Лекции по Полиграфическим материалам (Казарцев Е. С.)

ПЕЧАТНЫЕ КРАСКИ (ПК)

ПК – многокомпонентная дисперсная коллоидная с-ма, твердой фазой которой явл-ся пигмент, кот. равномерно распределен и стабилизирован в среде жидкого связующего.

Пигментные частицы (2) стабилизированы в дисперсной среде (1) сольватной оболочкой (3) состоящей из ориентированных оболочек ПАВ. Флоккулы ВМС (4) (смолы различ-ных связующих)могут частично прилипать к поверхности пигментных частиц, участвуя в их стабилизации.

ПК включают в себя больше 20 компонентов.

Принципиальный состав ПК:

1. Пигмент – определяет колористические свойства краски (цвет, термич, химич. Стой-кость).

2. Связующее (задача) – обеспечение подвижности всей с-мы, т.е. пигментные частицы должны скользить друг относительно др. друга в среде связующего.

Связующее представляет собой сложную систему:

- твердая и алкидная смола

- минеральное и растительное масло.

а)Тв. смолы – вводят в ПК в виде растворов в мин. И раст. маслах. Основное назначение смолы – обеспечить быстрое и прочное закрепление краски на оттиске, а также придать высохшей краске блеск, глянец.

б) Алкидные смолы - обладает высокой активностью в образовании защитных сольват-ных оболочек вокруг пигмента. Это необходимо для препятствия процессу агрегатирова-ния частиц пигмента, что сказывается на ускорении и увеличении смачивания пигмента связующим (чем больше смачивание, тем меньше притяжение м. частиц пигмента, а сле-довательно проще процесс диспергирования).

в) Растительные масла (РМ) служат для нормальной консистенции и липкости ПК. Они участвуют в процессе пленкообразования и оказывают влияние на высохшую пленку, повышая эластичность, прочность к истиранию, блеск.

г) Минеральные масла (ММ) – и растворители – первоначальное закрепление кр. на отт. благодаря быстрому впитыванию бумагой.

3. Добавки: сиккатив – катализатор процесса окислительной полимеризации, ускоряет процесс пленкообразования; Наполнители – красители (служат для подсветки основного красящего в-ва/ пример: для черной добавляют голубую краску); Пасты, улучшающие пе-чатно-технические свойства краски, устраняют высокую липкость или вязкость.

ПК

Пигмент: Связующее: Добавки:

Цвет Реологические свойства (вязкозть, липкость) Скорость высыхания

Термо- и химическая стой-кость Закрепление на оттиске Стойкость к истиранию

Светостойкость Глянец Эластичность

Прочность к истиранию Липкость и др

КЛАССИФИКАЦИЯ КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ (КВ)

КВ – это химические соединения, имеющие цвет либо способные вызывать или изменять цвет у других веществ.

Делятся на – Пигменты, Красочнее лаки, Красители.

Пигменты – КВ, не растворимые в воде и обычных технических растворителях (спирт, ).

Красочные лаки – не растворимые вещества, поучаемые в результате химических реак-ций, из красителей (частично тоже используются, в случаях, когда применение пигментов не возможно).

Красители – КВ, хорошо растворимые в воде.

Основные свойства и требования к пигментам

1. Соответствие цветовых характеристик устанавленным стандартом (цветовые свойства пигментов проявляются при их взаимодействии со связующим)

2. Высокая интенсивность

3. Высокая дисперсность

4. Хорошая смачиваемость связующим и не слишком высокая маслоемкость

5. Определенны коэффициент преломления (определяет способность образовывать со связующим прозрачный либо кроющие краски)

6. Низкая жесткость частиц пигмента

7. Высокая светостойкость, устойчивость к температуре и химическим реагентам.

Дисперсность пигмента

Дисперсность - величина, обратно пропорциональная размеру частиц пигмента.

