6 - 2005

Лаки в производстве печатной продукции

Дмитрий Гудилин

Основные разновидности полиграфических лаков

Основные функции лаковых покрытий

Выбор лаков

Лакирование является одним из наиболее популярных способов отделки печатной продукции, который придает оттискам привлекательный внешний вид, сообщает им требуемые эксплуатационные свойства, повышает степень защиты от подделки, выполняет другие важные функции. Подобное многообразие задач определяет широкий спектр предлагаемых на рынке лаков.

Лакирование — это нанесение на поверхность материала лаковых композиций — жидких веществ, способных после закрепления образовывать твердые прозрачные покрытия.

Основные разновидности полиграфических лаков

Классификация лаков может производиться по различным технологическим и эксплуатационным параметрам: вязкости, технологии закрепления, физической и химической стойкости, оптическим свойствам, технологии нанесения, пригодности лаковой пленки к послепечатной обработке, различным специальным свойствам. Однако наиболее часто на практике деление лаков производится по природе основного компонента:

• на масляной основе (масляные);

• на водной основе (водно­дисперсионные);

• на основе органических растворителей (сольвентные);

• УФ­отверждаемые (УФ­лаки).

Лаки на масляной основе

Масляные лаки по составу близки к масляным печатным краскам, применяемым в офсетной и высокой печати. Так же, как и масляные краски, они содержат смолы, растительные и минеральные масла, различные вспомогательные добавки, однако в их составе отсутствуют красящие вещества.

Сходством состава масляных лаков и красок объясняется близость их свойств. Собственно, подобие природы и свойств масляных красок и лаков является главным преимуществом последних, так как позволяет свести к минимуму затраты, связанные с внедрением лакирования в процесс офсетной печати. Перечислим основные достоинства использования масляных лаков:

• хорошая совместимость с красками;

• хорошая адгезия к различным запечатываемым материалам;

• высокая эластичность лаковой пленки;

• возможность использования тех же расходных материалов, что и при работе с красками (формных пластин, корректирующих добавок, смывок и т.д.);

• использование при лакировании таких же режимов работы машины, как и при печати красками, что существенно облегчает внедрение лакирования масляными лаками в технологический процесс.

К недостаткам, свойственным масляным лакам, относятся:

• продолжительное время закрепления;

• низкий глянец;

• склонность к постепенному изменению оптических свойств (пожелтению) лаковой пленки;

• наличие остаточного запаха.

Большое время закрепления масляных лаков снижает производительность технологического процесса, лимитирует толщину лакового слоя, усложняет технологию, вынуждая ограничивать высоту стапеля и использовать противоотмарочные порошки, снижающие степень глянца.

Характерные для масляных лаков низкий глянец и желтоватый оттенок, имеющий к тому же тенденцию усиливаться со временем, значительно снижают декоративный эффект от использования этих лаков. Для уменьшения эффекта пожелтения целесообразно производить выборочное лакирование¹.

Характерный остаточный запах олифы делает нежелательным их применение в производстве упаковки пищевых продуктов.

Масляные лаки наносятся через красочный аппарат машины офсетной или высокой печати как на сухие, так и на сырые оттиски. Они закрепляются путем впитывания или окисления. Для увеличения скорости закрепления может использоваться ИК­сушка. Величина сухого остатка у масляных лаков составляет около 50%.

Водно-дисперсионные лаки

Водно­дисперсионные печатные лаки представляют собой смесь полимерных дисперсий, щелочерастворимых смол, восковых дисперсий, пленкообразующих добавок, увлажняющих и антивспенивающих компонентов. Основным растворителем в данных лаках является вода, но иногда, в целях регулирования определенных параметров лаков, например скорости высыхания, в воду может добавляться незначительное количество спирта.

В настоящее время водные дисперсии являются наиболее универсальным видом лаков. Их основные достоинства:

• высокий глянец;

• высокая физико­химическая стойкость лаковой пленки;

• отсутствие остаточного запаха;

• экологическая чистота (при отсутствии спиртовых добавок).

Благодаря высокому глянцу лаковой пленки водно­дисперсионные лаки широко используются для декоративного оформления печатной продукции. Высокая физико­химическая стойкость лаковой пленки способствует защите красочного слоя от повреждений. Отсутствие запаха и экологическая чистота, а также стойкость к низким температурам позволяют успешно применять лаки на водной основе в производстве упаковки для пищевых продуктов, в том числе подлежащих глубокой заморозке.

Недостатки водно­дисперсионных лаков:

• коробление тонких бумаг;

• плохая адгезия к некоторым невпитывающим материалам.

