Основы технологии печатных процессов

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

Федеральное государственное бюджетное 

образовательное учреждение высшего образования 

«Казанский национальный исследовательский 

технологический университет» 

 
 
 
 
 
 
 

А. А. Ефремова, Р. М. Гарипов, А. Ю. Григорьев 

 
 
 

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ 
ПЕЧАТНЫХ ПРОЦЕССОВ 

 

 

Учебно-методическое пособие 

 
 
 
 

 

 
 
 
 

 

 

Казань 

Издательство КНИТУ 

2018 

УДК 655.3.02(07) 
ББК 37.84я7 

Е92

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета 

 

Рецензенты: 

канд. хим. наук М. Л. Верижников 

гендиректор ООО «Визард» А. Н. Эскин 

 
 
 
Е92 
Ефремова А. А. 
Основы технологии печатных процессов : учебно-методическое пособие / А. А. Ефремова, Р. М. Гарипов, А. Ю. Григорьев; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – 
Казань : Изд-во КНИТУ, 2018. – 152 с. 
 
ISBN 978-5-7882-2580-7

 
Рассмотрены теоретические основы процессов предварительной подго
товки поверхности полимерных материалов перед полиграфическим оформлением, распространенные способы печати, а также методики проведения 
лабораторных работ. 

Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению 29.03.03 

«Технология полиграфического и упаковочного производства», изучающих 
дисциплину «Технология печатных процессов», и для магистров, обучающихся по направлению 18.04.01 «Химическая технология», изучающих дисциплину «Методы активации поверхности композиционных материалов». 

Подготовлено на кафедре «Технологии полиграфических процессов и 

кинофотоматериалов». 

 

 

ISBN 978-5-7882-2580-7 
© Ефремова А. А., Гарипов Р. М.,  

Григорьев А. Ю., 2018

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2018

УДК 655.3.02(07) 
ББК 37.84я7

ВВЕДЕНИЕ 

 
 
 
 
Целью данного учебно-методического пособия является озна
комление студентов с теоретическими основами процессов предварительной подготовки поверхности запечатываемых материалов 
и способов печати на них. Пособие содержит основы методов предварительной подготовки запечатываемых материалов перед декорированием, методики оценки технологических свойств печатных 
красок и растворителей, а также методики определения свойств полученных лакокрасочных покрытий и печатных оттисков, а также 
вопросы, которые необходимо изучить при самостоятельной подготовке к коллоквиумам и при защите лабораторных работ. 

Дисциплина «Технология печатных процессов» является од
ной из профилирующих для направления 29.03.03 «Технология полиграфического и упаковочного производства» и предполагает 
подготовку будущих бакалавров к практической деятельности 
в области полиграфических процессов. Дисциплина направлена на 
изучение технологических процессов, с помощью которых происходит нанесение на запечатываемый материал красочного оттиска 
с заранее заданными эксплуатационными свойствами. 

В настоящее время широко используется несколько способов 

печати (высокая, офсетная, трафаретная, глубокая). Изучению особенностей лакокрасочных материалов для печати различными способами способствует выполнение лабораторных работ предлагаемого учебно-методического пособия. 

Каждая лабораторная работа должна выполняться в два этапа. 
На первом этапе происходит закрепление теоретических зна
ний по теме лабораторной работы. Теоретический материал к лабораторным работам обучающийся должен предварительно изучить по данному учебно-методическому пособию, лекциям и рекомендуемой литературе. 

Практическая часть относится ко второму этапу выполнения 

лабораторных работ. К практической части выполнения лабораторной работы допускаются только те студенты, которые получили положительную оценку за теоретический материал. Второй 
этап выполняется студентами в лаборатории в следующей последовательности: 

1. Перед началом работы в лаборатории необходимо пройти 

инструктаж по технике безопасности. Необходимо ознакомиться 
с местами нахождения средств пожаротушения, средств нейтрализации, используемых в случае ожога кислотами или щелочами, 
кранов и вентилей; правилами хранения ЛВЖ, кислот и других реактивов, а также правилами работы со стеклянной посудой и приборами, применяемыми при выполнении лабораторных работ. 

2. Получить задание у преподавателя и внимательно изучить 

его. 

3. Подготовить рабочее место и, получив разрешение препо
давателя, приступить к выполнению работы. 

4. По окончании работы навести порядок на рабочем месте. 

Тщательно вымыть лабораторную посуду. Необходимые для дальнейшей работы образцы завернуть в пакетик, на котором указать 
номер группы, ФИО, номер бригады, название материала и оставить в специально отведенном месте. 

5. По окончании работы студент должен сдать свое рабочее 

место студенту дежурному по лаборатории, который обязан отчитаться перед лаборантом и преподавателем, прежде чем уйти из лаборатории. 

