В основе печатного процесса лежат явления в печатной паре в момент контакта, которые, в конечном счете, определяют как потребительские свойства оттиска, так и показатели его качества.

Процесс контакта протекает в две стадии, отличающиеся величиной и характером напряжений и, соответственно, деформацией, испытываемой контактирующими поверхностями - формой, краской и запечатываемым материалом. Первая стадия начинается в момент контакта формы и запечатываемого материала, вторая - с начала разделения красочного слоя. Суммарное время печатного контакта составляет доли секунды, а перепад напряжений за это время весьма велик. Характер изменения напряжений во времени представлен на рисунке 1, кривая симметрична. Максимум кривой разделяет первую и вторую стадии, причем конец первого периода совпадает с резким падением напряжений (давления). Если первая стадия протекает в течение сотых долей секунды, то вторая (после максимума) продолжается длительное время вплоть до полного закрепления оттиска.

Для реализации указанных стадий необходимы следующие условия.

1. Печатная краска должна смачивать контактирующие поверхности и прилипать к ним, т. е. проявлять свойство адгезии.

2. Красочный слой должен быть пластичным. Под влиянием перепада напряжений он должен делиться между поверхностями, т. е. проявлять свойство когезии.

3. Баланс между адгезией к поверхности и работой когезии (адгезионно-когезионный баланс) должен быть таким, чтобы разделение красочного слоя происходило примерно пополам и не менялось в течение печати тиража.

Перечисленные условия являются необходимыми, но не достаточными. Количество краски, переходящее с формы на оттиск, зависит в не меньшей степени и от скорости разделения красочного слоя после спада напряжений, а также от деформационных свойств материалов в зоне контакта.

Закономерности разделения красочного слоя между формой и запечатываемым материалом принято характеризовать количеством краски, перешедшей на оттиск, количеством краски на форме и давлением в печатной паре. Естественно, этот переход будет зависеть от химической и физико-химической природы материала поверхностей контактирующих пар, их поверхностных свойств (шероховатости, наличия пор и т. д.), свойств печатной краски. Однако, как будет показано ниже, последние показатели можно охарактеризовать соотношением адгезии краски к поверхностям и ее когезии, т. е. адгезионно-когезионным балансом в печатной паре.

Если природа запечатываемого материала и материала формы, а также печатно-технические свойства краски не меняются при печатании одного и того же тиража, если постоянными остаются и другие параметры процесса - скорость печати, температура и т. д., переход краски будет определяться лишь двумя параметрами: давлением в печатной паре и краскопотоком (количеством краски на форме). В принципе, для смачивания и прилипания краски к поверхностям давление не требуется. Мало того, оно является осложняющим печатный процесс фактором, поскольку давление, особенно его избыток, приводит к нагрузкам на печатное устройство и его преждевременному износу, вызывает износ печатной формы, растискивание краски за пределы контуров печатных элементов и т. п. Однако оно необходимо, поскольку на поверхности печатной пары всегда имеются неровности. Это происходит за счет неравномерности роста печатной формы и, особенно, неровностей поверхности запечатываемого материала. Среднее значение неровностей поверхности, например, обычной бумаги, составляет 25 мкм, мелованной - порядка 5 мкм. Так называемые невпитывающие поверхности (металл, пластики) имеют на поверхности микронеровности, среднее значение которых колеблется от долей до нескольких микрометров. Основным показателем, характеризующим переход краски на запечатываемый материал, служит коэффициент переходагде g - количество перешедшей на запечатываемый материал краски, m - ее первоначальное количество на форме. Существуют и другие выражения, позволяющие в некоторых случаях более полно охарактеризовать перераспределение красочного слоя, например, коэффициент расщепления,где w - количество "связанной" краски (внедренной в объем запечатываемого материала).

Кр и a равны, если краска переходит на невпитывающую поверхность. Если количества краски на форме достаточно для перераспределения между поверхностями (формы и запечатываемого материала), основным фактором, влияющим на ее переход, будет давление в печатной паре. Вопрос о "достаточном" количестве решается рядом физико-химических факторов, характеризующих как свойства поверхностей, так и краску.

До точки В кривой закономерности передачи краски не наблюдается. Передача элементов изображения происходит фрагментарно, поэтому участок до точки В характеризуют как участок "случайной передачи краски".

На участке ВС пропечатка улучшается, что связывают с улучшением контакта в печатной паре благодаря сглаживанию неровностей запечатываемого материала с увеличением давления.

