Флексографские краски и их особенности

В качестве основных связующих применяются  кислые малеинатные, полиэфирные и  акрилатные смолы. Эти смолы посредством  омыления их карбоксильных групп водным раствором аммиака или аминами переводятся в растворимые соли и в таком виде входят в состав печатных красок. При высыхании красочной пленки присутствующий в ней аммиак или соответствующие амины улетучиваются, благодаря чему возникает водонерастворимая свободная карбоновая кислота. Таким образом, высохшая красочная пленка приобретает определенную водостойкость. Применяя дисперсионные смолы, можно еще повысить водостойкость красочной пленки; при этом достигается даже определенная стойкость к щелочам, которая требуется при изготовлении обоев. 
При работах с водными красками должны учитываться некоторые важные обстоятельства. При длительных простоях печатной машины эти краски могут засыхать на печатной форме и в анилоксовом вале и становиться нерастворимыми. В таких случаях рекомендуется очистка анилоксового вала и печатной формы разбавленным водным раствором аммиака, в который, по обстоятельствам, можно добавить немного спирта. Водные краски чувствительны к морозу. Ни при каких обстоятельствах они не должны охлаждаться до температуры ниже 0 С. 
Во многих случаях краски разбавляются прямо в печатной машине смесью этилового спирта и воды. При этом всегда следует добавлять в краску именно водно-спиртовую смесь, а не сначала воду, а потом спирт, т. к. нередко при добавлении в краску спирта происходит «сворачивание». Введение этилового  спирта в разбавляющую смесь повышает у водных красок скорость сушки, особенно при печатании на невпитываюших материалах. Если же печать ведется на сильно впитывающей бумаге, то применение спирта с целью ускорения сушки чаще всего не требуется.

При печатании  на пленках, например, на полиэтилене, нередко к воде добавляют изопропиловый  спирт, т. к. водная краска, содержащая около 20% изопропанола, гораздо лучше  смачивает относительно неполярную поверхность пленки, вследствие чего и оттиск получается тоже очень хорошим.

Водные краски разбавляются водой, и смывка их в печатной машине также  производится водой. В отличие от спиртовых красок, водные краски являются скорее эмульсией, чем раствором. Наиболее часто они готовятся на связующем, содержащем растворимые в щелочах смолы. После удаления щелочи из красочной пленки во время печатания и сушки краска становится нерастворимой в воде.

Аналогично спиртовым краскам, существует много типов водных, которые, как и спиртовые, не следует смешивать  вместе без предварительной проверки на совместимость.[6]

Применяемые в качестве красящих веществ  пигменты аналогичны пигментам красок, содержащих органические растворители. Для получения специальных поверхностных свойств, а также для улучшения стойкости к царапанию в эти краски добавляют воск. С помощью пластификаторов красочная пленка становится более эластичной. Специальные добавки препятствуют вспениванию краски.

Главное преимущества водных красок состоит в том, что они неогнеопасны, так как в их состав не входят летучие огнеопасные растворители.

2.4 Двухкомпонентные  краски

Разработка двухкомпонентных красок для флексографской печати позволила  осуществить широкий переход от твердой, покрытой выгорающими красками тары из стекла и металла, к эластичной упаковке из полиолефиновой пленки и ее ламинатов с полиэфирной и полиамидной пленками, алюминиевой фольгой, а в самое последнее время — из пленки с вакуумным алюминиевым напылением.

Печатание на полиолефиновой пленке двухкомпонентной белой краской, по сравнению с использованием однокомпонентной белой, дает следующие преимущества:

• повышенная стойкость при сварке

• повышенный глянец

• повышенная стойкость к сильно растворяющим или агрессивным продуктам, для упаковки которых используется запечатанный материал

• лучшая стойкость к соскребанию

• лучшая адгезия к плохо подготовленным или состарившимся при хранении материалам

Обычно эти преимущества проявляются уже при использовании подходящей однокомпонентной цветной краски поверх двухкомпонентной белой. Для специальных же условий, например, при особенно сильно разъедающих краску продуктах — наполнителях упаковки (шампуни, красители для волос, дезинфицирующие растворы, кремы для кожи) эти преимущества могут даже усилиться, если и цветная краска будет двухкомпонентной. Двухкомпонентные краски, так же как и однокомпонентные, состоят из красящих веществ, связующих, вспомогательных добавок и растворителей.

