Farby fleksograficzne wraz z farbami wklęsłodrukowymi należą do grupy farb ciekłych. Składają się najczęściej z: barwidła, środka wiążącego, specjalnych dodatków i rozpuszczalników. Produkowane są na bazie lotnych rozpuszczalników organicznych lub wody oraz w wersji bezrozpuszczalnikowej jako farby utrwalane promieniowaniem UV.
Wszystkie rodzaje farb fleksograficznych są produkowane jako: czarne, białe, kolorowe (w tym również wg wzornika Pantone), triadowe i metaliczne. Produkowane są też farby do drukowania transferowego.
W zależności od użytego barwidła farby fleksograficzne mogą być transparentowe lub kryjące. Farby transparentowe są wytwarzane z barwników zasadowych rozpuszczalnych w etanolu. Farby kryjące w zależności od ilości zawartego w nich pigmentu nazywane są pigmentowymi (10-15% pigmentów organicznych) lub półpigmentowymi (do roztworu alkoholowego żywicy i barwnika, czyli farby transparentowej, wprowadza się do 45% bieli tytanowej otrzymując farbę kryjącą). Farby pigmentowe wykazują zawsze skłonność do tworzenia osadu w hoboku, puszce czy zbiorniku, należy je zatem wymieszać przed użyciem.
Farby rozpuszczalnikowe
Należą one do najstarszych farb i zawierają: spoiwa (żywice sztuczne), pigmenty albo barwniki, środki pomocnicze w celu poprawy niektórych właściwości (np. odporności na ścieranie, gładkości powierzchniowej, adhezji) oraz rozpuszczalniki, w których rozpuszczone są spoiwa, ew. barwniki i niektóre środki pomocnicze. Proces utrwalania farby polega na odparowaniu rozpuszczalnika, w wyniku czego na podłożu pozostaje warstwa spoiwa i pigmentu (lub laki) z dodatkami. Do produkcji tego typu farb najczęściej stosuje się takie rozpuszczalniki jak m.in.: alkohol etylowy, octan etylu, metoksypropanol, etoksypropanol.
Wadą farb rozpuszczalnikowych jest ich palność oraz konieczność usunięcia powstałych par rozpuszczalników. Palność farb pociąga za sobą dodatkowe koszty związane z:
- koniecznością organizowania specjalnych magazynów dla substancji palnych,
- przestrzeganiem odpowiednich zasad w czasie ich transportu,
- zastosowaniem urządzeń zabezpieczających przed eksplozją w maszynie drukującej.
W celu usunięcia par rozpuszczalników powstałych w czasie procesu drukowania stosuje się spalanie bądź kondensację par z odzyskaniem rozpuszczalników (destylację). Przy spalaniu par można wprawdzie odzyskać energię termiczną rozpuszczalnika, ale koszty utrzymania urządzeń stosowanych w tym procesie są stosunkowo wysokie.
Farby rozpuszczalnikowe pigmentowane można podzielić w zależności od stosowanych do ich produkcji żywic na: nitrocelulozowe (NC), z poliwinylobutyralu (PVB), poliamidowe (PA), akrylowe, z polichlorku winylu oraz z żywic poliuretanowych dwuskładnikowych.
Farby nitrocelulozowe stosowane są najczęściej w preprincie do zadrukowywania linerów albo papierów do kaszerowania, natomiast w postprincie są bardzo rzadko używane.
Farby wodne
Podstawowy skład chemiczny farb wodorozcieńczalnych jest podobny do składu farb rozpuszczalnikowych; zawierają one: spoiwa, pigmenty albo barwniki, środki pomocnicze oraz rozpuszczalniki. Różnica polega na tym, że podstawowym rozpuszczalnikiem jest tu woda, a zawartość rozpuszczalników organicznych wynosi do 5%; niektóre farby w ogóle ich nie zawierają. Stosowane są też tzw. farby bezrozpuszczalnikowe (poniżej 1% rozpuszczalników organicznych).
Zalety farb wodnych to niski koszt wody oraz fakt, że para wodna nie zanieczyszcza środowiska, a ilość rozpuszczalników organicznych jest tak mała, że mieści się w granicach emisji zanieczyszczeń, nie trzeba ich więc spalać; poza tym same farby są niepalne, nie wymagają więc zabezpieczeń przeciwpożarowych. Wśród zalet nie ma jednak właściwości istotnych dla procesu drukowania - i to jest ich poważną wadą.
