Технология изготовления деколи. Часть 1 | Керамика принт

Сергей Воронин, руководитель отдела специальной прессы НИССА, кандидат технических наук, доцент

Зарурикин Владимир Александрович, управляющий директор Impsión Top LLC

Расширение рекламной индустрии, бум в строительстве, среди прочих факторов, повысили интерес к использованию изображений на стекле или фарфоре. Различные изделия выпускаются в единичных экземплярах или миллионных тиражах, в зависимости от объема производства и тиража. Простая надпись в один цвет и 15-17 изображений в один цвет, как правило, являются основными требованиями к качеству. Экономические факторы иногда играют значительную роль, но чаще преобладают коммерческие цели.

Прямая и непрямая печать – это две основные техники, используемые для декорирования рассматриваемых материалов. Для прямой печати на поверхностный слой материала или эпоксидную основу наносятся термопластичные запекаемые чернила. Запекаемые краски обычно обладают стойкостью, сравнимой с самим носителем изображения. Другие краски создают с носителем композитную систему, которая может быть повреждена достаточно малыми касательными напряжениями (скажем, от трения чего-либо о другое при транспортировке или от соскабливания монеты). Однако относительно низкое сопротивление является приемлемым для некоторых применений (одноразовая, невозвратная упаковка для ликеро-водочных изделий малого тиража).

При больших тиражах и цилиндрических поверхностях наиболее экономичными являются методы прямой печати. Они имеют наименьшее количество операций (в том числе самых непроизводительных), меньше затрат времени и труда. Печать производится термопластичными красками через металлические сетки. Нагрев краски в зоне печати осуществляется внешним источником инфракрасного излучения или прохождением тока через металлическую сетку.

Основными экономическими проблемами печати термопластичными красками являются высокая первоначальная стоимость оборудования и необходимость в больших производственных и складских помещениях. Кроме того, существуют очевидные проблемы, возникающие, когда печатная поверхность не является плоской или цилиндрической.

Производство деколей позволяет устранить большинство, если не все, ограничения. Перед печатью на бумагу наносится водорастворимый слой и лаковое покрытие, чтобы предотвратить повреждение изображения при его снятии или нанесении на предмет. Чернила внедряются в приповерхностный слой носителя после обжига, в результате которого органические материалы выгорают. Изображение можно печатать, хранить и передавать в многочисленных географически разных местах. Хотя удобно иметь возможность печатать заранее и хранить столько, сколько необходимо, эти процессы также могут быть разделены во времени. Печатью могут заниматься самые разные предприятия, даже те, которые работают в очень небольших масштабах, благодаря отделению этого процесса от других этапов оформления. Этим объясняется столь широкий и повсеместный интерес к этому виду деятельности. В нашей стране представлены как небольшие ручные производства, такие как декорированные бутылки для бальзама “Дерсу Узала”, так и крупные специализированные предприятия с мощными производственными мощностями. Ведущая немецкая компания SPS использует для печати деколей принтеры со стоп-цилиндрами.

Определение товарного сегмента необходимо перед переходом на практический уровень декоративной печати. Если покупатель предпочитает ограниченную цветовую палитру, произвольную смену цветов (часто в рамках одного дизайна), не совмещение изображения при обжиге и низкий процент брака. Если покупатели требуют высокого стандарта качества, необходимо уделять пристальное внимание каждому аспекту производства, включая тщательную настройку производственного помещения и используемого оборудования.

У декольщиков более строгие производственные стандарты, чем у обычных трафаретных печатников, будь то текстиль или графика. Хранение гуммированной бумаги и напечатанных декораций должно быть организовано в одном помещении. Температура воздуха в помещении должна составлять от 20 до 25 градусов, а относительная влажность – 60 процентов (плюс-минус 5 процентов). Необходимо поддерживать стерильную среду. При обжиге оседающая на вырезе пыль предварительного потока исчезает, оставляя после себя “перфорацию”. Некоторые отечественные производства до сих пор допускают брак, несмотря на доказательства обратного, из-за запыленности. Работники западноевропейских предприятий должны быть ухоженными и носить белые рабочие халаты.

