Очень часто при выпуске полиграфической продукции процессом, определяющим качество и стоимость изделия, оказывается не сама печать, а послепечатная обработка.
Особенно это проявляется при производстве малотиражной печатной продукции.
Допечатные и печатные процессы часто требуют гораздо меньших затрат времени и труда, чем брошюровочно-переплетные и отделочные. Дефекты, послепечатной обработки, в значительной степени определяют качество печатного издания и могут свести на нет все усилия печатников.
Возникающие неполадки часто следствие того, что не учитываются свойства используемой бумаги и картона. Важно правильно выбрать бумагу для конкретного вида печатного издания, о чём мы писали здесь.
Факторы, определяющие качество операций послепечатной обработки оттисков определяются настройкой оборудования (давлением, температурой, скоростью операций), которые нужно оптимизировать (часто путём предварительных проб) и характеристиками используемых материалов (красок, лаков, клеёв, плёнок и т.д.). Из многообразия влияющих факторов выделим влияние свойств бумаги и картона. О выборе бумаги для конкретных печатных изданий мы писали здесь.
Немного о терминологии
Послепечатная обработка включает в себя процессы разрезания оттисков, брошюровочно–переплетные и отделочные операции.
- Разрезание оттисков может производиться из рулона, если печать ведется на рулонной печатной машине, при листовой же печати осуществляется подрезка печатных листов или разрезание оттисков на экземпляры. В ряде случаев, например, при производстве упаковки, этикетки или настенных календарей применяется высечка из бумажного полона.
- Брошюровочно–переплетные процессы – это технологические операции обработки оттисков (разрезание, фальцовка, приклейка к тетрадям форзацев и вклеек, перфорация и подбор блока на пружину и многие другие). Они включают:
- изготовления книжных блоков (скрепление листов – шитьё нитками или проволокой, клеевое скрепление, обработка блока – подготовка его для вставки в крышку или крытья обложкой);
- изготовления брошюр в мягкой обложке;
- изготовление блоков, соединённых пружиной
- Отделочные процессы применяются для придания лучшего вида и новых эксплуатационных свойств печатной продукции. К ним относятся:
- лакирование;
- припрессовка плёнки (ламинирование);
- биговка;
- тиснение;
- высечка;
- перфорация и др.
Оттиски – не бумага. Свойства важные для послепечатной обработки
Первое, что нужно помнить — в послепечатную отработку поступает собственно уже не бумага, а печатные оттиски, которые отличаются по свойствам от исходной бумаги в той степени, в какой процесс печати и наносимые на её поверхность печатные краски и увлажняющие растворы, а также процесс сушки изменяют их. Поэтому рассматривать влияние свойств бумаги на послепечатные операции следует с учетом изменения этих свойств в процессе печати, а иногда и проводить процесс печати с учётом поалепечатных операций.
В наибольшей степени на послепечатную обработку влияют два блока характеристик оттисков:
- Сорбционная способность, определяющая способность влагопоглощения (в том числе и из окружающего воздуха), впитывание водных растворов и растворов клеев, красок, увлажняющих растворов, лаков.
- Характеристики структуры:
- геометрические (плотность, как отношение толщины к массе бумаги площадью 1 м2, шероховатость поверхности, пористость);
- анизотропия свойств (различие в свойствах в машинном, то есть совпадающем с направлением наибольшей ориентации волокон бумаги, и поперечном направлениях);
- деформационные и их изменение при изменении влажности бумаги.
- однородность свойств.
Здесь сделаем второе общее для послепечати замечание, которое надо иметь ввиду. Так как не только деформационные свойства бумаги (способность к упругим, пластичным и другим деформациям), но и прочностные и электростатические, проще говоря, все свойства бумаги и картона зависят от их влажности, то после печати и после каждой из последующих операций оттиски должны храниться в условиях, обеспечивающих неизменность их влагосодержания. Для этого их помещают в помещения с кондиционером, либо, что делается чаще, стеллажи оборачивают плёнкой.
Изменение свойства бумаги (картона) в процессе печати
Выделить из всех влияющих на процесс производства факторов влияние запечатываемого материала и устранять причину неполадки можно, понимая свойства этого материала. Об этих свойствах и пойдёт в дальнейшем речь. Для краткости, будем говорить о бумаге, при этом, там где это особо не оговаривается, будем иметь ввиду и картон.
Сорбционная способность
Сорбционная способность — одна из фундаментальных характеристик бумаги, определяющая её способность поглощать влагу (гидрофильность) или маслоподобные составы (олеофильность).
