Офсетний друк

Лакування багатошарового картону на аркушевих офсетних друкарських машинах

Багатошарові картони, до яких слід віднести як глазуровані, так і непокриті двошарові картони (дуплекси), тришарові (триплекси) та най - популярніші останнім часом чотиришарові (очевидно, що шарів може бути й більше) мультиплекси, в основному, застосовують для виготов­лення коробок. Коробки і пачки використовують у системах ручного або автоматичного пакування.

Картони, що слугують для виробництва пакувальних засобів (ПЗ), переважно є задрукованими і дуже часто оздобленими, найчастіше за­собами лакування. Увесь загал продуктів, запаковуваних в картонні ко­робки, можна поділити на дві основні підгрупи: продукти та ліки (ПЗ для яких не повинні мати власного запаху); продукти, яким запах ПЗ не шкодить.

Власний запах ПЗ утворюється через уміст летких компонентів у папері, частіше — у фарбах і лаках. Багатошарові картони, як правило, задруковують і лакують на офсетних машинах. Лаки для цього можна поділити на такі основні групи: лаки друкарські; лаки дисперсійні;

Фотополімеризаційноздатні, або УФ лаки.

Друкарські лаки. Ці лаки виробляються для лакування в системах «мокре по сухому» та «мокре по мокрому». Обидва варіанти різняться вмістом зв’язуючого. Система «мокре по мокрому» потребує лаку з ниж­чим умістом зв’язуючого. Лакування «мокре по сухому» означає, що процес відбувається на задрукованій поверхні з закріпленою вже фар­бою. Цей процес здійснюють на однофарбових офсетних машинах. Ла­кування «мокре по мокрому» здійснюється на багатофарбових офсет­них машинах; лак у цьому разі кладеться на незакріплену мокру фарбу в останніх друкарських секціях.

Друкарські лаки випускаються у багатьох варіантах. Найчастіше для оздоблення пакувальних матеріалів застосовують такі лаки: глянцевий — має високий глянець і стійкість до стирання; матовий — з матовою чи матовошовковою поверхнею, придатний для сортів паперу і картону з матовим покриттям; захисний — має добру стійкість до стирання;

Оздоблювально-захисний — еластичний лак для лакування коробок під сири, штампованих і литих ПЗ.

Переваги друкарських лаків такі: добрий глянець; добра стійкість до стирання; стійкість до спиртів;

Технологія лакування така сама, як технологія офсетного друку; сталість параметрів лакованого паперу;

Відсутність спеціальних вимог до стійкості фарб, на які кладеться лак. Натомість до недоліків належать:

Повільне закріплення; неминучість напилення пудри; відсутність нейтралізаторів запахів.

Дисперсійні лаки. Ці лаки застосовують головним чином для лаку­вання пакунків під продукти харчування, споживчі товари тощо, тому що закріплений шар лаку не впливає зовсім або тільки мінімально на запах чи смак пакованого товару.

Випускається багато типів дисперсійних лаків, які різняться власти­востями і застосуванням. Найважливішими з них є такі лаки:

Захисний — для захисту друкарської фарби або самого матеріалу (кар­тону) від стирання чи забруднення;

Глянцевий або матовий — виконує захисну функцію та надає глян­цю або матовості поверхні ПЗ;

Типу Blister—термолак, сплавлюваний з формованої плівки зі штуч­них полімерів, що разом із задрукованим і полакованим картоном утво­рює ПЗ типу Blister, а також захищає друкарські фарби;

Ковзкий та антиковзкий — лак, що регулює ковзання друкованої про­дукції протягом подальшого оброблення, наприклад витинання склад­них коробок у системі автоматичного пакування. Звичайно, цей лак ви­конує також захисну функцію;

Грунтувальний — лак, нанесення якого здебільшого робить можли­вим лакування продукції, виготовленної фарбами, що утруднюють або роблять неможливим накладання УФ лаку.