Водно­дисперсионные лаки наносятся в печатных секциях офсетной, флексографской, глубокой и трафаретной печати, а также с использованием специализированного лакировального оборудования.

Применение лаков на водной основе в сочетании с водоразбавляемыми красками в флексографской и глубокой печати обусловливает хорошую совместимость красок и лаков, а также сходство технологических режимов при печати и лакировании.

Наибольший ассортимент водно­дисперсионных лаков предлагается для офсетной печати. В зависимости от вязкости лака он может наноситься через красочный аппарат офсетной машины, в специальной секции или через увлажняющий аппарат. Лаки для офсетной печати на основе водной дисперсии акриловой или стирол­акриловой смолы отличаются наиболее высокими глянцем и стойкостью к истиранию, а также малой скоростью высыхания. Лакирование может производиться как по сухому, так и по сырому.

Водно­дисперсионные лаки закрепляются испарением и впитыванием. Для увеличения скорости высыхания лаков может использоваться обдув горячим воздухом, а также сушка инфракрасным излучением.

Сухой остаток у различных марок водно­дисперсионных лаков может составлять от 30 до 70%.

Лаки на основе органических растворителей

Закрепление сольвентных лаков происходит за счет испарения летучих растворителей. Для ускорения закрепления, как правило, используется сушка нагретым воздухом. Сухой остаток лаков на органических растворителях составляет 20­40%.

Достоинства лаков на органических растворителях:

• малое время закрепления;

• хорошая адгезия к различным запечатываемым материалам;

• высокая степень глянца.

Лакирование производится с использованием специализированных лакировальных машин либо способами флексографской, глубокой или трафаретной печати.

Преимущество применения лаков на основе летучих растворителей в флексографской и глубокой печати заключается в хорошей совместимости красок и лаков, а также в сходстве технологических режимов при печати и лакировании.

Основные недостатки, свойственные данным лакам:

• загрязнение окружающей среды парами растворителей;

• взрыво­ и пожароопасность;

• наличие остаточного запаха.

Наличие остаточного запаха ограничивает возможности применения лаков на органических растворителях в производстве упаковки для пищевых продуктов. Вследствие использования в этих лаках экологически вредных и легковоспламеняющихся растворителей для лакирования применяется оборудование, оснащенное дорогостоящими системами очистки воздуха и противовзрывными устройствами.

Зависимость степени глянца от количества наносимого лака

Лаки УФ-отверждения

УФ­лак представляет собой жидкую композицию, содержащую фотополимеры — вещества, способные полимеризоваться под действием УФ­излучения. Закрепление УФ­лаков происходит в результате светохимической реакции фотополимеризации.

В зависимости от механизма реакции фотополимеризации, УФ­лаки делятся на две группы:

• лаки с радикальным отверждением;

• лаки с катионным отверждением.

Связующим в лаках радикального отверждения являются акрилаты. Процесс полимеризации запускается свободными радикалами, генерируемыми в результате воздействия УФ­излучения на входящий в состав фотополимера фотоинициатор.

В лаках катионного отверждения связующим чаще всего служат эпоксидные смолы. Полимеризация инициируется сильными кислотами, которые образуются под действием выделяющихся при поглощении УФ­излучения катионов.

Достоинствами лаков катионного отверждения являются очень хорошая адгезия к широкому спектру материалов, отсутствие остаточного запаха и высокая эластичность красочной пленки. Однако по сравнению с лаками радикального отверждения они отличаются гораздо более высокой стоимостью и большим временем закрепления, зависящим к тому же от характера запечатываемого материала. В связи с этим лаки катионного отверждения целесообразно использовать только при выполнении ответственных работ на трудно запечатываемых материалах с высокими требованиями к механическим свойствам красочной пленки или к отсутствию остаточного запаха.

УФ­лаки радикального отверждения пока нашли гораздо более широкое применение при отделке печатной продукции, чем катионные лаки. Основные достоинства лаков радикального отверждения (далее по тексту — УФ­лаков):

• очень малое время закрепления;

• очень высокая степень глянца;

• высокая физическая и химическая стойкость лаковой пленки;

• высокая экономичность;

• широкие технологические возможности.

Очень малое время закрепления УФ­лаков (менее секунды) позволяет достичь максимальной производительности процесса лакирования, ограничиваемой только возможностями оборудования и параметрами запечатываемого материала. Высокий глянец придает оттискам привлекательный вид. Пленка УФ­лака отличается хорошими механическими свойствами, в частности эластичностью и химической инертностью. Высокая экономичность печати обусловлена отсутствием в составе лака испаряющихся составляющих — сухой остаток УФ­лака равен 100%.

