Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Печатные краски

Это основной полиграфический материал, предназначенный для создания изображений на закрепляемой поверхности.

Краска состоит из красящего вещества (пигмента) и связующего. Пигмент является твердой дисперсной фазой, а связующее жидкой дисперсной среды. Кроме того краски могут содержать различные добавки, которые регулируют ее липкость, вязкость, скорость закрепления и некоторые другие свойства.

Требования к печатным краскам

1.Печатные краски должны быть однородными по всей своей массе, т.е. пигмент должен быть равномерно распределен в связующем и надежно стабилизирован сольватными оболочками поверхностно-активных веществ

2. Свойства красок должны быть стабильными в результате транспортировки и длительного хранения. Краски не должны необратимо загустевать и желатинизироваться, не должны выпадать в осадок, терять светопрочность и пленкообразующую способность.

3.Адгезия (прилипание) печатной краски к бумаге должна превышать когезию (внутреннею прочность слоя краски), это требование равносильно тому, чтобы разрыв слоя краски происходил внутри слоя, а не на поверхности раздела бумага краска.

4. Вместе с тем, когезия краски должна быть такой, чтобы создать возможность распределения (раскатывания) краски равномерным слоем на поверхности валиков печатной машины

5. Для переноса равномерного слоя краски с красочных валиков на печатную форму с достаточной скоростью, без затекания краски (такой перенос называется накатом) краска должна обладать оптимальным комплексом структурно - механических свойств (вязкостью, пластичностью, эластичностью)

Вязкость краски должна соответствовать скорости печати: чем выше скорость, тем менее вязкой должна быть краска. Кроме того, вязкость зависит от типа печатной формы. Так, например, краски для глубокой печати должны быть настолько маловязкими, чтобы заполнить мельчайшие углубления печатающих элементов печатной формы.5.Одним из важнейших требований к печатным краскам является их устойчивое закрепление на бумаге в течении определенного промежутка времени, зависящих от характера полиграфических процессов. 6. Изображение должно быть светостойким, устойчивым к действию влаги, кислот, щелочей, масел и других нефтяных фракций, органических растворителей и других реагентов, с которыми может соприкасаться печатная продукция.

Пигмент - это мелкодисперсные черные, белые и цветные порошки, нерастворимые или трудно растворимые в воде, масле и органических растворителях. Пигментные суспензии по сравнению с растворами красок более интенсивны, так как в них можно ввести больше красящего вещества, чем в раствор красителя. Наличие в краске частиц пигмента значительно повышают их вязкость. Вследствие этого, а также того, что пигмент является мелкодисперсным порошком, пигментные краски плохо впитываются в бумажный носитель и образуют более четкие, почти без искажения, изображение.

К пигментам относят и так называемые нерастворимые красочные лаки, получаемые из органических красителей путем их осаждения на неорганическую основу.

Пигменты должны иметь такую цветовую характеристику, чтобы по возможности точно воспроизводить все цвета оригинала; иметь высокую интенсивность, чтобы готовить краску с меньшей концентрацией; образовывать со связующим прозрачные или кроющие краски; иметь высокую цветоустойчивость, т.е. не изменять цвет под воздействием света возможно длительное время; иметь высокую степень дисперсности и мягкие частицы, что обеспечивает образование гладкой поверхности на оттиске и не вызывает износа печатной формы; иметь небольшую маслоемкость, что дает возможность увеличить его содержание в краске, хорошо смачиваться связующим, что сокращает время изготовления краски и обеспечивает равномерное распределение пигмента в краске; быть устойчивым к воде, маслам, бензину и органическим растворителям.

В полиграфической промышленности применяют в основном органические пигменты и красочные лаки, и в небольшом количестве пигменты неорганического происхождения.

На качество и поведение красок влияет структура пигмента, т.е. размер частиц пигмента (степень дисперсности, характер их распределения по размерам, адсорбционная способность, физическая структура).

Высокая степень дисперсности пигмента (малые размеры частиц) обеспечивает стабильность краски, повышает интенсивность. Однако интенсивность достигает своего максимума при уменьшении размера частиц до определенного размера.

При размоле на различных размольных устройствах после высушивания пигмента получить необходимую степень дисперсности трудно. Пигментный порошок содержит частицы, размеры которых равны приблизительно 10-100 микрон, что неприемлимо для печатных красок, что в основном связано с агрегированием частиц пигмента при высушивании. Поэтому при изготовлении красок вводится операция перетира.

Наибольшей способностью к агрегированию обладает технический углерод. Для устранения процесса агрегации используются поверхностно - активные вещества (ПАВ).

Процесс изготовления красок зависит не только от дисперсности, но и от строения частиц. В зависимости от условий изготовления и их химической природы пигмент может иметь кристаллическое, аморфное или смешанное строение. При этом качество оттиска выше у кристаллических пигментов, но достичь заданной степени дисперсности у кристаллических пигментов тяжелее.

Маслоемкость и масляное число являются условным показателем взаимодействия пигмента и связующего и проявляются в способности поглощать его.

Маслоемкостью называют показатель, который характеризует минимальное количество масла, необходимого для перевода порошка пигмента в пастообразное состояние без механического воздействия. Маслоемкость выражают в %, в мл на 100 г пигмента, в мл на 100 мл пигмента. Маслоемкость пигментов колеблется в пределах 30-150 мл/100г.

Светостойкость. Светостойкость красок зависит от химической природы пигмента. Пигменты и красочные лаки одного химического класса имеют примерно одинаковую светостойкость. Например, ряд азопигментов и азолаков выцветает, лаки из ксантеновых красителей желтеют, некоторые пигменты сначала светлеют, а затем темнеют.

Наиболее светостойкими принято считать лаки на основе триарилметановых красителей с фосфорно-вольфрамомолибденовыми кислотами, наименее - бариевые лаки из кислотных красителей.

Светостойкость определяют при облучении красок ртутными лампами, так как они в своем спектре имеют значительную долю лучей с фиолетовым и ультрафиолетовым спектром. При облучении такими лучами краска наименее устойчива.

