СПЕЦИАЛЬНЫЕ КРАСКИ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ПЕЧАТИ

В последнее время мы становимся свидетелями повышения интереса к нетрадиционным видам печати. И это вполне закономерно: все ниши привычных способов на рынке услуг уже заполнены, а спрос на представительскую продукцию, в которой нашли свое применение эти виды, только возрастает.

Такие виды воспроизведения изображения, как тампонная, трафаретная, трансферная печати выходят на первые позиции по рентабельности. Затраты на приобретение оборудования, техническое обслуживание и обучение в кратчайшие сроки окупаются, а технический уровень персонала может быть не так высок, как, например, на производствах с офсетной печатью.

Сферы применения специальных видов печати достаточно разнообразны. При нанесении многокрасочных логотипов на зажигалки, ручки, пепельницы, часы, и другую рекламно-сувенирную продукцию применяется, в основном, тампонная печать. Она широко используется в автомобилестроении, радиоэлектронике, легкой промышленности и т. д. — везде, где нужно нанести изображение на не плоскую поверхность.

То же можно сказать и о трафаретной печати. Сочетание доступности, простоты и высоких художественно-изобразительных возможностей позволили применять этот способ для печати на бумаге, синтетических пленках, тканях, металлах, стекле, дереве и на уже готовых изделиях (переплетных крышках, электронных платах, упаковке и др.) практически без специальной подготовки поверхности. Варьирование толщины красочного слоя от 6 до 100 мкм обеспечивает яркие, насыщенные красочные изображения. Иногда трафаретную печать используют и для лакирования.

Краски для тампонной печати Способ тампонной печати, или просто тампопечать, — это разновидность непрямой (косвенной) печати, при которой краска с формы для глубокой печати передается на запечатываемую криволинейную поверхность посредством эластичного промежуточного звена (тампона).

Поверхности изделия могут иметь любые, даже самые экзотические рельефы, быть как впитывающими, так и невпитывающими. При этом в качестве материалов могут выступать различные пластмассы, покрытые красками, грунтами, эмалями или лаками, металлы и их сплавы, стекло, керамика, резина, кожа, древесина. Качественное нанесение изображений реализуется за счет правильного согласования формы и формата сюжета с конфигурацией запечатываемого предмета, его материалом, типом краски и твердостью тампона.

Технология и материалы налагают определенные ограничения на многоцветную печать. Не допускается печать по незакрепившейся краске, а наложение следующей краски возможно только после полного высыхания предыдущей. Однако это не исключает получение многоцветного изображения без наложения красок.

Большинство красок сертифицированы и изготавливаются из экологически чистых компонентов, не содержащих тяжелых металлов. Для пищевой и легкой промышленности, связанной с изготовлением детских игрушек, краски должны отвечать «Гигиеническому заключению на продукцию» Госстандарта РФ ?77.01.235.П.16739. 04.9 от 21.04.99 г.

Фирмы-производители предлагают широкий ассортимент, охватывающий весь спектр применения тампопечати. Например, существуют специальные краски, стойкие к растворителям и агрессивным химическим средам, спирту, бензину, механическим воздействиям. Независимо от торговой марки их можно условно классифицировать по следующим группам.

Состав:

• однокомпонентные;
• двухкомпонентные;
• многокомпонентные.

Способ закрепления:

• испарением растворителя;
• окислительной полимеризацией;
• фотохимической полимеризацией;
• комбинированным закреплением.

Цвет: цветные (для печати триадными и смесевыми красками), черные, белила, золото, серебро.

Тип печатного оборудования: для печати на ручных станках, на автоматических и полуавтоматических станках и машинах.

Запечатываемый материал: акрилонитрил-бутадиенстирольный (АБС) — пластик, акриловое стекло, ацетат целлюлозы, дюропласт, стекло/керамика, металл, полиэстр, лакированные поверхности, подготовленные полиолефины (ПЭ, ПП), бумага или картон, дерево, полиамид, поликарбонат, полистирол, ПВХ, полиуретан, полиацетат.

Вид печатных работ: представительская и сувенирная продукция; электронное машиностроение (клавиатуры, корпуса бытовой техники); упаковка; медицина (ампулы, таблетки); керамическая и стеклянная посуда; изделия легкой промышленности и т. д.

