Отраслевой журнал
Научные факты о производстве самых популярных красок для цифровой широкоформатной печати
Часто приходится слышать, как специалисты в области широкоформатной печати делятся своими впечатлениями о работе с разными плоттерами и разными видами чернил. При обмене опытом рано или поздно у собеседника волей-неволей возникает вопрос: «А почему вы работаете именно с этими чернилами?» Чаще всего на такой вопрос звучит ответ: «Я не химик, не знаю почему, но зато получается именно так, как нам нужно». Чтобы понять, что же такое сольвентная печать, этот процесс стоит рассмотреть с точки зрения химии.
Известно, что желание оставить след после себя или передать другим важные сведения у людей возникло еще в самые что ни на есть древние времена. Люди наносили рисунки и надписи на бересту, пергамент, папирус, на выделанную кожу с помощью красок природного происхождения. Использовались кора дуба, кора ольхи, орехи, корни, земешанные на вишневом клее, квасе или меде. Экспериментов за прошедшие века проводилось очень много. Формулы самых лучших чернил, которые удавалось изобрести, хранились в строжайшей тайне. Во многом разработка таких чернил – заслуга алхимиков и монахов, живших в Средние века.
Время шло, наука развивалась. В XIX веке были созданы так называемые ализариновые чернила: это очень интересное изобретение, их до сих пор можно встретить в продаже. В закрытой емкости они имеют бирюзовый, сине-зеленый цвет, а при нанесении на бумагу становятся черными. Затем стали появляться более стойкие к внешним воздействиям чернила. К слову, в современных чернилах, которыми мы сегодня с вами пишем, насчитывается более 50 компонентов.
На этом месте следует сделать паузу и очень важное отступление. Рукописи, созданные в XII, XIII и XIV веках, которые сегодня можно увидеть в музеях по всему миру, - до сих пор очень яркие, можно и рассмотреть картинки, и прочитать текст. Но даже при современном развитии химии и цифровых методов качественного химического анализа мы не можем до сих пор определить, как наши предки изготавливали рубиновые, сапфировые и перламутровые краски. Проанализировать с количественной и качественной точки зрения можно абсолютно всё. Но найти ответ на вопрос – «Как это сделать?» - не так-то просто. Поэтому, когда мы говорим о ноу-хау, об изобретениях в области чернил, главное заключается именно в технологиях производства.
Вспомним, что же такое сольвентная печать и каков ее принцип действия? На самом деле, схематично все очень легко и просто. В процессе участвуют всего два объекта: это материал (носитель), как правило – поливинилхлорид, и сольвентные чернила, которые состоят из сольвента, наполненного пигментом. В процессе печати сольвент как бы протравливает поверхность ПВХ, и пигмент попадает внутрь структуры поливинилхлорида. Сольвент испаряется, и как только материал полностью высохнет, процесс печати завершен.
Поливинилхлорид – это очень популярный полимер. Известны два его вида – непластифицированный ПВХ (также известный как винипласт), жесткий конструкционный материал, и мягкий пластифицированный ПВХ. Именно с последним из них рекламно-производственные компании и работают практически ежедневно. Среди ПВХ-носителей для сольвентной печати – столь любимые многими РПК матовые и глянцевые самоклеящиеся пленки, баннерные ПВХ-ткани, виниловая сетка, backlit-пленки и даже специальные бумаги с виниловым покрытием. Материал очень популярен благодаря своим свойствам. Мягкий пластифицированный ПВХ экономичен, у него привлекательный внешний вид, он может быть и жестким, и гибким. Он прекрасно режется, формуется и даже склеивается. Изделия из ПВХ могут служить более 100 лет без разрушений. Он не боится жестких внешних воздействий, включая ультрафиолетовое излучение (конечно же, в разумных пределах).
Теперь рассмотрим более детально, что же такое сольвентные чернила. Основное преимущество сольвентных чернил – их яркость, устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения, к механическому воздействию (трению и царапанию) и неприхотливость к запечатываемому материалу. Главные недостатки у сольвентных чернил – токсичность и неприятный запах.
Представление о том, что сольвентные чернила – это просто растворитель, сильно упрощено. Если бы это было именно так, печатники давно бы уже задохнулись, а таких ярких, реалистичных отпечатков, которые сегодня повсеместно используются в наружной рекламе, ни за что бы не удалось получить. На самом деле, сольвентные чернила – это сложная физико-химическая система, которая на 80-85% действительно состоит из сольвента. Другим очень важным компонентом являются пигменты, их доля в чернилах составляет приблизительно 5%. Еще около 5% - это полимеры. Плюс – специальные добавки, которых в составе чернил некоторых производителей вообще может не быть, а в лучшем случае их доля также достигает 5%. Итак, обо всем по порядку.
