Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы полиграфического и упаковочного производства. Учебное пособие
.pdf
Рис. 14. Симметричная структура. Скручивания нет
Рис. 15. Одностороннее покрытие: 1 – асимметричная структура;
2 – скручивание (влажный климат); 3 – коробление (сухой климат)
Бумаги и картоны с симметричной структурой (рис. 14) – более
стабильны, чем материалы, например, с односторонним покрытием
(рис. 15).
Равновесное содержание влаги в бумаге и картоне зависит от их
плотности (волокнистого состава). Для бумаги разных видов при 50 %
относительной влажности воздуха (ОВВ) нормативная влажность составляет (%):
листовая офсетная бумага 6–7
листовая мелованная бумага 4,5–5,5
рулонная офсетная для машин
с сушильными устройствами 4,0–4,5
газетная офсетная бумага 8–9
Особенностью процесса влагообмена между бумагой (картоном)
и окружающим воздухом является гистерезис, т. е. эффект запаздывания: скорость влагообмена различна в зависимости от его направления.
Поглощение влаги всегда идет быстрее, чем ее отдача.
Для предотвращения деформации материалов перед использованием необходимо проводить их температурную акклиматизацию.
Акклиматизация – это длительная выдержка в помещении, где они
будут использоваться, до выравнивания температур материала и окружающего воздуха без влагообмена (т. е. в оригинальной неповрежденной
упаковке). Время выдержки зависит от объема партии бумаги (картона)
и от разницы температур. Кроме того, бумагу (картон) нельзя хранить
41
на сквозняке, вблизи нагревательных приборов и кондиционеров, в
местах свободного доступа солнечного света.
Оптимальные условия работы с бумагой предусматриваются стан-
дартом ISO 187 (см. табл. 5).
Таблица 5
Оптимальные условия работы с бумагой
ОВВ, % Т воздуха, °С
50+2 23+1
65+2 27+1
для тропических стран
65+2 20+1
2.1.4. Печатные краски. Печатная краска – это многокомпонентная
стабилизированная полидисперсная коллоидная система (суспензия
твердого порошкообразного пигмента в жидком связующем). Условно
отнесена к коллоидным системам из-за малых размеров частиц пигмента (у офсетных красок, в среднем, диаметр частиц составляет 0,01–0,3
мкм). Всегда полидисперсна (содержит частицы разных размеров) из-за
особенностей технологии получения пигментов. Стабилизирована: для
устойчивости к расслаиванию при хранении введены стабилизаторы –
поверхностно-активные вещества (ПАВы). Состав печатной краски в
общем виде представлен на рис. 16.
Краска
Красящее веще-
ство (пигмент,
красочный лак)
Пленко-образо-
ватель (смола)
Рис. 16. Состав печатной краски
Связующие Добавки (ПАВы,
подцветки, сик-
кативы и др.)
Растворитель
Пигменты и красочные лаки. Это твердая фаза краски. Они не растворяются в воде и обычных органических растворителях (масло, спирт,
бензол), в отличие от красителей.
«Отвечают» за оптические свойства краски (цвет, прозрачность, красящая сила), влияют на плотность и весовой расход краски. При подборе
пигментов руководствуются следующими основными требованиями:
степень дисперсности (размер частиц);
•
42
стойкость к химическим реактивам (спирт, щелочь, кислота);
•
светопрочность (устойчивость к выцветанию);
•
низкая плотность (должны быть легкими).
•
Красочные лаки (иначе «лаковые пигменты») отличаются от пиг-
ментов меньшей химической стойкостью.
Особые требования предъявляются к оптическим свойствам пигментов триадных красок (CMYK). Это высокая прозрачность, насыщенность (чистота цвета), яркость (светлота) и наиболее полный цветовой
охват. Из-за неидеальности оптических характеристик пигментов к трем
цветным (прозрачным) краскам добавлена четвертая – черная кроющая.
