Лакирование

Основными недостатками спиртовых  лаков являются:

• содержат токсичные и экологически вредные летучие органические растворители;

• загрязнение окружающей среды из-за испарения растворителей;
• требуют тщательного соблюдения условий безопасности труда, специальных требований к оборудованию сушильных устройств и цеховой вентиляции.
• Применяемые растворители имеют низкую температуру вспышки. Очень огнеопасны. Требуют строгого соблюдения соответствующих правил пожарной безопасности.

 

2.6.Водно-дисперсионные лаки

Водно-дисперсионные  лаки (ВД-лаки) представляют собой смесь полимерных дисперсий и пленкообразующих, увлажняющих и антивспенивающих добавок. В качестве связующего в большинстве ВД-лаков используют акриловые смолы, в качестве растворителей в них в основном используется вода, иногда – небольшое количество спирта (5…10 %).

Различают две основные группы ВД-лаков: так  называемые термически сохнущие и термически закрепляемые лаки.

Механизм сушки термически сохнущих ВД-лаков представляет совокупность физико-химических процессов, основанных на частичном испарении воды из лаковой пленки с одной стороны, и частичном впитывании воды в поверхность бумаги или картона, с другой. и – это совокупность. Суммарное время сушки 20…30 с. Сухой остаток составляет 30…40 %.

Термически  сохнущие ВД-лаки обычно поставляются в неразбавленном виде с содержанием воды 45…50 % от общей массы (50…55 % твердых частиц) и дополнительно разбавляют водой до нужной вязкости непосредственно перед использованием. В разбавленном лаке содержание воды может достигать 70 %.

Для активации процесса пленкообразования  водно-дисперсионных лаков используют методы сушки горячим воздухом и ИК-излучением, причем как раздельно,так и в сочетании друг с другом. При двустороннем лакировании печатных оттисков дисперсионными лаками рекомендуется соблюдать интервал не менее 48 часов между лакированием лицевой и оборотной сторон.

Почти все  без исключения термически сохнущие ВД-лаки являются однокомпанентными  системами. Уровень глянца составляет 60…70 % при лакировании на линии в печатной машине за один прогон и до 80 % при лакировании в два прогона с полной предварительной сушкой первого слоя лака. При лакировании в автономных лакировальных машинах глянец может достигать 85 % в случае нанесения двух последовательных слоев в два прогона.

Термически  закрепляемые ВД-лаки имеют другой механизм сушки, основанный на химической реакции в связующем, инициируемой нагревом поверхности лакируемого  материала до определенной температуры (90…135°С). Данный тип лака является двухкомпонентной системой: непосредственно перед использованием в лак добавляется специальный катализатор, необходимый для химической реакции. Термически закрепляемые ВД-лаки поставляются с содержанием твердых частиц 75…85 % и обычно разбавляются водой до 60…70 % для получения необходимой вязкости. Термически закрепляемые лаки имеют несколько больший глянец по сравнению с термически сохнущими лаками при тех же условиях нанесения на материал. При лакировании на линии в печатных машинах глянец достигает 75 % для одного слоя и 80 % для двух последовательных слоев. При лакировании в лакировальных машинах «по сухому» глянец может достигать 90 %.

Широкое применение находят ВД-лаки в качестве грунтовых лаковперед нанесением УФ-лака на пористых сортах картона и бумаги, что обеспечивает высокий конечный глянец.

Вязкость материалов данной группы варьируется от 30 до 120 DIN 4 при 20°С. Это обеспечивает широкие возможности выбора материала данной группы применительно к индивидуальным требованиям заказчика и возможностям типографии.

На современном рынке расходных  полиграфических материалов водно-дисперсионные лаки занимают значительное место. Они получили наибольшее распространение. Их распространенность обусловлена, прежде всего, их универсальностью и отсутствием каких-либо специальных условий при лакировании в типографии. Они наносятся практически на любые печатные основы (бумажные и полимерные) и краски, любым способом (кроме трафаретного). В отличие от лаков УФ-полимеризации не требуется специальных энергоемких устройств для закрепления пленки водных лаков, а по сравнению, например, с материалами на базе органических растворителей производственный процесс не сопровождается выбросом вредных веществ.

ВД- лаки практически не влияют на цветовые характеристики оттисков, так  как бесцветны и обладают высокой прозрачностью. Кроме того, они не вызывают, как при работе с масляными лаками, пожелтение оттиска со временем.

Водно-дисперсионные лаки обладают значительной стойкостью к низким температурам. В оригинальной таре лак может переносить трехкратное замораживание без потери своих качеств. Данное обстоятельство существенно упрощает требования по перевозке и хранению лака.

В зависимости от способа нанесения  и толщины лаковой пленки глянец лака может достигать 80%, что также  расширяет область его применения.

