Краски в полиграфии

Размещено на http://allbest.ru

Санкт-Петербургский государственный университет

технологии и дизайна

Северо-Западный институт печати

Факультет ПТиО

Контрольная работа

по предмету «Органические соединения в полиграфии»

Краски в полиграфии

Выполнил: студент группы ТЗ-3 Мирошников Г.Б.

Санкт-Петербург, 2012 г.

Органические соединения в красках, содержащих растворитель, в красках с низким содержанием растворителя, не содержащих растворитель

Печатные краски состоят в основном из:

· красящих веществ (пигментов или красителей);

· связующих веществ;

· вспомогательных средств и добавок;

· растворителей.

В зависимости от способа печати различают печатные краски различной консистенции - от очень жидкотекучих (на водной основе), включая пастообразные, и до сухих (твердых, например порошков).

Механизм передачи краски, способ ее сушки или фиксации на запечатываемом материале определяются структурой и составными компонентами.

Красящие вещества подразделяются на:

· пигменты (органические и неорганические цветные, белые или черные субстанции, которые не растворимы в системах носителей). Речь идет о твердых частицах или агломератах молекул, которые распреде лены в жидком носителе - связующем во взвешенном состоянии;

· красители (органические соединения в молекулярной форме).

Пигменты состоят из молекул, которые объединяются друг с другом в кристаллы. Как правило, частицы пигментов имеют размеры от 0,1 до 2 мкм. Они могут состоять из нескольких миллионов молекул. Примерно 10% молекул находятся на поверхности. Эти молекулы и некоторые, лежащие под ними, могут поглощать свет. Пигменты способны отражать и рассеивать свет, а поэтому они светонепроницаемы. Они имеют широкий спектр поглощения и поэтому не являются «чистыми» с точки зрения передачи цвета как красители, которые имеют очень узкий спектр поглощения.

Красители - молекулы, окруженные растворителем (жидкость - основа). Так как почти каждая молекула, и не только на поверхности, может поглощать фотоны, красители отличаются высокой интенсивностью цвета и яркостью краски.

Пигменты в любом случае нуждаются в связующем веществе при фиксации на запечатываемом материале, в то время как красители связываются непосредственно с поверхностью запечатываемого материала. Недостатком красителей является их ограниченная светопрочность (окисление ведет к выцветанию). В отношении светопрочности и стабильности цвета преимущество имеют пигментированные краски.

Пигменты должны дополняться диспергаторами для того, чтобы не агломерировать. Красители, напротив, находятся в растворенном состоянии и не осаждаются в жидкости.

Печатные краски в большинстве случаев содержат пигменты. Доля пигмента в краске составляет в зависимости от цветового тона от 5 до 30%.

Большее значение в полиграфической промышленности имеют органические пигменты, которые обеспечивают краскам для триадной печати достижение желаемого цветового тона. Необходимо различать цветные и черные пигменты.

Основные неорганические пигменты: белые пигменты (например, диоксид титана); металлизированные пигменты (бронза с золотым или серебряным оттенком); перламутровые глянцевые и флуоресцирующие пигменты (для красок дневного свечения).

Связующие вещества. В обычных способах печати применяют краски, связующими веществами которых являются смолы, растворенные в минеральном масле. В связующем веществе пигменты тонко диспергируются. Оболочка из связующего вещества, окружающая частицы пигмента, защищает их от контактов, приводящих к объединению в агломераты и их осаждению. Связующие вещества высыхают (задубливаются) на печатном материале и таким образом фиксируют пигменты.

Вспомогательные материалы. Вид вспомогательных материалов (добавок) в красках зависит от соответствующего способа печати, для которого они предназначены. Вспомогательные вещества добавляются для воздействия на сушку, текучесть и прочность к истиранию красок. Нечипоренко Н.А. О вспомогательных материалах и корректировке свойств печатных красок. [Электронный ресурс] // Новости полиграфии.-2005.-№4.- URL:http://www.printerra.ru/679/

Вещества-носители. При обычных способах печати к веществам-носителям для красящих средств относятся разбавитель печатной краски (например, минеральные масла) и также, если это необходимо, растворители (как толуол в глубокой печати).