Недостатки УФ­лаков:

• наличие остаточного запаха;

• плохая адгезия к масляным краскам;

• выделение в процессе сушки озона;

• аллергическое действие в случае попадания на кожу;

• относительно высокая стоимость.

Остаточный запах лакированной поверхности объясняется наличием в порах бумаги остатков неполимеризовавшегося лака и может сохраняться в течение нескольких месяцев. Это снижает привлекательность применения УФ­лаков в производстве упаковки для пищевых продуктов. Проблема адгезии УФ­лаков к масляным печатным краскам решается путем нанесения на оттиск водно­дисперсионного грунта (лака­праймера).

Несмотря на то что сами УФ­лаки считаются экологически чистыми, в процессе их сушки в сушильном устройстве происходит выделение вредного для здоровья озона. При попадании на кожу УФ­лак может вызвать аллергическую реакцию, поэтому при работе с ним следует соблюдать соответствующие меры предосторожности.

УФ­лаки отличаются чрезвычайно широким ассортиментом. Сегодня выпускаются лаки для всех основных способов печати: офсетного, флексографского, высокого, глубокого, трафаретного, а также для нанесения в специализированных лакировальных машинах. В офсетных печатных машинах различные УФ­лаки могут наноситься как через красочный, так и через увлажняющий аппарат.

Главным фактором, сдерживающим распространение УФ­лаков, является их более высокая, по сравнению с лаками других типов, стоимость, а также необходимость дополнительных инвестиций в дооснащение печатного оборудования УФ­сушилками.

Основные функции лаковых покрытий

Лакирование печатной продукции, как правило, преследует следующие цели:

• изменение внешнего вида оттисков (декоративно­оформительская функция);

• защита оттисков от внешних воздействий (защитная функция);

• сообщение оттискам специальных технологических свойств;

• сообщение оттискам специальных эксплуатационных свойств.

Декоративно-оформительское лакирование

Декоративно­оформительское лакирование оттисков выполняется в основном для решения маркетинговых задач, а именно для привлечения внимания к печатной продукции. Некоторые оформительские технологии могут повысить степень защиты оттиска от подделки.

Изменение внешнего вида отпечатка при лакировании достигается за счет изменения оптических свойств их поверхности. Лаковая пленка может придавать поверхности оттиска глянцевый или матовый эффект. В последнее время все большее распространение получают также металлизированные, перламутровые и люминесцентные лаки.

Глянцевые лаки

Наиболее популярным является придание оттиску глянцевого эффекта. В процессе лакирования глянцевый лак выравнивает поверхность оттиска, заполняя макропоры и углубления и скрывая макронеровности. Благодаря высокой гладкости поверхности лакового слоя световой поток, отраженный от оттиска, становится более упорядоченным, в результате чего цвета воспринимаются как более насыщенные, а оттиск кажется более контрастным.

Степень глянца зависит как от свойств лака, так и от толщины его слоя на оттиске. Наилучший глянец обеспечивает УФ­лак, несколько хуже степень глянца при использовании лаков на основе органических растворителей и водных дисперсий. Однако существуют специальные водно­дисперсионные лаки, предназначенные для последующего горячего каландрирования, придающего лаковой пленке уровень глянца, сравнимый с тем, который удается получить с помощью УФ­лаков. Еще один способ получения высокоглянцевого покрытия — использование двухкомпонентного полиуретанового лака, для нанесения которого необходима лакировальная машина.

Использование масляных лаков для получения глянцевого эффекта в настоящее время вряд ли целесообразно, так как они обеспечивают невысокую степень глянца, а поскольку они наносятся толстым слоем, вдобавок увеличивается время высыхания оттиска.

Матовые лаки

При использовании матового лака поверхность оттиска приобретает своеобразный бархатисто­шелковистый вид. Матовый эффект несколько менее популярен, чем глянцевый, однако, принимая во внимание увлечение большинства производителей упаковки глянцем, использование матового лака может стать оригинальным оформительским решением, позволяющим выделить продукцию из ряда ей подобных. Если стоит задача получения матового оттиска с избирательным глянцевым лакированием, хорошим решением будет печать на глянцевом материале с последующим избирательным лакированием матовым лаком. Наилучшего матового эффекта позволяют добиться УФ­лаки и водно­дисперсионные лаки.

Металлизированные лаки

Металлизированные лаки содержат металлические пигменты «золотого», «серебряного» или «бронзового» цветов. Они характеризуются высокой кроющей способностью. Для повышения их стойкости к истиранию можно использовать дополнительное защитное лаковое покрытие. Нанесение металлизированных лаков производится в лакировальных секциях с анилоксовым валиком и ракельным устройством.

