Радуга для офсета

Дмитрий Токманцев

Ультрафиолет без добавок — универсален…

Технология нанесения

Стойкость к эмульгированию

Старый, добрый офсет… И покой ему только снится. То, что доля использования этого способа печати на мировом рынке снижается, отнюдь не означает, что судьба его предрешена.

Да и ниша, которую этот способ печати занимает в производстве печатной продукции, прочна, незыблема и надежна, как и само слово — ОФСЕТ.

Плоский офсетный способ печати, или так называемый офсет, — непрямой, косвенный способ печати с использованием печатных форм, на которых печатные и пробельные элементы находятся в одной плоскости и имеют различное физико-химическое строение. Вследствие высочайших технологических возможностей и экономических показателей этот способ получил наибольшее распространение, является лидирующим, особенно в производстве издательской продукции, и составляет конкуренцию флексографии и глубокому способу в области упаковки. Несмотря на известность и достаточно длительное применение этой печати во многих отраслях в нашей стране, сегодня вследствие массового притока новых кадров в область полиграфии целесообразность разговора о печатных красках для этого способа — их специфике, свойствах и фирмах-производителях — налицо. Именно этой тематике и посвящена данная статья.

Краски для офсетного способа печати имеют высокую вязкость и насыщенность, так как при этом способе достигается яркое насыщенное изображение при малой толщине красочного слоя (2-4 мкм).

Основными составляющими печатных красок являются:

1. Пигмент — вещество, благодаря которому краске придается определенный цвет. Мелкодисперсное вещество размером 2-5 мкм. При этом оно, как правило, имеет органическое происхождение, за исключением черной и белой красок, в которых в качестве пигментов используются соответственно сажа и диоксид титана.
2. Связующее, или пленкообразователь, благодаря которому краска затвердевает на поверхности печатного оттиска. Связующее обволакивает в процессе закрепления краски каждую частичку пигмента на оттиске, и таким образом образуется устойчивая красочная пленка.
3. Растворитель — вещество, которое определяет тип отверждения в краске.
4. Различные добавки, которые регулируют печатно-технические и потребительские свойства как печатных красок, так и готовой печатной продукции.

В случае же УФ-отверждаемых красок отсутствует растворитель и основную массу краски составляет связующее (предполимер, о чем более подробно будет сказано ниже).

Связующее для красок офсетной печати содержит следующие типовые компоненты: твердую смолу, алкидную смолу, растворители (растительные и минеральные масла, керосиновые фракции). Твердая смола является пленкообразователем в процессе затвердения, которое происходит в результате отделения растворителей. Для обеспечения прочности, глянца и других качеств красочной пленки часто используют смеси смол.

Алкидная смола имеет два назначения:

является стабилизатором, который облегчает диспергирование пигмента, придает агрегативную устойчивость суспензии пигмента и регулирует реологические свойства красок;

образует твердую пленку в результате окислительной полимеризации.

Также эти смолы, являясь эффективными стабилизаторами, снижают структурирование частиц пигмента и придают краскам повышенную текучесть. Это облегчает процесс их раската и наката на форму, но может привести к графическим искажениям изображения на оттиске. Поэтому при изготовлении красок, а также (в случае необходимости) при их использовании в них вводят структурирующие добавки в виде паст на основе церезина, парафина, высокодисперсных наполнителей.

Для регулирования скорости окислительной полимеризации в краски вводят сиккативы и антиоксиданты. К числу сиккативов относятся соли щелочных металлов (например, резинаты Mn, Co, Zn). Это вещества, определяющие скорость закрепления краски — сам факт закрепления на печатном оттиске.

Состав связующего подбирают так, чтобы многокомпонентная система в целом имела вязкость, необходимую для обеспечения печатно-технических свойств данного вида красок. Вообще-то краски для плоской офсетной печати поставляются уже рабочей вязкости (как указывалось выше — высокой), поэтому их достаточно перед укладыванием в «кипсейку» (красочную ванну их печатной секции) хорошо перемешивать шпателем.

