Краски, лаки, чернила, клей, тонер: Сложности эмульгирования *

Дэвид Савастано

Всем известно, что масло водой не разбавишь… А ведь именно этот принцип лежит в основе офсетной печати: краски на масляной основе практически полностью отталкиваются водой на печатных формах, образуя лёгкую эмульсию.

Процесс образования эмульсии, или установление корректного баланса краска/вода, — неизбывная головная боль офсетных типографий. И дело не только в краске и увлажняющем растворе: свою лепту вносят печатные формы, запечатываемый материал, температура, влажность, насыщенность пигмента. Главное — избежать эмульгирования.

«Увлажняющий раствор, смешиваясь с краской, вызывает образование эмульсии, — объясняет Джим Гэллоуэй из корпоративного исследовательского центра INX International Ink. — Увлажняющий раствор равномерно распределяется в краске в виде мельчайших капелек. Сбалансированная смесь краски и воды даёт столь важную для офсетной печати стабильную эмульсию, а все отклонения чреваты неизбежными проблемами с печатью».

«Достижение правильного баланса краска/вода — больше искусство, нежели наука»,— уверен технический директор Flint Group Эндрю Мэтьюс.

Офсетные основы

В действительности принципы офсетной печати сложнее. На форме печатающие элементы восприимчивы к краске, пробельные — к воде или увлажняющему раствору. Печатающие области характеризуются низкой поверхностной энергией, и вода с них легко удаляется. Наоборот, на пробельных областях формы она образует сплошную плёнку, так как их поверхностная энергия высока.

«Вода и краска одновременно подаются на печатную форму, и между ними нет никаких преград, — говорит президент Flexo Tech Лиза Файн. — Их разделяет лишь гидрофильность пробельных участков и олеофильность печатных элементов формы».

Если частицы воды и масла притягиваются, начинает образовываться эмульсия. Когда в краску попадает слишком много воды, она становится избыточно эмульгированной — всё, машину можно останавливать.

«Эмульгирование зависит от множества факторов, — рассказывает менеджер направления красок для рулонной печати с сушкой Sun Chemical Дон Сирзега. — Три основных: бумага, увлажняющий раствор, краска. Химический состав краски определяет, насколько она подходит к конкретному увлажняющему раствору и какова стабильность эмульсии. Как бы там ни было, условия (температура, управление технологическим процессом, регенерация увлажняющего раствора) могут выйти из-под контроля, и увлажняющий раствор перестанет восприниматься формой, что потребует дополнительной подачи воды и приведёт к изменению баланса».

Ключевая роль отведена увлажняющему раствору, понижающему поверхностное напряжение и увеличивающему и поддерживающему гидрофильность печатной формы. Как правило, в рулонной печати с сушкой и листовом офсете идеальны кислые растворы, в газетной печати — нейтральные. Гэллоуэй поясняет, что без образования эмульсии с увлажняющим раствором офсетная краска не сможет перейти на печатную форму: «В образующейся в офсетной печатной машине эмульсии краски и воды всё дело в переносе. Смешивание увлажняющего раствора с краской проблем не представляет, а вот передача краски из раствора на носитель определяется разделением на красочных валиках, адгезионными свойствами валиков, печатных форм и офсетных полотен. Прохождение краски и воды через валики — один из главных факторов эмульгирования в офсетной печатной машине. Для достижения корректного разделения эмульгированной плёнки переноса крайне важны количество краски и толщина водной плёнки».

«В краске всегда присутствует небольшое количество увлажняющего раствора, который эмульгируется с ней из-за усилий сдвига и химического сродства: например, насыщенная полиэфирами или алкидами краска может притягивать больше воды, нежели углеводородный полимер», — добавляет Файн.

Нарушение баланса краска/вода чревато массой проблем. «На баланс влияет абсолютно всё, — объясняет Файн. — С повышением скорости машины растут усилия сдвига, также критичен химический состав красок. Свою роль играет температура: в жаркую погоду вязкость краски падает, и она легко поглощает воду. При избыточном объёме воды образуются хлопья, оставляющие на отпечатке грязь и непропечатанные области. Если эмульсия не появилась, краска образует марашки, ухудшается перенос. Или краска, скапливаясь на красочных валиках, не переходит на печатную форму и не переносится на материал».