Количество наносимого лака зависит  от способа его нанесения, назначения лакового покрытия, а также от вида продукции и типа печатной поверхности, на которую наносится лак (табл. 1).

Таблица 1

Область применения водно-дисперсионных  лаков

Способ лакирования	Расход, г/м2 (влажного)	Толщина пленки, мкм (сухой)	Поверхность
Красочный аппарат	1,0…2,0	0,7…1,4	Этикетка, картонная упаковка
Аппарат увлажнения	4,0…5,0	1,4…2,1	Этикетка, картонная упаковка, брошюры
Лакировальная секция	4,0…6,0	1,4…2,5	Этикетка, картонная упаковка, брошюры, афиши, рекламные плакаты, календари, открытки
Лакировальная машина	6,0…12,0	2,5…5,0	Картонная  упаковка, обложки для книг
Флексографская, глубокая печать	3,0…15,0	1,0…5,0	Тара картонная, обертка, этикетка, сумки, обои, журналы

 

Преимущества водно-дисперсионных  лаков. К достоинствам ВД-лаков относятся:

• более высокий  глянец по сравнению с масляными лаками;

• высокая прозрачность и отсутствие «желтизны» при сплошном лакировании;

• отсутствие запаха у сухой пленки;

• более толстый наносимый слой, чем при работе с масляными лаками;

• высокая эластичность лаковых  пленок и прочность на истирание  и изгиб;

• отсутствие выщипывания оттиска  благодаря малой вязкости лака;

• применяется для защиты печатного изображения от воздействия масел, грязи и жира;
• при изготовлении картонной упаковки не требует применения специальных клеев или фрезерования линий склейки;
• низкая стоимость по сравнению с УФ-лаками и масляными лаками;
• возможность лакирования на линиях в лакировальных секциях офсетных печатных машин при и использовании традиционных печатных красок;

• высокая скорость пленкообразования  и высыхания, обуславливающая минимальную  потребность в противоотмарывающих  порошках при стапелировании, а в  некоторых случаях — их полное исключение;

• простота регулирования вязкости лаков путем разбавления их водой  или водой с этиловым спиртом  в соотношении 1:1. Однако следует  помнить, что при добавлении воды к дисперсионному лаку его  вязкость меняется быстро;

• хорошая смачиваемость лакируемой поверхности, которая при сплошном лакировании оттисков обеспечивает равномерное нанесение лака;

• экологическая безопасность, не содержит экологически вредных летучих  органических растворителей и токсичных  компонентов. Лак можно использовать при печати пищевых упаковок;

• лакированная бумага и картон подвергаются беспроблемной вторичной переработке;

• высокая скорость лакирования (до 13000 оттисков в час);

• лаковые пленки устойчивы к  воздействию низких температур. Это  позволяет применять дисперсионные лаки при изготовлении упаковок пищевых продуктов, которые необходимо хранить в морозильных камерах;

Недостатки дисперсионных лаков. К недостаткам дисперсионных лаков относится:

• деформация тонкой бумаги (60 г/м² и менее) при лакировании, т.к. эти лаки в основном содержат воду, а для достижения оптимальной степени глянца толщина влажной лаковой пленки должна составлять около 6,2…7,3 г/м² в зависимости от пористости и гладкости поверхностного слоя бумаги;

• лак очень быстро высыхает, и  поэтому могут возникнуть сложности  при очистке валиков после  печати;

• волно-дисперсионные лаки могут  пениться. Существуют специальные добавки  – пеногасители,  которые снижают образование пены;

• пробламатично выборочное лакирование;
• слабые защитные свойства от влаги и растворителей;
• более низкая скорость сушки, чем у УФ-лаков и лаков на основе ЛР;
• высокие затраты на сушку;
• для достижения высокого глянца требуется лакирование в два слоя с предварительной сушкой первого слоя.

При лакировании дисперсионными лаками необходимо использовать краски, устойчивые к действию влаги и щелочи. Если краска содержит пигменты, не соответствующие  этим требованиям, ее цвет может измениться. Нельзя смешивать дисперсионные  лаки со вспомогательными материалами для красок или масляными лаками.

Некоторые водно-дисперсионные лаки можно  использовать как грунт перед  нанесением УФ-лака на пористую бумагу или картон. В этом случае значительно  улучшается внешний вид поверхности  и повышается конечный глянец.

Дисперсионное лакирование можно  успешно применять для создания перламутровых эффектов.

 

2.7.УФ-отверждаемые  лаки

Лак УФ-отверждения (УФ-лак) представляет собой раствор акриловых смол и жидких полимеров, которые закрепляются только под воздействием УФ-излучения с длиной волны 250…400 нм.

