Лако-красочные материалы — производство

На этой стадии решающее значение приобретает характер вза­имодействия краски с бумагой.

В момент печатания бумага находится в контакте с печатной формой в течение очень короткого времени — менее 0,01 с. Под действием высокого давления бумага сжимается и краска вдавли­вается в поры ее поверхности. Давление печатания значительно превышает капиллярные силы впитывания краски в бумагу. Так, скорость проникновения краски в бумагу в момент контакта с пе­чатной формой в 50 раз выше скорости капиллярного впитывания. Поэтому капиллярные силы не играют существенной роли на этом этапе взаимодействия краски с ‘бумагой. Проникновение краски в бумагу под давлением в момент контакта связано с заполнением поверхностных пустот, количество которых характеризует показа­тель гладкости бумаги.

Количество краски, переносимой на бумагу, зависит от коли­чества ее на печатной форме. Эта зависимость, за исключением небольшой области малых толщин, прямолинейна (рис. 1), т. е. количество краски, перешедшей на бумагу, возрастает прямо про­порционально увеличению толщины слоя краски на форме. В про­центном отношении эта зависимость значительно сложнее (рис. 2). По ыере увеличения слоя краски на форме процент переноса крас­ки вначале возрастает до максимального значения, затем начи­нает снижаться. Это связано с тем, что в области тонких слоев количество краски на форме недостаточно, чтобы заполнить все неровности поверхности бумаги. В то время как «гребни» покро­ются краской, углубления остаются незаполненными. При дальней­шем увеличении толщины слоя наступает момент, когда поверх­ность бумаги становится не только покрытой, но и насыщенной краской.

Однако за ограниченное время контакта количество краски, проникающей в бумагу, достигает предела. Дальнейшее увеличе­ние краски на форме приводит только к увеличению свободного слоя, который расщепляется между формой и бумагой в конце периода контакта, в результате чего процент переноса краски на бумагу начинает снижаться.

Рис. 2. Зависимость процента переноса краски на бумагу от количества краски на печатной форме:

/ — для немелованной бумаги; 2 для мелованной бумаги

Таким образом, кривая зависимости процента переноса от тол­щины слоя имеет максимум, положение которого зависит от свойств бумаги и краски, скорости и давления печатания и дру­гих технологических параметров. Общее количество перешедшей на ‘бумагу краски представляет — сумму двух величин: количества краски, поглощенной поверхностью бумаги >в момент контакта, и количества краски, перешедшей на бумагу в результате расщепле­ния свободного слоя (рис. 3). Если не учитывать неполноту кон­такта, количество перенесенной на бумагу краски может быть найдено из уравнения:

У = Ь — ь f{x — Ь),

У^х + Ь{ 1-/),

Где у — общее количество краски, перешедшей на бумагу, мкм; х — количество краски на печатной форме, мкм;

6— количество краски, поглощенной бумагой в момент кон­такта, мкм;

I — доля свободного слоя краски, перешедшего на бумагу в результате его расщепления.

Рис. 3. Схема расщепления слоя краски между печатной формой и бумагой:

1 — форма; 2 — бумага

Графически это уравнение выражается прямой (см. рис. 1). Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс равен /. Если продол­жить ее до пересечения с осью ординат, то отсекаемый ею отрезок будет равен 6.(1—/).

При переносе тонких слоев краски на форму решающее зна­чение приобретает полнота контакта между формой и бумагой, [поэтому уравнение для этой части кривой переноса имеет более сложный вид:

У = 1 — Е~кхь И

Где к— константа, характеризующая полноту контакта между фор­мой и бумагой; е —основание натуральных логарифмов.

Константы к, 6 и / имеют важное значение для характеристики процесса переноса краски.

Константа к, характеризующая полноту контакта между фор­мой и бумагой, зависит главным образом от гладкости и сжимае­мости бумаги, скорости и давления печатания, а также от реоло­гических свойств краски, ее вязкости. Значение к в основном оп­ределяет положение максимума на кривой переноса.

