35) Молекулярная природа поверхности бумаги и краски.

В основе печатного процесса лежат явления, возникающие в момент взаимодействия печатной краски с запечатываемым материалом. Свойства бумаги и краски и их поведение в процессе печатания в значительной степени определяются состоянием их поверхностей.

Бумага представляет собой пористую систему, состоящую не только из волокон целлюлозы, но включает проклейку, наполнитель и т. п. Совокупное влияние этих веществ определяет взаимодействие бумаги с жидкостью.

По характеру взаимодействия с водой и предельно неполярной жидкостью (маслом) бумагу разделяют на гидрофильную и гидрофобную.

Е сли молекулы жидкости (краски) взаимодействуют с молекулами твердого тела сильнее, чем между собой, то жидкость будет растекаться по поверхности, т. е. смачивать ее. Если молекулы жидкости взаимодействуют друг с другом значительно сильнее, чем с молекулами твердого тела, то жидкость на поверхности твердого тела собирается в каплю, по форме близкую к сферической, и смачивания при этом не происходит. Между этими двумя случаями возможны переходные случаи неполного смачивания, когда капля образует с поверхностью твердого тела определенный равновесный угол, называемый краевым углом смачивания .

Для характеристики молекулярной природы печатной бумаги принята условная классификация ее по предельным значениям краевого угла смачивания  водой:

Особое значение приобретают свойства бумаги в офсетной печати, где происходит избирательное смачивание краской (в присутствии увлажняющего раствора) формы и бумаги.

Гидрофильная бумага, способная поглощать часть влаги, при соприкосновении с офсетным полотном, гидрофобная бумага требует минимального увлажнения формы. При этом гидрофильная и гидрофобная бумага в зависимости от условий ее получения может в процессе печатания изменять рН увлажняющего раствора, что приводит к нарушению баланса «краска—вода» и ухудшает качество оттисков.

Практика использования в печатных процессах разных видов бумаги показывает, что каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Гидрофильная бумага легче поддается акклиматизации, активно воспринимает водные краски, а гидрофобная меньше подвержена влиянию влаги и хорошо воспринимает масляную краску.

Необходимо отметить, что при определенных поверхностных свойствах краска может хорошо восприниматься гидрофильной бумагой и неудовлетворительно — гидрофобной. Поэтому вместе с изучением поверхностных свойств бумаги важно знать поверхностные свойства краски.

Молекулярно-поверхностные свойства красок определяют их способность смачивать и прилипать к поверхностям красочных валиков и цилиндров, печатающих элементов формы и бумаги. Эти свойства зависят главным образом от природы связующего вещества, которые непосредственно вступает в контакт с указанными поверхностями.

Важнейшей характеристикой печатных красок является поверхностная активность связующего, проявляющаяся на границе раздела с контактирующей фазой. Для различных связующих поверхностная активность неодинакова.

Печатная краска может взаимодействовать как с гидрофильной, так с гидрофобной бумагой.

На условия взаимодействия краски и бумаги в печатном процессе сильно влияет давление, под действием которого в момент печатного контакта краска внедряется через приповерхностные поры бумаги в ее толщу. С увеличением количества проникшей в бумагу краски насыщенность цветных оттисков снижается, а оптическая плотность черно-белых изображений уменьшается. При этом расход краски на получение каждого оттиска возрастает, что приводит к увеличению его себестоимости. Излишнее впитывание краски в бумагу снижает качество печатной продукции, и приводит не только к изменению оптической плотности изображения, но и изменению размеров отдельных его элементов.

Это привело к тенденции использования в печатном процессе высокогладких малопористых бумаг и быстрозакрепляющихся красок. Также находят применение малогладкие и высокопористые бумаги, для которых используют медленно закрепляющиеся краски.

Таким образом, для получения оттиска необходимы следующие основные условия:

1) смачивание и прилипание краски к запечатываемой поверхности;

2) частичное внедрение краски в бумагу под действием давления;

3) соблюдение неравенства «сила адгезии» больше «силы когезии» при разрыве красочного слоя;

4) закрепление краски на оттиске.

Роль смачивания в печатном процессе. Прилипание и впитывание краски. В основе печатания любым способом лежат такие явления, как адгезия и смачивание. Адгезия обусловливает взаимодействие между молекулами веществ, различных по своей природе, но находящихся в контакте, а смачивание — это явление, возникающее при таком взаимодействии.

В печатном процессе не может быть ни полного смачивания, ни полного несмачивания. При полном смачивании краска покроет не только печатающие, но и пробельные элементы формы или растечется по поверхности запечатываемого материала. При полном несмачивании краска будет собираться в сферические капли, что резко ухудшит ее контакт с твердой поверхностью и ограничит площадь, по которой может происходить взаимодействие ее частиц. Таким образом, в печатном процессе должно быть неполное смачивание краской контактирующих с ней твердых поверхностей.

Краски высокой и глубокой печати способны смачивать как печатающие, так и пробельные элементы, но т. к. пробельные элементы на формах высокой печати находятся ниже печатающих, а в глубокой печати они очищаются от краски ракелем, краска с пробельных участков практически не переходит на оттиск.

В офсетной печати, печатающие и пробельные элементы формы имеют различные молекулярно-поверхностные свойства, а краска и вода обладают избирательным смачиванием. При нарушении условий избирательного смачивания может наступить инверсия смачивания, при которой пробельные элементы начинают воспринимать краску, а печатающие — отталкивать ее.

Для переноса краски из красочного ящика на печатную форму, а с нее на запечатываемый материал необходимо, чтобы краска не только смачивала контактирующие с ней поверхности, но и прилипала к ним.

Печатный процесс возможен тогда, когда адгезия краски к бумаге и адгезия краски к печатающим элементам формы будет больше когезии краски, т. к. отрыв краски от печатающих элементов происходит по слою краски (когезия — сила взаимодействия между молекулами одного вещества, например краски).