TL;DR: Rychlý přehled

Tento článek se podrobně zabývá tiskařskými barvami a mechanismy schnutí, což je klíčové pro polygrafii. Probereme specifika barev pro různé tiskové techniky jako ofset, knihtisk, hlubotisk, flexotisk, sítotisk, tampónový tisk a digitální tisk. Dále se zaměříme na tři hlavní kategorie mechanismů schnutí: fyzikální (zapíjení, odpařování), chemické (oxypolymerace, fotopolymerace) a kombinované (quickset). Porozumění těmto procesům je zásadní pro kvalitu a efektivitu tisku.

Úvod: Svět tiskařských barev a jejich schnutí

Vítejte ve fascinujícím světě polygrafie! Tiskařské barvy a mechanismy schnutí představují jeden z nejdůležitějších aspektů tisku, bez kterého by nebylo možné dosáhnout kvalitního a trvanlivého výsledku. Pochopení, jak se tisková barva mění z tekutého stavu na pevný film, je klíčové pro každého studenta i profesionála v oboru.

Úspěšné zaschnutí barvy je podmínkou pro další zpracování potištěného materiálu a pro jeho finální vzhled. Pojďme se ponořit do detailů a rozebíráme tuto komplexní problematiku.

Co jsou tiskařské barvy a proč je důležité jejich schnutí?

Tiskařské barvy jsou složité směsi pigmentů, pojiv, rozpouštědel a aditiv, které se nanáší na potiskovaný materiál. Po nanesení musí barva zaschnout, aby se pigmenty pevně uchytily na povrchu a vytvořily stabilní, suchý povlak.

Způsob zasychání závisí na mnoha faktorech: složení barvy (typ pojiva a rozpouštědel), druh potiskovaného materiálu, teplota prostředí a přístup vzduchu. V praxi se často uplatňuje několik mechanismů schnutí současně.

Charakteristika tiskařských barev pro různé techniky

Každá tisková technika vyžaduje specifické složení a vlastnosti tiskových barev, které se liší viskozitou, tloušťkou barvového filmu i způsobem schnutí. Pojďme se podívat na ty nejdůležitější.

Ofsetové barvy: Specifika a schnutí

Ofsetové barvy se vyznačují nejnižší tloušťkou suchého barvového filmu (1–2 μm) a vysokou viskozitou (2–100 Pa·s), což je činí pastózními. Mají pseudoplastické a tixotropní chování.

Nesmějí obsahovat těkavé kapalné složky, aby nezasychaly na válcích barevníku a na tiskové formě. Je také zakázáno používat agresivní rozpouštědla, která by narušila pryžový potah ofsetového válce.

• Typy a schnutí ofsetových barev:
• Archové barvy: Používají quickset (dominantní pro savé materiály) nebo oxypolymeraci/UV vytvrzování (pro nesavé materiály – plasty, kovy).
• Kotoučové barvy: Heatsetové (zasychají působením horkého vzduchu nebo IČ záření na natírané papíry) a coldsetové (zasychají za pokojové teploty zapíjením na nenatírané papíry, např. novinový tisk).
• UV tvrditelné barvy jsou dostupné pro archový i kotoučový tisk.
• Existují také speciální barvy pro ofset bez vlhčení.

Knihtiskové barvy: Vlastnosti a mechanismy schnutí

Knihtiskové barvy vytvářejí tenkou vrstvu (suchý film 3 μm) a v mnoha ohledech se podobají ofsetovým barvám. Jsou vysokoviskózní (2–150 Pa·s), pseudoplastické a tixotropní.

Na rozdíl od ofsetových barev se u nich nemusí brát v úvahu tvorba emulze s vlhčícím roztokem.

• Zasychání knihtiskových barev:
• Zapíjením: Typické pro novinové barvy na papíru.
• Oxypolymerací nebo UV vytvrzováním: U fóliových barev na neporézním materiálu, například pro potisk etiket.

Hlubotiskové barvy: Rychlost a složení

Hlubotiskové barvy se vyznačují větší tloušťkou barvové vrstvy (v suchém stavu 6–8 μm) a nízkoviskózním složením (10–200 mPa·s). Nízká viskozita je nezbytná pro dokonalé plnění a vyprazdňování jamek hlubotiskového válce při vysokých rychlostech tisku.

