Органічні розчинники

Нафтові розчинники є одним з основних рідких компонентів друкарської фарби, що формують важливі її друкарсько-технологічні властивості. Виробництво фарб базується на широкому асортименті розчинників, що википають у температур- ному інтервалі (від 220 °С до 340 °С). У вказаних межах википання відбувається різ- не розподілення вуглеводів (парафінових, нафтенових, ароматичних), які мають ви- рішальний вплив на кінцеві властивості в’яжучих та друкарських фарб. Хімічний склад нафтових розчинників також відіграє важливу роль. Він впливає на розчинну, випаровуючу здатність розчинників та інших показників.

У складі друкарських фарб використовують змішані (парафіно-нафтенові з вмістом 15 – 20% маси ароматичних вуглеводів) і екологічно чисті (парафінові) роз- чинники. Змішані розчинники одержують на базі дизельних дистилятів парафінис- тих нафт: низьковикипаючий (РПК-240), серєдньовикипаючий (РПК-280) і високо- википаючий (РПК-300). Екологічно чисті розчинники одержують на базі рідких па- рафінів від карбамідної депарафінізацї дизельних дистилятів парафінистих нафт: низьковикипаючий (ΡΠΚ-230Π) і середньовикипаючий (ΡΠΚ-265Π).

Бензин – прозора, світла, дуже летка рідина зі специфічним запахом. Бензин добре розчиняє фарби, масла, олії, каучуки та деякі смоли. Температура кипіння бензину 40 – 180°С. Бензин пожежонебезпечний. Випаровуючись, він не залишає слідів. Використовують у поліграфії для виготовлення фарб глибокого друку і як речовину для змивання фарби в друкарських цехах.

Уайт-спірит (важкий бензин) – нафтовий розчинник, що займає проміжне місце між бензином і гасом. Його температура кипіння 170 – 200°С. Уайт-спірит – зручна речовина для змивання друкарських фарб. В міру леткий він добре розчиняє фарби, смоли і після випаровування не залишає слідів. При додаванні уайт-спіриту до фарб, лаків, оліфи необхідно обмежити його вміст до 10% від загальної маси фарби.

Гас – це прозора рідина з синюватим відтінком. Гас повільно випаровується, його температура кипіння 200 – 350°С. Використовують як розчинник для виготов- лення фарб і як речовину для змивання фарби в друкарських цехах. Гас залишає масні плями.

Гасова фракція – необхідний розчинник при виготовленні швидкозакріплю- вальних фарб високого та офсетного друку. Кипить при температурі 220 – 290°С. Гасова фракція містить ароматичні вуглеводи, що забезпечують необхідну розчинну здатність, але погіршують умови праці, бо є токсичними. Залежно від температури кипіння та вмісту ароматичних вуглеводів гасову фракцію використовують для різ- них фарб: РПК-240 – у фарбах для рулонних машин, РПК-260 і РПК-280 – у фарбах для аркушевих машин і РПК-300 – 320 – щоб обмежити леткість та надати фарбам стабільності в друкарських машинах.

Піронафт (важкий гас) має високу температуру кипіння, майже не випарову- ється, практично не має запаху. Використовують для виготовлення газетних рота- ційних друкарських фарб.

Нафтові (мінеральні) масла – це суміш нелетких вуглеводів з температурою кипіння понад 350 °С. Хімічний склад нафтових масел має великий вплив на їх розчинну здатність. Найбільшу розчинну здатність мають ароматичні вуглеводи, най- меншу – парафінові, нафтинові займають проміжне положення. Для друкарських фарб виготовляють спеціальні масла – поліграфічні.

Масла поліграфічні (МП) – це добре очищені мінеральні масла. Для них харак- терна хороша розчинна та змочувальна здатність, стабільність властивостей, що по- легшує технологію виготовлення фарб для офсетного й високого друку.