Константа 6 зависит главным образом от свойств бумаги, в. первую очередь от пористости ее поверхности, а также от скорости и давления печатания. С увеличением давления и снижением ско­рости печатания количество. краски, вдавливаемой в поверхность бумаги, увеличивается.

Вследствие очень низкого значения Ъ для мелованной"ФЗДМШ. (10%) большая часть краски передается на нее за счет рас щади** ния свободного слоя. Для немелованной бумаги Ь составляет 80%;

Константа / определяется в основном реологическими свойства», ми краски.

Как видно из рис. 2, при прочих равных условиях процент пере­носа краски зависит от толщины слоя краски на форуме.

Так, у высокоглянцевых мелованных бумаг максимум переноса составляет 55%, а с увеличением слоя падает до 25% и ниже. Снижение процента переноса приводит к накоплению краски на форме и ухудшению результатов печатания. Толщина слоя краски на форме должна определяться положением максимума на кри­вой переноса для данной марки краски и типа бумаги. Практиче­ски она должна находиться за точкой максимума, чтобы обеспе­чить полное покрытие неровностей бумаги, исключить непропе­чатку.

Печатание при большей толщине слоя краски приводит к на­коплению краски на форме, что в условиях высокого давления, имеющего место в зоне контакта, может вызвать забивание крас­кой растрового клише.

Забивание означает слишком быстрое заполнение пробельных элементов клише краской. Различают два вида забивания.

Первый вид забивания проявляется в том, что слишком боль­шое количество краски выдавливается за пределы растровой точки, в результате чего пробельный элемент быстрее обычного заполня­ется краской. Этот недостаток проявляется прежде всего на плот­ных участках изображения. В этом случае четкие очертания раст­ровых элементов исчезают, точки сливаются, ухудшая контраст­ность изображения. Обычно причиной такого забивания бывает слишком низкая вязкость печатной краски. Это явление усили­вается также при печатании толстым слоем и повышенном дав­лении.

Второй вид забивания выражается в появлении точек непра­вильной формы на самых светлых участках изображения. Число точек постепенно возрастает, и через короткое время оттиск может быть сплошь засыпан точками (краска «сыплет»). Причины этого явления точно не установлены. Однако исследование реологиче­ских свойств большого числа красок показало, что краски с ярко выраженными тиксотропными свойствами более склонны к заби­ванию, чем краски с хорошей текучестью. Это объясняется тем, что часть краски, сдвинутая в момент получения оттиска с поверх­ности растровой точки в углубление пробельного элемента, прак­тически не подвергается механическим воздействиям и начинает структурироваться. Если структура краски восстанавливается сли­шком быстро, то краска вследствие уменьшения текучести не сте­кает на «дно» пробельного элемента, а накапливается у края растровой точки. В процессе такого накопления наступает момент, когда часть краски переходит на бумагу. Это явление можйф устранить введением добавок, хорошо смачивающих пигмент, по­вышающих текучесть краски, например высоковязких алкидов.

Причины забивания растровых точек краской могут быть и другими: например, недостаточная глубина травления печатной формы, скопление бумажной пыли, выщипывание мельчайших час­тиц бумаги и т. д.

Пятнистость — недостаток печатных красок, который может проявляться на стадии переноса их на бумагу. Этот дефект осо­бенно часто наблюдается при печатании больших сплошных уча­стков и заключается в неравномерном покрытии оттиска краской. Следует отличать пятнистость от непропечатки, связанной с недо­статочной толщиной краски на оттиске, в результате чего не все участки оказываются покрытыми краской. Пятнистость обычно за­метнее при печатании более прозрачными красками. По-видимому, это явление связано с неравномерностью толщины красочной плен­ки на оттиске. В результате расщепления красочного слоя между формой и бумагой он растягивается в тонкие нити. Разрываясь, эти нити не растекаются в равномерную тонкую пленку, а остают­ся на оттиске в виде плотных пятен. Появлению пятнистости спо­собствуют колебания поверхностных свойств бумаги, печатание толстым слоем или использование слишком разбавленных красок (например, когда печатник, стремясь ликвидировать выщипывание бумаги, чрезмерно разбавляет краску).