Для поддержания соответствующих условий необходимы установки с системами автоматического управления климатом (климат-контролем). Пользователь климат–контроля может не следить за указанными параметрами, ему достаточно задать желаемые значения. Микропроцессорные устройства, ориентируясь на информацию от различных датчиков температуры и влажности автоматически выбирают, устанавливают или поддерживают необходимые режимы. В результате бумаги сохраняются все свойства на протяжении всего процесса.

Оборудование стоит от нескольких тысяч долларов для небольших помещений до многих десятков миллионов долларов. Например, промышленные системы климат-контроля Axima могут регулировать влажность и температуру воздуха. Системы имеют настройки для различных погодных условий и сезонов. Система контроля температуры автоматически поддерживает идеальную температуру для системы кондиционирования воздуха 24 часа в сутки. Благодаря энергосберегающей технологии тепло, выделяемое кондиционером, можно использовать для обогрева непроизводственных помещений.

Изображения на наклейках печатаются на специальной резиновой бумаге – бумаге с одним слоем клея, который может прилипать к другим предметам при намокании. Для изготовления гуммы используется декстрин – водорастворимый порошок, получаемый из крахмала. Резиновая бумага очень гигроскопична и может подвергаться воздействию температуры. При небольших изменениях температуры или относительной влажности линейные размеры бумаги могут значительно измениться, бумага может деформироваться, что отрицательно влияет на адаптацию красочных слоев.Хранение, сушка и печать в одном помещении и использование кондиционеров с климат-контролем позволяет стабилизировать параметры бумаги и добиться хорошего качества печати.Документы итальянских и немецких производителей (например, Meta a German company) показали их ценность.

По мнению всех производителей (CERDEC, J. MATTHEUS), трехвалковые чернильно-шлифовальные машины необходимы для гомогенного смешивания жидких керамических пигментов, разведенных в масле, и необходимы для измельчения сухих керамических пигментов. Компания EXAKT, апрель 2015 года (Германия), продемонстрировала их эксплуатационную эффективность. Модели различаются по производительности (от нескольких граммов до десятков килограммов в час), дисперсности частиц, размеру печатного листа и доступности дополнительных опций. Хороший блендер обрабатывает чернила в течение двух-трех минут.

При выборе печей необходимо учитывать температурные требования поставщиков краски. Большинство производителей деколей не имеют собственных печей для выпечки. Однако для успешной работы необходима хорошая духовка с небольшим объемом (10-12 литров). После печати в такой печи проводится пробная выпечка.

Как правило, печи имеют камеру и подкладку;В интерьере печи хранится источник тепла. Пропускные и циклические печи-это два типа печи. В наши дни печь для наклейки становится все более популярной.

Тэнами нагреты с пяти сторон. Снизу нагрева нет. Микропроцессоры обеспечивают контроль температуры в печи. В хороших печах реализован принцип программного управления с обратной связью. Это означает, что существует возможность задания предварительной программы нагрева и охлаждения изделия с микропроцессорным контролем ее выполнения по измеряемым реальным значениям температуры. Температура в точках внутреннего пространства печи должна быть одинаковой. Достаточно часто для определения момента достижения требуемой точки обжига используются конусы Зегера, представляющие собой набор керамических образцов (в виде пирамидок высотой 4-5 см), имеющих различную температуру плавления и предназначенных приблизительного установления температуры в рабочем пространстве промышленных печей.

Такие сменные измерительные элементы имеет смысл использовать в случае несовершенного оборудования и повторяющейся работы, когда нет возможности точно измерить температуру в печи и работать в ней длительное время после установки режимов.

При организации зоны обжига необходимо учитывать, что стекло и керамика должны обжигаться в разных печах. Для керамики достаточно хорошей вытяжки, для стекла необходима постоянная вентиляция с большим потоком кислорода. Температура обжига также различна. При обжиге стекла температура обычно составляет от 480°C (свинцовый хрусталь) до 620°C (бутылочное стекло). Фарфор, керамика и плитка обжигаются при гораздо более высоких температурах, от 750 C (тонкий фарфор) до 900 C и выше (плитка).

