В статье «научно-популярно» описывается печатный и послепечатный (отделочный) процесс флексографского способа печати, т. е. создания конечного продукта потребления (упаковки-этикетки).
Печатные машины
В флексографии для печати на большинстве запечатываемых материалов применяются рулонные машины, работающие по принципу «с роля на роль». Только для печати на гофрокартоне и «тяжелых» мешках применяют листовые машины. Рулонные печатные машины по расположению печатных секций делятся на три типа: планетарного, линейного секционного и ярусного (стекового) построений.
В машинах планетарного построения вокруг одного печатного цилиндра располагаются несколько печатных секций. Как правило, на данных машинах запечатывают тянущиеся пленочные материалы (в т.ч. полиэтилен) большой ширины (до 1 метра и выше), при этом достигается точная приводка красок.
Прежде всего, планетарные машины представлены в широкорулонном (свыше 600 мм) вариантах, их производят такие компании, как Uteco, Comexi, Bobst, Soma, Windmoeller & Hoelscher и т.д. См. рис. 1.
На машинах линейного секционного построения (рис. 2) каждая печатная секция имеет «свой» печатный цилиндр. Секции располагаются друг за другом по горизонтали. На таких машинах целесообразно изготавливать узкорулонную (с шириной рулона до 60 см) этикеточную продукцию на бумажных, пленочных (за исключением полиэтилена), самоклеящихся материалах, а также на фольге. Возможно дополнять машину (в одну линию) различными послепечатными секциями – высечкой, лакированием, припрессовкой пленки (ламинирование) и т.д. Число печатных секций не ограничено. При использовании УФ-сушки, охлаждения сушильных устройств, а также отдельных приводов печатных секций, на современных секционных машинах возможна печать различной гибкой упаковки (особенно это актуально при небольших тиражах) и даже термоусадочных ПВХ-пленках (на основе поливинилхлорида, которые при упаковывании какого-либо продукта (например, бутылки) «облегают» его поверхность под воздействием температуры. Как правило, линейные машины имеют ширину печати до 600 мм, чаще всего 200-400 мм. Известные производители – Gidue, Mark Andy, Gallus. MPS, Nilpeter, Omet, Edale и т.д.
Рис. 1 Флексографская печатная машина планетарного построения
Рис. 2 Линейная секционная флексографская печатная машина
Процесс печати заключается в следующем. На анилоксовый вал поступает краска (посредством «купания» этого вала в краске или подачи на него краски дукторным валом или т. н. «красочной системы»), ракелем или резиновым дукторным цилиндром излишки краски удаляются и обеспечивается полное заполнение ячеек. В случае резинового дукторного цилиндра удаление излишков краски происходит посредством того, что его скорость меньше, чем у анилокса. Далее анилоксовый вал входит в контакт с печатной формой, закрепленной на формном цилиндре. В результате происходит равномерная и дозированная передачи краски из ячеек анилоксового вала на поверхность печатающих элементов формы. Процесс переноса краски зависит также от регулировок и зазора между обозначенными валами.
Рис. 3 Ярусная (стековая, балконная) флексографская печатная машина
Печатные секции могут быть следующих видов:
У машин ярусного построения каждая секция также имеет «свой» печатный цилиндр, только они располагаются друг над другом по каждую сторону станины. Конструкция этих машин позволяет легко изменять направление движения полотна через печатную секцию, что дает возможность печатать на обеих сторонах материала, например, для шестикрасочной машины возможна печать 6+0, 5+1, 4+2 и 3+3 краски. Отсутствие общего печатного цилиндра для всех секций не позволяет обеспечить точное совмещение красок, поэтому этих машины используются для печати несложных работ, например, печать по полиэтилену низкого давления (ПЭНД), используемого для изготовления пакетов-«маек». Относительная простота конструкции ярусных машин привела к тому, что многочисленные их производители располагаются в странах Юго-Восточной Азии.