Выщипывание. В момент отделения печатной формы от бумаги в процессе печатания между слоем краски и поверхностным слоем бумаги возникают растягивающие усилия. Величина этих усилий приблизительно составляет 106 дин/см2. Если на каком-либо уча­стке бумаги эти усилия окажутся больше прочности элемента ее поверхности, произойдет разрыв и частица бумаги либо будет оторвана от основной массы, либо будут ослаблены ее связи с бу­магой. Очевидно, сопротивление бумаги выщипыванию определя­ется силой сцепления поверхностных элементов бумажных волокон или частиц мелового слоя с основной массой бумажного листа.

Выщипывание может проявляться по-разному. Наименее выра­женная форма выщипывания — появление на поверхности листа шероховатостей в виде выступающих кончиков отдельных волокон, которые, однако, еще имеют сцепление с массой листа. Более силь­ное выщипывание выражается в появлении на оттиске мелких оголенных точек на тех участках, где отдельные волокна или не­большие частицы мелового слоя вырваны полностью. Возможно также приподнимание всего верхнего слоя бумаги без его полного отрыва. этом случае поверхность оттиска бывает обычно неров­ной. Такой вид выщипывания особенно опасен при многокрасочной печати, потому что, в этом случае, если выщипывание не было за­мечено, оно проявляется при печатании второй краской и тогда его трудно предотвратить. При наиболее сильной форме выщипы­вания либо весь верхний слой бумаги отрывается, либо лист раз­рывается да ч. асти.

Основными факторами, влияющими на выщипывание бумаги, являются липкость краски, прочность бумаги, величина натиска* толщина красочного слоя и скорость печатания.

На рис. 4 показана зависимость между степенью выщипывания и толщиной слоя краски х на форме (мкм). Выщипывание харак­теризуется в этом случае скоростью печатания V (см/с), при кото­рой оно начинает проявляться.

Как видно из рисунка, кривая зависимости скорости печата­ния V от толщины слоя краски на форме х проходит через ми­нимум. Это означает, что с увеличением толщины слоя краски на форме выщипывание вначале возрастает до максимального зна­чения, а затем начинает снижаться. Это объясняется тем, что при малой толщине красочного слоя бумага не имеет полного контакта с краской. При повышении давления контакт между формой и бумагой улучшается, что приводит к смещению мини­мума в сторону меньших толщин слоя краски. Тот же эффект проявляется при использовании более гладких бумаг.

К сожалению, обычно наибольшее выщипывание наблюдается именно в тех пределах толщины красочного слоя, которые при­няты при печатании на данной бумаге. Для предотвращения вы­щипывания в краску вводят добавки, снижающие ее липкость. Однако, если прочность по-верхностного слоя бумаги слишком мала, то невозможно откорректировать краску так, чтобы не вы­звать значительного ухудшения других ее свойств.

Особенности переноса краски при четырехцветной печати. Пе­ренос красюи не всегда осуществляется непосредственно с формы на бумагу, например при многокрасочной печати. В этом случае лишь небольшая часть краски ложится на бумагу, основная же часть краски, особенно третьей или четвертой, наносится на пре­дыдущий слой.

Условия переноса краски зависят и от типа печатной машины. Так, на однокрасочных машинах печатание каждой последую­щей краской осуществляется по высохшему слою предыдущей краски (печать по сухому). На многокрасочных машинах каждая последующая краска ложится на сырой подвижный слой преды­дущей краски (печать по сырому). Это обстоятельство приводит к тому, что обычно одни и те же краски не могут быть исполь­зованы на одно — и многокрасочных машинах, так как требования, предъявляемые к ним, различны.