Значне збільшення потреби в чорних офсетних газетних фарбах обумовило розробку та виробництво спеціальних масел: низьков’язких МП-1 (МП-3, МП-5) та середньов’язких МП-2 (МП-4). Масла МП-4, МП-12Д, МП-5 виготовляються на без- відходній та екологічно чистій технології. Промислово в України виготовляють ли- ше масло МП-12. Масло має підвищену в’язкість, використовують його для виготов- лення газетних ротаційних фарб.

Ароматичні розчинники – це група вуглеводів, що мають подібну будову молекул (типу бензольного кільця) і, відповідно, подібні хімічні властивості. До них належать бензол, толуол та ін. Ароматичні розчинники залежно від молекулярної маси можуть бути швидко-, середньо- та повільнолеткі. Їх отримують з вугілля. Во- ни мають здатність краще розчиняти, але на відміну від інших розчинників – ток- сичні. Для виготовлення фарб глибокого друку використовують толуол і ксилол. Де- які ароматичні розчинники додають до фарб спеціальних видів друку, щоб регулю- вати розчинну здатність розчинника.

Спирти та ефіри – використовують у вигляді розчинників при виготовленні флексографічних, трафаретних фарб і фарб глибокого друку, особливо при друкува- нні на полімерних плівках.

Спирт – леткий прозорий, безбарвний розчинник, що використовується для виготовлення фарб, палітурної фольги й під час фотомеханічних процесів.

Етиловий спирт С₂Н₅ОН отримують при бродінні цукристих та крохмалистих продуктів, але з технічною метою у поліграфії використовують гідролізний спирт, що отримують з деревини. Він містить близько 2% метанолу, тому при внутрішньо- му вживанні токсичний. Температура кипіння спирту 77 – 89°С.

Ізопропіловий спирт С₃Н₇ОН – прозора безбарвна рідина з слабким запахом спирту. Ізопропіловий спирт порівняно з етиловим дешевший, але гірше розчиняє. Його використовують як замінник етилового спирту. Температура кипіння 79 – 82

°С. При використанні змішують з водою, спиртом і бензолом.

Ізобутиловий спирт застосовують у суміші з етиловим спиртом і ефірами для лакофарбового виробництва. Температура кипіння 107,5 – 111°С.

Складні ефіри – отримують при взаємодії спиртів і карбонових кислот. Вони добре розчиняють нітроцелюлозу й багато синтетичних смол, які не розчиняються у нафтових і ароматичних вуглеводах. Етилацетат, бутилацетат амілацетат та інші складні ефіри використовують для виготовлення флексографічних фарб.

Прості ефіри гліколей і карбонові кислоти, наприклад етилцелюлоза, вико- ристовують при виготовленні трафаретних фарб.

Добираючи розчинник для виготовлення певних фарб, необхідно брати до ува- ги його розчинну здатність, ступінь леткості та здатність повністю розчиняти фарбо- ву плівку. Для виготовлення фарб високого та офсетного друку як розчинник вико- ристовують різні види мінеральних масел, а також гасові фракції з температурою кипіння 220 – 290°С. Для фарб глибокого друку використовують переважно толуол, ксилол, бензин, уайт-спірит а також різні види спиртів.

У фарбах для друкування на полімерних плівках і картоні хром-ерзац користу- ються складними ефірами оцтової кислоти, спиртами та іншими органічними розчи- нниками.

Перелічені розчинники мають різну активність, тобто в одних випадках пов- ністю розчиняють смолу з утворенням молекулярного розчину, в інших – реакція розчинення відбувається не до кінця й зупиняється на проміжній стадії – смоли роз’- єднуються на згустки молекул. Це залежить від характеру розчинника та від приро- ди смоли. При виготовленні фарб в одних випадках бажано отримувати молекуляр- ний розчин (наприклад, у фарбах офсетного та високого друку), в інших – бажано розчиняти смоли до однорідної рідкої суміші з дрібними частинками (наприклад, у фарбах офсетного та високого друку для друкування на мікропористому крейдяному папері), це сприяє швидкому вибірковому всмоктуванню в’яжучої речовини та випа- ровуванню органічних розчинників. Бажано використовувати розчинники, які пов- ністю усуваються з фарбової плівки внаслідок випаровування або шляхом вибірко- вого всмоктування у папір.

