Водно-дисперсионные лаки для офсетной печати

Дмитрий Гудилин

Характеристика водно-дисперсионных лаков

Нанесение водно-дисперсионных лаков

Закрепление водно-дисперсионных лаков

Послепечатная обработка лакированных оттисков

Водно-дисперсионные лаки являются наиболее универсальным видом лаков, сочетающим такие достоинства, как высокая степень глянца, экологическая чистота и технологичность при нанесении разными способами печати. Поэтому водные дисперсии нашли широкое применение при лакировании различной печатной продукции.

Характеристика водно-дисперсионных лаков

Водно­дисперсионные печатные лаки представляют собой смесь дисперсий акриловых смол, пленкообразующих, увлажняющих и антивспенивающих компонентов. Растворителем в лаках для офсетной печати является вода.

Основные достоинства водно­дисперсионных лаков для офсетной печати:

• высокий глянец;

• высокая физико­химическая стойкость лаковой пленки;

• малое время закрепления на впитывающих материалах;

• отсутствие остаточного запаха;

• экологическая чистота.

Высокий глянец лаковой пленки способствует широкому использованию водно­дисперсионных лаков для декоративного оформления печатной продукции. Большая физико­химическая стойкость лаковой пленки защищает красочный слой от повреждения. Отсутствие запаха и экологическая чистота, а также стойкость к низким температурам позволяют успешно применять лаки на водной основе в производстве такой продукции, как упаковки для пищевых продуктов, книги и бумажные изделия для детей и т.п.

Недостатки водно­дисперсионных лаков:

• коробление тонких бумаг;

• лакируемые краски должны быть щелочеустойчивыми;

• плохая адгезия и сложности с закреплением на невпитывающих материалах.

Нанесение водно-дисперсионных лаков

Для нанесения офсетных водно­дисперсионных лаков могут использоваться следующие устройства:

• красочный аппарат офсетной печатной машины;

• увлажняющий аппарат офсетной печатной машины;

• валковый лакировальный аппарат офсетной печатной или лакировальной машины;

• лакировальная секция с анилоксовым валом.

В офсетных машинах лакирование может выполняться как по сухому, так и по сырому.

При нанесении лака через красочный и увлажняющий аппараты офсетной машины, как правило, выполняется сплошное лакирование. В качестве формных материалов могут использоваться: офсетное полотно, специальные полимерные пластины, фотополимерные пластины для лакирования, офсетные пластины, заклеенные специальной пленкой.

Через красочный аппарат офсетной печатной машины наносят специально для этого предназначенные водно­дисперсионные лаки вязкостью более 200 с. Сухой остаток таких лаков составляет около 70%.

Двухваликовый лакировальный аппарат

Регулировка подачи лака производится путем изменения зазора между дукторным валом и красочным ножом и регулирования частоты вращения дуктора. Из­за интенсивного раската толщина лакового слоя, а следовательно, и глянец при использовании красочного аппарата меньше, чем при нанесении через лакировальные аппараты с 2­3 валиками.

Перенастройка красочного аппарата на работу с лаком требует его полной очистки, что связано с остановкой машины на длительное время и требует большого расхода чистящих средств (пасты для глубокой очистки красочного аппарата). При обратном переходе с лака на краску красочный аппарат снова приходится полностью очищать. Очевидно, что подобные потери времени для загруженной заказами типографии недопустимы. Поэтому нанесение водно­дисперсионных лаков через красочный аппарат печатной машины может быть оправдано только в двух случаях:

• типография очень редко получает заказы на лакированную продукцию;

• типография не имеет средств на приобретение офсетной машины с лакировальной секцией или специализированной лакировальной машины, поэтому для нанесения лака используется старая офсетная машина.

Лакировальный аппарат с раскатным валиком

Лакировальный аппарат с встречным вращением дукторного и накатного валиков

Надо оговориться, что во втором случае более целесообразно нанесение лака через увлажняющий аппарат. А если все­таки используется красочный аппарат, то следует помнить, что получение качественного лакового покрытия возможно только при хорошем состоянии поверхности валиков.

