Pakkograff: Стойкий характер

Аналитический журнал упаковочной индустрии

Поиск

// Читателям // Статьи // Оборудование // Полиграфическое

Стойкий характер

Summary:

Особенностью трафаретной печати является возможность запечатывания материалов и объемных изделий, для которых другие способы печати вообще не пригодны. Как же происходит процесс получения оттисков в трафаретной печати?

Процесс получения оттисков в трафаретной печати

Оттиск в трафаретной печати получают путем продавливания краски сквозь незакрытые печатающие элементы формы на ситовой ткани. Необходимый контакт между формой и запечатываемой поверхностью, а также перенос краски достигается давлением упруго-эластичного ракеля.

Особенности трафаретной печати обеспечивают получение отпечатков со специфическим визуальным эффектом за счет толстых красочных слоев и дают возможность запечатывания материалов и объемных изделий, для которых другие способы вообще непригодны. Эти особенности связаны со строением печатной формы, ее печатающими и пробельными элементами. Можно выделить некоторые из них:

1. Печатающие элементы в виде отверстий в объеме ситовой ткани изменяют характер обычных печатных процессов. Специфика в том, что запечатываемая поверхность располагается со стороны формы, противоположной той, с которой подается краска.

2. Перенос краски на запечатываемую поверхность сквозь печатающие элементы позволяет получать оттиски с красочным слоем толщиной от 6 до 100 мкм, обеспечивая сочность, высокую насыщенность, большую оптическую плотность, рельефность и выразительность изображения.

3. Применение упруго-эластичного ракеля для продавливания краски позволяет регулировать давление в зоне контакта и существенно снизить его величину по сравнению с традиционными способами печати.

4. Гибкость печатных форм позволяет придавать им конфигурацию поверхности объемных изделий, подлежащих запечатыванию.

5. В пределах одного цикла с одной печатной формы возможно получение многокрасочных отпечатков в виде раздельно расположенных изображений.

Основной задачей трафаретного печатного процесса является получение оттиска с заданной толщиной красочного слоя, а также обеспечение необходимой графической точности изображения. Факторами, влияющими на формирование красочного слоя на оттиске, являются:

1) характеристики применяемой сетки — основы формы;

2) способ изготовления печатной формы;

3) характер запечатываемой поверхности;

4) свойства краски;

5) твердость ракеля и профиль его кромки;

6) режимы печатного процесса;

7) расстояние между формой и запечатываемой поверхностью;

8) угол наклона и давления ракеля;

9) количество краски, оставшейся на сетке после отвода печатной формы.

При прижиме ракелем печатной формы к запечатываемому материалу каждый печатающий элемент образует пространство, ограниченное снизу самой запечатываемой поверхностью, а с боков — пробельными элементами формы. Краска, перемещаемая ракелем по форме, заполняет пространство печатающего элемента, формируя изображение на запечатываемой поверхности. В процессе прохождения ракеля над печатающим элементом краска сверху срезается его рабочей кромкой. При отводе печатной формы нити сетки извлекаются из краски, прилипшей к запечатываемой поверхности.

В процессе формирования красочного изображения на оттиске можно выделить четыре стадии:

1) создание пространства печатающего элемента;

2) отвод печатной формы от запечатываемой поверхности;

3) закрепление красочного изображения на оттиске.

Характер сформированного таким образом красочного изображения зависит от размеров пространства печатающего элемента, степени заполнения его краской, условий взаимодействия краски с печатной формой и запечатываемой поверхностью, а также от структурно-механических свойств краски.

В трафаретной печати форма печатающего элемента зависит от четкости краев его контура, микрогеометрии соприкасающихся поверхностей печатной формы и запечатываемого материала и от плотности их взаимного контакта в момент формирования красочного изображения на оттиске. Количество краски, продавливаемой через ячейки сетки, определяется размером пространства печатающего элемента, вязкостью краски, давлением, действующим на нее, и временем действия давления.

Процесс получения оттисков включает следующие операции:

1) подачу, правильную ориентацию и закрепление запечатываемого материала или изделия на опорной поверхности;

2) подачу печатной краски;

3) создание давления и получение оттиска;

4) съем запечатываемого материала или изделия;

5) закрепление краски на оттиске.