Плотность органических пигментов для печатных красок относительная небольшая и колеблется от 1,4-2,5г/см3. Белых неорганических пигментов 2-6, металлических под серебро и золото 3-8.Так как связующие независимо от способа происхождения имеют плотность около единицы, то плотность краски определяется плотностью пигмента. Увеличение плотности пигмента может приводить к расслоению краски.

Почти все пигменты для печатных красок получают при протекании химических реакций, при которых конечный продукт (пигмент) осаждается из водной среды. Например, неорганический пигмент гидроксид алюминия получают при взаимодействии сульфата алюминия и соды(Al2(SO4)3+Na2CO3). Органический азопигмент красный получают при реакции азосочетания соли диазония пара нитроанилина и бетта нафтола.

Красочные лаки получают разными способами. Если используют кислотный краситель, то лак получают по реакции между органической солью щелочного металла и неорганической солью щелочеземельного металла (бария кальция, цинка).

(R-SO3) Na+BaCl2=(RSO3) 2Ba +NaCl2

Если используется основной краситель, то для осаждения используют слабые неорганические кислоты, например, фосфорно-вольфрамомолибденовую кислоту: Вместо красителей можно использовать комплексные соединения, например купроферроцианид. Стоимость лака в последнем случае будет значительно ниже.

Красочные лаки могут быть получены осаждением органического красителя на поверхность белого неорганического красителя (гидроокись алюминия, белил).

Образовавшиеся в результате реакции в водной среде пигменты или красочные лаки отфильтровывают и сушат при температуре 1000С. В результате сушки частицы соединяются между собой в комки и агломераты. После сухой пигмент (красочный лак) размалывают. Высушенный и размолотый пигмент представляет собой одну из форм товарного пигмента, поступающего для изготовления краски. Порошки удобны для транспортировки, устойчивы при колебании температуры, однако при длительном хранении способны вновь образовывать агломераты., что ухудшает их способность диспергироваться в связующем.

С целью стабилизации пигментов пигменты выпускают и в модифицированной форме. Для этого при размоле пигменты размалывают в присутствии модификатора - канифоли либо ее соли. При этом канифоль сорбируется на поверхности пигмента, что уменьшает процессы агломерации.

Третьей товарной формой выпуска пигмента является водная паста. Которая образуется после осаждения пигмента и фильтрации. Содержание основного вещества в таких пастах составляет 40-50%.Такую пасту можно непосредственно смешивать с ораническим связующим.

Четвертой товарной формой пигмента является его гранулирование. Гранулирование применяется для пигментов имеющих очень маленький размер (например технический углерод средний диаметр пигмента которого составляет 0,001-004 микрона). Пигменты с такими размерами плохо смачиваются связующим и пылят. При гранулировании пигмент смачивают водой и образовавшуюся пасту продавливают через решетку. При падении нити ломаются на мелкие цилиндрики (гранулы), которые затем просушивают. Гранулы не слеживаются при хранении и легче смачиваются связующим.

Номенклатура

Названия пигментов, красочных лаков и красителей складываются: 1. Из слова обозначающего принадлежность к пигментам, красочным лакам основным или кислотным красителям. 2. Из цвета красящего вещества и его характеристики (светлый, яркий, темный).3. Из оттенка обозначенного начальной буквой Ж-желтоватый, З-зеленоватый, К-красноватый, О-основной чистый и т.д. Кроме того, степень оттенка обозначают цифрой. Иногда к названию красящего вещества прибавляют некоторые характерные данные, например, светопрочный, прозрачный, или указывают принадлежность к химическому классу.

Названия красочных лаков из кислотных красителей имеют некоторые отличия. Название начинается со слова лак, затем следует указание цвета, оттенка и начальная буква соли осадителя. Например, лак красный ЖБ-лак красный с желтоватым оттенком, полученный при действии бариевой соли.

Классификация красящих веществ

1.Азокрасители содержат систему сопряженных двойных связей и одну или несколько азогрупп -N=N-. Азокрасящие вещества составляют более 50% от ассортимента. Моноазапигменты на их основе весьма интенсивны, имеют высокую устойчивость к свету, но не стоики к повышенной температуре. Диазопигменты на основе диаазокрасителей имеют еще более высокую интенсивность и прозрачность, большую устойчивость к действию растворителей. Красочные лаки из азокрасителей отличаются от азапигментов меньшей стойкостью к свету и спирту.

Арилметановые красители. Являются производными арилметана. Их применяют для получения кислотных и основных лаков. К их основным недостаткам относится способность растворяться в спирте, что делает их непригодными для дальнейшего лакирования полиграфической продукции спиртовыми лаками. Остальные показатели достаточно высокие.

Ксантеновые красящие веществ

а. Производные ксантена (дибензопирана)

Недостаток - низкая устойчивость к спирту и толуола. Остальные показатели высокие.

Фталоциановые красители производные внутрикомплексного производного фталоциана с медью, никелем, кобальтом. Цвет в зависимости от металла меняется от красновато-голубого до зеленого. Фталоциановые пигменты обладают высокой интенсивностью, светостойкостью, устойчивы к действию большинства растворителей.

Пигменты для триадных красок - состоят из трех основных красок желтой, пурпурной, голубой. Для изготовления пурпурной краски используют лак рубиновый СК(синеватый,ос. кальциевой солью),для голубой - пигмент голубой фталциановый, для желтой- диазопигмент желтый прозрачный О (основной).

Флюоресцентные красочные лаки. Ипользуют для дневных флюоресцентных красок. Яркость таких красок более чем в два раза превышает яркость обычных красок. Явленние флюоресценции заключается в том, что при облучении молекулы поглощают световую энергию и часть ее возвращает в виде световых лучей с большей длиной волны. Таким образом, флюоресцентные красящие вещества отражают не только видимые лучи, но и невидимые УФ-лучи.

Для изготовления флюоресцентых красочных лаков используют красители с ксантеной структурой закрепленный на синтетических смолах.

Флюоресцентные краски используют для изготовления плакатов, реклам, афиш

Технический углерод

печатный краска пигмент полиграфический

Пигментом для изготовления текстовой продукции служит технический углерод (сажа). ТУ поглощает 95-97% падающего на него цвета. ТУ абсолютно светопрочен, имеет высокую стойкость к действию воды масла и органических растворителей. Краски содержащие этот пигмент имеют сравнительно низкую стоимость. Однако техническому углероду присущи некоторые недостатки. 1).Тонкие слои краски имеют коричневатый или зеленоватый оттенок, для устранения которого необходимо вводить подсветку синего или фиолетового цвета. 2).ТУ способен замедлять процесс химического пленкообразования. 3). Технический углерод имеет высокую маслоемкость, что ограничивает введение в краску его большого количества для повышения интенсивности.

