УФ-флексография - лечить или не лечить

Введение
В последние годы в нашей стране наблюдается значительный рост интереса к высококачественной упаковке. Российские производители товаров и продуктов питания, попав в условия жесткой конкуренции как между собой, так и с зарубежными производителями, наконец, осознали, что товар мало изготовить, надо его еще правильно преподнести потенциальным покупателям. Красивая, грамотно сделанная этикетка и упаковка способна сама по себе заинтересовать клиентов, что положительно отразится на объемах продаж и конкурентной борьбе. Помните, как после снятия "железного занавеса" многие из нас бросались на импорт, "одетый" в броские яркие коробки, оставляя без внимания отечественные, зачастую имеющие более высокое качество, продукты из-за серости их упаковки.

Сейчас эти времена остались позади, и люди стали поразборчивей, но все-таки при одинаковых потребительских свойствах всегда выигрывают товары, лучше упакованные. Предприятия легкой и пищевой промышленности - заказчики упаковочной продукции - стали предъявлять полиграфическим фирмам более высокие требования к ее (продукции) качеству. Другой тенденцией, осложнившей беспечную жизнь типографий, стало расширение производителями ассортимента однотипных товаров. Для увеличения спроса один и тот же товар укладывается в разные коробки, жидкости заливаются в бутылки с разными этикетками и т.п. Все это ведет к снижению объемов поставок каждого наименования, а с полиграфической точки зрения - к уменьшению тиражей полиграфической упаковочной продукции. Что в свою очередь не может не отражаться на рентабельности печатной продукции.

Сочетание данных тенденций привело к парадоксальной, на первый взгляд, проблеме - современные запросы нельзя удовлетворить, используя оборудование, установленное в нашей стране. Традиционно применявшаяся для получения высококачественной упаковки глубокая печать становится не выгодной для малых тиражей. Многие материалы принципиально нельзя напечатать на офсетных машинах, да и офсетные краски изначально не удовлетворяют пищевую промышленность по санитарным и экологическим причинам. Современные рулонные машины высокой печати пока еще совсем не популярны в России, а рулонных машин трафаретной печати вообще практически нет, да и они не могут обеспечить сколько-нибудь заметный объем, вследствие малой производительности. Таким образом, остается рулонная флексографская печать. Однако, флексографская печать ранее имела репутацию печати низкого качества. Тем не менее, флексография - это наиболее быстро распространяющийся вид печати и имеет наибольшие перспективы. В последние годы достигнут впечатляющий рост качества продукции, печатаемой флексографским способом. И, что интересно, рост качества печати сейчас все чаще связывают с УФ-флексографией.

Почему же на УФ-флексографию возлагаются сейчас столь большие надежды?
УФ-флексография известна очень давно, однако, до сих пор не получила массового распространения, особенно в нашей многострадальной стране и ее ближайших окрестностях. И тем не менее, в настоящее время на фоне общего подъема интереса к флексографии наблюдается и значительный интерес к УФ-флексопечати. Очевидно, многие встречали и в прессе, и в рекламе утверждения о том, что УФ-флексография (выделяемая даже иногда в отдельный вид печати наряду с флексо, высокой, трафаретной и т.д.) имеет значительные преимущества.

Термин "сuring", используемый в западной литературе для обозначения УФ-печати, имеет в русском языке еще и значение "лечить". Так давайте же разберемся стоит ли "лечить" свое оборудование или, на самом деле, проще будет дать ему самому изжить себя. В данной статье я попытаюсь кратко охарактеризовать как все преимущества, которыми обладает печать УФ-отверждаемыми красками, так и ее недостатки.

Начнем с краткого обзора основных типов красок, применяемых в современной флексографии.

Различные типы красок
На сегодняшний день наиболее часто во флексографии используются два типа красок: водорастворимые и спирторастворимые. И те и другие имеют в своем составе 2 компонента - красящий пигмент и жидкая основа. При высыхании краски на носителе жидкий компонент просто испаряется, в результате чего количество краски после сушки уменьшается на 30-40% по сравнению с перенесенным в процессе печати. Вследствие этого для достижения необходимой оптической плотности надо применять анилоксы с большим объемом переноса краски и с меньшей линиатурой. Это не критично для простых плашечных работ, однако, может существенно повлиять на качество при печати высоколиниатурных растровых работ.

