Одним из наиболее популярных видов отделки упаковочной продукции является лакирование. Оно практикуется для улучшения как внешнего вида полиграфической продукции — повышения гладкости, блеска, насыщенности цветных изображений, — так и для защиты ее от грязи, истирания, механических повреждений.

Какие же свойства полиграфических лаков являются основными для потребителей полиграфической продукции?

— Прежде всего, глянец: способность лаковой пленки блестеть. С научной точки зрения, глянец является результатом преимущественного отражения света под углом, равным углу падения, и образуется в результате зеркального отражения света от гладкой поверхности. Отражаемый от поверхности свет не входит в оптический контакт с красящим веществом, находящимся в слое краски и под лаковой пленкой. Поэтому при глянцевом отражении отсутствует избирательное поглощение света, и отраженный свет имеет тот же спектральный состав, что и падающий. Блики от глянцевой поверхности при обычном освещении остаются белыми, независимо от цвета краски, в чем нетрудно убедиться, рассматривая любой блестящий предмет. Определять глянец можно в процентном соотношении при помощи специальных приборов глянцемеров.

Глянец относится к оптическим свойствам лаков. При этом у каждого вида лака собственные оптические свойства. Существуют и матовые виды лаков, без глянца.

— Равномерность покрытия лаком всей поверхности оттиска, что, в свою очередь, зависит от соотношения свойств используемых лаков и красок. Например, УФ-отверждаемые краски лучше всего покрывать УФ-отверждаемыми лаками вне зависимости от способа печати. Возможность отделки полиграфического оттиска каким-либо видом лака определяется соотношением поверхностного натяжения печатных красок и лаков. Величина поверхностного натяжения красок должна составлять не менее 32 мН/м², а у лака — обязательно меньше. Только в таком случае достигается равномерное заполнение лаком всей поверхности запечатанного оттиска. Информация о величинах поверхностного натяжения должна предоставляться фирмами-производителями.

В идеале лак должен быть равномерно (без пузырей и каких-либо впадин) распределен по площади оттиска. Как указывалось выше, следует помнить, что у каждого определенного вида лака свои оптические свойства.

— Адгезия, то есть степень прочности лака на оттиске. Требования по данному параметру различны в зависимости от предназначения продукции. Но в любом случае лак не должен отделяться от оттиска при сгибе или соприкосновении с другими предметами.

На производстве адгезия лака к красочной пленке оттиска определяется, как правило, методом так называемой «решетки». На поверхность лаковой пленки наносится скотч, который с равномерным усилием прижимается по всей площади. Далее при помощи ножа или ножниц наносятся перекрестные надрезы, образуя, таким образом, решетку. Скотч равномерным усилием отделяется от оттиска. Бывает, что вместе с лаком сходит и краска, особенно при печати на невпитывающих поверхностях (например, при печати на ПВХ). Хорошей же адгезией лака считается такая, при которой скотч удаляется с оттиска совершенно свободно, а лакированная поверхность остается в рабочем состоянии.

Классификация лаков

Под печатно-техническими свойствами лаков в основном подразумеваются пригодность того или иного вида лака для определенных производственных условий и вида продукции, а также его вязкость и характер поведения в процессе лакирования.

Лаки для оттисков представляют собой растворы пленкообразующих полимеров в летучих растворителях (или на любой другой основе). Они должны обладать хорошей адгезией и нейтральностью к соответствующему подлежащему отделке запечатанному материалу, а также не содержать токсичных и пожароопасных веществ.

Приведем классификацию полиграфических лаков в соответствии с типом применяемых растворителей и видом закрепления (отверждения).

— Лаки на масляной основе: как правило, суспензии на основе органических растворителей, которые отверждаются, то есть образуют твердую пленку посредством окислительной полимеризации (под действием кислорода воздуха). Данные материалы не отличаются высокими потребительскими свойствами, у них, как правило, низкий глянец. Процесс закрепления указанных лаков протекает медленно. Однако лаки на масляной основе дешевы, обладают хорошей адгезией по отношению к бумаге и картону. Они носят название «печатных лаков» (по аналогии с печатными красками для плоского офсетного и высокого способа печатей по типу закрепления) и используются в полиграфии чаще других

—  Лаки на основе летучих растворителей (различных спиртов или смесей спирта). Они имеют больший глянец, чем масляные виды. Отверждение происходит за счет испарения.

