Из истории развития гибридных технологий

Николай Дубина
info@prodtp.ru

Небольшой экскурс

Процесс разработки гибридных красок ведется уже относительно давно — более 20 лет. На выставке drupa 2000 концерн КБА представил новую для того времени технологию — печать гибридными красками, которые в своей основе содержат обычные типографские краски для офсетной печати и добавку в виде УФ­красок. Появлению такой смеси разных по своему химическому составу красок предшествовала случайность, когда было обнаружено положительное влияние УФ­излучения на закрепление офсетных красок. Дальнейшие исследования позволили получить состав гибридных красок первого поколения и начать в 1998 году производственные испытания на серийной офсетной печатной машине.

Суть технологии

Гибрид (греч. ὕβριδικά — помесь) — объект, сочетающий в себе свойства других (двух или более) объектов.

Применительно к полиграфии этот термин в данном конкретном случае характеризует краски, используемые для получения пресловутых «гибридных» эффектов. Они отличаются от традиционных офсетных красок составом: помимо привычных компонентов на основе минеральных масел, в них присутствуют также и УФ­отверждаемые элементы. Благодаря такому сочетанию гибридные краски взяли всё лучшее от УФ­красок (высыхают без противоотмарывающего порошка, нанесенный поверх них лак не «проваливается» и не смешивается с краской) и красок, изготовленных на основе минеральных масел (менее агрессивны и менее токсичны, нежелиУФ­краски).

Гибридные краски наносятся на запечатываемый материал так же, как и обыкновенные краски. В печатной машине вслед за последней печатной секцией располагается промежуточная сушка, после чего наносится УФ­лак и оттиск попадает в секцию, оснащенную УФ­излучателем, для окончательной полимеризации.

Механизм отверждения гибридных красок комбинированный: полимеризация красочной пленки происходит сперва в результате реакции фотополимеризации по радикальному механизму (как у УФ­красок), затем следует окончательное закрепление — в результате впитывания и окисления (как у масляных красок). Это обусловлено тем, что в состав гибридных красок входят компоненты, характерные как для УФ­, так и для масляных красок. Причем они не только совместимы друг с другом и обеспечивают хорошие печатные свойства краски, но и позволяют использовать «универсальные» эластомеры.

Из­за того, что печатные свойства гибридных красок сочетают качества масляных и УФ­красок, им присущи характерные для обеих систем особенности. Например, липкость и вязкость у гибридных красок выше, нежели у масляных, но ниже по сравнению с УФ­отверждаемыми. То же самое справедливо и по отношению к склонности к эмульгированию. Зато растискивание при печати гибридными красками соответствует европейским нормам. Связано это с тем, что концентрация и химические свойства пигментов в гибридных красках в большинстве своем аналогичны тем, которые используются в обычных офсетных красках, а не тем, что применяются при изготовлении ультрафиолетовых. Гибридные краски можно покрывать как масляными, так и УФ­лаками (превосходная адгезия обусловлена промежуточными сушками, благодаря которым происходит первоначальная полимеризация красочной пленки), в то время как обычные краски нуждаются в предварительном наложении праймера. Именно поэтому степень глянца при использовании гибридных красок значительно выше, чем при нанесении УФ­лака на сырую масляную краску с праймером. Причем по мере полимеризации красочного слоя глянец не снижается, поскольку лак не «проваливается». В традиционной УФ­технологии это явление обусловлено неравномерностью высыхания праймера. УФ­лаки, применяемые в гибридной печати, должны быть совместимы как с гибридными красками, так и с кроющими лаками, благодаря которым и создается контрастный зеркальный эффект. В связи с этим, резиновое полотно, используемые для нанесения УФ­лака, должно быть стойким как к УФ­краскам, так и к УФ­смывкам. Такие полотна годятся и для работы с ВД­лаками, то есть могут применяться в двух режимах печати: гибридном и традиционном.

«Гибридные» оттиски можно отправлять на послепечатную обработку непосредственно сразу же после печати — и это несмотря на то, что нижние слои красочной пленки могут быть не до конца отверждены.

Поведение гибридных красок на печати более устойчивое, чем ультрафиолетовых, причем даже при отсутствии изопропилового спирта в составе увлажняющего раствора — все дело в более широком «коридоре» отклонений параметров увлажнения.