Подготовка печатного оборудования к работе

Подготовку печатного станка или машины начинают с установки печатной формы и приводки. Печатную форму устанавливают в формодержатель, обеспечивая зазор между ней и запечатываемой поверхностью (рисунок 1). Величина этого зазора зависит от упруго-эластичных свойств сетки-основы и размеров печатной формы и, по возможности, должна быть минимальной, чтобы свести к минимуму искажения изображения. Наилучший вариант — создание таких условий, когда форма отделяется от оттиска одновременно с перемещением полосы контакта. При многокрасочной печати очень важно, чтобы величина зазора была одинаковой при печатании всех краскопрогонов. При форматах печати А3 величина зазора должна составлять от 1 до 3 мм, при формате А1 — от 3 до 5 мм. Важно, чтобы зазор между печатной формой и запечатываемой поверхностью во всех ее частях был одинаковым.

Приводка, выполняемая в процессе подготовки к работе трафаретного станка или машины, обеспечивает заданное расположение изображения на оттиске и совмещение красок. Положение запечатываемой поверхности определяется упорами, по которым устанавливается каждый лист или изделие. При работе на станках такие упоры закрепляют на опорной поверхности, а при работе на машине лист выравнивается автоматически на переднем столе и транспортером передается в зону печатания. Важно в процессе изготовления печатной формы обеспечить правильное расположение диапозитива относительно формной рамы. Непосредственно приводка осуществляется путем перемещения и фиксации положения печатной формы относительно предварительно сориентированной запечатываемой поверхности или запечатываемой поверхности относительно неподвижной печатной формы.

Существенным моментом, обеспечивающим высокое качество оттиска в трафаретной печати, является прочная фиксация запечатываемой поверхности в горизонтальной плоскости. Чаще всего это обеспечивается вакуумом, однако, возможно использование двусторонней липкой ленты и, в случае печати на ткани, жидкого клея в аэрозольной упаковке. При печатании на готовых изделиях ориентация изделия и фиксация приводки выполняются специальными механизмами или оснасткой.

В трафаретной печати оттиск получают путем создания узкой полосы контакта за счет прогиба печатной формы на величину зазора между формой и запечатываемой поверхностью при движении ракеля по форме. Ракели в трафаретной печати изготавливают из маслобензостойкой резины или, чаще, из полиэфируретана. Ракели из резины изнашиваются быстрее, но зато создают меньший электростатический заряд при печати. Ракели из полиэфируретана более износоустойчивы, но имеют и большую склонность к зарядке статическим электричеством. Ракель представляет собой ракельное полотно, которое зажимают в ракеледержатель (рисунок 2). Ракеледержатели могут быть деревянными и алюминиевыми. Деревянные ракеледержатели применяют на ручных станках, а алюминиевые (они несколько дороже) — на полуавтоматах и автоматических машинах.

Кромки и боковые поверхности ракеля не должны иметь дефектов, которые обычно приводят к возникновению полос на оттисках. Твердость ракеля определяет полноту контакта и переход краски на оттиск и составляет обычно 50—85º по Шору. Более твердые ракели используют при крупноформатной и растровой печати. Мягкие ракели используют для печати плашек и при работе на материалах с неровной поверхностью.

Ракельное полотно должно иметь толщину в пределах 6—10 мм и выступать из ракеледержателя на 15—35 мм, а также иметь определенный профиль сечения, зависящий от заточки (рисунок 3).

Обычно при печатании растровых работ, рисунков с мелкими элементами, печатных плат ракель затачивают под углом 45°. Для печатания по тканям используют ракель со скругленными кромками (радиус закругления 1—3 мм). Наиболее универсальным является угол заточки 90º: заточенная кромка точно дозирует количество краски, проходящей через печатную форму, что является важным фактором при печатании рисунков с мелкими деталями. Если ракельное полотно затупилось и его кромка имеет закругления, то сквозь форму будет подаваться большее количество краски, что приведет к потере деталей изображения. В некоторых случаях требуется нанесение краски в больших количествах, тогда кромку ракельного полотна специально закругляют. Плохо заточенный ракель может вызывать полошение на оттисках.

Оптимальный угол наклона ракеля — 75º. При большем наклоне упругость ракеля уменьшается, что приводит к сильному трению по форме и вызывает ухудшение приводки и нанесения краски. При малом угле наклона ракеля его упругость возрастает, в результате ухудшается контакт с сеткой и вызывает нанесение слишком большого слоя краски. Оптимальные параметры ракеля и его установки показаны на рисунке 4.

