Краски и другая химия для тампопечати

До конца 60-х годов прошлого века тампонная печать использовалась достаточно редко, главным образом в Европе. Причина была проста: несовершенные, хрупкие желатиновые тампоны утрачивали способность к печати уже после нескольких оттисков.

Изобретатель современной тампонной печати, немецкий инженер Уилфрид Филипп, сконцентрировался на проблеме повышения устойчивости тампона и к 1965 году остановился на резиновом тампоне. После серии экспериментов ему удалось создать чрезвычайно надежный, гибкий и устойчивый к воздействию химикатов носитель — силиконовый тампон холодной вулканизации.

Именно это изобретение открыло совершенно новые перспективы в применении тампопечати. Раньше многоцветная тампопечать производилась чрезвычайно редко ввиду длительного времени высыхания краски между оттисками. Силиконовый тампон, невосприимчивый к активным веществам, позволил использовать растворители-солвенты и тем самым дал возможность печатать «по мокрому», не дожидаясь высыхания предыдущей краски. В 1965 году Уилфрид Филипп начал конструировать современную механическую тампомашину для печати на циферблатах часов. К 1968 году первая настоящая тампомашина была готова.

Можно сказать, что тампонная печать – это разновидность глубокой печати. Процесс тампопечати начинается с изготовления клише, которое делают с помощью фотополимеров. Затем пленку с негативным изображением накладывают на фотополимер в засветной камере. И под конец, вакуумно прижимают, чтобы не дать сдвинуться форме и пленке во время засветки. Клише практически готово. Теперь с него тампоном забирается краска и наносится на запечатываемое изделие.

Тампопечать применяется в первую очередь там, где трудно напечатать другим видом печати (например, на донышке чашки – для тампонной печати практически нет невозможной для запечатывания плоскоти!), где она заменяет в большинстве случаев гравировку, тиснение и шелкотрафарет и стоит при этом дешевле, где нужна оперативность печати (подготовка менее часа), где нужна высокая скорость печати и нужен выпуск не очень дорогой, но красочной рекламной продукции.

Нормальное протекание печатного процесса в тампонной печати возможно при выполнении следующих условий:

Аф ≤ Кк ≤ Ат — при переходе краски с печатной формы на тампон;

Ат ≤ Кк ≤ Ап — при получении оттиска на изделии, где Аф — адгезия краски к форме, Кк — когезия краски, Ак — адгезия краски к тампону, Ап — адгезия краски к поверхности изделия (напомним, что адгезия — это параметр, характеризующий прочность соединения двух разнородных тел, в частности степень прилипания краски, когезия же характеризует прочность тела, например печатной краски; на величину когезии краски оказывают влияние ее вязкость и толщина красочного слоя).

Ход процесса печати в значительной мере зависит от уровня автоматизации печатного оборудования. При печатании на ручном станке печатник щеточкой наносит на край формы небольшое количество краски. При протягивании ракеля по поверхности печатной формы краска заполняет углубленные печатающие элементы и одновременно удаляется с пробельных элементов. Отсутствие краски на пробельных элементах является критерием оценки корректности выбора и точности установки ракеля. Поскольку ширина ракеля несколько меньше ширины формы, на ее краях остается некоторое количество краски, которую убирают вручную ватным тампоном, смоченным в растворителе. После этого тампон опускается на печатную форму, забирая при контакте с ней часть краски из печатающих элементов, а затем снова поднимается. Изделие, на котором печатают изображение, при помощи каретки печатного станка подводится под тампон, который опускается и входит в контакт с поверхностью запечатываемого изделия, передавая красочное изображение. После этого запечатанное изделие вынимают.

Интересный факт: пообщавшись с некоторыми поставщиками такого основного химического материала, как краски, от всех пришлось услышать одно и то же – никаких особых новинок в этом сегменте в последнее время нет и не предвидится. Что ж, посмотрим, с какими «старыми добрыми» материалами приходится работать нашим печатникам.