Современные печатные машины как линейного секционного, так и планетарного и ярусного построений оснащены электронными устройствами для позиционирования цилиндров друг относительно друга и видеомониторами для контроля приводки многокрасочных изображений в печати. В зависимости от рекомендуемых печатных красок машины могут быть оснащены различными сушильными устройствами. Для красок на водной и спиртовой основе применяют сушку горячим воздухом. Нагрев воздуха может осуществляться при помощи электричества, газа, термомасла или пара. При использовании лаков и красок УФ-отверждения машины оснащаются системами УФ-сушки. В состав системы входят собственно лампа УФ-излучения, устройства водяного или воздушного охлаждения ламп, а также специальный противоозоновый фильтр и система вытяжки озона. Машины для печати на пленочных материалах должны быть оснащены устройствами коронного разряда для обработки поверхности пленки, обеспечивающей повышение поверхностного натяжения материала. Это необходимо для создания оптимальной адгезии краски к пленочным материалам (полиэтилену, полипропилену, полиамиду, целлофану и т.д.).
Тип А
1 – красочный резервуар с краской
2 – дукторный резиновый цилиндр
3 – анилоксовый растрированный вал
4 – формный цилиндр с печатной формой
5 – ракельный нож
6 – запечатываемый материал
7 – печатный цилиндр
Тип Б
1 – система подачи краски
2 – «камерный» ракель
3 – растрированный анилоксовый вал
4 – формный цилиндр с печатной формой
5 – запечатываемый материал
6 – печатный цилиндр
Рис. 4 Типы флексографских печатных секций
Печатные секции современных машин бывают двух основных видов (рис. 4). Для удаления излишков краски с поверхности анилоксового вала используется стальная (иногда полимерная) пластина с заточенной кромкой, называемая ракелем. В красочном аппарате типа А ракель может иметь позитивную или негативную установку. Позитивный ракель направлен по направлению вращения анилоксового валика, негативный – против. Негативная установка ракеля дает существенно лучший эффект, поэтому именно она является стандартом.
Камерная ракельная система (тип Б) имеет одновременно негативный и позитивный ракели, а краска подается в камеру под давлением. Камер-ракельная система позволяет достичь хорошего заполнения всех ячеек анилокса краской, и обеспечивает равномерный и стабильный перенос краски в процессе печати.
Тип А является наиболее распространенной конструкцией на машинах линейного секционного построения. Для качественной этикеточной продукции вполне достаточно негативного ракеля и дукторного вала. На широкорулонных машинах скорость печати, а следовательно, и расход краски существенно выше, поэтому на них находят применение красочные аппараты типа Б.
Анилоксовые растрированные валы
Рис. 5 Изображение поверхности анилоксового вала и анилоксовые валы разных размеров
Равномерную и дозированную подачу жидкой флексографской печатной краски осуществляет анилоксовый вал. Это металлический валик с керамическим напылением, рабочая поверхность которого состоит из множества, как правило, шестиугольных ячеек различного размера и глубины.
Основными параметрами анилоксового вала являются:
- линиатура (линий/см или линий/дюйм);
- шаг (мкм);
- ширина ячейки (мкм);
- ширина перемычки (мкм);
- глубина ячейки (мкм).
Важным параметром вала также является отношение объема ячеек к площади вала – краскоемкость или теоретический объем (см3/м2), т. е. даже при одинаковой линиатуре объем ячеек может быть различным.
В реальных условиях не вся краска переходит из ячеек анилоксового вала, а лишь 40-60 % – при выборе анилоксового вала следует учитывать это обстоятельство. При выборе анилоксового вала учитывают характеристики печатной формы, свойства печатных красок и запечатываемого материала, параметры печатного процесса.