Наконец, мощность сушки рекомендуется устанавливать на минимально необходимую отметку, поскольку поддавшийся УФ­ и ИК­излучению оттиск становится чрезвычайно восприимчивым к внешним раздражителям. Генерируемое при сушке тепло вызывает определенную усадку, а УФ­излучение может инициировать нежелательные химические реакции, например пожелтение.

КБА «Рапида-105»

Незабываемые эффекты гибридной печати проявляются в самом конце печати и фактически являются послепечатной отделкой офсетных оттисков, происходящей без отрыва от печатного процесса, то есть в линию. Преимуществ у такого способа облагораживания несколько.

Во­первых, осуществляется лакирование. Лак, с одной стороны, защищает оттиск от внешних повреждений, с другой — повышает его привлекательность. Наконец, выборочное лакирование может являться полноценным элементом художественного оформления. Лакирование можно осуществить разнообразными способами, например посредством трафаретной печати, но, по сравнению с офсетной, она на порядок менее производительна и не годится для обработки средних и крупных тиражей. Зато гибридные краски существенно упрощают этот процесс, расширяют спектр возможных эффектов и обеспечивают несравнимо более высокое качество результата.

Во­вторых, уникальная последовательность нанесения гибридных красок, традиционных офсетных красок и/или печатного лака и завершающего УФ­лакирования гарантирует проявление аутентичной «апельсиновой» корки, а вместе с ней — и своеобразных тактильных ощущений от прикосновений к напечатанному изображению.

В­третьих, готовая продукция, напечатанная гибридными красками на обыкновенной бумаге, почти неотличима от изделий более высокой категории и создает иллюзию использования дорогого материала при гораздо меньших финансовых вложениях.

Варианты лакирования печатной продукции

С учетом агрегатирования лакировальные аппараты строятся по принципу модульного универсального исполнения, с коротким путем подачи лака. В зависимости от характера конечной продукции лак может наноситься выборочно, то есть избирательно в требуемых местах, или по всей поверхности листа — так называемое сплошное лакирование.

Выборочное лакирование осуществляется специально для этого изготовленной фотополимерной или офсетной формой при лакировании оттиска, отпечатанного гибридными красками. Выборочное лакирование позволяет выделить или оттенить, например, в рекламных целях некоторые наиболее привлекательные фрагменты оттиска. Для сплошного лакирования используются офсетные или алюминиевые пластины. Применение лакировальных секций в офсетной печатной машине возможно только при наличии в ее составе сушильных устройств разной мощности и принципа действия.

На сегодняшний день отработаны различные варианты лакирования с использованием одного или двух разных лаков — так называемое двойное лакирование. В первом варианте — это наличие только одного лакировального аппарата, во втором — двух лакировальных секций и необходимого количества сушильных устройств, одно из которых размещается между лакировальными секциями.

Специалисты концерна КБА предлагают для сравнения три варианта лакирования (на примере «Рапида­105»).

Вариант 1. Машина подготовлена для печатания УФ­красками и все пять печатных секций заправлены ими. Для закрепления УФ­красок требуется оснащение каждой секции УФ­излучателем, который устанавливается над печатным цилиндром в зоне вывода оттиска. В лакировальной секции с камерным ракелем на пятикрасочный оттиск наносится слой УФ­лака. Для его равномерного распределения по всей площади оттиска требуется некоторое время «покоя», после чего происходит его закрепление. Поэтому УФ­излучатели устанавливаются в конце удлиненного листовыводного тракта.

В результате на приемное устройство выводится пятикрасочный оттиск с высоким уровнем глянца при сплошном лакировании.

Вариант 2. Все пять секций машины имеют штатное оснащение для выполнения традиционной офсетной печати в пять красок. После печатания проводится операция последовательного нанесения на оттиск двух типов лаков. Для этого между лакировальными секциями и перед нанесением второго лака дополнительно устанавливаются два инфракрасных сушильных устройства с обдувом оттиска горячим воздухом и воздушной поддержкой лакированного оттиска. На приемный стапель выводится пятикрасочный оттиск, который имеет высокий уровень глянца при сплошном или выборочном лакировании, для чего на пути вывода оттиска требуется установить модули ИК­ и УФ­закрепления. Эти блоки активируются в зависимости от схемы нанесения лаков.