В зависимости от предполагаемого использования материала, на котором осуществляется печать, требования к краске могут варьироваться. К краскам, используемым только для маркировки изделий требования достаточно низкие, если же краску предполагается использовать для декоративной печати, то и требования к краскам резко возрастают. Готовое изображение должно отвечать следующим характеристикам: непрозрачность хорошая адгезия краски и устойчивость к царапинам химическая устойчивость безопасность (например, для игрушек).

Нет такой краски, которая отвечала бы всем вышеуказанным требованиям. Поэтому разработаны разные типы краски, которые отвечают разным требованиям и подходят для различных целей. Широкая гамма материалов для изготовления разной за характерными особенностями упаковки способствовала появлению широкого ассортимента красок для тампонной печати.

Однокомпонентные краски– этот тип красок высыхает за счет испарения растворителя, входящего в его состав. В то же время поверхность термопластиковых материалов (например, полистирол, поликарбонат) взаимодействует с растворителями, происходит внедрение краски в поверхность материала окрашиваемого изделия. В этом случае гарантирована отличная адгезия (прилипание) краски и устойчивость к повреждениям (царапинам). Однокомпонентные краски очень быстро высыхают.

Двухкомпонентные краски– этот тип красок дает очень хорошую устойчивость к химическому и механическому воздействию, имеет хорошую адгезию. В краски следует добавлять отвердитель, который спровоцирует химическую реакцию с основой. Очень важно, чтобы было соблюдено правильное соотношение. Отвердитель следует добавлять в краску непосредственно перед печатанием, так как краска с добавленным в нее отвердителем может быть использована в ограниченный период времени. В зависимости от типа краски, этот период может составлять от 6 до 12 часов. Полное затвердение краски иногда происходит только через несколько дней. Как правило, этот процесс ускоряется путем термообработки, которая для некоторых типов краски и повышает механическую стойкость. Самая распространенная ошибка – преждевременно проверять адгезию и устойчивость к химическому воздействию. Очень важно следовать инструкциям по применению, которые прилагаются к упаковке.

УФ-отверждаемые краски.В тампопечати высыхание краски обычно основывается на испарении растворителя Благодаря испарению растворителя, образуется липкая пленка из краски. Для достижения хорошего результата краска должна лечь ровным слоем. Этому способу противопоставлен способ УФ-отверждения. Благодаря тому что в составе УФ- краски нет растворителя, слой краски не деформируется.

И термокраски – краски, отверждаемые под действием повышенной температуры.

Есть также еще одна «смежная» классификация красок для тампонной печати:

• с закреплением на основе легкоиспаряющихся растворителей;

• с закреплением на основе окисления;

• с закреплением благодаря катализатору;

• с закреплением под воздействием теплового излучения;

• ультрафиолетовые;

• для керамики и стекла.

Краски на основе легкоиспаряющихся растворителей наиболее распространены. Однако для печати на негигроскопических поверхностях их следует применять осторожно. Они могут обеспечить как матовый, так и глянцевый эффект. Неплохой способ проверить, подходит ли тампонная краска на основе данного растворителя для запечатывания поверхности, - это отдельно нанести данный растворитель тонким слоем на запечатываемое изделие. Если растворитель испарится в течение небольшого времени, то и краска закрепится очень быстро.

В красках, закрепляющихся благодаря окислению, смола поглощает кислород из атмосферы, то есть благодаря процессу полимеризации образуется жесткий и гибкий слой краски, устойчивый к воздействию окружающей среды. Такие краски из-за медленного высыхания применяются не очень широко, но зато прекрасно запечатывают металлические и стеклянные поверхности.

Краски с полимеризацией на основе катализатора также содержат смолы, чувствительные к полимеризации под воздействием данного катализатора. Однако срок их годности ограничен из-за того, что катализатор добавляют в состав краски непосредственно перед началом печати.

Такие краски применяются для декорирования проблемных поверхностей, например металлических или стеклянных. Их хорошо применять для нанесения изображений, к которым предъявляются повышенные требования по химической устойчивости и устойчивости к истиранию. Но катализатор в основной раствор краски следует добавлять осторожно, четко следуя инструкциям изготовителя. Малейшее нарушение пропорций может привести к непредсказуемым результатам при печати. Поэтому для точного добавления катализатора необходимо пользоваться электронными весами.