Как правило, вязкость данных красок составляет примерно 5-8 Па·с.

На практике в качестве показателя вязкости используют так называемый условный показатель. На поверхность чистой стеклянной пластины размером примерно 10Ѕ15 см помещается капля испытуемой офсетной краски различного цвета, после чего эта пластина прижимается другой подобной и помещается под груз (гири) в 200 г. Краска растекается под действием данного груза между стеклом.

Спустя 5-10 мин производится измерение диаметра пятна растекшейся краски при помощи обыкновенной измерительной линейки. Значения, например, триадных красок должны быть примерно равны и располагаться по значениям в зависимости от кроющей способности красок.

Наиболее кроющая и вязкая краска из числа триадных — черная, далее следуют голубая, пурпурная и желтая. В таком порядке и должна уменьшаться вязкость от краски к краске вышеуказанных цветов (значение диаметра капли испытуемой краски). Стоит отметить, что именно в этой последовательности и надлежит наносить краски в процессе печати независимо от типа запечатываемой продукции и типа печатной машины (рулонная или листовая). Среднее значение условной вязкости — 20-30 мм.

При помощи триадных красок воспроизводятся все необходимые цветовые оттенки, а в особых случаях могут использоваться и специальные краски — пантон, образуемые посредством смешения как триадных, так и самих пантонов. Все цветовые оттенки, достигаемые посредством пантонов, представлены в специальном атласе пантонов. При этом необходимо также учитывать, на какой бумаге происходит рассмотрение того или иного цвета (на мелованной или немелованной). Каждый цвет имеет свой определенный номер и рецепт смешения.

Если вязкость краски повышена, могут возникнуть проблемы при печати, например с достижением и стабилизацией определенного цветового оттенка. Чтобы этого избежать, их необходимо разбавлять соответствующим разбавителем, например в случае УФ-отверждаемых красок — мономером в определенной концентрации.

Однако в состав красок могут входить и маловязкие компоненты: масла с вязкостью 0,03-0,02 Па·с и керосиновые фракции с вязкостью порядка 0,001 Па·с. В этом случае при печати на бумаге, картоне или на самоклеящейся бумаге краска закрепляется за счет впитывания (быстрое схватывание) и окислительной полимеризации (более длительный процесс). В случае же печати на невпитывающих пластмассовых материалах или на жести закрепление краски происходит только за счет окислительной полимеризации, а это, как уже было сказано, довольно-таки длительный процесс. Именно поэтому в последнее время широкое распространение находят УФ-отверждаемые краски.

Ультрафиолет без добавок — универсален…

К преимуществам таких красок, наряду с отличной проработкой цветов и достижением необходимого цветового баланса, в первую очередь следует отнести очень быстрое закрепление (в течение доли секунды) и возможность печати на невпитывающих материалах при высоких скоростях, что обеспечивает великолепную адгезию краски к запечатываемому материалу. В данном случае на машинах после каждой печатной секции должны быть установлены модули УФ-сушки, энергетическая мощность которых должна составлять порядка 50-150 Вт/см2. Краски такого состава имеют отличные компоненты и практически не содержат растворителя. В качестве растворителя здесь используется мономер.

Состав красок УФ-отверждения (причем он не зависит от способа печати, а краски для разных способов различаются только конкретными типами веществ и различными добавками, отвечающими за специфику способов печати и за адгезию к различным запечатываемым материалам) таков:

1. Мономер — как правило, соединение сравнительно невысокого молекулярного веса и низкой вязкости, содержащее двойные связи и, следовательно, способное к полимеризации. Мономер является растворителем или разбавителем для остальных составляющих композиции. Изменяя содержание мономера, обычно регулируют вязкость системы.
2. Олигомер — способное к полимеризации и к сополимеризации с мономером ненасыщенное соединение большего, чем мономер, молекулярного веса. Это вязкие жидкости либо твердые вещества. Условием их совместимости с мономером является растворимость в последнем. Считается, что свойства получаемых при отверждении покрытий (например, фотополимерных печатных форм) определяются главным образом природой олигомера.

