Nowa strona
 
Listopad 2010
Forum dyskusyjne
Galeria zdjęć
Galeria reklam

Galeria reklam


Artykuły promocyjne

Artykuły promocyjne


Witryna wydawnicza

Witryna wydawnicza


Prenumerata
Wyszukiwarka
Zaloguj się

"Świat Druku" - miesięcznik Archiwum Rok 2009 Luty

Skład oraz schnięcie farb i lakierów w offsetowyn druku arkuszowym


W offsetowym druku arkuszowym i tym samym w technologii hybrydowej są stosowane farby drukowe i lakiery tworzące – zgodnie z różnymi fizycznymi oraz chemicznymi zasadami – suchą, względnie mocną błonę. Wybór tych substancji zależy nie tylko od chłonności, ale również od wymagań odnośnie do prędkości i całkowitego przeschnięcia, jak również optycznych efektów, właściwości użytkowych, dostosowania się do wymagań zdrowotnych oraz środowiskowych. Odpowiednio do zrecepturowanych farb i lakierów musi zostać zainstalowany w maszynie drukującej efektywny zespół suszący. Wiele składników farb drukowych wpływa bezpośrednio lub pośrednio na proces schnięcia.

W offsetowym druku arkuszowym i tym samym w technologii hybrydowej są stosowane farby drukowe i lakiery tworzące – zgodnie z różnymi fizycznymi oraz chemicznymi zasadami – suchą, względnie mocną błonę. Wybór tych substancji zależy nie tylko od chłonności, ale również od wymagań odnośnie do prędkości i całkowitego przeschnięcia, jak również optycznych efektów, właściwości użytkowych, dostosowania się do wymagań zdrowotnych oraz środowiskowych. Odpowiednio do zrecepturowanych farb i lakierów musi zostać zainstalowany w maszynie drukującej efektywny zespół suszący. Wiele składników farb drukowych wpływa bezpośrednio lub pośrednio na proces schnięcia.

Efekt schnięcia zależy od składu farb
W offsetowym drukowaniu arkuszowym korzysta się z farb drukowych i lakierów o różnej lepkości. Przy prędkościach drukowania ok. 18 tys. arkuszy na godzinę można bezproblemowo nakładać farby o konsystencji pasty i olejowe lakiery drukowe o względnie wyższej lepkości. Spektrum materiałów zostaje uzupełnione o lakiery UV o małej lepkości i bazujące na wodzie lakiery dyspersyjne. W przypadku maszyn hybrydowych lakiery dyspersyjne odgrywają rolę jedynie w momencie przechodzenia do konwencjonalnego trybu eksploatacji. Zaleca się lakiery UV i lakiery dyspersyjne przede wszystkim przy zastosowaniu wałków rastrowych oraz rakla komorowego – standardowe wyposażenie przy maszynach Rapida firmy KBA z podwójnym zespołem lakierującym i przy maszynach hybrydowych. Lakiery olejowe przetwarza się jak farby: w zespole farbowym z wilgotną offsetową formą drukową. Formuła różnych farb i lakierów jest dopasowana każdorazowo do technicznej zasady, według której musi odpowiednio wspomagać albo rozpoczynać schnięcie na zewnątrz. Tabela „Efekty schnięcia” stanowi przegląd fizycznych i chemicznych zasad dotyczących schnięcia.
Farby do offsetu arkuszowego składają się z trzech głównych komponentów: spoiwa, barwidła i substancji pomocniczej. Komponenty wpływają także na siebie wzajemnie, w związku z tym istnieje zawsze możliwość, że jedna substancja spowolni działanie pozostałych. Dlatego dla producenta farb do druku nie jest proste osiągnięcie określonych właściwości i natychmiastowe spełnienie oczekiwań użytkowników odnośnie do schnięcia, druku pierwszej strony arkusza, druku obustronnego, zachowania stosu lub wymogów co do zapachu i smaku (w przypadku opakowań produktów żywnościowych).
Największy udział w całkowitej masie farby do offsetowego druku arkuszowego ma spoiwo. Składa się ono z żywicy twardej, olejów mineralnych i roślinnych. Spoiwo jest odpowiedzialne za transport innych komponentów, jak również tworzenie substancji błonotwórczej na podłożu drukowym. Spoiwo jest również nazywane pokostem – to jednocześnie synonim lakieru i potwierdzenie ścisłego chemicznego pokrewieństwa z bezbarwnym lakierem olejowym.
Lakier nadrukowy nabiera nowego znaczenia w przypadku uszlachetniania hybrydowego, gdyż spełnia funkcję lakieru wybiórczego (matowego albo o strukturze ziarnistej) służącego do tworzenia kontrastowych efektów połysku. Arkusz zostaje pokryty w całości lakierem UV z połyskiem, a lakier UV w miejscach z lakierem olejowym wchodzi w reakcję, tworząc specjalny efekt tzw. „skórki pomarańczy”.

