Об истории и классификации печатных красок

Печатные краски — это один из основных материалов в полиграфическом производстве. Говоря о печатных красках, мы подразумеваем краски для офсета, флексографии, трафарета и т.п. Что в них общего и чем они отличаются — читайте в сегодняшнем обзоре.

Немного истории

По определению, любая краска — это смесь пигмента со связующим веществом. Исходя из этого, конечно если не принимать во внимание наскальную живопись, самыми древними красками можно считать чернила для письма.

Наиболее ранние дошедшие до нас сведения о чернилах относятся примерно к 13001400 гг. до н.э. (Китай и Египет), однако подлинные записи тех времен не сохранились. Принято считать, что эти чернила делали из ламповой сажи, которую смешивали с растительным клеем. Писали такими чернилами при помощи кисти или заостренной палочки.

Понятно, что в те времена пигменты для красок изготавливались из натурального растительного или минерального сырья. Так, одной из наиболее ранних применявшихся красок была красная охра, с помощью которой выполнены рисунки в египетской «Книге мертвых» (папирус Ani; ок. 1300 г. до н.э.). Традиционно также использовали зеленую ярьмедянку и синюю ляпислазурь.

Рис. 1. Фрагмент папируса Ani

Практически такие же краски применялись для нанесения рисунка на ткани, а впоследствии и для печати на бумаге с деревянных досок высокой печатью — дерево между буквами и другими печатающими элементами удаляли так, чтобы они рельефно выступали. При таком способе печатания книг (ксилографические издания) необходимо было вырезать блоки отдельно для каждой страницы. Вырезанные формы покрывали краской и оттискивали изображение на бумагу.

Следующим шагом в развитии книгопечатания было изобретение наборного шрифта. В 1440 году Иоганн Гуттенберг, золотых дел мастер из Майнца, нашедший политическое убежище в Страсбурге, занялся опытами по книгопечатанию. Около 1450 года он добился определенных успехов, которые уже оправдали коммерческое использование его изобретения. Гуттенберг применил литой металлический шрифт, который и использовал для печатания своей знаменитой Библии, вышедшей в свет в 1456 году.

Достижение Гуттенберга состоит не только в том, что он изобрел книгопечатание подвижными литерами, но и в том, что типографская краска, которую делал Гуттенберг, хорошо приставала к металлическому шрифту и по своему составу отличалась от той, которую применяли при печатании с деревянных досок.

Краски, необходимые для книгопечатания, должны были хорошо смачивать поверхность металлического шрифта и хорошо удерживаться на нем, давать четкий оттиск, не расплываться, не проступать сквозь бумагу и не оставлять пятен. Эти старинные типографские краски сохраняют свой черный цвет вот уже более четырехсот лет. Состав их хранился в тайне. Известно только, что при изготовлении своих красок Гуттенберг использовал ламповую сажу и хлопковое масло.

Ученик Гуттенберга — Петер Шеффер при печатании уже применял цветные краски (синюю и красную). Его Псалтырь, датированная 1457 годом, и есть самый ранний известный нам образец многокрасочной — в три прогона — печати. Правда, формы на первых порах раскрашивались вручную. Со временем книги начали иллюстрировать при помощи многокрасочной ксилографии и других разновидностей гравированных изображений.

Первые записанные сведения, которые дают представление о составе красок, принадлежат Джозефу Моксону из Йоркшира (Англия). Он начал ежемесячно издавать отдельными выпусками брошюры, объединенные общим названием «Упражнения в механике, или Как искусно делать вещи». В 1683 году 24 выпуска были изданы отдельной книгой, которая была переиздана в 1958м в издательстве «Оксфорд юниверсити пресс». В этой книге Моксон описал процесс изготовления типографских красок «по голландскому способу». Кроме того, он писал о том, как доводят до соответствующей консистенции льняное масло. Его кипятили до тех пор, пока оно не вспыхивало. Пламя гасили металлической крышкой. Затем маслу давали вспыхнуть снова и т.д., пока оно не приобретало нужную консистенцию.