В лаборатории категорически запрещается: 
• сливать в раковину растворители, кислоты, промывочные 

воды. Для этого в лаборатории предусмотрена специальная посуда с надписью «Слив растворителей» и т. д.; 

• засорять раковину; 
• заниматься посторонними делами, принимать пищу в ла
боратории. 

Материалы лабораторных работ оформляются в виде пись
менного отчета в рабочем журнале, который включает: 

• название и номер лабораторной работы; 
• цель работы; 

• теоретические основы процесса; 
• схема установки, описание методов исследования; 
• результаты проведения исследований; 
• выводы по работе; 
• список используемой литературы. 
В конце текущего занятия студент, выполнивший работу, 

представляет преподавателю полученные результаты для проверки. 
По завершении цикла работ производится сдача и защита отчетов. 

5

1. МЕТОДЫ АКТИВАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ 

ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК 

1.1. Основы поверхностных явлений 

в полиграфических процессах 

Энергетическое состояние поверхности играет определяю
щую роль в фундаментальных физических процессах адгезии, адсорбции, хемосорбции, миграции адсорбированных частиц вдоль 
поверхности, химическом взаимодействии частиц на границе раздела двух фаз и т.д. Соотношение поверхностных энергий адгезива 
(краски, клея) и субстрата (запечатываемой поверхности) – основополагающая причина возникновения адгезионных связей в процессах печати, склеивания, ламинирования и т. д [1]. 

Адгезия – (лат. adhaesio – прилипание) – поверхностное явле
ние, которое заключается в возникновении механической прочности при контакте поверхностей двух разных тел (конденсированных фаз). Причиной адгезии является молекулярное притяжение 
контактирующих фаз или их химическое взаимодействие. Явление 
адгезии лежит в основе образования прочного контакта (склеивания) между твердым телом – субстратом и клеящим агентом – адгезивом, являющимися основными компонентами адгезионного соединения [2]. В печатных процессах субстратами являются запечатываемые поверхности (полимерные пленки фольга, бумага, картон), а адгезивами – печатные краски, лаки, клеевые системы.  

Количественной характеристикой адгезии является работа ад
гезии Wа – работа, необходимая для обратимого разделения двух, 
приведенных в контакт, конденсированных фаз по площади единичного сечения. 

Адгезионная прочность соединения зависит от свойств адге
зива и субстрата, таких как энергетические характеристики поверхности субстрата, шероховатость поверхности субстрата, 

условий формирования адгезионного соединения, тепловых и механических свойств адгезива и субстрата, и пр. 

В полиграфических процессах адгезия рассматриваться в си
стеме двух контактирующих фаз: «адгезив–субстрат» при формировании адгезионного соединения путем нанесения жидкого адгезива (лак, краска, клей) на поверхность твердого субстрата с последующим отверждением, которое может происходить за счет испарения растворителя, или в результате химических реакций. 

Необходимым и очень важным условием формирования кра
сочного оттиска с требуемой адгезией является смачивание жидким адгезивом поверхности твердого субстрата. Для того, чтобы 
поверхность запечатываемого полимерного материала смачивалась адгезивом, поверхностная энергия субстрата должна быть 
выше поверхностного натяжения данного адгезива. Смачивание 
определяется силами взаимного притяжения молекул жидкости и 
твердого тела. Силы адгезии стремятся растянуть каплю вдоль поверхности, а силы когезии – собрать жидкость в каплю. Если молекулы жидкости (краски) взаимодействуют с молекулами твердого 
тела сильнее, чем между собой, то жидкость будет растекаться по 
твердой поверхности, т. е. смачивать ее. Если молекулы жидкости 
взаимодействуют друг с другом гораздо сильнее, чем с молекулами 
твердого тела, то жидкость будет собираться на поверхности твердого тела в капли и смачивания поверхности не произойдет. 

В печатных процессах полного смачивания и полного несма
чивания не происходит, так как и в том и в другом случае печатный 
процесс не возможен. При полном смачивании печатная краска по-
кроет не только печатные элементы формы, но и пробельные, или 
же растечется по поверхности запечатываемого материала, что не 
позволит получить четкий контур изображения. При полном несмачивании краска будет собираться в капли, что ухудшает ее контакт с запечатываемой поверхностью и ограничивает площадь, по 
которой может происходить адгезионное взаимодействие. 

Чем выше поверхностная энергия субстрата, тем лучше он 

смачивается адгезивом, что является предпосылкой возникновения 
высокопрочных адгезионных связей. Теоретически, повышая поверхностную энергию субстрата, можно добиться улучшения 

условий смачивания и, следовательно, повышения адгезионной 
прочности [3]. 

