Адгезия и совместимость красок и лаков *

Универсальной краски, подходящей для любого материала, не существует. При печати и отделке недопустимо комбинировать краски и лаки разных принципов сушки без подтверждения совместимости между собой и материалом. А устройство сушки надо настроить так, чтобы при оптимальном качестве печати не тратить лишней энергии.

Адгезия краски к материалу

Неопровержимый факт: качество печати определяется степенью адгезии краски к материалу. Иногда адгезию пытаются улучшить лакированием, но это неверно: лак закрепляется поверх красочных слоёв, и при недостаточно прочном сцеплении последних с поверхностью краска просто отделяется вместе с лаком.

При подборе красок руководствоваться следует физическими и химическими характеристиками запечатываемого материала — впитываемостью, смачиваемостью (шероховатость, поверхностное натяжение), стойкостью к ИК- и УФ-излучению. Оттенок и запах — параметры вторичные.

От лака, ламината и плёнки требуется совместимость и с материалом, и с краской. Адгезия должна быть качественной, независимо от технологии нанесения покрытия — на сухую или влажную краску. Если для оттисков предусмотрена послепечатная обработка (тиснение или биговка), проверьте, перенесёт ли её лак и возможно ли нанесение фольги горячим тиснением.

Для улучшения адгезии краски к этикеточной бумаге и картону практикуется перед началом печати нанесение на материал белой кроющей краски (грунта, праймера) или водного лака. Основное их назначение — визуальные эффекты, но после высыхания они становятся идеальной основой для последующего нанесения красок.

Масляные лаки для надпечатки и УФ-лаки в гибридной печати

Масляные лаки для надпечатки (oil-based overprint varnishes, OPV) бывают глянцевыми, матовыми и структурными. Работа с ними не представляет ничего сложного: они совместимы со стандартными, стойкими к нещёлочам и гибридными красками. Для выяснения совместимости лака с конкретной серией красок следует руководствоваться рекомендациями производителя. Масляные лаки утратили былую популярность из-за специфического оттенка, пожелтения со временем, длительной сушки. Они требуют применения противоотмарывающего порошка и наносятся очень тонким слоем по сравнению с лакированием на отдельных устройствах.

Гибридные краски дали масляным лакам ещё один шанс, хотя в этом сегменте их применение ограничивается контрастными глянцевыми эффектами. Чтобы подчеркнуть участки с высоким уровнем глянца, на остальные фрагменты наносится масляный лак с последующим полным УФ-лакированием в линию. УФ-лак проникает в невысохший масляный состав, приводя к отсыханию; в итоге глянцевыми остаются только нелакированные зоны. Подобная комбинация двух технологий прямо противоположна стандартной технике выборочного лакирования и даёт возможность получить выборочные эффекты даже при смещении приводки.

Интересный результат достигается сочетанием лака и покрытия с разным поверхностным натяжением. Чем выше эта характеристика у масляного лака, тем более выражена зернистость получаемого рельефа (сетчатая зернистая структура). При снижении натяжения поверхность получается более матовой. Впрочем, результаты уступают по качеству стандартному матовому УФ-лакированию.

Масляные и водные лаки

При комбинировании масляных лаков с водными составами для лакирования, граничное натяжение является ключевым. Когда на матовый масляный лак, проявляющий хорошую адгезию к обычным краскам, наносится высокоглянцевый термальный лак на водной основе, происходит т. н. конденсация (drip-off). При нагреве лака специальным устройством его вязкость падает, что облегчает работу. Глянцевый лак просто «скатывается» с областей, покрытых матовым составом. Такой приём ещё называют «принципом двойного эффекта». Weilburger Graphics использовала его в серии Senolith Twin-Effect, причём без нагрева водного лака.

Нужно отметить, что по глянцу водный лак уступает УФ-покрытиям, поэтому результат несравним с лакированием гибридным способом. Последний оптимален для постоянной работы с контрастным глянцем.