Ороситель (разравнивающий ракель) при подготовке машины к печати устанавливается параллельно основному ракелю, но имеет меньшее давление на печатную форму. Он разравнивает краску на печатной форме при обратном ходе основного ракеля, что препятствует высыханию краски на форме. Рабочая кромка оросителя должна равномерно покрывать печатающие элементы формы тонким слоем краски.

Типы печатного оборудования

Продукция, запечатываемая трафаретным способом печати, может выпускаться в виде листов, рулонов и объемных материалов. Соответственно, печатное оборудование может предназначаться для печатания на листовых и рулонных материалах и готовых изделиях. По степени автоматизации печатное оборудование может быть ручное, полуавтоматическое и автоматическое. В зависимости от конструкции и геометрической формы звеньев печатного аппарата трафаретное печатное оборудование может быть:

1) тигельного или планшетного типа (рисунок 5а), когда и формная и опорная поверхности плоские;

2) плоскопечатного типа (рисунок 5б), когда формная поверхность плоская, а опорная — цилиндрическая;

3) ротационного типа (рисунок 5в), когда и формная и опорная поверхности — цилиндрические.

Вышеназванные конструкции печатных аппаратов позволяют печатать на материалах различной жесткости. Для печатания на изделиях с плоскими поверхностями применяют печатные устройства, принципиально не отличающиеся от листовых машин с плоской опорной поверхностью. Оборудование для печатания на конических и цилиндрических поверхностях изделий строится по одной из следующих схем:

1) запечатываемое изделие вращается при синхронном перемещении печатной формы и неподвижном ракеле;

2) запечатываемое изделие поступательно перемещается по каретке и одновременно вращается, с перемещением каретки перемещается ракель при неподвижной печатной форме;

3) печатная форма и ракель обкатывают неподвижную поверхность запечатываемого изделия.

Ручные трафаретные печатные станки, в которых все операции по печати выполняются вручную, могут быть использованы для пробной печати или выпуска малотиражной продукции.

Полуавтоматические трафаретные печатные машины, в которых все операции, кроме наклада и съема продукции, выполняются автоматически, могут быть использованы для выпуска мало- и среднетиражной продукции. В этих машинах подъем и опускание сетчатой формы и ракельного механизма, а также перемещение ракеля и оросителя автоматизированы с помощью гидравлических, пневматических и механических средств. На рисунке 6 изображен полуавтоматический листовой трафаретный станок. Станок оборудован вакуумным опорным столом, механизмом подъема и опускания печатной формы, механизмом перемещения орошающего и печатного ракелей, механизмом подъема формы для отделения ее от оттисков. Опорный стол может перемещаться в горизонтальной плоскости в двух направлениях для обеспечения приводки изображения. Имеются механизмы регулировки давления ракеля и величины технологического зазора с контролем устанавливаемой величины.

Автоматические листовые трафаретные печатные машины состоят из самонаклада, системы выравнивания листа по двум сторонам, печатного аппарата, листовыводного устройства, транспортера с сушильным и охлаждающими устройствами и приемки отпечатанной продукции.

Для печатания на готовых изделиях применяется специальное оборудование, позволяющее располагать и закреплять изделия на опорной поверхности. На рисунке 7 показан ручной станок для печатания на майках, футболках т. д.

В трафаретной печати ввиду большой толщины красочного слоя печатное оборудование не может работать без сушильных устройств, которые бывают двух основных видов: полочные и туннельные.

Полочные сушильные устройства (рисунок 8) состоят из 50 полок и выпускаются в двух форматах 80 х 110 см и 120 х 140 см. Сушка на таких устройствах происходит, как правило, в температурно-климатических условиях помещения печатного отделения. Они малопроизводительны и рекомендуются для сушки оттисков, отпечатанных на ручных станках и иногда — на полуавтоматах.

Туннельные сушилки в зависимости от способа сушки могут быть конвективного типа с температурой сушки до 100º С (рисунок 9), инфракрасной сушки до 200º С и ультрафиолетовой сушки.

Эти устройства обычно соединяют в линию с полуавтоматическим станком или автоматом. При этом в зависимости от изменения условий в одной линии могут быть подсоединены различные типы этих устройств. Одной из важнейших характеристик туннельных сушильных устройств является ширина транспортера, которая зависит от формата печати.