Требования к печатным краскам. Применение растворителей

Печатные краски должны «транспортироваться» из емкости на запечатываемый материал методами, определяемыми способом печати. Перенос краски реализуется благодаря:

· разделению краски на пути ее нанесения на оттиск (офсетная, глубокая, высокая печать). Красочные валики, печатная форма и резиновое полотно (в офсетном способе) переносят, т.е. транспортируют красочный слой;

· непосредственному переносу красочного слоя носителя на запечатываемый материал (горячее тиснение, термоперенос);

· продавливанию краски через отверстия в сетке (трафаретная печать);

· «набрызгиванию» краски на запечатываемый материал (струйная печать).

На запечатываемом материале краски должны высыхать или задубливаться.

Принципиально различают физические (впитывание и испарение) и химические (окислительную полимеризацию, лучевое задубливание) способы закрепления. Часто применяются комбинации этих способов сушки. Особенностью всех их является затвердевание краски при переходе из жидкого состояния в твердое. Краска должна хорошо схватываться с запечатываемым материалом. Обычными являются следующие варианты (а также комбинации):

· краска закрепляется, например, механически на поверхности запечатываемого материала (проникает в поры, поглощается волокнами бумаги). Этому способствует соответствующее давление, создаваемое при печати (например, офсетной);

· краска благодаря капиллярному действию проникает в поверхностные капилляры запечатываемого материала (например, струйная печать);

· краска закрепляется благодаря полярным взаимодействиям (химические/физические эффекты) между нею и запечатываемым материалом, особенно на очень гладких поверхностях.

Печатные краски, отверждаемые излучением (УФ, электронный луч). Основные преимущества этих красок:

· «мгновенное» (1-100 мс) высыхание или затвердевание и, следовательно, возможность немедленной послепечатной обработки;

· отсутствие растворителя;

· отсутствие высыхания на валиках красочного аппарата (следовательно, небольшие затраты на чистку красочных аппаратов);

· отсутствие или только небольшое нагревание запечатываемого материала в процессе печати;

· высокая механическая стабильность и химическая устойчивость.

УФ-печатные краски. Эти краски отверждаются под действием ультрафиолетового излучения с длиной волны примерно 100-380 нм. УФ-печатные краски имеют совершенно другой состав, чем стандартные печатные краски, например для офсетной печати. Они используются преимущественно при печати на невпитывающих материалах, таких, как пластмасса и жесть, а также на высококачественных картонажных изделиях и этикетках. УФ-краски разработаны для всех стандартных видов печати, а также для струйной печати. УФ-краски состоят из:

· мономеров;

· полимеров или олигомеров;

· пигментов;

· добавок;

· фотоинициаторов или синергетиков.

УФ-краски не содержат летучих субстанций.

Мономеры. Они служат для регулирования вязкости и вместе с олигомерами составляют систему связующих веществ. Полимеры или олигомеры взаимодействуют во время действия УФ-излучения с мономерами, способствуя образованию трехмерносшитых макромолекул полимеров.

При действии УФ-излучения фотоинициаторы распадаются на радикалы и вызывают полимеризацию. Образованные радикалы способствуют вводу в цепную реакцию новых радикалов и взаимодействуют с мономерами и полимерами с образованием сетчатых структур. В состав печатных УФ-красок входят также красители и добавки, как в другие печатные краски.

При применении УФ-красок и лаков следует особенно обращать внимание на то, чтобы при разделении слоя краски при печати не образовывался красочный туман. Эти капельки могут загрязнять машину и попадать в окружающую атмосферу. Пыление краски зависит от скорости печати, типа связующего вещества, конструкций красочных и лакировальных аппаратов, а также температуры. УФ-краски благодаря фотоинициаторам имеют специфический запах, который, однако, после их высыхания сильно уменьшается (запах переходит и на печатное изображение). Катионные системы отверждения имеют более приятный запах, чем радикальные системы, но медленнее высыхают (благоприятнее для лака, так как существует меньшая склонность к образованию трещин).