Водное лакирование отдельно и с УФ-лаком

При изготовлении упаковки в линию чаще используется водное лакирование. Под воздействием ИК-излучения или горячего воздуха из защитного состава на водной основе за доли секунды испаряется до 90% воды, хотя для водных лаков, предназначенных для получения матовых и глянцевых эффектов, и составов со специальными пигментами время сушки может быть больше. После испарения воды равномерно распределившиеся акрилаты мгновенно формируют прочную плёнку. Водные лаки пользуются популярностью и благодаря существенному ускорению послепечатной обработки. Они не желтеют, не требуют противоотмарывающего порошка, совместимы практически со всеми видами красок (в т.ч. стойкими к щёлочам). В комбинации с УФ-лаками могут применяться для надпечатки и специальных эффектов. Разновидность водного лака (блистерное покрытие) позволяет приклеивать к материалу (как правило, клеёному или цельному картону) литую плёнку.

Водный лак особенно актуален для машин с двойной секцией лакирования, где он выполняет роль барьера между невысохшей окисляющейся краской и УФ-покрытием, предотвращая отсыхание (см. врезку) и повышая глянец УФ-лака. Иногда требуется небольшое количество противоотмарывающего порошка, но можно обойтись и без него. Комбинирование УФ- и водного лака допустимо только при наличии соответствующих рекомендаций производителя. УФ-лакирование в последней секции можно заменить дополнительным слоем водного лака или ламинированием плёнкой, качество которой выиграет от праймер-лака.

УФ-лакирование УФ- и гибридных красок

УФ-лаки дают самый высокий уровень глянца. С УФ- и гибридными красками результат даже лучше, чем при предварительном нанесении праймера. Гладкий и прочный слой лака может стать причиной специфического слипания, известного как «эффект стеклянной пластины» (см. врезку).

УФ-краски и лаки отверждаются мгновенно. Оттиски можно сразу направлять на послепечатную обработку, даже если (как в случае с гибридными красками) нижележащие слои ещё не полностью просохли. После отверждения УФ-лаки практически не мигрируют (не загрязняют поверхностей, с которыми вступают в контакт), не слипаются и не истираются, стойки к щёлочам, химикатам и температуре, совместимы с УФ- и гибридными красками. Есть разновидности для высечки и склейки.

Важное преимущество УФ-красок и лаков — нанесение на невпитывающие материалы (плёнка, металлизированные поверхности). Одним из ключевых остаётся сегмент складных картонных коробок, где у готового оттиска важно отсутствие привкуса и запаха. В УФ-составах нет дающих привкус растворителей, а при правильном применении готовые изделия почти не пахнут.

Адгезия гибридных красок к бумаге, плоскому, склеенному и гофрированному картону не хуже, чем у обычных, и они считаются идеальной альтернативой УФ-краскам с их специфическими недостатками. Как и УФ-составы, их допустимо покрывать УФ-лаком сразу, тогда как для стандартных красок понадобится предварительное нанесение праймера. После предварительного отверждения гибридных красок в промежуточных УФ-сушках лак без проблем прикрепляется к сформированной плёнке.

Подбор гибридных красок

При выборе руководствуйтесь рекомендациями производителя печатной машины и спецификациями Fogra. Это гарантирует чистую печать, лёгкость смывки, совместимость с валиками и офсетными полотнами, стойкость к лакированию (в т. ч. к растворителям и щёлочам по DIN 16524) и исцарапыванию, отсутствие ингибиторов высыхания, нет необходимости в добавках, снижаются связанные с ними риски.

Безупречный оттиск невозможен без корректного дозирования добавок для увлажняющего раствора. Противоотмарывающий порошок обычно не нужен. В противном случае выбирают состав максимально мелкой структуры, неповреждающий лак. Совместимые материалы — мелованная бумага, тонкий и плотный картон с низкой впитываемостью. Материал массой 1 м╡ более 120 г перед фальцовкой бигуют, причём волокна располагают параллельно линии бига. Перед печатью он проходит акклиматизацию в печатном цехе (не менее 12 часов).

