|
Запечатываемые материалы
Summary:
Флексографская печать обладает широчайшими возможностями и поэтому наносится практически на все материалы. Так что везде, где применяется флексо, при выборе запечатываемого материала определяющую роль играют его потребительские свойства.
Материалы, используемые для запечатывания флексографским способом печати, могут быть разделены на несколько основных групп:
1) бумага и картон;
2) гофрокартон;
3) синтетические пленки;
4) алюминиевая фольга;
5) многослойные материалы.
Рассмотрим каждую из этих групп с точки зрения использования материалов во флексографской печати.
Бумага и картон
Бумага и картон — волокнистые материалы, получаемые преимущественно из древесины путем ее химической и механической переработки. Из емкости с бумажной массой на бесконечную сетку выливается поток волокон и добавок, сильно разбавленных водой. Сетка подвергается встряхиванию, во время которого вода протекает через ячейки. Благодаря этому достигается равномерное свойлачивание волокон массы, и бумаге придаются, по возможности, одинаковые свойства — как вдоль направления движения машины, так и поперек него. Чтобы удалить воду, ее отсасывают снизу сквозь сетку с помощью вакуумной камеры. Когда из массы, находящейся на сетке, удалено максимально возможное количество воды, еще очень сырое бумажное полотно поступает на сукна. Они транспортируют бумагу вначале через мощные прессы, где продолжается удаление воды. Когда влагосодержание бумаги достигнет уровня, на котором механические способы уже неэффективны, ее принимают новые сукна и проводят через нагреваемый цилиндр, так что остаточная влага удаляется до необходимой величины. В конце машины бумага сматывается в рулоны.
Для получения волокон улучшенного качества можно удалить из древесины нежелательные компоненты путем химической обработки. Для этого применяются сульфитные или сульфатные варочные щелока. Под давлением и при нагревании они химически воздействуют на эти компоненты древесины, при этом существенно не изменяя целлюлозу. Получающаяся техническая целлюлоза бывает, в зависимости от состава варочной жидкости, сульфитная или сульфатная. Эти вещества имеют мягкие длинные волокна, которые в бумагоделательной машине хорошо переплетаются. Бумага, которая делается из таких целлюлозных волокон, имеет гораздо лучшие прочностные свойства. Поскольку при этих процессах возникают потери, продукция получается более дорогой.
Чтобы придать бумаге оптимальные печатные свойства, прибегают к смешиванию древесной массы и целлюлозы.
Выпускаются волокнистые материалы, имеющие самые разные массы и толщины. Они отличаются также по плотности и внешнему виду поверхности.
Бумага становится картоном при возрастании ее толщины и массы. Точные границы между этими двумя понятиями установлены условно (бумага — до 300 г/м2).
Мелованная бумага получается при нанесении на поверхность бумаги-основы покровного мелованного слоя. Такие поверхностные покрытия могут, во-первых, улучшать внешний вид и печатные свойства бумаги, во-вторых, придавать бумаге особые качества, например, нечувствительность к воде, жиронепроницаемость, способность свариваться и т. д. Влияние покровного слоя на печатные свойства зависит, главным образом, от того, какое связующее применено для состоящей из минеральных веществ мелованной массы — крахмал, казеиносодержащие вещества или синтетические смолы. Крахмальное или казеиновое связующие дает гладкую и лучше запечатываемую — без снижения скорости сушки флексографских красок — поверхность. Из-за высокой концентрации каолина в покровном слое он может так сильно и быстро воспринимать краску, что готовые оттиски выглядят слишком бледными. Другие покрытия сильно снижают красковосприимчивость, отчего возникают затруднения при сушке. На некоторые связующие оказывают химическое воздействие растворители печатных красок. Покрытия с большим содержанием воска могут препятствовать смачиванию поверхности бумаги флексографскими красками и их адгезии.
Большинство простых и немелованных бумаг, какие, например, используются для изготовления мешков, где глянец не важен и не нужен, запечатываются водоразбавляемыми флексографскими красками. Мелованные бумаги, для которых глянец — существенный фактор, запечатываются красками на органических растворителях или УФ-отверждаемыми, а в большинстве своем еще и лакируются. При выборе красок решающими обстоятельствами обычно являются затраты, способность к переработке и требования, которые предъявляются к запечатанной продукции.