Перламутровые лаки

Добавка в лак специальных перламутровых пигментов, придающих оттиску характерный эффект игры цветов, позволяет получить оригинально оформленную печатную продукцию. Степень и характер блеска зависят от типа пигмента. Перламутровые лаки целесообразно использовать при производстве эксклюзивной представительской продукции, открыток, а также для повышения степени защиты оттисков от подделки.

Люминесцентные лаки

Люминесцентные лаки² содержат специальные пигменты, светящиеся под действием излучения определенной части спектра. Обычно люминесцентные краски светятся в УФ­излучении и используются для защиты оттисков от подделки. Люминесцентные лаки могут наноситься всеми основными способами печати.

Защитное лакирование

Лаковая пленка защищает поверхность оттиска от неблагоприятных внешних воздействий. Наибольшее распространение получило лакирование с целью защиты оттисков от механического повреждения.

Стойкие к истиранию лаки

Защита поверхности оттиска от механических повреждений, в частности от истирания, необходима для того, чтобы отпечаток не терял товарного вида в течение всего времени существования. Высокой стойкостью к истиранию отличаются большинство глянцевых лаков на водной или органической основе и лаков УФ­отверждения. Стойкость к истиранию матовых лаков несколько ниже.

Барьерные лаки

Барьерные лаки нашли применение в производстве упаковки. Во многих случаях упаковке необходимо придать барьерные свойства к воздействию определенных химических веществ (влаги, жиров, щелочей и т.д.) или температуры. Хорошие барьерные свойства, например к воздействию влаги, обеспечивают и оформительские лаки, однако наиболее целесообразным, как правило, оказывается использование специальных барьерных лаков.

Наиболее часто барьерные лаки применяются при изготовлении пищевой упаковки как для предохранения упаковочного материала от впитывания ингредиентов пищевого продукта, так и для защиты пищевого продукта от воздействия окружающей среды, например влажности. Иногда барьерные лаки используются при изготовлении упаковки для бытовой химии.

Барьерные лаки обычно являются водоразбавляемыми или изготавливаются на основе органических растворителей. Эти лаки, как правило, наносятся на оборотную сторону упаковки флексографским или глубоким способом печати. Главным достоинством использования барьерных лаков по сравнению с применением ламинатных покрытий является их низкая стоимость и высокая технологичность нанесения на упаковку.

Лакирование с целью придания оттискам специальных технологических свойств

Как правило, лаковые пленки усложняют жизнь полиграфистов, поскольку в этом случае необходимо согласовывать свойства лака с характеристиками других расходных материалов и с технологическими режимами изготовления печатной продукции. Лаковое покрытие не должно создавать помех для выполнения последующих операций, например отделки, сборки/склейки, фасовки и т.д. Однако в некоторых случаях лакирование является технологически необходимым процессом. В качестве примера можно привести блистерные и грунтовые лаки, нанесение которых помогает решить определенные технологические задачи.

Блистерные лаки

Данные лаки используются при производстве блистерной упаковки, состоящей из жесткой подложки и прикрепленного к ней прозрачного футляра, содержащего упаковываемый продукт. Основа чаще всего бывает картонной, однако может выполняться и из пластика, и из комбинированных материалов, например с фольговым покрытием, а футляр изготавливается из ПВХ, полистирола или других пластиков.

Блистерный лак служит для скрепления подложки с пластиковым футляром. При приваривании футляра к подложке под действием температуры блистерный лак изменяет свои свойства и работает как клей, сохраняя при этом прозрачность.

Блистерные лаки выпускаются на водной основе и на основе органических растворителей. Различные разновидности лака предназначены для скрепления разных материалов, из которых составлена упаковка. Широко применяется нанесение водно­дисперсионных блистерных лаков в лакировальных секциях машин офсетной печати. Для нанесения блистерных лаков на основе органических растворителей, кроме специализированного лакировального оборудования, могут служить трафаретные машины.

Грунтовые лаки

Грунтовые лаки наносятся для улучшения адгезии лака к красочной пленке или краски к запечатываемому материалу. Наиболее типичными являются два случая применения грунтовых лаков:

• нанесение на слой сырой масляной офсетной краски перед лакированием УФ­лаком;

• нанесение на поверхность полимерных материалов перед печатью.

Нанесение грунтового лака (лака­праймера) на слой сырой офсетной масляной краски позволяет решить проблему плохой адгезии к ней УФ­лака. При этом рекомендуется применять специальные водно­дисперсионные грунты. Нанесение грунтового лака производится в лакировальной секции офсетной печатной машины. В зависимости от марки грунта УФ­лак может наноситься как по сырому, так и после высушивания оттисков. Во втором случае уровень глянца после лакирования УФ­лаком несколько выше.