Водорастворимые краски являются наиболее универсальными и, естественно, незаменимы в тех случаях, когда речь идет о печати на поверхностях, непосредственно соприкасающихся с пищевыми продуктами. Однако, они вызывают наибольшие проблемы с качеством печати. Жидкий компонент краски - вода - высыхает медленно, вынуждая печатников уменьшать перенос краски, снижая яркость и насыщенность изображения, и понижать скорость печати. Кроме того, вода имеет высокое поверхностное натяжение, что вызывает проблемы с закреплением краски на невпитывающих поверхностях.

Спиртовые краски очень популярны и имеют много достоинств. Они позволяют достигать хорошего закрепления на невпитывающих поверхностях и быстро сохнут, обеспечивая довольно высокие скорости печати. Однако, есть и серьезные проблемы, возникающие при печати такими красками. Одна из наиболее серьезных - это испарение. Жидкий компонент красок достаточно вреден и имеет резкий, неприятный запах. Эти испарения могут быть вредны для здоровья, и поэтому в производстве приходится пользоваться мощными вытяжками, расположенными в непосредственной близости к машине. Другой аспект этой проблемы в том, что при превышении некоторой концентрации пары летучих спиртов становятся взрывоопасными. В частности, печать спирторастворимыми красками нежелательна на машинах, оснащенных ИК-сушками, в которых кварцевые нагревательные элементы расположены непосредственно над полотном. Их можно использовать только на машинах, оснащенных сушкой горячим воздухом.

Другая проблема связана как раз с основным достоинством спирторастворимых красок - они быстро высыхают. Причем, быстро высыхают не только на носителе, но в красочном аппарате. Из-за этого при любой остановке пресса необходимо очень быстро отмыть анилоксовые и дукторные валы, т.к. однажды засохнув, такая краска практически не отмывается. Но сколь быстро и аккуратно не отмывай анилоксы, все равно в ячейках остается некоторое количество красок, что вынуждает проводить регулярную глубокую очистку, а это, в свою очередь, ведет к быстрому разрушению анилоксов.

Возникает неразрешимая дилемма - производители краски изобретают все более и более быстросохнущий товар, а так же добиваются повышения его стойкости к истиранию, а печатники расплачиваются за это проблемами с очисткой анилоксов и сокращением их срока службы. Кроме того, для повышения качества высоколиниатурной печати производители анилоксов стремятся максимально увеличить глубину ячеек, что тоже не способствует их очистке от быстросохнущих красок.

УФ-краски
На первый взгляд - ситуация безвыходная. Однако, как оказалось, эта проблема все-таки решается. Еще в семидесятых годах были изобретены краски, которые сочетали в себе вроде бы несовместимые свойства - мгновенно сохнуть на запечатанной поверхности и никогда не засыхать в красочном аппарате. Они изготавливаются на основе веществ, полимеризующихся под воздействием ультрафиолетового излучения. Рассмотрим, какими же еще преимуществами обладают подобные краски.

Данный тип краски является однокомпонентным, в нем отсутствует испаряющийся элемент, и краска полимеризуется в полном объеме. В результате все 100% перенесенной краски остаются после сушки на запечатанной поверхности. Это позволяет получать более толстый слой краски, используя стандартный анилокс, или, наоборот, для достижения аналогичных результатов использовать анилокс с меньшим краскопереносом. Более толстый слой краски означает возможность получать более яркие, насыщенные цвета, что особенно важно при полноцветной печати. Поверхность краски не поддается окислению, что, в свою очередь, тоже увеличивает глянец и насыщенность краски. Процесс полимеризации краски необратим, поэтому такие краски являются исключительно долговечными и имеют высокую стойкость к истиранию и химическим воздействиям.