ТУ образуется при неполном сгорании природного газа. Или ацетилена. В состав сажи входит 95-98% углерода, остальное приходится на долю водорода и кислорода. Плотность ТУ колеблется от 1,8до 2,1г/см3. Технический углерод полидисперсен, величина его частиц колеблется от 0,01до0,05 микрон.

В зависимости от способа производства различают семь типов ТУ: газовый канальный, газовый печной, окисленный (модифицированный), ацетиленовый, форсуночный, ламповый, термический. В настоящее время используются первые три типа ТУ.

Выход газовой канальной сажи только 20%, она в наибольшей степени замедляет высыхание красок. Газовая печная сажа не препятствует высыханию красок, но отличается пониженной степенью черноты, состоит из жестких частиц и имеет более высокую по сравнению с канальной сажей дисперсность. Окисленный (модифицированный) ТУ получают в результате дополнительного окисления канального ТУ кислородом воздуха или перекисью водорода. Такая обработка позволяет уменьшить его маслоемкость, увеличить смачиваемость.

Неорганические пигменты -это водонерастворимые цветные и белые соли или оксиды некоторых металлов, а в отдельных случаев и металлы в тонкодисперсном состоянии. Большинство из них получают синтезом из неорганических веществ в водных растворах.

Неорганические пигменты отличаются от органических высокой стойкостью к свету и повышенной температуре. Способ их производства прост, стоимость невысока, однако по сравнению с органическими пигментами они имеют низкую степень дисперсности и менее интенсивны. Поэтому в полиграфической промышленности используют только несколько искусственно полученных неорганических пигментов белого цвета, синий пигмент милори и металлические пигменты.

Белые пигменты это гидроксид алюминия, сернокислый барий, окись цинка и диоксид титана.

Гидроксид алюминия - белый мягкий порошок, высокой дисперсностью, большой маслоемкостью. Белила вводят в краску для улучшения ее раската, наката, и перехода с формы на бумагу, а также для снижения плотности цветных красок. Пигмент может быть использован в качестве основы для изготовления прозрачных красочных лаков и как наполнитель для офсетных красок и красок высокой печати. Данный продукт в отличии от гидроксида алюминия устойчив к щелочам и кислотам, а также устойчив к свету и органическим растворителям.

Сернокислый барий (бланфикс) порошок белизной 93-99%. Имеет малую маслоемкость, среднею плотность, со связующим образует почти прозрачную краску. Используется как основа для красочных лаков и наполнитель для цветных красок. Сульфат бария и гидроокись алюминия могут использоваться совместно. Их смесь называются печатными белилами

Цинковые белила (оксид цинка)- мягкий порошок, с белизной около 98%, с высокой плотностью. Способен вступать в реакцию с кислотами, содержащимися в некоторых связующих, что вызывает изменение цвета.

Титановые белила (диоксид титана)- обладает высокой светостойкость и высокой инертностью к химическим веществам. Имеет самую значительную разницу в коэффициентах преломления со связующим и поэтому образует сильно кроющую краску.

Аэросил- двуокись кремния,(SiO2) иногда именуется белой сажей. Пушистый голубовато-белый порошок.

Пигмент желтый железоокисный- представляет собой моногидрат окиси железа (Fe2O3*H2O)

Пигмент красный железоокисный - представляет собой безводную окись железа(Fe2O3)

Милори (железистосинеродистое железо)- синий пигмент сложного комплексного строения. Пигмент мелкодисперсный, легкий с небольшой маслоемкостью, стоек к кислотам, нестоек к щелочам, имеет высокую светостойкость. Милори ускоряет процесс пленкообразования.

Нельзя использовать для печатания упаковок для щелочных продуктов типа мыла и стирального порошка. МИЛОРИ используется для изготовления синих красок и в качестве подстветки для черных красок.

Металлические пигменты- грубодисперсные порошки с частицами в виде чешуек, полученные из измельченных металлов.

«Серебряные» пигменты порошок чистого алюминия. Пигмент образует пленку с высокой кроющей способностью и блеском.

«Золотые» пигменты порошок сплава, состоящий из меди, цинка и олова.

Получают металлические пигменты механическим измельчением тонкой фольги в шаровых мельницах, с последующей полировкой порошка щетками.

Металлические пигменты используются для получения «золотых» и «серебряных» красок для печатания на переплетных крышках, а также для припудривания свежеотпечатанных оттисков.

Основные положения теории цветности

Важнейшим оптическим свойством красящих веществ является цвет. Цвет краски обусловлен результатом процесса отражения и поглощения лучей света. Свет это один из видов электромагнитных колебаний. Видимый солнечный цвет охватывает область электромагнитных колебаний длиной волны 400-760 нм. Световой поток с длиной волны менее 400 нм относится к ультрафиолетовой части спектра, а выше 760 нм к инфракрасной части спектра. В солнечном цвете различают семь основных радужных цветов( красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый) и множество оттенков число которых колеблется до нескольких сотен.

При смешении световых потоков основных цветов-- красного, синего и зеленого , при условии их одинаковой яркости, создается впечатление белого цвета. Смешением трех или двух потоков разной яркости могут быть получены различные оттенки. Смешение цветов при котором не происходит поглощения, а осуществляется смешение называется аддитивным.

Если к определенному монохроматическому потоку добавить другой монохроматический поток и при смешении образуется белый цвет , то два таких цвета называются дополнительными.

Изменение цвета в сторону более длинных волн называется углублением цвета или батохромным сдвигом. Обратное изменение, т.е., в сторону более коротких длин волн называется повышением цвета или гипсохромным сдвигом.

Совсем другие оттенки получаются, если вместо смешения световых потоков смешать краски ли если последовательно накладывать друг на друга тонкие слои прозрачных красок. Так, при смешении красок трех основных цветов (синей зеленой красной), получают черный или серый цвет.