Учитывая специфику, фирмы-производители стараются предложить как можно большую палитру цветов с адгезией к различным материалам и различным способом закрепления (см. табл. 1). Ассортимент обычно включает 40 и более оттенков желтого, красного, синего, зеленого, коричневого тонов, а также черный, белый, золото, серебро. Многие фирмы советуют заказывать стартовый комплект базовых цветов из наиболее популярных красок, смешением которых по специальной рецептуре можно получить большую гамму известных цветов (рис. 1).

Рис. 1 Набор базовых цветов для тампонной и трафаретной печати фирмы Ruco

Как правило, краски для тампонной печати имеют высокую вязкость (поэтому использование дополнительных химических средств неизбежно) и очень требовательны к соблюдению всех технологических норм.

Трудно представить производство, где бы не старались увеличить производительность и уменьшить затраты времени на нерегламентированные простои оборудования. Основные ограничения здесь связаны с высыханием красок. Быстросохнущие однокомпонентные краски высыхают при комнатной температуре за 20—80 с. Сушка горячим воздухом занимает считанные секунды и очень удобна при многокрасочной печати. ИК-сушка усиливает адгезию. Краски сложного состава закрепляются на поверхности в течение 30—50 мин, окончательная полимеризация завершается в течение 24 часов.

Для уменьшения времени сушки на некоторых предприятиях отходят от технологических норм и технических инструкций фирм-производителей. Наиболее часто встречающиеся нарушения — введение дополнительно разбавителя или повышение температуры сушки. В первом случае это ведет к уменьшению кроющей способности краски, а во втором — к короблению краски и, порой, к порче поверхностной структуры самого материала. Немаловажной причиной, подталкивающей предприятия к таким экспериментам, является отсутствие общих регламентирующих норм для процессов тампонной печати как за рубежом, так и у нас. Поэтому в большинстве случаев все практические «знания» достигаются экспериментальным путем. Сначала фирма-производитель рекомендует некоторые параметры приготовления красок к работе, а далее идет экспериментальная апробация и подбор «своих» условий. Наиболее «продвинутые» предприятия по результатам этих исследованиий создают внутренние ТУ («Технические условия»). Это заметно облегчает работу в будущем, регламентируя и унифицируя ее. Некоторые поставщики имеют свои производственные базы, на которых обкатываются технологические режимы печати, а готовые результаты предлагаются клиентам.

Вспомогательные материалы для красок тампонной печати Для чего же нужны дополнительные или вспомогательные материалы и почему нельзя обходиться только купленной у фирмы краской? Теоретически можно, но практически существует огромное многообразие запечатываемых материалов, поверхностей (иногда даже с дополнительной обработкой — формовкой материала) и для каждого из них необходим подбор состава краски, скорости, режимов печати и сушки. Для придания краске определенных реологических свойств в нее водятся различные добавки.

В качестве таких веществ используют разбавители, замедлители, отвердители, регуляторы вязкости (порошки или пасты), антикратеры, антистатики и антиэмульгаторы.

Кратко разберем их. Разбавители необходимы для работы со всеми сериями красок. Они изменяют консистенцию краски в широких пределах, делая ее пригодной для работы с различными материалами, и придают поверхности запечатываемого материала красковосприимчивость. Обычно их добавляют в количестве 10–30% от общего объема краски.

Замедлители используются практически для всей гаммы. Они предотвращают высыхание краски в печатном аппарате станка и добавляются в объеме 3–10%.

Отвердители улучшают полимеризацию краски и усиливают ее закрепление на поверхности материала. Так же как и замедлитель, рекомендуются фирмами в количестве 3–10%. Усилитель адгезии для печати по неподготовленному полипропилену обычно вводится в краску в объеме 10% от общей массы (или объема).

Тем не менее, всегда существует необходимость в предварительном тестировании материала, на который будет нанесено изображение. Обычно это делается специальным фирменным тест-карандашом и разбавителем. Потребность в тестировании обусловлена тем, что материалы, производимые различными поставщиками и даже носящие одно и то же название, очень разнятся в свойствах.

Регуляторы вязкости (порошки или пасты) добавляются в краску, меняют ее вязкость и позволяют избежать растекания и разбрызгивания.

Готовить краску тоже необходимо с соблюдением инструкций фирм-производителей, которые для контроля качества предлагают различного рода нехитрые приспособления. Таков, например, визкошпатель, являющийся упрощенным вариантом визкозиметра для оперативного анализа соответствия реологических свойств (вязкости) краски рабочим. На визкошпатель наносят краску, поднимают его вертикально и засекают время, за которое она стечет от середины верхнего отверстия до края нижнего. При идеально приготовленной краске это время составляет 8 с. Если краска стекает дольше, то добавляют разбавитель, если быстрее, обычно советуют приготовить новую.