Похибки і перешкоди, що виявляються під час лакування дисперсійними лаками. До найчастіших похибок і перешкод належать: погане зволоження лакової поверхні; тріскання лакового шару; застосу­вання фарб, нестійких до спиртів; проблеми запаху.

Проблеми зі зволоженням. Під час лакування шар лаку має зволожу­вати шар фарб і матеріал так, щоб утворився суцільний шар лаку. На процес зволоження впливають такі чинники, як поверхневий натяг лаку, поверхневий натяг висохлих друкарських фарб та поверхневий натяг лакованого матеріалу (картону). Дисперсійні лаки мають поверхневий натяг менш як 34 мН/м2. Шари закріпленої фарби мають найчастіше поверхневий натяг від 36 до 48 мН/м2; у деяких випадках, з огляду на властивості паперу, поверхневий натяг не перевищує 28 мН/м2, і тоді починаються проблеми зі зволоженням. Це — так званий «ефект апель­синової шкірки». У такому випадку перед лакуванням матеріал варто обробити коронними розрядами або ж лакувати тільки способом «мок­ре по мокрому». В останньому випадку практично не буває проблем зі зволоженням, оскільки поверхневий натяг свіжого фарбового шару не перевищує 36 мН/м2.

Тріскання шару лаку. Воно трапляється тоді, коли дисперсійний лак накладають способом «мокре по мокрому» на поверхню, покриту дуже товстим шаром фарби (300%). Під час закріплення шару лаку можуть з’являтися тріщини, схожі на тріщини, що є на поливі античних чаш. Цього роду тріщини з’являються не відразу після лакування або після викладання аркуша на стос, а лише секунд за 20. Цей недолік закріп­лення лаку можна запобігти вибором відповідних допоміжних засобів.

Вимоги до друкарських фарб. Дисперсійні лаки слабколужні. У зв’язку з цим друк, призначений для лакування, має бути оліфостійким. У противному разі може відбутись послаблення чи посилення барвис­тості під час лакування способом «мокре по мокрому» або «мокре по сухому». Саме тому не можна застосовувати оліфонестійкі офсетні фар­би, тобто фарби на фенольних пігментах. Особливо вразливими є такі фарби або суміші з їх використанням: HKS 27, HKS 33, HKS 43, Pantone Phodamin Red, Pantone Purple, Pantone Reflex Blue, Pantone Violett, Pantone Blue 072.

Оліфостійкі фарби, які могли б замінити вищеперелічені, дещо відрізняються від них відтінком і чистотою барв. Винятком серея фарб, які все ж таки можуть бути лаковані дисперсійними лаками, є пурпур (magenta) з європейської тріади.

До продуктових ПЗ ставляться високі вимоги щодо запахів. ПЗ має бути без запаху або повинен мати невеликий власний запах, який не впливає на смак і запах запакованого товару. Дисперсійні лаки, з огляду на невеликий власний запах, є придатними для виготовлення ПЗ під продовольчі товари. Якщо в ПЗ з’являються запахи, то належить пере­вірити всі його складові, зокрема картон чи папір, фарбу, лак і клей. Сенсорні перевірки здійснюють найчастіше методом Robinson.

Лаки, що закріплюються УФ випромінюванням. Ці лаки засто­совуються для лакування друкованої продукції не тільки на паперових матеріалах, а й на синтетичних та інших. Вони захищають задруковану поверхню від пошкоджень, надають їй глянцю або матовості. Затверділі шари лаку мають високу стійкість до витирання і характеризуються дуже високою стійкістю до впливу більшості пакованих товарів та матері­алів. Незважаючи на те, що лакування УФ лаками не за всіма показни­ками відповідає ламінуванню, воно все-таки є йому альтернативою.