Другая особенность печати красками с полимеризацией на основе катализатора состоит в том, что до полного закрепления температура нанесенного слоя краски должна быть не ниже 15°С. Если температура все-таки ниже, то нанесенная краска не закрепляется. Даже если краска и высохла, ее слой неустойчив к внешним агрессивным воздействиям. Если температура красочного слоя составляет 20°С, то на его закрепление уходит 5 дней, а если 100°С - 10 минут. Эта информация напечатана на листе с техническими характеристиками краски, но случается, что некторые печатники просто не утруждают себя знакомством с документом.

Для надежного закрепления красок под воздействием тепла нужны некоторое время и определенные температурные условия. Время закрепления краски обратно пропорционально температуре сушки: чем она выше, тем меньше время. Преимущество чернил этого типа – эластичность слоя краски. Однако для того чтобы получить гибкий слой краски, нужно использовать более низкие температуры сушки, чем обычно, иначе он будет разрушаться.

Термопластические краски для стекла и керамики также широко используются в тампопечати. При обычной температуре эта краска пребывает в твердом состоянии, подобно воску свечи.



Краски для тампонной печати включают следующие компоненты: красящее вещество, связующее вещество, вспомогательные вещества и растворители.

В качестве красящих веществ могут использоваться красители и пигменты. Красители являются растворимыми, находятся в красках в виде молекул и не рассеивают свет, благодаря чему краски на основе красителей прозрачны. Однако наиболее широкое применение нашли пигменты, которые применяются при производстве как кроющих, так и прозрачных красок.

Важнейшей составной частью краски является связующее, которое соединяет красящее вещество с запечатываемой поверхностью. Связующее вместе со вспомогательными веществами определяет физико-механические и физико-химические свойства красочной пленки. Соединение связующего с запечатываемой поверхностью может происходить в результате следующих процессов:

- действие электрических или молекулярных сил;

- диффузия связующего в набухшую или растворенную поверхность запечатываемого изделия;

- механическое закрепление на шероховатой поверхности изделия;

- химическая реакция между связующим и запечатываемой поверхностью.

В красках для тампонной печати используются связующие на основе таких веществ, как алкидная смола, акриловая смола, ацетобутилцеллюлоза, эпоксидная смола, полиэфир, полиуретановая смола, сополимеры винилхлорида и т.д. Для удовлетворения разнообразных требований, предъявляемых к печатной краске, связующее часто получают из нескольких составляющих.

Вспомогательные вещества улучшают характеристики печатной краски или придают ей новые свойства. Например, для улучшения эластичности красочной пленки вводят пластификаторы, для улучшения стойкости к истиранию — парафин, специальные добавки также могут повышать глянец красочной пленки или, наоборот, придавать ей матовость.

Растворители — это летучие, низковязкие химические вещества, которые переводят связующее в растворимую форму. Растворители должны хорошо растворять связующее и вспомогательные вещества, а их летучесть обеспечивает быстрое высыхание краски. Хотя для выполнения этих требований обычно вполне достаточно применения одного растворителя, в состав красок часто вводят их смесь.



При выборе красок для тампонной печати необходимо учитывать свойства материала запечатываемого изделия и условия его эксплуатации. Прежде всего необходимо следовать рекомендациям изготовителя красок.

На некоторых материалах не удается получить удовлетворительной адгезии красочной пленки. В этих случаях поверхность изделий необходимо активировать посредством обработки открытым газовым пламенем или коронным разрядом. Выбор способа обработки обычно определяется формой запечатываемого изделия. Так, пленочные изделия удобнее обрабатывать коронным разрядом, а сложные по конфигурации изделия — открытым газовым пламенем.

При печатании на изделиях из новых, ранее не применявшихся материалов необходимо провести испытание смачиваемости краской их поверхности. С этой целью и для подбора соответствующей краски используют универсальный растворитель и тест-карандаш. На поверхность изделия наносят каплю растворителя, а также проводят по поверхности тест-карандашом. Если капля растворителя воздействовала на поверхность изделия, оставив на ней след, а тест-карандаш оставил четкий ровный след, то активация поверхности перед печатанием необязательна. Если же растворитель не оставил на поверхности изделия никакого следа, а след от тест-карандаша собирается в капельки (то есть не смачивает поверхность), то для обеспечения нормальной адгезии краски перед печатанием поверхность изделия необходимо активировать. Для окончательного подбора краски необходимо провести пробную печать и испытание эксплуатационных свойств нанесенного красочного изображения.