Obsahují většinou velmi těkavá rozpouštědla, což zajišťuje rychlé zasychání (tisk do suché), ale zároveň nesmějí zasychat už v jamkách hlubotiskového válce.

• Zasychání hlubotiskových barev:
• Odpařením rozpouštědla: Základním rozpouštědlem je často toluen (vynikající tiskové vlastnosti, ale toxicita).
• Publikační barvy: pryskyřice na bázi modifikované kalafuny, toluen, xylen.
• Obalové barvy: deriváty celulózy, ethanol.

Flexotiskové barvy: Odvozené od hlubotisku

Flexotiskové barvy jsou složením a vlastnostmi podobné hlubotiskovým barvám, ze kterých byly odvozeny. Vytvářejí tenkou vrstvu (suchý film 3 μm) a jsou nízkoviskózní (50–500 mPa·s).

Musí dokonale vyplňovat a vyprazdňovat jamky aniloxového válce. Často se dodávají ve formě koncentrátu a obsahují těkavá rozpouštědla, aby rychle zasychaly, ale ne v jamkách aniloxového válce.

• Zasychání flexotiskových barev odpařením rozpouštědla:
• Lihové (rozpouštědlové) barvy: ethanol, ethylacetát (urychluje schnutí).
• Vodové barvy: voda s alkoholem jako pomocným rozpouštědlem (pro porézní savé materiály jako papír a lepenka).
• UV barvy: s ethylacetátem (pro tisk tenkých filmů na polymerní fólie, potisk etiket).

Sítotiskové barvy: Nejtlustší vrstva

Sítotiskové barvy vytvářejí největší tloušťku barvové vrstvy ze všech tiskových technik (suchý film 8–30 μm, i více). Viskozita se pohybuje od nízkoviskózních po pastózní (1,5–4 Pa·s) a souvisí s typem barvy, požadovanou tloušťkou a hustotou síta. Mají tixotropní charakter.

Viskozita musí být dostatečně nízká pro dobré roztírání a průchod sítem, ale zároveň dostatečně vysoká pro zřetelný tisk a zabránění přilepení síta k materiálu. Nesmějí obsahovat příliš těkavá rozpouštědla, protože sítotisková forma je otevřená a barva by zasychala na sítu.

• Zasychání sítotiskových barev:
• Nejčastěji odpařením rozpouštědla: (rozpouštědlové a vodové barvy).
• Zapíjením: (olejové barvy).
• Oxypolymerací: (olejové barvy).
• UV vytvrzováním: (UV barvy).
• Příklady sítotiskových barev:
• Rozpouštědlové barvy: nitrocelulóza ve směsi ketonů, esterů a benzínu (pro plasty).
• Vodové barvy: disperze pryskyřice ve vodě (pro papír, karton, lepenku, textil, některé plasty).
• Olejové barvy: lněný olej a alkydové pryskyřice rozpuštěné v benzínu, toluenu nebo styrenu (pro plakáty, etikety, reklamu na papíru/kartonu).
• UV barvy: neobsahují těkavá rozpouštědla (pro všechny druhy materiálů).
• Speciální barvy zahrnují glazury, metalické, perleťové, fluorescenční, fotochromní, termochromní a parfémované barvy.

Barvy pro tampónový tisk: Podobné sítotisku

Barvy pro tampónový tisk jsou svým složením velmi podobné sítotiskovým barvám. Vytvářejí větší tloušťku barvové vrstvy (10 μm).

• Zasychají:
• Odpařením rozpouštědla: (pro potisk papíru a běžných plastů).
• UV vytvrzováním: (pro potisk neporézních materiálů – kovy, sklo).
• Typy tampónových barev: jednosložkové (pryskyřice v organickém rozpouštědle), dvousložkové (pryskyřice v rozpouštědle + tužidlo) a UV barvy.

Digitální tisk: Tonery a inkousty

Digitální tiskové barvy se výrazně liší složením i způsobem zasychání od klasických tiskových technik. K přenosu využívají kinetickou energii, elektrické nebo magnetické síly.