   В качестве олигомеров и мономеров наибольшее распространение находят олигоэфир- и олигоуретанакрилаты, а также различные ненасыщенные полиэфиры.

3. Фотоинициатор. Полимеризация мономеров под действием УФ-излучения в принципе может протекать без участия каких-либо других соединений. Такой процесс называется просто полимеризацией и протекает довольно медленно. Для ускорения реакции в композицию вводят небольшие количества веществ, способных под действием света генерировать свободные радикалы и/или ионы, инициирующие цепную реакцию полимеризации. Такой тип полимеризации называется фотоинициированной. Несмотря на незначительное содержание фотоинициатора в композиции, ему принадлежит исключительно важная роль, определяющая как многие характеристики процесса отверждения (скорость фотополимеризации, широту экспонирования), так и свойства полученных покрытий. В качестве фотоинициаторов находят применение производные бензофенона, антрахинона, тиоксантона, асцилфосфиноксиды, пероксипроизводные и т.д.

Фотоинициатор играет роль сиккатива — вещества, ускоряющего процесс закрепления краски на оттиске. То есть в случае недостаточного отверждения его необходимо вводить в состав красок в определенной пропорции.

Большинство УФ-отверждаемых красок поглощают световое излучение в ближней ультрафиолетовой и частично в коротковолновой видимой области (250-460 нм). Поэтому излучение в модулях УФ-сушки происходит в данном диапазоне. При этом состав красок УФ-отверждения для плоской офсетной печати идентичен, например, флексографским и имеет только определенные добавки, которые и обусловливают причастность красок к определенным способам печати и запечатываемым материалам.

Недостатками УФ-красок являются, естественно, высокая стоимость (в среднем на 25-40% дороже «обычных» красок), аллергенность их компонентов и необходимость отвода выделяющегося озона при работе УФ-сушки, которые негативно влияют на здоровье человека. Кстати говоря, эти краски в красочной «кипсейке» постоянно должны перемешиваться, и на них ни в коем случае не должен воздействовать дневной свет (в который входит и длинноволновая ультрафиолетовая составляющая)…

Вообще же, сама тенденция развития красок для плоской офсетной печати (несмотря на вышеуказанные недостатки) заключается в применении красок УФ-отверждения, а также в универсальности красок для высокой и плоской офсетной печати. Краски для высокой печати имеют схожий состав, но немного меньшую вязкость, о чем будет сказано ниже.

Краски для высокой и плоской офсетной печати во многом схожи и внешне неразличимы. Поэтому в настоящее время применяются именно универсальные краски. Связующие красок для офсетной печати содержат те же типовые компоненты, что и связующие для высокой печати. В плоской офсетной печати происходит переход краски сначала на офсетную резинотканевую пластину, а с нее на бумагу; только печатающие и пробельные элементы на форме располагаются в одной плоскости и имеют различное физико-химическое строение (за счет чего печатающие элементы воспринимают именно печатную краску). В случае типоофсета ситуация такая же, только используются формы для высокой печати с возвышающимися печатающими элементами относительно пробельных. В результате для получения требуемой оптической плотности изображения необходима краска повышенной оптической интенсивности. Поэтому офсетные краски содержат, как правило, большее количество пигмента, чем краски для высокой печати. То есть они более высокопигментированные. Кстати, размер частичек пигмента должен составлять не более 2-5 мкм (как было указано выше), иначе возникают проблемы при печати, особенно при печати сплошных растровых и штриховых изображений.