Что такое сольвент? Это смесь из ароматических углеводородов (приблизительно 56%) и непредельных углеводородов (около 44%). Самый узнаваемый из ароматических углеводородов – это бензол. Возможно, многие вспомнят его формулу по урокам органической химии в 10-х – 11-x классах школы: шестигранник с двойными связями. Ароматические углеводороды используются, прежде всего, как сильный растворитель, который должен протравить запечатываемый ПВХ. Чуть менее 50% компонентов в составе сольвента – это непредельные углеводороды. Это вещества с большой силой инерции, которые ускоряют реакцию и в то же время защищают наше дыхание и окружающую среду. Простейшим непредельным углеводородом является этилен.
Стоит заметить, что со времени своего появления сольвентные чернила прошли через колоссальный ряд преобразований и изменений. Первоначально в качестве растворителя в них использовался метилэтилкетон. Это очень токсичное вещество. Затем его заменили на циклогесанон. Он используется в производстве сольвентных чернил до сих пор, имеет отвратительный запах, очень токсичен, но протравливает ПВХ просто замечательно. В тех случаях, когда печатают классические баннеры для наружной рекламы, работают именно с чернилами на основе циклогексанона. Однако многие РПК сегодня не специализируются на производстве настоящей наружки, а оказывают гораздо более широкий спектр услуг, и поэтому в современных плоттерах для производителей вывесок с традиционной шириной печати 1,6 м используются сольвентные чернила, в составе которых вообще не содержится этих жестких растворителей. Теперь в основе сольвентных чернил для таких плоттеров – эфиры органических кислот. Их применение привело к снижению скорости высыхания отпечатков, но этим вполне можно пренебречь. При этом способность чернил протравливать ПВХ осталась на очень достойном уровне. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев в сольвентных чернилах используется этилацетат. Его стоимость можно назвать вполне адекватной, он низко токсичен, и у него вполне приемлемый запах.
Запаху чернил стоит уделить особое внимание. Очень многие из сложных эфиров в составе чернил или не имеют никакого запаха, или же, наоборот, имеют приятные запахи (к примеру, пахнут фруктами). Когда мы с вами чистим апельсин, мы чувствуем его специфический запах. Его как раз и издает сложный эфир, только природного происхождения, а не химически синтезированный. Об этом стоит помнить, когда маркетологи нам заявляют, что экосольвентные чернила – это экологически безопасные чернила. Это неправда. Если чернила не имеют запаха, это совершенно не значит, что они безвредны. 
Характерный пример – природный газ, используемый в быту. Он не имеет ни запаха, ни цвета. Из-за этого шахтеры никогда не знают, в какой момент им необходимо оставлять шахту, наполненную природным газом. Перед подачей в магистраль для бытовых нужд и отопления в газ специально добавляют отдушки (одоранты), чтобы человек при утечке газа сразу мог почувствовать опасность. Поэтому использование в сольвентных чернилах сложных эфиров, лишенных запаха или даже приятно пахнущих, очень опасно. Печатникам это не дает никаких сигналов о том, что пора проветрить помещение или надеть респиратор. Конечно, экосольвентные чернила относительно безопасны при правильной организации печатающего производства. Что касается приставки «эко-», то никакого отношения к экологии не имеет. Это просто эконом-вариант классических жесткосольвентных чернил. В их производстве используются более дешевые компоненты, соответственно, они и стоят немного дешевле.
Одним из наиболее важных компонентов в составе сольвентных чернил являются пигменты. Сегодня известно колоссальное количество пигментов, при этом из одних и тех же материалов можно получить пигменты очень разного качества. При производстве качественных чернил пигменты перемалываются таким образом, чтобы помол (одна частица) не превышал по величине 100 – 300 нанометров. Чтобы наглядно представить себе размер такой частицы, можно сказать, что это примерно двадцатая часть крупинки муки самого высшего помола. 
Помимо того, что необходимо обеспечить именно столь малый размер пигментов, все частицы должны быть очень равномерно помолоты. Но и этого недостаточно. Очень важно, чтобы в процессе сольвентной печати в структуру материала (носителя) было донесено максимальное количество требуемого пигмента. Это достигается добавлением в состав чернил специальных полимеров, о которых речь пойдет несколько позже.