• Tonery:
• Práškové: Tvořeny 80-90 % hm. pojiva, 5-15 % pigmentu a 1-3 % příměsí (vosky, silikony) optimalizujícími vlastnosti. Pojivem je často kopolymer polystyren-methakrylát. Velikost částic je 5-15 μm.
• Kapalné: Disperze pigmentů, aditiv a polymerů v elektricky nevodivé kapalině. Tloušťka filmu je 3 μm.
• Inkousty:
• Nízkoviskózní kapaliny.
• Zasychají: zapíjením, odpařením rozpouštědla nebo UV polymerací, v závislosti na chemickém složení kapalné složky (voda, rozpouštědlo, monomery).
• Tuhé/tavné inkousty: aplikovány při vyšší teplotě v tekutém stavu, po ochlazení ztuhnou.
• Barvotovorná složka: pigmenty, barviva nebo jejich kombinace.
• Barvivové inkousty: Pronikají hluboko do materiálu, levnější, ale nižší kryvost a světlostálost.
• Pigmentové inkousty: Odolnější vůči UV záření a vlhkosti, vyšší kryvost, menší barevný gamut. Nosnou kapalinou může být olej, organická rozpouštědla nebo monomery.

Detailní rozbor mechanismů schnutí tiskových barev

Zasychání tiskových barev je složitý proces, který se dělí na fyzikální, chemické a kombinované způsoby. Pochopení těchto mechanismů je klíčové pro správný výběr barvy a optimalizaci tiskového procesu.

Fyzikální způsoby schnutí

U fyzikálních způsobů nedochází k chemickým přeměnám pojiva, ale pouze k odstranění rozpouštědla a ředidla z natištěného barvového filmu.

1. Zapíjení (Penetrace):

• Ihned po tisku proniká rozpouštědlo do porézní struktury potiskovaného materiálu (pórů papíru). V povrchové vrstvě se zvyšuje podíl filmotvorných látek a pigmentu, až se vytvoří pevný film.
• Proces je velmi rychlý; většina rozpouštědla se vsákne během prvních sekund. Uplatňuje se pouze při tisku na savé materiály.
• Příklady: barvy pro kotoučový ofset (coldset) na savé papíry, rotační knihtisk, novinové barvy (zasychají při pokojové teplotě), flexotiskové a sítotiskové barvy na savé materiály, inkousty, vodové barvy (část vody se zapije, zbytek se odpaří).

2. Odpařování:

• Dochází k odpaření rozpouštědla z barvové vrstvy do prostoru. K urychlení se často využívají horkovzdušné sušárny s odsáváním odpařených rozpouštědel.
• Příklady: flexotiskové, hlubotiskové a sítotiskové barvy, inkousty.
• Rozpouštědlové barvy s těkavými organickými rozpouštědly zasychají převážně při zvýšené teplotě (horkým vzduchem, IČ zářením).
• Vodové barvy.
• Barvy pro kotoučový ofset (heatset): za normální teploty nezasychají na válcích, ale k odpaření a vytvoření pevného filmu dojde v sušárně při teplotě nad 250 °C.

Chemické způsoby schnutí

Chemické způsoby zahrnují chemické reakce ve vrstvě pojiva, které vedou k vytvrzení barvového filmu. Uplatňují se především při potisku nesavých materiálů.

1. Oxypolymerace:

• Působením vzdušného kyslíku je vyvolána polymerace (řetězová reakce), která vede k prostorovému sesíťování molekul pojiva. To se projeví vznikem tuhého pružného filmu barvy.
• Jako katalyzátory se používají sušidla urychlující přenos kyslíku (proces lze urychlit i IČ zářením a horkým vzduchem). V kyselém prostředí (kyselý papír, kyselý vlhčící roztok) může být účinnost sušidel snížena, což vede ke zpomalenému schnutí.
• Příklady: barvy pro archový ofset na nesavé materiály.

