5.4. Взаимодействие бумаги и краски.

Образование изображения происходит при взаимодействии бумаги и краски в процессе печатания. Качество изображения – графическая точность, оптическая плотность, цветовоспроизведение, а также бесперебойное протекание технологического процесса зависят от того, как при этом проявляются физические и технологические свойства бумаги и краски.

Взаимодействие бумаги и краски сводится, во-первых, к переносу краски с формы на бумагу и образованию оттиска, воспроизводящего оригинал, во-вторых, к закреплению к закреплению краски на оттиске. Эти процессы многообразны и зависят как от свойств материалов, так и от условий печатания. Цветной оттенок бумаги в контрасте с цветами красок может сильно изменить общий колорит изображения по сравнению с оригиналом.

Смачивание бумаги краской, ее прилипание к бумаге происходит при контакте краски и бумаги на форме, степень которого зависит от рельефа поверхности, а именно от эффективной гладкости, а следовательно, и от давления при печатании.

Степень пропечатки зависит от толщины слоя краски на форме. Красочная прослойка увеличивает запечатанную площадь по сравнению с площадью контакта из-за проникновения краски в углубления неровной поверхности бумаги. Оно будет тем больше, чем толще красочный слой. При достаточно толстом слое краска заполнит все неровности бумаги и вся ее поверхность, контактирующая с печатающими элементами формы, будет запечатана.

Количество краски, необходимое для заполнения неровностей бумаги и называемое краскоемкостью, связано с характером поверхности бумаги.

Для определения краскоемкости измеряют коэффициент переноса краски - отношение количества краски, перешедшей на оттиск к количеству краски на форме. Толщина слоя, при которой достигается максимум переноса, определяет краскоемкость.

Высокую краскоемкость имеет бумага с низкой гладкостью и шероховатой поверхностью. Для ее запечатывания требуется большое количество краски на форме, что приводит к растискиванию краски на оттиске, и следовательно, к графическим и тональным искажениям изображения. Напротив, высокогладкая бумага с малой краскоемкостью хорошо запечатывает и дает четкие изображения при малом количестве краски.

Свойства краски так же влияют на коэффициент ее переноса. Этот параметр увеличивается с возрастанием минимальной вязкости краски. Однако, вязкость не должна быть слишком большой, так как вязкая краска за короткое время контакта с бумагой не успевает заполнить ее неровности и по этому изображение полностью не пропечатывается. Слишком малая вязкость приводит к вытеснению краски под давлением формы за пределы печатающих элементов, в результате возникают искажения изображения.

Чрезмерная вязкость краски увеличивает ее липкость, как сопротивление разделению красочного слоя, что может вызвать выщипывание краской волокон бумаги и частиц наполнителя.

Роль впитывания. Особенностью взаимодействия краски с бумагой является проникновение краски или ее компонентов в пористую структуру бумаги. Скорость и глубина проникновения зависят от размеров пор бумаги и вязкости краски. В свою очередь пористость бумаги связана с характером ее поверхности. Например, гладкая бумага с высокой разрешающей способностью имеет мелкопористую структуру, а малогладкая, например газетная, имеет крупнопористую структуру.

В зависимости от пористости бумаги по-разному протекает ее взаимодействие с краской.

Рис. 51. Проникновение краски в поры бумаги:

а – под давлением формы, б – под капиллярным давлением

В момент контакта с бумагой краска под давлением формы вдавливается в неровности бумаги и проникает в широкие устья ее пор как единая система. После снятия давления начинают действовать капиллярные силы, вызывающие ее впитывание (рис. 51). В случае крупнопористой бумаги и маловязкой краски она может впитываться целиком, без разделения на компоненты. Мелкопористая же структура бумаги создает условия избирательного впитывания в нее маловязких компонентов краски – масел и растворителей. Избирательному впитыванию способствует адсорбция связующего на поверхность волокон и частиц наполнителя.

В результате избирательного впитывания увеличивается концентрация пигмента в красочном слое, что вызывает повышение прочности коагуляционной структуры краски, способствующей ее закреплению. К этому же приводит повышение концентрации твердых смол, сопровождающееся затвердением связующего в красочном слое.

Для оптимального взаимодействия краски и бумаги необходимо, чтобы состав и вязкость краски и ее компонентов, с одной стороны, и пористая структура бумаги, с другой, соответствовали условиям печатания и характеру печатной продукции.

Нарушение избирательно впитывания, вызванное не соответствием свойств бумаги и краски, приводи к различным усложнениям технологии и дефектам.