Бумага, по причине своей пористости, может действовать как фильтр. При этом она абсорбирует из краски часть растворенного смоляного связующего, а на поверхности остается красочный слой, обогащенный пигментом, с незначительным количеством связующего. Из-за этого прочность краски на истирание значительно снижается.
Когда водоразбавляемыми красками запечатываются большие плашки или полностью вся поверхность, особенно на бумагах с малой массой, следует учитывать, что вода из этих красок может повреждать волокна бумаги с запечатываемой стороны, а бумага становится склонной к скручиванию. В этих случаях может помочь использование красок с органическими растворителями.
При печатании на бумагах с малой массой, например, 40 г/м2 или меньше, печатная краска, содержащая органические растворители, может, проходя сквозь капилляры бумаги, накапливаться на печатном цилиндре. Особенно часто это происходит, когда работа ведется с повышенной краскоподачей и большим давлением печати. Улучшить положение здесь можно использованием водоразбавляемых и модифицированных красок.
При намотке и размотке бумаги требования к регулированию натяжения полотна не так критичны, как при работе с пленкой. Наилучшие результаты достигаются, если величина натяжения при размотке и намотке максимально близки. Бумага должна транспортироваться не растягиваясь.
Температура сушки для большинства бумаг значения не имеет. Однако, если применяется слишком сильный нагрев (свыше 200 °С), бумага высыхает и становится хрупкой. Температура поверхности бумаги не должна превышать 150 °С, высушиваться должна только краска. При работе на бумагах наиболее целесообразно применять водоразбавляемые краски, дающие матовую поверхность на бумагах со средней и большой массой; краски на органических растворителях применяют для получения глянцевого покрытия и для бумаг с низкой массой.
При печатании растровых изображений и мелких штрихов используют печатные формы с твердостью 60–70 единиц по Шору, а при печатании плашек и крупных штрихов — 40–50 единиц по Шору.
При подготовке машины давление регулируют таким образом, чтобы величина деформации формы составляла:
1) для растровых работ — 0,025–0,075 мм;
2) для шрифтов и крупных штрихов — 0,05–0,125 мм;
3) для плашек — 0,125–0,175 мм.
Гофрокартон
Гофрокартон представляет собой жесткий упаковочный материал, который изготавливают, наклеивая бумажные полотна с обеих сторон гофрированной бумаги.
Считается, что коробки из гофрокартона равноценны деревянным. При изготовлении коробки лист гофрокартона вначале бигуется. По концам четырех линий биговки на листе делаются разрезы, благодаря которым получаются клапаны, образующие затем дно и крышку упаковки. Уже многие годы существуют машины, в которых объединены операции запечатывания, биговки и разрезки картона.
Флексографская печать в промышленности гофрированного картона отличается от флексографской печати на бумаге с рулона на рулон. Существуют большие различия и в форматах машин, и в запечатываемых материалах, печатных формах, красках, и в готовой продукции, и, наконец, в необходимой подготовке специалистов по обслуживанию машин. Почти 50 % коробок из гофрокартона запечатывается только в одну краску с целью дать информацию о содержимом.
Проблемы, возникающие при запечатке гофрокартона, связаны с тем, что толщина материала временами очень сильно меняется. Чтобы при этих обстоятельствах добиться удовлетворительного покрытия краской, печатные формы должны быть более мягкими, чем обычно, — а именно, 30 ± 5 единиц по Шору. Формы предварительно монтируются на материале-носителе с соблюдением правильной приводки.
Печать ведется на листах, которые, по причине жесткости, должны проходить через всю машину в горизонтальном положении. Поскольку обработке подвергаются именно листы, все машины имеют определенную производительность.
В настоящее время машины флексографской печати по гофрированному картону обычно агрегатируются с другими установками с целью непрерывной обработки материала вплоть до готовой коробки. Листы бигуются, режутся, вырубаются, сгибаются, склеиваются, и пересчитанная продукция собирается в штабели.
Для печатания по гофрокартону обычно используются водоразбавляемые флексографские краски. Они не глянцевые, обладают хорошей стойкостью к истиранию и быстро сохнут. Поэтому отпадает надобность в сушильных устройствах. Краски перекачиваются насосом и фильтруются.
Дозирование краски производится либо двумя валиками, либо валиком и ракелем. В качестве накатного может использоваться обычный стальной анилоксовый вал с хромовым покрытием или какой-либо из керамических валов, гладкий или растрированный. Все более широкое применение в печати по гофрокартону находит обратный ракель, т. к. уход за ним несложен, а если подача краски прекращается и система начинает вращаться сухой, то дефект устраняется быстро.