ЭЛ-краски (ESH - Elektronen-Strahl-Hartung), отверждаемые под воздействием электронного излучения, позволяют отказаться от фотоинициаторов, так как оно действует прямо на связующее вещество. Большие толщины красочных слоев могут привести к образованию полимерной сетки, так как электронное излучение проникает глубоко в них, и влияние пигментов на высыхание невелико.

Специальные печатные краски позволяют получить металлический или перламутровый блеск. Особое положение среди печатных красок занимают краски с использованием металлических или перламутровых блестящих пигментов или интерференционных пигментов. Имеются печатные краски, которые также называются «золотыми» и «серебряными» красками или которые позволяют получить подобные эффекты. Пигмент золотой бронзы получают смешением порошкообразного сплава латуни с разным содержанием меди и цинка. Чем выше содержание меди в сплаве, тем краснее «золотой» цвет краски.

Технология изготовления бронзы дает возможность обеспечить необходимый размер зерна металлического пигмента для обеспечения требуемых условий печати. Их размер составляет для офсетной печати до 3,5 мкм, для глубокой и флексографской печати 8-9 мкм (слои краски при этом значительно толще, чем в случае офсетных красок).

Офсетные печатные краски

Для офсетной печати необходимы пастообразные печатные краски высокой вязкости. Краска должна быть так составлена, чтобы она не высыхала на раскатных валиках красочного аппарата, а также при переносе с печатной формы на резинотканевое полото. Печатная краска для обычной офсетной печати (с увлажняющим раствором и краской) должна воспринимать определенную долю увлажняющего раствора при контакте с печатной формой или прямо из увлажняющего аппарата. (Напротив, в офсетном способе без увлажнения к краске примешивается силиконовое масло, препятствующее переносу краски на пробельные элементы формы). В офсетной печати на запечатываемую поверхность наносятся очень тонкие слои краски (около 0,5-1,5 мм).

Офсетные краски имеют следующие компоненты:

· фирнис (связующее вещество) состоит в основном из твердых смол (20-50%) с высоким содержанием канифоли, алкидных смол (до 20%) с содержанием растительных масел (до 30%), таких, как льняное, соевое и тунговое масла, а также минеральных масел (20-40%) и различных сиккативов (<2%);

· пигментная часть (красители) зависит от цветового тона и количественно составляет от 10 до 30%;

· вспомогательные вещества (добавки) имеют долю до 10%. К вспомогательным веществам относятся:

- катализаторы сушки (соединения кобальта, марганца и других металлов);

- воски для улучшения прочности материалов на истирание и скольжение;

- вещества, предупреждающие преждевременное высыхание и образование пленки в банке с краской или на поверхности красочного ящика;

- силиконовое масло, если речь идет о печатных красках для офсетной печати без увлажнения.

Многообразные требования к готовой печатной продукции и к качеству запечатываемого материала приводят к значительному варьированию процентного соотношения некоторых компонентов краски. При подготовке рецептур для изготовления красок следует принимать во внимание важные печатно-технологические требования к офсетной печати. Особое значение имеют:

· прозрачность (из-за субтрактивного смешения при наложении красок);

· печатно-технические свойства, такие, как консистенция, степень закрепления, блеск, склонность к эмульгированию (взаимодействие краски и увлажняющего вещества), поведение в стапелях и прочность материала на истирание;

· закрепление на запечатываемой поверхности и наложение красок, в особенности при печати «сырое по сырому».

Для решения этих вопросов в офсетной печати используется целый спектр различных классов красок.

Печатные краски для глубокой печати

Существенные различия между красками глубокой и офсетной печати заключаются в вязкости. В глубокой печати требуется жидкая краска, которая при высокой скорости печати может заполнять ячейки форм.