Как правило, изготовители поставляют краски готовыми для печати. Однако часто возникает необходимость в коррекции вязкости краски, величина которой должна составлять около 8 с. Для измерения вязкости красок в тампонной печати используют так называемый вязкошпатель. Перед измерением вязкости краску следует тщательно перемешать и при необходимости ввести разбавитель, после чего опять тщательно перемешать. Для определения вязкости в емкость с краской опускают вязкошпатель, чтобы он заполнился краской до нужного уровня. Затем вязкошпатель вынимают из краски, и она начинает вытекать. Необходимо замерить время вытекания краски с помощью секундомера. Вязкость краски характеризуется временем ее вытекания.

Краски для печатания должны быть гомогенными и тщательно перемешанными. Разбавление краски следует проводить аккуратно, так как введение слишком большого количества разбавителя может вызвать разделение пигмента и связующего и появление осадка. Выбор правильной пропорции разбавления краски обычно производится опытным путем. Если краска оказывается слишком сильно разбавленной, то прочность красочной пленки может значительно уменьшаться, особенно при сушке посредством обдува теплым воздухом. При этом уменьшается кроющая способность, а также может измениться тон краски. Если же вязкость краски слишком велика, то это приводит к образованию тяжей. При использовании двухкомпонентных красок их вначале смешивают с отвердителем в необходимой пропорции, а затем вводят разбавитель для достижения заданной вязкости.

Если краска высыхает слишком быстро, то она может подсыхать на печатной форме и терять способность связываться с запечатываемой поверхностью. Для увеличения времени высыхания краски могут применяться замедлители высыхания, но если в краску введено излишнее количество замедлителя, то она не будет обладать достаточной липкостью, вследствие чего пленка краски может не переноситься с тампона на запечатываемую поверхность. Это происходит из-за того, что адгезия краски к поверхности силиконового тампона больше, чем к запечатываемой поверхности. Устранить подобное явление может обдув воздухом тампона, благодаря чему часть растворителя из краски улетучивается и краска становится более липкой, то есть вязкость краски (в следовательно, и когезия) при обдуве увеличивается, а адгезия к тампону уменьшается. При введении в состав красок специальных добавок необходимо убедиться в их совместимости с краской.

В процессе выбора краски и определения формы тампона и его твердости следует принимать во внимание глубину печатающих элементов на форме, которая обычно составляет 15-35 мкм. При глубоких печатающих элементах краска должна быть относительно текучей, но не тиксотропной, а тампон должен иметь остроконечную форму и быть мягким. При неглубоких печатающих элементах краска может быть тиксотропной, а тампон — плоским и обладать большой твердостью. При относительно большой глубине печатающих элементов на форме и малой текучести краски возможен малый выход краски из печатающих элементов, так как когезия красочной пленки оказывается значительно меньше, чем ее адгезия к тампону.

При переносе краски с тампона на запечатываемую поверхность часть краски остается на тампоне, а другая переходит на изделие, то есть происходит расщепление красочного слоя. Параметры этого процесса в значительной мере зависят от скорости печатания. Для получения стабильных качественных результатов печати очень важно, чтобы остающееся на тампоне количество краски было минимальным и чтобы его величина не изменялась в процессе печатания.

Так что при выборе краски нельзя следовать только указаниям изготовителей красок — необходимо принимать во внимание и конкретные условия печатания, и характеристики печатной машины или станка.



А теперь – примеры наиболее актуальных и популярных красок для тампопечати.

Marabu часто называют крупнейшим и лидирующим по объемам продаж на территории СНГ и Восточной Европы производителем красок для тампонной печати. Ассортимент типов краски и цветовые решения в каждой серии удовлетворят самое требовательное производство и позволят найти решение любой технологической задачи.

Компьютерная база рецептур смешения красок "Marabu Color Manager" (MCM) позволяет получить нужный цвет практически в любой красочной системе.