При использовании водоразбавляемых флексографских красок проблемы защиты окружающей среды обычно не возникает. Порядок сброса сточных вод должен быть строго регламентирован, хотя сточные воды не токсичны. В некоторых фирмах они используются при изготовлении клеев для установок, вырабатывающих гофрированный картон.
Флексография в настоящее время является главным способом печати в промышленности гофрированною картона. Будущие разработки в области печатных красок, форм и машин еще более укрепят положение флексографии как наиболее чистого, быстрого и экономичного способа печати.
Наряду с запечаткой готового гофрированного картона со всеми его неравномерностями появляется новый путь получения высококачественной печатной продукции. Гофрокартон в большинстве случаев состоит из двух плоских полотен и одного гофрированного, соединенных клеящим веществом на водной основе. Существует возможность в качестве последнего (плоского) полотна, которое не нужно проводить через обрабатывающие секции, применять предварительно запечатанный материал. Рулонный материал запечатывается на флексографской машине в несколько (до четырех) красок; при желании изображение можно сделать растровым.
При использовании для изготовления гофрокартона предварительно запечатанных рулонов к печатной краске предъявляются более высокие требования. С одной стороны, она должна, как и при обычной флексографской печати, обеспечивать необходимую насыщенность отпечатка и его цветовое воздействие. С другом стороны, в установке для изготовления гофрированного картона на краску действуют значительные влажность и нагрев. Влажность возникает при испарении воды, входящей в состав клея для соединения гофрированного и плоских полотен. Нагрев исходит от пластин зоны высушивания клея. Одновременно на слои краски воздействует довольно большая истирающая нагрузка. Гофрокартон в процессе высушивания вскользь проводится по нагревательным пластинам картоноделательной установки. Кроме того, он подвергается истиранию и в зоне охлаждения.
Синтетические пленки
При печатании на синтетических пленках краски должны соответствовать виду пленки и условиям использования продукции. Целесообразно до печатания тиража провести лабораторные или производственные испытания красок на соответствующей пленке, по возможности приближая условия испытания к условиям печатания. Наиболее часто используются пленки из полиэтилена, полипропилена и полиэфиров.
Полиэтилен — термопластический синтетический материал, получаемый полимеризацией газообразного этилена при высоком давлении и температуре. Полиэтиленовая пленка, которая изготавливается методом экструдирования, — относительно светлая, прозрачная, без запаха и вкуса, не вызывающая физиологических изменений в организме, водо- и паронепроницаемая, способная к свариванию, прочная и исключительно эластичная даже при температурах ниже 0 °С. Химически полиэтилен относится к насыщенным углеводородам. Его свойства могут изменяться при изменении молекулярной массы, плотности и разветвленности молекул. Так, существует полиэтилен низкой, средней и высокой плотности.
На полиэтилене, экструдированном в виде пленки, нельзя печатать, пока его поверхность не подготовлена специально, иначе краска на нее не ложится. С другой стороны, обработка для печатания ухудшает свариваемость полиэтилена и может снизить разрывную и ударную прочность. Обычно печатные свойства придаются полиэтиленовой пленке непосредственно после экструзии с помощью коронного разряда. В этом методе оказывается также и косвенное воздействие через озон, который образуется на поверхности пленки при высоковольтном электрическом разряде. Такая обработка легко поддается контролю, экономична и дает хорошие результаты.
Пленки с плоской поверхностью склонны приклеиваться к формующим элементам пакетоделательных машин. Чтобы этого избежать, в процессе полимеризации полиэтилена в него вводится скользящая добавка. Нередко она ведет себя как пластификатор в целлофане и других пленках, диффундирует на поверхность, влияет на адгезию краски, а иногда размягчает красочный слой, что нередко приводит к слипанию, непропечатке или другим дефектам. Влияние предварительной обработки полиэтиленовой пленки после многонедельного хранения ослабевает, особенно у сортов с большим содержанием скользящей добавки, так что имеет смысл предпринимать такую обработку еще раз непосредственно перед печатанием. Пленки из полиэтилена средней и высокой плотности менее эластичны, чем пленки из полиэтилена низкой плотности, но обладают лучшей масло-, жиро- и термоустойчивостью. Полиэтилен средней и высокой плотности нуждается в усиленной обработке для печатания и менее прочен, чем полиэтилен низкой плотности. Печать обычно ведется на пленке толщиной 30–80 мкм, вообще же диапазон применяемых толщин лежит между 10 и 250 мкм.
