Poligrafia

Ponadto, tusze muszą wykazywać się odpowiednimi parametrami technicznymi. Kluczowym jest, aby ulegały suszeniu w odpowiednich dla danego procesu warunkach, a także posiadały określone właściwości wytrzymałościowe, zależne od ostatecznego przeznaczenia danego materiału drukowanego. Innymi ważnymi właściwościami drukowymi są: plastyczność farby, podatność na rozwarstwianie oraz jej tiksotropia, czyli zdolność zmiany lepkości np. pod wpływem mieszania.

Zastosowanie i właściwości tuszy

Tusze są niezwykle wszechstronne i można je stosować na praktycznie każdej powierzchni, niezależnie od jej tekstury, wielkości czy kształtu. Mogą być stosowane w barwieniu papieru, plastiku, metalu, szkła i tekstyliów. Tusze drukarskie, w przeciwieństwie do farb i powłok lakierniczych, nanoszone są na powierzchnię w postaci bardzo cienkiej warstwy, która w zależności od procesu drukowania może mieć grubość od 2 do 30 µm. Cechy wizualne tuszu są zależne od trzech głównych czynników, a mianowicie: od jego koloru, przezroczystości i połysku. Dodatkowo na sam kolor wpływa także kilka cech, które są ze sobą wzajemnie powiązane. Barwa zależna jest także od intensywności i nasycenia, a z kolei jej czystość informuje nas o tym, jak ciemny czy też jasny będzie dany tusz.

Oczywiście to struktura chemiczna barwnika ma kluczowy wpływ na jego odcień, wielkość cząstek czy też zdolność aplikacji danej farby drukarskiej. To właśnie zastosowanie różnego rodzaju żywic, olejów i rozpuszczalników ma wpływ na odcień lub czystość danego barwnika. Czasami nawet dodatki wybrane do wspomagania (np. dyspersji) mogą powodować zmiany w barwie farby. Oprócz samej budowy strukturalnej tuszu, bardzo ważne są także proporcje poszczególnych jego składników.

Składniki farb drukarskich

Głównymi składnikami farby drukarskiej są:

• Substancje barwiące – stanowią one od 5 do 30% tuszu. Zazwyczaj są to pigmenty, barwniki lub też laki. Pigmenty to drobno rozdrobnione substancje w stanie stałym, które nie rozpuszczają się w spoiwie, ale są w nim rozproszone (zdyspergowane). Barwniki natomiast to substancje, które są całkowicie rozpuszczalne w spoiwie. Ostatnią z substancji barwiących są laki. Są to tzw. barwniki wytrącone z rozpuszczalnika do postaci stałej, które dzięki temu uzyskują właściwości zbliżone do pigmentów. Zazwyczaj można zaobserwować zależność polegającą na tym, że wyższe stężenie określonego barwnika wpływa na intensywność jego koloru. W praktyce stosuje się jednak optymalne stężenia substancji barwiących, powyżej których nie zauważa się już zmiany wybarwienia,
• Spoiwo – stanowi od 15 do 50% składu tuszu. Ma ono za zadanie zwilżać pigment, co ułatwia rozproszenie jego cząstek. To właśnie spoiwo decyduje o właściwościach drukowych farby, a także o tym, w jaki sposób dany tusz wiąże się z podłożem. Substancje te dodatkowo zapewniają odpowiedni połysk i odporność na ścieranie. Funkcję spoiwa pełnią najczęściej różnego rodzaju żywice. Grupa PCC posiada w swojej ofercie szereg produktów, mających zastosowanie jako półprodukty do otrzymywania żywic bazowych. Są one następnie mieszane z odpowiednimi dodatkami w celu otrzymania gotowego tuszu. Do takich produktów należą Rokopol® D2002 oraz Rokopole® serii LDB (2000D, 4000D, 8000D oraz 12000D). Wraz ze wzrostem swojej masy cząsteczkowej stają się one coraz bardziej hydrofobowe, a także zmniejsza się ich reaktywność. Umożliwia to dobranie odpowiedniego składu w zależności od oczekiwanych parametrów końcowych tuszu. Dodatkowo Rokopole® mogą służyć jako półprodukty do przyłączenia reaktywnych grup funkcyjnych, wykorzystywanych w innych technologiach niż poliuretanowa,
• Rozpuszczalniki – są to substancje, które mają za zadanie rozpuszczać spoiwo, a także mieszać się z pozostałymi składnikami farby. Rozcieńczalnik stanowi zazwyczaj 15-65% składu farby. Dwuchloropropan (DCP) z racji swoich właściwości chemicznych świetnie sprawdza jako rozpuszczalnik w tuszach drukarskich. Jest to bezbarwna ciecz bez zanieczyszczeń mechanicznych o charakterystycznym zapachu. DCP może z powodzeniem zastępować rozpuszczalniki organiczne, takie jak toluen, aceton i inne pochodne ksylenu, przy tym posiada on stabilną cenę,
• Substancje pomocnicze – wpływają na właściwości użytkowe farby. Zazwyczaj nie przekraczają 10% składu. Produkt EXOdis PC30 może być stosowany jako dodatek dyspergujący do wszelkiego rodzaju wodorozcieńczalnych wyrobów malarskich i tuszy drukarskich. EXOdis PC30 nawet w niewielkich stężeniach zapewnia znakomitą stabilizację finalną produktów farbiarskich. Natomiast produkty ROKAdis 900 i ROKAdis 905, oprócz swoich zdolności dyspergujących, są także doskonałymi środkami zwilżającymi. Z tego powodu mogą być stosowane przy produkcji tuszy drukarskich i farb, zapewniając odpowiednie dyspergowanie pigmentów będących składnikami kolorantów.