2. Fotopolymerace (UV vytvrzování):

• Polymerace iniciovaná fotochemicky UV zářením.
• K celkovému zaschnutí dochází bez odstranění jakýchkoliv složek tiskové barvy; rozpouštědlo se spolupodílí na tvorbě barvového filmu a neodpařuje se do ovzduší.
• UV barvy musí obsahovat fotoiniciátor, který absorbuje UV záření a rozpadne se na částice schopné zahájit polymerní reakci.
• Jedná se o velmi rychlou reakci, která vede k okamžitému zaschnutí barvy po ozáření UV světlem. Veškerý materiál nanesené barvy zůstává součástí vytvrzeného filmu, což zajišťuje dokonalé využití surovin.
• Příklady: speciální UV barvy pro téměř všechny tiskové techniky.

Kombinované způsoby schnutí

Kombinované způsoby schnutí tiskových barev spojují fyzikální a chemické procesy.

1. Quickset:

• Jde o kombinaci zapíjení a oxypolymerace. Po relativně rychlé penetraci rozpouštědla do potiskovaného materiálu (během 2–30 minut) zůstává na povrchu tenký film.
• Tento film následně zasychá oxypolymerací. K dokonalému proschnutí dojde obvykle za 8–16 hodin.
• Příklady: barvy pro archový ofset na savé materiály.

Nejčastější dotazy studentů k tiskařským barvám a schnutí

Zde najdete odpovědi na otázky, které si studenti často kladou v souvislosti s tiskařskými barvami a mechanismy schnutí.

Proč je schnutí tiskařských barev tak důležité?

Schnutí je klíčové pro stabilizaci tištěného obrazu a zabránění rozmazání, otiskům nebo poškození barvy. Zajišťuje trvanlivost tisku a umožňuje další zpracování materiálu, jako je řezání, skládání nebo laminování. Bez správného schnutí by byl tisk nekvalitní a nepoužitelný.

Jaký je rozdíl mezi fyzikálním a chemickým zasycháním?

Fyzikální zasychání spočívá v odstranění rozpouštědla z barvy (např. zapíjením do materiálu nebo odpařením) bez změny chemické struktury pojiva. Chemické zasychání zahrnuje chemické reakce (polymerace, síťování) ve vrstvě pojiva, které vedou k jeho vytvrzení a vytvoření pevného filmu. Chemické způsoby se často používají pro nesavé materiály.

Co ovlivňuje rychlost a způsob schnutí tiskařských barev?

Schnutí je ovlivněno složením barvy (typ pojiva, rozpouštědla), druhem potiskovaného materiálu (savost, povrch), teplotou okolního prostředí, vlhkostí vzduchu, přístupem vzduchu (pro oxypolymeraci) a použitými aditivy (sušidla, fotoiniciátory). I technologické nastavení tiskového stroje a sušárny hraje velkou roli.

Kde se uplatňuje Quickset schnutí?

Quickset schnutí je dominantní u archových ofsetových barev používaných na savé materiály. Jedná se o kombinaci rychlého zapíjení rozpouštědla do papíru a následné pomalejší oxypolymerace zbytkového tenkého filmu na povrchu. To umožňuje rychlou manipulaci s archy po tisku a zároveň zajišťuje dokonalé proschnutí v delším časovém horizontu.

Jaké jsou specifika digitálních tiskových barev?

Digitální tiskové barvy (tonery a inkousty) se od klasických liší v tom, že nepřenášejí barvu pomocí tiskové formy a využívají jiné mechanismy schnutí. Tonery jsou buď práškové (fixace teplem) nebo kapalné (elektrostatická fixace). Inkousty jsou nízkoviskózní kapaliny, které zasychají zapíjením, odpařením nebo UV polymerací, v závislosti na jejich složení. Mají také různé typy barvotvorných složek (barviva vs. pigmenty) s odlišnými vlastnostmi.

Závěr: Klíč k úspěšnému tisku

Jak jsme si ukázali, svět tiskařských barev a mechanismů schnutí je komplexní a fascinující. Správný výběr a pochopení těchto procesů je esenciální pro dosažení optimálních výsledků v polygrafii. Doufáme, že tento komplexní rozbor vám pomohl lépe pochopit tuto důležitou oblast a poslouží jako cenný materiál pro vaše studium či praxi. Mějte na paměti, že klíčem k úspěšnému tisku je nejen umění, ale i věda!