При печати по сухому нет особых трудностей в переносе крас­ки. Кривая переноса имеет приблизительно ту же форму, что и при одноцветной печати. Различие состоит лишь в том, что сни­жается часть краски, переносимая на бумагу за счет впитывания в поры в момент контакта. При этом может наблюдаться такое явление, когда краска не воспринимается поверхностью высох­шего оттиска. Особенно часто это бывает при печатании третьей или четвертой краской. Явление называется «стеклением» и имеет две основные причины.

1. Предыдущая краска при высыхании образовала слишком прочную гладкую «стеклообразную» поверхность. Часто это бы­вает результатом введения в краску больших количеств кобаль­тового сиккатива или большого интервала времени между нане­сением первой и последующей красок.

2. В краску перед использованием введен синтетический воск. В этих случаях большое значение приобретает липкость после­дующей краски — она должна быть как можно более высокой. Липкость можно повысить введением специальных добавок, на­пример высоковязкого алкида.

При печатании на многокрасочных машинах способом по сы­рому перенос краски значительно осложняется. Возможны случаи смешения красок в результате перехода с оттиска краски, нане­сенной в первой секции, на печатную форму второй секции. Кро­ме того, когда подвижный слой краски на оттиске вторично под­вергается давлению во второй секции печатной машины, может наблюдаться деформация печатных элементов, приводящая к ис­кажению изображения.

Следует отметить, что способ печати по сырому сравнительно новый и поэтому условия переноса краски при этом способе изу­чены недостаточно. Однако уже первые исследования в этой об­ласти показали, что наибольшее значение при печати по сырому имеет толщина слоя первой краски. Если слой первой краски имеет толщину 1 мкм, то кривая переноса второй краски на этот 54 оттиск почти не отличается от кривой переноса ее на высохший оттиск. Если же слой первой краски имеет толщину 2 мкм, то перенос второй краски на оттиск резко снижается и положение максимума на кривой переноса смещается в сторону большей толщины слоя (рис. 5):

При печатании способом по сырому особое значение приоб­ретают такие свойства красок, как липкость и вязкость. Принято считать, что для обеспечения нормального переноса краски необ­ходимо, чтобы первая краска была более липкая и вязкая, чем вторая. Порядок наложения красок при печатании на четырех­красочной машине должен быть таким, чтобы липкость и вяз­кость красок последовательно снижались. Обычно рецептура красок для многоцветной печати способом по сырому составля­ется с учетом определенного порядка их наложения: прежде чем использовать эти краски, необходимо изучить соответствующие рекомендации изготовителя.

Особенности переноса краски с формы на бумагу в офсетной печати. Особенность офсетного способа печати состоит в том, что печатающие и пробельные элементы расположены почти в одной плоскости и нанесение краски только на печатающие элементы до­стигается путем избирательного смачивания печатающих элемен­тов формы краской, а пробельных — увлажняющим раствором. На форме увлажняющий раствор находится в тесном контакте с пе­чатной краской в условиях, благоприятных для их взаимодействия. В результате этого взаимодействия увлажняющий раствор может частично переходить в краску, а краска — в увлажняющий раствор. И то и другое может привести к значительному ухудшению каче­ства оттиска.

Печатные краски существенно различаются по своей способ­ности поглощать воду. Некоторые из них эмульгируют воду менее 10%, другие более 40% ее объема. Нельзя утверждать, что хоро­шая офсетная краска совсем не должна эмульгировать воду. Часть воды, наносимой на пробельные элементы, всегда попадает в крас­ку. Желательно, однако, чтобы количество этой воды находилось в определенных пределах. Если вода недостаточно эмульгируется краской, ее избыток собирается на печатающих элементах фбрмы в виде капель, которые под давлением образуют тонкую пленку на ‘поверхности краски, создавая изолирующий слой, препятст­вующий нормальному переносу краски. Если же количество погло­щенной краской воды слишком велико или, наоборот, краска по­глощается водой, наблюдается ряд дефектов печати, например эмульгирование, тенение и зажиривание.

