Витратні матеріали у поліграфії

3.2. Способи друку та формні матеріали

Від способів друку, технології друкування залежить вид друкарської форми.

Матеріали для складання форм високого друку (друкарські шрифти, лінотипні рядки, стереотипи) відливаються під тиском у відповідних формах (матрицях). Залежно від виду і призначення складального матеріалу друкарський сплав повинен задовольняти певним технічним вимогам:

– плавитися при невисоких температурах, забезпечуючи при цьому економію енергії та часу, продовжуючи термін користування відливною формою та відливними механізмами;

– мати добрі ливарні властивості; бути рідкотекучим, відзначатися малою усадкою, добре заповнювати форму;

– не шкодити здоров'ю працівників, які з ним працюють;

– бути хімічно пасивним у розігрітому стані, не руйнувати матриці та деталі відливних механізмів;

– мати хороші механічні властивості – бути твердим, міцним, пружним – для підвищення тиражостійкості друкарської форми;

– бути стійким до дії навколишнього середовища;

– не підгорати при повторному переплавленні;

– бути економічно вигідним, не містити дорогих металів;

– добре сприймати та віддавати олійну друкарську фарбу;

– бути легким і зручним у роботі.

Для виготовлення друкарських форм використовують цинкові, алюмінієві та сталеві пластини. Вони повинні задовольняти таким технічним вимогам:

– мати хімічний склад відповідно до марки пластини;

– відзначатися рівною поверхнею без механічних пошкоджень і домішок;

– мати дрібнозернисту, однорідну структуру;

– рівномірну товщину;

– достатню механічну твердість і найменшу крихкість;

– не утворювати тріщин при згинанні;

– їх геометричні розміри повинні відповідати стандартам.

Для виготовлення кліше шляхом травлення використовують цинкові та мікроцинкові пластини.

Як копіювальні шари для форм офсетного, високого, флексографічного та трафаретного друку використовуються фотополімери. Фотополімери – це високомолекулярні органічні речовини, молекули яких під дією світла при наявності ініціаторів "зшиваються" між собою і втрачають здатність розчинятися. Даний процес називається фотополімеризацією.

Принцип отримання друкувальних елементів є ідентичним для всіх видів друку, крім трафаретного. При експонуванні через негатив під дією ультрафіолетових променів у шарі фотополімеру відбувається фотополімеризація й утворюються нерозчинні ділянки. Ці ділянки і є друкувальними елементами, на які пізніше наносять фарбу. Під темними ділянками негативу шар не піддається дії світла і розчиняється у водному розчині лугу чи спирту, так утворюються проміжні елементи форми. У трафаретних друкарських формах нерозчинні ділянки є проміжними елементами, а ділянки, де фотополімери розчиняються, – друкувальними елементами. Фотополімерні форми мають ряд переваг перед металевими:

– процес виготовлення фото полімерних друкарських форм швидкий, доступний, дешевий;

– при їх використанні поліпшуються умови праці та не забруднюється навколишнє середовище;

– друкарські форми порівняно з іншими добре сприймають і віддають фарбу;

– використання фотополімерів значно скорочує витрати кольорових металів;

– форми стійкі до дії в'яжучих фарб і змивальних речовин;

– можуть відтворювати дрібні зображення на відбитку;

– мають високу тиражостійкість.

Проте фотополімерні форми важко піддаються корегуванню, вимагають високої якості негативів, формний матеріал не піддається повторній переробці, фотополімери порівняно дорогі, їх використання економічно вигідне при друкуванні книжково-журнальної продукції середніми та великими тиражами.

Фотополімер як формний матеріал привертає увагу простотою технології виготовлення друкарських форм та низькою трудомісткістю процесу. Такі форми з високою точністю дозволяють відтворювати складні зображення з текстовими, штриховими та растровими елементами. Вони, у порівнянні з металевими формами, володіють більшою фарбовіддачею, що забезпечує отримання відбитків з підвищеною оптичною щільністю.

У флексографії (різновид високого друку) використовуються еластичні полімерні рельєфні форми. У простому виконанні флексографічна друкарська система складається з чотирьох основних елементів (рис. 2): 1 – растрового (анілоксового) валика з дрібнокомірчастою поверхнею, який дозволяє перенести на друкарську форму дозовану кількість друкарської фарби; 2 – м'якої еластичної друкарської форми; 3 – друкарського циліндра; 4 – ракеля.