Нині на ринку є два види лаків, що закріплюються УФ випроміню­ванням. Це УФ лаки з радикальним і катіонним закріпленнями. За ви­нятком лаків, які накладаються офсетним способом із зволоженням (ви­біркове лакування), виконануваним тільки засобами радикальної пол­імеризації, для будь-яких інших застосувань виробляються УФ лаки, що закріплюються як радикально, так і катіонно.

Ультрафіолетові лаки, які закріплюються катіонно, можуть застосо­вуватись для лакування ПЗ під продукти, оскільки в процесі закріплен­ня вони повністю полімеризуються і є нейтральними на запах.

Світлочутливі лаки радикальної полімеризації. Основним скла­довим їх є акрилати зі змінною липкістю і різним хімічним складом. Складові зв’язуючого, що мають значну липкість, називаються олігоме - рами, а складові з низькою липкістю — мономерами. Від співвідношен­ня цих складових і їхньої хімічної будови залежать значною мірою такі властивості лаку, як швидкість і ступінь зволоження, що визначають твердість й еластичність та липкість до лакованої основи.

Фотоініціатори — це обов’язкові складові в процесі полімеризації

УФ лаків. Стосовно лаків, закріплюваних радикалами, йдеться про хімічні сполуки, які під впливом УФ випромінювання переходять у ви­сокоактивний стан з наступним розпадом на радикали. Домішки, які вводять у лак, впливають на його стабільність, зволожуваність, липкість і надають затверділому шару лаку глянцю, гладкості поверхні й елас­тичності. Віск та силіконові похідні виступають як глянцеві засоби, що поліпшують розтікання лаку. Додатково додаються пом’якшувачі, відпі- нювачі, стабілізатори і (якщо це має бути матове лакування) засоби ма - тування.

Процес полімеризації рідких реакційноздатних лаків, закріплюва­них радикалами, відбувається як ланцюгова реакція. УФ випроміню­вання приводить до розпаду фотоініціаторів на вільні радикали, які, дію­чи на зв’язуюче лаку, спричинюють процес полімеризації. Кінцевим про­дуктом є твердий шар лаку.

Світлочутливі лаки катіонної полімеризації. В УФ лаків, що пол - імеризукпься за механізмом катіонної полімеризації, зв’язуючі склада­ються з циклоаліфатичних епоксидних смол. Застосовувані фотоініціа - тори виділяють під дією УФ випромінювання катіони. Як домішки ви­користовують також засоби глянцю і засоби для поліпшення розтікання та відпінення лаків.

Під дією УФ випромінювання фотоініціатори лаків, що закріплю­ються катіонно, утворюють катіони, які ініціюють процес ланцюгової полімеризації. Однак ця реакція відбувається повільніше, ніж радикаль­на, і потребує додаткової теплоти. Після закінчення реакції шари лаку, що затверділи катіонно, не містять низькодисперсійних складових, і після повного затвердіння мають нейтральний запах (іншими словами, є при­датними для лакування ПЗ під продукти).

І лаки, що закріплюються радикально, і ті, що закріплюються каті­онно, можна наносити за допомогою офсетної аркушевої машини. Про­цес лакування можна здійснити у зволожувальній секції або у ФА. Лак, призначений для лакування у ФА, має вищу липкість, ніж лак, призна­чений для лакування у зволожувальній секції. В разі вибіркового лаку­вання лак наноситься у ФА, а пластину зволожують.

Нині випускається кілька видів лаків, що закріплюються УФ випро­мінюванням засобами радикальної чи катіонної полімеризації, але най­частіше маємо справу з матовими або глянцевими лаками.

Глянцеві лаки. Глянець лаків, закріплених УФ випромінюванням, залежить від товщини лакового шару. Оптимальний глянець досягаєть­ся при нанесенні на поверхню 3...4 г/м2 лаку. Звідси проблеми з глян­цем, що виникають при надто тонкому шарі лаку, накладеному у ФА. Нанесений шар має накладатись в кількості, більшій ніж 2,5 г/м2.