Краски основной теплой европейской триады принято обозначать следующим образом:
Magenta (пурпурная) 231
Cyan (голубая) 331
Yellow (желтая) 531
Black (черная) 011
Когда цветовых возможностей триадных красок не хватает (например, телесные оттенки или так называемые «фирменные» цвета)
используют смесевые краски (Pantone). Pantone – система смешения
красок (сборник рецептур Pantone Color Formula Guide 1000), в которой за основу взяты 14 базовых красок (12 цветных, белая прозрачная
и черная кроющая).
Связующее – это жидкая фаза краски. Оно способствует равномерному распределению пигмента, «отвечает» за печатно-технические
свойства краски (вязкость, липкость, способность закрепляться на
запечатываемом материале). Состоит из смолы-пленкообразователя
и растворителя (разбавителя). Смола образует прочную эластичную
красочную пленку, закрепляющую пигмент на подложке. Растворитель
делает систему текучей, а затем либо удаляется из нее, либо затвердевает
вместе с ней. Связующие подразделяются на олифы, фирнисы, лаки
(лаковые связующие).
Олифы – вязкие и липкие системы на основе полимеров, масел (растительных и минеральных) и высококипящих органических растворителей (листовой офсет).
Фирнисы (устаревающее название, но все же еще использующееся в
полиграфии) – простейшие двухкомпонентные связующие на основе
смол и минеральных масел. Их иногда называют «невысыхающими олифами», поскольку они не сохнут на стекле. Применение: газетная печать.
43
Лаки – растворы смол в летучих растворителях (флексография, глу-
бокая печать).
Требования к связующему, т. е. ко всем его компонентам, включают следующее: прозрачность и бесцветность (для цветных красок),
определенная вязкость и летучесть (определяется характеристиками
и количеством растворителя), быстрое закрепление (высыхание) на
оттиске с образованием прочной эластичной красочной пленки, нетоксичность и негорючесть.
Добавки придают краске некоторые особые свойства (например,
ускоряют высыхание, повышают прочность красочного слоя к истиранию) или устраняют некоторые недостатки.
2.1.5. Способы закрепления печатных красок. Способы закрепления
(высыхания) красок принято делить на физические и химические. К физическим способам относятся: впитывание в запечатываемый материал
(в том числе «избирательное впитывание»), испарение летучих растворителей, термозакрепление (как в лазерном принтере); к химическим –
окислительная полимеризация связующего и фотополимеризация, так
называемые УФ-краски и лаки. На практике реальная краска чаще всего
закрепляется комбинированным способом, т. е. сочетанием двух, иногда
более, процессов, например, наиболее частая комбинация при печати на
бумаге и картоне для офсетных красок – впитывание и окислительная
полимеризация. Процесс закрепления любой краски условно делят
на два этапа: сначала происходит «схватывание» (подсыхание верхнего слоя, которое должно происходить достаточно быстро – секунды,
минуты) и окончательное закрепление (затвердевание краски по всей
толщине красочного слоя). Последнее может длиться долго: несколько
часов и даже суток.
Впитывание. Характер впитывания зависит от характера структуры
бумаги (картона). Например, для газетной бумаги (крупные поры, хорошо развитая внутренняя поверхность) жидкая краска впитывается
в поры как единое целое без разделения на компоненты. Затем растворитель «уходит» по мелким порам (капиллярам), а связующее с
пигментом загустевает и затвердевает. Впитывание как единственный
способ закрепления применяется в красках для рулонных офсетных
машин без сушильных устройств. Это так называемые краски Coldset
(CSWO – cold set web offset). Связующее для черных красок имеет простейший состав: нефтяной битум в минеральном масле (нелетучий
растворитель).
44
Избирательное впитывание. Характерно для мелованных поверхностей. Мелованная бумага, имеющая только микропоры (капилляры),
может впитать жидкий компонент краски – растворитель, а пигмент
и смола, создающие изображение, остаются на поверхности. Бумага
как бы «фильтрует» краску, делит ее на компоненты. Окончательное
закрепление (высыхание) может длиться несколько часов и даже суток.