Мал. 2 – Спрощена схема фарбового апарата флексографічної друкарської машини

Використання м'якої еластичної форми обумовлюється наявністю жорсткого анілоксового валика та друкарського циліндра, у протилежному випадку неможливим було б перенесення з комірок анілоксового валика навіть дуже рідкої фарби. Точність виготовлення друкарських форм за товщиною повинна складати 0,02– 0,3 мм, перевищення цієї межі може викликати в процесі друкування розтискування фарби та забивання штрихових та растрових елементів зображення. Твердість флексографічних друкарських форм знаходиться в межах 40–60 од. за Шором. Еластичність друкарської форми дає можливість задруковувати будь-які матеріали.

Офсетний спосіб друкування – один з основних та найбільш перспективних способів, значення якого зростає. На формах плоского друку (мал. 3, а) друкарські 1 та проміжні 2 елементи практично розташовані в одній площині та мають різні фізико-хімічні властивості: у більшості випадків перші сприймають фарбу (гідрофобні або оліофільні), а другі – сприймають вологу (гідрофільні).

Мал. 3 – Схема форми плоского друку та відбитка з неї

Багаторазове отримання відбитків забезпечується завдяки тому, що в процесі друкування перед кожним нанесенням фарби пробільні елементи зволожуються та не сприймають фарбу (рисунок 3, б). Друкарські елементи, які знаходяться в одній площині, покриваються рівномірним шаром фарби, і всі елементи зображення, як і у високому друці, складаються з фарбового шару однакової товщини (рисунок 3, в).

У плоскому офсетному друці використовується велике різноманіття друкарських форм. Проте всі вони, в основному, призначені для друкування із зволоженням. Такі форми класифікуються за наступними ознаками (мал.4).

Мал. 4 – Класифікація форм плоского офсетного друку

Форми плоского офсетного друку в залежності від виду друкарських машин виготовляють різноманітних форматів при товщині від 0,15 до 0,8 мм. Вартість таких форм є відносно невисокою, а процес їх виготовлення – продуктивним. Тиражостійкість форм залежить від способу їх виготовлення та формних матеріалів, що застосовуються, та коливається в широких межах.

Офсетні металеві формні пластини в залежності від кількості металів, з яких складається робоча поверхня, поділяються на монометалеві та біметалеві. Для виготовлення монометалевих офсетних друкарських форм застосовують цинк та алюміній, якщо їх поверхня попередньо механічно або електрохімічне оброблена. У всіх сучасних способах виготовлення монометалевих форм гідрофобні друкувальні елементи утворені копіювальним шаром або лаком і міцно з'єднані з поверхнею металу, а проміжні утворені на поверхні металу-основи, адсорбованими гідрофільними плівками. У копіювальному процесі копію з фотоформи на поверхні монометалевої пластини отримують з растрових або штрихових негативів або діапозитивів. Під час виготовлення біметалевих форм (мал. 5) для створення стійких друкувальних та проміжних елементів використовують два різних за властивостями метали: мідь або латунь для утворення друкувальних елементів; хром, нікель, електролітичний сплав нікель-кобальт, нержавіючу сталь – для проміжних елементів.

Мал. 5 – Схема друкарської формної пластини:

а – біметалевої (1 – хром або нікель, 2 – мідь або латунь);

б – триметалеві (1 – хром або нікель, 2 – мідь, 3 – алюміній або сталь)

При позитивному способі використовують копіювальний шар на основі ортонафтохінондіазидів, при негативному – шар на фотополімерах діазосмол або хромальбуміні. У глибокому друці друкувальними є заглиблені елементи форми, в які у той чи інший спосіб наноситься фарба (мал. 6). Проміжні елементи форми глибокого друку перед друкуванням ретельно очищуються від фарби ракелем і не утворюють відбитка на папері.

Мал. 6 – Схема глибокого друку 1 – задруковуваний матеріал; 2 – друкарська форма; 3 – друкувальний елемент; 4 – проміжний елемент

Усі форми глибокого друку за видом продукції, поділяються на ілюстраційні та тексто-ілюстраційні. Вони виготовляються фотохімікографічним та електронно-гравіювальним способами.

Фотохімікографічні форми, в залежності від методу перенесення зображення на формний циліндр та травлення друкувальних елементів, виготовляють із застосуванням пігментного паперу (пігментний спосіб), або без його застосування (безпігментний спосіб).

Перспективним напрямком глибокого друку є тампонний друк (тамподрук), при якому плоске зображення переноситься на предмети різної конфігурації, виконані з різних матеріалів, за допомогою проміжного носія – тампону, коли інші способи друку не можуть бути застосовані.

