Краски на водной основе - проблемы и решения<SUP><i><A HREF="#vr">*</A></i></SUP>

Печатные краски на водной основе давно применяются в флексографии, в т. ч. благодаря отличной совместимости с бумажными материалами.

Водные же краски для печати на плёнках выпускаются не так давно, как для бумажных носителей. Несмотря на преимущества, они не столь хорошо приспособлены для плёночной печати и не так широко распространены в типографиях соответствующего профиля.

Ингредиенты

В составе печатных красок на водной основе и органорастворимых (сольвентных) — красящий пигмент; связующие смолы, закрепляющие его на поверхности материала; снижающие вязкость и придающие краске печатные свой-ства растворители; специальные добавки. После испарения растворителя находившееся в растворе связующее сольвентной краски создаёт на поверхности красочную плёнку, как правило, нестойкую к растворителям того же типа. Если бы в водных красках ситуация повторялась, вообще не было бы смысла их использовать (красочная плёнка растворилась бы в воде). Представьте, сколько проблем доставят почтальону запечатанные такой краской конверты!

Лабораторный анализ — обязательная составляющая красочного производства

Химики подбирают растворимые в водной красочной среде смолы, теряющие способность к растворению после печати и высыхания. Один из путей — добавление щёлочи в смолу с последующим её преобразованием в омыленную взвесь.

Стандартный показатель pH для такой краски 7,5—9,0. Выбор щёлочи определяют стоимость, эксплуатационные требования, водостойкость, стабильность при печати, скорость высыхания. После печати основание испаряется, оставляя нерастворимую в воде красочную плёнку.

Требования к водным краскам для печати на невпитывающих материалах более жёсткие, чем к краскам для запечатывания бумаги и картона. Ключ к высоким печатным свойствам — хорошая смачиваемость, обеспечиваемая более высоким (примерно на 10 дин/см), чем у красочной плёнки, поверхно-стным натяжением запечатываемого материала. Легко решаемая для сольвентных красок задача, когда растворитель имеет поверхностное натяжение около 25 дин/см.

А для воды оно 73 дин/см, тогда как поверхностная энергия обрабатываемых плёнок — в диапазоне 38—42 дин/см. Снижают поверхностное натяжение водных красок добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ) или спиртов. Но спирты входят в противоречие с экологией, а ПАВ уменьшают водостойкость оттиска. Да и падение поверхностного натяжения краски способствует её вспениванию.

На бумаге или картоне краска высыхает в результате абсорбции, а на невпитывающих материалах отверждение идёт посредством испарения. Поскольку испарение воды требует намного больше энергии, чем для растворителя, её содержание в краске должно быть минимальным, а объём твёрдой фазы — максимальным. Требуемой вязкости достичь просто — для её резкого снижения необходимо добавить немного воды. Сейчас на рынке достаточно водных красок для разных материалов. Удобство сильно зависит от их водостойкости и скорости печати.

Преимущества

Одна из сильнейших сторон водных красок — соответствие требованиям законодательства, ограничивающего уровень отходов растворителей. Коэффициент испарения значительно ниже, чем у сольвентных, и они стабильнее при печати. По той же причине их вязкость мало меняется, требуя меньшего контроля.Вода экономичнее органических растворителей, водные краски не пожароопасны, не требуют особых мер безопасности в печатном цеху. И вода не действует агрессивно на флексографскую печатную форму, как некоторые растворители.

Решаем проблемы

Состав водных красок способствует их вспениванию. Процесс можно контролировать, применяя противопенные добавки, что, однако, снижает смачиваемость и ухудшает краскоперенос. Заметно снижает вспенивание правильная организация техпроцесса. Для отверждения водных красок нужно больше энергии, чем для органорастворимых. Хотя добавка небольшого количества спирта ускорит высыхание, лучший способ — нанести более тонкий красочный слой с помощью анилоксового вала с меньшим объёмом ячеек.

Туннельная сушка и другие части печатной машины, контактирующие с испаряющейся водой или краской, должны быть устойчивыми к коррозии. Печатник обязан контролировать уровень pH, особенно когда в составе краски быстро испаряющиеся амины. При печати на материалах вроде гофрокартона, когда машины не всегда оснащены межсекционными сушками, требуется задавать градиент pH, дабы избежать растворения уже нанесённой краски очередным красочным слоем.

Работая с органорастворимыми красками, сравнительно легко регулировать скорость их высыхания, меняя концентрацию смеси. Для водных это невозможно, и их состав рассчитывается исходя из заданных скоростей печати и отверждения. При замедлении скорости машины возможно засыхание краски на форме и даже на анилоксовом валу.1

Печать водной краской

Сольвентные краски легко смываются с машины, а любые оставшиеся на валах загрязнения быстро растворяются очередными порциями краски. Иное дело водные — высох-ший красочный слой не растворим в воде. Смывать машину надо очень тщательно и своевременно. Это подразумевает временные затраты, длительные простои, что порой заставляет отказываться от небольших тиражей. Смывка водных красок на больших машинах связана с накоплением отходов, которые запрещено сливать в канализацию. Их нужно либо вывозить, либо строить очистные сооружения, что в равной степени требует инвестиций.

