Отверждаемые излучением краски для флексопечати. Что нового?*

Технология отверждения печатных красок излучением — ультрафиолетовым (UV) и электронным (EB) — остаётся одной из немногих динамично развивающихся сфер в индустрии красок для полиграфии. Это обусловлено новыми областями применения и технологическими разработками, способными привести к дальнейшему процветанию этого направления во флексоиндустрии.

Отверждаемые излучением краски делятся на две большие группы: катионной и свободно-радикальной полимеризации. Широко распространена технология отверждения под воздействием свободных радикалов (около 96% рынка УФ-красок). В основе двух подходов принципиально разные механизмы отверждения, отсюда различия в результатах.

Для катионных красок характерен процесс вторичной, или «темновой», полимеризации, суть которого в продолжении отверждения и сшивания полимеров в красочной плёнке уже после прохождения под УФ-лампой (в т. ч. в темноте. — Прим. ред.). Полное закрепление и оптимальная стойкость оттиска достигаются примерно через 24 часа. Из-за продолжительного периода полимеризации катионные краски невозможно надпечатывать так же быстро, как радикальные.

Хотя в катионном процессе кислород не служит ингибитором, полимеризацию могут замедлить наличие в запечатываемом материале аминов или высокая влажность воздуха. Отличаясь хорошими параметрами отверждения и отсутствием кислородного ингибирования, красочные катионные плёнки имеют высокую стойкость к истиранию и отлично подходят для пищевой упаковки. Они имеют относительно низкую усадочную деформацию и, соответственно, обеспечивают отличную адгезию к большинству материалов (субстратов), включая металлы.

Краскам с радикальной полимеризацией не нужен этап вторичного отверждения. Они «схватываются» практически мгновенно и отвечают требованиям скоростной полноцветной печати при небольших расстояниях между печатными секциями, например, в машинах с центральным печатным цилиндром.

Поскольку полимеризация происходит только во время пребывания краски или лака под УФ-лампой, необходимо точно согласовывать мощность УФ-излучения со скоростью машины. Выделяющиеся на стадии отверждения свободные радикалы химически сродни кислороду, что снижает плотность сшивания полимеров на поверхности красочной плёнки. Относительно высок и уровень усадочной деформации отверждённых плёнок.

В целом, УФ-отверждаемые краски оптимальны для печати по невпитывающим поверхностям (в противном случае компоненты впитываются и не могут быть полимеризованы УФ-излучением) и успешно используются во флексографии уже несколько лет. Они позволяют запечатывать широкий диапазон материалов без замены красочной системы. Как правило, их используют на узкорулонных машинах, где установка УФ-секций обходится дешевле.

На выставке Pira, 12 лет назад, я был приглашён к участию в первых программах по исследованию применения УФ-технологий во флексопечати и с тех пор ратую за УФ-отверждаемые краски, зная массу выгод для типографий и заказчиков. Для типографии основные плюсы в том, что эти краски не содержат летучих органических соединений, и их цветовая насыщенность, в отличие от обычных, не меняется при высыхании. Не засыхают они на поверхности печатной формы или анилоксового вала. Это, в свою очередь, даёт высокие качество печати и стабильность результатов.

Заметно могут быть сокращены простои печатного оборудования, особенно при использовании красочных наборов для цветоделения HiFi. Так как краски не засыхают в машине, уменьшается число смывок между тиражами и в процессе печати. Не нужно промывать машину между сменами, что особенно удобно для типографий, не работающих круглосуточно.

Ситуация в флексографии

УФ-краски занимают прочную позицию на рынке флексографской печати этикеток и лакирования. Иногда используются для запечатывания картонной тары и очень редко — для нанесения изображений на плёнки флексографским способом. Однако УФ-технология пока остаётся узкоспециализированной и применяется для дорогостоящей печатной продукции.

При запечатывании плёнок УФ-краски востребованы в производстве прозрачных самоклеящихся этикеток, термоусадочных рукавов, пакетов с устойчивым дном (Doy Pack. — Прим. ред.) и полиамидной упаковки для сосисок, мяса, копчёного сыра, рыбы и др.

Многие работавшие над развитием УФ-технологий полагали, что стремление выполнять требования закона по охране окружающей среды будет способствовать широкому их применению во флексографской печати по плёночным материалам. Но большинство печатников решили пойти по пути сжигания отходов. В итоге, хотя УФ-краски и являются отличным решением проблемы борьбы с летучими органическими соединениями, их активное распространение в средне- и широкорулонной печати по плёночным материалам ещё впереди.

Почему?

Поставим вопрос так: «Почему не произошло широкого распространения УФ-отверждаемых красочных систем в индустрии гибкой упаковки, несмотря на ужесточившиеся требования к охране окружающей среды по сокращению выбросов летучих органических соединений?»

Есть ряд причин, в т. ч. низкий уровень прибыли в этой индустрии, требования к свойствам красок, выдвигаемые заказчиками (в особенности когда речь идёт о пищевой упаковке), уровень издержек и отдача от внедрения технологии. Одна из проблем: чаще всего запечатанные плёнки используются при изготовлении малоприбыльной первичной пищевой упаковки, к которой одновременно предъявляются жёсткие требования по запаху. Возможно и отмарывание краски на обратную поверхность запечатываемого рулона, прямо контактирующей с упаковываемыми продуктами.

Когда же речь идёт об этикетках, загрязнение оборотной стороны невозможно, ибо картонная тара и подложка обычно играют роль дополнительной упаковки.