Технология нанесения

При печатании офсетным способом происходят увлажнение печатной формы водой и контакт краски с водой. Именно на избирательном смачивании и «основан» процесс наката краски в плоском офсете: за счет своей физико-химической природы печатающие элементы воспринимают краску, а пробельные — воду (увлажняющий раствор). Вода и краска не дают друг другу занять чужие места. Вода, неизбежно попадая в краску, по-разному влияет на ее свойства. Если пигмент хотя бы незначительно растворим в ней, то увлажняющий раствор окрашивается и постепенно закрашивает накатные валики специального увлажняющего аппарата. Растворение пигмента может привести к закрашиванию пробельных элементов печатной формы, а следовательно, к искажению изображения на оттиске, то есть к получению сплошного плашечного изображения (заливки). Поэтому для изготовления офсетных красок применяют водостойкие, нерастворимые в воде пигменты и красочные лаки.

Связующее офсетной краски, смешиваясь с увлажняющим раствором, образует эмульсию, и краска иногда вбирает в себя до 30-40% эмульсионной воды. В результате снижаются интенсивность краски и ее вязкость, что значительно ухудшает качество оттисков, а последующее испарение воды с оттиска ухудшает его внешний вид, делает изображение тусклым. Кроме того, изменяются реологические свойства краски. Так, снижение концентрации пигмента сопровождается уменьшением вязкости краски, однако образующаяся эмульсия имеет большую вязкость (аномальную), чем исходное связующее краски. Последний фактор преобладает в большинстве случаев, поэтому во время процесса печати при стабильной температуре офсетные краски обычно густеют.

На свойства офсетных красок влияет не только количество эмульгированной воды, но в еще большей степени — тип образующейся эмульсии, то есть то, что является наружной фазой: связующее (краска — масло) или вода. Немаловажным фактором является и температура печатного аппарата, поскольку ее перепады могут привести также к проблемам печати, нестабильности баланса «краска — вода» и нестабильности цвета печатного оттиска.

В офсетной печати, основанной на избирательном смачивании краской и увлажняющим раствором пробельных компонентов печатающих элементов формы, краска должна быть гидрофобной, то есть несмачивающей поверхность пробелов, имеющих гидрофильное физико-химическое строение. Этому требованию соответствует краска с гидрофобным покрытием — по природе масляным связующим. Эмульгирование с образованием эмульсии типа «вода в масле» хотя и изменяет некоторые свойства красок, но не нарушает избирательного смачивания, так как наружной фазой, непосредственно контактирующей с поверхностью печатающих элементов печатной формы, является гидрофобное масляное связующее краски. Кстати, в качестве формного материала в плоском офсетном способе используется, как правило, алюминиевая монометаллическая пластина с копировальным слоем на основе ортонафтохинондиазидов. И сама формная пластина — позитивного проявления, в качестве фотоформы применяется зеркальный позитив.

Более того, умеренное поглощение воды краской улучшает условия краскопереноса. Но если образуется эмульсия типа «масло в воде», то наружной фазой становится вода, хорошо смачивающая гидрофильные пробельные элементы формы. В результате пробельные элементы покрываются краской, переходящей на запечатываемый материал, что приводит к браку оттисков. Достаточно, чтобы эмульсия типа «масло в воде» образовалась не во всем объеме краски, а хотя бы в малой ее части, тогда краска будет накатываться на некоторые или же на все пробельные элементы. Это называют «зажированием», или «тенением» формы, подчеркивая тем самым, что причиной закатывания пробельных элементов является нарушение принципа избирательного смачивания.

Для предотвращения этого в состав увлажняющего раствора вводят поверхностно-активные вещества, которые предотвращают вышеописанный процесс. Наиболее эффективным и часто применяемым на практике является изопропиловый спирт, концентрация которого не должна превышать 8-12% объема используемого раствора в машине. Также следует использовать специальные добавки для увлажнения, стабилизирующие рН раствора, значение которого должно быть в пределах 4,8-5,4. Для измерения этого параметра применяется специальный прибор — рН-метр. При этом добавка подбирается для конкретных условий печати и типа применяемых красок. Концентрация добавки определяется в зависимости от типа используемой водопроводной воды и многих других характеристик процесса печати и колеблется от 2 до 5%.