Окончательное отверждение водных красок происходит лишь через несколько часов после печати: цвет оттиска нельзя удостоверить сразу после выхода из машины. Тестирование должно проводиться спустя некоторое время после печати.

Применение

Некоторые задачи идеально решаются именно водными красками. Они широко применяются при флексографской печати по гофрокартону и на многослойных пакетах. Как правило, эти материалы поглощают воду, отличаются кислотными свойствами, что нейтрализует основания и способствует высыханию. Впрочем, некоторые мелованные бумаги и картоны имеют щелочное покрытие, в результате чего водостойкость достигается УФ-лакированием. Вторая сфера эксклюзивного применения водных красок — газетная флексографская печать. Ими успешно печатается английская Daily Mail: низкая вязкость красок позволяет с успехом работать на больших скоростях. Преимущество над традиционными масляными, используемыми в офсете и высокой газетной печати, очевидно — здесь нет смазанных оттисков. Допускается и печать на бумагах меньшей плотности, ибо нет проступания краски на обороте листа, как в случае с масляными. При печати этикеток можно выбирать между водными и УФ-красками. Несколько лет назад, когда этикеточная отрасль переходила от высокой печати к флексографии и этикетки были, в основном, бумажными, превалировали водные.

В последнее время, благодаря успехам УФ-технологий, они отступают на второй план. Печать на картоне — отличная сфера применения водных красок: при изготовлении сюжетов с большими плашками они экономически выгоднее, чем УФ-краски. Последние, тем не менее, успешно используются многими типографиями, запечатывающими картон флексографским способом. Как и в других случаях, для получения требуемых свойств печать водными красками может совмещаться с УФ-лакированием. Ряд печатающих на плёнках типографий намеренно перешли на водные краски. Но их количество в разных странах отличается. В США и Германии их гораздо больше, чем в Великобритании, там многие ведущие предприятия всё ещё работают с сольвентными красками, включив в производственный процесс переработку отходов. И поскольку такое оборудование дорого, вряд ли они перейдут на водные краски, пока не встанет вопрос о его замене.

Заключение

Все типы флексографских красок сильно эволюционировали, в т. ч. водные. Они постоянно совершен-ствуются, проводятся исследования новых типов смол, обеспечивающих лучшую адгезию и водостойкость. Изготовители стремятся выпускать краски с пониженными показателями pH. Со временем можно ожидать их большее распространение при печати на невпитывающих материалах. Этому способствует популярность узкорулонных флексограф-ских машин. В них не применяются сольвентные краски, так что выбор типографий будет ограничен лишь водными и УФ-красками.

Наши

Не могу согласиться с некоторыми высказанными в статье утверждениями. На мой взгляд, самое спорное — предложение лакировать водоосновные краски УФ-лаками для увеличения водостойкости оттиска. Они действительно стойки к водной среде, но растворимы в щелочной, вследствие чего повышенная щёлочность запечатываемой поверхности приводит к плохой водостойкости оттиска. А ведь УФ-лак имеет достаточно высокий уровень pH, являясь щелочной поверхностью. При идеальной лакировке, когда он образует равномерную, без микропроколов плёнку на поверхности водоосновной краски, водостойкость оттиска оказывается равной водостойкости УФ-лака, т. е. высокой. Но если проколы есть, вода попадает сквозь них на границу краска—лак, и водоосновная краска легко растворяется получившимся щелочным раствором. А оттиск теряет водостойкость: краска с лаком сходят с него «чулком».

И это не экзотика, к сожалению, мы неоднократно сталкивались с подобной проблемой. В любом описании наших водоосновных красок предупреждаем об опасности ухудшения их водостойкости при лакировке УФ-лаком.

Вызывает вопросы и тезис «цвет оттиска нельзя удостоверить сразу после выхода из машины». Возможно, теоретически, красочная плёнка изменяет оттенок со временем, но оно столь незначительно, что ни глаз, ни измерительный прибор его не регистрируют.

Добавлю, что существуют водоосновные краски, превосходящие органоосновные и УФ-закрепляемые по адгезии или термостойкости.

К сожалению, они «капризны» в работе, поэтому имеют ограниченное специфическое применение.

Евгения Баум (Eugenia.baum@xsys-printsolutions.com), менеджер по продажам XSYS Print Solutions Flint Group

^* Журнал FlexoTech, октябрь/ноябрь 2005 г. © FlexoTech, Published by Whitmar Publications Ltd.