Пигменты при получении состоят из первичных частиц – кристаллы, размер ≤0,01-2мкм – это много меньше, чем допустимая величина пигмента в краске.Необходимость диспер-гирования измельчения пигмента связующим вызвана тем, что в готовых красках на ряду с первичными пигментами присутствуют их сростки (агрегаты и агломераты, которые образуются благодаря фазовому срастанию частиц пигмента.

Диспергирование – процесс разрушения агломератов пигмента, разрушение сростков… При этом не должно происходить разрушения первичных частиц пигмента, т.к. это раз-рушает его цветовые колориметрические свойства

Соединение по стороне – агрегаты Соединение по углу – агломераты

Дисперсность пигмента

Для офсетных красок дисперсность пигмента после перетира = 3-10мкм, при этом опти-мальный размер частиц ограничен:

1. Частицы пигмента должны быть > среднего размер пор бумаги, иначе пигмент бу-дет проваливаться, а это уменьшает колориметрические свойства.

2. Наибольший размер не больше 12мкм, иначе офсетные краски проявляют сильные абразивные свойства, оттиск будет проявлять низкую прочность к истиранию, низкий глянец (из-за рассеивания).

В краске присутствуют частицы разного размера, поэтому значение имеет не размер, а его распределение по размеру;

Степень перетира влияет на свойства краски:

1. Интенсивность (красящая способность) – способность краско передавать свою окраску, оптические свойства подложке.

2. Глянец краски – свойство красочного слоя отражать падающие лучи в одном направлении, выражается в % отраженного света.

3. Прозрачность/кроющая способность. Прозрачность – способность пропускать лучи света. Кроющая способность – зависит от внутреннего поглощения света красоч-ным слоем.

4. Тиксотропные свойства – способность краски к внутреннему структурированию и восстановлению структуры после разрушения.

Маслоемкость пигмента (МП)

Способность смачиваться связующим. Зависит от химической природы связующего и хи-мической природы пигмента.

Количественно МП определяется минимальной массой масла mсв, необходимой для пере-вода пигмента в пастообразное состояние, к массе порошка пигмента mп

С – максимальная концентрация пигмента.

Маслоемкость пигмента

Интенсивность Вязкость

Концентрация пигмента (С) с уменьшением МП = 50-70%, следовательно увеличение ин-тенсивности и уменьшение расхода.

Снижение МП возможно за счет модификации пигмента, например окислительной обра-боткой (особенно актуально для черной газетной краски, т.к. сажа, служащая в качестве пигмента, может быть = 200%) МП существенно НЕ изменяется за счет дисперсности.

Коэффициент преломления пигмента

Для обеспечения субтрактивного синтеза в процессе печати необходима прозрачность красок.

прозрачность/кроющая способность определяется отношением коэффициента преломле-ния пигмента к коэффициента преломления связующего: для получения прозрачности краски:

Коэффициент преломления связующего:

Коэф. преломл. для белых красок:

Al(OH)3=1.5 BaSO4=1.65

ZnO+ZnSn=2.0 Кроющие белила TiO2=2.6

Классификация пигментов

по способу получения:

Природные Синтетические

Ассортимент пигментов

Органические Неорганические Металлические

Фталоциановые

Азопигменты Трифенил метановые БелыеAl(OH)3, BaSO4,TiO2

Черные сажа (техн.углерод) Серебряные (алюминий)

Золотой (бронза Zn-Cu)

Сажа. Технический Углерод.

Наибольшая доля потребления красок является Черная. Основной компонент - техниче-ский углерод.

Для производства краски используется канальная или печная сажа. Сырьем для производ-ства сажи является газ метан, но иногда для производства сажи используется жидкий или газообразный углеводород. Пример – ацетилен, меньшее напыление используется для вы-сокоскоростных печатных машин.

Канальная сажа – образуется при сжигании сырья при недостатке воздуха, при этом сажа отлагается на стальных каналах (Швейлерах).