В состав УФ-лака входит акpилoвый пpeпoлимep или олигoмep, акpилoвыe мoнoмepы, фoтoинициaтopы  и дoбaвки. Основной частью УФ-отверждаемых лаков является связующее, так называемая фoтoпoлимepизyющaяcя композиция (ФПK), которая и определяет сам факт отверждения краски под действием УФ-излучения.

Стоит отметить, что есть два принципиально  различающихся вида реакции фoтoпoлимepизaции  – радикальный и катионный  с двумя типами УФ-oтвepждaeмыx лакокрасочных  материалов: c радикальным и катионным механизмами отверждения. При радикальном механизме oтвepждeния фoтoинициaтop поглащает свет и генерирует свободные радикалы, пpи кaтиoннoм же – образуются катион и анион, которые выполняют функции свободных радикалов. Однако в лаках УФ-oтвepждeния используется только один тип полимеризации – радикальный, так как материалы с катионным механизмом отверждения чувствительны также к действию спиртов и влаги, неизбежно присутствующих в офсетном способе печати.

Сам процесс  радикальной фотополимеризации заключается в том, что фoтoинициaтop

поглащает квант света  и начинает генерировать радикалы, которые вступают в реакцию с  ненасыщенными олигамерами и  мономерами. Вследствие чего происходит отверждение композиции – переход  из жидкого в твердое состояние с пространственно-сетчатой сшитой структурой. Кроме реакции фотополимеризации, возможны реакции с кислородом воздуха и рекомбинации (когда два радикала вступают в реакцию друг с другом), которые приостанавливают процесс фотоиндуцируемой полимеризации и сам процесс отверждения в целом. Заверщающая стадия, длящаяся до 24 часов после сушки, также называемая «реакцией после сушки», способствует улучшению механических свойств лаковой пленки. Большинство инициаторов поглащает световое излучение в ближней ультрафиолетовой и частично в коротковолновой видимой области спектра (250…450 нм).

Таким образом, пленка образуется в  результате химического процесса полимеризации, который занимает доли секунд. Процесс полимеризации УФ-лака под действие УФ-излучения протекает в несколько стадий. На первой стадии происходит активация УФ-излучением специального ингредиента, находящегося в составе УФ-лака – фотоинициатора. В качестве фотоинициатора используется специальное вещество, требующее для его активации гораздо меньшей энергии УФ-излучения, чем основное вещество, составляющее связующее лака. Под воздействием УФ-излучения молекулы фотоинициатора способны мгновенно образовывать чрезвычайно химически активные молекулы, называемые свободными радикалами. В качестве фотоинициатора в УФ-лаках используют активные химические вещества, например бензоино-метиловый эфир, способный образовывать две молекулы свободных радикалов при воздействии УФ-излучения. На второй стадии образовавшиеся свободные радикалы инициируют химическую реакцию полимеризации в связующем лака. Наиболее часто исходным материалом для связующего УФ-лака являются акриловые полимеры. Третьей стадией является непосредственно реакция лавинообразного образования поперечных связей между молекулами связующего лака, при этом происходит быстрая полимеризация лакового слоя. Последней стадией является затухание и остановка реакции полимеризации. Скорость полимеризации лакового слоя зависит от свойств связующего. Например, лаки, содержащие в составе связующего низкомолекулярные акриловые полимеры (олигомеры) имеют низкую скорость полимеризации, чем лаки со связующим на основе высокомолекулярных акриловых полимеров.

Лак, содержащий светочувствительное  связующее (состоящее из мономеров, преполимеров и фотоинициаторов) может полимеризоваться (отвердеть) за доли секунд после воздействия УФ-излучения. Сразу после нанесения лака оттиски можно подвергать любому виду послепечатной обработки: резке, биговке, фальцовке. В то же время максимальную стойкость лаковый слой достигает через 24 часа после печати, в чем можно убедиться, проделав тест на стойкость при помощи скотча.

Наиболее пригодным и широко используемым источником высокоинтенсивного УФ-излучения являются ртутные лампы  среднего давления. Они обеспечивают высокую производительность в диапазоне 250–450 нм. Срок годности ртутных ламп среднего давления составляет более 1000 часов.

Кроме фотоинициатора и основного  связующего в состав УФ-лака могут  вводится различные специальные  добавки для придания лаку различных  необходимых свойств: текучести, адгезии и др. При этом обеспечиваются хороший глянец или матовый эффект лаковой пленки, высокая прочность красочного споя на истирание и хорошая гладкость поверхности. Наиболее эффективный глянец 95…97 % достигается при нанесении УФ-лакового слоя толщиной 4…6 г/м². Скорость сушки большинства УФ-лаков составляет 70…80 м/мин при использовании в сушильном устройстве трех источников УФ-излучения с удельной мощностью излучения 80 Вт/см каждый.