Моксон пишет: «Чтобы проверить, достаточно ли загустело масло, капни три или четыре капли на стол и дай им остыть. Затем смажь маслом указательный или средний и большой пальцы. Если масло хорошо загустело, оно при разлипании пальцев будет тянуться подобно смоле. В противном случае кипяти масло и поджигай его до тех пор, пока оно не достигнет нужной вязкости».

Революцию в репродуцировании произвел Ж. Леблон, который в 1719 году получил в Лондоне патент на многокрасочную печать с трех форм путем смешивания трех основных красок: «Новый способ размножения картин и рисунков в натуральных красках». Очень скоро к триаде добавили четвертую — черную краску.

Следующей вехой в истории развития печатных красок можно считать издание книги «Практическое руководство по печатному делу», написанную в 1728 году французским печатником Фертелем из СенОмера. В ней он упоминает о льняном и ореховом (из грецких орехов) маслах, утверждая, что конопляное и сурепное масла применяют редко. Он описывает способ получения копоти при помощи полотняного или деревянного навеса, под которым сжигают смолу. Как он пишет, «этим способом получают копоть, необходимую в нашем ремесле».

Он предлагал использовать два сорта олифы — грубую и тонкую, причем последнюю — для красных типографских красок. Фертель особенно подчеркивает необходимость строгого соблюдения количественного соотношения компонентов и перечисляет применяемые в печатном деле пигменты, в том числе свинцовые белила, придающие краскам более яркие оттенки.

В другой книге Бретон, придворный печатник короля Франции, в изданной им «Методической энциклопедии» подтверждает, что для получения хорошей олифы пригодны только льняное и ореховое масла. Он добавляет: «Правда, иногда используют конопляное и сурепное масла для печатания дешевых изданий».

Знаменитый французский гравер по дереву Папийон в своем труде «Исторический и практический обзор искусства гравировки по дереву» (Париж, 1776 г.) упоминает, что «ореховое масло лучше льняного».

В 1797 году А. Зенефельдер изобрел литографию, которая быстро превратилась в цветную «хромолитографию». Наконец, в 1818 году на окраине Парижа открылся первый в мире завод печатных красок Н. Лорилье.

В шестом издании «Британской энциклопедии» (1823 г.) появилась важная статья о типографских красках, в которой они были рассмотрены более подробно. В ней кратко сформулированы свойства, которыми должна обладать хорошая печатная краска, — «печатать чисто и легко . иметь насыщенный черный цвет, легко смываться со шрифта, быстро высыхать, не выцветать со временем». Последнее, наиболее важное свойство, достигают, как написано в статье, «поджиганием масла и последующим гашением огня путем закрывания сосуда».

Для того чтобы краска легко смывалась со шрифта, в нее добавляют мыло. Чистота печати определяется соответствующей консистенцией, достигаемой за счет добавок некоторого количества канифоли.

Вильям Сейведж, проработавший 36 лет печатником в столице Англии, издал в 1832 году книгу под заглавием «О приготовлении черных и цветных типографских красок», в которой он отзывается об упомянутой выше статье в «Британской энциклопедии».

Он утверждает, что ни одна из описанных рецептур печатных красок не имеет практической ценности для печатников. Даже если краски, приготовленные по таким рецептурам, выглядели прилично в момент печатания, все они через год или два проступали на оборотную сторону бумаги и пачкали ее. Из книги Сейведжа видно, что он хорошо знал свое ремесло. Например, он придает особое значение должной консистенции масла.

Сейведж считает, что добавка мыла в краску крайне необходима и без него типографские краски нельзя использовать. «Мыло, — пишет он, — придает краске способность приставать равномерно к шрифту и уменьшает количество краски, необходимое для покрытия шрифта. При получении оттиска оно переходит на влажную бумагу. Мыло предотвращает образование пленки на поверхности краски при ее хранении. На практике применяют желтое, казеиновое или скипидарное (канифольное) мыло. Мыло добавляют в загустевшее масло в конце процесса его обработки».