Как уже было отмечено, при подготовке красочного аппарата к нанесению лака его следует тщательно очистить от краски (следствием плохой очистки может быть непрозрачность лаковой пленки) и установить минимальную величину осевого раската. Увлажняющий аппарат надо отключить, а давление печати уменьшить. Если ширина лакирования меньше ширины печати, то, чтобы предотвратить загрязнение лаком цилиндров печатного аппарата, необходимо использовать зональную регулировку подачи лака. Перед началом печати офсетное полотно и форму следует увлажнить водой. Скорость работы машины при лакировании не должна превышать 5000 отт./ч. При остановке машины более чем на 5 мин следует промыть офсетное полотно и форму, при остановке более чем на 20 мин — смыть лак с валиков красочного аппарата. Расход лака при лакировании через красочный аппарат — не более 2 г/м² . Принудительной сушки лака обычно не требуется.

С использованием увлажняющего аппарата обычно выполняется сплошное лакирование с офсетного полотна лаками вязкостью 25­50 с. Сухой остаток таких лаков составляет 30­40%.

Перед лакированием следует отключить красочный аппарат и заменить валики в увлажняющем аппарате (валики с чехлами должны быть заменены на обрезиненные). Накатной валик для нанесения лака должен иметь твердость поверхности около 45 единиц по Шору. Недостатком использования для лакирования увлажняющего аппарата является сложность регулировки подачи лака. В случае если ширина лакирования меньше ширины печати, лак может скапливаться и засыхать на офсетном полотне, формном цилиндре и на валиках увлажняющего аппарата, загрязнять листопередающие цилиндры и другие элементы системы листо­проводки. Поэтому рекомендуется подкладывать под офсетное полотно лист калибровочного картона, размер которого должен быть чуть меньше размера лакируемой поверхности. Улучшить регулировку количества наносимого лака можно путем установки у дукторного вала увлажняющего аппарата ракеля или дозирующего валика. В случае накопления во время печати засохшего лака на валиках увлажняющего аппарата или на цилиндрах печатного аппарата следует производить их очистку. Для ускорения закрепления лака желательно использовать обдув оттисков горячим воздухом и ИК­сушку.

Лакировальный аппарат с анилоксовым и дукторным валиками

Лакировальный аппарат с анилоксовым валиком и ракельной камерой

При нанесении лака через увлажняющий аппарат толщина лакового слоя на оттиске выше, чем при лакировании через красочный аппарат. Тем не менее следует отметить, что красочный и увлажняющий аппараты приспособлены для лакирования не лучшим образом и в обоих случаях велик риск загрязнения лаком цилиндров печатного аппарата и механизмов системы листопроводки. Очистка узлов печатной машины от случайно попавшего и затвердевшего в них лака — процесс трудоемкий, занимающий много времени, а значит, связанный с потерей средств (недополучением прибыли) из­за простоя печатной машины.

В настоящее время все ведущие производители листовых печатных машин разработали специализированные лакировальные секции для нанесения водно­дисперсионного и УФ­отверждаемого лаков. Эти устройства имеют валковую конструкцию или строятся по принципу флексографской печатной секции с растрированным (анилоксовым) валом.

Валковые лакировальные аппараты обычно включают два валика: дукторный, погруженный в ванну с лаком, и накатной, наносящий лак на форму. Дукторный вал имеет твердую (обычно хромированную) поверхность, а поверхность накатного валика эластична. Количество лака регулируется путем изменения давления между валиками и регулирования частоты вращения накатного валика. В случае если валики имеют одинаковый диаметр, в конструкции лакировального аппарата может быть предусмотрена возможность менять их местами, что позволяет уменьшить толщину наносимого слоя лака. Разумеется, валик с твердой поверхностью может использоваться для наката лака только на эластичные лакировальные формы.

Двухваликовый лакировальный аппарат отличается надежностью, низкой стоимостью и позволяет наносить на оттиск толстый слой лака (до 8 г/м² при печати по сырому). Главным недостатком подобных устройств является сложность настройки, так как количество наносимого лака меняется при изменении его вязкости и скорости работы машины. Это приводит к потерям времени и отходам запечатываемого материала. В последнее время для облегчения настройки валковых лакировальных аппаратов производители печатного оборудования стали предусматривать возможность занесения в память системы управления машиной характеристических кривых, описывающих зависимость количества подаваемого лака от скорости работы машины при различной вязкости краски.

Другой недостаток двухваликовых лакировальных аппаратов — ограничение минимальной толщины лакового слоя. Большая толщина лакового слоя, с одной стороны, обусловливает высокий глянец и хорошие защитные свойства лаковой пленки, с другой — требует большого времени сушки, что ограничивает скорость работы печатной машины. Кроме того, ограничение минимальной толщины лакового слоя может быть критично при лакировании водно­дисперсионным лаком бумаги массой менее 70 г/м² , так как нанесение избыточного количества лака может привести к короблению такой бумаги.