В’яжучі лаки

Лаки – це розчини твердих смол і алкідних полімерів у органічних розчинни- ках, які можуть мати різний ступінь леткості або бути зовсім нелеткими як, наприк- лад, мінеральне масло. Лаки отримують при нагріванні та енергійному перемішува- нні їх складових частин. Охарактеризуємо найбільш вживані лаки для фарб високо- го та офсетного друку.

Бітумний лак складається з 20% бітумного лаку та 80% мінерального масла. Використовують для виготовлення чорних фарб високого ротаційного друку, що закріплюється винятково вибірковим всмоктуванням.

Каніфольно-малеїновий лак складається з каніфольно-малеїнової смоли та мас- ла поліграфічного. Він закріплюється швидше, ніж бітумний і лише вибірковим всмоктуванням. Має світлий колір і використовується для виготовлення кольорових книжково-журнальних фарб високого ротаційного друку.

Пенталіновий лак містить 55% смоли пенталін K, 20% масла поліграфічного МП-12 і 25% гасової фракції. Використовують при виготовленні швидкозакріплю- вальних офсетних фарб, для друкування на крейдяному та некрейдяному папері на рулонних машинах з сушильними пристроями.

Таловий лак – розчин 60% алкідного полімеру, модифікованого таловою оліею в 40% поліграфічного масла МП-12. Має темний колір і тому його використовують для виготовлення чорних книжково-журнальних фарб високого та офсетного друків, що закріплюються вибірковим всмоктуванням і окислювальною полімеризацією.

Глянцевий лак містить 30% феноло-альдегідної смоли, 20% алкідних поліме- рів, 20% льняноїоліфи, 30% масла поліграфічного МП-12. Глянцевий лак використо- вують для виготовлення глянцевих фарб високого друку та офсетних фарб для крей- дяного (мікропористого) паперу, що закріплюється спочатку вибірковим всмокту- ванням, а згодом окиснювальною полімеризацією ненасичених сполук – алкідних полімерів і льняної оліфи.

Лак гарячого сушіння виготовляється з феноло-альдегідної або каніфольно-ма- леїнової смоли, алкідного полімеру, МП-12, гасової фракції. Лак гарячого сушіння призначений головним чином для фарб високого та офсетного друку, що миттєво за- кріплюються під дією полум’я газових пальників або в сушильних пристроях інших систем. На крейдяному папері отримують глянцеві відбитки, на некрейдяному – ма- тові.

Лак УФ-сушіння дає змогу виготовляти високоякісні фарби, що миттєво зак- ріплюються шляхом полімеризації під впливом ультрафіолетового проміння й утво- рюють насичені глянцеві міцні відбитки. Лак УФ-сушіння не містить летких орга- нічних розчинників і тому не забруднює навколишнє середовище.

Лак робюрний складається з 40% твердої феноло-альдегідної смоли та 60% льняної оліфи, має універсальні властивості. Призначений для виготовлення робюрів – концентрованих паст (основ кольорових фарб), тобто добре перетертих з лаком певних пігментів. При змішуванні та розведенні робюрів відповідними лаками, маслами та розчинами отримують фарби того чи іншого призначення.

Лаки для фарб глибокого друку.

Смоляний толуольний лак – розчин 60% феноло-альдегідної смоли у 40% то- луолу – використовують у фарбах для друкування на крейдяному папері.

Смоляний ксилольний лак містить замість толуолу ксилол. Використовують для регулювання швидкості випаровування фарб для крейдяного паперу.

Резинатний толуольний лак використовують у фарбах для друкування на по- ристому некрейдяному папері. Містить 40% резинату цинку, 10% циклокаучуку, 5% етилцелюлози та 45% толуолу. Циклокаучук і етилцелюлозу додають для підвищен- ня еластичності крихкої плівки резинату цинку.

Резинатний ксилольний лак – розчин 55% резинату цинку в ксилолі – викорис- товують для регулювання швидкості випаровування фарб для некрейдяного паперу.