Нужно принять во внимание и то, что высококачественная флексопечать по плёнкам производится на скоростных 8-цветных средне- и широкорулонных машинах с центральным печатным цилиндром, где установка ламп и систем охлаждения цилиндра обходится дорого и ограничивает технологическое расстояние между печатными секциями.

Радикальные разработки…

Современные краски с радикальной полимеризацией, как правило, отличаются низким уровнем запаха и высокой насыщенностью цвета при достаточно низкой вязкости, благодаря новым дисперсионным технологиям.

Поскольку составные компоненты УФ-красок — фотоинициаторы, продолжаются работы по их усовершенствованию, причём как для катионных, так и для радикальных красочных систем. Недавно была анонсирована отверждаемая излучением краска, призванная снять многие проблемы, препятствующие внедрению радикальных красочных систем в типографиях со средне- и широкорулонными флексографскими машинами. По словам разработчиков, она позволяет печатать в режиме «сырая по сырой», как обычная офсетная краска. Стала возможной работа без межсекционных УФ-сушек при условии, что до полного отверждения краска не вступает в контакт с проводящими валиками.

Тестирование УФ-красок перед печатью

Она идеально подходит для планетарных машин (печатники экономят значительные средства на сушках, снимается проблема затруднённого доступа к печатным секциям), но не годится для машин с линейным секционным построением, где сырой красочный слой контактирует с проводящими валиками. Полимеризация краски производится УФ- и электронным излучениями. Поскольку во втором случае энергии тратится больше, можно достичь полного отверждения толстых красочных плёнок при сокращении объёма фотоинициаторов. То есть в красочной плёнке окажется меньше несвязанных элементов, что сведёт уровень запаха к минимуму, соответствующему требованиям к первичной пищевой упаковке.

Однако побочные продукты процесса отверждения и неполная полимеризация красочной плёнки — не единственные причины появления запаха. Остаточный запах зависит от типа покрытия бумаги или плёнки, УФ-ламп и особенностей обработки носителя коронным разрядом.

Другой способ сократить число несвязанных элементов и уменьшить запах в красках с радикальным отверждением — обрабатывать их под УФ-лампами с азотной камерой, недавно появившимися в продаже. Азот уменьшает кислородное ингибирование на поверхности красочной плёнки, увеличивая плотность сшивания полимеров. Инертность азота способствует сокращению потребности в фотоинициаторах и уменьшает уровень несвязанных мономеров.

…катионные новинки…

Катионные краски всегда отличались высокой насыщенностью цвета при низкой вязкости, но их внедрение тормозила высокая стоимость сырья. Разработка новых фотоинициаторов, в сочетании с улучшенными формулами красок, дала ряд преимуществ, укрепляющих их позицию на рынке первичной пищевой упаковки.

Из-за продолжительного времени отверждения и проблем с красковосприятием (треппингом) катионные краски никогда не подходили для скоростной печати на планетарных машинах. Но они действительно эффективны на медленных узкорулонных машинах той же конструкции, где используются для запечатывания полиамидных пищевых упаковок. Идеальная область применения — линейные секционные печатные машины.

С появлением «бесшестерёнчатых» и «безваловых» флексомашин, оснащённых серводвигателями с независимым приводом и имеющих намного лучшие возможности цветовой приводки, нежели их механические одноприводные аналоги, на линейных машинах можно добиваться на большинстве плёнок той же точности приводки, что и на планетарных. Относительно низкий уровень усадки красочной катионной плёнки в процессе полимеризации гарантирует хорошую адгезию к «трудным» материалам, например, металлизированным.

Так как катионные краски отличает высокий уровень усадки, они могут использоваться для запечатывания термоусадочных этикеток, в частности, для эксклюзивных бутылок с напитками, чьё горлышко этикетка должна обжимать очень плотно.

…и другие возможности

Хотя работа с плёнками традиционно шла на машинах флексографской или глубокой печати, технологии печати УФ-красками открыли аналогичные возможности для рулонных офсетных и струйных печатных систем. Появились рулонные офсетные машины со сменными формными гильзами, ориентированные на печать УФ-красками коротких тиражей гибкой упаковки. Разработаны УФ-краски для коммерческих струйных принтеров: можно приобрести секционную машину для полноцветной струйной печати на этикетках и плёнках.

Анонсированы специальные УФ-краски для трафаретной ротационной печати, позволяющие быстро надпечатывать созданные ими изображения с помощью другой технологии, в частности, флексографской печати УФ-красками. Подобные трафаретные секции комбинируются в линию с большинством современных машин, позволяя получать дополнительные цветовые и другие эффекты.

Вот направления разработок УФ-красок, интересные для флексографских типографий:

• УФ-отверждаемые металлизированные краски;
• цифровое холодное УФ-тиснение фольгой для получения многочисленных эффектов металлизации;
• лак электронного отверждения, наносимый на обычный оттиск для имитации ламинирования, с меньшими затратами, чем при обычном ламинировании;
• УФ-ламинация плёнок без использования растворителей, когда белая УФ-краска может исключить потребность в кроющем печатном белом слое.

Заключение

С учётом последних достижений в области отверждаемых излучением красок, постоянного развития этого направления и его коммерческих возможностей, можно утверждать, что краски УФ- и электронного отверждения ждёт большое будущее во флексографских типографиях.

* Журнал FlexoTech, апрель 2004. © FlexoTech, Published by Whitmar Publications Ltd.