Универсальное крепление форм для лакирования в машинах Heidelberg Speedmaster

Регулировка продольной приводки в машинах Heidelberg Speedmaster

Для повышения эффективности регулирования толщины наносимого на оттиск лака и обеспечения ее равномерности по всей площади лакирования описанная двухваликовая конструкция может усложняться путем добавления дозирующих и раскатных валиков. В трехваликовом лакировальном аппарате около накатного валика устанавливается совершающий осевое возвратно­поступательное перемещение раскатной вал с твердой поверхностью. В четырехваликовой конструкции дукторный и накатной валики вращаются навстречу друг другу, а регулировка толщины лака осуществляется контактирующим с дуктором дополнительным дозирующим валиком с эластичной поверхностью. Также разработаны двух­ и четырехваликовые конструкции с инжекторным нанесением (напрыскиванием) лака между валиками.

Валковые устройства позволяют наносить слой водно­дисперсионного лака большой толщины. Расход лака в лакировальных секциях офсетных машин составляет от 4 до 8 г/м² , а в лакировальных машинах — от 8 до 20 г/м² . При использовании валковых лакировальных аппаратов обязательна принудительная сушка оттисков.

Недостатков валковых аппаратов лишены лакировальные устройства, снабженные анилоксовым валом. Эти устройства построены по схеме секций флексографской печати: лак наносится на эластичную форму анилоксовым валом, имеющим твердую поверхность с растровыми ячейками (современные анилоксы имеют гравированную лазером керамическую поверхность). Анилоксовый вал позволяет очень точно дозировать количество лака и независимо от скорости печатной машины получать на оттиске равномерный слой заданной толщины. Количество наносимого лака определяется удельной емкостью ячеек анилоксового вала.

В настоящее время получили распространение два варианта конструкции лакировальной флексографской секции: двухваликовый аппарат с открытой лаковой ванной и одноваликовый с закрытой лаковой ванной (камерой). В первом случае лак подается на анилокс дукторным валом с эластичной покрышкой, погруженным в открытую ванну, а избытки лака удаляются с поверхности анилокса ракельным ножом. Во втором случае лак подается на анилокс в закрытой камере, верхнюю и нижнюю стенки которой образуют два ракеля. Очевидным достоинством конструктивной схемы с ракельной камерой является постоянство вязкости водно­дисперсионного лака, так как испарение растворителя минимизировано. Несмотря на то что аппараты с ракельной камерой стоят дороже, чем двухваликовые устройства, именно они получили наибольшее распространение в листовых офсетных машинах.

Общим недостатком лакировальных аппаратов с анилоксовым валом является невозможность гибкой регулировки количества наносимого лака — изменить его можно только сменив анилокс.

При нанесении водно­дисперсионного лака в лакировальной секции с анилоксовым валом количество лака зависит от удельной емкости ячеек анилокса. Обычно на оттиск переносится от 40 до 50% лака, содержащегося в ячейках растрированного вала. Для секций с анилоксовым валом характерен повышенный риск образования пены в ванне или в камере с лаком. Для предотвращения вспенивания лака следует уменьшить скорость печати, отрегулировать подачу лака насосом системы рециркуляции и ввести в лак пеногасители.

Форма в лакировальных аппаратах листовых офсетных печатных машин крепится с помощью зажимных планок. Конструкция планок должна позволять закреплять все три основных вида формных материалов: армированное резиновое полотно, полимерные и фотополимерные формы. Для качественного выполнения выборочного лакирования формный цилиндр должен быть снабжен механизмами приводки. С целью сокращения времени подготовки к печати тиража современные машины оснащаются системой автоматизированной приводки изображения на форме для лакирования в поперечном и продольном направлениях, а иногда возможно выполнение и диагональной приводки.

Лакировальная секция обычно устанавливается в конце листовой машины — перед приемкой. Некоторые поставщики печатного оборудования предлагают комплектовать листовые офсетные машины универсальной лакировальной секцией, позволяющей наносить как водно­дисперсионный, так и УФ­отверждаемый лак. Такая секция включает лакировальный аппарат с анилоксовым валом и ракельной камерой и комбинированное сушильное устройство. При приобретении универсальной секции следует иметь в виду, что смена лака требует полной очистки лакировального аппарата и системы подачи лака. Выполнение чистки вручную обычно требует очень много времени. Для того чтобы смена лака не привела к длительному простою печатной машины, рекомендуется приобрести дополнительный комплект лакировального оборудования, включая ракельную камеру, анилокс, системы подачи лака и смывки лакировальной формы (замена лакировального аппарата занимает гораздо меньше времени, чем его очистка).