Сейведж утверждает, что он впервые приводит рецептуры красок, которые можно практически использовать при книгопечатании. Для приготовления черной типографской краски Сейведж брал 6 кварт (6,78 л) льняного масла, поджиганием доводил его до требуемой вязкости, добавлял в горячее масло 6 фунтов (2,72 кг) канифоли, а затем — 1,75 фунта (0,79 кг) сухого коричневого мыла. После остывания масла он размешивал в нем 5 унций (142 г) берлинской лазури или индиго, 4 фунта (1,81 кг) минеральной ламповой сажи и 3,5 фунта (1,58 кг) хорошей растительной черни. Пока состав не остыл, всё это тщательно растиралось.

Из описания Сейведжа понятно, что ему был известен способ отделения пигмента от отвара чернильных орешков при помощи железного купороса и от синего сандала при помощи квасцов. Он не скрывает отрицательного отношения к современным ему печатникам: «Во всей Великобритании не найдется трех печатников, которые могли бы приготовить хорошую типографскую краску».

Он подчеркивает важность контраста при выборе цветных типографских красок и рассматривает особенности применявшихся тогда пигментов.

Даже на фоне достижений науки и практики XXXXI веков многие высказывания Сейведжа выглядят вполне современно.

Современные материалы и процессы создания печатных красок

Современные печатные краски состоят в основном из следующих компонентов:

красящие вещества (пигменты или красители);
связующие вещества;
вспомогательные средства и добавки;
растворители.

Красящие вещества

От красящих веществ зависит цветовой тон и интенсивность его окраски. Связующие вещества помогают закреплению красящих веществ на запечатываемом материале, его сушке, а также приведению красителя в нужную форму (увлажнение, растворение). Вспомогательные вещества влияют на свойства краски (высыхание, текучесть, стойкость к истиранию и пр.). Растворители и разбавители, помимо явного применения, также способствуют транспортировке красителя.

В зависимости от способа и вида печати различают краски различной консистенции — от жидких на водной основе, включая пастообразные, до сухих.

Как уже упоминалось, красящие вещества подразделяются на пигменты (органические и неорганические цветные, белые или черные субстанции, нерастворимые в системах носителей) и красители. Говоря о пигментах, мы имеем в виду твердые частицы, которые распределены в жидком носителе (связующем) во взвешенном состоянии. Под красителями подразумеваются органические соединения в молекулярной форме.

Пигмент (рис. 2) — компонент наполненных композиционных материалов, придающий материалам непрозрачность, цвет, противокоррозийные и другие свойства. Нередко этот термин используется как синоним для неорганического красителя. Различают природные минеральные пигменты (неорганические компоненты красок) и биологические пигменты (биохромы — природные красители в составе живых организмов).

В технологии лакокрасочных материалов пигментами называют высокодисперсные неорганические или органические нерастворимые в дисперсионных средах вещества, способные образовывать с пленкообразователями защитные, декоративные или декоративнозащитные покрытия.

Растворимые вещества, способные окрашивать другие материалы, называют красителями.

Пигменты способны отражать и рассеивать свет, а поэтому светонепроницаемы. Они имеют широкий спектр поглощения, а следовательно, не являются «чистыми», с точки зрения передачи цвета, в отличие от красителей, которые имеют очень узкий спектр поглощения.

Красители — молекулы, окруженные растворителем (жидкость — основа). Поскольку почти каждая молекула, и не только на поверхности, может поглощать фотоны, красители отличаются высокой интенсивностью цвета и яркостью краски. Пигменты в любом случае нуждаются в связующем веществе при фиксации на запечатываемом материале, в то время как красители связываются непосредственно с поверхностью запечатываемого материала. Недостатком красителей является их ограниченная светопрочность (окисление ведет к выцветанию). В отношении светопрочности и стабильности цвета преимущество имеют пигментированные краски.

Пигменты как основной материал для краски более рентабельны по цене, чем красители. Однако изготовление краски на основе пигментов требует более высоких затрат по сравнению с красками на основе красителей. Пигменты должны дополняться диспергаторами для того, чтобы не агломерировать (агломерация — скопление мелких частиц). Красители, напротив, находятся в растворенном состоянии и не осаждаются в жидкости.