Нанесение специального грунта на поверхность полимерных материалов, например полиэтилена и полипропилена, позволяет улучшить адгезию к ним красок. Подобные грунтовые лаки имеют органическую основу и наносятся в секциях флексографской или глубокой печати.

Лакирование с целью придания оттискам специальных эксплуатационных свойств

Кроме выполнения декоративно­оформительской и защитной функций, лаковые покрытия могут придавать оттискам некоторые специальные свойства, например изменять параметры их скольжения или сообщать им запоминающийся запах.

Лаки, регулирующие скольжение

В ряде случаев лаки используются для регулирования значения параметра скольжения³ поверхности оттиска. Существуют лаки с повышенным скольжением, нескользящие, а также с направленным скольжением (последние используются, например, в производстве игральных карт). В производстве упаковки параметры скольжения могут регламентироваться технологическими требованиями фасовочного оборудования, а также необходимостью предотвратить скольжение относительно друг­друга сложенных в стапель упакованных товаров. Уровень скольжения лаков может регулироваться путем включения в их состав специальных добавок.

Ароматизированные лаки

Ароматизированные лаки содержат специальные микрокапсулы с душистыми маслами. Запах появляется при разрушении микрокапсул, например если потереть покрытую лаком поверхность. Чаще всего ароматизированные лаки бывают водно­дисперсионными, хотя существуют и масляные. Необходимо принять во внимание, что производители лаков используют готовые микрокапсулы, так что в случае, если заказчик хочет получить лак с оригинальным запахом, он должен сам позаботиться об изготовлении микрокапсул.

Выбор лаков

При выборе лака необходимо учитывать требования к эксплуатационным и потребительским свойствам лакового покрытия, технологическим параметрам лака, его экологической чистоте, а также экономическую целесообразность использования того или иного лака.

Эксплуатационные и потребительские свойства лакового покрытия, как правило, описываются его декоративно­оформительскими и защитными функциями.

Декоративно­оформительский эффект оценивается степенью глянца или матовости, а также наличием специальных оптических свойств, например металлического блеска. Как было отмечено выше, наилучший декоративно­оформительский эффект обеспечивается при применении УФ­лаков, а также лаков на основе водных дисперсий и летучих растворителей.

Защитные функции лакового покрытия определяются условиями транспортировки, хранения, реализации и эксплуатации печатной продукции. Например, упаковка потребительского товара должна иметь высокую стойкость к истиранию, а зачастую и влагостойкость. Этим требованиям хорошо отвечают УФ­лаки или водно­дисперсионные лаки. К упаковке пищевых продуктов могут предъявляться требования стойкости к щелочам, кислотам, жирам, термостойкость. В этом случае целесообразно использование барьерных лаков.

Технологические параметры лака должны быть согласованы с возможностями имеющегося оборудования, с особенностями запечатываемого материала и печатных красок, а также с требованиями последующих технологических операций. Необходимо принимать во внимание такие характеристики лака, как способ и скорость закрепления, адгезию к запечатываемому материалу и красочному слою, возможность тиснения и печатания по лакированной поверхности, возможность склейки по лаку, термостойкость и термосвариваемость.

Некоторые экологические аспекты использования лаков регулируются законодательными актами. Особенно жесткие требования предъявляются к лакам и другим расходным материалам, используемым в производстве упаковки для пищевых продуктов. В частности, материалы и вещества, в том числе полиграфические краски и лаки, находящиеся в прямом контакте с пищевым продуктом, должны обязательно снабжаться соответствующими гигиеническими сертификатами.

---

¹В зависимости от соотношения площади нанесения лакового покрытия и площади оттиска различают сплошное и выборочное (местное) лакирование. При сплошном лакировании слоем лака покрывается вся поверхность оттиска, а при выборочном — только его отдельные элементы.

²Люминесценция (от лат. luminis — свет) — свечение веществ, избыточное над их тепловым излучением при данной температуре, возникающее под действием света, радиоактивного и рентгеновского излучений, электрического поля, при химических реакциях и при механических воздействиях. По длительности различают флуоресценцию (кратковременную люминесценцию) и фосфоресценцию (длительную люминесценцию).

³Основной характеристикой скольжения является коэффициент трения скольжения (коэффициент скольжения) — безразмерная величина, равная отношению силы трения к нормальной нагрузке. В зависимости от величины тангенциальной силы при скольжении принято различать статический коэффициент трения скольжения (коэффициент трения покоя) и динамический коэффициент трения скольжения.

КомпьюАрт 6'2005