Красочный аппарат глубокой печати - самый «короткий» (кратчайший путь краски от красочного ящика до бумаги) из всех применяемых традиционных видов печати. Он включает красочный ящик, из которого краска поступает прямо на печатную форму, и ракель. Закрытая система аппарата позволяет использовать краски с низкой вязкостью.

По технологическому способу составление и изготовление печатных красок глубокой печати проще, чем офсетных. Ассортимент очень большой: например, есть краски, с помощью которых наносится красочный слой более 2 мкм, а также краски со специальными металлическими пигментами и др. Химическая рецептура красок в связи с прямым переносом на запечатываемый материал допускает принципиально большие возможности варьирования состава.

Растворители имеют особенно большое значение при составлении красок для глубокой печати. Они обеспечивают низкую вязкость, с их помощью можно изменять также концентрацию пигментов или оптическую плотность краски. При выборе растворителя важны следующие параметры:

· температура кипения;

· температура испарения;

· температура возгорания;

· порог взрыва;

· наличие запаха;

· мероприятия по охране труда;

· экологическая совместимость.

Для печати иллюстраций и упаковки применяют совершенно различные растворители в связи с различными требованиями к современной упаковке. Важнейшие типы растворителей для печати иллюстраций следующие:

· толуол (чистый толуол с содержанием бензола <0,3 %);

· ксилол;

· бензины (из-за опасности возгорания во многих государствах запрещены к использованию).

Толуол - это продукт нефтехимии, бесцветная горючая жидкость. Являясь идеальным растворителем для используемых компонентов связующего (которые обволакивают пигменты), высыхает при сравнительно невысоких затратах энергии. Отработанный толуол может регенерироваться с очень высоким выходом в устройствах для его извлечения. Толуол может производиться в больших количествах. Ксилол химически близок толуолу. Но так как он медленнее испаряется, то находит сегодня незначительное применение в иллюстрационной глубокой печати.

Важнейшие растворители для глубокой печати на упаковках:

· этиловый спирт;

· этилацетат (уксусный эфир);

· вода (также совместно с органическими растворителями, такими, как, например, спирты).

Разбавляемые водой печатные краски в глубокой печати при производстве иллюстраций играют второстепенную роль.

Для выполнения особых, причем дифференцированных требований к упаковке (например, никакой реакции с упакованным продуктом или впитывания запаха) применяют печатные краски, содержащие различные органические растворители. Однако их использование значительно меньше, чем неорганических растворителей.

Печатные краски для флексографской печати

краска тонер полиграфия

В флексографской печати краски по вязкости близки краскам глубокой печати, а толщина слоя достигает 1 мкм. Флексографские печатные краски (при высоких требованиях к качеству печати) переносятся на эластичную печатную форму через красочный аппарат, состоящий из камерной ракельной системы с растровым валиком. Регулировка вязкости краски особенно важна для достижения высокого качества печати. При этом не должно быть выдавливания краски за края участков изображения. Краски должны иметь высокую плотность, хорошее расщепление наносимого слоя, а также обеспечивать заполнение ячеек на анилоксовом (растровом) валике. Ассортимент различных пигментов при изготовлении краски в флексографском способе печати очень разнообразен, что ведет к широкому спектру их применения для выпуска продукции.

Как в глубокой, так и в флексографской печати решающую роль играет тип растворителя. Он испаряется после нанесения на запечатываемую поверхность благодаря подводу тепла. В результате на оттиске остается сухая красочная пленка. В многокрасочной печати применяют промежуточную сушку, так как печать «сырое по сырому» ведет к переносу предыдущей нанесенной краски в следующий красочный аппарат. В флексографии используют преимущественно следующие растворители:

· этилацетат;

· спирты;

· воду (для лучшей адгезии с запечатываемым материалом добавляют чаще всего спирт).

В качестве красящих веществ служат в основном пигменты. Водорастворимые краски используются преимущественно в упаковочной печати, УФ-краски преобладают при печати этикеток.