Печатные краски в основном изготавливаются на основе пигментов. Важнейшее исключение составляют, например, чернила для струйной печати. Однако и в этой области существует тенденция перехода к пигментам, характеризующимся лучшей светопрочностью, закреплением на бумаге. Доля пигмента в краске, в зависимости от цветового тона, составляет от 5 до 30%.

Связующие вещества

Это материалы, входящие в состав краски и определяющие все ее специальные свойства, за исключением цветового тона, обусловленного пигментом. Главное назначение связующего вещества — скрепляя при высыхании частицы пигмента между собой и с поверхностью, создать устойчивый красочный слой, обеспечивающий сохранность красок. Связующее вещество является основным компонентом красочного состава, определяющим консистенцию краски, прочность, твердость, атмосферостойкость и долговечность покрытия. Связующее вещество целиком определяет способы наложения красок и закрепления их на основе, а следовательно, можно считать, что технологически способы печати зависят от связующего вещества.

Связующие вещества при смешении с пигментами образуют красочную пасту. Частицы пигмента являются нерастворимыми и просто образуют суспензию в связующем веществе. Связующее вещество должно обладать необходимыми физическими свойствами для обеспечения применения по назначению. В обычных способах печати применяют краски, связующими веществами которых являются смолы, растворенные в минеральном масле. Оболочка из связующего вещества, окружающая частицы пигмента, защищает их от контактов, приводящих к объединению в агломераты и их осаждению.

Связующие вещества высыхают (задубливаются) на печатном материале и таким образом фиксируют пигменты.

Вспомогательные материалы

Вид вспомогательных материалов (добавок) в красках зависит от соответствующего способа печати, для которого они предназначены. Вспомогательные вещества добавляются для воздействия на сушку, текучесть и прочность к истиранию красок.

Вещества-носители

При обычных способах печати к веществамносителям для красящих средств относятся разбавитель печатной краски (например, минеральные масла), а также, если это необходимо, растворители (например, толуол в глубокой печати).

Требования к печатным краскам

На запечатываемом материале краски должны высыхать или задубливаться. Принципиально различают физические (впитывание и испарение) и химические (окислительную полимеризацию, лучевое задубливание) способы закрепления. Часто применяются комбинации этих способов сушки, общей особенностью которых является отверждение краски при переходе из жидкого состояния в твердое.

Краска должна хорошо схватываться с запечатываемым материалом. Обычными являются следующие варианты (или их комбинации):

краска закрепляется, например, механически на поверхности запечатываемого материала (проникает в поры, поглощается волокнами бумаги). Этому способствует соответствующее давление, создаваемое при печати (например, офсетной);
благодаря капиллярному действию краска проникает в поверхностные поры запечатываемого материала (например, струйная печать);
краска закрепляется благодаря полярным взаимодействиям (химические/физические эффекты) между нею и запечатываемым материалом, особенно на очень гладких поверхностях.

Перенос краски реализуется благодаря:

разделению краски на пути ее нанесения на оттиск (офсетная, глубокая, высокая печать). Красочные валики, печатная форма и резиновое полотно (в офсетном способе) переносят, то есть транспортируют красочный слой;
непосредственному переносу красочного слоя носителя на запечатываемый материал (горячее тиснение, термоперенос);
продавливанию краски через отверстия в сетке (трафаретная печать);
«набрызгиванию» краски на запечатываемый материал (струйная печать).

Реологические свойства красок

Реология (рис. 3) — способность вещества к деформации и текучести. В связи с этим нелишним будет упомянуть еще такое понятие, как «консистенция» — совокупность реологических свойств вязкой жидкости, вязкопластичного или вязкоэластичного тела. Консистенция печатной краски оказывает решающее влияние на производительность и качество выполнения печатного заказа. Консистенция как общий показатель может варьироваться с учетом применения красок для определенных печатных машин, запечатываемых материалов, скорости печати и т.д. (табл. 1).

Рис. 3. Реология — способность вещества к деформации и текучести

Таблица 1. Свойства красок в зависимости от способа печати

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