Стойкость к эмульгированию

Краски для плоской офсетной печати должны быть стойкими и к эмульгированию. Для борьбы с эмульгированием были разработаны специальные краски для «сухого» офсета — плоской офсетной печати без увлажнения. В данном случае используются специальные дорогостоящие формные материалы на основе силиконового каучука, которые не требуют использования увлажняющего раствора и не создают проблем с эмульгированием. Эти краски имеют особый состав, отличный от «традиционных». Однако широкого распространения из-за высокой стимости таковых материалов и особой специфики плоских офсетных печатных машин этот вид офсета не получил. Хотя именно сухой офсет позволяет достичь очень насыщенных изображений с отличной проработкой цветов и с высоком значением оптической плотности оттисков.

Стоит заметить, что офсетные краски закрепляются в основном за счет окислительной полимеризации, что является длительным процессом. Из-за этого при складывании оттисков в стопу (в секции приемки листовой печатной машины) используют противоотмарывающий порошок, благодаря которому изображение и краска на оттисках не смазываются и не переходят на чужой оборот в стопе. В связи с этим УФ-отверждаемые краски имеют очень хорошую перспективу, ведь они закрепляются в течение нескольких долей секунды (в зависимости от скорости печати и освещенности модулей УФ-сушки), а оттиски при складывании в стопу уже полностью отверждены и не отмарываются. Эти краски решают не только проблему отмарывания, но и позволяют получать высококачественные оттиски при многокрасочной печати.

Необходимо также отметить, что при запечатывании упаковки плоский офсет используется на самоклеящихся листовых материалах, картоне, микрогофрокартоне и на листовом пластике. И несмотря на усиливающиеся позиции флексографии, плоская офсетная печать будет по-прежнему занимать определенную нишу, так как позволяет воспроизводить высококачественные высоколиниатурные изображения (линиатурой до 80 лин/см) при низком растискивании (по сравнению, например, с флексографией), то есть при малом увеличении растровых точек на оттиске относительно печатной формы на различных (за исключением пленочных) упаковочных материалах.

Не следует забывать, что плоская офсетная печать в сфере издательской продукции (книжно-журнальная, газетная продукция) занимает ведущее положение.

Из большого числа производителей красок стоит отметить Akzo Nobel и Van Sohn. Akzo Nobel предлагает наиболее широкий ассортимент красок, включая краски УФ-отверждения и для любой печати (впитывающие и невпитывающие). Краски Van Sohn также отличаются прекрасными изобразительными и адгезионными свойствами и подходят также для печати на невпитывающих материалах. Они отличаются быстрым достижением баланса «краска — вода» и низким расходом. Предлагаются триадные, краски системы Pantone, Pantone Hexachrome, металлизированные, флюоресцентные и люминесцентные краски.

Широкий ассортимент предлагает и фирма Akzo Nobel.

Флюоресцентные краски — это краски, которые начинают светиться под воздействием УФ-света. Люминесцентные — светятся в темноте. Эти краски могут не только придать некий антураж печатной продукции, но и защитить продукцию от подделок.

Из отечественных производителей по-прежнему выделяются Торжокский завод полиграфических красок (ТЗПК) и Московский завод Sun Chemical. Из числа красок последнего завода-изготовителя стоит отметить серию «Русь», которую отличают пигментация и кроющая способность. Отечественные производители, к сожалению, не предлагают краски УФ-отверждения для сухого офсета. Для плоской офсетной печати без увлажнения (сухого) хорошо зарекомендовали себя краски фирмы Sicpa, в том числе и УФ-отверждаемые.

При написании статьи использовалась следующая книга: Шакхельдян Б.Н., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. Москва. «Книга». 1988.

КомпьюАрт 11'2001