«Ещё две важнейшие переменные — температура и влажность в печатном цехе, контролем которых часто пренебрегают, — добавляет Гэллоуэй. — Колебания температуры влияют на расход увлажняющего раствора. Печатная машина — серьёзный источник образования тепла, подчас единственный способ её охлаждения — испарение увлажняющего раствора. Для уменьшения эффекта в некоторых машинах (преимущественно, рулонных с сушкой) используют валики с водяным охлаждением. Изменение температуры создаёт новые требования к краске для начала эмульгирования из-за меняющейся стабильности. А неконтролируемая влажность в типографии грозит колебаниями в интенсивности испарения».

Насыщенные пигментами краски — дополнительная сложность для производителей, с точки зрения установления баланса краска/вода. «Нормы насыщенности связывают нам руки, — объясняет Мэтьюс. — Краска с повышенной насыщенностью пигмента формирует более тонкую плёнку, сужая границы баланса. И наоборот, чем меньше пигмента, тем толще должна быть красочная плёнка и больше допустимое содержание воды».

«Насыщенная пигментами краска влияет на процесс печати — краски подаётся меньше, и эмульгирование может испортить тонкую красочную плёнку», — добавляет Файн.

Даже если всё идёт хорошо, нет никакой гарантии, что так будет и впредь. «Сначала баланс оптимизирован, и всё выглядит отлично, но через несколько часов машина нагревается, и меняется баланс краска/вода», — рассказывает Мэтьюс.

Лучше меньше, да лучше

Как же решить проблему эмульгирования? Начинайте работу с минимального уровня краски и воды. «Как можно меньше воды и краски: добавляйте постепенно, пока не выйдете на нужную плотность», — советует Мэтьюс.

«Универсальных рекомендаций по балансу краска/вода нет, — отмечает Гэллоуэй. — Считается, что краскоперенос приближается к оптимальному при минимальном уровне увлажняющего раствора и краски, дающем удовлетворительную плотность оттиска и поддер-
живающем корректный тоновый баланс. Впрочем, это не означает, что при колебаниях уровня эмульгирования увлажняющего раствора не будет удовлетворительной печати».

Корректировать ситуацию допустимо и в процессе печати, добавляя воду или краску, но, хотя многочисленные попытки могут завершиться успехом, истинная проблема останется нерешённой.

«Образование эмульсии офсетной краски с увлажняющим раствором обязательно, но необходимо контролировать уровень эмульгирования, — добавил Гэллоуэй. — У каждой краски есть рекомендованные параметры для оптимальной печати: эмульсия краска/вода не должна утратить рабочие характеристики собственно краски — липкость, вязкость, краскоперенос. При нарушении баланса краска/вода сокращается способность краски к расщеплению, нарушается процесс переноса жидкости. Эмульсия становится нестабильной, краска скапливается и эмульгирует, красочная плёнка больше не переносится на валики и печатные формы. Единственное средство избавиться от перенасыщения краски водой — удалить краску из машины, смыть красочный аппарат, заложить свежую краску, начать восстановление баланса краска/вода заново, с минимальными начальными параметрами».

«Если вы подали чуть больше воды, нарушается плотность; исправляя ситуацию, хочется добавить ещё краски, что создаёт новые проблемы», — объясняет Сирзега.

«С большим количеством воды и краски можно добиться приемлемого результата на начальных этапах, но постепенно возникнут проблемы, — замечает Мэтьюс. — Опытный печатник распознает перенасыщенную водой краску и в случае необходимости выровняет баланс».

Выбор пластин и материалов

Баланс краска/вода зависит и от выбора печатных пластин и запечатываемых носителей. «В коммерческой офсетной печати краски и увлажняющий раствор более чувствительны к корректировкам и изменениям переменных в печатной машине и цехе, — рассказывает Гэллоуэй. — Для толщины водной плёнки и формируемой на ней эмульсии краска/вода большое значение имеет глубина зернения пластины. Бумага, на которой мы печатаем, уже не та: 15–20 лет назад практически все североамериканские комбинаты обрабатывали её кислотами, сейчас — щёлочами. Смена подхода не случайна, ведь у щёлочной бумаги серьёзные преимущества: предприятие меньше загрязняет окружающую среду, бумага стала прочнее, а её производство экономичнее. Выбор сырья и изменения в бумагоделательном процессе за последние 5 лет больше остальных факторов повлияли на проблему формирования эмульсии краска/вода и её перенос. В последние годы в производстве всё чаще используется осаждённый карбонат кальция — удобный наполнитель для щёлочной бумаги делает её белее и непрозрачнее по сравнению с сортами на основе каолина. Два этих параметра — признаки качества материала, поэтому с продажами у производителей проблем нет. Карбонат кальция намного дешевле диоксида титана, что благоприятно сказывается на себестоимости продукции. Но при определённых условиях печати кальциевые структуры выщёлачиваются, скапливаются и нарушают печатный процесс: зажиривание печатных форм, забивание форм и налёт на валиках отрицательно влияют на краскоперенос, заставляя делать частые, но бесполезные смывки».