Печная сажа – сжигают в объемных печах сырье. Более абразивная.

«+» сажи: - высокое светопоглощение 95-98%

- дисперсность - абсолютная светостойкость.

«-» сажи - высокая маслоемкость

- в тонких слоях сажа не имеет нейтральный черный цвет (коричневый оттенок). Следо-вательно требуется введение голубой подцветки в краску.

- обладает антисиккативными свойствами, это замедляет процесс окислительной поли-меризации краски (плохо высыхает).

Классификация пигмента

по природе Органические Неорганические

Высокая светостойкость (+) Низкая светостойкость (-)

Низкая маслоемкость (+) Высокая маслоемкость (-)

Высокая жесткость (-) Мягкость (+)

Разнообразная гамма цветов

Природа пигмента

Плотность Жесткость

Стабильность краски Абразивность краски

СВЯЗУЮЩЕЕ - Обеспечивает печатно-технические и реологические свойства

- обеспечивает закрепление краски на оттиске

Требования: 1. Хорошо смачивать частицы пигмента

2. Хорошо смачивать запечатываемый материал, обеспечивать закрепление краски на оттиске

3. Обеспечивать реологические свойства краски (вязкость, липкость)

4. Не должно вступать в реакции с пигментом, ухудшающие его цветовые свойства

5. Не должно вызывать коррозию п/ф и других металлических элементов машины, с которыми оно входи в контакт.

6. Максимальная прозрачность, (бесцветный по возможности)

7. Не должно обладать токсичными свойствами.

Компоненты связующих

Смолы – пленкообразователи ММ и растворители

• высокая температура размягчения

• высокая растворимость

• высокая адгезия к подложке

• глянец • совместимость с другими компонентами • растворяющая способность

• летучесть

• вязкость • низкая температура горения

• низкая горючесть

Классификация связующих

По способу закрепления

Комбинированные Впитывающиеся Испаряющиеся Комбинирован-ные

Оксиполимеризующиеся

Фотоплимеризация (УФ)

Химические пленкообразующие связующие

Состав Оксиполимеризующиеся связующие – растительные масла (льняное), нат. олифы, алкид-ные олифы, алкидные смолы, сиккативы (для ускорения высыхания)

Преимущества (связующих за счет окислительной полимеризации):

- повышение прочности к истиранию;

- повышает глянец;

- повышает эластичность;

- отличные печатно-технические свойства;

- экологическая безопасность.

Пример связующих:

1. Закрепляющиеся избирательным впитыванием – представляют собой растворы плен-кообразователей в ММ. В качестве плекнкообразователя используется – битум, кани-фоль, или нефтеполимерные смолы; Пример – смола+ММ+Растворитель.

2. Закрепляется избирательным впитыванием и окислительной полимеризаций. Компо-ненты: непредельные соединения, склонные к окислительной полимеризации; Для их использования: ММ. льняное/тунговое масло; олифы на их основе. алкидные полиме-ры, растворы смол в высыхающих маслах. Пример: смола+алкид+ММ+льняное масло.

3. Закрепляется в результате испарения растворителей. Это растворы различных пленко-ообразователей и различные растворители. Применяется для ГП, флексо, трафарет. Пример: смола+толуол+изопропиловый спирт.

4. Закрепляется за счет (1+2+3). Впитывания, полимеризации, испарения растворителей (обычная офсет.краска). Система состоящая из: пленкообразователей, растворителей и разбавителей. Состав зависит от запечатываемого материала, для которого использу-ется связующее (по матовой бумаге – больше ММ, на гладкой глянцевой – больше льняного масла, универсальное ММ=льняного масла). Пример: смола+алкид+льняное масло+ММ+растворитель.

5. Закрепляется под воздействием УФ излучения. Это фотополимеризующиеся компози-ция, состоит из олигомера, мономера, фотоинициатора, пластификатора и ингибитора.