В качестве красящего вещества для грунтовой белой краски этого вида применяется неорганический белый пигмент. Специальные добавки и пластификаторы соответствуют тем, которые берутся и для однокомпонентных красок. Но вот связующими для этих красок выбираются вещества, молекулы которых содержат особые функциональные группы — благодаря им молекулы могут реагировать с отвердителем на основе полимеризованного изоцианата, в результате чего образуется пространственная сетчатая структура. Связующее и отвердитель — это полимеры, которые растворяются подходящим растворителем, а образующийся продукт их соединения в значительной степени нерастворим. Это означает, что такая двухкомпонентная краска высыхает сперва после печатания вследствие испарения растворителя, а затем — при хранении в рулоне благодаря химическому отверждению. Поэтому сразу после печатания краска еще не приобретает тех свойств, которые появляются после окончательного затвердевания.

Подходящими растворителями для двухкомпонентных красок являются сложные эфиры (этилацетат, метилацетат, изопропилацетат), кетоны (ацетон, метилтэтилкетон), а в особых случаях — тетрагидрофуран. Следует иметь в виду, что растворители должны быть безводными, т. к. вода тоже реагирует с отвердителем. В качестве замедлителя сушки для этих, обычно очень быстро сохнущих красок, можно использовать диацетоновый спирт. Этот растворитель, правда, содержит одну спиртовую группу и поэтому, в принципе, способен реагировать с отвердителем, но реакция здесь идет так медленно, что никакого отрицательного воздействия не ожидается. [6]

Сразу после печатания и заключающей  его физической сушки красочной  пленки начинается и длится в течение  следующих часов и даже дней химическое отверждение двухкомпонентной краски. Скорость отверждения зависит, во-первых, от вида краски. Во-вторых, существует общая зависимость от температуры хранения рулонов запечатанного материала, равно как и от влажности воздуха при печати и хранении. Влияние влажности воздуха на скорость отверждения не особенно велико, однако эта скорость немного возрастает с повышением влажности. Значительно ярче выражена зависимость от температуры хранения. Повышение температуры примерно на 10 °С увеличивает скорость отверждения краски более чем вдвое. Разумеется, температура хранения запечатанных рулонов не может повышаться произвольно: в противном случае возникает опасность слипания слоев. Однако зимой рекомендуется хранить рулоны по возможности в отапливаемом помещении.

2.5 УФ- краски

Ультрафиолетовые краски (УФ-краски) являются универсальной, абсолютно новой, но быстроразвивающейся группой красок, которые закрепляются под воздействием ультрафиолетовых излучений. Поскольку отверждение красочной пленки на оттиске в этом случае происходит практически мгновенно, они пригодны для печати на любых подложках, начиная от бумаги и картона и заканчивая различными невпитывающими основами (пленки, металлы и пр.).

УФ-краски в своем нынешнем виде появились на рынке совсем недавно. В них используются связующие в виде ненасыщенных, функциональных акрилатов на основе полиэфиров, полиуретанов и полиэпоксидов. С использованием флексографских УФ-красок можно запечатывать все имеющиеся подложки, начиная от бумаги и картонов и кончая пленками. В то время как УФ-технология в некоторых областях полиграфической отрасли еще борется со своими предшественниками, в узкоформатной этикеточной печати она уже получила признание. И сегодня флексографская УФ-печать все шире применяется для гибких упаковок и складных коробок.

При использовании УФ-красок достигается  такое качество оттисков, о котором несколько лет тому назад нельзя было даже мечтать. Они имеют постоянную вязкость, что обеспечивает неизменность цветовых параметров печати. С их помощью отлично воспроизводятся растровые изображения при исключительно невысоком растискивании растровых точек и возможности воспроизведения двупроцентных точек (а при использовании систем СТР — даже однопроцентных). Эти краски обеспечивают высокую резкость краев печатных элементов, не создают проблем при печати негативных и позитивных шрифтов. Фоновые поверхности воспроизводятся исключительно равномерно, с высоким глянцем изображения. Отсутствуют проблемы с печатью на высоких скоростях, а технологические простои невелики благодаря мгновенному высыханию красочного слоя, так что снимается проблема сушки оттисков.

