принтере может превышать 60 °С в течение длительных периодов. Часто требуется светостойкость. Для использования в упаковке пищевых продуктов необходимо исключить из состава краски тяжелые металлы.

Сухие и жидкие тонеры для электрографии

Наиболее часто электрография применяется в копировальных аппаратах и лазерных принтерах. Используемые в электрографических копировальных аппаратах тонеры воспроизводят изображение, которое фиксируется при нагревании. Следовательно, они должны обладать соответствующими электрическими свойствами и быть термопластичными.

Для образования стойкого изображения сухие тонеры должны плавиться на бумаге. Изображение создается очень быстро — производительность может достигать десятка тысяч отпечатков в час и более. Большинство электростатических сухих тонеров изготавливается из полимеров, которые размягчаются, но не плавятся в процессе закрепления изображения на бумаге. В качестве связующих используются полиметилметакрилат, полиэфиры, полистирол и полиамиды.

Резервуары СНПЧ с чернилами для струйной печати

Жидкие тонеры представляют собой дисперсии красящих веществ в углеводородном масле. Мелкие частицы дают очень четкие штриховые изображения, по разрешающей способности иногда превосходящие оттиски, полученные способом офсетной печати.

* * *

Не меняйте без необходимости

В качестве заключения хотелось бы привести расхожую сентенцию. Как вы поняли, автор вынес ее в подзаголовок. В своей оригинальной формуле краски в основном уже содержат все необходимые добавки. Исключение составляет разбавитель, и то только тогда, когда в особых случаях он необходим для модификации красок с помощью вспомогательных материалов и добавок.

Существует множество способов, с помощью которых краска может быть модифицирована для достижения специфических условий печати, но при этом возможно ухудшение свойств краски. Поскольку вспомогательные материалы способны значительно изменить характеристики красок, перед началом серийной печати обязательно требуется проведение тестовых испытаний. 

Литература:

1. Киппхан Гельмут. Энциклопедия по печатным средствам информации. Heidelberger Druckmaschinen AG; 2000.
2. Компания «Танзор Франц». Малая полиграфическая энциклопедия. Сборник специальных статей для технологов. Часть 1.
3. Марогулова Н., Стефанов С. Расходные материалы для офсетной печати. М.: Русский университет, 200