В процессе печати на рабочие материалы, тампоны, ракели, сами изделия попадает краска. Вследствие этого тампоны могут терять свои упругоэластичные свойства, на ходовые части станка налипает краска и пыль, на ракельном ноже скапливаются остатки засохшей краски и т. д. Для уменьшения влияния этих факторов существуют различные средства очистки и дополнительной обработки материалов. Перечислим лишь некоторые из них. Очистители растворяют готовую краску, удаляя ее с рабочих поверхностей. Специальные салфетки, пропитанные очистителем, предназначены для ручной очистки ракеля и оборудования. Антистатики (жидкие и аэрозольные) снимают статическое электричество с оборудования и изделий. Масло для обработки тампонов продлевает их срок службы, а наносить его рекомендуется тонким слоем после смывки и архивации.

Краски для трафаретной печати Механизм печатания трафаретным способом весьма прост: краска под действием ракеля продавливается через участки формы, образующие печатающие элементы, и переходит на запечатываемый материал, формируя на нем рельефное красочное изображение.

Печатание производится на различных материалах: бумаге, картоне, переплетных материалах, пластмассе, металле, стекле, фарфоре, полиэтиленфталатной, триацетатной и других пленках (см. табл. 2). При таком разнообразии состав связующих трафаретных красок подбирается в зависимости от молекулярной природы поверхности, чтобы обеспечить их адгезионное взаимодействие.

Краски для трафаретной печати содержат красящие вещества (неорганические и органические пигменты, красители, красочные лаки), связующие, растворители, разбавители и различные добавки, регулирующие вязкость, липкость и скорость закрепления. Связующее, являющееся жидкой фазой печатной краски, придает ей печатно-технические свойства и обеспечивает закрепление на оттиске.

По сравнению с классическими способами печати, возможности которых ограничены в выборе запечатываемых материалов и толщины красочного слоя, трафаретная печать обладает рядом преимуществ. Прежде всего, это почти неограниченные возможности выбора материалов и поверхностей, широкий интервал толщины красочного слоя и большой диапазон форматов запечатываемых изделий.

Краски трафаретной печати можно условно объединить по следующим группам.

Состав:

• на основе растворителей;
• на водной основе;
• пластизолевые;
• УФ-отверждаемые;
• сублимационные.

Способ закрепления:

• испарением растворителя (в том числе воды);
• окислительной полимеризацией;
• фотохимической полимеризацией;
• полимеризацией под действием температуры;
• комбинированным.

Запечатываемый материал:

• для впитывающих материалов;
• для невпитывающих материалов;
• для текстиля.

Способ нанесения:

• прямой (непосредственно на запечатываемый материал);
• косвенный (нанесение изображения на промежуточный носитель, например, термотрансферную бумагу).

Цвет:

• триадные для полноцветной печати;
• готовые смесевые;
• металлизированные (золото, серебро);
• флуоресцентные.

Печатное оборудование:

• ручные станки;
• полуавтоматических станки;
• автоматических станки.

Кроме того, существуют специальные виды красок: полупрозрачные/кроющие, глянцевые/матовые, токопроводящие, токоизолирующие, стираемые (для лотерейных билетов), лаки (защитные и для создания глянцевого/матового эффекта).

Важнейшим процессом трафаретной печати, от которого в наибольшей степени зависит качество получаемой продукции, является закрепление краски на запечатываемой поверхности.

У всех красок есть свои достоинства и недостатки. Знание и умелое их использование приводит к повышению качества и уменьшает брак. Плюсами красок, закрепляющихся окислительной полимеризацией связующего, является малая токсичность, отсутствие резкого запаха и хорошая адгезия к различным поверхностям, образование красочной пленки удовлетворительной прочности и хорошей эластичности. Они имеют время закрепления от нескольких минут до нескольких часов, и поэтому могут использоваться только при печатании на ручных или полуавтоматических станках.

Закрепляющиеся за счет испарения летучего растворителя краски содержат в качестве пленкообразующего вещества различные эфиры целлюлозы. Эта группа отличается относительно быстрым закреплением (от секунд до нескольких минут). Исходя из особенностей взаимодействия растворителей, входящих в их состав, с поверхностями синтетических пленок и пластмассовых изделий происходит некоторое растворение или набухание последних в активных растворителях. Это обеспечивает повышение прочности сцепления красочной пленки с запечатываемой поверхностью. Подходят для всех видов станков.