Oleje rozpuszczają żywicei dyspergują pigmenty
Stosowanie olejów mineralnych i roślinnych ma przede wszystkim na celu utrzymać pierwotnie twarde albo lepkie żywice rozpuszczone, tak żeby farba mogła pozostać w płynnej konsystencji. Oleje, które bezpośrednio uczestniczą w procesie schnięcia oksydacyjnego, są pochodzenia roślinnego. Oleje roślinne uzupełniają funkcje oleju mineralnego, dlatego farba taka powinna być traktowana jako produkt ekologiczny. Innym zadaniem oleju jest jednorodne rozprowadzenie (dokładniej mówiąc: rozproszenie) barwidła i osłona pigmentów.

Żywice tworzą błonę
Dla wszystkich naturalnych i syntetycznych żywic wspólne jest to, że w procesie schnięcia spełniają one rolę substancji błonotwórczej. Ich wybór zależy od typu schnięcia serii farb. Farby schnące jednocześnie oksydacyjnie i wiążące się z podłożem lub farby schnące jedynie oksydacyjnie mają w swym składzie przeważnie żywice alkidowe i kalafonię; potrzebują one jednak olejów jako rozpuszczalnika oraz fluidyfikatora (upłynniacza, środka przeciwdziałającego zbrylaniu). Farby drukowe, które podlegają rodnikowej reakcji utwardzania promieniowaniem UV, oraz lakiery UV, jak również rzadko stosowane farby utwardzane promieniami elektronowymi („farby ESH”, „EB-curing inks”) bazują przeważnie na żywicach akrylowych (AC). Farby UV utwardzane kationowo wykazują duży udział żywic epoksydowych (EP) i specjalnych żywic.
Zamiast olejów na systemy UV i ESHS mają wpływ monomery, które spełniają rolę „rozcieńczaczy” – zmniejszają lepkość, ponieważ są całkowicie wolne i nieusieciowane. Ich udział w przypadku lakierów UV jest szczególnie duży i służy osiągnięciu optymalnego rozpływania się. Oligomery są usieciowane do małych łańcuchów („prepolimery”) i odpowiadają za połysk, twardość i odporność na ścieranie, jak również chemiczną wytrzymałość późniejszych polimerów.
Monomery i oligomery zostają tak długo utrzymane oddzielnie w ciekłym lakierze, aż rodniki, względnie kationy, przyłączą się do swoich sprzyjających reakcjom grup molekularnych – reakcja ta prowadzi do trójwymiarowego sieciowania (polimeryzacji). Farby hybrydowe – zarówno farby schnące oksydacyjnie i wiążące się z podłożem, jak farby UV utwardzane rodnikowo – zawierają żywice. Można przypuszczać, że to, co najlepsze z obydwu metod schnięcia, zostanie połączone. Przykładowo: oleje zmniejszają mgławienie farb drukowych, które jest wadą farb UV. Farby hybrydowe są bezpośrednio zadrukowywane zarówno lakierami UV, jak i specjalnym lakierem olejowym. I w przeciwieństwie do czystego druku UV wymagającego specjalnego wyposażenia maszyny, które jest odpowiednie jedynie do stosowania agresywnych farb UV i środków myjących UV. Farby hybrydowe dopuszczają zastosowanie standardowych wałków gumowych i uniwersalnych obciągów wałków, które mają podobną chemiczno-fizyczną odporność w przypadku „hybrydowych” i „konwencjonalnych” rodzajów eksploatacji. Farby i lakiery UV, jak również farby hybrydowe, wymagają w czasie druku wyssania ozonu w obszarze końcowego schnięcia, natomiast farby ESH wymagają osłony przed promieniowaniem X.