Технология двойного лакирования подразумевает различные схемы нанесения разных типов лаков, что позволяет получить высокий уровень глянца:

• в лакировальной секции наносится, например, какой­либо металлопигментированный лак, а после промежуточной сушки на него наносится защитный слой дисперсионного лака;
• в лакировальной секции наносится защитный слой дисперсионного лака (праймер), а после промежуточной сушки — пигментированный лак;
• в лакировальной секции наносится водно­дис­пер­си­онный лак для защиты нанесенных на оттиск красок, а после его закрепления в сушильном устройстве наносится УФ­лак, что позволяет получить на выходе высокий уровень глянца (эффект «мокрого» асфальта).

Вариант 3. Все печатные секции заправлены гибридными красками, что не требует специального переоснащения печатной машины. Между 3­й и 4­й печатными секциями, а также на выходе из последней секции размещаются УФ­излучатели. В лакировальной секции может наноситься на оттиск дисперсионный или УФ­лак, после чего он попадает под действие сушильного устройства.

Технология лакирования оттисков, отпечатанных гибридными красками, подразумевает различные схемы лакирования:

• в 3­й лакировальной секции на пятикрасочный оттиск наносится дисперсионный лак, после чего он попадает под действие ИК­излучателей и горячего воздуха, в результате на приемный стапель выводится многокрасочный оттиск с хорошим уровнем глянца;
• в 3­й лакировальной секции на пятикрасочный оттиск наносится УФ­лак, после чего он закрепляется УФ­излучателями, в результате на стапель выводится оттиск с высоким уровнем глянца (эффект «мокрого» асфальта);
• первые четыре печатные секции заряжаются триадой гибридных красок, а в последней секции на четырехкрасочный оттиск наносится офсетной формой прозрачный печатный лак, после чего осуществляется сплошное УФ­лакирование. При взаимодействии печатного лака с УФ­лаком последний «проваливается», в результате контакта его с типографской прозрачной краской (печатным лаком), возникает так называемый эффект Draw­Back, когда наряду с высоким уровнем глянца в местах контакта проявляется матовый эффект. На приемку выводится четырехкрасочный оттиск с высокой степенью глянца на участках выборочного лакирования, которые определяются сюжетом офсетной формы последней печатной секции.

Анализ представленных для сравнения трех вариантов проводился с учетом одинаковой годовой загрузки печатной машины «Рапида 105» в течение 3 тыс. часов при двухсменной работе и равных условиях печатания и лакирования. В результате сравнения 3­й вариант оказался на 70% экономичнее по расходу энергии, а по занимаемой площади эффективнее на 15% по отношению ко 2­му варианту, так как печатная машина в этом случае оказалась на 3,5 м короче и дешевле примерно на 360 тыс.  вро по затратам за год на расходные материалы.

Рассмотренные варианты одностороннего лакирования многокрасочного оттиска могут быть использованы и при проведении двухстороннего лакирования, технология которого давно разработана.

В этом случае габариты печатной машины существенно увеличиваются, поскольку количество секций и сушильных устройств удваивается. Для примера: печатная машина «Рапида 105» с красочностью 5+5 и двойным лакированием каждой стороны оттиска будет содержать 14 секций, из них 10 печатных и 4 лакировальные с различным исполнением и размещением сушильных секций и систем воздушной поддержки оттиска. Длина печатной машины при такой схеме комплектации составит примерно 40 м.

Эффекты

Вся прелесть гибридной технологии печати фактически заключена в финальной отделке отпечатанных оттисков в линию и проявляется благодаря индивидуальным свойствам и нестандартной последовательности нанесения используемых материалов.

Глянец поверхности

Поскольку УФ­лак наносится на практически высушенную (после промежуточной сушки) поверхность красочного слоя, он ложится ровным слоем без провалов и подтеков. В результате удается получить равномерную по толщине пленку, которая обеспечивает стабильную и сплошную «зеркальность». В принципе, нанести УФ­лак можно и в режиме offline — на запечатанный масляными красками оттиск, покрытый противоотмарочным порошком, но только после нескольких часов сушки.

Именно частицы противоотмарывающего средства, как бы тщательно его не удаляли, не позволят получить пресловутую равномерность слоя, да и длительный период высыхания оттисков негативно сказывается на оперативности изготовления тиража.

Ключевым фактором отменного глянца является состав УФ­лака — это вещество радикальной полимеризации, которое, в отличие от лаков катионной полимеризации, может быть наложено тончайшим слоем.

