Свойства и ассортимент печатных красок Лекция №6 Оптические

Свойства и ассортимент печатных красок Лекция №6

Оптические свойства красок Цветовые свойства; Прозрачность/ кроющая способность; Глянец; Светостойкость; Устойчивость цвета к действию химических реагентов. Интенсивность

Цветовые свойства Цветовой тон характеризуется длиной волны монохроматического излучения, создающего эквивалентоное зрительное ощущение; Яркость (светлота) – способность краски отражать падающий свет; Чистота цвета (насыщенность) – показывает насколько данный цвет загрязнен ахроматическим излучением (мера выраженности цветового тона.

Цветовые свойства Цветовой тон характеризуется длиной волны монохроматического излучения, создающего эквивалентоное зрительное ощущение; Яркость (светлота) – способность краски отражать падающий свет; Чистота цвета (насыщенность) – показывает насколько данный цвет загрязнен ахроматическим излучением (мера выраженности цветового тона.

Триадный синтез цвета Источник света Голубая + Пурпурная + Желтая Черный

Требования к спектральным характеристика триадных красок 400 500 600 700 400 500 600 700 400 500 600 700 голубая желтая пурпурная

Цветовые свойства красок 400 700 500 600

Свойства красок Маслоемкость пигмента Дисперсность пигмента Интенсивность краски Контрастность Расход краски Растискивание Градационные и цветовые искажения оттисков

Оптические свойства красок Прозрачность – способность краски пропускать падающий свет без изменения направления Кроющая способность – способность краски рассеивать падающий свет

Оптические свойства красок Глянец – способность краски часть лучей отражать зеркально. зеркальная матовая Глянцевая

Оптические свойства красок Светостойкость – способность краски сохранять цвет под действием интенсивного излучения; Устойчивость цвета к действию химических реагентов – способность краски сохранять цвет под действием химических реагентов;

Реологические свойства красок Вязкость характеризует способность краски сопротивляться растеканию. (Вязкость – сила внутреннего трения возникающая между слоями перемещающейся жидкости) Липкость - способность краски взаимодействовать с поверхностью (прилипать) и сопротивляться разделению красочного слоя. Тиксотропия – способность краски образовывать структуру, в результате взаимодействия между частицами пигмента, после ее механического разрушения

Реологические свойства красок Особенность реологических свойств краски заключается в сочетании текучести и твердообразности. Печатные краски относятся к высоконаполненным дисперсным системам.

Типы реологических структур V F Ньютоновская Пластическая V F V F V F Псевдопластические Дилатантные

Реологические свойства красок Тиксотропия – самопроизвольный изотермический процесс образования структуры после ее механического перемешивания Рк t

Реологические свойства красок Предел текучести – минимальное наряжение, при котором краска начинает течь. Характеризует прочность коагуляционной структуры.

Реологические свойства красок έ Р η Р 1 2 3 Полная реологическая кривая Зависимость вязкости от напряжения

Липкость красок – определяет, с одной стороны, способность краски к прилипанию (адгезии), с другой, сопротивление краски разделению красочного слоя Реологические свойства красок

Физико-технические свойства красок Степень перетира; Время первоначального закрепления; Время окончательного закрепления; Стойкость к истиранию; Степень эмульгирования; Адгезия краски к запечатываемым материалам; Абразивность краски.

Эмульгирование печатных красок W,% t, мин

Принципы классификации печатных красок Способ печати Тип печатного оборудования Назначение Тип бумаги Цвет Принадлежность к триаде

Цифровая индексация І ІІ ІІІ IV V VI VII І- способ печати ІІ- тип печатного оборудования ІІІ – назначение краски ІV – тип бумаги V,VI – цвет VII – принадлежность к триаде

Краски для высокой печати Определенная вязкость; Определенная липкость;

Схема плоской офсетной печати

Разновидности способа плоской офсетной печати Плоская офсетная печать Листовая Рулонная без сушильных устройств Рулонная с горячей сушкой

Особенности условий печатания в офсете Наличие увлажняющего раствора на форме; Относительно невысокое давление в полосе печатного контакта – 10 -15кг/см²; Двойное деление красочного слоя; Краски с высокой вязкостью и липкостью; Бумага с высокой степенью проклейки.

Краски для офсетной печати Водостойкость; Высокая вязкость; Высокая липкость; Высокая интенсивность; Не должны образовывать с увлажняющим раствором эмульсию прямого типа «м/в»; Должны образовывать с увлажняющим раствором эмульсию обратного типа «в/м», но содержание воды в краске не должно превышать 15%.

Примерный состав связующего печатных красок для листовой офсетной печати Смола 38% Алкид 8% Масло льняное 37% Масло минеральное 17%.

Процесс закрепления офсетных красок для листовой печати 1 этап – «схватывание» -впитывание маловязкого растворителя; 2 этап – окончательное закрепление – окислительная полимеризация.