Подбор УФ-лака

Скорость отверждения и адгезия (лака к краске, клея или фольги горячего тиснения к лаку) зависит от состава лака. УФ-лаки для горячего тиснения или склейки отличаются по химической активности, а для лакирования гибридных красок понадобятся иные УФ-составы, чем для двойного лакирования или чистой УФ-печати.

Адгезия УФ-лака зависит от наличия в краске улучшающих скольжение добавок (например, силикона или воска). Они снижают поверхностное натяжение краски, и лак плохо растекается. Особую сложность для производителей лаков представляют гибридные безводные краски, хотя на втором семинаре пользователей гибридной печати в апреле 2005 г. KBA продемонстрировала, что решение всё же есть.

УФ-лак должен содержать минимум силикона, который, как показывают тесты, увеличивает стойкость состава к клеям, но понижает глянец из-за ухудшения смачиваемости. Совместимые с клеем УФ-лаки не содержат силикона и предпочтительнее составов, смешиваемых непосредственно в типографии. А чтобы результат был ещё надёжнее, лучше удалить соответствующие участки с лакировального клише. Тогда не придётся наносить клей поверх лака.

При двустороннем УФ-лакировании рекомендуется добавить немного силикона. Он предотвратит слипание при подрезке. Избежать слипания помогут противоотмарывающий порошок или выборочное лакирование. В качестве варианта можно предложить подрезку неостывших оттисков (пока между ними остаётся воздух).

Неподходящий УФ-лак может размягчить красочные слои, что приведёт к фатальным последствиям. Предотвратить неприятные сюрпризы помогут рекомендации производителя. Как правило, поставщики лаков рекомендуют тестировать продукт на совместимость с конкретной краской, чтобы при необходимости внести изменения в состав.

Как показывает опыт клиентов Rapida и наработки собственного демонстрационного центра в Радебойле, предпочтительная вязкость для УФ-лаков (скорость истекания из воронки DIN) — 70 с, скорость растекания после нанесения — около 50 с. Для снижения вязкости используется нагревающая лак система контроля температуры.

* Статья из журнала Process, № 1, 2006. Публикуется с разрешения KBA при содействии «КБА РУС»

Что такое отсыхание?

Внезапная потеря глянца при проникновении лака в краску и/или материал. Противостоять этому призваны устройства двойного лакирования в печатных машинах. Отсыхание неизбежно при нанесении УФ-лака на обычные офсетные краски до их полного закрепления. Воздухонепроницаемый лак препятствует дальнейшему окислению красок. При этом красочные компоненты частично проникают в материал, а частично скрепляются со слоем лака, изменяя светоотражающую способность оттиска, что и приводит к потере глянца. Чем выше плотность красочного слоя, тем тусклее готовый оттиск. Если перед УФ-лакированием нанести водный лак-праймер и просушить его в ИК- или термальной сушке, он предотвратит контакт краски с УФ-лаком и улучшит глянец изделия. Заметьте, что УФ-лакирование до полного высыхания праймера также чревато отсыханием. Для реагирующих на УФ гибридных красок эта проблема неактуальна.

Как преодолеть поверхностное натяжение, улучшив смачивание и растекание

За граничное (поверхностное) натяжение отвечают межмолекулярные силы (илл. Schmid Rhyner)

В основе сцепления материала при формировании плёнки или капли (запечатываемый материал, поверхность печатной формы, краска, лак, увлажняющий раствор, воздух) лежит межмолекулярное притяжение. Если соседней средой является воздух, поверхностные межмолекулярные силы формируют своеобразную плёнку, которая называется поверхностным натяжением. При вступлении в контакт с другой средой (краской на печатной форме, нанесённым поверх неё лаком) происходит взаимодействие двух поверхностей, или межповерхностное натяжение, измеряемое по системе СИ в миллиньютонах на метр (ранее дин/см).

Из-за молекулярной дипольности у воды очень высокое поверхностное (граничное) натяжение, объясняющее формирование капель и скатывание с гладких поверхностей. В офсетной печати для уменьшения поверхностного натяжения водной основы и оптимального смачивания печатной формы (не участвующих в формировании изображения областей) к увлажняющему раствору добавляют изопропиловый спирт и его заменители.