Необходимо отметить, что выбор линиатуры анилоксового растрированного вала зависит от линиатуры воспроизводимого изображения. Для воспроизведения всех необходимых растровых элементов линиатура анилокса должна превышать линиатуру формы минимум в 4 раза. Для оптимального воспроизведения высоколиниатурных изображений с малыми размерами растровых элементов (в светах) рекомендуется выбирать анилоксовые валы с линиатурой в 5-6 и более раз выше, чем формы, а при необходимости стабильного воспроизведения 2-3% растровых точек при линиатурах растровых изображений 65-80 лин/cм – в 8–10 раз. Так, для воспроизведения штриховых и плашечных и текстовых макетов рекомендуются растровые валы с линиатурой 60–80 лин/см, для растровых (полутоновых) изображений с линиатурой 40–60 лин/cм – анилоксовые валы с линиатурой 250–350 лин/см и т. д.
Анилоксовый вал в процессе печатания прижимается к печатной форме с давлением, обеспечивающим переход краски на форму. При этом печатная форма и ее элементы не должны проникать и вдавливаться в ячейки анилоксового вала. Рис. 6 иллюстрирует оптимальное соотношение линиатуры анилоксового вала (размера ячейки) и лининиатуры печатной формы (размера печатающего элемента). На рис. 7 демонстрируется эффект «опускания» печатающего элемента формы в ячейку анилоксового вала из-за недостаточного соотношения линиатур вала и формы, при котором возникает «грязь» и нечеткое воспроизведение растровых изображений.
При подборе анилоксового растрированного вала важно понимать, что чем меньше линиатура вала, тем больше краскоперенос. Если низколиниатурные валы оптимальны для штриховых и плашечных работ, то высоколиниатурные с низким краскопереносом хорошо подходят для тонких растровых работ.
Рис. 6, Рис. 7
Однако, в последнее время появились т. н. «волнообразные» валы с «плавающими» ячейками и неодинаковым краскопереносом для печати с одного анилокса и штриховых и растровых работ. Тем не менее, классические анилоксовые растрированные валы пока больше распространены.
Флексографские краски
Важной составляющей печатного процесса является печатная краска. Как указывалось выше, она является менее вязкой (более жидкой), чем печатные краски для офсета. Печатными красками определяются многие печатно-технические и потребительские свойства оттиска, а также сама возможность запечатывания определенного материала и получения изображения определенного характера (растрового, штрихового или текста) и цветового оттенка.
Краска должна обеспечивать точное воспроизведение цветового тона оригинала, стабильность и бесперебойность работы печати всего тиража, репродуцирование изображений любой сложности с получением мелкого текста (кегля), в том числе и на выворотке, растра с высокой линиатурой (до 60 лин/см и выше) и т.д.
Флексографские краски состоят из связующего (пленкообразователя), растворителя, пигмента и различных добавок, которые могут находиться в раз- личных соотношениях в зависимости от вида краски).
Пленкообразующее несет ответственность за печатные свойства и закрепление пигмента на запечатываемом материале. В настоящее время основными связующими для флексографских печатных красок являются:
- Производные целлюлозы - нитроцеллюлоза, этилцеллюлоза, ацетобутират целлюлозы или ацетопропионат целлюлозы.
- Полиамидные смолы.
- Продукты полимеризации винила – поливинилбутираль, полиакрилат или смешанный поливинлхлорид.
- Другие связующие – полиэфир, полиуретан, кетоновые смолы, малеинаты, акриловые смолы и т.д.
Кроме вышеперечисленных компонентов, в состав краски могут входить различные растворители, которые определяют непосредственно сам способзакрепления печатной краски на оттиске. В флексографских красках в основном в качестве растворителей используются вода, различные спирты (этанол, метанол, бутанол и др.) и другие органические растворители.
Различные добавки, содержание которых во многих красках на основе растворителей не превышает 5%, определяют как печатно-технические, так и потребительские свойства будущих покрытий.
Процесс производства флексографских печатных красок включает диспергирование (перетир) пигмента (средняя степень диспергирования – 10 мкм), смешивание с растворителем и связующим, а также внесение различных добавок.
Типичная флексографская краска включает компоненты в следующем соотношении: растворитель – 70%, пигмент – 15%, пленкообразующее – 12%, добавки – 3%.