Чрезмерное впитывание краски вызывает ее пробивание на обратную сторону оттиска, последнее может привести к стиранию пигмента с оттиска (при малом содержании смолы в краске и сильном ее впитывании).

Недостаточное впитывание растворителей ухудшает закрепление краски и вызывает отмарывание и перетискивание.

6. Ассортимент печатных красок.

Каждый способ печати предусматривает использование специализированных красок в зависимости от конструкций печатных аппаратов. Рынок печатных красок предлагает широкий выбор для любого способа печати.

6.1. Краски для офсетной печати.

Для офсетной печати необходимы пастообразные печатные краски высокой вязкости (динамическая вязкость  = 40 -100 Па×с). 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 «по сырому».

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

Классификация офсетных печатных красок

1. По типу: триадные, смесевые.

2. По цвету: цветные, черные (не триадные), белила, золото, серебро.

3. По кроющей способности: прозрачные, полукроющие, кроющие.

4. По используемому печатному оборудованию: для рулонных машин с сушкой, для рулонных машин без сушки; для листовых машин.

5. По используемой системе увлажнения: для работы со спиртовой системой увлажнения, для работы с любой системой увлажнения, для печати без увлажнения.

6. По впитывающей способности материала: для впитывающих материалов, бумаги и картона, для мелованной бумаги (глянцевой или матовой), для немелованной, для каландрированной, для газетной. Для не впитывающих поверхностей (фолиевые краски).

7. Краски специального назначения: ароматизированные, для печати на упаковке пищевых продуктов, металлизированные, люминесцентные, УФ – закрепления, интерферентные, термохромные.

Триадные краски. В большинстве случаев для воспроизведения оригинала способом четырехкрасочной печати используются триадные краски: желтая, пурпурная, голубая и черная.

Существуют различные виды триадных красок: для листовой печати, рулонной печати с газовой сушкой или без нее, для любой системы увлажнения или для «сухого» офсета, для печати на впитывающих и не впитывающих материалах.

При печатании на четырехкрасочных машинах, когда краски наносятся последовательно одна на другую (печать «по сырому»), необходимым условием получения красочного оттиска является правильный выбор липкости красок. Краска, которая наносится первая, должна иметь более высокую липкость, чем последующая. Это значительно улучшает условия наложения красок.

Таблица 33. Свойства и назначение некоторых стандартных триадных красок.

Название производитель	Запечатываемый материал	Цвет	Кроющая способность	Светостойкость, балл	Стойкость				Назначение
					с	к	ср	щ
Litho Star Plus (Akzo Nobel)	Мелованная и немелованная бумага. Картон.	ж п г ч	п п п к	5 5 8 8	+ + + -	+ + + -	- - - -	+ - + -	Для любых типов машин и систем увлажнения
Imperator Semi Fresh (Arets Graphiks)	Мелованная и немелованная бумага. Картон.	ж п г ч	п п п к	5 5 8 8	+ + + -	- - - -	+ + + -	+ - + +	Для любых типов машин и систем увлажнения.
Стойкость: с – спирт; к – кислоты; ср – смесь растворителей; щ- щелочи; «+» - стойкая; «-» - нестойкая. Кроющая способность: к – кроющая; п – прозрачная. Цвет: ж – желтый; п – пурпурный; г – голубой; ч - черный

Краски серии Pantone. При подборе красок для печати тиража необходимо оценить, возможно ли воспроизвести триадными красками все цвета оригинала. Если оригинал содержит специальные «фирменные» цвета (например, в названии фирмы, ее логотипе, рекламе и т.д.), которые нельзя получить выбранной триадой, то используют дополнительные смесевые краски, например серии Pantone.

Независимо от фирмы производителя, краски Pantone – это универсальные офсетные краски для одно- и многокрасочных машин с любой системой увлажнения, применяемые для печати бумаге, картоне. В соответствии со сборником рецептур Pantone Color Formula Guide, смешением 14 основных базовых красок Pantone можно получит более 1000 оттенков (таблица ).

Таблица 34. Перечень основных красок Pantone и их свойства (по данным фирм - производителей: Akzo Nobel, Arets Graphics, BASF, Edwards & Co Ltd и др.).