Производительность печи в значительной степени зависит от количества загружаемых продуктов. Количество загружаемых стеклянных изделий должно быть примерно вдвое меньше количества керамических или фарфоровых изделий при том же объеме печи. Например, в печь объемом 12 литров следует загружать около пяти стеклянных стаканов объемом 0,5 литра и до десяти керамических или фарфоровых стаканов. Для производства готовой продукции в масштабах рекламного производства в основном используются печи объемом 200-250 литров, в промышленных условиях применяются большие печи объемом от 3 до 20 кубических метров. Печь объемом 250 литров может вместить до 150 стеклянных стаканов или до 300 керамических стаканов объемом 0,5 литра.

В соответствии с заранее заданной программой продукты нагреваются со скоростью 4-7 °C в минуту. Охлаждение изделий происходит аналогичным образом. После достижения максимальной температуры обжига она фиксируется примерно на 15 минут. Изделие можно вынимать, когда температура достигнет 150 °C. Пятичасовой производственный цикл должен быть организован из двух циклов обжига, в зависимости от времени загрузки-выгрузки.

В самом изделии, нагретом при нагревании до верхней температуры, происходит сплавление поверхности материала и прилегающего окрашенного слоя.Соприкасающиеся поверхности и воздушная краска начинают приобретать свойства жидкого вещества, и главную роль начинают играть силы поверхностного натяжения и смачивания.А когда силы межмолекулярного взаимодействия между замкнутой поверхностью и краской становятся общими над красками внутри, пигмент и образование единой системы, которая объединяется и образует единую систему.При охлаждении краска образует износостойкое изображение.

Решающими факторами для качества обжига являются: медленное и непрерывное повышение температуры, достаточное количество кислорода и эффективная вентиляция. Это особенно важно при декорировании драгоценными металлами: золотом и платиной. Программа нагрева, максимальная достигнутая температура и время, необходимое для стабилизации этого значения, являются решающими факторами для прочности склеивания. Причина этого объясняется в предыдущем параграфе с кратким объяснением физики процесса переноса. И материал, и форма подложки влияют на максимальную температуру, но общее правило таково: чем выше температура переноса, тем выше удельное сопротивление изображения.

При выборе оборудования для печати скидок предпочтение следует отдавать качественным характеристикам. Для натяжения рекомендуется использовать системы с пневматическими узлами. Идеальным является использование металлических сеток, но на практике в подавляющем большинстве случаев используются сетки PES: Saati, Verseidag, Sefar. В развитых западных отраслях часто используются проволочные сетки с числом нитей 160-200 нитей на см и натяжением до 25 н/см. Такие сетки имеют очень низкий коэффициент деформации и сохраняют свои параметры: линейные размеры, геометрию ячеек, амплитуду их раскрытия в течение длительного периода эксплуатации. В основном используются бытовые сети с номерами 120-140 нитей и см и натяжением 20-25 н/см. Рекомендуется использовать тонкие нити: 27-30 мк.

Мы советуем использовать рамы, изготовленные исключительной немецкой компанией HURTH, мировым лидером в области качества. Хотя эти рамы обладают множеством положительных качеств, для точной печати очень важно, чтобы они сохраняли свои основные характеристики в течение длительного периода эксплуатации. Они устойчивы к коррозии, щелочам и кислотам; обладают хорошей устойчивостью к изгибающим усилиям от натяжения сетки (в том числе из-за скручивания проволоки); не требуют предварительного нагрева до температуры ниже 60 градусов Цельсия.

Необходимо внимательно отнестись к выбору лотка для эмульсии и, если возможно, перейти на эмульгаторы. К счастью, такие компании, как Grunig-Interscreen AG, известные своим высококачественным оборудованием, начали производить такое оборудование по более доступной для многих цене: около 15 000 долларов США. Фотомонтаж, конечно, необходим для производства фильма, а для освещения рекомендуется использовать вакуумные копировальные рамы с прожекторами мощностью 3-6 кВт.

При выборе печатного оборудования следует учитывать возможность высокоточной приводки и наличие мощного вакуума. Небольшие тиражи, характерные для рекламы или промо-акций, обычно печатаются на полуавтоматических машинах Flat-Bed американского производства. За смену принтер может изготовить 500-700 многоцветных деколей. На самом деле, это некачественная графическая работа, поскольку на выполнение до 7000 циклов выборочного лакирования уходит восемь часов. В промышленной печати используются высокоскоростные (до 4000 циклов в час) и сверхточные стоп-цилиндровые машины таких производителей, как SPS и Sakurai. Лучшая система регистрации листов с последовательным выравниванием сторон по передним упорам, наименьшее расстояние между пластиной и печатной поверхностью, а также требование к ракельному ножу оказывать максимально допустимое давление.