Sykatywy wspomagają proces polimeryzacji
Pod pojęciem sykatywa (suszka) kryje się substancja, która jest odpowiedzialna za każdorazowy chemiczny efekt schnięcia – albo stopniowe oksydacyjne schnięcie, albo natychmiast odczuwalne utwardzenie promieniowaniem. W obydwu przypadkach chodzi o procesy polimeryzacji. W przypadku farb, które schną częściowo lub zupełnie oksydacyjnie, sykatywa jest środkiem oksydacyjnym, którego udział (o ile zajdzie potrzeba) może zostać zwiększony również przez drukarza. Ponieważ w utlenianiu uczestniczy tlen atmosferyczny, proces schnięcia warstwy farby rozpoczyna się od jej powierzchni i przechodzi stopniowo w dół; dlatego pierwsze kożuszenie na powierzchni błony nie świadczy o faktycznym stopniu schnięcia.
W praktyce okazuje się skuteczne przyspieszenie relatywnie wolnego procesu polimeryzacji przez doprowadzenie ciepła. Dlatego wiele maszyn do druku wielokolorowego posiada promienniki podczerwieni i suszarki suszące gorącym powietrzem nie tylko do dyspersyjnego lakierowania inline.
W maszynach hybrydowych schnięcie i utwardzanie odbywa się na kilku etapach. Już między zespołami drukującymi – w jednym lub kilku miejscach – są umieszczone pośrednie suszarki UV, które suszą powierzchniowo dolne warstwy farby bez utrudniania wiązania się z podłożem składnika olejowego. Doprowadzenie ciepła następuje dopiero w trakcie końcowego schnięcia w celu przyspieszenia utleniania, a potem napromieniowania UV. Dowolnie wkładane urządzenia do końcowego suszenia są umieszczone w segmentach przedłużonego wykładania i w wykładaniu. Tym samym lakier UV uzyskuje maksimum drogi, względnie czasu, żeby mógł rozpłynąć się po możliwie gładkiej powierzchni o wysokim połysku.
Z myślą o technologii hybrydowej firma KBA skonstruowała suszarkę Carbon-Twin-IR, która może zostać wbudowana również w konwencjonalne maszyny.