Эти показатели оцениваются как количеством поглощаемого вещества на 1 м2 поверхности, либо по скорости поглощения (времени проникновения раствора на обратную сторону бумаги). Есть методы, предназначенные для определения способности к маслопоглощению по длине масляного следа, возникающего на поверхности бумаги при растекании (растискивании) по ней капли масла: чем короче след, тем больше склонность к поглощению масла.
Сорбционная способность по отношению к влаге или композициям, используемым для обработки оттисков, изменяется из–за нанесения на поверхность бумаги печатной краски или лака и определенного “экранирования” поверхности и в целом структуры листа.
На этих участках снижается адгезионная способность клея по отношению к бумаге. Поэтому во избежание проблем с качеством склейки желательно, чтобы под склейку не попадали запечатанные поверхности бумаги.
Односторонняя печать вследствие изменения склонности поверхности бумаги поглощать влагу, содержащуюся в воздухе, может вызвать скручивание печатных листов или изделий. Для устранения скручивания применяют выдерживание стапелей с оттисками под чехлами для прохождения релаксационных процессов, иногда пачки оттисков прокладывают деревянными щитами и используют их стяжку. Либо на оборотную сторону оттисков наносят противоскручивающий слой.
Участки, покрытые краской, отличаются после лакирования большим глянцем из–за меньшего провала лака в структуру бумаги.
Характеристики структуры
Наибольшее воздействие на структуру бумаги оказывает традиционная офсетная печать с увлажнением (здесь мы опускаем специальные виды печати, например, металлографию, после которой бумага, в результате оказываемого на неё действия печатной пары уплотняется, и поверхность её на пробельных участках становится лощёной).
Бумага, основу которой составляют растительные материалы (древесная или хлопковая целлюлоза, древесная масса, крахмал), очень чувствительна к изменению своего влагосодержания. Увлажнение бумаги приводит к значительным (на 10–30%) изменениям поперечных размеров волокон древесной целлюлозы, ослабляются межволоконные связи, и происходит релаксация скрытых в бумажном полотне внутренних напряжений, а при более значительных увлажнениях возникают новые. В результате уменьшается гладкость бумаги, возникает явление коробления поверхности, скручивания оттисков. Последующая сушка фиксирует уже новое состояние структуры, которая становится, как правило, более плотной, а с поверхности более шероховатой и пористой.
Увлажнение с последующим высушиванием изменяет и деформационные свойства бумаги. Происходит усадка бумажного полотна (особенно в направлении, перпендикулярном направлению преимущественной ориентации волокон в нем). Повышается гидрофобность, то есть уменьшается восприимчивость по отношению к воде.
Сушка при печати без увлажнения, которая используется при всех остальных видах печати (глубокой, сухом офсете, флексографии и др.) также может вызывать необратимые изменения, связанные с отмеченными изменениями структуры бумаги.
Все указанные изменения свидетельствуют о том, что на послепечатные операции поступают оттиски, представляющие собой материал, который может значительно отличаться по свойствам от исходного.
Гидрофильность (склонность к поглощению влаги) бумаги влияет на её равновесную влажность, устанавливающуюся при данной относительной влажности воздуха. Обычно равновесная влажность бумаги при относительной влажности 50–60% находится в пределах 5–6%, но возможны и отклонения в ту или другую сторону. Например, бумага с высоким содержанием древесной массы в указанных условиях может иметь влажность до 7%. Некоторые виды мелованной бумаги, наоборот, имеют более низкую влажность вследствие изолирующего влияния покрытий.
Влажность листов бумаги определяет относительную влажность воздуха в стопе, которая для оптимальных условий печати должна составлять около (45–55)%.
Влажность (влагосодержание) в значительной степени определяет практически все свойства бумаги, поэтому при её переработке необходимо учитывать это обстоятельство.
При повышении влагосодержания бумаги увеличивается её пластичность, а также удлинение до разрыва, заметно увеличивается сопротивление излому при многократных перегибах листа.
Область положительного влияния увеличения влажности на свойства бумаги очень узкая, всего 2–3%, поэтому увлажнение мелованных видов бумаги свыше 6% даже вредно и способно привести к слипанию листов. Бумага без покрытия при влажности более 8% становится вялой, теряя жесткость при изгибе.
Имеет свои отрицательные последствия и пониженная сухость бумаги. Уменьшение влажности до 4% ведет к повышению хрупкости составляющих её волокон, снижается прочность бумаги, а также её упругость и пластичность. Бумага с пониженной влажностью, её еще называют пересушенной, склонна к пылению, в том числе и кромок листов при разрезании, а также к накоплению статического электричества, что может вызвать проблемы в процессе переработки.