«Апельсиновая корка»

Этот эффект, добавляющий оттискам тактильные свойства, достигается в результате использования в 5­й или последующих печатных секциях традиционного печатного лака: УФ­лак «провалится» в областях, где предварительно был нанесен печатный лак, и образует матовый слой или характерную рельефность; на остальных же участках изображения сохранится зеркальный эффект. Степень рельефности зависит от поверхностного натяжения печатного лака: чем оно выше, тем более выраженным будет рельеф на оттиске, чем ниже — тем более матовыми будут выглядеть соответствующие области.

Насыщенные цвета

Именно лак превращает цвета напечатанного изображения в яркие, эффектные, манящие взор. Краски как будто приподнимаются с поверхности листа. Использование комбинации гибридных красок и УФ­лака только усиливает данную особенность: в гибридной печати степень глянца в зависимости от запечатываемого материала может достигать от 85 до 92%, причем с течением времени она остается стабильно высокой и «провалы» лака не возникают даже по прошествии трех суток.

Хороший образец, на котором видны все признаки гибридного лакирования

Точность совмещения и аккуратные градиенты

Филигранная точность совмещения областей с глянцевым и матовым/текстурным эффектом, аккуратные градиентные переходы одной области в другую достигаются именно благодаря линейности процесса и специфическому характеру поведения гибридных красок и лаков. Если нанести такие печатные масляные лаки на выборочные области печатного листа, а затем покрыть весь оттиск УФ­лаком, на упомянутых участках образуется эффект Draw­Back, спровоцированный несмачиванием УФ­лаком масляных поверхностей — глянцевый лак не растечется и не образует зеркальной поверхности. На незалакированных участках, напротив, глянцевый эффект проявляется в полной мере. Такая комбинация как бы выборочного лакирования обладает серьезным преимуществом — высочайшей точностью совмещения. К тому же необходимость в изготовлении форм для выборочного лакирования исчезает, а вместе с ней пропадает и риск неточного совмещения.

Защитные возможности

Еще один «спецэффект» гибридной печати достигается благодаря возможности воспроизводить скрытые изображения. Прежде завуалированные образы, призванные защищать от подделок, могли содержаться только в растровых структурах. Однако технология гибридной печати позволяет за счет нанесения контрастных прозрачных лаков как бы проявлять необходимую картинку. Впрочем, дабы защитить свою продукцию, не обязательно прибегать к столь радикальным мерам. При помощи гибридной печати можно воспроизводить ажурные сетки, напоминающие орловскую печать, повторить которые без наличия соответствующей техники невозможно.

Применение технологии и красок

Рекламная полиграфия, обложки журналов и годовых отчетов, буклеты, календари, папки и т.д. — представить себе эту продукцию без сплошного и выборочного лакирования сегодня уже нельзя. Гибридная печать расширяет границы возможного и позволяет не просто выделять глянцем необходимые сюжеты, но и комбинировать их с матовыми эффектами и рельефными элементами. Добиться подобных сочетаний с аналогичной степенью точности за те же деньги и в тот же срок на другом оборудовании невозможно.

Не менее изысканными в плане оформления по­прежнему остаются этикетки. Но производство тех, что печатаются на пленке, возможно лишь при условии использования УФ­ или фолиевых красок. Впрочем, ни первые, ни вторые не обеспечивают разнообразия, которое достижимо на машинах гибридной печати. К тому же использование УФ­лака позволяет в дальнейшем оформлять этикетки конгревным тиснением либо тиснением фольгой.

Еще один способ выделить продукцию на магазинных полках — облачить ее в изощренную упаковку: только так нынче можно привлечь взгляд избалованного потребителя. Гибридная печать демонстрирует отменные результаты при печати на односторонне мелованном картоне и на двухслойном склеенном односторонне мелованном коробочном картоне. Для эксклюзивной продукции стоит отдать предпочтение картонам литого мелования — их собственный глянец, помноженный на «зеркальный» эффект гибридной печати, превратит упаковку даже самой простой конструкции в настоящее произведение искусства.

Наконец, гибридная печать не обошла стороной и рекламную отрасль. Самые невероятные задумки на казалось бы немыслимых материалах — и те могут быть воплощены в жизнь на машине гибридной печати.

