CC BY
39
УДК 667.5
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ СВОЙСТВ ОТТИСКОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ
КРАСОК НА ОСНОВЕ НАНОПИГМЕНТОВ
И.Е. Маркевич, В.В. Ваганов, И.Н. Фомичева
Рассмотрены исследования печатных свойств оттисков полученных с применением красок на основе нанопигментов. Исследованы и описаны преимущества данных красок по сравнению с традиционными технологиями по таким критериям как: структура растровой точки; цветовой охват; соответствие глянца изображения и субстрата; образуемый красочный слой; суммарная плотностью красочного покрытия.
Ключевые слова: нанопигменты, печатные краски, контроль качества, полиграфия, модификация печатных красок.
Целью работы является исследование печатных свойств оттисков, получаемых с применением красок на основе нанопигментов.
Задачи исследования. Получить оттиски с применением традиционной офсетной технологии и с применением красок на основе нанопигментов, выявить наиболее важные свойства оттисков, зависящих от используемых печатных красок, сравнить свойства полученных оттисков.
На рынке печатной продукции 98 % страниц печатается без использования цифровых технологий, но по технологии, которая была изобретена более 500 лет назад. Одна из основных причин в том, что при использовании современных цифровых технологий печати краски наносятся непосредственно на бумагу. При этом жидкие краски и многие пигментные частицы проникают вглубь бумаги и, оказываясь под ее поверхностью, неэффективно поглощают свет [1].
Одним из возможных способов повышения свойств печатных красок является модификация их состава нанопигментами. Применение нанопигментов позволяет не только значительно улучшить качество, но также повысить экономичность и экологичность самого процесса производства печатной продукции.
В качестве основных объектов исследования выступают печатные изображения, полученные на немелованных и мелованных бумагах с использованием краски для офсетной печати по бумаге, а также краски на основе нанопигментов (НП).
Свойства оттисков, зависящие от печатных красок. Для исследования и сравнения оттисков, получаемых с применением красок на основе НП, с оттисками, получаемыми с использованием традиционных технологий, необходимо выявить их печатные свойства, зависящие от применяемых красок.
Анализ позволил выявить следующий список свойств, зависящих от применяемых красок, которые были исследованы, а результаты исследований представлены далее в данной работе:
структура растровой точки;
цветовой охват;
соответствие глянца изображения и субстрата;
образуемый красочный слой;
суммарная плотностью красочного покрытия.
Образуемый красочный слой. Благодаря тому, что наноструктурированые частицы с нанесенным на них красителем имеют размер всего несколько десятков нанометров, после нанесения красок на их основе на субстрат, они образуют высокоплотную полимерную структуру — красочный слой толщиной порядка 0,1 микрона, что более чем в три раза меньше толщины красочной пленки при офсетной печати (рис. 1) [2].
Струнная УФ печагь
Водная ггруйнаяпечать
Ксерография Канографга
О ф;етая печагь
Рис. 1. Сравнение красочного слоя, получаемого в различных технологиях печати
Данная толщина красочной пленки является тончайшей в отрасли и обеспечивает высокую степень адгезии к широкому диапазону материалов, в том числе при печати по непористым материалам, таким как фольга, полимерные пленки и другие, а как следствие дает отличную стойкость к механиче-
скому воздействию. Это не только расширяет возможности выбора запечатываемых материалов, но и позволяет отказаться от применения грунтовок (праймеров) и надпечатных лаков с целью улучшения адгезионных свойств краски.
В ходе дальнейших исследований было установлено, что образовываемая на поверхности наноструктура не растекается и почти не проникает вглубь пористого запечатываемого материала, что связано с размерами образующих ее нанопигментов. Это позволяет получать изображения практически без эффекта растискивания, а в сочетании со значительно меньшими, по сравнению с обычными пигментами, размерами наноструктурированых частиц применять более высокое растрирование, вплоть до 3600 dpi.
Структура растровой точки. Точки, получаемые при струйной печати, обычно имеют нечёткие края. Это вызвано капиллярностью красокна водной основе, приводящей к тому, что краска поглощается и впитываются в бумажные волокна.
Точки, получаемые при офсетной печати, как правило, чётче, чем при струйной, но имеют зазубренные края из-за капиллярности краски.
Как говорилось выше, капли красок на основе нанопигментов при нанесении на бумагу или другие субстраты образуют тонкую сухую полимерную пленку и не проникают в бумажные волокна в отличие от жидких красок, которые наносятся непосредственно на субстрат. Поэтому краска на основе НП не впитывается в бумажные волокна.
Напротив, она плотно прилегает к бумаге, следуя ее шероховатости и структуре отдельных бумажных волокон, и буквально, образует сплошной слой на поверхности бумаги, позволяя экономично и эффективно использовать краску.
Этим объясняется способность нанографической печати соответствовать уровню глянца бумаги и печататьточки со сверх чёткими краями и высокой оптической однородностью. В результате точки, получаемые прииспользовании данных красок, исключительно круглые. На рис. 2 представлено сравнение растровых точек полученных с использованием разных печатных красок.
Рис. 2. Сравнение формы растровых точек
Цветовой охват. Применение красок на основе нанопигментов позволяет преодолеть еще один барьер. Поскольку нанопигментные частицы очень малы и на несколько порядков меньше обычных пигментов, ихсветовой динамический диапазон, шире, чем прииспользовании других технологий печати. Также данное свойство усиливается благодаря возможности нанесения на наночастицы большего удельного количества красящего вещества.