Как же быть

Причин и следствий эмульгирования множество, но гораздо важнее понять, как избежать нарушения баланса краска/вода или выровнять нарушенный баланс. К сожалению, однозначного ответа на этот вопрос нет. «Можно вносить корректировки, заменять увлажняющий раствор на имеющий меньшее химическое сродство с краской, в конце концов, поменять краску», — предлагает Файн.

«При производстве краски нужно использовать наиболее качественные связующие и правильно подбирать компоненты», — уверен Сирзега.

Для контроля оптимального баланса краска/вода исследовательский центр INX International Ink даёт следующие советы.

Точно дозируйте увлажняющий раствор и заменитель спирта в соответствии с рекомендациями производителя.
Поддерживайте верную температуру увлажняющего раствора (13–19 °С).
Настраивайте увлажняющий валик в соответствии с рекомендациями производителя.
Устанавливайте минимальные параметры предварительного увлажнения.
На печатных машинах Komori, Heidelberg, KBA Planeta проверяйте и поддерживайте соотношение воды в соответствии с рекомендациями производителя.
Выбирайте краску, стабильно воспринимающую воду при заданных условиях печати (машина, увлажняющий раствор, запечатываемый материал, печатные формы и пр.).
Твёрдость увлажняющего валика не должна выходить за указанные производителем спецификации (обычно 23–27 единиц).
В процессе приладке отмечайте начальный уровень образования пены и постепенно добавляйте увлажняющий раствор, поддерживая близкие к минимальным показатели (особенно актуально для УФ-красок).
Откорректировав объём воды, настраивайте заданную плотность красочного оттиска с помощью денситометра.
Проверяйте, чтобы увлажняющий раствор не загрязнялся смывкой.
Для макетов с небольшим красочным заполнением добавляйте плашки для отвода краски на хвостовом крае листа — они помогут поддерживать баланс краска/вода, укажут на корректность краскопереноса, предотвратят тенденцию к чрезмерному эмульгированию.
Приобретайте краску с улучшенной стойкостью к воде для уменьшения эмульгирования.

«Коммерческая офсетная печать — процесс крайне сложный, — подводит итог Гэллоуэй. — Неоптимальное поведение даже одного компонента ставит под угрозу качество печати и техпроцесс в целом. Будьте внимательны к изменениям в поставляемых бумаге, краске, химии: производители постоянно совершенствуют продукцию. Подчас технологи типографии пытаются выяснять природу изменений, проверяя все переменные в печатном процессе, но ничего не находят. Это может казаться бессмысленным процессом, но нужно понимать, что подобные изменения в полиграфии неизбежны».

Об авторе: Дэвид Савастано, редактор журнала Ink World.

Проблемы, вызываемые эмульгированием

Нарушение баланса краска/вода с тенденцией к эмульгированию чревато следующими осложнениями:

скопление краски на накатном валике увлажняющего аппарата;
полошение на красочном валике;
скапливание краски на валиках;
чрезмерное растискивание;
марашки на плашках;
проблемы с треппингом в многокрасочной печати;
потеря деталей в тенях изображений;
отклонения цвета;
пониженная оптическая плотность оттисков;
сужение цветового охвата;
медленное высыхание краски;
осыпание пигмента с оттиска.

Эрик Бекман мл., Кларк Лафевер, Крис Штаут, Том Уотт — группа сервисной поддержки офсетной технологии INX; Джим Гэллоуэй — исследовательский центр INX International Ink Company

( Наши

При взаимодействии различных по полярности жидкостей, таких как масло и вода, всегда происходит взаимное эмульгирование. И традиционная офсетная печать с увлажнением в этом случае не исключение. Главное, чтобы эмульгирование не превышало допустимых пределов. Поэтому очень важно, чтобы все материалы, участвующие в процессе, были согласованы между собой и соответствовали оборудованию, на котором используются. — Елена Буларга, руководитель отдела технологической поддержки Heidelberg CIS

В статье указаны параметры pH увлажняющего раствора, которые применяются в типографиях Северной Америки. В Европе и России увлажняющий раствор в газетной печати, как правило, более кислый, чем в рулонной с сушкой и листовом офсете. Это надо учитывать, используя рекомендации в российских условиях. — Андрей Белобородов, технолог PrintHouse