Основные цвета	Кроющая способность	Светостойкость, балл	Стойкость
			с	к	ср	щ
Yellow Yellow 012 Warm Red Rubin Red Rhodamine Red Purple Reflex Blue Process Blue Green Orange 021 Red 032 Blue 072 Violet Black	п п п п п п п п п п п п п к	5 6 4 5 5 6 4 8 8 6 6 5 6 8	+ + - + - - - + + + + - - +	+ + - + - - - - + + + - - +	+ + - + - - - + + + + - - +	+ + - - - - - + + + + - - +

Металлизированные краски изготавливаются из тонких порошков бронзы и алюминия. В зависимости от используемого металлического пигмента они могут быть «золотыми» - от «светлого золота» до «насыщенной бронзы» и «серебряными».

Таблица 35. Основные оттенки и состав пигмента некоторых металлизированных красок.

Наименование	Цвет	Медь, %	Цинк, %
Rich gold Rich pale gold Pale gold	Зеленоватый Желтоватый Красноватый	70 80 90	30 20 10

Фолиевые краски используются для печатания на не впитывающих материалах, таких как пленки, самоклеящиеся материалы, пластик, металлизированные бумаги, ламинаты, окрашенные печатные материалы с дополнительным лакированием. На не впитывающих материалах, в отличие от впитывающих, красочный слой должен высыхать на поверхности путем окислительной полимеризации. Фолиевые краски имеют повышенное содержание сиккативов – катализаторов окислительной полимеризации.

Таблица 37. Свойства некоторых фолиевых триадных красок.

Название производитель	Цвет	Кроющая способность	Светостойкость, балл	Стойкость
				с	к	ср	щ
Foil print (Akzo Nobel)	ж п г ч п ж	п п п к п п	6 6 8 8 5 5	+ + + + + +	+ + + + + +	- - - - - -	+ + + + - +
Novaplast (BASF)	ж п г ч	п п п к	5 5 8 8	+ + + +	- - - -	+ + + +	+ - + +
Permafix (Coates Lorilleux)	ж п г гл ч	п п п к	5 4 8 7	+ + + -	- - - -	+ + + -	+ - + -
F3100 (Gebr. Schmidt)	ж п г гл.ч	п п п к	5 5 8 8	+ + + +	- - - -	- - - -	+ - + +

Краски для рулонной печати. Отличительная особенность рулонной печати – высокие скорости работы печатной машины. Время высыхания красок должно соответствовать скоростям работы этих машин. Краски для рулонной печати закрепляются исключительно путем впитывания. Для повышения стойкости оттисков к истиранию, в рецептуры красок включают смолистые материалы, воски и высыхающие масла. Эти краски должны иметь минимальную липкость для предотвращения выщипывания поверхности бумаги и пыления краски. Иными словами краски должны иметь пониженную вязкость по сравнению с красками, предназначенными для печати на листовых машинах. Кроме того важна степень дисперсности пигмента, определяющая стабильность краски в период хранения, и ее поведение в процессе печатания.

Краски для рулонной печати подразделяются на две группы: краски для рулонных машин без сушки (Cold set) и краски для использования в печатных машинах с сушкой, закрепляющиеся при нагревании горячим воздухом (Heat set).

Первый тип красок применяется в основном для печатания на газетной бумаге всех сортов. Они характеризуются высокой скоростью закрепления за счет быстрого впитывания в поры бумаги.

Второй тип чаще используют для печатания иллюстраций на мелованной и суперкаландрированной бумагах, отличающихся низкой впитывающей способностью. Скорость закрепления такой краски зависит от температуры воздуха и времени пребывания в сушильном устройстве.

Краски для офсетной печати без увлажнения. Для печати без увлажнения используются термостойкие краски с высокой стойкостью первоначального закрепления. Характерной особенностью этого типа печати является использование бумаг устойчивых к выщипыванию.

Таблица 38. Свойства некоторых триадных красок предназначенных для печати без увлажнения.

Название производитель	Цвет	Кроющая способность	Светостойкость, балл	Стойкость
				с	к	ср	щ
Star – Dry (Azko Nobel)	ж п г ч	п п п к	5 5 8 8	+ + + -	+ + + -	- - - -	+ + + +
Novaless 210 IK (BASF)	ж п г ч гл.ч	п п п к к	5 5 8 8 8	+ + + + -	- - - - -	+ + + + -	+ - + + +
Irodry (Hartmann)	ж п г ч	п п п к	5 5 5 5	+ + + -	- - - -	+ + + -	+ - + +

Интерферентные краски применяют для придания декоративных специфических эффектов для защиты ценных бумаг и другой печатной продукции. Напечатанные ими изображения не воспроизводятся при ксерокопировании, а при попытке фальсификации оттисков к краскам невозможно подобрать аналоги.