Говоря о сольвентной печати, нельзя не уделить внимание стойкости отпечатков к выцветанию и выгоранию. И в этом случае стоит вспомнить о школьных уроках физики. Что же имеется в виду под скоростью к выцветанию? Фактически это скорость протекания химических реакций разложения того или иного пигмента. Самым жестким условием, при котором происходят эти химические реакции, является ультрафиолетовое излучение. С точки зрения физики понятно, что под воздействием потока белого света будут разрушаться большие молекулы пигментов. Не разрушатся только молекулы того цвета, который не будет поглощен. Все краски в напечатанном изображении при облучении светом демонстрируют свою способность к отражению и поглощению света. Наименее щадящим по отношению к пигментам является ультрафиолетовое излучение, поскольку оно является коротковолновым и непрозрачным, и потому сильнее всего разрушает пигменты всех распознаваемых человеческим глазом цветов.
В реальности выцветание (то есть разрушение пигмента) происходит не только под воздействием ультрафиолетового излучения, но и из-за других внешних условий. Это могут быть и высокая влажность, и высокие температуры, и промышленные выбросы, и воздействие агрессивных газов. В числе последних наиболее известен озон, по силе своего воздействия на пигменты он стремится к ультрафиолетовому излучению. Однако на практике отпечатки воздействию озона почти не подвержены только потому, что в реальной жизни с озоном мы сталкиваемся крайне редко.
Следующий компонент в составе сольвентных чернил – это полимеры. Далеко не все производители красок для широкоформатной печати их добавляют. При этом не делается это только из экономии: при организации химического производства добавление полимеров и специальных добавок требует очень больших материальных вложений. Это сложно, это дорого, это требует участия химиков-технологов высокого класса в разработках и производстве чернил. Тем не менее, в качественных сольвентных чернилах эти компоненты используются, ровно в том количестве и того качества, как стоило бы.
Что же это за полимеры? В настоящее время чаще всего используются сополимеры на основе винилхлорида с винилацетатом. Мелко помолотые пигменты, о которых говорилось ранее, занимают положение в межмолекулярном пространстве в макромолекулах этих сополимеров. Производители чернил могут варьировать вязкость сополимеров и тем самым задавать количество пигмента, который расположится в их межмолекулярном пространстве, и при этом пигмент будет очень плотно упакован в сополимер. Эта комбинация во время печати будет очень мягко, очень плавно, но довольно глубоко диффундировать в поверхность ПВХ. В результате обеспечивается высокая стойкость напечатанного изображения к истиранию. Плюс – поскольку сами полимеры изготавливаются на основе поливинилхлорида, они так же, как и ПВХ, обладают отличными свойствами по устойчивости к ультрафиолетовому излучению и механическому воздействию. Иными словами, эти полимеры в составе сольвентных чернил используются для того, чтобы очень мягко вводить пигменты в точном заданном количестве внутрь структуры ПВХ и обеспечивать долговечность отпечатков.
Наконец, к последней группе компонентов в составе сольвентных чернил можно отнести специальные добавки. Чаще всего в дешевых альтернативных чернилах этих добавок просто нет. В качественных чернилах суммарная составляющая этих веществ не превышает 3%, в редких случаях – составляет около 5%. В эту группу входят антиоксиданты, которые препятствуют окислению пигмента (то есть – изменению его цвета), антиссикативы, сохраняющие вязкость чернил и, самое главное, замедляющие засыхание краски в дюзах, а также антикоагулянты, которые не дают частицам пигмента слипнуться друг с другом. Также используются и добавки, о которых чаще всего производители чернил предпочитают не распространяться: это нафтены и парафины. Их добавляют для стабилизации вязкости чернил при резких перепадах температур. Если, к примеру, плоттер установлен в помещении, в котором неожиданно упала температура, качественные чернила отреагируют на это более спокойно, чем чернила, при разработках которых о перепадах температур производитель вообще не задумывался.
Вывод, который можно сделать на основе всего вышесказанного, - при выборе сольвентных чернил не нужно отдавать предпочтение самым дешевым краскам. Надо понимать, что низкая цена на товар образуется не на пустом месте, и что производство по-настоящему хороших качественных чернил – это сложный ресурсоемкий технологический процесс. Творческих вам успехов и успехов в бизнесе!
Автор - Кира Колчина, исполнительный директор компании «РуссКом-Графикс»
Количество просмотров: 5859