Оборудование

Практика внедрения новой технологии показала, что гибридные краски могут применяться в офсетных печатных машинах с традиционным оснащением. Разработаны гибридные краски как для офсетной печати с увлажнением, так и для технологии офсетной печати без увлажнения. При использовании гибридных красок в пятикрасочной машине, имеющей стандартное оснащение, возможно получение двух вариантов печатной продукции.

В первом случае — это печатание гибридными красками во всех пяти секциях с заключительной стадией УФ­закрепления после 5­й печатной секции, в результате чего формируется многокрасочный оттиск с глянцевым эффектом.

Во втором — это печатание гибридными красками в первых четырех секциях с нанесением печатного лака в последней секции, в результате чего возникает эффект выборочного лакирования.

Принцип двойного лакирования в линию подразумевает применение высокопроизводительных сушильных устройств, которые комплектуются ИК­ и УФ­излучателями, установка которых зависит от последовательности и типа наносимых на оттиск лаков. Оказалось, что затраты энергии на УФ­лакирование гораздо больше, чем расход энергии на ИК­нагреватели.

Помимо бумаги и картона, гибридные краски подходят для печати по невпитывающим материалам — пленкам, пластику, металлизированным подложкам. «Гибрид» — это отличная альтернатива печати фолиевыми и УФ­красками.

В отсутствии необходимости замены валиков и офсетных полотен при переходе на работу с традиционными офсетными красками и кроется главное преимущество гибридных красок перед «ультрафиолетовыми». Тестирование валов и офсетных полотен из различных материалов продемонстрировало, что граница набухания, установленная на отметке 4%, ни в одном из случаев не была превышена. Согласно измерениям, у полотна она не превышает 0,02 мм, что соответствует верхней границе допустимого диапазона для стандартной офсетной печати (0,012­0,02). Незначительные разбухание и усадка резины и невулканизированных полимеров неизбежны, главное, чтобы они оставались в пределах нормы.

Одним из залогов успешной печати является применение рекомендуемых для гибридного производства расходных материалов. Примечательно, что смывка гибридных красок осуществляется специальными растворами, которые, тем не менее, подходят и для смывки обычных красок — это удобно при перенастройке печатной машины на традиционную офсетную печать. Кстати, длительное взаимодействие эластомеров с гибридными и обычными офсетными красками на порядок менее «травматично» для резины по сравнению с системами традиционных и УФ­красок.

Что касается печатных форм, то для гибридного процесса подходят любые офсетные пластины, причем их тиражестойкость можно повысить за счет дополнительного обжига.

Тенденции

Стоит отметить, что сегодня под гибридной печатью, как правило, понимается смешение нескольких типов печати или видов красок в рамках одного печатного процесса. Поэтому практически любая офсетная печатная машина, которая рассчитана на печать УФ­красками, может осуществлять гибридную печать. При этом посредством нанесения масляного и УФ­лака, с соблюдением определенных режимов сушки и скорости печати, достигается огромное количество различных эффектов, ряд из которых были описаны в данном материале. Соответственно, в гибридной конфигурации печатная машина должна быть оснащена определенным количеством УФ­сушек, ИК­сушек и сушек горячим воздухом, чтобы иметь возможность использовать разные пары лаков и разные варианты их нанесения.

Гибридная печатная машина Komori Lithrone G540+С H-UV

В последние годы наблюдается тенденция к развитию технологий печати высокореактивными УФ­красками с использованием вместо классических УФ­сушек аналогичных сушек со смещенным спектром длины волны (технологии H­UV, LE UV), а также LED­сушек (технологии LED­UV).

Печатная машина Heidelberg Speedmaster XL 106 8P+L, установленная в Print Media Center в Аталанте, стала первой в мире печатной машиной, снабженной всеми тремя технологиями УФ-печати (традиционной UV, LE UV и LED UV) для демонстрации всех возможностей разных конфигураций оборудования

У технологии LED­UV огромное количество положительных сторон, связанных с тем, что диоды почти не нагреваются, выключаются и включаются практически мгновенно, а также потребляют гораздо меньше энергии по сравнению с классическими УФ­лампами. Ширина засветки может изменяться в зависимости от формата запечатываемого листа, а отпечатки высыхают почти сразу после процесса печати, что обеспечивает быстрый переход к их послепечатной обработке.

Поэтому практически у всех производителей листовых офсетных машин (Heidelberg, KBA, Komori, RMGT, manroland sheetfed и Sakurai) появились в ассортименте конфигурации со светодиодными сушками для печати высокореактивными красками.