Utwardzanie promieniowaniem z fotoinicjatorem lub bez
Utwardzane promieniowaniem farby UV i lakiery, jak również – choć w mniejszym stopniu – farby hybrydowe, otrzymują jako sykatywę tak zwane fotoinicjatory, które rozkładają się pod wpływem oddziaływania promieniowania UV na bardzo ułatwiające reakcje cząsteczki resztkowe. Fotoinicjatory, które są dostosowane do typu żywicy, uwalniają przy tym albo ujemnie naładowane rodniki, albo wieloatomowe dodatnio naładowane jony (zespolone kationy). Produkty rozpadu reagują z wolnymi grupami molekuł żywic i pobudzają tym samym proces ich polimeryzacji. Fotoinicjatory zaczynają działać już w trakcie dostawy farb i lakierów, dlatego pojemniki powinny być przechowywane w miejscach bez dostępu światła. Fotoinicjatory uchodzą za relatywnie agresywne komponenty. Ich udział w farbach hybrydowych, podobnie jak w hybrydowych środkach myjących, jest mniejszy – w przeciwieństwie do farb UV, dlatego nie jest wymagane odpowiednio odporne wyposażenie zespołu drukującego w maszynie. Nadal problemem jest typowy zapach fotoinicjatorów, który jest wyczuwalny silniej po utwardzaniu rodnikowych farb UV i lakierów UV, w znikomym stopniu farb hybrydowych, natomiast w ogóle nie jest wyczuwalny w przypadku kationowych farb UV.
W offsecie arkuszowym w przypadku farb hybrydowych i lakierów UV znajdują obecnie zastosowanie wyłącznie substancje rodnikowe. Czas działania końcowej suszarki jest na tyle długi – w zależności od ustalonej mocy promiennika – żeby w ciągu sekundy wystarczająco utwardzić farbę i lakier. Rodnikowe lakiery UV dają się, w przeciwieństwie do lakierów kationowych, nanieść na większe grubości warstwy, co stanowi istotny argument za zwiększeniem się stopnia połysku.
Związki kationowe miałyby wprawdzie tę zaletę, że mogłyby zostać utwardzone również po oddziaływaniu promieniowania. Jednakże szybkie utwardzenie następuje jedynie przy niewielkich grubościach warstw, w innych przypadkach mogłoby trwać to kilka godzin. Oprócz tego przy dużych prędkościach druku byłaby konieczna więcej niż jedna końcowa suszarka UV ze względu na wyraźnie dłuższe trwanie napromieniowania, w wyniku czego skróciłby się czas rozpływu lakieru.
Godne uwagi są badania naukowe w dziedzinie tak zwanych farb DualCure, które służą w zasadzie konwencjonalnym zastosowaniom (więc na ogół nie wymagają uszlachetniania – jak farby hybrydowe), ale umożliwiają szybką dalszą obróbkę druku tworząc twardą powierzchnię w krótkim czasie, a oprócz tego schną oksydacyjnie poprzez wiązanie się z podłożem. Przy skutecznym rozwoju tych farb można byłoby wprowadzić dla maszyn hybrydowych ten trzeci rodzaj eksploatacji. W przypadku konwencjonalnych maszyn można byłoby stworzyć alternatywę dla lakierowania ochronnego w celu szybszej dalszej obróbki. Farby ESH nie wymagają żadnej suszki. Promieniowanie jest tak „silne”, że polimeryzacja rozpoczyna się bez rodników. Ze względu na bakteriobójcze działanie promieniowania jonizującego metoda jest stosowana głównie przy opakowaniach o dużych wymaganiach dotyczących sterylizacji. Wysokie koszty inwestycyjne nie równoważą korzyści – nawet wtedy, gdy przy jednostronnym promieniowaniu warstwy farby natychmiast utwardzają się obustronnie.