В противоположность другим типам  красок у УФ-красок при работе не испаряются растворители и не происходит впитывание красок в материал. Также не происходит изменение вязкости — она постоянна. Другими словами, изменение плотности плашки и толщины нанесения красочной пленки при необходимости производятся не за счет изменения вязкости, а с помощью растровых валиков. Машину в любой момент можно остановить и не заботиться о том, что краска в машине высохнет. При УФ-технологии в течение нескольких секунд красочная пленка переходит из квазижидкого полностью в твердое состояние. Этот переход происходит только под воздействием ультрафиолетовых лучей, расщепляющих так называемый фотоинициатор на реактивные частицы, которые путем цепной реакции объединяют в цепь частицы связующего. При этом в конечном итоге образуется очень стабильная, стойкая к воздействиям полимерная цепь.

Обобщенно все достоинства ультрафиолетовых печатных красок представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Достоинства ультрафиолетовых печатных красок [7]

Продолжение таблицы 2

Если же рассмотреть общую рецептуру  типичной флексографской УФ-краски, то там не найдется сырья, которое используется в красках на основе растворителей или в водорастворимых красках. Основу этих красок составляют так называемые преполимеры, компоненты связующих веществ, которые объединяются в цепи посредством фотоинициатора. Путем использования разбавителя, может регулироваться с одной стороны степень сшивки, а с другой — вязкость и текучесть УФ-красок.

Эти краски особенно пригодны для  использования в пищевой и фармацевтической промышленности, так как не имеют вкуса и запаха или обладают очень слабым, практически не ощущаемым запахом. В настоящее время эти краски претерпевают наиболее бурное развитие.

В настоящее время существуют две  системы УФ-красок — радикальные  и катионные. В чем же состоят особенности и различия между ними? Прежде всего это — твердотельные краски. Около 15% их состава — красящие вещества, или пигменты, 65% — не сшитые полимерные связующие и 20% — вспомогательные вещества, большую часть которых составляет фотоинициатор. Под действием УФ-излучения фотоинициатор вызывает химическую реакцию, связующее при этом полимеризуется, а УФ-краска затвердевает. Различия между двумя названными системами заключаются в составе связующего или в виде полимеризации.

Радикальные краски имеют химический состав на базе акрилатов. Они обладают невысоким эффектом последубления, имеют незначительный запах, хорошую устойчивость к механическим и термическим воздействиям. Без проблем ими можно печатать на впитывающих материалах, имеющих щелочную поверхность.

Обычные радикальные УФ-краски полимеризуются только при воздействии на них УФ-излучения. При радикальном задубливании фотоинициаторы под действием мощного УФ-излучения распадаются на два высокореактивных радикала. Эти радикалы присоединяются к двойным углеродным связям. Путем перемещения электронов возникает новый, более длинный радикал, который снова может вступать в реакцию. Это оказывает влияние на полимеризацию и, следовательно, на задубливание краски. Так как этот процесс происходит в течение долей секунды, то высыхание краски осуществляется также быстро. Но если продолжительность излучения слишком мала, то могут образоваться незадубленные остатки мономера и слой краски на оттиске окажется незакрепленным. Поэтому здесь длительность излучения должна соответствовать скорости работы машины.

Благодаря высокой скорости реакции  высыхания красок возможны скорости печати до 300 м/мин. Радикальные красочные  системы могут высушиваться с применением азота, что приводит к дальнейшему ослаблению запаха при высоких скоростях обработки.

Следует отметить еще одно важное достоинство этих красок — их способность  в течение нескольких дней и даже недель оставаться в машине и не высыхать.

Что представляют собой катионные  краски? Их химической основой являются эпоксидные смолы. Они обладают слабым запахом, хорошим сцеплением с замкнутыми поверхностями запечатываемых материалов; имеют высокую механическую и химическую устойчивость.

Однако они непригодны к использованию на впитывающих запечатываемых материалах со щелочным меловальным слоем или высокой остаточной влажностью. В то же время возможно их применение для первичных упаковок пищевых продуктов, что достигается путем соответствующего выбора сырья.

При катионном задубливании фотоинициаторы распадаются не на радикалы, а на положительно и отрицательно заряженные частицы — на катион и анион. Возникает очень активный катион, который присоединяется к отрицательному концу полярного соединения. В результате положительный заряд перемещается и начинается цепная реакция.