Вязкость краски (15–35 с) зависит от типа запечатываемого материала (бумага, пленка, фольга или какой-либо комбинированный материал) и характера изображения. Вязкость определяется при помощи вискозиметра ВЗ-4 (DIN4) и секундомера. В воронку с отверстием диаметром 4 мм заливается 100 мл краски и засекается время, за которое она полностью вытечет. Наименее вязкая краска (18–22 с, как правило, водная дисперсионная) применяется при печати на бумаге, самоклеящейся бумаге, картоне и гофрокартоне. При печати на различных пленках, таких как полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, лавсан, полиамид, целлофан, используется спиртовая краска с вязкостью до 25 с (на некоторых производствах, оптимальной вязкостью спиртовой краски является 24 с) по ВЗ-4 и выше. Вязкость флексографских красок регулируется непосредственно перед печатью путем добавления растворителя – воды, спирта или же смеси этих веществ.
Стоит отметить, что при печати первая и более кроющая краска должна иметь большую вязкость, чем следующая и чем менее кроющая. Одна из принятых очередностей печати триадными красками в флексографии (в порядке наложения на оттиск): черная, голубая, пурпурная, желтая. Возможны и различные другие варианты.
По типу закрепления на оттиске все флексографские краски можно разделить на водно-дисперсионные (закрепляются за счет впитывания и испарения), спиртовые (закрепляются за счет испарения летучих растворителей) и УФ-отверждаемые (закрепляющиеся под действием УФ-излучения от 200 до 430 нм). В последнее время ведутся активные разработки красок электронно-лучевого отверждения.
Наиболее экологически чистыми и удобными в работе являются дисперсионные (воднодисперсионные), или, как их называют, водоразбавляемые краски. В них основным растворителем является вода или же смесь воды и спирта. Эти краски используются при печати на впитывающих материалах, таких, как бумага (в т.ч. самоклеящаяся), картон и гофрокартон. Запечатывать какую-либо синтетическую пленку такими красками сложно из-за недостаточной адгезии, хотя в последнее время появились и ведутся разработки водоразбавляемых красок для печати на пленках. В процессе закрепления краски нерастворимая в воде акриловая смола омыляется аммиаком и переводится в растворимую соль, а аммиак испаряется. Связующее обволакивает каждую частичку пигмента. При использовании данных красок изображение на оттиске получается матовым. Для ускорения отверждения водных красок в их состав может добавляться до 10% этилового спирта. Пенообразование устраняется путем использования специальных добавок, распыляемых на пену.
Спиртовые краски закрепляются на запечатываемом материале за счет испарения растворителя. Чаще всего в качестве растворителя используется этанол, метанол, пропанол и др. Также к испаряющимся растворителям можно отнести различные кетоны (ацетон), сложные эфиры и производные гликолей, а также углеводороды (бензин, толуол и ксилол). Спиртовые краски являются менее экологически чистыми и более дорогостоящими, чем водоразбавляемые, но обладают значительно лучшей адгезией к синтетическим запечатываемым материалам и обеспечивают больший глянец оттиска. Большинство применяемых в упаковочной индустрии пленок запечатываются именно красками на основе летучих растворителей, чаще всего спиртов. Для улучшения адгезии пленка должна быть предварительно обработана коронным разрядом. Мелованная бумага также может запечатываться спиртовыми красками, при этом достигается хороший глянец изображений. Для ускорения отверждения спиртовых красок в качестве разбавителя обычно применяется смесь этанола (этилового спирта) и этилацетата в соотношении 80:20. Для замедления высыхания красок в их состав добавляется до 5% метокси- или этоксипропанола. Для удаления (смывки) таких красок используются специальные растворители, обычно сложные эфиры. При использовании спиртовых красок необходима вытяжка.