Podstawowy problem farb wodnych to niewielka ich odporność na działanie wody. Można go rozwiązać dwojako:
1. Stosuje się spoiwa (tzw. kwaśne żywice) nierozpuszczalne w wodzie, które przez producenta farb za pomocą specjalnych środków (amoniaku lub amin) zostają przekształcone w spoiwa rozpuszczalne w wodzie. Jednakże po wysuszeniu następuje ich rozkład na nierozpuszczalną żywicę i amoniak lub aminy. Proces ten trwa kilka dni, dlatego też odporność odbitki na działanie wody należy badać najwcześniej w 24 godziny po wydrukowaniu. Odporność ta nie jest zbyt duża, a ponadto odbitki nieprzyjemnie pachną amoniakiem lub aminami; związki te są również szkodliwe dla zdrowia.
Farby wodne na zmydlanych aminami lub amoniakiem żywicach stosuje się do zadrukowywania tektury falistej w postprincie, a także do drukowania w preprincie.
2. Stosuje się spoiwa nierozpuszczalne w wodzie, które dysperguje (zawiesza) się w wodzie w postaci drobnych cząsteczek. Po procesie drukowania woda odparowuje, a ze zdyspergowanego tworzywa powstaje błonka nierozpuszczalna w wodzie o stosunkowo dużej wodoodporności. Wadą tego systemu jest możliwość zaschnięcia błonki farby na cylindrze anilox lub formie drukowej, co powoduje wypełnienie kałamarzyków rastrowych anilox lub wgłębień na formie, a usunięcie zaschniętej farby z tych miejsc jest trudne.
Większość farb wodnych to kombinacja ww. systemów pozwalająca osiągnąć kompromis pomiędzy farbą o wysokiej wodoodporności na odbitce a możliwością ponownego rozpuszczenia zaschniętej powłoki farby na cylindrze anilox lub formie drukowej.
Należy też pamiętać, że farby wodne mają niższy połysk od rozpuszczalnikowych. Innym poważnym problemem jest wysokie napięcie powierzchniowe wody w porównaniu z napięciem powierzchniowym rozpuszczalników organicznych. Oznacza to, że woda nie zwilża zadrukowywanego podłoża i nie można uzyskać gładkiej powierzchni zadrukowanych elementów, gdyż jeszcze przed wyschnięciem farba wodna rozpadnie się na wiele pojedynczych kropelek. W celu rozwiązania tego problemu dodaje się środki powierzchniowo czynne, które obniżają napięcie powierzchniowe. Wadą tego sposobu jest powstawanie piany, której w farbach wodnych powstaje więcej niż w rozpuszczalnikowych. Jeśli z kolei w celu obniżenia stopnia pienienia dodaje się środków antypieniących, to następuje obniżenie wodoodporności odbitki; ponadto mają one negatywny wpływ na środki pomocnicze. Utrudnia to płaskie wyłożenie zadrukowanego arkusza, które zawsze jest gorsze niż przy stosowaniu farb rozpuszczalnikowych.
Kolejną wadą farb wodnych jest zła przyczepność powłoki farbowej do folii np. z polichlorku winylu oraz do folii polistyrenowych. Przyczepność farb wodnych do podłoża wzrasta wraz z upływem czasu, tak więc próby jej sprawdzenia należy przeprowadzać po 24 godzinach od zadrukowania.
Właściwości drukowe farb wodnych są na ogół gorsze niż rozpuszczalnikowych, gdyż farby te trudniej się przenoszą z formy drukowej na zadrukowywane podłoże. Farby wodne nie są tak spoiste jak rozpuszczalnikowe, ponieważ siły przyciągania pomiędzy cząsteczkami spoiwa są mniejsze, dlatego należy stosować wałki rastrowe (anilox) o większej liniaturze rastra i o innym kształcie kałamarzyków rastrowych.
Nie można też używać płyt fotopolimerowych wywoływanych za pomocą wody, gdyż elementy drukujące mogą spęcznieć w czasie drukowania. W celu uzyskania takich samych parametrów odpornościowych jak w przypadku farb rozpuszczalnikowych należy stosować pigmenty wyższej jakości, które są droższe, co powoduje, że cena farb wodnych jest wyższa o 10-20% od ceny farb rozpuszczalnikowych.