Отдельного внимания заслуживает тот факт, что УФ-краски имеют гораздо более высокую вязкость. Как известно, очень большой проблемой флексографии является большое растискивание, делающее невозможной высоколиниатурную печать. Отчасти это происходит из-за свойств флексоформы, но даже если изготовить флесоформу близкой к идеальной на лазерном аппарате (СТР), низкая вязкость краски все равно не позволит достигнуть низкого растискивания. Использование же более вязких УФ-красок позволяет добиваться гораздо меньшего растискивания при высоколиниатурной печати и получать более плавные тональные переходы.

Кроме собственно печати, УФ-сушки применяются также и для лакирования готовой продукции. В этом случае только одну сушку устанавливают на последней секции и используют только УФ-отверждаемый лак, в то время как на остальных печатных секциях используются спирто- или водорастворимые краски. Такой способ облагораживания продукции имеет целый ряд преимуществ. Например, можно использовать дешевую самоклеющуюся бумагу и покрывать ее УФ-лаком. В результате можно достигнуть такого же визуального эффекта, как при печати на дорогостоящей глянцевой пленке. Кроме того, лакировка может использоваться при печати на бумаге или тонком картоне. При этом значительно повышается жесткость готовой продукции, не говоря уже о ее качестве, что очень важно при изготовлении упаковки.

Можно также упомянуть о достаточно новом, но чрезвычайно интересном методе припрессовки фольги, который позволяет не использовать дорогостоящее устройство для горячего тиснения, не изготавливать ротационные штампы и т.д. При этом на полотно с помощью красочного аппарата наносится специальный адгезивный слой, закрепляемый УФ-излучением. Затем фольга припрессовывается к полотну при помощи стандартного холодного ламинатора, причем, рисунок, естественно, остается только в местах, где был нанесен адгезивный слой.

Кроме всех вышеперечисленных, УФ-краски обладают еще целым рядом преимуществ, которые можно отнести не к техническим, а скорее к технологическим.

УФ-краски поставляются в уже готовом к употреблению виде и не требуют предварительного разведения растворителем. Это ускоряет технологический процесс, уменьшается время подготовки к тиражу, а также исключается из процесса субъективный фактор - печатник, что, в свою очередь, приводит к большей стабильности и предсказуемости результата. Краски не испаряются и не меняют своих свойств со временем или в зависимости от свойств растворителя или рН воды. Это позволяет добиваться высокой стабильности и однотонности как при больших тиражах, так и при повторении однотипных тиражей спустя некоторое время. В связи со стабильностью краски значительно сокращается время наладки на тираж, уменьшаются регулировки в процессе печати, отпадает необходимость в снятии и чистки анилоксов при остановках пресса. Гораздо реже возникает необходимость глубокой очистки анилоксов, что значительно продлевает их срок службы.

Таким образом, несмотря на то, что у УФ-красок более высокая стоимость, имеет место значительная косвенная экономия, которая во многих случаях может даже привести к снижению себестоимости продукции, не говоря уже о значительном повышении ее качества, а, следовательно, и ее потенциальной стоимости и ликвидности. Наиболее очевидный случай - когда стоимость краски составляет доли процента от стоимости материала, а увеличение скорости печати за счет использования УФ-красок может значительно снизить затраты на производство единицы продукции.

Конечно, нельзя обойти вниманием и проблемы, которые ждут производителей этикетки и упаковки, решивших модернизировать свои машины. Проблемы возникают из-за физических и химических свойств самой краски. Так как краска не сохнет, то даже самое маленькое пятно, оставленное на полу или где-либо еще, может превратиться в большую проблему. Попадая на руки, подошвы, оборудование и др. краска стремится занять всю имеющуюся поверхность. Кроме того, УФ-краски довольно агрессивны, поэтому нельзя допускать длительного контакта с кожей - это может вызвать раздражение и аллергическую реакцию. Работа УФ-сушек высокой мощности сопровождается выделением большого количества озона, который вреден для человеческого организма. Для его нейтрализации требуется установка специализированных озоновых фильтров.