—  Лаки на водной основе наиболее распространены из-за своих экономических и технологических показателей. Они имеют, как правило, не очень высокий глянец, а чаще всего матовый оттенок поверхности. В данном случае наряду с испарением лак закрепляется также и за счет впитывания. Поэтому его рекомендуется применять для отделки бумажных (впитывающих) материалов. Производство лаков на водной основе на 40-60% дешевле масляных типов и более благоприятно с экологической точки зрения. Стоит отметить, что при наличии специального оборудования (типа прессов с системой повышения температуры) можно достигать глянцевой поверхности лаковой пленки.

 - Лаки УФ-отверждения. В данном виде растворитель как таковой отсутствует и в основе закрепления таких лаков лежит реакция радикальной фотополимеризации, состоящая в свою очередь из реакционно-способных олигомеров и мономеров.

Радикальная фотополимеризация

Основные составляющие ФПК

— Мономер — органическое вещество, как правило, небольшой молекулярной массы и малой вязкости, применяемое зачастую в качестве растворителя или разбавителя.

— Олигомер — органическое соединение с молекулярной массой, намного превышающей массу мономера. Представляет собой твердое вещество либо жидкость с большой вязкостью. Олигомер способен к полимеризации и сополимеризации с мономером. В основном именно природой олигомера определяются многие печатно-технические и потребительские свойства УФ-отверждаемых лаковых покрытий.

— Фотоинициатор (ФИ) — органическое вещество, инициирующее реакцию полимеризации мономера и олигомера и обеспечивающее таким образом переход композиции из жидкого состояния в твердое с пространственно-сетчатой «сшитой» структурой.

Наиболее часто используемыми в качестве ФИ являются производные антрахинонов, бензофенонов и асцилфосфиноксидов. В состав лаков вводятся добавки для регулирования различных печатно-технических, а также потребительских свойств. Содержание их не превышает 5-10%.

Теперь о процессе радикальной фотополимеризации.

ФИ поглощает квант света и начинает генерировать радикалы, которые вступают в реакцию с ненасыщенными олигомерами и мономерами, вследствие чего происходит отверждение композиции — переход из жидкого в твердое состояние с пространственносетчатой «сшитой» структурой. Само отверждение композиции происходит под УФ-лампами за считанные доли секунды.

Большинство фотоинициаторов поглощает световое излучение в ближней ультрафиолетовой и частично в коротковолновой видимой области (250-460 нм).

Необходимая для УФ-отверждаемых лаков мощность модулей УФ-сушки 80-180 Вт/см². Вследствие особой агрессивности составляющих лаков УФ-отверждения необходимо применять при лакировании специальные накатные и формные материалы, устойчивые как к действию самих УФ-лаков, так и УФ-излучения. При работе УФ-ламп выделяется озон, вредный при определенной концентрации для здоровья человека, поэтому необходимо устанавливать специальные фильтры или же лампы водяного охлаждения. Сами же составляющие УФ-лаков являются аллергенами и контакта лаков с кожей следует избегать.

Основное преимущество лаков УФ-сушки: достижение глянцевой поверхности при высокой скорости закрепления, хорошая адгезия не только к впитывающим, но и не впитывающим поверхностям. УФ-лаки имеют наиболее высокие показатели по глянцу.

Существуют и УФ-отверждаемые лаки с матовым эффектом лаковой поверхности.

Для лучшего растекания УФ-лака по оттиску следует применять УФ-отверждаемые краски. В этом случае можно лакировать «по-сырому» (одновременно с основным процессом печати), в противном же случае, если используются обычные краски, приходится лакировать «по-сухому» (отдельно от основного процесса печати). УФ-лакировка с УФ-отверждаемыми красками происходит «по-сырому», то есть в линию; при печати же обычными красками необходимо вылеживать оттиски и лакировать только при полном их закреплении, то есть «по-сухому». Первый случай возможен и в случае применения гибридных красок для плоского офсетного способа.

К недостаткам УФ-лака стоит отнести его дороговизну (примерно в два раза выше водного) и выделение озона при работе УФ-ламп. Тем не менее, в целях достижения наилучших потребительских свойств продукции, применение данного вида лаков расширяется.

Практика лакирования

Лакирование может происходить как в красочных секциях печатных машин, так и в лакировальных секциях и в специализированных лакировальных машинах.

При нанесении различных видов лака в печатных машинах целесообразнее применять краски сходного состава, то есть, например, в обычных печатных машинах, не оснащенных модулями УФ-сушки, нельзя наносить УФ-отверждаемые лаки.