Примерный состав красок для рулонной печати без сушильных устройств Твердая смола -39% Минеральное масло- 23% Синтетические растворители – 18% Масло льняное – 20%

Процесс закрепления связующих красок для рулонных машин без сушильных устройств 1 этап. Избирательное впитывание 2 этап. Окислительная полимеризация

Примерный состав связующих красок для печати на машинах с сушильными устройствами Твердая смола -43% Алкид – 8% Масло льняное - 8% Растворитель РПК-280 – 12% Растворитель РПК-240 – 29%

Процесс закрепления связующих красок для рулонных машин с сушильными устройствами 1 этап. Избирательное впитывание 2 этап. Испарение растворителя 3 этап. Окислительная полимеризация

Схема глубокой печати

Малая вязкость; Отсутствие абразивности; Склонны к вспениванию; Требуется корректировка вязкости в процессе печатания тиража; Краски для глубокой печати

Краски для флексографской печати Малая вязкость; Склонны к вспениванию; Требуется корректировка по вязкости в процессе печатания тиража; Требуется контроль рН водоразбавляемых красок.

Классификация красок Краски глубокой и флексографской печати По типу растворителя По назначению (виду запечатываемого материала) на основе углеводородных растворителей на основе спиртов; водоразбавляемые; на основе смеси растворителей. для бумаги и картона; для полиэтилена; для алюминиевой фольги; для целлофана;

Правила разбавления красок опасность пигментного шока тиксотропность краски зависимость вязкости от температуры

Зависимость вязкости от температуры для различных групп красок

Краски на основе органических растворителей Подходят для запечатывания любых материалов, но обычно используются при печати на Полимерных пленках, Фольге Металлизированных пленках, др. невпитывающих материалах.

Преимущества и недостатки красок на органических растворителях

Водные/Водоразбавляемые (водно-дисперсионные) краски Достоинства водных (водоразбавляемых) красок: Экология и пожаробезопасность «Бесплатный» растворитель Относительное удобство смывки и чистки оборудования

Специфические проблемы водных красок Высокая теплота испарения воды и соответственно большие энергозатраты на сушку, большая мощность сушильных устройств (существенно упрощение при печати на впитывающих

Специфические проблемы водных красок Разрешение противоречия «водорастворимость краски - водостойкость сухой красочной пленки» Повышенное коррозионное действие на оборудование. Повышенный износ хромированных анилоксовых валов. Обманчивое решение проблем с запахом. Проблемы с очисткой при засыхании краски. рН-контроль в дополнении к контролю вязкости. Более жесткий температурный режим хранения и транспортировки краски. Очень высокий уровень поверхностного натяжения воды и высокие требования к степени активации запечатываемой поверхности.

Решение проблемы высокого поверхностного натяжения воды ДОБАВКИ: ПАВ, органические растворители (спирты), связующие (смолы) АКТИВАЦИЯ: Химические вещества (праймеры), Окисление поверхности химическими окислителями (F2), Обработка коронным разрядом. СМАЧИВАНИЕ: Поверхностная энергия (поверхностное натяжение) жидкости меньше поверхностной энергии субстрата.

Разбавление водных красок Более быстрое снижение вязкости (с 60 до 20 с около 1/3 органического растворителя и с 60-20 с около 1/6 – 1/5 воды). Ускорители – спирты (только в смеси с водой! Обычно 40/60). Замедлители – гликоли (этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль). Та же опасность «пигментного шока», что и для органорастворимых. Опасность пенообразования при переразбавлении и при завышенной вязкости.

Контроль вязкости и рН Контроль и корректировка вязкости в процессе работы предваряется контролем и при необходимости корректировкой рН краски. Контроль рН - 1 раз/час летом, 1 раз/2-3 часа зимой. КОРРЕКТИРОВКА рН : 10-20 %-ый раствор аммиака для повышения рН Свежая краска для понижения рН.

ПРЕИМУЩЕСТВА УФ-КРАСОК . Почти мгновенное отверждение, высокая скорость печатания. Можно использовать для субстратов, не допускающих заметного нагревания. Нет выделения токсичных, огнеопасных растворителей и проблемы их утилизации или регенерации. Меньше расход краски, печать более тонким слоем, краски более пигментированы. Высокая стабильность на машине и при хранении. Постоянная вязкость, высокая воспроизводимость качества печати. Не требуется замедлителей и ускорителей. Меньше энергетические затраты на «сушку». Высокие эксплуатационные свойства красочного покрытия(твердость, хим/термостойкость, блеск, истирание.).

Типы УФ-систем УФ-системы Радикальной полимеризации Катионной полимеризации

Состав УФ-связующих Реакционноспособный олигомер (ненасыщенные полиэфиры, эпоксиакрелаты, уретанакрилаты); Реакционноспособные мономеры (монофункциональные, бифункциональные, полифункциональные) Фотоинициаторы (Н-отрыва, фотофрагментационные, катионные) Ингибиторы Соинициаторы

олигомеры эпоксиакрилаты (еpoxyacrylates) - самое широкое применение нашли эпоксиакрилаты на основе ароматических бисфенолов; полиэфиракрилаты (рolyetheracrylates) — менее вязкие и более эластичные пленкообразующие олигомеры. Наиболее распространены полиэфиракрилаты на основе диэтиленгликолей, полиэтиленгликолей и полипропиленгликолей; олигоуретанакрилаты (оligourethaneacrylates) — олигомеры, позволяющие получать высококачественные и эластичные красочные пленки с очень хорошей адгезией и стойкостью к истиранию.