При действии цвета на различные непрозрачные тела, когда отражаются лучи всей видимой части света, тела воспринимаются как белые. Если лучи полностью поглощаются телом, то тела воспринимаются как черные, при частичном поглощении в равной степени всего видимого диапазона волн - как серые. Тела белые, черные и серые называются ахроматическими. При избирательном поглощени световых лучей разных длин волн из общего потока света в результате сложения отраженных лучей возникает цвет, и тела воспринимаются окрашенными

СВЯЗУЮЩИЕ для печатных красок

Связующее -- жидкая фраза красок, состоящая из смол, различных растворителей и добавок. Связующие придают краскам печатные свойства, т.е. способность раскатываться валиками в тонкий равномерный слой, наноситься на печатную форму, переходить с формы на запечатываемую поверхность и закрепляться на ней.

Требование к связующему: 1. Обеспечивать прочное закрепление пигмента на оттисках.

2. Хорошо смачивать пигмент, иметь достаточную вязкость и липкость.3.НЕ вступать в реакцию с пигментом.4. Не вступать в реакцию с материалом печатных форм, быть по возможности безвредными.5.Быть прозрачными, бесцветными или слабоокрашиваемыми.

Это достигается путем подбора состава связующего, т.е. пленкообразователей, растворителей и добавок.

Одной из основных функций связующего является закрепление пигмента на оттисках, которое может достигаться 1. За счет химического пленкообразования, т.е. закрепления за счет поликонденсации, фотополимеризации или реакции окислительной полимеризации смол.2. Впитывания и отделения нелетучего растворителей в процессе впитывания.3. Испарения растворителя.4. Высаждения полимера за счет изменения соотношения растворитель - осадитель. 4.Термоплавкого связующего.

Механизмы закрепления

1.Химическое пленкообразование. характерно для растительных масел. Растительные масла представляют собой сложные эфиры глицерина и органических кислот с одной или двумя двойными связями. Эти связи под воздействием кислорода воздуха превращаются в перекиси, которые разлагаются с образованием свободных радикалов, способствуют образованию полимеров. В практике обычные растительные масла не применяют из-за их низкой реакционной способности.

Наиболее эффективным связующим являются алкидные смолы. Алкидные смолы представляют собой продукт поликонденсации полученный между о-фталевым ангидридом и двух или трех атомным спиртом, например глицерином или гликолем.

Фенолальдегидные смолы-получают по реакции поликонденсации между формальдегидом и замещенными фенолами. Важным свойством этих смол является их способность играть роль ПАВ, т.е. сорбироваться на частицах пигмента и образовывать защитные сольватные оболочки.

Каучук. Синтетический каучук в чистом виде из-за большой липкости не используется. Из производных каучука широкое распространение получил циклокаучук. Циклокаучук получают из толуольного раствора синтетического изопренового каучука путем его нагревания в присутствии катализатора - пятиокиси фосфора. Циклокаучук характеризуется высокой инертностью, хорошей совместимостью с рядом других полимеров, хорошей отдачей растворителя, прочностью и эластичностью красочной пленки. Недостатком применения циклокаучука является его высокая пылимость.

Кроме того, для пленкообразования могут использоваться простые эфиры целлюлозы и природные белки, извлекаемые из клейковины кукурузных зерен.

Сиккативы используют для ускорения окислительной полимеризации (пленкообразования) В качестве сиккативов используют соли органических кислот и марганца, кобальта, марганца и свинца.

На практике применяют смешанные сиккативы. Сиккативы вводят в краску перед ее изготовлении, но существуют и краски в которые сиккативы введены заблаговременно.

Антиоксиданты (антисиккативы) . При длительной работе печатных машин или при остановке машин краска начинает затвердевать на раскатно-накатной системе красочного аппарата и печатной форме. Антисиккативы применяют в виде жидкости в аэрозольной упаковке. Путем опрыскивания растирочных и красочных валиков можно свести к минимуму пленкообразование краски во время остановки печатной машины. Антиоксидантами являются ароматическими амины и фенолы.

Связующие на основе фотополимеров. Химические процессы полимеризации можно ускорить за счет ультрафиолетового облучения оттисков. В этом случае в состав смол входят компоненты чувствительные к облучению. К ним относятся производные акриловой кислоты: СН2=СН-СООН. Кроме того необходимым компонентом таких систем является инициаторы реакции полимеризации - перекиси и гидроперекиси R-OO-R ROOH. Эти вещества используются для закрепления под действием света, при котором они разлагаются с выделением свободных радикалов, а последние инициируют реакцию полимеризации. При достаточной мощности ультрафиолета отверждение происходит за доли секунды.

Широкому применению данного метода препятствует его высокая стоимость и экологическая опасность вследствии выделения озона.

Непременное условие при печатании на связующем, которое закрепляется в результате впитывания - применение пористой бумаги с высокой впитывающей способностью. Таким образом, растворитель впитывается в поры, а краска остается на поверхности. Практически весь растворитель впитывается в поры, так как вследствии впитывания вязкость краски на поверхности растет, и она загустевает. Остаточный в краске растворитель пластифицирует краску и придает ей устойчивость при деформации. Требование к полимерной смоле: она должна быть твердой при комнатной температуре и иметь высокую (выше 100оС) температуру размягчения. Последнее требование связано с тем, что небольшое количество растворителя, который остается в полимере понижает температуру размягчения краски вплоть до комнатной. И если температура размягчения полимерной смолы невелика, то приходится ждать большее время для удаления растворителя.

Связующие, закрепляющиеся в результате испарения растворителя.

В этом случае пленкообразователем служат твердые полимерные смолы. Для растворения применяют летучие растворители, и формирование твердой пленки происходит при непрерывном увеличении концентрации полимера на поверхности печатного материала. Этот способ наиболее незаменим при печатании на поверхности не впитывающего материала.

В качестве растворителей применяют толуол, этанол, этилацетат, изопропиловый спирт, тетралин, этилцеллозольв. и бензин. Испарение летучих растворителей создает вредные условия для персонала, загрязняет окружающую среду. Кроме того, большинство растворителей огнеопасны и взрывоопасны.