В состав интерферентных красок входят специальные пигменты, способные изменять цвет в зависимости от угла падения световых лучей. На основе специальных чешуйчатых пигментов, запатентованных под названием ириодиновых, созданы краски с эффектом перламутрового переливания. Поверхность частиц пигмента покрыта оксидами металлов. Краски на основе ириодиновых пигментов могут использоваться, так же как и стандартные триадные. При меньшей толщине они создают эффекты перелива.

Кроме этого применяются интерферентные краски, цвет которых обеспечивают жидкокристаллические полимеры, вводимые в связующее. Использование этих красок создает радужный эффект, при котором изменение цвета на оттиске происходит в зависимости от угла зрения - результат интерференции при отражении света с различной длиной волны. Этот эффект, известный так же как «цветовой провал» применяется при печати дорогой косметической, алкогольной и лекарственной упаковки.

Такие краски закрепляются под воздействием ультрафиолетовых лучей и применяются в офсетной, флексографской и высокой печати на машинах с УФ – сушкой.

Таблица 39. Свойства некоторых интерферентных (перламутровых) красок

Название производитель	Цвет	Кроющая способность	Светостойкость, балл	Стойкость
				с	к	ср	щ
Perglanzfarben (BASF)	серебряная золотая бронзовая желтая красная голубая зеленая	п п п п п п п	- - - - - - -	+ + + + + + +	- - - - - - -	+ + + + + + +	+ + + + + + +

Люминесцентные краски обеспечивают получение эффектов свечения. В их состав входят частицы люминофоров – веществ, способных светиться под действием света. Они поглощают ультрафиолетовые лучи или видимый свет и одновременно излучают свечение в определенной части видимой области спектра, благодаря чему достигается свечение красочного слоя.

Эти краски используются для получения различных цветовых эффектов, например, на афишах, постерах, различной рекламной продукции, а так же картографии.

Термохромные краски при смене температуры изменяют цвет. Этот эффект обеспечивается применением специального пигмента, изменяющего свой цвет при охлаждении от бесцветного к цветному или при нагревании от цветного к бесцветному. Основная область применения этих красок – изготовление этикетки.

Краски без запаха разработаны и сертифицированы специально для запечатывания упаковки пищевых продуктов. Другая область применения подобных красок – использование их при печати оттисков в дальнейшем подвергающихся отделке ароматизированными лаками.

Таблица 40. Свойства некоторых триадных красок без запаха.

Название производитель	Назначение	Цвет	Кроющая способность	Светостойкость, балл	Стойкость
					с	к	ср	щ
Litho – Candy (Akzo Nobel)	Для печатания упаковки пищевых продуктов с повышенными требованиями к отсутствию запаха.	ж п г ч	п п п к	5 5 8 8	+ + + +	+ + + +	- - - -	+ - + +
Novavit F 40 (BASF)	Для печати пищевой упаковки. Закрепляется оксидативно.	ж п г ч	п п п к	5 5 8 8	+ + + +	- - - -	+ + + +	+ - + +
Ecoset (BASF)	Для печати пищевой упаковки. Закрепляется впитыванием.	ж п г ч	п п п к	5 5 8 8	+ + + -	- - - -	+ + + +	+ - + +

Ароматизированные краски используются для придания изображению индивидуального аромата, например, в рекламных целях или при печати книг для детей.

Ароматизированные краски содержат микрокапсулы с душистыми маслами, и чтобы почувствовать запах, нужно повредить оболочки капсул, слегка потерев запечатанную поверхность. Основным условием использования ароматизированных красок является печать очень насыщенных цветных плашек.

УФ – краски – краски закрепляющееся под воздействием УФ – излучения, когда в пленке краски образуются высокореакционные частицы, вызывающие реакцию полимеризации. В результате получается прочная красочная пленка. Такие краски применяются для запечатывания, как впитывающих поверхностей, так и не впитывающих.

Таблица 41. Свойства некоторых триадных красок УФ – закрепления.

Название производитель	Цвет	Кроющая способность	Светостойкость, балл	Стойкость
				с	к	ср	Щ
Ultraking 2000C (BASF)	ж п г ч	п п п к	5 4 8 8	+ + + -	- - - -	+ + + -	+ - + -
Ultraking Forms XC (BASF)	ж п г ч	п п п к	5 4 8 8	+ + + -	- - - -	+ + + -	+ - + -