Najpopularniejsze techniki druku

W praktyce skład tuszu drukarskiego i jego wygląd fizyczny zależą w głównej mierze od techniki druku, jaką wykorzystujemy:

• Farby fleksograficzne i wklęsłodrukowe. Tusze stosowane do tego typu wydruków charakteryzują się bardzo płynną konsystencją, dlatego potocznie nazywane są płynnymi łączami. W związku z ich doskonałą płynnością możliwe jest stosowanie wysoce lotnych rozpuszczalników, dzięki czemu tusze te bardzo szybko schną. Początkowo przy produkcji tej formy wydruku stosowana była guma naturalna. Następnie zastąpiono ją kauczukiem nitrylowym i butylowym, a obecnie najszerzej stosowane są fotopolimery. Grubość naniesienia tych farb na podłoże drukowe zazwyczaj nie przekracza 10 µm,
• Farby litograficzne i druki typograficzne. Tusze stosowane przy litografii i typografii są bardzo lepkie i swoją konsystencją przypominają bardziej pastę niż ciecz. W przypadku druku litograficznego i typograficznego stosuje się nielotne rozpuszczalniki, tak aby nie odparowały one podczas procesu drukowania. Głównym nośnikiem barwy tych farb są pigmenty i laki, a spoiwo stanowią zazwyczaj żywice lub modyfikowane oleje mineralne,
• Farby sitodrukowe. Tusze stosowane przy tym rodzaju druku przypominają swoją konsystencją farby malarskie. Sitodruk zapewnia większą wszechstronność niż tradycyjne metody drukowania. Farby sitodrukowe mogą być używane do pracy z różnymi materiałami, takimi jak np. tekstylia, ceramika, drewno, papier, szkło, tworzywa sztuczne i wiele innych.

Suszenie tuszy drukarskich

Często stosuje się także podział tuszy ze względu na ich sposób utrwalania się. Farby drukarskie w swojej bazowej formie występują w postaci ciekłej lub bardzo do niej zbliżonej. Ich zmiana stanu z cieczowego na stały nazywana jest suszeniem atramentu i może być ona realizowana za pomocą metod fizycznych, chemicznych, bądź też jako kombinacja obu tych procesów. Wyróżniamy kilka rodzaju suszenia:

• Suszenie absorpcyjne. Tusz ulega suszeniu, kiedy przenika przez włókna podłoża, a także kiedy jest absorbowany przez samo podłoże,
• Suszenie oksydacyjne. Tusz wysycha wskutek procesu absorpcji tlenu z atmosfery. Gaz chemicznie łączy się żywicami i zmienia ich stan skupienia z ciekłego na stały. Proces suszenia oksydacyjnego jest dosyć powolny i trwa nawet do kilku godzin. Wpływa na niego szereg czynników np. rodzaj zastosowanych pigmentów i dodatków,
• Suszenie ewaporacyjne. Jest to rodzaj suszenia, który zależy od szybkości parowania wybranych rozpuszczalników, a także powinowactwa zastosowanych żywic do rozpuszczalników. W praktyce, im jest ono większe, tym rozpuszczalnik wolniej się ulatnia. Powinowactwo żywic do zastosowanych w tuszu rozpuszczalników wpływa także na jego właściwości. Ma to bezpośredni wpływ na zdolność jego nadruku, szybkość całego procesu suszenia i zatrzymywania rozpuszczalników w warstwie farby drukarskiej,
• Suszenie chemiczne. Ten proces jest silnie zależny od tego, z jakimi typami związków chemicznych mamy do czynienia. Niektóre układy będą zawierały np. polimeryzowalny związek, który wymaga katalizatora, aby zaszła dana reakcja chemiczna. W innym przypadku trzeba będzie dostarczyć do procesu ciepła, aby zainicjować chemiczną reakcję sieciowania. Każdy z tych procesów wymaga specyficznych warunków, w których będą zachodziły reakcje chemiczne,
• Suszenie indukowane promieniowaniem. Ten typ suszenia można podzielić bardziej szczegółowo na kilka grup: suszenie za pomocą promieniowania ultrafioletowego, podczerwieni, wiązki elektronów czy też za pomocą fal radiowych. Każda z tych metod jest określana przez chemię nośnika farby drukarskiej oraz rodzaj samego tuszu. Suszenie ultrafioletowe wykorzystuje proces zwany fotopolimeryzacją. Tusze zawierają fotoinicjatory, które podczas procesu suszenia inicjują reakcję łańcuchową z nośnikiem farby drukarskiej. Następnie zachodzi gwałtowny proces polimeryzacji i zmiana stanu skupienia z płynu na wysoce usieciowane ciało stałe, potocznie nazywane filmem. Bardzo podobnie przebiega suszenie za pomocą wiązki elektronów, a różnica polega na wykorzystywaniu do procesu wiązki elektronów o wysokiej energii, które generują wolne rodniki, tym samym doprowadzając do szybkiej polimeryzacji nośnika farby. Ostatnim typem suszenia indukowanego promieniowaniem jest zastosowanie fal radiowych. Ten typ osuszania wykorzystuje się, gdy tusze zawierają dużo polarnych cząsteczek, np. wodę. Promieniowanie radiowe jest absorbowane przez polarne cząstki, co powoduje bardzo szybkie nagrzewanie się farby. Następnie dochodzi do odparowania wody i uzyskuje się grubą warstwę tuszu.

Trendy w przemyśle drukarskim

Rynek poligraficzny ulega ciągłym zmianom. Na podstawie raportu Ceresany szacuje się, że jego wartość osiągnie kwotę 25,7 billiona dolarów do 2023 roku. Tak duży wzrost w ostatnich latach spowodowany jest rosnącą popularnością druku cyfrowego w branży poligraficznej. Proces wydruku cyfrowego odbywa się w zdecydowanie krótszym czasie i przebiega sprawniej niż przy wykorzystaniu tradycyjnych metod drukowania. Popularność druku cyfrowego jest spowodowana także zmieniającymi się potrzebami konsumentów. W regionach, w których nastąpił znaczny wzrost digitalizacji obserwuje się zauważalny spadek zbiorów gazet, czasopism i książek.

Popularność druku cyfrowego spowodowana jest także coraz większymi wymaganiami stawianymi zakładom poligraficznym. Tendencja do zmniejszenia ilości nakładów wydruków, a z drugiej strony coraz większa liczbę zleceń drukowania i personalizacji zawartej w nich treści, sprzyjają zastosowaniu wydruków cyfrowych. Dodatkowo druk cyfrowy pozwala na ogromną oszczędność czasu, dzięki szybkiej produkcji oraz łatwiejszej adaptacji w zależności od zlecenia. Cyfrowe systemy drukowania mają także przewagę nad tradycyjnym wydrukiem w przypadku druku materiałów reklamowych lub etykiet. Co więcej, ciągły postęp technologiczny zwiększa jakość wydruku i szybkość samego procesu, co bezpośrednio przekłada się na jego koszty. Dlatego to właśnie druk cyfrowy staje się konkurencyjny i opłacalny w coraz większej liczbie zastosowań.

W branży poligraficznej obserwuje się także rosnącą świadomość ekologiczną, co prowadzi do opracowywania nowoczesnych farb drukarskich i metod ich przetwarzania. Szacuje się, że w najbliższych latach farby utwardzane promieniami UV i innymi metodami promieniowania będą zyskiwały na znaczeniu. Obserwuje się coraz większe wykorzystanie takich nowoczesnych produktów, oczywiście kosztem zastosowania tradycyjnych tuszów opartych na rozpuszczalnikach. Analitycy z firmy Ceresana szacują, że zastosowanie farb utwardzanych promieniami UV wzrośnie w nadchodzących latach o ponad 13%.