НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ КОМП’ЮТЕРНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Кафедра комп’ютерних мультимедійних технологій

Звіт №2.1

з дисципліни «Видавничо-поліграфічні матеріали»

на тему «Вивчення властивостей друкарських фарб. Складові друкарських фарб»

Виконала Перевірив

студентка групи ВП-227 старший викладач кафедри КММТ

Опанасенко О.С. Таран В.М.

Київ 2014

Тема:

Вивчення властивостей друкарських фарб. Складові друкарських фарб.

Мета:

Вивчити склад та основні властивості друкарських фарб. Ознайомитись з способами виготовлення друкарських фарб, вивчити пігменти та розчинники друкарських фарб.

Технічне та програмне забезпечення:

Персональний комп’ютер, Microsoft Word.

Теоретичні відомості:

Друкарська фарба - це складна колоїдна система, твердою фазою якої є високодисперсні пігментні частинки, які рівномірно розподілені і стабілізовані у середовищі рідкої в’яжучої речовини. Кожна частинка пігменту оточена суцільною захисною оболонкою, яка складається з орієнтованих молекул поверхневоактивних речовин (рис. 1). Маслорозчинними поверхнево-активними речовинами є, наприклад, вільні жирні кислоти і їх кальцієві солі, деякі високомолекулярні полімери асиметричної будови, що мають активні функціональні групи і ін. Водорозчинними поверхнево-активними речовинами є вищі спирти, різного роду змочувальні речовини, а також натрієві солі жирних кислот.

Рис. 1. Стабілізація пігменту у в’яжучому: 1 – пігмент; 2 – сольватні оболонки з молекул поверхнево-активних речовнн навколопігменту; 3 – асиметричні молекули або флокули-пачки молекул смол; 4 – дисперсне середовище.

Пігменти друкарських фарб

Властивості пігментів впливають на поведінку фарби при друкуванні та на якість друкованої продукції. При цьому властивості залежать як від хімічного скла- ду пігментів, так і від їх дисперсності, форми частинок, характеру розподілу їх за розмірами (полідисперсійності), змочування, кристалічного чи аморфного стану час- тинок тощо. Висока ступінь дисперсійності пігментів (малі розміри частинок) забез- печують стабільність дисперсної системи. У в’яжучому рівномірно розподіляються пігменти, що поліпшує друкарські властивості фарби: в’язкість, колір, прозорість та інтенсивність.

При подрібненні пігменту кількість частинок збільшується, а об’єм і маса їх зменшуються. Значно збільшується загальна поверхня всіх частинок пігменту, і від- повідно площа, яку можна зафарбувати однаковою кількістю пігменту, що рівноз- начно збільшує інтенсивність фарби. Проте частинки пігментів необхідно подрібню- вати до певних розмірів, бо може виникнути взаємодія між пігментом і в’яжучим на молекулярному рівні.

Від ступеня дисперсійності пігменту залежать гладкість і блиск фарбової плівки. При невеликій товщині фарбового шару (1 - 2 мкм) розмір частинок пігменту не повинен бути більшим, бо пігмент не зможе зануритися у тонкий шар фарби, буде виступати і створювати нерівну поверхню відбитка.

Процес виготовлення фарб та їх якість залежать не лише від дисперсійності, але й від будови частинок. Залежно від умов виготовлення, хімічного складу пігмен- ти можуть мати аморфну та кристалічну будови. Аморфна будова не завжди стабіль- на, з часом руйнується, тому бажано використовувати пігменти кристалічної форми. Пігменти, залежно від походження можуть бути природними, штучними та синтетичними, залежно відхімічного складу – неорганічними та органічними. Зазви- чай для виготовлення друкарських фарб використовують штучно отримані пігменти й фарбові лаки, що виготовляються з органічних барвників.

Неорганічні пігменти

Сажа – це дрібнозернистий, насичено чорний, непрозорий, світло- і хімічно стійкий пігмент. За хімічним складом сажа – майже чистий вуглець. Характерною її особливістю є дрібнозернистість і пов’язана з цим висока поглинальна здатність, бо поверхнева енергія значно переважає над об’ємними властивостями. Тому сажа має велику маслоємність.

Окрім цього, частинки сажі, з’єднуючись між собою у відносно великі грудки протидіють роз’єднанню і затруднюють перетирання сажі з в'яжучими речовинами.

Сажу отримують термічним розкладанням газоподібних і рідких вуглеводів при температурі близько 1200 °С, наприклад природного газу метану.

Практично термічне розкладання відбувається внаслідок спалюванням орга- нічної сировини при малому доступі повітря. Залежно від виготовлення сажа поділя- ється на канальну, пічну та окислену.