УФ-отверждаемые краски обеспечивают наилучшие условия печатного процесса и высокое качество оттисков – высокую линиатуру, точность цветопередачи (в том числе, телесных оттенков), стабильность цветового баланса при печати всего тиража, наиболее короткое время высыхания. При этом достигается необходимая адгезия краски к любому запечатываемому материалу. Вследствие того, что отверждение данных красок происходит под действием УФ-излучения, печатные машины должны быть оснащены модулями УФ-сушки, которые отличаются небольшими габаритами и малым расходом электроэнергии. Закрепление красок на оттиске происходит практически мгновенно за счет реакции фотополимеризации. Причем данные краски не содержат растворителя и состоят в основном из связующего (около 65%), пигмента (около 15%) и добавок (около 20%). Связующим в данных лакокрасочных материалах является смесь полимеризационноспособных олигомеров, мономеров и фотоинициаторов, влияющих на скорость отверждения и свойства получаемых покрытий. В узкорулонном этикеточном производстве использование УФ-отверждаемых красок является уже почти стандартом. К недостаткам УФ-отверждаемых красок стоит отнести их дороговизну, что обуславливает меньший по сравнению с водными и спиртовыми красками спрос, хотя в целом доля УФ-отверждаемых красок растет из года в год. Озон, выделяющийся при работе УФ-ламп, является небезопасным для здоровья человека, однако, в последнее время разработаны лампы с водяным охлаждением, выделяющие малое количество озона, а также специальные озоновые фильтры. Кроме того, из-за присутствия фотоинициаторов, влияние которых на здоровье человека изучено не до конца, УФ-краски не рекомендованы для прямого контакта с пищевыми продуктами.
Как уже упоминалось, в последнее время появились также краски электронно-лучевого (ЭЛ) отверждения. Их достоинства в целом аналогичны краскам УФ-отверждения, однако высокая мощность излучения электронной пушки позволяет инициировать реакцию полимеризации без участия фотоинициаторов. Это не только позволяет использовать ЭЛ-отверждаемые краски для пищевой упаковки, но и снижает стоимость собственно красок. В отличие от других типов флексографских красок печать этими красками происходит без промежуточной сушки, т. н. печать «сырое-по-сырому». Развитие данной технологии сдерживается высокой стоимостью модулей ЭЛ-излучения, а также ограничениями в конструкции печатных машин из-за необходимости исключить контакт невысохшей краски с проводящими валиками.
Запечатываемые материалы
Стоит напомнить, что флексография — это разновидность высокого способа печати с применением высокоэластичных, гибких форм и жидких низковязких красок. Благодаря свойствам мягкой эластичной формы создается минимальное давление в зоне печатного контакта, поэтому флексографским способом запечатывается очень широкий ассортимент материалов: бумага, картон, гофрированный картон, синтетические пленочные материалы (полиэтилен, полипропилен, целлофан, полиамид, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид и т.д.), самоклеящиеся материалы (бумага, пленка) и алюминиевая фольга. Для запечатывания всех указанных материалов необходимо использование не только вполне конкретных составляющих печатного процесса (красок, различных вспомогательных материалов), но и определенного вида печатных машин.
В первую очередь рассмотрим большой класс впитывающих материалов (бумага, картон и гофрированный картон).
Бумага — это тонкий листовой материал, состоящий в основном из переплетенных и скрепленных между собой растительных волокон. Помимо волокнистого материала для придания бумаге необходимых свойств в ее состав могут вводиться наполнители, проклеивающие и красящие вещества, некоторые специальные добавки. Картон — это тоже волокнистый материал, отличающийся от бумаги большей жесткостью, толщиной и массой.
Одной из основных характеристик бумаги и картона является их толщина. Толщина выпускаемой бумаги может варьироваться примерно от 0,03 до 0,25 мм. Бумага толщиной более 0,25 мм — это уже картон.
Вообще, специфика флексографских печатных машин требует использования бумаги в виде рулонов. Для изготовления упаковочной продукции используется бумага различной толщины — в зависимости от вида упаковки и запаковываемого продукта.
Еще одна важная характеристика бумаги и картона — масса квадратного метра. Для бумаги она лежит в пределах от 40 до 250-300 г/м2, а для картона — выше последнего значения.
