Komplexní průvodce tiskovými barvami: Složení, vlastnosti a technologie

Základní charakteristika a složení tiskových barev

• Definice: Tiskové barvy jsou základní materiály polygrafické výroby, které umožňují přenos informací (textu a obrazu) na potiskovaný materiál.

• Kvalitativní požadavky:

  • Barva musí být dostatečně kontrastní vzhledem k tiskovině.
  • Musí vykazovat stabilitu (odolnost vůči vyblednutí či jiné degradaci) po celou dobu životnosti tiskoviny.
  • Složení musí být přizpůsobeno konkrétní tiskové technologii a typu potiskovaného materiálu.

• Základní složení tiskových barev (procentuální zastoupení):

  • Koloranty (pigmenty a barviva): $5\text{--}30\,\%$
  • Pojiva (filmotvorné látky): $15\text{--}60\,\%$
  • Rozpouštědla a ředidla: $20\text{--}70\,\%$
  • Aditiva: $1\text{--}10\,\%$

Koloranty: Pigmenty a barviva

Koloranty jsou barevné prostředky ovlivňující barevnost tiskové barvy. Dělí se na barviva a pigmenty.

• Barviva:

  • Jsou v tiskových barvách rozpustná.
  • Dodávají barvám vysoký jas.
  • Nevýhodou je nízká kryvost a obvykle i nízká světlostálost.
  • V polygrafii se používají především k jemné úpravě barevného odstínu.

• Pigmenty:

  • Jsou barevné, nerozpustné prášky, které se v pojivu dispergují (rozmíchávají).
  • Jsou schopny absorbovat a rozptylovat světlo dopadající na materiál.

• Dělení pigmentů podle chemické povahy:

  • Organické: Sloučeniny odvozené od uhlovodíků. Používají se pro výrobu pestrých barev. Vyznačují se vysokou barvivostí, jasnějšími odstíny a vysokou transparencí (průhledností).
  • Anorganické: Sloučeniny kovů. Používají se převážně pro výrobu nepestrých barev.

• Přehled anorganických pigmentů:

  • Bílé: Titanová běloba (vynikající kryvost, světlost), zinková běloba.
  • Plniva do papíru/tiskových barev: Uhličitan vápenatý, hydroxid hlinitý, kaolin.
  • Černé: Saze (carbon black) + hnědidla (modrá a fialová barviva pro úpravu odstínu).
  • Pestré: Chromové žluti (poskytují žluté až červené odstíny).
  • Kovové: Zlaté pigmenty – vyráběny z mosazi (slitina mědi a zinku).

• Přehled organických pigmentů:

  • Azopigmenty: Žluté, oranžové až červené odstíny; vykazují nižší stálost na světle.
  • Ftalocyaninové pigmenty: Modré až zelené odstíny; mají dobrou světlostálost.
  • Fanálové pigmenty: Fialové, modré až zelené; vyznačují se malou světlostálostí.
  • Antrachinonové pigmenty: Fialové, modré, oranžové a zelené; dobrá světlostálost.
  • Chinakridonové pigmenty: Červené až červenofialové; dobrá světlostálost.

• Pigmenty pro čtyřbarvotisk (CMYK):

  • Azurová (Cyan): Ftalocyaninové pigmenty.
  • Purpurová (Magenta): Chinakridonové pigmenty.
  • Žlutá (Yellow): Diarylová žluť.
  • Černá (Key): Saze + hnědidla.

Pojiva, rozpouštědla a aditiva

• Pojiva (filmotvorné látky):

  • Zajišťují přenos pigmentu na materiál a jeho fixaci.
  • Vytváří tenký pružný film, který chrání pigment proti otěru.
  • Typy pojiv:
    • Vysychavé a polovysychavé oleje: Lněný, tungový nebo sójový olej (získané lisováním semen).
    • Přírodní pryskyřice: Kalafuna (destilační zbytek pryskyřic borovice).
    • Kaučuky.
    • Asfalt: Produkty ropné destilace používané pro tmavé tóny barev.

• Rozpouštědla a ředidla:

  • Rozpouštědla: Rozpouští filmotvorné látky v barvě.
  • Ředidla: Pouze snižují viskozitu (zvyšují tekutost), nerozpouští pojiva.
  • Po tisku se buď odpařují (VOC látky), nebo zapíjejí do materiálu.
  • Dělení podle těkavosti:
    • Pomalovače: Méně těkavá, zpomalují zasychání.
    • Zrychlovače: Těkavější, urychlují zasychání.
  • Klasifikace rozpouštědel:
    • Organická (těkavá VOC): Aromatické uhlovodíky ($toluen, benzen, xylen$), alifatické uhlovodíky ($benzin$), alkoholy ($ethanol, izopropylalkohol$), aldehydy a ketony ($aceton$).
    • Anorganická: Voda.

• Aditiva (přísady 1–10 %):

  • Vosky: Zlepšují odolnost vůči otěru.
  • Sušidla (sikativy): Urychlují zasychání barev.
  • Antioxidanty: Zpomalují zasychání (např. v barevníku ofsetového stroje).
  • Konzervační prostředky: Zabraňují mikroorganismům ve vodových barvách.
  • Další: Odpěňovače, biocidy, deodoranty, látky proti prášení.

Mechanismy zasychání tiskových barev

Zasychání je proces přeměny tekuté fáze barvy na fázi pevnou.

• Fyzikální procesy (bez chemických reakcí):

  • Odpařování: Odstranění těkavých rozpouštědel ($toluen, ethanol, aceton, voda$). Uplatňuje se u flexotisku, hlubotisku a heatsetového ofsetu.
  • Penetrace (zapíjení): Rozpouštědla s nízkou těkavostí vsakují do porézního materiálu. Typické pro ofset, knihtisk (noviny) a inkjet na savé papíry.