Друкування здійснюється з форм глибокого, плоского, високого, трафаретного друку, але, як правило, використовується форма із заглибленими елементами (глибина від 20 до 180 мкм) на плоскій пластині.

Виготовлення друкарських форм є складним та трудомістким процесом. На якість друкарської форми впливають матеріал, з якого її виготовляють та чистота обробки заготовки форми, склад копіювального шару, режими копіювання та травлення.

3.3. Копіювальні шари

При виготовленні друкарських форм різних видів друку фотомеханічним способом мають місце процеси відповідної підготовки поверхні формного матеріалу, нанесення копіювального шару та копіювання монтажу фотоформ. Нижче стисло подаються класифікація копіювальних шарів та загальні основи копіювальних процесів, які мають місце при виготовленні форм різних видів друку за аналоговою технологією.

Копіювальним шаром називають тонкі (від 1,5 до 5 мкм) плівки певних високомолекулярних сполук з фото- чи (і) термочутливими речовинами, чи певної хімічної будови, які здатні змінювати свої фізикохімічні властивості (твердість, розчинність тощо) після фотоопромінювання потоком певного спектрального складу чи (і) тепловим потоком.

Якість друкарської форми в значній мірі визначається показниками копіювальних шарів, особливостями технології підготовки поверхні формного матеріалу, методом нанесення копіювального шару і умовами копіювання.

Залежно від характеру перетворень при опромінюванні копіювальні шари поділяються на два принципово відмінних типи:

-         позитивні - шари, фотохімічні перетворення у яких сприяють розчинності продуктів фотолізу у проявниках і отримується пряме зображення;

-         негативні - шари, у яких фотохімічні перетворення полягають у зшиванні або дубленні полімерів, які втрачають розчинність у проявниках. На таких шарах при копіюванні отримують обернене зображення.

До першого типу належать фоточутливі ортохінондіазиди бензольного і нафталінового рядів. Представники другого типу - хромовані колоїди, полівінілциннамати, фотополімерні композиції. В залежності від типу фотохімічних реакцій при копіюванні розрізняють три групи копіювальних шарів.

Полімерні шари, очутливлені солями хромової кислоти.

Фоточутлива композиція складається з водного розчину гідрофільного полімеру (колоїду; найчастіше - це ПВС), очутливленого біхроматом амонію або калію.

Фотохімічне перетворення хромованих колоїдів полягає у відновленні шестивалентного хрому до трьохвалентного, який завдяки високій здатності до утворення комплексних сполук зшиває макромо­лекули полімеру (ПВС) і, як наслідок - задублює копіювальний шар.

Спектральна чутливість хромованих килиїдів лежить в області 300-500 нм (mах= 380 нм). Практично використовується при копіюванні діапазон довжин хвиль 340-450 нм, що потребує при роботі неактинічного освітлення приміщення формної дільниці.

Копіювальні шари цього типу застосовувались при виготовленні форм високого друку, плат, а сьогодні - у формних процесах глибокого друку, при виготовленні штампів, форм для трафаретного друку. Вигідно відрізняються від інших копіювальних композицій простотою приготування, дешевизною і доступністю інгредієнтів.

Недоліками хромованих колоїдів є їх швидке старіння, темнове дублення, посткопіювальний ефект, закопіювання вузьких прогалин.

Копіювальні шари на основі фотополімеризаційноздатних композицій.

У своєму складі містять фоточутливі мономери та (або) олігоме-ри, фотоініціатори, інгібітори (стабілізатори), нефоточутливі (плів-коутворюючі) полімери та ін.

Спектральна чутливість ненасичених мономерів (олігомерів) лежить у зоні λ< 320 нм. Для можливості працювати у промислових умовах у систему вводять фотоініціатор чи фотосенсибілізатор, які зміщують чутливість мономеру (олігомеру) у видиму (λ=350-390 нм) зону і одночасно прискорюють фотополімеризацію.

Процес фотоініційованої полімеризації відбувається за радикально-ланцюговим механізмом у чотири стадії.

Довжина ланцюга утворюваного полімеру регулюється інгібітором. Фотополімерні композиції (ФПК) застосовуються у якості негативних копіювальних шарів і як формний матеріал для виготовлення друкарських форм високого і флексографічного друку. Мають високі репродукційно-графічні та фізико-хімічні властивості, у них відсутнє темнове дублення та посткопіюяальний ефект, що дозволяє виготовляти заздалегідь очутливлені пластини (ЗОП). На відміну від хромо­ваних колоїдів фотополімерні копіювальні шари забезпечують чітку безвуальну растрову крапку, а термін їх зберігання - більше трьох років.