Итак, мы вкратце рассмотрели те преимущества, которые дает использование УФ-красок. Далее рассмотрим, что же собственно необходимо для того, чтобы осуществлять печать такими красками.

Технические решения

Рис 2. Конструкция

Мономерная составляющая краски полимеризуется под воздействием УФ-излучения с длиной волны 200 - 400 нм. Источником излучения являются газонаполненные металл-галлидные или ртутные лампы. Сама лампа помещена в один из фокусов эллиптического рефлектора. Вся конструкция располагается таким образом, что второй фокус эллипса находится непосредственно на поверхности запечатываемого полотна. При остановке машины излучение перекрывается специальным затвором для того, чтобы не допустить перегрева полотна, оказавшегося в зоне действия лампы. Чтобы краска успевала закрепляться при высокой скорости печати необходима достаточно высокая мощность лампы.

Как правило, считается достаточной удельная мощность лампы 120 - 160 Вт/см. Однако, для печати на максимальных скоростях (до 400 м/мин) применяются сушки с мощностями до 240 Вт/см. При этом температура сушек такова, что в них используется водяное охлаждение, в то время как в менее мощных - принудительное воздушное охлаждение.

Однако, абсолютные показатели мощности - еще не самое главное. Все дело в том, что в спектре металл-галлидной лампы только 30% УФ-излучения, а остальные 70% составляет видимый свет и инфракрасная компонента. Эта часть спектра, естественно, абсолютно не нужна и приводит только к нежелательному нагреву полотна. Поэтому производители УФ-сушек предпринимают специальные меры для увеличения доли УФ-излучения в спектре лампы.

Рис 3. Дихр. Фильтр, Дихр. рефлектор

В обычных сушках рефлекторы, как правило, изготавливаются из полированного алюминия. Однако, некоторые производители оснащают свои сушки системой "ice-cold". В этом случае поверхность рефлектора покрывается специальным дихроическим фильтром, который отражает до 98% УФ-излучения и пропускает до 85% ИК и видимого света, значительно увеличивает долю УФ-излучения в спектре падающего света. В результате, доля УФ-излучения в спектре падающего света увеличивается до приблизительно 72%. А наиболее развитые системы имеют кроме дихроического рефлектора также и специальный фильтр, установленный между излучателем и поверхностью полотна. Такой фильтр, наоборот, пропускает УФ-излучение и отражает ИК. Это практически сводит на нет долю теплового излучения в спектре падающего на полотно света, что позволяет минимизировать температуру полотна. Особенно важна такая "холодная" сушка при печати на термочувствительных материалах.


Рис 4. Диаграммы спектра излучения
Выводы
Подытоживая все вышеперечисленное, можно сказать, что УФ-флексография является дорогим, но отнюдь не бесполезным удовольствием. Если загрузка Вашего предприятия близка к пределу, если Вас теснят конкуренты, и, наконец, если Вы просто хотите резко повысить качество своей продукции и выйти на другие рынки - не бойтесь вкладывать деньги в УФ-флексографию. Помните об этом, как при расширении парка машин, так и при модернизации существующих, ведь современные сушки можно установить практически на любую уже работающую машину, независимо от ее производителя и года выпуска..


Рис 5. Внешний вид УФ сушек
В настоящее время компания "Апостроф" заключила договор о поставке на российский рынок УФ-сушек итальянской фирмы VTI s.r.l. Фирма производит широкий спектр УФ-сушек для любых типов флексографских и офсетных печатных машин. В арсенале продукции фирмы VTI есть как самые простые модели, так и самые мощные, с водяным охлаждением, позволяющие печатать продукцию на скоростях до 400 м/мин. Различные модели сушек могут быть установлены на машины с шириной полотна от 80 до 2000 мм. Мы рекомендуем своим клиентам оснащать такими сушками новые флексографские машины американской фирмы Allied Gear, официальным дилером которой является компания "Апостроф".

Необходимо отметить, что УФ-сушки компании VTI могут быть установлены на уже работающие машины.

Михаил Залесковский, холдинг "Апостроф"