Для запечатки используют плоскую и рукавную полиэтиленовую пленку. Рукавный материал легко перерабатывается в мешки, для этого нужно лишь отрезать рукав желаемой длины и заварить его край. Но если нужно запечатывать и лицевую, и оборотную стороны полиэтиленового рукава, то обе поверхности должны подвергнуться предварительной обработке. Печатная машина должна быть в состоянии запечатывать обе стороны и иметь мощность, достаточную для высушивания обеих сторон. Полиэтилен с двусторонней обработкой для печати встречается редко, т. к. обработанные поверхности легко слипаются.
Вследствие относительно низкой прочности и способности размягчаться при довольно низкой температуре, полиэтиленовая пленка является одной из наиболее трудно поддающихся запечатке. Главная проблема состоит в соблюдении приводки. Этим объясняется предпочтительное применение флексографских машин планетарного типа. Усилия натяжения при размотке и намотке должны быть малыми. В случае если пленка не имеет опоры, скорость воздуха на вводе и выводе должна быть низкой и равномерной, чтобы не вызывать вибрации пленочного полотна.
Температура поверхности полотна при печати на полиэтилене зависит от режима печатного процесса, однако не должна превышать 90 °С.
Большей частью полиэтиленовая пленка запечатывается флексографским способом полиамидными красками, т. к. они надежно сцепляются с обработанным полиэтиленом, быстро сохнут, меньше склонны к слипанию и выдерживают контакт со льдом и водой, неизбежный при упаковке замороженных продуктов или свежих овощей. Модификации этих красок используются там, где требуется жиро-, масло- и термостойкость. Нитроцеллюлозные краски редко применяются для печати на полиэтиленовой пленке; исключение должно быть сделано лишь для тех случаев, когда термостойкость более важна, чем адгезия к материалу и сопротивление слипанию.
Полипропилен, близкий родственник полиэтилена, получается полимеризацией газообразного пропилена. По физическим свойствам полипропилен настолько схож с некоторыми типами пленок из полиэтилена высокой плотности, что их бывает трудно различить. Но полипропилен все же превосходит полиэтилен по жиро- и газонепроницаемости, а также по ударной и разрывной прочности.
С точки зрения печатания, между полипропиленом и полиэтиленом средней и высокой плотности разницы почти нет. Поэтому мы ограничимся лишь некоторыми рекомендациями.
Полипропиленовая пленка, так же как и полиэтиленовая средней и высокой плотности, имеет прочность на разрыв большую, чем полиэтиленовая пленка низкой плотности, так что при размотке и намотке в печатной машине можно применять несколько повышенные усилия натяжения. Для полипропиленовых пленок, как и для пленок из полиэтилена высокой плотности, требуются заметно более высокие затраты на обработку перед печатанием, чем для пленок из полиэтилена низкой плотности, чтобы обеспечить столь же хорошую адгезию печатной краски.
У полипропилена есть некоторые свойства, которые обязательно должны учитываться при печатании. Наиболее важным является тот факт, что даже всюду рекомендуемые полиамидные краски не сразу проявляют удовлетворительную адгезию к обработанной для печати полипропиленовой пленке. Рекомендуется сделать один или несколько пробных оттисков выбранной краской на обработанной поверхности полипропилена, по крайней мере, за день до начала изготовления заказ на машине. Адгезия краски к пленке проверяется через 12 часов (или через 24 часа) с помощью известных тестов — царапанием, смятием и липкой лентой. Если после этого срока адгезия удовлетворительна, то можно начинать печатать.
Вторая заслуживающая внимания особенность полипропилена состоит в том, что эффект предварительной обработки может быть утрачен при хранении и старении еще до того, как начнется печатание (как у полиэтилена с большим содержанием скользящей добавки). Если пленка уже была один раз запечатана и удержала краску, то хорошая адгезия не исчезает. Полипропиленовую пленку не следует хранить после обработки до начала запечатывания дольше месяца. Если это все же произойдет, обработку нужно повторить. Обработка выдуваемой нерастянутой пленки происходит больше, чем плоской пленки.