Максимальная практическая скорость печати традиционными красками составляет 1 500 циклов в час. Некоторые предприятия заменяют более медленные полуавтоматические машины на более быстрые цилиндровые. Это результат того, что последний слой лака наносится очень толстым слоем. Он наносится медленнее, поскольку нежелательно сгибать отпечатанный лист после этого. В цилиндровой машине двигатель также имеет несколько иную траекторию движения листа и работает на скорости Flat-Bed. Первая ситуация требует дополнительных капиталовложений, тогда как вторая повышает общую производительность. Даже если это очень экономически целесообразно, это не так.

Следует иметь в виду, что перекрытие будет тем лучше, чем меньше формат листа. В результате наиболее широко используются форматы А4 и А3. Ежемесячно предприятия в России и Украине могут печатать до 100 000 листов многоцветных деколей в формате 600×1000 мм.

Изображение печатается за один проход врача. Все производители чернил советуют воздержаться от перемотки. Выбор параметров сетки, параметров матрицы, жесткости и типа скребка (монослойный, многослойный или RKS), процесса печати (угол скребка, давление, скорость) позволяет достичь желаемых результатов за один проход. Для деколей, переносимых на темные изделия, печатается матовая белая подложка.

Самым узким местом в производстве деколей является сушка отпечатанных листов. Этот процесс должен происходить в тех же климатических условиях, что и процесс хранения и печати. И время высыхания значительное: до 8 часов. Это может снизить общую производительность линии. Для большинства планшетных принтеров стеллажные сушилки являются единственным приемлемым вариантом.

В промышленности применяются туннельные сушки типа Wicket. Это сушильные устройства без нагрева, в которых загрузочные площади расширены большим количеством решетчатых полок (до сотни), расположенных на транспортерной ленте. Одно- и двухрядные сушки используются для изготовления сухих вещей. Для этого листы попадают на транспортер, укладывающий их в один или два потока. Приемные полки крепятся на транспортерной ленте под определенным углом, и листы становятся практически ребристыми. Сушка оттиска производится при температуре печати и влажности, которые всегда сохраняются в заданных значениях.

В этом отношении большой интерес представляет появление керамических УФ-красок. Это те же пигменты, поставляемые в виде порошка, смешанного с УФ-носителем (маслом, связующим) вместо традиционного носителя. После печати декор высушивается в УФ-сушилке для его закрепления. Для отверждения требуется плотность мощности излучения не менее 120 Вт/см при скорости транспортировки около 20 м/мин. Из-за природы отверждаемого материала УФ-сушилка должна быть оснащена кварцевыми или дихроичными фильтрами для снятия тепловой нагрузки. УФ-сушилки для деколей должны использовать специальные лампы (это ограничение скоро будет снято) с рабочим диапазоном 315-400 нм.

Очень важно избежать полимеризации промежуточных слоев краски перед окончательным проходом, как и при многоцветной печати. Этого можно добиться либо увеличением удельной мощности ламп, либо снижением скорости подающего конвейера. УФ-технология играет роль не только и, вероятно, будет влиять на то, как быстро произойдет переход. В любом случае, УФ-материалы – это путь в будущее для графической печати. Мгновенная полимеризация материала и высокая скорость печати – главные преимущества этой технологии. Однако нельзя использовать недорогую, некачественную бумагу!

При переносе напечатанных деколей необходимо иметь емкость с чистой водой, которую часто меняют, и резиновый притирочный шпатель. Если в процессе производства остались пузырьки воздуха, изделие будет окрашено. Чистая тряпка используется для протирания отшлифованного рисунка, чтобы удалить остатки клея. Перед отправкой в золото деколь должна высохнуть в течение еще одного часа без тепла или потока воздуха. Имейте в виду, что изделия с плоской или слегка изогнутой поверхностью должны иметь другую толщину лаковой пленки. В этой ситуации требуется более тонкая лаковая пленка, что достигается с помощью сетки и эмульсии. Соответственно, следует ссылаться на рекомендации по проведению процедуры, предоставленные производителем лака.