Влажность печатных оттисков больше всего изменяется в офсетной печати. В листовом мокром офсете, использующем увлажнение пробельных элементов печатной формы, за четыре краскопрогона увеличение влажности может достигнуть (1,5–2)%.
В рулонных офсетных машинах и печатных машинах глубокой печати с горячей сушкой окончательная влажность бумаги может составлять 4 и меньше процентов.
Если влажность будет опускаться ниже 4%, то с бумагой произойдут необратимые процессы ороговения волокон с общим снижением её механической прочности.
Устройства горячей сушки оттисков вызывают ударную тепловую нагрузку в бумажном полотне, которое нагревается горячим воздухом до температуры (100–140)0С, при этом возникают значительные усадочные напряжения, требующие для сохранения целостности бумажного полотна высокой однородности и эластичности бумаги. Кроме того, при ролевой офсетной печати возможно возникновение волнистости кромок. В большей степени этот дефект проявляется при печати на плотной бумаге. Некоторые мелованные виды бумаги в сушильной секции могут терять лоск. О дефектах при печати мы писали здесь.
Пересушенная бумага будет ломаться в фальцаппаратах. Для того, чтобы этого не произошло, после устройства сушки бумажное полотно подается в секцию охлаждения или электростатического увлажнения, где происходит восстановление влажности до уровня исходной равновесной.
Способность к впитыванию масла определяет в известной степени скорость высыхания оттисков. Ввиду использования, особенно при рулонной печати, термозакрепляющихся красок, фактор впитывания уже не играет такой роли при определении склонности оттисков к отмарыванию.
Теперь рассмотрим как свойства бумаги влияют на некоторые операции послепечатной обработки.
Влияние свойств оттисков на послепечатную обработку
Склейка.
При склейке книжного блока способность к впитыванию оказывает влияние на качество и долговечность склейки. Впрочем, то что относится к склейке книжного блока применимо для любого клеевого соединения бумажных поверхностей (при наклеивании, вклеивании и т.д.).
Для прочного соединения листов необходимо, чтобы клей пропитал бумагу, дабы в максимальной степени произошло сцепления клея и бумаги. Для этого блок рыхлят фрезой, либо поперек корешка книжного (тетрадного) просечку или перфорацию.
Лучшее качество склейки получается при использовании шероховатой, пухлой бумаги. Однако при этом бумага должна иметь достаточную связанность внутренней структуры. В противном случае, при раскрывании блока, возможно разрушение клеевого соединения с отрывом клея вместе с частью бумажного листа (расслоение по его толщине). Для бумаги со слабой связанностью структуры, например такой как газетная, желательна полная пропитка клеем по толщине. Водные клеи не пригодны для склейки лакированных оттисков.
Для получения качественного клеевого соединения бумага должна в минимальной степени деформироваться при увлажнении клеевым раствором. Снижению таких деформаций способствует придание бумаге водоотталкивающих свойств за счёт проклейки, для уменьшения проникновения клеевого раствора в структуру. Таким образом, соотношение между степенью пропитки бумаги клеем и склонностью бумаги к короблению необходимо поддерживать на оптимальном уровне. Этого можно достигнуть изменяя, например, время пропитки клеем или вязкость клея.
При прочих равных условиях минимальная деформация при увлажнении происходит в направлении максимальной ориентации волокон в листе, поэтому в книжном блоке направление преимущественной ориентации волокон должно совпадать с осью корешка.
Преимущественную ориентацию волокон в бумаге важно учитывать. Например настенный календарь, они часто бывают с помесячными или по-квартальными страницами, листы которого норовят свернуться в трубочку способен испортить настроение. Опыт показывает, что машинное направление в листах изделия в этом случае предпочтительнее горизонтальное.
В случае использования для склейки термопластичных безводных клеёв–расплавов проблема деформации листов уменьшается, но на первый план выходят проблемы обеспечения адгезии клея и поверхности бумаги для образования прочного клеевого соединения. Решается она за счёт использования бумаги с невысокой сомкнутостью поверхности, в которую клей имеет возможность проникнуть. Вследствие недостаточности такого проникновения имеют место проблемы со склейкой мелованной или лакированной бумаги, которые решаются за счет использования клеёв–расплавов, имеющих высокую адгезию к бумаге и обладающих высокой эластичностью в твёрдом виде.
Жесткость листа на изгиб и качество склейки.