Полиэфирные пленки прозрачны, без вкуса и почти без запаха, очень прочны, химически неактивны и обладают низкой проницаемостью для водяного пара. Химически полиэфирные материалы представляют собой полимеризованные эфиры, которые, в свою очередь, образуются при конденсации многофункциональных спиртов (например, этиленгликоля) с многоосновными ароматическими кислотами (например, терефталевой).
Полиэфирные пленки обладают высокой прочностью на разрыв — около 1500 кгс/см2. Для сравнения: у полиэтилена низкой плотности — 150 кгс/см2, а у целлофана — 500 кгс/см2. Полиэфирные пленки отличает также большой диапазон температур, в котором они сохраняют свои положительные свойства, стойкость к растворителям и другим химикатам, стабильность размеров, жесткость, износостойкость и общая устойчивость. Все это определяют широкую область применения данного вида пленок. Полиэфирные пленки имеют очень высокую диэлектрическую прочность, что важно при использовании их в качестве электроизолирующего материала. Для обработки на печатной машине и следующих за ней установках в зависимости от типа краски могут понадобиться ионизаторы для удаления электростатического заряда.
Ориентация молекул полиэфирной пленки улучшает ее прочность и стойкость (это справедливо и для других синтетических пленок). Ориентация осуществляется во время изготовления пленки посредством растягивания ее в одном или обоих направлениях. В подавляющем большинстве случаев флексографская печать производится именно на ориентированной полиэфирной пленке. Неориентированная пленка из-за ее ломкости, трудной обработки и т. п. почти не применяется.
Часть полиэфирных пленок, предназначенных для упаковки, покрывается поливинилиденхлоридным слоем в целях достижения лучшей кислородонепроницаемости и способности к термосварке, которых нет у исходной пленки. Обычно применяются покрытия того же вида, что и для целлофана.
Для запечатывания пригодны полиэфирные пленки толщиной от 12 мкм.
Хотя полиэфирные пленки жесткие и имеют высокую прочность на разрыв, под действием температуры и натяжения, которые возникают при печатании и ламинировании, они могут удлиняться. Поэтому необходимо следить за режимом натяжения. При печатании на полиэфирной пленке требуется уменьшенное натяжение. Однако здесь нет таких трудностей, как при работе с полиэтиленом.
Обычно для печатания на полиэфирных пленках применяются полиамидные краски. Однако при изготовлении пакетов, в которых пищевые продукты можно разогревать, и в т. п. случаях следует использовать термостойкие краски.
Алюминиевая фольга
Алюминиевая фольга выпускается в виде тонких, равномерных по толщине листов (либо полотен) металлического алюминия или алюминиевых сплавов. Этот материал бывает и очень мягким, и твердым. Он широко применяется как в чистом виде, так и в комбинациях с синтетическими пленками, бумагой или картоном, причем в качестве клеящего вещества используются воск или синтетические клеи. Большинство видов алюминиевой фольги, которые запечатываются флексографским способом и затем перерабатываются в упаковку, имеют толщину от 5 до 150 мкм.
Алюминиевая фольга в горячем или холодном состоянии прокатывается между упрочненными полированными стальными валками до требуемой толщины. Фольга толщиной менее 25 мкм обычно имеет с одной стороны блестящую, а с другой — матовую поверхность, т. к. тонкие ленты прокатываются сдвоенными. Сторона, обращенная к валкам, получается блестящей, а та, что прилегает к другой ленте, — матовой. Как только поверхность алюминия приходит в соприкосновение с воздухом, она сразу же окисляется. Образуется тонкая, прозрачная, почти мономолекулярная поверхностная пленка окиси алюминия. Она препятствует дальнейшему окислению металла и защищает его от коррозии. Фольга обладает теми же свойствами, что и чистый алюминий. Она негигроскопична, не имеет запаха, нетоксична, совершенно непрозрачна, нечувствительна к большинству растворителей, маслам, жирам, воску, газам и пищевым продуктам. Фольга толщиной от 2,5 мкм непроницаема для водяного пара.
Большинство флексографских печатных красок дает на оксидированной поверхности фольги достаточную адгезионную прочность. Часто подлежащая запечатыванию поверхность несет на себе смазку от прокатных валков. Она уменьшает адгезию печатных красок. Большинство видов алюминиевой фольги после прокатки подвергаются отжигу с целью снятия холодного наклеп%
2005 #1
|