Стоит отметить, что нанесение лаков через увлажняющий аппарат плоской офсетной печатной машины требует меньшей вязкости, чем при нанесении посредством красочного аппарата. Самая низкая вязкость у лаков, наносимых при помощи лаковой секции или же посредством специализированной машины.

Лаковая секция печатных машин (вне зависимости от вида печати) может состоять либо из трех накатных и раскатных валиков, либо лакирование может производиться при помощи растрового анилоксового вала с определенными характеристиками (как правило с линиатурой 60-80 лин./см) и камерно-ракельной системы.

Лакирование может производиться практически всеми используемыми способами печати. При этом наибольшая толщина лакового слоя достигается только в трафаретном способе (до 100 мкм и выше).

В качестве формного материала в плоском офсетном способе обычно используется резина. При избирательном лакировании целесообразнее применять специальные формы и высокой, и флексографской печати с рельефом, либо же специализированный формный материал для лакирования (например, BASF (Германия) nylocoat). Формный материал представляет собой фотополимерную пластину с различными видами подложек (на полиэфирной, алюминиевой и стальной основах) различной толщины и свойств, представляющих собой аналоги других (флексографских, для высокой и тампонной печати) известных фотополимерных форм. За исключением того, что в данном случае состав и твердость фотополимерного слоя оптимальным образом подобраны для лакирования. Фотополимерные пластины целесообразнее применять для достижения оптимального переноса лака на лакируемую поверхность и в случае сплошного лакирования. При этом для каждого определенного вида лака рекомендуется применять пластины определенной толщины в зависимости от зазора между формным и печатными цилиндрами (т. е. вида лаковых секций).

Кроме плоского офсетного способа печати, для лакирования можно использовать печатные формы соответствующих видов печати.

В случае трафаретного вида печати используются сетка-формы с определенными характеристиками (с определенным количеством нитей и видом эмульсии) для соответствующего вида лака.

По данным ВНИИ полиграфии, в структуре российского рынка лакирования 10% принадлежит УФ-отверждаемым (олигомерным), водно-дисперсионным — 38%; масляным — 52%.

Лаки на основе спиртов практического применения в нашей стране пока не нашли.

Использование лаковых композиций зависит, прежде всего, от вида готовой полиграфической продукции и вида печатного оборудования. Традиционно в российской полиграфии применяются масляные композиции (особенно в высокой и плоской офсетной печати).

Доля лакированной продукции в общем объеме производства в среднем по России составляет от15 до 45%,по Москве и Санкт-Петербургу примерно 50-65%; следует отметить, что основной вклад в указанные доли вносит упаковка пищевой продукции, доля лакированной продукции постоянно растет на 1 -1,5% в год.

Тенденции в применении

Рынок полиграфических лаков в настоящее время характеризуется следующими устойчивыми тенденциями:

1) замена масляных композиций на водно-дисперсионные лаки;

2) увеличение доли олигомерных УФ-отверждаемых композиций, так как они не предусматривают использование растворителя наряду с высокими потребительскими свойствами лаковых покрытий.

Следовательно, именно водно-дисперсионный лак может рассматриваться на отечественном рынке как перспективный. Распространение УФ-лаков пока сдерживается высокой ценой на них и необходимостью применения специальных устройств и условий производства, в частности, специальных формных материалов наряду с модулями УФ-сушки.

Общее потребление полиграфических лаков в России в 1998 году составило 1200-1300 т, из них около 600 т водно-дисперсионных. В 2001 г. объемы потребления лаковых композиций при отделке полиграфической продукции увеличились в среднем по России на 10-15% (преимущественно за счет лакирования именно упаковочной продукции), а количество печатной продукции с припрессованной пленкой примерно настолько же уменьшилось.

По сравнению с припрессовкой пленки лаки, имея хорошие потребительские свойства, дают преимущества в стоимости и технологии. УФ-лаки нисколько не уступают по глянцу пленкам. В последние три года их потребление возросло на 3-5%.

В области полиграфических лаков основную долю составляют лаки зарубежного производства, в основном фирм Valspar (Франция), BASF (Германия), Terra Gloss (Германия) и Sicpa (Финляндия). Среди отечественных производителей выделяется Sun Chemical, имеющая производство на базе 2-го московского лакокрасочного завода (МПК Sun Chemical) и ТЗПК (Торжок). При этом используются еще «советские» мощности. Многие серии красок и лаков имеют исключительно российское происхождение. Однако лаки УФ-закрепления предлагаются только зарубежными производителями, что связано, прежде всего, с факторами экономического характера, а также с отсутствием соответствующего рынка сырья в России.