Матові лаки. Крім засобів, що містяться в лакові і надають мато­вості, ефект високої матовості досягається при накладанні тонкого шару лаку. Добрі ефекти лакування дає застосування офсетної машини.

Переваги лаків, що закріплюються УФ випромінюванням:

Максимально високий глянець;

Найкраща опірність діянням хімічних і механічних чинників;

Моментальне закріплення; не потрібно застосовувати напилення; висока опірність склеюванню в стосі; відсутність жовтіння; умовна нейтральність на запах.

Натомість недоліки:

Необхідність запобіжного маркування;

Обмежена піддатливість на знебарвлення макулатури;

Висока собівартість лакування;

Ускладнена технологія лакування продукції, виготовленої звичними фарбами.

Лакування продукції, виготовленої нестійкими фарбами. При ла­куванні продукції, виготовленої фарбами, що не мають властивостей стійкості «мокре по мокрому» і «мокре по сухому», можливими є зміни кольорів. Зміни створюють певні фотоініціатори, які вступають в реак­цію з пігментом. Можна цьому запобігти, застосовучи УФ лаки спец­іальної рецептури або фарби з відповідною опірністю.

Лакування «мокре по мокрому» звичайних друкарських фарб. Це лакування може спричинити проблеми, оскільки лак і фарба нале­жать до різних систем, які ускладнюють взаємне зволоження. Іноді вдається їх підібрати так, що досягаються добра зволожуваність і рівно­мірне розтікання лаку, але, на жаль, це не є правилом. Звичайні фарби не закріплюються під дією УФ випромінювання. Мокрі шари фарби знаходяться під шаром закріпленого УФ лаку, у зв’язку з цим відразу після лакування продукція ще вразлива до механічних пошкоджень.

Доцільність лакування типових фарб лаком «мокре по мокрому» є проблематичною. Застосування цього способу обмежується в принципі тільки вбирними матеріалами з невеликим покриттям фарбою.

Лакування «мокре по мокрому» фарб, закріплених УФ випро­мінюванням. Тут застосовуються однакові системи зв’язуючих і немає більших проблем із закріпленням фарби та лаку. Однак під час лакуван­ня «мокре по мокрому» темних фарб, що закріплюються УФ випромі­нюванням, може відбутись не повна полімеризація як фарб, так і лаку, внаслідок чого немає зчіплюваності з матеріалом. Щоб цьому запобіг­ти, потрібно закріпити фарбу лакуванням, тобто замінити систему ла­кування з «мокре по мокрому» на «мокре по сухому».

Лакування висушених класичних фарб. Нижченаведені роздуми стосуються лакування продукції, виготовленої класичними офсетними або друкарськими фарбами. Цього типу фарби закріплюються всмокту­ванням й окисленням з паралельною полімеризацією. При закріпленні цього типу фарб виникають продукти розпаду, які змінюють адгезію лаку і призводять до його відштовхування, внаслідок чого поверхня закріпленого лаку нагадує шкірку апельсина. З метою збільшення зчіплю­ваності в таких випадках є необхідним попереднє оброблення продукції коронними розрядами або нанесенням попереднього шару дисперсій­ного водного лаку.

Папір типу «СЬготоІих» має низький поверхневий натяг і дуже гладку

Слабко поглинальну поверхню. У звязку з цим існують проблеми зі зво­ложенням; застосовуються для цієї мети фарби окисного типу. Для уник­нення проблем потрібно друковану продукцію, виготовлену на «хромо - люксах», піддати коронно-розрядному обробленню.

Для забезпечення правильного перебігу процесу лакування полігра­фічної продукції, виготовленої звичними фарбами й УФ лаками, можна порадити:

Застосовувати спеціальні офсетні фарби, призначені для УФ лаку­вання;

Не застосовувати домішок до фарб (сушок, воску тощо);

Друкувати з мінімальною кількістю ЗР;

Утримувати вміст ізопропанолу в межах 5...8%;

Обдувати відбитки, виготовлені звичайними фарбами, з метою при­скорення закріплення фарби;

Перевіряти придатність продукції для лакування УФ лаками проб­ним лакуванням аркушів з середини стосу.

