Полиграфические материалы

     Печатные  краски, кроме пигмента, содержат связующее — жидкую фазу, которая связывает отдельные твердые частицы пигмента в единую дисперсную систему, или пигментную суспензию.

     Хорошие печатно-технические свойства красок обеспечивают нормальное течение технологических  процессов печатания высоким, офсетным, глубоким, трафаретным и другими  способами. Важнейшими из этих свойств являются: вязкость краски, способность смачивать печатную форму, прилипать к ней, переходить с формы на запечатываемый материал и закрепляться на оттиске. Все это обеспечивается подбором компонентов связующего (пленкообразователи, растворители, корректирующие добавки) и соотношением пигмента и связующего в краске.

     Одно  из основных свойств красок — способность  закрепляться на оттиске — зависит  в основном от связующего. Введенный в краску пигмент почти не оказывает влияния на характер, закрепления, поэтому рассматриваемые ниже процессы закрепления связующих будут относиться в равной степени и к печатным краскам.

     В зависимости от особенностей технологического процесса печатания, вида продукции и других факторов для обеспечения закрепления красок на оттисках чаще всего используют связующие, закрепляющиеся в результате следующих процессов (приложение 6):

• образование пленки за счет химических процессов;
• впитывания связующего в поры бумаги с последующим большим ли меньшим отфильтровыванием растворителя и образованием смоляной пленки;
• образования смоляной пленки при испарении легколетучего растворителя или испарении менее летучих растворителей при подогреве;
• образования смоляной пленки при испарении легколетучего растворителя или испарении менее летучих растворителей при подогреве;
• ускоренного закрепления в результате образования смоляной пленки при отделении комбинированного (смесь хорошего и плохого) растворителя.

     Кроме того, в отдельных случаях (сравнительно редко) имеет место процесс закрепления в результате высаживания смолы при введении в краску избыточного количества плохого растворителя после печатания; закрепление, в результате отверждения расплавленного термопластичного связующего при охлаждении его на оттиске; закрепление в результате различных комбинации основных четырех процессов.

     Однако  необходимо отметить, что в действительности процесс закрепления любого связующего, а, следовательно, и краски, является более сложным из-за неоднородности, пористости бумаги и многокомпонентности состава большинства связующих веществ печатных красок.

     Обычно  в момент получения оттиска красками, затертыми на каком-либо из связующих, наблюдается в большей или  меньшей степени впитывание, а затем следует основной процесс, обеспечивающий их закрепление.

     При закреплении большинства связующих (и красок) наблюдаются как бы две стадии. Вначале происходит схватывание, подсыхание верхнего слоя краски, что препятствует перетаскиванию (это очень важно при печатании!), и затем полное затвердевание по всей толщине красочного слоя.

     Связующие сильно влияют на свойства красок, поэтому к ним предъявляется ряд требований.

     Прежде  всего, связующие должны быть прозрачными, чтобы не ухудшать цветовых свойств  красок, иметь определенную, в зависимости от технологического процесса печатания, вязкость, смачивать пигмент, не вступать с ним, а также с материалами печатных форм и красочных валиков в химическое взаимодействие и обеспечивать образование прочной эластичной пленки, удерживающей пигмент на поверхности оттиска.

     В большинстве случаев связующие  представляют собой сложные композиции, где главными компонентами являются вещества, образующие твердую пленку (она закрепляет пигмент на поверхности оттиска), т. е. пленкообразователи, а также растворители.

     В качестве пленкообразователей чаще всего используют различные продукты переработки природных смол, синтетические олиго-меры, значительно реже, полимеры и природные смолы.

     Смолы, которые используют в полиграфии как пленкообразователи, обладают различными свойствами, но все они имеют относительно невысокую молекулярную массу и содержат активные функциональные группы, способные к межмолекулярным взаимодействиям.

     Смолы могут быть в твердом или высоковязком состоянии. Твердые смолы при нагревании постепенно размягчаются, переходят в жидкое состояние, а при охлаждении снова затвердевают.

Смолы связующих веществ должны не только образовывать пленку, удерживающую пигмент  на оттиске, но и по возможности легко  отдавать растворитель, т. е. обладать низкой степенью сродства к растворителю при удовлетворительной растворимости в нем, иметь высокую температуру плавления, чтобы пленка после, удаления растворителя обладала прочностью и твердостью. Смола должна обеспечивать стабильность пигментной суспензии — краски, глянец и эластичность красочной, пленки.

     Химически пленкообразующие связующие (первая группа). Эта группа связующих образует эластичную твердую пленку в результате химических процессов. Обычно они состоят из соединений непредельного характера, способных окисляться, полимеризоваться и образовывать трехмерные твердые полимеры или образовывать пленку в результате полимеризации при облучении (фотополимеризация) либо при реакции взаимодействия со сшивающим агентом — отвердителем.

     В действительности пленкообразование  — более сложный химический процесс, который слагается из целого ряда быстропротекающих превращений и в большой степени зависит от числа двойных связей и их расположения в молекулах масел. С увеличением числа двойных связей скорость реакций окисления и полимеризации возрастает, следовательно, пленка образуется быстрее.

     Соли  кобальта сильнее ускоряют процесс  пленкообразования, чем соли марганца, свинца или кальция.

     Немаловажное  значение имеет и количество введенного в краску сиккатива. Скорость пленкообразования с повышением содержания сиккатива вначале увеличивается до оптимального значения, при дальнейшем увеличении количества сиккатива скорость образования пленки падает.

     Сиккатив  вводят в краски при их изготовлении, но в случае необходимости добавляют в готовую краску.