Например, автоматическая машина, имеющая секционное построение, состоит из пневматического самонаклада и первой печатной секции, первой сушильной секции конвективного типа, второй печатной секции, второй сушильной секции и приемного устройства. Низкостапельный самонаклад с последовательной подачей листов подает лист выравнивающим механизмам, расположенным на наклонном столе. Выровненный лист передается захватами листоведущего цепного транспортера на вакуумный опорный стол. Здесь он фиксируется, печатная форма опускается, и ракель перемещается по печатной форме. Во время печатания лист удерживается на опорном столе вакуумом и находится в захватах листоведущего транспортера. После получения оттиска печатная форма поднимается, вакуум отключается, и листоведущий механизм выводит лист на ленточный транспортер сушильного устройства. После сушки оттиск попадает во вторую печатную секцию, затем во вторую сушильную, затем двухкрасочный оттиск выводится на приемное устройство. На участке трафаретной печати помимо печатного оборудования используется вспомогательное оборудование — станок для заточки ракелей (рисунок 10), стеллажи для хранения печатных форм и ракелей, ванны для смывки форм и др.

Печатные краски

Прохождение краски через печатную форму и ее количество на оттиске зависят от скорости печатания, вязкости краски, характера сетки, вида ракеля и других факторов.

Закрепление краски — завершающая операция печатного процесса. Большая толщина красочного слоя создает существенные проблемы при сушке. При печатании на ручных станках и полуавтоматах оттиски сушат в помещении цеха на специальных стеллажах. В этом случае время сушки существенного значения не имеет. А вот при печатании на машинах-автоматах оттиск за время прохождения в сушильном устройстве должен успеть высохнуть.

Промышленное производство специальных трафаретных красок было начато в конце 1920-х гг. Первоначально трафаретные краски содержали натуральные олифы и практически не отличались от художественных масляных красок. Длительное время закрепление не препятствовало их применению, т. к. в начале ХХ в. использовались лишь ручные станки, обеспечивающие низкую производительность.

Первые быстро закрепляющиеся краски появились в конце 1940-х гг. Они содержали растворители с резким запахом и вызывали забивание печатной формы при перерывах в работе. Отсутствие в то время печатных машин с сушильными устройствами не позволяло использовать преимущества таких печатных красок.

Появление в начале 1950-х гг. автоматизированного печатного оборудования ускорило переход к быстро закрепляющимся краскам. Благодаря интенсивным научным исследованиям, начатым в 1960-е гг., произошло значительное развитие и распространение трафаретной печати. Появились многочисленные серии красок на основе синтетических связующих для печатания на различных полимерных пленках и изделиях из пластмасс, а также улучшенные краски для печатания на бумаге, картоне, металле, стекле и других материалах.

Применяемые в трафаретной печати краски могут закрепляться одним из следующих способов:

1) за счет окислительной полимеризации связующего;

2) за счет испарения растворителя;

3) за счет химического взаимодействия отвердителя со связующим;

4) за счет отверждения УФ-лучами.

Краски первой группы изготавливают на масляно-алкидных связующих. Не модифицированные олифы и жирные алкиды практически вытеснены сополимерами на их основе, отличающимися более быстрым закреплением и улучшенными физико-механическими показателями. Достоинства красок, закрепляющихся окислительной полимеризацией связующего: малая токсичность, отсутствие резкого запаха и хорошая адгезия к различным поверхностям. Они образуют красочную пленку удовлетворительной прочности и хорошей эластичности. Время закрепления красок этой группы в естественных условиях составляют несколько часов, а повышение температуры сушки значительного эффекта не дает.

Для получения красок с более быстрым закреплением алкиды и масла модифицируют реакционноспособными мономерами и низкомолекулярными соединениями, а также сплавляют с твердыми смолами — канифольными, кетоновыми, фенольными и эпоксидными. Краски на модифицированных алкидах и маслах закрепляются значительно быстрее — в течение 1—2 ч при комнатной температуре, а повышение температуры сокращает время закрепления до нескольких минут. Модификация связующего вызывает изменение физико-химических показателей красочной пленки и блеска.

Краски, закрепляющиеся методом окислительной полимеризации связующего, имеют время закрепления от нескольких минут до нескольких часов и поэтому могут использоваться только при печатании на ручных или полуавтоматических станках.