Другими важными параметрами, отличающими бумагу от картона, являются состав сырья, его оптические и поверхностные свойства. Знание процесса изготовления бумаги поможет получить представление о том, чем отличается, например, мелованная бумага от немелованной, и т.д.
Бумагу и картон получают из древесной массы и других составляющих (целлюлозы и прочих добавок) посредством химической и механической переработки. Из резервуара с бумажной массой на сетку неограниченного размера выливается определенное количество волокна и добавок, разбавленных водой. После встряхивания сетки вода протекает через ее ячейки. Вследствие этой операции бумага приобретает однородность. Удаляют воду при помощи вакуумной камеры, установленной внизу сетки. После этого сырое бумажное полотно поступает на сукна. Под действием прессов из бумаги удаляется вода. И такая операция может повторяться несколько раз, при этом бумага проходит и через нагреваемый цилиндр. Готовую бумагу сматывают в рулон. Следует отметить, что для флексографского способа печати не обязательно разрезать рулон бумаги на листы. А вот картон для флексографии может поставляться и в листовом виде, но в этом случае он запечатывается на листовых машинах.
Однако картон чаще изготавливается другим способом — путем получения бесконечного полотна волокнистого материала с применением «круглосетчатых» цилиндров. В подобных машинах длина сетки ограничена окружностью единственного цилиндра, погруженного в сильно разжиженную массу. При вращении цилиндра на его поверхности оседает слой волокна, а часть воды проходит через сетку внутрь цилиндра, откуда она откачивается насосом. Слой волокна, остающийся на сетке, передается на нижнюю сторону сукон. Для получения более толстого материала процесс передачи слоев массы от цилиндра на сукна проводится многократно. Таким образом , получают многослойный материал, который может быть скомбинирован из различных сортов бумажной массы. Дальнейшее удаление воды производится по вышеописанному способу. В случае если материал в процессе сушки делается твердым и не может огибать цилиндр, он досушивается в длинном сушильном канале. Готовое полотно может быть разрезано на форматные листы в продольном и поперечном направлениях.
Мелованную бумагу получают нанесением на ее поверхность основы покрывного мелованного слоя. Такие поверхностные покрытия, во-первых, улучшают внешний вид и печатные свойства бумаги, а во-вторых, придают бумаге особые свойства, например нечувствительность к воде, жиронепроницаемость, способность свариваться и т.д.
Самоклеящуюся бумагу получают нанесением различными способами клеевого слоя на мелованную или немелованную бумагу. В качестве клеящих веществ применяются различные виды акрилов и каучука. Стоит отметить, что самоклеящаяся бумага на основе акрила имеет прекрасную адгезию на различных материалах и к тому же долговечна.
Из ведущих производителей бумаги и картона следует назвать шведскую фирму Metsa Serla и немецкую Haandi, самоклеящейся бумаги — IMV Label, Fasson, Raflatac и др.Ввиду высокой стоимости самоклеящейся бумаги в качестве этикеток используются обычно так называемые сухие этикетки на основе обыкновенной этикеточной бумаги. Клеящим материалом в данном случае также служит акриловый клей, но наносится он при приклеивании этикетки на какую-либо поверхность (например, на бутылку).
Печать этикеток как на бумаге, картоне, так и на самоклеящейся бумаге осуществляется водоразбавляемыми красками и, как правило, на машинах линейного секционного построения. Тем не менее, могут применяться и машины ярусного и планетарного построений. При производстве самоклеящихся этикеток применяются в основном УФ-отверждаемые краски, которые позволяют достигать наилучшего качества и проработки всех необходимых цветовых оттенков на оттиске.