При эмульгировании избыточное поглощение краской увлаж­няющего раствора приводит к снижению красящей силы и потере интенсивности оттиска. При этом существенно меняются реоло­гические свойства краски (ее текучесть, вязкость), снижается про­цент переноса краски с формы на бумагу. В зависимости от со­става влияние воды на реологические свойства краски различно. Так краска может поглотить до 20% воды, сохранив при этом хороший раскат и нормальный переход с формы на резину и с резины на бумагу. Другая краска, заэмульгировав 5% воды, пол­ностью теряет рабочие свойства.

Тенение проявляется в оседании красочной пленки или отдель­ных частиц краски на пробельных элементах формы. Причина этого явления кроется в переходе краски вследствие ее эмульги­рования водой в увлажняющий раствор в виде тонкой пленки или отдельных частиц, а также в окрашивании пробельных участков оттиска.

Зажиривание также состоит в том, что пробельные элементы принимают на себя краску. Причина зажиривания заключается в недостаточной гидрофильности пробельных элементов или непра­вильно подобранной характеристике увлажняющего раствора.

Причиной ненормального взаимодействия краски с увлажняю­щим раствором могут быть и другие факторы, такие, как слабо — протравленные пробельные элементы, разрушение поверхности гид­рофильного слоя частицами бумаги, неточная регулировка подачи увлажняющего раствора. Последнее обстоятельство особенно важ­но при печатании с биметаллических форм. Их использование по­зволило снизить расход увлажняющего раствора, но одновременно потребовало большой точности регулировки его подачи. В то же время механическая регулировка подачи увлажняющего раствора <на офсетной машине «недостаточно точна по сравнению с регули­ровкой подачи краски, особенно при печатании с крупноформат­ных форм.

Важным требованием, предъявляемым к офсетной краске на стадии переноса, является ее низкая абразивность и химическая инертность. Абразивность характеризует механическое воздейст­вие краски на элементы печатной формы, приводящее к ее износу. Этот показатель имеет большое значение в связи с тем, что тира — жеустойчивость офсетных пластин ниже, чем типографских форм, а стоимость их изготовления достаточно высока. Кроме того, ни один из компонентов краски не должен реагировать химически с пластиной, увлажняющим раствором, валиками и офсетной ре­зиной.

Так как перенос краски в офсетной печати осуществляется не непосредственно с формы на бумагу, а через офсетную резину, толщина слоя краски на оттиске в офсетной печати значительно меньше, чем в высокой. Это обусловливает повышенные требова­ния к красящей силе, которая должна обеспечить необходимую интенсивность оттисков при толщине слоя краски 0,8—1,2 мкм.

Печатание тонкими слоями создает также трудности и при из­готовлении высокоглянцевых красок.

Выше говорилось о том, что эмульгирование воды краской мо­жет привести к значительному снижению величины липкости по сравнению с перво^чальной. В то же время взаимодействие ув­лажняющего раствора с бумагой приводит к увеличению ее влаж­ности и снижению прочности поверхности. Поэтому важно создать краску с оптимальной величиной липкости, исключающей опас­ность выщипывания. Следует иметь в виду, что шероховатая бу­мага, имеющая меньшую площадь контакта с красочным слоем, допускает использование красок с большей липкостью, чем высо­когладкая мелованная бумага. Меньшая липкость краски требу­ется при печатании больших участков плашки по сравнению с тек­стом или растровым изображением.

Таким образом, на стадии переноса краска должна отвечать следующим основным требованиям:

Иметь достаточную интенсивность, которая позволяет осущест­влять печатание как можно более тонкими слоями, создающими наиболее благоприятные условия переноса краски с формы на бу­магу;

Обладать комплексом реологических свойств — определенной те­кучестью и вязкостью, исключающей забивание формы и появле­ние пятнистости и обеспечивающей необходимую четкость пере­дачи изображения, нормальной липкостью, достаточной для пере­носа краски при печати по сырому или по сухому, но в то же •время не превышающей уровня, при котором может наблюдаться выщипывание;

Иметь определенную гидрофобность, обеспечивающую нормаль­ное взаимодействие с увлажняющим раствором в офсетной печати и исключающую излишнее поглощение краской воды или водой краски.