Краски, закрепляющиеся за счет испарения летучего растворителя, чаще всего содержат в качестве плекообразующего вещества различные эфиры целлюлозы. От вида эфира целлюлозы зависят физико-механические показатели и адгезия красочной пленки к различным материалам. Краски этой группы для печатания на полимерных материалах отличаются высокой прочностью и быстрым закреплением. Исходя из особенностей взаимодействия растворителей, входящих в состав трафаретных красок, с поверхностями синтетических пленок и пластмассовых изделий, происходит некоторое растворение или набухание последних в активных растворителях. Это обеспечивает повышение прочности сцепления красочной пленки с запечатываемой поверхностью.

В настоящее время краски, закрепляющиеся методом испарения летучих растворителей, получили наибольшее распространение. Время их закрепления составляет от нескольких секунд до нескольких минут. Краски и лаки этой группы используют как для печатания на ручных и полуавтоматических станках, так и на автоматических машинах с сушильными устройствами.

Краски, содержащие в качестве растворителя воду, при кажущейся экологической безопасности, для печати на бумаге и картоне имеют определенные трудности в применении: требуется специальный копировальный слой, краски часто подсыхают на форме. Эти краски достаточно универсальны и могут быть использованы для печатания на бумаге, картоне, поливинилхлориде, поликарбонате, полистироле и других материалах. Для корректировки печатных свойств красок поставляются разбавители, замедлители высыхания, а также смывки. Применение из этой группы специальных красок позволяет получить различные эффекты: сочетание матового и глянцевого, флуоресцентного и др.

Краски, закрепляющиеся за счет взаимодействия отвердителя со связующим, изготавливаются преимущественно на виниловых и акриловых полимерах и сополимерах, а также на поликонденсационных композициях. Они образуют пленку с хорошей адгезией, высокой прочностью и исключительной устойчивостью к действию агрессивных сред. Перед использованием данной группы красок в их состав вводят отвердитель-катализатор. После введения отвердителя краска должна быть обязательно использована в течение нескольких часов. Недостаток двухкомпонентных красок — необходимость вводить отвердитель непосредственно перед их использованием. Время закрепления таких красок составляет от нескольких десятков секунд до нескольких часов, и поэтому их используют преимущественно при печатании на ручных и полуавтоматических станках.

В последнее время все большую популярность получают краски и особенно лаки УФ-отверждения. Краски УФ-отверждения содержат в качестве связующего фотополимеризующуюся композицию, которая и определяет принцип закрепления краски. Связующее таких красок включает следующие основные компоненты:

1. Мономер — вещество небольшой молекулярной массы и вязкости, которое часто используется в качестве разбавителя или растворителя.

2. Олигомер — вещество большой молекулярной массы. Олигомер является либо высоковязкой жидкостью, либо твердым веществом, способным к полимеризации и сополимеризации с мономером. Природой олигомера преимущественно определяются печатно-технические и потребительские свойства УФ-отверждаемых красочных и лаковых пленок.

3. Фотоинициатор — вещество, способное под действием УФ-излучения образовывать свободные радикалы, вступающие в реакцию полимеризации с молекулами олигомера и мономера и обеспечивающие переход композиции из жидкого в твердое состояние.

Фотоинициатор красок и лаков УФ-отверждения под воздействием УФ-излучения генерирует свободные радикалы, которые вступают в реакцию с ненасыщенными мономерами и олигомерами, что приводит к отверждению красок и лаков с образованием пространственно-сетчатой структуры.

Краски и лаки этой группы образуют высокопрочные пленки с хорошей адгезией к большинству запечатываемых поверхностей. Время отверждения их в специальном сушильном устройстве составляет от нескольких долей секунды до нескольких секунд. Использовать такие краски можно на автоматизированных трафаретных печатных машинах, оборудованных УФ-сушилками, а также на ручных и полуавтоматических станках с последующим пропусканием через УФ-сушилку. Краски этой группы не сохнут на форме и являются самыми перспективными.

При выборе красок для печатания конкретной продукции следует принимать во внимание свойства поверхности запечатываемого материала или изделия и тип печатного оборудования. Поскольку трафаретным способом запечатываются самые разнообразные материалы, следует при выборе красок учитывать их состав и назначение. При необходимости свойства красок могут быть откорректированы введением соответствующих добавок, поставляемых изготовителями. При смешении красок следует учитывать, что смешивать между собой можно, как правило, только краски одной серии.

Борис Сорокин,

Елена Ольшевская