Используют раствор полимерной смолы в смеси из двух растворителей - «хорошего» и «плохого» растворителя. Под плохим растворителем понимают растворитель, который не растворяет полимер при данной температуре. Увеличение доли такого растворителя в смеси приводит к агрегации смолы, что ускоряет пленкообразование. При нанесении такого раствора смолы на бумажный носитель происходит избирательное поглощение хорошего растворителя, увеличение доли плохого растворителя, увеличение вязкости из-за агрегации полимерной смолы и как следствие быстрое высыхание.

Термоплавкие связующие представляют собой термопластичную смолу (полимерную смолу которая при определенной температуре способна течь) с относительно низкой температурой плавления(до 100 гр. С). Перед печатанием смолу вместе с вкрапленным в нее пигментом расплавляют в красочном ящике до необходимой вязкости, и в таком виде краска наносится на печатную форму. В избежания охлаждения печатную форму, а иногда и раскаточно-накаточную часть машины нагревают. На оттиске краска мгновенно переходит в твердое состояние. Впитывание в этом случае практически отсутствует. Связующим для таких красок является воск и парафин. Кроме пигмента термопластичные краски содержат пластфикатор-олифу.

Изготовление печатных красок. Оборудование

Производство печатной краски заключается в смешении пигмента и жидкого связующего. При этом должна быть обеспечена высокая степень дисперсности пигмента, равномерное распределение его в связующем и придание пигменту высокой агрегативной устойчивости. Технологические схемы производства красок могут различаться в зависимости от того, используется ли сухой пигмент или пигмент в виде водной пасты, а также от вида и назначения краски.

Большинство пигментов получают осаждением из водных растворов, что обеспечивает высокую степень дисперсности частиц пигмента. Но в дальнейшем, когда осадок отфильтровывается и высушен, пигмент агломерирует в твердую массу, которую размалывают механическим путем. Однако восстановить первичную структуру после размола не удается и пигмент получается в виде полидисперсного порошка с широким распределением частиц по размерам. Поэтому основная задача производства красок -диспергирование пигмента в смеси со связующим (перетир) с целью восстановления первичной высокой степени дисперсности. По мере перетира меняется внешний вид смеси. Сначала грубодисперсные, не перетертые агрегат придают поверхности краски зернистую фактуру, затем по мере перетира она становится глянцевой. Контроль над процессом ведут с помощью прибора - клина, позволяющего видеть наличие крупных частиц. Кроме того, можно использовать микроскоп, а также ситовой анализ

Прибор клин имеет выемку в форме клина, которая начинается с углубления 100 микрон постепенным переходом на нет. Краску прогоняют специальным ножом по клину. При этом грубые частицы, размер которых превышает глубину выемки выступают над поверхностью. По шкале прибора отмечают глубину места, где появилась основная масса грубых частиц.

При ситовом анализе навеску краски, разведенную скипидаром фильтруют через бронзовую сетку. Осадок промывают, высушивают и взвешивают.

Так как экономически и технологически целесообразно готовить сначала промежуточные полуфабрикаты, а не затирать каждую краску в соответствии с ее составом, то сначала готовят промежуточный лак (не путать с красочным лаком) путем смешения смолы и растворителя. Затем промежуточный лак замешивают с пигментом в замесочной машине и оставляют для вызревания замеса на 12-20 часов. На последней стадии в перетир добавляют растворители и добавки.

Оборудование. При производстве красок из сухого пигмента используют валковую краскотерочную машину, которая состоит из трех металлических валов, вращающихся навстречу друг другу. Скорость вращения валов возрастает от первого вала к третьему. Замес поступает в промежуток между первым и вторым валом. Из-за разности скоростей в узком зазоре возникает градиент скоростей, при котором разные слои замеса движутся с неодинаковыми скоростями друг относительно друга, что и вызывает растирание смеси. Соотношение скоростей 4:2:1. При выходе из зазора перетираемая масса разделяется: одна часть остается на поверхности первого вала и возвращается в исходное положение, вторая попадает на поверхность второго вала и попадает в зазор между вторым и третьим валами. С третьего вала краску снимает нож, прижатый к поверхности третьего вала. Так как перетир сопровождается нагревом, то внутрь валов подают воду для охлаждения. Зазор между валами подвергается регулировке.

На валковых машинах хорошо перетираютя высовязкие краски. Для приготовления маловязких красок, например краски для газет используют бисерную мельницу. Она представляет собой цилиндр, с вертикальным ротором Ротор имеет ряд горизонтальных дисков с бортами. В ротор загружают мелкие шарики из стекла, фарфора или другого материала. Размер шаров 0,5-5 мм. Замес поступает в нижнюю часть машины, а выходит из верхней. Бисерные мельницы имеют рубашку для охлаждения, в некоторых конструкциях охлаждается и ротор. Мельницы обычно стоят последовательно.

Кроме мельниц с валами и шарами находят применение ультразвуковые и электромагнитные диспергаторы.

Производство красок из водных паст пигментов. Водная паста содержит 50% воды. Пасту смешивают со связующим и ПАВ, который создает условия для избирательного смачивания пигмента связующим. В результате вода отделяется от смеси и сливается. Остаток воды 15-20% испаряется в вакууме при нагревании. После удаления последних порций воды вводятся остальные компоненты, и замес перетирают на краскотерочной машине. Так как пигмент в краске уже имеет нужную степень дисперсности, то нет необходимости в продолжительном диспергировании.

Метод удаления воды используется и при изготовлении черных красок. Сажа плохо смачивается связующим, поэтому с трудом перетирается в машине. Процесс перетира значительно облегчается, если сажу предварительно смешивают с водой и изопропиловым спиртом. Такую смесь перетирают, а лишь затем добавляют связующее. Такой способ позволяет сэкономить энергию на размол. В последние годы из-за образования большого количества грязной воды данный способ вытесняется новыми высокоэффективными мешальными устройствами типа диссольвера. Дисольвер представляет собой герметически закрытую мешалку с турбиной фрезерного типа.

Производство красок, содержащих летучие растворители. При производстве таких красок используют герметически закрытое оборудование типа шаровой мельницы. Шаровая мельница представляет собой горизонтальный барабан, заполненный мелющими шарами или галькой. Для перетира используют и стержневые мельницы в которых мелющим телом служат стержни из высокопрочной стали.