Поверхностная энергия субстрата и поверхностное натяже
ние адгезива имеют одну и ту же размерность – Дин/см. В идеале 
для образования прочного адгезионного соединения, поверхностная энергия полимерной пленки должна быть на 7–10 Дин/см выше, 
чем поверхностное натяжение (γ) растворителя, краски или клея. 
Так, например, печатные краски с поверхностным натяжением в 
30 Дин/см не смогут надлежащим образом смочить полимерный 
материал, с поверхностной энергией ниже 37–40 Дин/см [4]. 

Поверхностное натяжение лакокрасочных материалов, как 

многокомпонентных систем, определяется химической природой, 
входящих в их состав компонентов. Поверхностное натяжение лаков и красок, содержащих растворитель, в основном будет определяться природой растворителя. Для большинства наиболее используемых в полиграфии растворителей (сложных эфиров, спиртов, 
кетонов) γ = 22–36 Дин/см.  

С увеличением содержания растворителя поверхностное 

натяжение лаков и красок, как правило, уменьшается. Наиболее 
высокие значения поверхностного натяжения имеют краски, в которых растворителем, или дисперсионной средой, является вода, 
так как для воды γ = 72 Дин/см. Такие краски неудовлетворительно 
смачивают гидрофобные поверхности, к которым относятся полимерные пленки. 

Существует несколько достаточно простых способов опреде
ления значений поверхностной энергии полимерных материалов. 
Самым простым способом является использование так называемых 
тест фломастеров. Они представляют собой специальные фломастеры, с чернилами, имеющими фиксированное значение поверхностного натяжения. Принцип действия таких чернил прост: тестовым карандашом определенного поверхностного натяжения на поверхности субстрата проводят 3 параллельные полосы. Если в течение 3 секунд полосы жидкости остаются на месте или расплываются – поверхностная энергия равна или больше того значения, которая указана на карандаше. Если собираются в капли – поверхностная энергия полимера ниже, чем у карандаша. Недостатком 

данного метода является быстрое загрязнение карандаша и, следовательно, потеря точности. Для более точного определения значения поверхностного натяжения выпускается набор специальных 
чернил, которые наносятся на исследуемый материал с помощью 
кисточки, входящей в каждых набор чернил. 

Одним из методов количественной оценки смачивания (при 

надлежащем проведении) является измерение краевого угла смачивания. Краевой угол смачивания θ или cos θ является характеристикой гидрофильности (гидрофобности) поверхности (рис. 1.1). 

 

Рис. 1.1. Краевой угол смачивания в системе твердое тело (T), 

жидкость (Ж) и газ (Г) 

Краевой угол смачивания определяется как угол между каса
тельной АВ, проведенной к поверхности смачивающей жидкости 
и смачиваемой поверхностью твердого тела АА, при этом θ всегда 
отсчитывается от касательной в сторону жидкой фазы. Касательную проводят через точку А соприкосновения трех фаз: твердой 
фазы, жидкости и газа (воздух) [5]. Граничный контур (периметр 
основания капли) называется линией трехфазного контакта. Этот 
термин подчеркивает, что в смачивании участвуют три фазы. 

В соответствии с теорией Юнга–Лапласа [6], краевой угол 

определяется конкуренцией двух сил, действующих на линию 

трехфазного контакта. Одна сила – это притяжение молекул жидкости к ближайшим молекулам жидкости на поверхности капли. 
В расчете на единицу длины линии трехфазного контакта это сила 
поверхностного натяжения жидкости γЖ (Дин/см). Другая сила создается притяжением тех же молекул линии трехфазного контакта 
к ближайшим молекулам на поверхности твердое тело–газ. Эта 
сила направлена вдоль поверхности твердого тела во внешнюю 
сторону от линии трехфазного контакта. Юнг назвал ее силой адгезии τ (Дин/см). Равновесный краевой угол θ0 находят из условия 
механического равновесия на линии трехфазного контакта по основным размерам капель жидкости, наносимых на твердые поверхности: высоте h и диаметру основания капли d. Значения cosθ рассчитывают по формуле 

, 
(1.1) 

где h – высота капли, мм; d – диаметр основания капли, мм [5].  

Величина равновесного краевого угла определяется законом 

Юнга, который устанавливает взаимосвязь между поверхностной 
энергией твердого тела и поверхностным натяжением жидкости и 
описывается уравнением [7] 

, 
(1.2) 

где γтг – поверхностное натяжение на границе раздела фаз твердое 
тело–газ; γтж – поверхностное натяжение на границе раздела фаз 
твердое тело – жидкость; γжг – поверхностное натяжение на границе раздела фаз жидкость–газ; 

В зависимости от значений θ различают следующие случаи:  
1. Если γтг > γтж, то cos θ > 0 и θ < 90° – поверхность смачи
вается данной жидкостью; 

(
)

(
)
2
2

2
2

2

2
 

h
d

h
d

соs

+


=
q

(
)

жг

тж
тг
соs
g

g
g
q
=