Еще одним подклассом рассматриваемых запечатываемых материалов является гофрированный картон, представляющий собой жесткий материал, который получают путем наклеивания бумажных полосок с обеих сторон гофрированной бумаги. Гофрокартон может состоять из нескольких слоев. Обычно из гофрокартона изготавливаются коробки, для чего производится биговка этого материала, фальцовка, резка и склейка (компоновка коробки). Существуют специальные агрегаты, в которых осуществляется не только запечатывание флексографским способом оттисков, но и весь комплекс работ по изготовлению данных коробок. Т. н., микрогофрокартон может запечатываться на плоских листовых офсетных машинах, а более толстый — только трафаретным и флексографским способами. Последний способ является наиболее производительным и экономичным. Как и в случае бумаги, для печати используются водоразбавляемые краски. Стоит отметить, что флексографией можно без проблем производить прямое запечатывание готового гофрированного картона любой толщины. В настоящее время используется гофра различных типов — F, E, D, G и т.д., которые различаются числом слоев волны, то есть толщиной. В данном случае печать производится только на листовых и линейных секционных машинах с довольно большим зазором между печатным и формными цилиндрами. Для запечатывания такого толстослойного и неровного материала используются толстые и мягкие формные материалы (фотополимеры или резина). Разрешающая способность оттисков при применении этого материала относительно невысока.
Другой важный и очень распространенный в рассматриваемом нами способе печати класс — невпитывающие материалы (синтетические пленочные материалы — полиэтилен, полипропилен, целлофан и т.д.), а также алюминиевая фольга. Этот класс материалов применяется для изготовления гибкой упаковки различных пищевых и непищевых продуктов. Запечатывание этих материалов осуществляется только в рулонном виде. По различным технологическим, экономическим и потребительским свойствам наибольшее распространение получили следующие пленочные материалы: полиэтилен, полипропилен, различные полиэфиры, а также комбинации этих материалов. Иногда для упаковки пищевых продуктов используется целлофан, представляющий собой жиронепроницаемую достаточно эластичную пленку из целлюлозы — прозрачную или непрозрачную (например, белую). Целлофан, так же как и бумагу, получают из целлюлозы, но при этом большую долю исходного сырья составляет древесина. Стоит также отметить, что при производстве этой пленки в ее состав вводятся различные пластификаторы и кремниевая кислота. С обеих сторон целлофановая пленка покрывается слоями веществ, придающих пленке желаемые свойства: влагостойкость, способность к термосварке и возможность печати на флексографских машинах. Однако при комбинировании целлофана с какими-либо другими материалами он может иметь подобное покрытие только с одной стороны. Наиболее распространенными комбинированными материалами на основе целлофана являются следующие:
- целлофан без покрывного слоя;
- целлофан с нитроцеллюлозным покрытием;
- целлофан с полимерным покрытием.
Целлофан не отличается высокой эластичностью и поэтому может запечатываться на машинах линейного построения, однако наиболее подходящими для этого являются машины планетарного построения. Для печати используются краски на спиртовой основе, при этом сам материал должен быть нагрет до температуры примерно 80°С.
Полиэтилен — достаточно термопластичный синтетический материал, который получают полимеризацией газообразного этилена при высоких давлении и температуре и который имеет следующую формулу: [—СН2—СН2—]n. Полиэтиленовая пленка, изготавливаемая методом экструдирования, относительно светлая, прозрачная, без запаха и вкуса, водо- и паронепроницаемая, способная к свариванию, прочная и весьма пластичная. Существует полиэтилен низкой, средней и высокой плотности, что зависит главным образом от молекулярной массы и плотности составляющих. Наиболее прочным является полиэтилен низкого давления.
Наиболее часто полиэтилен используется для производства пакетов, что накладывает определенные требования к его свойствам. Этот материал должен выдерживать достаточные нагрузки (до 5 кг), сохранять заданную форму и т.д. Для запечатывания поверхность полиэтиленовой пленки обрабатывается коронным разрядом с целью изменения его поверхностного натяжения. За счет этой процедуры обеспечивается достаточная адгезия спиртовых красок к поверхности полиэтилена. Вследствие высокой эластичности полиэтилена его можно запечатывать только на машинах планетарного построения. Подобные машины имеют только один печатный цилиндр, вокруг которого располагаются печатные секции. Вследствие этого в зоне печати не происходит растягивания материала.