Реологические свойства красок

Реология - учение о течении коллоидно - дисперсионных систем, происходящих под действием механического напряжения. Особенностью реологических свойств красок является наличия двух компонентов: связующего, которое придает краске текучесть и пигмента, который придает краске упругость.

Если бы краски представляли собой обычные жидкости, то их вязкостные свойства определялись бы внутренним сопротивлением, которое жидкости проявляет при течении. Мерой вязкости жидкости является скорость течения.

Для многих жидкостей, в том числе и связующих, характерно возрастание скорости течения пропорционально увеличению внешнего воздействия. Для таких жидкостей вязкость является величиной постоянной, независимой от величины напряжения сдвига.

Смешение связующего с пигментом существенно влияет на вязкость системы. Наличие пигмента делает эти жидкости похожими на пластические тела. При определенной концентрации пигмента частицы пигмента образуют сплошной пространственный каркас, что придает ей новые свойства.

При определенных условиях структура краски приобретает вид пространственной сетки и краска ведет себя не как жидкость, а как пластичное тело, т.е. начинает течь, если к ней приложено усилие равное пределу текучести. Если к такой краске приложить механическое воздействие, например перемешать, то после прекращения такого воздействия краска вновь приобретет прежнюю структуру. Такое обратимое изменение структуры коллоидной системы (структуирование-разрушение коллоидной структуры-структурирование) носит название тиксотропии. На практике это находит свое выражение в том, что краски находящиеся в состоянии покоя самопроизвольно загустевают, а при перемешивании разжижаются. сдвига.

В практике для характеристики реологических свойств красок пользуются несколькими величинами это отношение максимальной и минимальной вязкости, значение предела текучести и растекаемость красок (так, например краску объемом 0,1 мл помещают под груз на два стекла под груз 250 г и через 15 минут определяют по диаметру пятна растекания).

Липкость краски. Под липкостью понимают способность краски сцепляться с наносимой поверхностью и сопротивляться расслоению красочного слоя. Измерение липкости проводится на специальных приборах липкометрах. Липкометр состоит из двух валиков со слоем краски между ними. Ведущий валик вращается вокруг неподвижной оси, измерительный монтируется таким образом, что может свободно перемещаться над центральным. Смещение измерительного валика принято за меру липкости. Возникающее перемещение измерительного валика фиксируется в относительных единицах липкости.

С липкостью связан один из дефектов печатания - выщипывание краской частиц бумаги, что считается браком печатной продукции. Выщипывание наблюдается тогда, когда прочность поверхности бумаги невысокая, либо поверхность бумаги ворсистая, либо краска чрезмерно липкая. С липкость связана и пылимость краски, т.е. образование при печатании красочного тумана из мельчайших частиц краски.

Причина возникновение пылимости - образование длинных и тонких красочных нитей (тяжей) при раскатывании краски на валиках. Пылимость обычно наблюдается на быстроходных машинах. Пылимость также зависит и от реологических свойств краски. Чем выше отношение максимальной и минимальной вязкости в краске, тем выше структурирование и тем короче нити и меньше пыление. Если за счет уменьшения скорости печатной машины не удается уменьшить пыление, то следует заменить краску.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕЧАТНЫХ КРАСОК

К ОПТИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ КРАСОК ОТНОСЯТСЯ: цветовые характеристики: яркость, глянец, прозрачность или противоположная ему характеристика кроющая способность, интенсивность, светостойкость, устойчивость цвета к действию растворителей и химических реактивов.

1.Яркость. Коэффициент отражения - определяется как отношение количества отраженного света к количеству падающего света.

2.Цветность и цветовой фон. Известно, что цвет поверхности является сложной составляющей от отраженных лучей. Любому сложному излучению можно экспериментально подобрать монохроматическое излучение, имеющее тот же цвет, что и исследуемый образец. Длина волны такого монохроматического излучения определяет одну из характеристик цвета - его цветовой тон и обозначается буквой (лямда).

Другая характеристика цвета - насыщенность. Монохроматическое излучение, определяющее цветовой тон может быть смешано с ахроматическим белым цветом. При этом цветовой тон останется тем же, однако, изменится степень его разбавления белым цветом. Степень насыщенности количественно характеризуется чистотой цвета. Чистота цвета показывает насколько данный монохроматический цвет близок к белому и выражается в%.

Глянец. В зависимости от вида и назначения печатной продукции оттиски могут быть матовыми и глянцевыми. Глянец проявляется в различной яркости образца в разных направлениях. Другими словами говорят, что глянцевый образец имеет блики. Блики от глянцевой поверхности при обычном освещении кажутся белыми независимо от цвета тела.

Прозрачность краски это способность краски пропускать лучи света. Прозрачность краски и противоположное этому свойство - кроющая способность имеют большое значение. При печатании по цветному фону или на переплетах краски должны обладать значительной кроющей способностью. Наоборот, при многокрасочной печати, когда различные цветовые тона создаются наложением красок, они должны быть прозрачными.

Укрывистость краски это способность краски в большей или меньшей степени закрывать цвет нижележащей подложки. Укрывистость характеризуется количеством краски, нанесенной на на поверхность для получения заданной оптической плотности.

Интенсивность краски. Используется как сравнительная величина. Из двух красок интенсивней будет та, которой потребуется меньше для создания одинаковой оптической плотности.

Светостойкость. Характеризует способность краски сохранять цвет и не выцветать со временем под действием света. Светоскойсть зависит от светостойкости пигмента и определяется его химической природой. Определение светостойкости проводят путем освещения образца и эталона. Эталон состоит из восьми полосок, окрашенных голубыми красками различной светопрчности. Каждая полоска эталона имеет свой номер. Устойчивость окраски путем сравнения их выцветания с выцветанием эталона.

Устойчивость красок к действию реактивов. При действие на краску реагентов может произойти либо растворение связующего и пигмента, либо химическое взаимодействие пигмента и реагента. В зависимости от применения, краски должны иметь различную устойчивость к реагентам. Например, краски для афиш должны отличаться высокой водостойкостью, а краски для упаковки химических реагентов устойчивостью к действию этих реагентов. Устойчивость связующего к действию растворителей имеет значение при лакировании печатной продукции, когда растворитель, содержащийся в лаке( спирт) может повредить красочную пленку.