Вся продукция компании Marabu сертифицирована по мировым стандартам (ISO 9001 и ISO 14001).

Tampaplus TPL – это быстросохнущая однокомпонентная глянцевая краска с хорошей кроющей способностью. Для повышения устойчивости к механическим и химическим воздействиям данная серия может быть использована в двухкомпонентном варианте (в краску добавляется отвердитель).

Тampaplus TPL универсальна и имеет широкой диапазон применения, поэтому она подходит для использования на самых разнообразных сувенирных изделиях, а при определенных условиях также на полиацетате. Благодаря высокой устойчивости серия TPL хороша для изделий, которые подвергаются механической и химической нагрузке (например, воздействию от пота рук или моющих средств), таких как приборы бытового назначения, корпуса камер и т.д. Краска для тампонной печати Таmраplus TPL применяется для печати по жесткому ПВХ (PVC), полистиролу (PS), АБС- и САН пластикам (ABS, SAN), поликорбонату (PC), акриловому стеклу (PMMA), большинству типов мягкого ПВХ. Добавлением отвердителя Н1 или H2 достигается отличная адгезия со многими другими материалами (лакированные поверхности, анодированный алюминий, некоторые пластики). На практике, из-за различия печатных свойств указанных материалов (из-за добавок, примесей и т.п.) рекомендуется производить пробную печать для определения пригодности краски для каждого конкретного применения.

Как уже отмечалось, краска Таmраplus TPL быстросохнущая. Добавка отвердителей H1 и H2 увеличивает время высыхания. Время высыхания может различаться в зависимости от запечатываемого материала, глубины клише, условий сушки и применяемых добавок (растворителей, замедлителей, пластификаторов и т.п.).

В красках применяются исключительно пигменты с высокой устойчивостью к выцветанию. Используемые пигменты также устойчивы к растворителям и пластификаторам. При правильном и полном высыхании краска имеет отличную адгезию с запечатываемым материалом, устойчивость к трению, царапинам, а также к бензину. Во многих случаях адгезия и устойчивость краски улучшается при добавлении 10% отвердителя H1 и H2.

Время работы с краской при комнатной температуре при применении H1 составляет 12-14 часов, при применении H2 составляет 8-10 часов. При превышении температуры время работы уменьшается. При повышении указанного времени адгезия и устойчивость краски ухудшаются, даже при отсутствии визуальных изменений. Параллельно с физической сушкой (т.е. испарению растворителя) проходит реакция химического отверждения, которая ускоряется при повышении температуры.

При работе с краской и ее сушке температура в печатном цехе должна превышать 15°С. Необходимо избегать высокой влажности в течение нескольких часов после печати, т.к. отвердитель чувствителен к влажности.

Краски можно смешивать между собой для получения промежуточных оттенков.

Несколько слов о вспомогательной химии для Tampaplus TPL. Для регулировки вязкости обычно достаточно добавить в краску 10-20% разбавителя TPV. Быстрый разбавитель TPV2 используется при высокоскоростной печати. Отвердители H1 и H2 добавляют из расчета: 1 часть отвердителя на 10 частей краски.

TPV Thinner - разбавитель.

TPV 2 Fast Thinner - быстрый разбавитель.

H1 Hardener - отвердитель.

H2 FastHardener - быстрый отвердитель.

SV 1 Retarder - замедлитель.

VP Retarder Paste – замедлитель-паста.

АВМ Matting Paste - матирующая паста.

MP Matting Powder - матирующий порошок.

AP Antistatic Paste - антистатическая паста.

ES Printing Modifier - модификатор печати.

При печати очень тонких линий в краску можно добавлять замедлитель SV5 или пастообразный замедлитель VP. В процессе печати краской с добавлением замедлителя для дополнительного разбавления должен использоваться только разбавитель TPV. В противном случае при добавлении слишком большого количества замедлителя могут возникнуть проблемы с передачей краски. Модификатор печати ES содержит силикон. Он может применяться для снятия текучести краски на сложных материалах путем добавления в краску до 1% по массе. При добавлении избыточного количества модификатора текучесть увеличивается, и адгезия краски уменьшается, особенно при повторной печати.