Применение красок, содержащих в качестве растворителя воду, при кажущейся экологической безопасности имеет определенные трудности: требуется специальный копировальный слой, а краски часто подсыхают прямо на форме.

Краски, закрепляющиеся за счет взаимодействия отвердителя со связующим, изготавливают преимущественно на виниловых и акриловых полимерах и сополимерах, а также на поликонденсационных композициях. Эти краски образуют пленку с хорошей адгезией, высокой прочностью и исключительной устойчивостью к действию агрессивных сред. В их состав вводят отвердитель-катализатор, после чего краска должна быть использована в течение нескольких часов. Время закрепления составляет от нескольких десятков секунд до нескольких часов. Применимы к ручным и полуавтоматическим станкам.

Рис. 2 Набор базовых цветов для трафаретных красок УФ-отверждения фирмы Ruco

В последнее время все большую популярность получают краски и, особенно, лаки УФ-отверждения (рис. 2). Краски УФ-отверждения в своем составе помимо пигмента в качестве связующего содержат фотополимеризующуюся композицию, которая и определяет принцип ее закрепления. Краски и лаки этой группы образуют высокопрочные пленки с хорошей адгезией к большинству запечатываемых поверхностей. Время отверждения их в специальном сушильном устройстве не более нескольких секунд. Использовать их можно на автоматизированных трафаретных печатных машинах, оборудованных УФ-сушками, или на ручных и полуавтоматических станках с последующим пропусканием через УФ-сушку. Например, краски серии Uniprint итальянской фирмы Argon являются глянцевыми и высококроющими. После нанесения и закрепления материал можно резать даже в случае многослойной печати. Полная полимеризация происходит под УФ-лампой освещенностью 120 Вт/см и скоростью движения ленты транспортера печи 15 м/мин.

Большая толщина красочного слоя создает существенные проблемы при сушке. В случае использования ручных станков или полуавтоматов оттиски сушат в помещении цеха на специальных стеллажах. При этом продолжительность существенного значения не имеет. А вот при печатании на машинах-автоматах оттиск должен успеть высохнуть за время прохождения в сушильном устройстве. Здесь важен подбор технологически необходимой температуры и времени нахождения изделия в зоне сушки.

В России для индексации трафаретных красок пользуются системой буквенных обозначений серии и цифровых обозначений цвета краски, разработанной Торжокским заводом полиграфических красок (ТЗПК). По этой индексации существуют следующие серии: ТНПФ, ТПХВ, ТУМС, СТ (см. табл. 2). За рубежом подобная общая индексация отсутствует — у каждой фирмы-производителя свои внутренние артикулы на выпускаемую продукцию.

Обычно краски для тампонной печати не используются для трафаретной и наоборот, но многие фирмы-производители предлагают универсальные краски. Примером может стать серия Polyscreen фирмы Sericol. Эти двухкомпонентные краски применяются в основном для печати по так называемым «трудным поверхностям» (пластикам, полиэтилену, металлам, стеклу, керамике) при этом, обладая устойчивостью к высоким температурам и воздействию химикатов. Иногда ее даже рекомендуют для процесса серебрения зеркал. Устойчивость к нагреву позволяет применять эти краски при ламинировании или в качестве лака при пайке.

Стоит отдельно остановиться на текстильных красках. Они могут быть водными или пластизольевыми. Основное достоинство водных красок в отсутствии запаха и сравнительно низкой цене. Пластизолевыми печатают по большинству синтетических тканей, включая предварительно обработанные водоотталкивающими составами.

Краски для печати на бумаге, картоне, пластмассе для текстильной печати не годятся, поскольку наносятся по технологии «сырое по сухому», т. е. сначала одна и после высыхания другая, а на текстиле при печати «сырое по сырому» последующая краска накладывается на еще незасохшую.

Фирма Sericol выпускает серию водорастворимых красок Texiscreen Inks для большого количества натуральных и синтетических материалов. Это могут быть флаги, спортивная одежда, галстуки. Краски не содержат летучих спиртовых добавок, имеют слабый запах, смешиваются друг с другом, устойчивы к воздействию света, практически не линяют, и их даже можно гладить.

Для получения чистых цветов при печати по цветным материалам в большинстве случаев требуется введение дополнительной технологической операции. Так при печати на темных тканях сначала следует делать грунтовку для «забивания» основы цвета и материала основы. Обычно это белая кроющая краска или лак. Грунтовку обязательно высушивают, и только затем происходит печать цветными красками.