Полипропилен — продукт полимеризации газообразного пропилена, по физическим свойствам напоминает полиэтилен высокой плотности, однако превосходит его по жиро- и газонепроницаемости, по ударной и разрывной прочности, а главное существенно более прозрачен. Полипропиленовую пленку также получают посредством экструзии, то есть выдуванием пленки из гранул.
Полипропилен широко применяется для упаковки различных пищевых и непищевых продуктов. Наибольшее применение получил двуосноориентированный полипропилен, или БОПП. В процессе экструзии готовое полотно подвергается растяжению в машинном и поперечном направлении, что придает материалу высокие прочностные характеристики. Полипропиленовые пленки обычно выпускаются белые, прозрачные или «жемчужные». Для улучшения светонепроницаемости готовую пленку часто металлизируют, нанося тончайший слой алюминия.
Для флексографской печати на этом материале также подходят машины линейного построения, поскольку особого удлинения материала при печати не происходит. С целью повышения адгезии поверхность полипропилена также необходимо обрабатывать коронным разрядом, однако хранить обработанную подобным образом пленку можно не более месяца. Для печати, естественно, используются краски на спиртовой основе.
Полиэфирные пленки, получаемые из полиэфирных материалов (продуктов полимеризации эфиров), — прозрачные, без запаха, очень прочные, химически не активные, обладают низкой проницаемостью для водяного пара. В основном для печати используют полиэтилентерефталат, он же лавсан. Эти пленки обладают достаточно высокой прочностью на разрыв — она больше, чем у полипропилена и полиэтилена, и может достигать 1500 кг/см2.
Часть полиэфирных пленок, предназначенных для упаковки, покрывается слоем поливинилденхлорида с целью достижения лучшей кислородной непроницаемости и способности к термосварке. Для печати используются пленки толщиной от 12 мкм.
Для печати используются машины не только планетарного, но и линейного секционного построения. Таких проблем, как при печати на полиэтилене, здесь не возникает. В зависимости от целей применения запечатывание полиэфирных пленок может производиться и термостойкими красками, а также двухкомпонентными красками на основе этилацетата.
Пленочные материалы имеют довольно высокую стоимость и, до недавнего времени производились только за рубежом. Однако на сегодняшний день ситуация решительно изменилась и отечественные производители обеспечивают большую часть потребности рынка в синтетических пленках. Нужно отметить, что очень много фирм, печатающих флексографской печатью на гибкой упаковке, оснащены специальными устройствами для получения пленок из гранул — экструдерами. Поэтому, как правило, закупаются только гранулы. Для каждого конкретного материала применяется свой экструдер, стоимость которых доходит до нескольких миллионов долларов. В основном компании, имеющие экструдеры производят различные виды полиэтиленовых пленок.
Широкое применение находит и алюминиевая фольга. Она выпускается в виде тонких, равномерных по толщине листов либо полотен металлического алюминия или его сплавов. Большинство видов алюминиевой фольги имеют толщину от 5 до 150 мкм. Фольга толщиной менее 25 мкм имеет с одной стороны блестящую, а с другой — матовую поверхность. Одна ее сторона покрывается тонкой оксидированной пленкой, препятствующей коррозии. Фольга обладает теми же свойствами, что и алюминий: она негигроскопична, не имеет запаха, не токсична, совершенно непрозрачна, нечувствительна к большинству растворителей, к маслам, жирам, воску, газам и к пищевым продуктам.
Могут иметь место и комбинированные материалы (например, комбинации с различными пленками).
Для печати используют спиртовые краски, по аналогии с другими видами невпитывающих материалов; допустимо применение рулонных линейных секционных машин.
Продолжение: Печатный и отделочные процессы в флексографии. Часть 2
С уважением, Токманцев Д. А.,
дипломированный магистр полиграфии.
Автор выражает признательность и безмерную благодарность другу и глубоко уважаемому коллеге Кузнецову Д. А., за его редакцию, ценные советы и помощь при составлении данной статьи.