Перед печатью краску необходимо тщательно перемешать. Для защиты краски от высыхания в открытых банках ее необходимо аккуратно покрыть слоем разбавителя, который в последствии размешивается в краске непосредственно перед печатью.

Краска не является огнеопасной, так как имеет пастообразную консистенцию, и никакие специальные положения по хранению и работе с красой не применяются.

Glass Ink GL. Специальная краска для стеклянных и металлических поверхностей. Высокоглянцевая быстроотверждающаяся двухкомпонентная краска. Отличается хорошей химической устойчивостью, в том числе и, напрмер, к мытью в посудомоечных машинах. При обжиге устойчивость отпечатков еще больше повышается.

Поскольку Glass Ink GL хорошо закрепляется на стекле, керамике и металле, данная серия с успехом пользуется в косметической промышленности и для рекламной продукции. Краска вполне может применяться и на многих металлах, например на хромированных и лакированных поверхностях.

Перед печатью в краску необходимо добавить отвердителя GLH в соответствующем количестве: на 20 весовых частей краски - 1 весовая часть GLH (5%). В смешанном состоянии время работы с краской при комнатной температуре составляет 8-10 часов. При повышении температуры время работы уменьшается. При превышении указанного времени адгезия и устойчивость краски ухудшаются, даже если визуально изменений не заметно. Паралельно с физической сушкой (то есть испарением разбавителя) происходит реакция химического отверждения краски, происходящая при смешивании краски и отвердителя.

При повышении температуры скорость химической реакции между краской и отвердителем возрастает. При очень высоких требованиях к устойчивости красочного оттиска (например, для мытья в посудомоечной машине), краску необходимо запекать при температуре 140°С в течение 30 минут. При многоцветной печати нет необходимости полностью высушивать предыдущий слой краски перед печатью последующего слоя. Краску необходимо запекать только после того, как будут запечатаны все цвета. Краска достигает полной адгезии и сопротивляемости только через 24 часа.

Реальное время сушки может отличаться от указанного. Это зависит от запечатываемого материала, глубины клише, условий сушки и применяемых растворителей. При работе с краской и ее сушке температура должна превышать 15°С, иначе в краске могут произойти необратимые изменения. Также необходимо избегать высокой влажности в течение нескольких часов после печати, т.к. отвердитель чувствителен к влажности.

При правильном и полном высыхании краска имеет отличную адгезию с запечатываемым материалом, устойчивость к трению, царапинам и т.п., а при правильном обжиге - устойчивость к мытью в посудомоечных машинах.

Вспомогательная химия. Отвердитель GLH добавляется в краску непосредственно перед печатью из расчета: одна часть отвердителя на двадцать частей краски (5%). Для регулировки вязкости краски обычно достаточно добавить в краску 5-10% разбавителя GLTPV.

GLTPV Thinner – разбавитель.

GLH Hardener - отвердитель.

SV 1 Retarder - замедлитель.

SV 9 Retarder Slow - замедлитель медленный.

VP Retarder Paste- замедлитель-паста.

MP Matting Powder - матирующий порошок.

AP Antistatic Paste - антистатическая паста.

VM1 Leveling Agent - модификатор.

При тампонной печати для печати очень тонких линий в краску можно добавлять замедлитель SV1, а при ручной трафаретной печати надо добавлять замедлитель SV9.

В процессе печати краской с добавлением замедлителя для дополнительного разбавления должен использоваться только разбавитель GLTPV, иначе при добавлении слишком большого количества замедлителя могут возникнуть проблемы с передачей краски.

Модификатор печати VM1 применяется для улучшения текучести краски при печати на сложных материалах путем добавления в краску 1% по массе. При добавлении избыточного количества модификатора текучесть увеличивается, и адгезия краски уменьшается, особенно при повторной печати.

Перед печатью краску необходимо тщательно перемешать. Для защиты краски от высыхания в открытых банках, ее необходимо аккуратно покрыть слоем разбавителя, который впоследствии размешивается в краске непосредственно перед печатью.

Краска не является огнеопасной, так как имеет пастообразную консистенцию, и никакие специальные положения по хранению и работе с краской не применяются.