Применение: листовой офсет на мелованных материалах. Испарение
растворителей. Используется в глубокой и флексографской печати, а
также в рулонном офсете с горячей сушкой – Heatset (HSWO – heat set
web offset). Состав связующего зависит от типа сушильного устройства
и типа запечатываемого материала. Например, связующее для офсетных
красок включает в себя следующие компоненты:
раствор твердых смол в смеси растительных и легких минеральных
•
масел;
небольшое количество летучих керосиновых фракций (для ис-
•
парения).
Окислительная полимеризация. Характерна для красок на «высыхающих» растительных маслах (листовой офсет). Для этого способа
закрепления используются растительные масла, способные под действием кислорода образовывать сухую красочную пленку в результате
химической реакции (льняное, конопляное, тунговое масла). Процесс
окислительной полимеризации представляет собой «сшивание» отдельных молекул масла в единую пространственную структуру за счет
химических связей. Недостатком является длительность высыхания.
Ускоряют «высыхание» краски:
температура (сушка теплым воздухом);
•
действие света (в темноте реакция замедляется);
•
добавление сиккативов (катализаторов). Замедляют «высыхание»
•
краски:
влажность воздуха;
•
добавление антиоксидантов.
•
Основными особенностями офсетных красок, отличающими их от
красок для других способов печати, являются:
высокая вязкость и липкость (в переводной литературе эти краски
•
называют пастообразными). Липкость необходима для воспроизве-
дения мелких элементов изображения. Краски для рулонных машин
менее вязкие и липкие, чем для листовых;
45
интенсивность (содержат много пигмента, поэтому обладают
•
высокой красящей силой). Рулонные краски менее интенсивны,
чем листовые;
малое эмульгирование. Не должны поглощать много увлажняющего
•
раствора и образовывать эмульсию типа «масло в воде»;
тиксотропность (краски аномально-вязкие). Тиксотропия – это
•
резкое падение вязкости в результате механического перемешивания
и загустевание в состоянии покоя;
дуктильность. Это способность краски вытягиваться в нить. С ней
•
связаны понятия «короткая краска» (не тянется, сразу рвется) и
«длинная краска» (тягучая). «Длинные» краски лучше текут, но склонны к «пылению» (образованию мельчайших капелек «красочного
тумана», попадающих на оттиски). «Короткие» краски не «пылят»,
но их труднее раскатывать.
Фотополимеризация (УФ-отверждаемые краски). Фотополи ме ризация – это химическая реакция, вызывающая мгновенное (менее
1 с) высыхание краски в результате воздействия УФ-излучения. По
составу связующего такая краска сильно отличается от других красок.
Связующее представляет собой мономерно-олигомерную композицию в
смеси с фотоинициаторами и добавками. Растворитель отсутствует: его
роль выполняют жидкие фракции связующего – мономеры. Происходит
100 % превращение жидкой краски в сухой красочный слой. Ниже представлен состав «традиционной» офсетной краски в сравнении с краской
УФ-отверждения.
«Традиционная» УФ-краска
пигмент пигмент
минеральное масло мономеры
растительное масло преполимеры
смолы олигомеры
сиккативы фотоинициаторы
добавки добавки
Основным компонентом УФ-краски является фотоинициатор –
химическое соединение, которое под действием УФ-излучения распадается на активные радикалы и «запускает» цепную реакцию. Выбор
фотоинициатора влияет на характеристики красочной пленки (степень
желтизны, остаточный запах) и на скорость закрепления краски.
Преимуществами этого способа закрепления являются:
100 %-й сухой остаток;
•
46
нет испарения растворителей;
•
очень быстрое высыхание (доли секунды);
•
хорошая адгезия к большинству материалов;
•
самый высокий глянец УФ-лаков;
•
стойкость к воздействию тепла и химических реагентов.
•
В настоящее время УФ-краски разработаны для всех способов печати
(офсет, глубокая, флексо-, трафаретная, тампопечать). Выпускаются
системы с двумя различными механизмами отверждения: радикальным
и катионным. Обе системы работают в диапазоне длин волн 200–400 нм.