Характеристика различных способов печати

Процесс печатания в большинстве случаев осуществляется контактом поверхности бумаги с поверхностью печатной формы (или промежуточного офсетного цилиндра, обтянутого эластичной резиной)под давлением печатного цилиндра или другого подобного устройства. Печатная форма состоит из печатающих элементов, на поверхности которых находится тонкий слой краски и пробельных элементов, которые должны быть свободными от краски. Существуют способы печатания, при которых краска проникает на бумагу через сетчатый трафарет или переносится под действием электростатических или электромагнитных сил.

В зависимости от типа печатной формы различают следующие виды печати: высокая (типографская) печать, плоская (литографский, офсетный, фототипия) печать, глубокая печать, электростатический и электроманитный способы печати, этмографический (шелкотрафаретный) и др.

Для высокой печати применяются форма, печатные элементы которой значительно возвышаются над пробелами

В процессе печатания краска наносится только на поверхность печатающих элементов, не попадая в пробелы между ними.

В печатной форме для плоской печати, печатающие и пробельные элементы практически расположены на одном и том же уровне. Процесс плоской печати основан на избирательном смачивании пробельных и печатных элементов: печатные элементы хорошо смачиваются масляной краской и не смачиваются водой, а пробельные наоборот, - хорошо смачиваются водой и не смачиваются краской. В процессе плоского печатания печатную форму перед получением каждого оттиска смачивают водой, а затем наносят на нее краску.

Печатные элементы в формах для глубокой печати значительно углублены по сравнению с пробельными:

В процессе печатания краска наносится как на печатающие, так и на пробельные элементы и затем, перед получением каждого оттиска, тщательно удаляется с пробельных элементов печатной формы.

При этмографической печати (шелкотрафаретной) в качестве печатной формы используется шаблон-трафарет в виде шелковой или другой сетки, натянутый на прямоугольную раму Пробельные элементы закрыты пленкой, а печатающие наоборот, открыты и через них проходит краска.

При элетростатическом спообе печати используется способность краски, имеющей положительный заряд прилипать к отрицательно заряженной бумаге, которую предварительно экспонируют через диапозитив.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕЧАТНЫХ КРАСОК

Печатные краски в соответствии со способом печатания, для которого они предназначаются, разделяются на типографские, офсетные, краски для глубокой печати, флексографические, трафаретные.

В зависимости от конструкции печатных машин - на краски для печатания на плоских машинах и ротационных машинах.

В зависимости от назначения печатной продукции - на газетные, книжные, журнальные, иллюстрационные, картографические, плакатные, афишные и т.д.

Краски для печатания на бумаге классифицируют по шестизначным номерам. Первые четыре цифры определяют серию краски т.е. ее назначение и применение. Серия включает в себя следующие признаки. Первая цифра - способ печати или способ применения, вторая цифра - конструкция печатной машины, третья цифра назначение краски, четвертая цифра - вид бумаги. Более полная расшифровка приведена в таблице.

ПЕРВАЯ ЦИФРА - СПОСОБ ПЕЧАТИ ИЛИ СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ КРАСКИ ТИПОГРАФСКАЯ ПЕЧАТЬ ОФСЕТНАЯ ПЕЧАТЬ ГЛУБОКАЯ ПЕЧАТЬ ФОРМНЫЕ ПРОЦЕССЫ РОТАТАРНАЯ ПЕЧАТЬ ТИПООФСЕТНАЯ ПЕЧАТЬ ПЕЧАТЬ НА ПЕРЕПЛЕТАХ ЗАКРАСКА ОБРЕЗОВ КНИЖНЫХ БЛОКОВ ВТОРАЯ ЦИФРА - КОНСТРУКЦИЯ ПЕЧАТНОЙ МАШИНЫ ГАЗЕТНАЯ РОТАЦИОННАЯ(РУЛОННАЯ) СКОРОСТЬ ПЕЧАТИ ДО 25 ТЫС ОБ/Ч ТО ЖЕ, СО СКОРОСТЬЮ ПЕЧАТАНИЯ ДО 40 ТЫС. ОБ/Ч КНИЖНО-ЖУРНАЛЬНАЯ РОТАЦИОННАЯ (РУЛОННАЯ) МАШИНА СО СКОР. ПЕЧАТАНИЯ ДО 9 ТЫС. ОБ/Ч (БЕЗ СУШИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ) ТО ЖЕ, СО СКОР. ПЕЧАТАНИЯ ДО 25 ТЫС. ОБ/Ч(С СУШИЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ ЛИСТОВАЯ РОТАЦИОННАЯ МАШИНА СО СКОР. ПЕЧАТ. ДО 7 ТЫС. ОБ/Ч ПЛОСКОПЕЧАТНЫЕ ЛИСТОВЫЕ МАШИНЫ СО СКОР. ПЕЧ. 2-7 ТЫС. ОБ/Ч МАЛАЯ ОФСЕТНАЯ МАШИНА СПЕЦИАЛЬНАЯ ПЕЧАТНАЯ МАШИНА ТРЕТЬЯ ЦИФРА - НАЗНАЧЕНИЕ КРАСКИ ДЛЯ РЯДОВЫХ РАБОТ ГЛЯНЦЕВЫЕ КРАСКИ ФОНОВЫЕ КРАСКИ ДЛЯ КАРТОГРАФИЧЕЧКИХ РАБОТ ЧЕТВЕРТАЯ ЦИФРА -ВИД БУМАГИ ГАЗЕТНАЯ №2 И 3 №1 МАШИННОГО МЕЛОВАНИЯ МЕЛОВАННАЯ МЕЛОВАННАЯ ПОВЫШЕННОЙ ГЛАДКОСТИ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАРТОГРАФИЧЕСКАЯ	Цифровое обозначение 1 2 3 4 5 7 8 9 1 2 3 4 5 7 9 0 1 2 3 5 1 2 3 4 5 6 7 8

Две последние цифры в номере краски, отделенные от серии черточкой, определяют ее цвет по следующей системе:

черные 01-09 оранжевые 10-19 красные 20-29 синие 30-39 зеленые 40-49 желтые 50-59 коричневые 60-69 фиолетовые 70-79 белые 80-89

Краски для четырех цветной печати имеют семизначные номера, седьмая цифра указывает номер триады.