мономеры

фотоинициаторы Фотоинициаторы (ФИ) - вещества, которые за счет поглощения энергии УФ-источника и соответствующих фотохимических реакций генерируют свободные радикалы (R●). Генерирование радикалов может происходить по двум основным схемам, в соответствии с которыми ФИ делят на две группы: фотофрагментационные ФИ, молекулы которых диссоциируют на два радикала, например, эфиры бензоина, диалкилбензилкетали и др.; фотоинициаторы Н-отрыва: ФИ отрывает подвижный атом водорода от молекулы мономера или олигомера (R—H) с образованием пары активных радикалов. Фотоинициаторы Н-отрыва, к которым относятся, в частности, бензофенон и его производные, антрахиноны, тиоксантоны и др., часто используют вместе с соинициаторами — третичными аминами, которые не только выполняют роль донора протонов, повышая эффективность ФИ, но и реагируют с кислородом, существенно снижая его содержание в композиции. Последнее очень важно, так как кислород оказывает нежелательное ингибирующее действие, то есть замедляет скорость отверждения УФ-краски.

Механизм высыхания УФ-связующих (свободно-радикальная полимеризация) образование первичных радикалов ( I-молекула фотоинициатора) 2) инициирование (М – молекула мономера или олигомера 3) рост цепи (образование трёхмерного полимера) 4) обрыв цепи (рекомбинация) (диспропорционирование)

Механизм высыхания УФ-связующих (свободно-радикальная полимеризация)

Катионные УФ-отверждаемые краски Главные особенности катионных УФ-красок — низкая чувствительность к кислороду и возможность дальнейшего протекания полимеризации даже в темноте. Начальный мощный импульс УФ-облучения необходим для высокого выхода инициирующих катионов. Скорость катионных композиций закрепления ниже, чем у радикальных, но зато внутренние напряжения в отвержденном полимере успевают релаксировать за счет конформационных перегруппировок макромолекулярных цепей. Поэтому катионные УФ-краски имеют очень высокую адгезию, в том числе и к проблемным субстратам.

Фотоинициаторы для катионных красок УФ-отверждения . Фотоинициаторами для этих красок являются специальные соединения — четвертичные ониевые соли кислот Льюиса, например триарилсульфониевые соли, которые под воздействием УФ-облучения распадаются с образованием активного катиона, инициирующего полимеризацию .

Пленкообразователи для катионных УФ-красок В отличие от радикальных УФ-красок в качестве связующего-пленкообразователя здесь используются не акрилаты, а эпоксидные смолы — обычно низковязкие алифатические эпоксиды, полимеризующиеся по катионному механизму с раскрытием эпоксидного цикла.

Механизм отверждения катионных УФ-красок

Сравнение радикальных и катионных УФ-связующих

Сравнение радикальных и катионных УФ-композиций

УФ-краски для пищевой упаковки Краски УФ-отверждения с низким уровнем миграции изготавливаютсяна базе полимерного фотоинициатора. Они нейтральны на вкус и запах, не уступают другим краскам по скорости отверждения и стойкости к механическим воздействиям. Краски наряду с высоким качеством, обеспечивающие отсутствие миграции красочных компонентов. . Благодаря новым фотоинициаторам и смолам запах и риск миграции краски в упаковку сведены к минимуму, повышены насыщенность и скорость отверждения. По информации разработчика, краска соответствует последним законодательным нормам при конкурентной цене, что важно для выживания в суровых условиях современного рынка.

Недостатки УФ-красок . Высокие затраты на оборудование, дороже краски Высокомощные излучатели требуют охлаждения и удаления озона. Раздражающее действие «сырых» композиций, меры защиты кожи, глаз, специальная утилизация отходов красок, «макулатуры». Проблема снижения при необходимости вязкости (мономеры, нагревание). Не всегда устраняются проблемы с остаточным запахом. Высокие внутренние напряжения в отвержденном красочном слое, усадка и не всегда достаточный уровень адгезии. Необходима активация пленок. Трудность точной оценки полноты степени отверждения и нежелательность переотверждения, особенно при печати с наложением красок. Чувствительность к кислороду воздуха, поэтому в отдельных случаях даже используют продувку инертным газом. Иногда проблемы с отверждением толстых (лаковых) слоев.

Принцип трафаретной печати

Краски для трафаретной печати Должны иметь определенную вязкость; Должны быть тиксотропными (структурированными).

Классификация красок по назначению Печатные краски Для металлов (стекла) и пр. Для бумаги и картона По типу запечатываемого материала По декоративным свойствам Для полимерных пленок Фоновые Металлизированные Перламутровые Термохромные Меняющие цвет Флуоресцентные

Особенности красок для многокрасочной печати Краски триадной печати: Голубая Пурпурная Желтая Черная

Требования к триадным краскам Определенные цветовые свойства; Высокая прозрачность Хорошее смачивания последующих красок предыдущей; Высокая интенсивность; Быстрое высыхание;