В офсетной печати реализован только радикальный механизм, поскольку катионный чувствителен к спирту и влаге. Процесс радикальной
полимеризации продолжается, пока действует излучение (пока светит
лампа).
Недостатками красок радикального отверждения являются:
более хрупкое покрытие, чем у катионных красок;
•
агрессивность (у чувствительных людей возможны дерматиты);
•
сильная усадка (объем краски от жидкости до твердой пленки
•
уменьшается до 15 % и более).
Катионная полимеризация протекает еще и во времени (продукция
«досыхает» в стопе или в рулоне). Прерывание реакции (неполная полимеризация) и недоотвержденный красочный слой (липкость, запах,
малая прочность) возможны по следующим причинам:
не хватило мощности излучения (старые лампы, выработавшие
•
свой ресурс, пыль на лампах, толстый красочный слой, большой
процент наложения красок);
ингибирование реакции кислородом воздуха (особенно при малой
•
толщине красочного слоя – менее 0,5 г/м2);
поглощение излучения некоторыми пигментами, например тех-
•
ническим углеродом (сажей).
Краски катионного отверждения дороже радикальных, они не пригодны для мелованных поверхностей и чувствительны к повышенной
влажности воздуха (т. е. ингибируются щелочами и водой). Эти две
красочные системы не совместимы друг с другом: при переходе с одной
серии красок на другую необходимо тщательно смывать оборудование!
Специфика работы с уф-красками для всех способов печати
1. Следует помнить, что УФ-краски всегда более вязкие, чем традиционные краски для различных способов печати. Например: флексографская краска на растворителе имеет вязкость 50–100 мПа х с (милли-
47
паскаль-секунда), а флексографская УФ-краска – уже 300– 700 мПа х .
Разбавлять краски не следует! Из-за нагревания краски в процессе печати вязкость уменьшится до требуемого уровня.
2. Поскольку краски достаточно агрессивные, необходимо убедиться
в их совместимости с материалами печатной формы, красочных валиков
и офсетного полотна.
3. Для смывок использовать только специальные средства.
4. Избегать попадания на краску прямых солнечных лучей.
2.2. Основные характеристики процесса офсетной печати
Правильное осуществление офсетного печатного процесса зависит
от многих физико-химических явлений, связанных с материалами и
компонентами, принимающими участие в нем. Способ офсетной печати должен восприниматься как система со многими параметрами,
изменение хотя бы одного из которых может оказывать влияние на
весь процесс. Более подробно рассмотрим влияние состава и свойств
декельных композиций и увлажняющего раствора на качество оттисков,
а также проблемы, возникающие в процессе офсетной печати – причины появления и способы устранения.
2.2.1. Декели офсетных печатных машин. На равномерность давления
в офсетной печати большое влияние оказывают состав и величина натяжения декеля. Декель офсетных печатных машин состоит из офсетной
резинотканевой пластины (ОРТП) и поддекельного материала: вторая
резинотканевая пластина – полужесткий декель или калиброванные
листы картона и пленки – жесткий декель.
ОРТП в офсетных печатных машинах, кроме функций, которые
выполняет декель в других видах печатных машин (обеспечение необходимой плотности контакта, сокращение перепада давлений, вызванных неточностями формы, бумаги и самих цилиндров, их прогибов, возможность тонкого регулирования давлений в зоне контакта),
осуществляет передачу красочного изображения с печатной формы на
запечатываемый материал. Следовательно, ее роль в процессе печатания очень велика. Особенно значимо такое свойство ОРТП и декелей,
как способность практически мгновенно восстанавливаться в размерах
после сжатия. Это очень важно с учетом увеличения скорости печати,
особенно для печатных аппаратов рулонных машин.
Для получения эластичного декеля применяют высокополимерные
материалы, обладающие упругими свойствами. Декель не является аб-
48
солютно упругим телом. При печатании он периодически нагружается
(под давлением) и разгружается (при выходе из зоны контакта).