В результате появления новых универсальных красок и красок для новых видов бумаги их номенклатура отступает от приведенной цифровой классификации. При этом применяют следующие обозначения: первая буква обозначает способ печати Ф- флексографическая, Г-глубокая, Т-трафаретная, О - офсетная, С -высокая офсетная. Вторая буква показывает для какого материала предназначена краска: Ц-целофан, П-полиэтиленовая пленка, Ф-фольга алюминиевая. Б-бумага, В-поливинилхлоридная пленка,У-универсальная. Третья и четвертая буква обозначает тип пленкообразование: НЦ-нитроцеллюлоза, ЭЦ-этилцеллюлоза, ШЛ-щеллак, и т.д. Цветовая характеристика такая же, как и у приведенной ранее классификации.

КРАСКИ ДЛЯ ВЫСОКОЙ (ТИПОГРАФСКОЙ) ПЕЧАТИ

В зависимости от технологических особенностей оборудования, свойств бумаги, скорости печатания к краскам предявляются разные требования. Краски для высокой печати, предназначенные для плоских печатных машин должны хорошо вращаться в красочном ящике, для ротационных машин это требование не обязательно т.к. благодаря сравнительно небольшой вязкости такие краски хорошо текут.

В процессе печатания краска должна распределяться на поверхности печатующих элементов равномерным тонким слоем, не затекая в пробельные элементы. Так как продолжительность получения оттиска на современных газетных ротационных машинах составляет тысячные доли секунды, то наименее вязкими будут газетные ротационные краски.

Высокие требования предъявляются к скорости закрепления типографских красок. Газетные краски должны закрепляться практически мгновенно, иллюстрационные в течение 24-28 часов.

Черные типографские краски состоят в основном из пигмента, подцветки-интесификатора и связующего. В качестве пигмента применяют газовая канальная сажа в основном ее окисленная разновидность. В качестве подсветки используют наиболее интенсивные синие пигменты или лаки, а также маслорастворимые красители. Для этой цели применяют неорганический пигмент милори, органический пигмент синий трифенилметановый, лаки - основной синий и основной фиолетовый. Маслорастворимые красители представлены производными индулина и основного фиолетового К.

Связующее представляет собой раствор битума в минеральном масле.

Невысокая вязкость черной газетной краски способствует ее быстрому впитыванию в крупные поры газетной бумаги в момент печатания. Однако, небольшое содержание в связующем битума задерживает ее окончательное закрепление.

Количество сажи составляет 10-20%, подцветки 5-20%, , сиккатив 0- 10%, связующее - остальное.

Цветные типографские краски. Состоят из цветных пигментов и (или) цветных лаков, связующего, сиккатива.

Типовой состав цветной типографской краски имеет вид:

органический пигмент без наполн.10-25% лак, связующее, сиккатив, наполнитель 25-40 %

Краски для многоцветной печати. Согласно теории цветного репродуцирования для точного воспроизведения большинства цветных оригиналов достаточно иметь одну триаду цветных красок, состоящих из пурпурной, голубой и желтой красок. Однако из-за несовершенства цветоделительного процесса и несовершенства, имеющихся цветных полиграфических красок при их сочетании не удается достичь черных и достаточно темных цветов на оттиске. Поэтому к триаде цветных красок приходится добавлять четвертую нейтрально серую или черную краску.

В качестве пигментов для таких триад используются пигменты: желтый прозрачный. О, лаковый рубиновый СК, голубой фтализоцианатный (или гелион голубой).

В качестве пленкообразователей для типографских красок применяют глянцевый лак и лак горячей сушки.

Краски для офсетного способа печати

Краски для офсетной печати во многом аналогичны типографским. Особенностью офсетной печати заключается в двойном переходе краски: сначала на офсетное полотно, затем на бумагу. Поэтому офсетные краски, как правило, содержат большее количество пигмента, чем типографские.

Офсетные краски должны иметь высокую интенсивность и быть стойкими к эмульгированию. В остальном они не отличаются от типографских красок. Поэтому офсетные краски могут применяться и для высокой печати.

Цветные краски для офсетной печати РАДУГА. В ее основу положена восьмикрасочная система смешения цветов: триадные краски 23,53,33, три краски красная, сине-фиолетовая и зеленая, а также две дополнительные красно-фиолетовая и оранжевая. Эти восемь красок при по парном смешении дают 36 базовых красок. В результате смешения двух цветных базовых с белой или черной получают 259 цветов. Эта основная цветовая гамма дополняется 169-ю малонасыщенными цветами.

Краски для глубокой печати

В глубокой печати краски должны хорошо заполнять углубления печатающих элементов печатной формы, хорошо удаляться с пробельных элементов. Поэтому они имеют малую вязкость, чем отличаются от красок для высокой и офсетной печати. Краски изготавливают с небольшим содержанием пигмента, на маловязком связующем. В качестве связующего используется раствор твердых смол (канифольные и фенолальдегидные) в толуоле. Краска, разведенная до рабочей вязкости, практически лишена пластичных свойств и подчиняется закону ньютоновского течения.

Небольшая вязкость связующего позволяет пигменту осесть, а невысокая концентрация пигметна препятствует структурообразованию. В результате для красок глубокой печати наблюдается расслаивание. Однако по мере оседания концентрация пигмента в нижних слоя увеличиватся и стуктурообразование может произойти.

При разбавлении краски растворителем до рабочей вязкости возрастает опасность осаждения пигмента. Такой процесс называется пигментным шоком. Для того, чтобы обеспечить агрегативную устойчивость краски при разбавлении, применяют смолу, которая необратимо сорбируется на пигменте и создает устойчивую сольватную оболочку. Такой смолой является фенолальдегидная смола.

КРАСКИ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ПЕЧАТИ

Краски для печати на различного вида таре и упаковке (полиэтилен, жесть, целлофан, алюминиевой фольге, бумага, картон). Общим признаком для такого вида печати является отсутствия пористой поверхности и впитывания. Вследствие этого механизм закрепления красок представляет собой либо химическое пленкообразование, либо испарение растворителя.