     Закрепление связующих в результате фотополимеризации также основано на химических процессах. Связующее содержит светочувствительную маловязкую смолу (полиамидная, полиэфирная и др.) с небольшой молекулярной массой (олигомер) и сенсибилизатор для повышения светочувствительности.

     При действии ультрафиолетовых (УФ) лучей  происходит фотополимеризация смолы, которая сопровождается образованием пространственной структуры, обеспечивающей закрепление связующего (и краски).

     Закрепление, т. е. образование твердой прочной эластичной пленки, происходит почти мгновенно при облучении УФ-лучами, что практически не ограничивает скорости печатания на листовых и рулонных машинах высокой и офсетной печати.

     Впитывающиеся связующие (вторая группа). Закрепление красок, затертых на впитывающихся связующих, возможно только на пористой поверхности. При печатании на крупнопористой бумаге типа газетной маловязкая краска вначале входит под давлением формы в неровности и поры верхнего слоя бумаги. Это обеспечивает первую стадию закрепления — схватывание, и краска не смазывается. Затем в узкие поры под действием капиллярных сил постепенно впитывается преимущественно маловязкий компонент краски — растворитель, отфильтровывая пигмент и смолу. При этом краска загустевает и затвердевает. Такое избирательное впитывание почти всегда происходит, при печатании на пористых бумагах. В некоторых случаях впитывание имеет первостепенное значение и является основным процессом, обусловливающим закрепление краски, в других — впитывание происходит только в первый момент взаимодействия бумаги, с краской, которая закрепляется вследствие других процессов. Характер и время впитывания может изменяться в зависимости от состава и вязкости связующего, дисперсности пигмента и структуры бумаги.

     Закрепление красок на впитывающихся связующих недостаточно прочно, по сравнению с красками, содержащими другие связующие. При печатании может наблюдаться либо перетаскивание, если краска недостаточно впитывается в бумагу, либо значительное ослабление интенсивности оттиска и пробивание краски на оборотную сторону бумаги, если краска сильно впитывается.

     Связующие, закрепляющиеся впитыванием, используют для черных газетных и книжно-журнальных типографских красок. Они имеют низкую вязкость и предназначены для  ротационных машин.

     С целью ускорения процесса закрепления красок при печатании на ротационных машинах, работающих на больших скоростях, была разработана черная газетная краска на связующем, содержащем минеральное масло МП-12 повышенной вязкости. В масле МП-12 увеличено количество ароматических соединений, которые выполняют роль стабилизатора пигмента в краске. Несколько повышенная вязкость масла МП-12 (0,3 Па·с) позволяет частично или полностью отказаться от введения битумной смолы. Такая краска быстро закрепляется при впитывании в поры бумаги, а частицы пигмента удерживаются в межволоконных промежутках. Однако краска смазывается на оттисках при механическом воздействии, качество изображения получается невысоким, вследствие чего краска не нашла широкого применения.

     Связующие, закрепляющиеся в  результате испарения  растворителя (третья группа). Связующие представляют собой растворы твердых смол в быстро-, средне- и медленнолетучих органических растворителях.

     При печатании на бумаге такими красками вначале наблюдается небольшое впитывание связующего, но в основном закрепление происходит за счет интенсивного испарения растворителя, в результате чего увеличивается концентрация смолы и повышается ее вязкость. К моменту почти полного испарения растворителя на поверхности оттиска образуется твердая смоляная пленка с равномерно распределенными в ней частицами пигмента.

     Скорость  закрепления можно регулировать в некоторых пределах, введением различных по своей летучести растворителей. Например, для замедления затвердевания в краски рекомендуется вводить керосиновую фракцию с температурой кипения 230 - 290° С.

     Связующие с медленнолетучими растворителями предназначаются для типографских и офсетных красок. Закрепление происходит при испарении растворителя под действием тепла.

     Для закрепления связующего (краски) необходимо специальное сушильное устройство и вентиляционная установка. Краски, полученные на подобных связующих, при печатании в таких условиях быстро закрепляются на оттиске при сравнительно небольшом впитывании. В результате получаются интенсивные оттиски с прочной пленкой без пробивания краски на оборотную сторону и без отмарывания /2/.

 

      Список литературы

1. Фляте Д. М. Свойства бумаги. – М.: Лесная промышленность, 1988.

2. Гудкова  Т. И., Загаринская Л. А. Полиграфические  материалы – М., 1982.

3. Николай Дубина. Энциклопедия полиграфии. – М., 2002-2006.

 

      ПРИЛОЖЕНИЕ 1 
 

Коническая  мельница с наборной ножевой гарнитурой (мельница Жордана):

1 — патрубок  для впуска массы; 2 — ротор;  3 — ножи; 4 — статор; 5 — патрубок для выхода массы; 6 — присадочное устройство

 

      ПРИЛОЖЕНИЕ 2 
 
 
 
 
 
 

Схема гидрофайнера:

1 — ротор;  2 — статор; 3 — присадочное устройство; 4 — муфта сцепления;

5 — крыльчатка

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 
 

Схема дисковой мельницы:

1 — вход  массы; 2— выход массы; 3 — статор; 4 — вращающийся диск

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 
 

Дисковая  мельница серии МД с винтовой подачей  массы:

1 — винтовой  питатель; 2 — размольная камера; 3 — передняя траверса; 4 — ротор; 5 — станина; 6 — механизм присадки; 7 — система циркуляционной смазки; 8 — задняя траверса; 9 — зубчатая муфта; ЯМ — поступление массы;

ВМ —  выход массы

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 
 

Схема одной  из конструкций сдвоенных дисковых мельниц 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

 
 
 

Схема закрепления  на бумаге красок: а — химическое пленкообразование; в — испарение растворителя; г — быстрое отделение жидкой фазы из системы, близко подведенной к кристаллическому состоянию