Środki barwiące wpływają nie tylko na optykę
Do środków barwiących (barwideł), które znajdują zastosowanie w farbach do offsetu arkuszowego, należą wyłącznie pigmenty. Są to organiczne lub nieorganiczne kryształy oraz ich skupienia, które są równomiernie rozprowadzane w spoiwie w formie nierozpuszczonej. Im większa jest cząstka pigmentu oraz im wyższa jest jej koncentracja w spoiwie, tym szybciej farba schnie, względnie utwardza się. Oprócz pigmentów barwiących są dostępne także pigmenty efektowe (metaliczny, połysk perłowy), które są wykorzystywane zarówno w farbach drukowych, jak i w lakierach dyspersyjnych.
Farby hybrydowe są oferowane z pigmentami, które odpowiadają koncentracji oraz chemicznym parametrom i właściwościom konwencjonalnych farb do druku. Zasadniczo farby hybrydowe mają więcej wspólnego z konwencjonalnymi farbami niż z farbami UV. Dlatego w przypadku farb hybrydowych występuje ten sam proces przyrostu wartości tonalnej. W przeciwieństwie do farb UV nie trzeba zmieniać krzywych charakterystycznych, co ułatwia wprowadzenie technologii hybrydowej, a także zmianę z konwencjonalnego rodzaju eksploatacji na „hybrydowy”.
Odcień pigmentu wpływa jednakże – tak jak w przypadku farb UV – na wynik utwardzania promieniowaniem UV farb hybrydowych. Im większa długość fali, tj. im bardziej jest oddalona od obszaru UV (przede wszystkim procesowy żółty i czerwone farby specjalne), tym mniejsze jest oddziaływanie promieniowania UV. Powodem jest wysoka absorpcja ultrafioletowych spektralnych części żółtych i czerwonych cząsteczek pigmentu. W związku z tym emitują one mniej promieniowania UV i cieniują skutecznie sąsiednie cząsteczki. W przeciwieństwie do farb UV farby hybrydowe mogą jednakże kompensować ten efekt poprzez przyspieszenie utleniania przed końcowym schnięciem UV.

Substancje pomocnicze pełnią funkcję regulacyjną
Substancje pomocnicze oraz dodatki uszlachetniające pomagają w ustawieniu maszyny poprzez dokładną regulację ilości farb drukowych oraz lakierów, jak również dostosowanie ich do określonych warunków drukowania, właściwości suszarki oraz podłoża drukowego. Odczynniki chemiczne zapobiegają, m.in. powstawaniu kożucha na farbie drukowej w kałamarzu farbowym („świeży kałamarz”) albo przyschnięciu na wałkach w zespole farbowym („świeży wałek”), mogą one jednak również przyspieszać pojedyncze efekty schnięcia poprzez katalizatory oraz dodatkowe sykatywy. Dyspergatory wspomagają oleje przy tworzeniu osłon cząsteczek pigmentów i zapobiegają tworzeniu grudek. Rozcieńczalniki utrzymują lepkość. Substancje wpływające na wartości pH, spadek emulgowania oraz napięcia powierzchniowego – do tego zaliczymy także oleje sylikonowe i ich substancje zastępcze do bezwodnego druku offsetowego – optymalizują interakcje ze środkiem zwilżającym, powierzchnią formy drukowej oraz powłoką papieru. Dodatki ułatwiające rozpływanie się umożliwiają szybkie i szerokie rozprzestrzenianie się nałożonych warstw farby oraz lakierów w celu wytworzenia połysku, woski zwiększają zdolność poślizgu i jakość połysku. Wiele z tych substancji pomocniczych – oprócz wosków, które nie pasują do lakieru UV – zawartych jest oczywiście także w farbach hybrydowych.

Kompleksowe wymagania
Dotychczasowe obserwacje wskazują na kompleksowość praktycznych wymagań odnośnie do formułowania oraz technologii suszenia. W związku z tym należy wyraźniej pokazać, jak bardzo skomplikowany jest proces optymalizacji właściwości farb drukowych, a szczególnie farb hybrydowych. Dlatego nadruk: „hybryda” na etykiecie farby drukowej lub pojemniku środka myjącego nie gwarantuje bezproblemowego procesu drukowania i uszlachetniania. Jest raczej konieczne stosowanie farb, lakierów i środków eksploatacyjnych, które są do siebie dopasowane albo też były razem testowane i są polecone przez KBA, względnie akredytowane przez KBA/Fogra. Tylko kompetentna porada umożliwi bezproblemowe uszlachetnianie hybrydowe.



Nowa strona
więcej  Ostatnia: 
Ostatnie wątki:
Więcej...
Brak ankiety

Wyniki

Inne Ankiety




Wszelkie prawa zastrzeżone dla Świat Druku     powered by eZ Publish, createdy by Krokus Sp. z .o.o