Как и в случае с тампонной печатью производство не обходится без дополнительных вспомогательных материалов: разбавитель (для снижения вязкости), замедлитель (препятствует испарению летучих веществ из готовой краски), отвердитель, усилитель адгезии, матирующие добавки, вспенивающиеся добавки (под действием температуры позволяют создать на ткани рельефное изображение) и растворитель пластификатор (для увеличения вязкости/текучести). Растворитель используется и для обработки поверхности запечатываемого материала с целью повышения его адгезии к краске.

В качестве добавок вводят также сиккативы для ускорения процесса закрепления, антиоксиданты, замедляющие окисление и пленкообразование (например, при воспроизведении тонких деталей или при высокой температуре воздуха рабочего помещения), пластификаторы, аэросил для структурирования краски и т.д. Для придания устойчивости к стирке и химической чистке в краску добавляют специальные катализаторы.

Существенным недостатком красок для трафаретной печати является токсичность растворителей и их пожароопасность.

Краски для трансферной или переводной трафаретной печати Трансферная печать является разновидностью трафаретной печати и обладает теми же преимуществами и недостатками. Иногда прямая печать на готовых изделиях или полуфабрикатах бывает затруднительна. В этих случаях используются переводные методы.

Схема переводной трафаретной отличается от принятой в прямой печати и состоит из пяти этапов. Первый — печать изображения на специальной бумаге или термостойкой пленке. Второй — сушка оттисков. Третий — подготовка поверхности изделия (только для сублимационного переноса изображения и материалов, не имеющих в своем составе полиэфира). Четвертый этап предусматривает перевод изображения на поверхность декорируемого изделия. Заключительный складывается из дополнительных операций по закреплению изображения на изделии и защите его от агрессивных воздействий.

Можно выделить несколько разновидностей или технологий переводной печати:

• сублимационная печать;
• «горячая» декалькомания;
• «холодная» декалькомания;
• переводная печать на текстиль;

Сублимационная печать используется главным образом для нанесения изображения на синтетические ткани (не менее 65% синтетики) в производстве спортивной одежды и флагов или на любые другие поверхности, предварительно обработанные специальным лаком. Термоперенос осуществляется при температуре 220 °С за время 30—40 с.

«Горячая», или керамическая, и «холодная» декалькомании применяются для стекла, фарфора, керамики. В первом случае изображение печатается на специальной, покрытый водорастворимым клеем бумаге, и далее следует слой коллоидного лака. Во втором — просто на гуммированной бумаге. Затем, для обоих разновидностей, перевод изображения на изделие, который производится вручную. Оттиск опускается на несколько секунд в воду комнатной температуры, клей растворяется, и изображение, удерживаемое пленкой лака, отделяется от бумажной подложки.

Закрепление выполняется по-разному. В п ервом случае — это высокотемпературный обжиг (температура варьируется от 490 °С до 900 °С), во втором – лакировка поверхности изделия для защиты изображения от механических повреждений и агрессивных воздействий внешней среды.

Технология трансферной печати по текстилю предусматривает печать изображения на специальной силиконизированной бумаге красками пластизолевыми или на водной основе. Непосредственно перенос осуществляется под действием температуры 160—180 °С.

Изображения, полученные на тканном материале, обладают стойкостью к стирке, различным химическим средам (не очень агрессивным) и солнечному свету.

Использовать современные специальные виды печати можно не только как самостоятельное производство, но и в качестве дополнительной стадии облагораживания печатной продукции, например, выборочного лакирования рекламных материалов. Во всех комбинациях правильное использование этих видов может принести серьезные дивиденды своим владельцам.

Авторы выражают признательность за оказанную помощь Друзьевой Нине («Офисная полиграфия»), Беляевой Наталье («Эзапринт»), Беляевой Елене («Тампомеханика») и Сафронову Сергею («Тампотрафарет»).

Об авторах: Синяк Максим, к.т.н., msinyak@newmail.ru, Московский государственный университет печати; Марогулова Наталья, к.т.н., инженер-технолог.

Использованная литература: Сорокин Б. А. Трафаретная печать. МГУП, 1999.
Под редакцией Митрофанова В. П. Техника трафаретной печати. МГУП, 2000.
Сафонов А. В. Технология сублимационной переводной термопечати. МГАП, 1995.