Производители низковязких водных и УФ-лаков добиваются того же эффекта за счёт смачивающих и улучшающих растекание агентов — лак быстро и ровно наносится на краску или непосредственно на материал. Равномерность нанесения, то есть однородность плёнки, обеспечивают пеногасители, устраняющие пузырьки воздуха. При верно отрегулированном сопротивлении сдвигу возможно работа даже на высоких скоростях. Тем не менее, не исключены проблемы со смачиванием без очевидных причин, когда на слое лака появляются небольшие (точечные) отверстия. Для оптимальной адгезии всех слоёв краски и лака поверхностное натяжение должно соответствовать определённым параметрам. У материала или праймера оно должно быть самым высоким (мелованный слой бумаги 35 мН/м, синтетика мин. 38 мН/м), у краски — чуть ниже, у лака — самым низким.

Чтобы жидкость (2) растеклась и смочила твёрдую поверхность (1), её поверхностное натяжение должно быть ниже, чем у материала (нижняя схема). В противном случае капли просто скатятся с поверхности (верхняя схема) (илл. Weilburger Graphics)

Что такое «эффект стеклянной пластины»

Разновидность слипания — между гладкими листами в стопе полностью выдавливается воздух и образуется вакуум, как между двумя стеклянными пластинами. Этому в первую очередь подвержена бумага с УФ-лакированием (особенно высококачественным) —листы практически невозможно разделить.

Предотвратить слипание помогут небольшое количество противоотмарывающего порошка, предварительное нанесение масляного лака (по красной окантовке) или подрезка неостывшей стопы, в которой сохранился воздух.

Системы лакирования, анилоксовые валы и лакировальные клише

Устройство лакирования с анилоксовым валом. Устройства с двумя валиками — уже история. Анилоксовый вал с ракельной системой позволяет наносить лак более толстым слоем. Пришедшая из флексографии технология, оптимальная для водных и УФ-лаков низкой вязкости, подходит и для специальных составов с крупными пигментными частицами.

Анилоксовый вал. Толщина наносимого на материал слоя лака зависит от количества состава, переносимого анилоксовым валом. Для точности замеров на поверхности вала не должно быть засохших остатков. Форма ячеек зависит от типа лака. Praxair Surface Technologies, поставляющая валы для устройств лакирования KBA, предпочитает стандартные 6-угольные ячейки, но только для лаков с металлизированными частицами. А для водных и УФ-лаков рекомендованы открытые структуры, препятствующие образованию пены. Валы со спиральной гравировкой — далеко не последнее слово техники. Praxair разработала технологию анилоксовой выворотки (anilox reverse technology, ART). Это негативный растр, где ячейки заменены островками, формирующими сеть каналов, по которым и циркулирует лак (см. рис.). Для высокоглянцевых лаков технологию комбинируют со структурой тонкой красочной плёнки (thin ink film, TIF), когда лак деформируется только в одном направлении. В таблице показано, когда в машине с гибридным устройством лакирования использовать анилоксовый вал для водных лаков (стандартный режим) и УФ-лакирования (гибридный режим). KBA Radebeul, чьи разработки в сфере офсетной печати без регулировки красочных зон подтверждены годами опыта, запустила в производство анилоксовые валы для красочных аппаратов и устройств лакирования без регулировки красочных зон.

Лакировальное клише. Иногда для высококачественного лакирования предпочитают полимерные флексографские формы, заказываемые у подрядчиков. Для остальных работ вполне подходят лакировальные клише, которые значительно дешевле. Это могут быть специальное полотно или полимерная пластина, на которую нанесли изображение вручную или на широкоформатном принтере. Полотна предпочтительнее для сплошного лакирования, их можно оставить при смене тиража. Допускается и вариант с выборочным лакированием, когда свободные от изображения области удаляются с верхнего слоя (вручную в машине или на режущем плоттере). По композиции полотна для лакирования сходны с печатными полотнами, но их поверхность не допускает скоплений краски и бумаги. При переходе с лакировальных полотен на печатные формы следует учитывать разницу в толщине.