Хорошего качества склейки может не хватить для получения издания длительного срока использования. Чтобы получилось надежное и, главное, долговечное скрепление важно, чтобы жесткость скрепленных листов на изгиб была по возможности меньше. В этом случае соединение испытывает меньшее усилие на разрыв. На склейку при раскрывании блока действует тем больший раздирающий её момент силы, чем жёстче бумага на изгиб.
Именно поэтому, а также для создания условий получения прямого корешка, недеформирующегося при склеивании водным раствором клея, в тетрадных листах направление преимущественной ориентации волокон должно быть параллельно корешку.
Следует отметить, что при уменьшении формата издания жёсткость бумаги на изгиб должна также уменьшаться, так как при раскрывании и перелистывании такого издания в меньшей степени проявляется гибкость листа и склейка подвергается большим воздействиям.
Приклейка форзаца
Машинное направление в форзаце должно быть параллельно корешку блока. Между массой 1 м2 форзаца и толщиной издания должна выдерживаться ориентировочная зависимость: при толщине блока до 35 мм – масса 1 м2 форзацной бумаги 120 г; при толщине блока свыше 35 – масса 1 м2 140 г; для энциклопедических и других большеформатных изданий – масса 1 м2 – 160 г. Для накидных и пришивных форзацев может использоваться и более тонкая бумага.
Подрезки, подчистки, разрезка
Прежде всего, при подрезке, подчистке, при разрезании оттисков следует учитывать пухлость бумаги.
Для пухлой бумаги, имеющей плотность до 0,6 г/см3 , точность разрезания оттисков в стопе на гильотинной резательной машине увеличивается при более сильном прижиме стопы прижимным устройством.
Для бумаги, имеющей высокую гладкость поверхности и высокую плотность, прижим стопы следует уменьшить.
С уменьшением высоты стопы точность разрезания увеличивается. Увеличение толщины стопы жесткой бумаги ведет к уменьшению точности реза.
Для обеспечения надлежащего качества разрезания оттисков угол заточки ножа резательной машины должен соответствовать качественным характеристикам разрезаемого материала. Для более плотных материалов угол заточки должен быть больше. Вообще говоря, рекомендуемый угол при одинарной заточке должен быть в пределах (19–23)0. Чаще используется угол заточки (20–21)0. При прямолинейной двойной заточке, рекомендуемый угол первого участка 240, второго – 200.
Фальцовка и биговка
Большое значение для процессов фальцовки и биговки имеет способность бумаги деформироваться при сжатии пластически, то есть без восстановления после снятия нагрузки.
Фальцовка – процесс перегибания листов оттисков, приводит к сильным изменениям структуры листа, связанным с растяжением внешней фальцуемой поверхности листа при одновременном сжатии внутренней поверхности . Поэтому лучше фальцуется бумага, которая при достаточном значении удлинения до разрыва, обеспечивающем сохранность на внешней стороне фальца, способна к необратимой пластической деформации на внутренней стороне фальца. При высокой упругости бумаги (об этом часто свидетельствует высокая жесткость бумаги на изгиб) фальц плохо формируется – лист пытается распрямиться, вызывая проблемы при формировании тетрадей, их подборке, а также шитье и склейке.
В большей степени благоприятные условия фальцовки создаются при сгибе листа по линии, совпадающей с направлением преимущественной ориентации волокон в бумажном листе (так называемом, машинном направлении). В этом случае меньше жесткость бумаги при изгибе и значительнее пластическая (необратимая) деформация листа после сгиба.
При перпендикулярной фальцовке часто наблюдается замятие листа на стыке взаимно–перпендикулярных фальцев. Для устранения этой проблемы применяется предварительная биговка места сгиба. Как правило, этот прием используется и при работе с бумагой повышенной массы 1 м2 (более 150 г). Это позволяет избежать “заломов” такой бумаги. Аналогичную роль может играть и перфорация бумаги по линии будущего сгиба.
Влияние свойств бумаги на качество фальцовки нужно учитывать и при подготовке и приклейке форзаца.
Нанесение биговальных канавок (бигов) — линий сгибов в виде выдавленных канавок определённого профиля для последующего сгибания материалов, реализуется при локальной вытяжке материала в стенках биговальной канавки. Канавка формируется локальным давлением с использованием матрицы и пуансона.
Высота биговального канала обычно выбирается равной толщине материала. Зазор между нижней точкой биговального ножа и дном биговального канала также принимают равным толщине материала. Но при биговке картонов большой толщины, свыше 500 мкм, глубину канавки рекомендуется делать на 50 мкм меньше, чем толщина картона.