При небольших изменениях давления переход краски резко возрастает. Этот участок можно охарактеризовать как "участок непропечатки": количество краски, переходящей на оттиск, все еще недостаточно для качественного воспроизведения всех элементов изображения. Дальнейшее значительное повышение давления (начиная с точки С) приводит к меньшим изменениям Кр, заметного улучшения качества оттиска при этом не происходит. По-видимому, в точке С заканчивается выравнивание неровностей, и вплоть до точки D количество краски растет за счет ее поглощения объемом бумаги. На участке DЕ заполнены все микронеровности запечатываемого материала, поэтому дальнейшего перехода краски не происходит. В дальнейшем на участке EF и FG снижение перехода объясняется выдавливанием краски за края печатных элементов. Часть ее остается на краях элементов изображения форм. Точность передачи графических элементов изображения резко ухудшается.

Можно заключить, что давление в точке С является минимально допустимым, в точке Е - критическим. Очевидно, оптимальным следует считать давление в точке D, отвечающее наиболее полной передаче краски с формы на запечатываемый материал и, следовательно, наибольшей насыщенности оттисков в сочетании с четкостью и хорошей передачей элементов изображения.

Рассмотренная диаграмма реализуется в условиях постоянного количества краски на форме. Очевидно, что с увеличением краски на форме кривая сдвигается вверх, с уменьшением - вниз. Область оптимальных давлений (рисунок 3) еще не гарантирует качество оттиска, если количество краски на оттиске не будет оптимальным. Поэтому выбор оптимальных условий проведения печатного процесса должен, по-видимому, осуществляться на основе также и зависимости коэффициента перехода от количества краски на форме в условиях постоянного давления.

На рисунке 4 представлена такая зависимость. Как и на рисунке 3, здесь можно выделить "участок непропечатки", связанный с недостатком краски для заполнения микронеровностей поверхности. Это подтверждается тем, что угол наклона возрастает с ростом гладкости запечатываемого материала и уменьшением его пористости (впитывающей способности). На втором участке происходит насыщение. Коэффициент перехода максимален (точка m1). Его последующее снижение (участок СD) связано с вытеснением краски из зоны контакта в условиях полного заполнения краской микронеровностей. Так же, как и при постоянстве краски на форме (рисунок 3), увеличение давления приводит к смещению кривой вверх, а его снижение - вниз. Остается открытым вопрос об оптимальном соотношении давления и краскоподачи (количества краски на форме) для проведения оптимального печатного процесса. Такое соотношение каждый раз устанавливается в условиях проведения печати тиража опытным путем.

Таким образом, в реальных условиях количество краски, необходимое для получения хорошего качества оттисков, зависит от вида запечатываемого материала (чем меньше гладкость поверхности, тем требуется больше краски) и от характера воспроизводимого изображения (плашки требуют большего количества краски по сравнению с растровыми элементами).

Для получения стабильно высокого качества продукции необходимо оптимизировать и стабилизировать условия получения оттисков. Хотя во флексографии в настоящее время отсутствуют стандарты на проведение процесса, целесообразно постоянно придерживаться определенных рекомендаций. Так, при печатании на гладких материалах обеспечить условия, приведенные в таблице 1.

Оптимизация нанесения печатной краски на оттиск не может обеспечить в полной мере гарантированное качество оттисков. Необходимо также получить на оттиске рекомендуемые величины оптических плотностей (таблица 2), особенно при четырехкрасочной печати.

Как отмечено выше, качество оттиска в значительной мере зависит от величины давления в печатной паре - между формой и запечатываемым материалом на печатном цилиндре. Однако величину давления на печатной машине в производственных условиях замерить или определить нельзя, поэтому используют косвенный показатель, зависящий от давления, - деформацию печатной формы. Величина деформации печатной формы прямо пропорционально зависит от величины давления. При подготовке печатной машины к работе рекомендуется установить величину деформации формы в зоне контакта с анилоксовым валом, равную 40-60 мкм. В зоне контакта печатной формы с запечатываемым материалом рекомендуется установить деформацию 120 мкм при печатании плашек, а при печатании растровых изображений - 40-60 мкм.

При подготовке продукции к производству и, в частности, при выборе линиатуры растра для воспроизведения тоновых изображений следует учитывать, что величина растискивания растровых точек зависит от линиатуры воспроизведения изображения. С увеличением линиатуры растра величина растискивания возрастает (таблица 3).

Рассмотренные выше основы печатного процесса во флексографии необходимо учитывать в реальных производственных условиях для того, чтобы грамотно организовать выпуск печатной продукции и эксплуатацию печатного оборудования.

 

Борис Сорокин