• Chemické procesy (vytvrzování):

  • Oxypolymerace: Zasychání za účasti vzdušného kyslíku u barev s obsahem vysychavých olejů. Vhodné pro nesavé materiály (plastové fólie v ofsetu, knihtisku a sítotisku).
  • UV vytvrzování (fotopolymerace): Zesíťování molekul vyvolané UV zářením. Je velmi rychlé, ekologické (bez VOC), barvy mají vysoký lesk a odolnost. Vzniká při něm ozon.
  • EB vytvrzování (electron beam): Vytvrzování svazkem urychlených elektronů.
  • Kondenzace: Kombinovaný proces (odpaření rozpouštědla a následné chemické síťování). Typické pro dvousložkové barvy v sítotisku.

• Faktory ovlivňující rychlost zasychání:

  • Vlastnosti materiálu (pórovitost, savost, plošná hmotnost).
  • Složení barvy (těkavost rozpouštědel).
  • Tloušťka nanášené vrstvy (silnější vrstva schne déle).
  • Rychlost tisku (vyšší rychlost zkracuje čas na zasychání).

Vlastnosti tiskových barev a viskozita

• Viskozita (tekutost): Základní vlastnost barvy. Čím vyšší viskozita, tím pomaleji barva teče.

  • Jednotky: $Pa\,s$ (pascalsekunda) nebo $N\,s/m^2$.
  • Měření: Výtokový pohárek (měří se čas průtoku).
  • Závislosti: Zahřátím kapaliny se její viskozita snižuje.
  • Hustota: Vyjadřuje míru vazby molekul v kapalině. Viskóznější kapaliny mají molekuly spojené pevněji.

• Další sledované parametry: Barevná vydatnost, sušina (obsah netěkavých složek), obsah VOC, lepivost (tack), skladovatelnost, zdravotní nezávadnost.

Barvy pro klasické a digitální technologie

• Ofsetové barvy:

  • Přenáší se velmi tenký film ($1\text{--}2\,\mu m$).
  • Barvy jsou pastovité, silně pigmentované, s vysokou viskozitou.
  • Viskozita: Archový ofset ($40\text{--}100\,Pa\,s$), kotoučový ofset ($2\text{--}75\,Pa\,s$).
  • Dělení dle stroje: Coldsetové (pro noviny, zasychají penetrací) a Heatsetové (pro časopisy, zasychají teplem).

• Knihtiskové barvy:

  • Podobné ofsetovým, pastovité, viskozita $2\text{--}150\,Pa\,s$.
  • Tloušťka filmu $4\text{--}6\,\mu m$, obsahují méně pigmentu než ofsetové.

• Hlubotiskové barvy:

  • Nízká viskozita (kapalné), $10\text{--}200\,mPa\,s$.
  • Tloušťka filmu $6\text{--}9\,\mu m$. Pigmenty musí mít měkkou strukturu (ochrana stěrky).
  • Rozpouštědla: Toluen (pro publikační tisk – toxický), alkoholy/ketony (pro obaly).

• Flexotiskové barvy:

  • Kapalné barvy s nízkou viskozitou ($50\text{--}500\,mPa\,s$).
  • Tloušťka filmu cca $3\,\mu m$. Používají se lihové, vodové nebo UV barvy.

• Sítotiskové barvy:

  • Nejsilnější vrstva barvy ($8\text{--}30\,\mu m$ i více).
  • Viskozita $2\text{--}4\,Pa\,s$, používají se hrubší pigmenty.
  • Široká škála: olejové, rozpouštědlové, vodové, UV, dvousložkové (pro sklo a kov).
  • Speciální efekty: 3D barvy (Braillovo písmo, tloušťka až $0,2\,mm = 200\,\mu m$), termochromní barvy (reagují na teplo).

• Tamponový tisk:

  • Podobné sítotiskovým, ale s velmi jemně mletými pigmenty kvůli tenké vrstvě.
  • Nepřímý tisk přes silikonový tampon.

• Digitální tisk – Tonery:

  • Práškové: Pro laserový tisk ($80\text{--}90\,\%$ pojiva, $5\text{--}15\,\%$ pigmentu). Fixace teplem a tlakem.
  • Kapalné: Technologie HP Indigo (směs v nevodivé kapalině, viskozita $15\,mPa\,s$).

• Digitální tisk – Inkousty:

  • Kapalné: Nízká viskozita ($1\text{--}30\,mPa\,s$), nanášeny tryskami z cartridge.
  • Hot-melt (tavné): Tuhé látky (vosky/pryskyřice), bod tání $60\text{--}120\,^{\circ}C$. Po dopadu na papír okamžitě tuhnou.

Rozdělení barev podle konzistence

• Kapalné: Flexotiskové, hlubotiskové, sítotiskové (některé), tamponový tisk, inkjet.
• Pastovité: Ofsetové, knihtiskové.
• Práškové: Laserový tisk (tonery).

Otázky & Diskuse

• Jaký je rozdíl mezi rozpouštědlem a ředidlem?
  • Rozpouštědlo aktivně rozpouští filmotvorné látky (pojiva), zatímco ředidlo pouze upravuje (snižuje) viskozitu barvy, aniž by pojivo rozpouštělo.
• Proč nelze toluen použít pro potisk potravinářských obalů?
  • Toluen je toxická látka, proto je v hlubotisku pro obalový tisk nahrazován lihovými či ketonovými rozpouštědly.
• Co určuje tloušťku barvového filmu v sítotisku?
  • Tloušťka souvisí s hustotou síta, typem barvy a požadavkem na výsledný nános, který může dosahovat až $30\,\mu m$.