Farby wodne są wrażliwe na mróz, absolutnie więc nie należy ich schładzać poniżej 0ˇC.
Inną wadą jest rozwijanie się w nich zarodników pleśniowych i bakterii. Powstający zapach gnijących substancji prowadzi zazwyczaj do przerwania procesu drukowania nawet wtedy, gdy farba utrzymuje jeszcze właściwości drukowe. W celu
zapobieżenia temu zjawisku do farby są wprowadzane substancje pleśnio- i bakteriostatyczne (biocydy), które zapewniają jej trwałość ponad 1 rok. Przy regeneracji resztek farb wodnych można wydzielić, a następnie odfiltrować spoiwa, pigmenty i środki pomocnicze, jednak biocydy pozostają w wodzie i niszczą pożyteczne mikroorganizmy w oczyszczalniach ścieków.
Kolejny problem to suszenie wydrukowanych odbitek. Ponieważ do odparowania wody potrzeba znacznie więcej energii niż do odparowania rozpuszczalników organicznych, wysuszenie farb wodnych wymaga 3-krotnie więcej energii niż rozpuszczalnikowych. Często po przejściu na farby wodne należy całkowicie przekonstruować agregaty suszące.
Przy podłożach chłonnych wymienione problemy są mniej istotne i dlatego początkowo stosowano farby wodne tylko do zadrukowywania podłoży wsiąkliwych. Do podłoży niewsiąkliwych, np. folii aluminiowych i z tworzyw sztucznych, wyprodukowano nowy rodzaj farb wodnych o małej zawartości rozpuszczalnika (zwykle poniżej 5%), w których spoiwo jest kombinacją emulsji i dyspersji akrylowej. Produkowane są także farby wodne dwuskładnikowe do tego typu podłoży.
Często uważa się farby wodne za nieszkodliwe dla środowiska, lecz jest to pogląd błędny, jeśli się uwzględni:
- wysoki udział energii w wytwarzaniu farb ze zdyspergowanymi spoiwami i pigmentami;
- konieczność stosowania wielu środków pomocniczych (np. amoniak, aminy, biocydy) szkodliwych dla ludzi i środowiska naturalnego;
- wysoki wkład energii przy suszeniu wydrukowanych odbitek.
Obecnie farby te są stosowane przede wszystkim do drukowania produktów papierowych: tektury falistej, opakowań żywności, laminatów papierowych, worków papierowych, etykiet, tapet itp. W znacznie mniejszym zakresie wykorzystuje się je do zadrukowywania podłoży niechłonnych, w tym toreb i etykiet z folii poliolefinowych oraz folii aluminiowej.
Farby UV
Produkowane obecnie farby fleksograficzne UV utrwalają się wg mechanizmu rodnikowego lub kationowego, lecz ich właściwości są podobne. Stanowią one stosunkowo nowe rozwiązanie, dlatego też zakres ich stosowania jest jeszcze niewielki.
W ich skład wchodzą:
- spoiwa;
- pigmenty albo barwniki;
- środki pomocnicze do poprawienia niektórych właściwości oraz do zainicjowania reakcji fotochemicznej (fotoinicjatory).
Największą zaletą farb UV jest to, że nie zawierają rozpuszczalników. Wykazują także dobre właściwości drukowe przy drukowaniu rastrowym: dzięki ich wysokiej lepkości otrzymuje się ostry punkt rastrowy. Gorzej zachowują się przy drukowaniu płaszczyzn, ponieważ słabo się rozlewają. Istotną ich zaletą jest możliwość przerwania procesu drukowania bez niebezpieczeństwa zestalenia się farby Đ po wyłączeniu promienników UV farba pozostaje w stanie ciekłym.
Obecnie produkowane są farby fleksograficzne UV do papieru, folii z tworzyw sztucznych (w tym poliolefinowych) i folii aluminiowej oraz do drukowania etykiet samoprzylepnych na wąskowstęgowych wielozespołowych maszynach; te ostatnie są najczęściej stosowane. Farby flekso UV bywają też używane w preprincie tektury falistej.
Są to fragmenty prezentacji przedstawionej podczas warsztatów Map Polska poświęconych optymalizacji wyboru surowców opakowaniowych