Канальну сажу отримують шляхом неповного спалювання суміші коксового газу та рідкого антраценового (кам’яновугільного) масла. При цьому частина вугле- цю осідає на рухливих металевих балках (каналах), після охолодження водою, вуг- лець зчищають скребачкою, збирають у бункер. Щоб зменшити пилоутворення ка- нальної сажі при транспортуванні, її ущільнюють пресуванням і гранулюють, тобто скочують у вигляді крупинок гранул (подібно як пил при дорозі збирається крупин- ками від крапель дощу).

Канальну сажу виготовляють у величезних пристроях, вихід пігменту невели- кий, близько 20% до витрат сировини. Вона має дрібні, м’які зерна, інтенсивний чорний колір, але, на жаль, коричневий (рудий) відтінок та високу маслоємність, що сповільнює висихання фарби. Цих недоліків позбуваються, додаючи барвники та си- кативи. Тому чорні поліграфічні фарби переважно виготовляють із канальної сажі.

Пічну сажу отримують при спалюванні природних газів з малим доступом по- вітря у спеціальних печах. Такі пристрої дешеві, компактні, не забруднюють навко- лишнє середовище. Вихід пічної сажі близько 60% до витрат сировини. Якість піч- ної сажі порівняно з канальною – гірша. Сажа ця менш інтенсивна, має великі та тверді частинки, що можуть пошкодити друкарську форму, має синій відтінок і не- високу маслоємність, хоча дешевша. Тому пічну сажу використовують лише як до- поміжний пігмент для виготовлення деяких дешевих газетних фарб.

Окиснену (модифікованну) сажу отримують шляхом додаткової обробки пічної сажі. Для цього сажу окислюють киснем, біхроматом калію або перекисом вод- ню. Внаслідок, цього на поверхні частинок пігменту утворюються кисневмісні гру- пи, вони стають більш шорсткими. Це поліпшує змочування пігменту в’яжучою ре- човиною й зменшує його маслоємність. Окиснена сажа утворює більш концентрова- ні та менш пластичні фарби, що добре обертаються у фарбовому апараті друкарсь- ких машин.

Мілорі – це легкий дрібнозернистий пігмент синього кольору складної комп- лексної побудови, що утворює високоінтенсивні фарби. Мілорі не стійкий до дії лу- гів, тому фарбами, що містять його, не можна друкувати обгортки для мила, етикет- ки для мийних засобів тощо. Недоліком пігменту також є підвищена твердість час- тинок. Мілорі використовують для виготовлення синіх фарб і для підфарбовування чорних фарб. Цей пігмент за своєю природою активний каталізатор, прискорює хі- мічний процес плівкоутворення, тому фарби, що містять мілорі, швидко закріплюю- ться на відбитках.

Білі пігменти та наповнювачі. Двоокис титану ТіО₂ – пігмент чисто білого кольору. Відзначається високою стійкістю до різних хімічних реагентів (кислот, лугів, масел та ін.). 3 в’яжучими речовинами пігмент утворює покривну непрозору фарбу, яку використовують, в основному, для друкування на палітурках. Завдяки високим якостям титанових білил їх застосування при виготовленні білих фарб неухильно зростає.

Окис цинку ZnO –білий пігмент з голубим відтінком, напівпровідник. Утворює з в’яжучими речовинами непрозору фарбу. При високих температурах набуває жов- того кольору. 3 деякими пігментами і в’яжучими речовинами цинкові білила вступа- ють у взаємодію та зумовлюють зміну кольору. Використовують для відбілювання кольорових фарб, виготовлення фарб для друкування на кольоровому фоні тощо.

Гідроокис алюмінію Al(ОН)₃ – білий м’який пігмент з малою щільністю, легко подрібнюється, маслоємний, має хороші друкарські властивості, використовується для виготовлення прозорих білил. Білила вводять до складу фарби, щоб поліпшити її розкочування та перехід з форми на папір, а також знизити щільність кольорових фарб. Пігмент можна використовувати при виготовленні прозорих фарбових валиків і як наповнювач для фарб високого та офсетного друку.

Сірчанокислий барій (бланфікс) BaS0₄ з в’яжучими речовинами утворює май- же прозору фарбу, що відрізняється високою стійкістю до світла, кислот, лугів та ін- ших реактивів.

Друкарські білила – механічна суміш гідроокису алюмінію та сірчанокислого барію. Утворюють з в’яжучим напівпрозору фарбу, яку використовують для забілю- вання кольорових фарб й поліпшення їх друкарських властивостей.

Металеві пігменти. "Сріблясті" пігменти – це чистий алюміній з товщиною лусок приблизно 0,1 – 0,5 мкм. Пігмент утворює фарбу з дуже високою покривною здатністю і блиском, тому що лусочки розташовуються у фарбі паралельно поверхні зображення.

"Золотисті" пігменти виготовляють з мідного сплаву – латуні. Вони мають більші та грубші частинки, ніж "сріблясті", товщина лусок приблизно 0,1 мкм, а зов- нішній діаметр більший від товщини в 30 – 90 разів. Різноманітні відтінки золота одержують шляхом різного співвідношення міді і цинку в сплаві.