Печатные краски для типографской печати

В типографской печати, которая применяется относительно мало, используют пастообразные краски, главные составные части которых - органические и неорганические пигменты и фирнисы. На бумаге и картоне они высыхают, как и офсетные печатные краски, за счет впитывания запечатываемым материалом, а затем за счет реакции окислительной полимеризации. При печати на невпитывающих материалах - как на прозрачной, так и металлизированной бумаге - высыхание происходит при использовании так называемых фоллевых красок исключительно за счет реакции окислительной полимеризации.

Для ротационной печати газет способом высокой печати (очень мало распространенной) используют краски средней вязкости, главной составной частью которых являются дешевые пигменты сажи и минеральные масла. Высыхание происходит исключительно физически в результате впитывания краски в высокопористую газетную бумагу.

Печатные краски для трафаретной печати

Трафаретная печать в сравнении с другими видами печати имеет широкую область применения на самых разнообразных запечатываемых поверхностях. Она делится на четыре производственные области:

· коммерческая трафаретная печать для различной рекламной продукции;

· шелкотрафаретная печать, которая называется «сериграфия»;

· промышленная трафаретная печать (например, на бутылках, тюбиках и бокалах);

· специальная печать, на текстильных материалах или платах для электронных схем, и т.д.

Запечатываемыми материалами наряду с бумагой, картоном являются также пластмассы, стекло, металлы, текстиль и т.д. Очень различные физические и химические свойства используемых материалов являются причиной того, что для трафаретной печати изготовителями предлагается большой ассортимент красок.

Краски для трафарета аналогичны по рецептуре краскам для глубокой и флексографской печати, если они предназначены для нанесения изображений на пластмассе. Вязкость подбирается сообразно желаемой толщине слоя краски и линиатуры сетки.

Высыхание происходит путем испарения летучих растворителей и ускоряется при действии теплого воздуха. Для печати по бумаге и картону, напротив, используются матовые и глянцевые печатные краски на основе масел и олиф, закрепляющиеся преимущественно путем окислительной полимеризации.

Частично в трафаретной печати используются УФ-краски. Характерным для трафаретной печати является возможность переноса толстого слоя печатной краски, который составляет 12 мкм и больше.

Печатные краски для тампонной печати

Тампонную печать называют еще «непрямым способом глубокой печати», и она служит, в частности, для печати на неровных, сложных поверхностях.

Формы глубокой печати переносят изображение на эластичный тампон, который затем прижимается к запечатываемому предмету. Печатные краски очень похожи на краски, используемые в трафаретной печати, но они имеют более низкую вязкость.

Краски обладают очень высоким пигментированием (около 30%). Они являются преимущественно быстросохнущими благодаря испарению растворителя.

В зависимости от вида запечатываемого материала используются также краски с химическим закреплением. Подобно трафаретной печати, тампонной печатью покрывают широкий ассортимент материалов: дерево, резину, пластмассы, кожу, кожзаменители, стекло и фарфор, а также лакированные поверхности. В этом случае для применяемого материала используются соответствующие краски. В большинстве случаев печатнику необходимо проверять их адгезию.

Красящие вещества для бесконтактных способов печати NIP

Красящие вещества для электрофотографии: В электрофотографии красящее вещество называют тонером. Тонеры могут быть сухими и жидкими.

Частицы тонера заряжены или заряжаются электростатически в проявочном устройстве и в процессе создания изображения под действием электростатических полей переносятся на противоположно заряженный фоторецептор.

Сухие тонеры под действием тепла (нагретые валики, инфракрасный излучатель) и слабого давления фиксируются на бумаге. В современных двухкомпонентных системах тонер переносится на фоторецептор через так называемые носители (магнитные частички носителя). Тонер расходуется в то время, когда носитель остается в системе его подачи.

Тонеры согласовываются с соответствующими параметрами процесса данной модели копировального или печатающего устройства.

Цветные сухие тонеры (порошковые тонеры) не могут смешиваться с целью получения нового цветового тона.

Сухие тонеры производят, как правило, в процессе плавления и перетира (Schmelz-Mahl), при этом частицы тонера имеют более или менее правильную форму (рис. 1.5-14).