Расширить технологические возможности офсетной машины позволяет ее комплектация двумя лакировальными секциями. Приведем несколько примеров эффективного использования двух лакировальных секций:

• лакирование УФ­лаком сырых отпечатков масляными красками. Известно, что УФ­лак нельзя наносить непосредственно на невысохшие масляные краски. При комплектации машины двумя лакировальными секциями проблему удается решить путем наката на краску слоя водно­дисперсионного грунта, на который затем наносится УФ­отверждаемый лак;

• лакирование металлизированными лаками. В первой секции для выравнивания поверхности оттиска может наноситься слой водно­дисперсионного грунта, во второй — металлизированный лак. Другой вариант — нанесение в первой секции металлизированного лака, а во второй — водно­дисперсионного, который будет защищать металлизированный лак от окисления и истирания;

• нанесение блистерного лака. В первой секции изображение лакируется водно­дисперсионным лаком, во второй на него наносится блистерный лак.

Heidelberg Speedmaster CD 102 Duo с тремя лакировальными секциями и удлиненной приемкой

Закрепление водно-дисперсионных лаков

Водно­дисперсионные лаки закрепляются впитыванием и испарением растворителя — воды или водно­спиртовой смеси. Порядка 70% растворителя удаляется из лака за счет впитывания и 30% — за счет испарения. Поэтому водно­дисперсионные лаки применяются в основном для печати на впитывающих материалах — картоне, бумаге, самоклейке и ламинатах с верхним бумажным слоем. Лакирование плоховпитывающих материалов, а также оттисков с толстым красочным слоем может быть проблематичным из­за низкой скорости закрепления. Сухой остаток у различных марок водно­дисперсионных лаков составляет от 30 до 70%.

Минимальная температура формирования лаковой пленки для водно­дисперсионных лаков — 5­10 ° С. Для увеличения скорости высыхания лаков используется обдув оттисков горячим воздухом, а также сушка инфракрасным излучением. Наиболее эффективна комбинированная сушка коротко­ и средневолновым ИК­излучением и обдувом теплым воздухом. При этом влажный воздух должен эффективно удаляться.

Следует помнить, что низкая эффективность сушки может ограничивать производительность печатной машины или приводить к браку. Сушилки для обдува оттисков нагретым воздухом и облучения ИК­излучением устанавливаются между лакировальными секциями (если их несколько) и в листовыводном устройстве печатной машины. С целью увеличения пути оттиска между лакировальным аппаратом и сушильными устройствами (чем больше времени проходит между нанесением лака и его закреплением, тем равномернее лаковый слой и тем лучше его оптические свойства), а также для оптимизации условий сушки оттиска современные офсетные печатные машины могут комплектоваться удлиненным листовыводным устройством.

Не рекомендуется обдув лакированных оттисков холодным воздухом, так как в результате испарения воды лаковый слой будет охлаждаться, что может замедлить процесс формирования пленки. При оптимальном подборе режима сушки температура отпечатков на бумаге должна быть 8­10 °С, отпечатков на картоне — 10­15°С (при температуре в цеху 20 °С). Достаточной степенью высыхания оттисков для стапелирования считается потеря ими клейкости. При этом лаковый слой может содержать еще до 20­30% воды. В случае двустороннего лакирования оттиск после нанесения первого слоя должен быть выдержан в течение примерно 48 часов.

Для предотвращения склеивания оттисков в стопе при нанесении толстого слоя лака следует использовать противоотмарочный порошок.

Послепечатная обработка лакированных оттисков

Лакированные водно­дисперсионным лаком поверхности могут подвергаться горячему тиснению фольгой, кашироваться пленками, а также склеиваться, например в процессе сборки коробки.

Большинство водно­дисперсионных лаков пригодны для горячего тиснения фольгой, в особенности при их нанесении на бумагу или картон. В случае лакирования других материалов следует провести тест на их совместимость с фольгой для горячего тиснения.

При ламинировании поверхностей, лакированных водно­дисперсионными лаками, не следует применять клеи на основе растворителей, так как растворители вызывают набухание лакового слоя и уменьшение прочности его связи с подложкой. Для склейки лакированных поверхностей рекомендуется использование специальных дисперсионных клеев, способных прочно соединять как лакированные, так и не покрытые лаком поверхности.

КомпьюАрт 8'2005