Для биговки предпочтителен материал с выраженной пластичной составляющей при вытягивании. Этому может способствовать пластификация бумаги и картона естественным влагосодержанием, определяемым влажностью окружающего воздуха. Поэтому относительную влажность воздуха следует поддерживать на уровне обеспечения влажности бумаги не менее 5%. Иногда для получения чёткой биговки жёстких материалов прибегают к биговке через влажную бумагу.
Биговка по направлению совпадающая с машинным направлением в листах воспроизводится более точно, с более чёткими гранями.
Отделка и однородность бумаги
Однородность бумажного листа и бумажного полотна при рулонной печати – непременное условие не только получения изделия желаемого качества, но часто и условие возможности выполнения работы. Особенно это относится к современным рулонным печатным машинам, работающим сегодня на скорости около 100 тыс. оттисков в час, в которых для проведения качественной фальцовки требуется стабильность натяжения бумажного полотна, определяющееся его однородностью. В рулонной печати определяющим может стать однородность намотки и качество гильзы, на которую наматывается бумага.
Припрессовка, ламинирование, лакирование
Отделочные процессы придания лучшего внешнего вида готовым изделиям, а также повышения их износоустойчивости, такие как припрессовка пленки, ламинирование, лакирование, предъявляют основные требования к однородности обрабатываемого материала. Если щероховатая бумаги имеет неравномерный просвет, выражающийся в колебании её плотности по площади, то это приводит и к колебаниям шероховатости и пористости. Значит условия сцепления с наносимыми при ламинировании и припрессовке пленками будут изменяться, что может привести к пятнистому внешнему виду изделия, а возможно и к отделению пленки от поверхности изделия.
При лакировании колебания плотности бумаги по площади приведет к различию в восприятии лака поверхностью (более уплотненные участки впитывают меньше) и возникновению пятнистости по глянцу. Чем более гладкая и равномерная по шероховатости покрываемая поверхность, тем лучше результат.
При лакировании бумаги, имеющей пухлую структуру, жидкий лак “проваливается” и желаемый результат улучшения внешнего вида не достигается. Для получения однородного глянцевого покрытия поверхность бумаги должна быть сомкнутой и однородной как по рельефу, так и по плотности. Здесь предпочтительна бумага с поверхностной проклейкой.
Для сушки оттисков после лакирования используются мощные сушильные устройства: основанные на сушке горячим воздухом; инфракрасном или ультрафиолетовом излучении. Для того, чтобы вернуть оттиски в нормальные условия после сушки требуется секция охлаждения.
Важным условием получения качественного покрытия при всех отделочных процесса является однородность и невысокая (до 6%) влажность обрабатываемой бумаги. Избыточная влага может, испаряясь при нагревании в процессе отделки нарушать целостность покрытия, препятствовать хорошему сцеплению с материалом.
Требование однородности бумаги по распределению массы 1 м2, которая на малых площадях определяется как равномерность просвета (степень облачности структуры листа бумаги в проходящем свете) должно выполняться для всех видов отделочных процессов, будь то нанесение покрытий, окраска, или механическая обработка в виде различных видов тиснения. Особенно это важно при ротационной высечке при работе с самоклейкой.
Тиснение
Для оценки качества тиснения можно говорить о глубине тиснения, разрешающей способности (насколько точно воспроизводятся мелкие детали) и устойчивости тиснения. Рассматривая устойчивость, следует рассматривать изменение тиснения во времени, или по причине воздействия времени и устойчивость к механическим воздействиям, возможным при эксплуатации изделий.
Тиснение бумаги или картона из вторичного волокна, менее износоустойчиво и поэтому менее долговечно.
Понятно, что результат тиснения по глубине увеличивается на более толстых материалах. Причём при меньших давлениях это возможно на материалах более пухлых.
Заключение
Здесь не охвачены всё многообразие отделки печатной продукции, которая, кроме рассмотренных операций включает, перфорирование, кругление углов блоков, гуммирование, шитьё книжных блоков, закраску обреза книжных блоков и т.д. Однако изложенные закономерности влияния свойств бумаги и картона сохраняются и в процессах здесь не рассмотренных.
Следует отметить, что появление новых технологий и новых материалов в известной мере может нивелировать влияние свойств бумаги на послепечатные операции. В качестве примера могут быть названы новые технологии склейки с использованием подслоев под клеевой слой – “праймеров” или высокочастотной сушки, однако нивелирование происходит лишь до определённой степени и свойства материалов всё же необходимо учитывать.
Дополнительную информацию по теме можно найти здесь.
Послепечатная обработка. Влияние бумаги.: 6 комментариев