Новый метод химического прямого синтеза («полимеризационный процесс») позволяет получить частицы тонера круглой формы с высокой стабильностью диаметра частиц . Толщина слоя на бумаге при сухом тонере составляет от 6 до 15 мкм после затвердевания. Ассортимент материалов, подлежащих запечатыванию, в сравнении с офсетным и другими способами печати ограничен.

Магнитные однокомпонентные тонеры построены, как вышеописанные тонеры, в двухкомпонентной системе, только сами частицы тонера содержат оксид железа. Эти частицы тонера имеют большие размеры (примерно от 12 до 20 мкм).

Цветные тонеры для многокрасочной печати можно производить только в ограниченной цветовой гамме. Так как темный оксид железа имеет большую долю в составе однокомпонентного тонера, светлые и прозрачные цветовые тона являются трудно реализуемыми.

Электростатические однокомпонентные тонеры не нуждаются в частицах носителя. Частицы тонера транспортируются посредством управляемых электростатических полей. Эти тонеры могут быть использованы только при относительно низкой скорости печати.

Жидкие тонеры содержат красящие вещества - преимущественно пигменты, находящиеся в жидком связующем.

Перенос заряженных частиц на цилиндр с нанесенным на него электростатическим изображением происходит также посредством электростатических сил.

Концентрация частиц тонера в жидком связующем составляет лишь около 5% и должна быть при печати повышена, так как в идеальном случае наноситься на бумагу должны только частицы тонера; жидкая основа должна быть при этом удалена.

Частицы жидкого тонера меньше (около 1-2 мкм), чем порошковых тонеров, и это большое преимущество. Малые частицы, тонкий слой краски и высокое разрешение дают возможность получать изображения, подобные офсетному способу печати.

Красящие вещества струйной печати: Красящие вещества для струйной печати (чернила) характеризуются низкой вязкостью. В их составе могут быть красители и пигменты.

Краски должны быть хорошо отфильтрованы, чтобы агломераты пигментов или посторонние включения не засоряли узкие каналы и сопла (форсунки) печатающей головки. В зависимости от вида струйной печати и подлежащего запечатыванию материала находят применение различные жидкости в качестве носителя:

· печать по требованию (Drop on Demand Ink Jet) - термоструйная печать: вода - пьезоструйная печать: вода, масло, расплавленный воск в красках из расплава Hot-Melt (при комнатнойтемпературе - в твердом состоянии), жидкие пластмассы в УФ-красках

· непрерывная струйная печать: вода, МЭК (метилэтилкетон).

Из-за малой вязкости краски результат печати сильно зависит от запечатываемого материала.

Краски имеют склонность к растеканию и впитыванию или на невпитывающих поверхностях (например, пленках) - к отталкиванию жидкости. Капли различных цветных тонов могут сливаться. Более того, запечатываемый материал может вследствие высокого содержания жидкости (от 90 до 95%) деформироваться, образовывая, например, волны. Упомянутые проблемы решаются в большинстве случаев нанесением на поверхность запечатываемого материала специальных поверхностных покрытий.

Они удерживают жидкость и предотвращают растекание краски. Слои красок на водной, масляной и МЭК-основах очень тонкие (< 0,5 мкм), а термопластические и УФкраски, напротив, образуют относительно толстые слои (<10 мкм), так как почти не содержат летучих компонентов.

Список использованной литературы

1. Технология полимерных материалов: учеб. пособие / А.К. Крыжановский, В.В. Бурлов и др.: под общ. ред. В.К. Крыжановского. - СПб.: Профессия, 2008.-554 с.

2. Сорокин Б. Печатные краски. [Электронный ресурс] //PakkoGraff.-2004.-№9.- URL:http://www.pakkograff.ru/reader/articles/equipment/polygraph/1071.php

3. Нечипоренко Н.А. О вспомогательных материалах и корректировке свойств печатных красок. [Электронный ресурс] // Новости полиграфии.-2005.-№4.- URL:http://www.printerra.ru/679/

Размещено на Allbest.ru