Відхилення та ускладнення, що виникають під час лакування УФ лаками. До найчастіших відхилень й ускладнень треба віднести: погану зчіплюваність лаку, його тріскання, погану витривалість на зги­нання і ламання, пожовтіння і знебарвлення, посіріння, злипання в стосі.

Погана зчіплюваність лаку. Її причини і запобігання вже розгляда­лись вище при описі окремих варіантів лакування. На цей недолік до­датково впливає скручуваність лаку підчас полімеризації. Катіонні лаки мають нижчу властивість скручування.

Тріскання шару лаку. Після закріплення воно може виникати через зменшення об’єму або механічного чи термічного навантаження. У зв’яз­ку з цим потрібно виключати вплив цих чинників.

Погана витривалість на згинання і ламання. Вона спричинюється поганою адгезією лаку або прониканням рідкого лаку занадто глибоко.

Пожовтіння і знебарвлювання. Лаки, закріплені за допомогою УФ випромінювання, не жовтіють, однак можуть призвести до зниження білості паперу, яку містять оптичні вибілювачі, оскільки починається їх розпад. При лакуванні матеріалів типу «хромолюкс» УФ випроміню­вання може призвести до їх пожовтіння. При лакуванні УФ лаками відбитків, раніше покритих грунтувальним лаком, можна дійти до бляк­лості фарб. У зв’язку з цим необхідно зробити відповідні проби.

Посіріння. Явище, що виникає досить часто при лакуванні багато­шарових картонів з покриттям або пігментних картонів. Лаки проника­ють у глибину верхнього шару, проявляючи темні внутрішні шари кар­тону. Цього явища можна уникнути відповідними пробами перед дру­куванням або одержанням відповідних даних від виробників картону.

Склеювання в стосі. Воно виникає через тиск і температуру. Щоб запобігти цьому явищу, треба відбитки складати в невеликі стоси й об­дувати їх, наприклад засобами вентиляції.

Таким чином, вищенаведені особливості лакування багатошарових картонів за допомогою аркушевої офсетної друкарської машини дадуть можливість виробникам звернути увагу на недоліки і переваги цього процесу, до того ж урахувати, яка система є придатною для лакування ПЗ під харчові продукти.

Тут слід звернути увагу на офсетні фарби, призначені для друкуван­ня продуктових ПЗ. Для цього роду ПЗ не можна застосовувати зви­чайні офсетні фарби на зв’язуючих із сохнучими оліями, оскільки вони мають інтенсивний власний запах і впливають на смак. Нині офсетні фарби із зниженим запахом, призначені для друкування під продуктові товари, випускаються у двох різних видах. Давнішнє рішення — це фарби на смолах, розчинених в мінеральних оліях з низьким рівнем запаху. Закріплюються вони виключно фізично, тобто всмоктуванням. Мають низьку стійкість до стирання і потребують лакування. Друга група спеціальних офсетних фарб для друкування продуктових ПЗ виробляєть­ся з нововідпрацьованих беззапахових оліфових смол, які закріплюються окисненням без виникнення продуктів реакції і запаху. Ці фарби мають стійкість до стирання. Немає потреби лакування, хіба що цього вимага­ють галузі застосування ПЗ.

На завершення слід відзначити, що в разі вибіркового лакування ла­ками, які фіксуються УФ променями, не виникає проблем, якщо не ла­кувати місць склеювань коробок звичайними клеями для картону. У ви­падку непокриття всієї поверхні викрійки коробки УФ лаком обов’язко­во треба застосовувати спеціальні фарби для склеювання поверхонь, по­критих лаком, що закріплюється УФ випромінюванням.