С точки зрения молекулярного строения высокополимерные материалы – это соединения, состоящие из очень больших линейных или
разветвленных молекул, содержащие различные химические группы
(звенья) и обладающие большой гибкостью.
Любое взаимное перемещение участков цепных молекул или их
звеньев требует определенного времени. Поэтому полимерам свойствен
набор времен установления механических равновесий или времен релаксации, вследствие чего механические свойства полимеров всегда
зависят от продолжительности их деформации.
При длительном внешнем силовом воздействии на полимеры им
свойственно явление ползучести, т. е. развитие (накапливание) деформации во времени.
В условиях постоянно заданной величины деформации для полимеров характерно явление релаксации напряжений, т. е. уменьшения
внутренних напряжений во времени. Декели в печатных машинах также
находятся в условиях постоянно заданной величины деформации, поэтому уменьшение внутренних напряжений в них может приводить к
уменьшению давления при печатании.
Особенности деформационных свойств декелей. Так как декели, сжимаясь в зоне контакта, непосредственно участвуют в создании давления
печатания, важно знать их основные деформационные свойства. Общая,
или суммарная, деформация декеля (
точной (
) и эластической (эл) деформаций:
ост
) состоит из упругой (у), оста-
сум
сум = у + эл + ост.
Механизм развития этих деформаций различен, и каждая из них
играет определенную роль в процессе создания давления в печатных
машинах.
Упругая деформация (в), возникающая и исчезающая практически
мгновенно, вызвана мгновенными перемещениями под действием нагрузки отдельных участков звеньев молекул, имеющих большую степень
свободы.
Остаточная или истинная пластическая деформация (е
), вызванная
ост
необратимым смещением молекул относительно друг друга с преодолением межмолекулярных связей (в высокополимерных материалах
практически неосуществима). За остаточную деформацию 6 будем
49
принимать деформацию, не успевающую исчезнуть после снятия внешнего воздействия на декельный материал при заданных технологических режимах испытаний. Эластическая деформация (еэл) так же, как и
упругая, является обратимой, но она развивается и исчезает во времени.
Эластическая деформация в высокополимерных материалах неоднородна – она состоит из суммы отдельных деформаций, различающихся
между собой скоростью их развития. Деформации, развивающиеся с
большой скоростью и так же быстро исчезающие после снятия нагрузки,
называются быстрыми эластическими деформациями. Если воздействие
внешней нагрузки продолжительно, то возникают медленные эластические деформации – эти деформации развиваются во времени медленно
и так же медленно исчезают после снятия нагрузки.
Количественные значения быстрых и медленных эластических деформаций в значительной мере определяют поведение декеля в печатной машине.
Быстрые эластические деформации успевают полностью развиваться за время сжатия декеля в полосе контакта и полностью исчезать за
время «отдыха» декеля между двумя циклами сжатия. Эти деформации
декеля, наряду с упругими, участвуют в создании давления печатания.
Медленные эластические деформации развиваются постепенно, с
ростом числа циклов работы печатной машины. За время «отдыха» декеля они не успевают полностью исчезнуть и постепенно накапливаются
в декеле, играя роль необратимых остаточных деформаций.
В работающей печатной машине, несмотря на неизменность заданной величины деформации декеля (s ), величина непосредственного
сжатия декеля за каждый печатный цикл меняется, уменьшаясь с ростом
числа печатных циклов, происходит перераспределение деформаций в
декеле: величина обратимых деформаций уменьшается, а необратимых
растет с каждым циклом.
В начале печатания тиража это уменьшение величины сжатия за
цикл особенно ощутимо, поскольку на этой стадии идет процесс так называемой приработки декеля. В разных декелях, в зависимости от состава их эластической деформации (преобладание быстрых или медленных
эластических деформаций), процесс стабилизации деформаций декеля
во времени, т. е. процесс приработки, протекает различно. При выборе
материала декеля важно знать количественный состав его деформаций,
а также количественное значение быстрых и медленных эластических
деформаций. Преобладание в суммарной деформации декеля упругих
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]