Поэтому технология нанографии позволяет печатать больше цветов системы Райопе, чем при офсетнойпечати, что обеспечивает более высокие динамические уровни яркости изображения (рис. 3).
Кроме того, данная технология позволяет получать плашечные изображения, глубина цвета которых несравнима ни с одной другой технологией печати.
НЛНОГТАФИЯ
Рис. 3. Сравнение возможного цветового охвата
443
Суммарная плотностью красочного покрытия. При наложении нескольких слоев разных цветов друг на друга существует ограничение на объем жидких красок, который можно нанести на бумагу. Этот максимально допустимый объем краски называется суммарной плотностью красочного покрытия (TIC) или уровнем суммарного красочного покрытия (TAC).Краска, нанесенная в количестве, превышающем ограничение, не связываются с нижними слоями и, что еще важнее, жидкую краску, находящуюся на субстрате, невозможно высушить полностью. Это может привести к размазыванию изображения следующим печатаемым листом[3].
Это относится ко всем технологиям печати, от офсетной до струйной. При струйной печати краски содержат такое большое количество воды, что при нанесении их на бумагу она насквозь пропитывается ей, размокает, деформируется и коробится.
После этого бумагу необходимо подогреть, чтобы вода испарилась из нее. Поэтому водные краски можно использовать только для печати продукции с низкой степенью красочного покрытия, например, книг и рекламных материалов, и невозможно использовать там, где требуется высокая степень красочного покрытия, например, для печати коммерческой, упаковочной и специализированной издательской продукции, включая печать журналов и книг с цветными иллюстрациями.
Описанные выше свойства нанопигментов, в большей степени именно образуемый красочный слой, почти полностью исключают впитывание краски в субстрат, что открывает снимает существующие ограничение на применение некоторых технологий печати для изготовления высококачественной продукции.
Соответствие глянца изображения и субстрата. Сравним одно и тоже изображение полученное на глянцевой мелованной бумаге в одном случае с применением красок на основе НП, а в другом — с использованием традиционной офсетной технологии (рис. 4).
Рис. 4. Сравнение печатного изображения, получаемого офсетом и нанографией
Анализируя результат, обнаруживается другая удивительная особенность сверхтонкого красочного слоя, создаваемого в процессе печати с использованием НП, — это чрезвычайно точное соответствие глянцу субстрата: глянцевые изображения на глянцевой бумаге, матовые изображения на матовой бумаге с одинаково высоким качеством и превосходными характеристиками, например, оптической плотностью, формой точек и т.д.
В отличие от этого, при офсетной печати, отпечатки хуже передают глянцевость субстрата, и часто имеют почти одинаковый глянец, независимо от его уровня у субстрата. Различный уровень глянца отпечатка и фона раздражает глаза, и поэтому такие отпечатки воспринимаются как более низкокачественные.
Выводы. Рассматривая описанные выше печатные свойства оттисков полученных с применением красок на основе нанопигментов, можно убедиться, что они являются очень перспективным направлением для внедрения в полиграфическое производство.
Они обладают значительно превосходящими существующие решения печатными свойствами, отличаясь высокими показателями насыщенности цвета, четкости растровых точек, точности передачи глянца субстрата, а также образуют тончайший полимерный слой, что значительно снижает впитывание в материал и приводит к повышению четкости границ изображения.
В отличие от офсетной, технология нанографической печати может использоваться вместе со всеми преимуществами цифровой печати, включая сокращение полного цикла печати, уменьшение отходов, возможность печати тиражей объемом в один экземпляр, а также печать с переменными данными. В то же время, она предоставляет высокое качество, сравнимое, а часто и превосходящее, традиционные технологии печати, что ранее было невозможно.
Данный прорыв может существенно продвинуть технологию печати и дать значительный экономический и экологический эффект в этой отрасли. Не смотря на всего несколько лет с открытия и начала развития данной технологии, современные исследователи уже говорят о том, что это может стать второй революцией в полиграфии после изобретения Иоганном Гутенбергом печатного станка 500 лет назад.
Список литературы
1. Ваганов В.В., Ваганов Г.В. Наноматериалы и нанотехнологии в полиграфии. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. 240 с.
2. Ваганов В.В., Ваганов Г.В., Брюс Ф.О. Печатные краски. Состав, получение, применение. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. 253 с.
3. Виноградов Е.Л., Ваганов В.В. Физические основы контактной и бесконтактной печати. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. 244 с.
Маркевич Илья Евгеньевич, студент, markevich-i9 7@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет,
Ваганов Вячеслав Владимирович, канд. техн. наук, профессор, prvaganov_spb@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет,
Фомичева Ирина Николаевна, студент, fromrussiavan@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет
RESEARCH OF PRINTING PROPERTIES OF IMAGES RECEIVED WITH APPLICATION OF INKS BASED
ON NANOPIGMENT
I.E. Markevich, V.V. Vaganov, I.N. Fomicheva
The work is devoted to the study of the printing properties of images obtained using inks based on na-nopigments. Studied and described the advantages of these paints in comparison with traditional technologies according to such criteria as: the structure of the raster point; color gamut; correspondence of the gloss of the image and the substrate; forming a colorful layer; total density of the colorful coating.
Key words: nanopigments, printing inks, quality control, printing, modification of printing inks.
Markevich Ilya Evgenyevich, student, markevich-i9 7@mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University,
Vaganov Vyacheslav Vladimirovich, candidate of technical sciences, professor, prvaganov_spb@mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University,
Fomicheva Irina Nikolaevna, student, fromrussiavan@gmail. com, Russia, Saint-Petersburg, Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University
