25a. Tiskové barvy.

25a. Tiskové barvy. Teorie barevnosti, chemie tiskových barev, anorganické a organické pigmenty, struktura organických barviv a faktory ovlivňující jejich barevnost, filmotvorné látky, anorganická a organická rozpouštědla tiskových barev, ředidla, rozdělení tiskových barev, fyzikální, chemické a optické vlastnosti barev a jejich analýza, příklad na chemický výpočet.


Barva je definována jako výsledek selektivní absorpce / reflexe (popř. I transmise) ve viditelné oblasti světla daným barvivem. Barvu chápeme jako fyzikální veličinu, popřípadě jako komplet barviva, ředidla a ostatních aditiv. Barvivem je pigment, tj médium, které nese barvu.
Rozsah barev je dán rozsahem viditelného záření, které je pouze malou částí širokého spektra elektromagnetického vlnění, jež od nejkratších vlnových délek, tj. od kosmického záření a γ-záření, přechází až k nejdelším vlnovým typickým pro přenos televizních a radiových signálů. Barevný vjem je výsledkem působení tří faktorů a to pozorované barevné plochy, osvětlením a citlivostí zrakového systému. To zda vnímáme předmět barevně, ovlivňuje soubor vlnových délek, které jsou odraženy nebo pohlceny. Barevá plocha je plocha, která při dopadu paprsků světla některé vlnové délky pohltí nebo odrazí. Tuto vlastnost mají všechny barevné plochy, podíl odraženého světla se zakresluje do tzv. remisních křivek. Takže např. Bíla plocha většinu dopadajících paprsků v celé oblasti spektra odráží, je to asi 90%. Naopak černá plocha většinu paprsků v celém spektru pohltí a šedá plocha přibližně stejné množství paprsků v celém spektru pohltí a odrazí. Pro popis barevného předmětu slouží tzv. remisní křivky, zobrazují odraz určité oblasti viditelného spektra. Ty oblasti, které se nejvíce odrážejí od povrchu předmětu jsou tvořeny maximem křivky.

Barvy z hlediska odstínu dělíme na chromatické a achromatické.
Chromatické barvy jsou ty co mají odstín, jsou to modré, zelené, žluté a červené barvy.

Achromatické barvy nemají odstín, zahrnují černou barvu, bílou a všechny stupně šedi. V běžné praxi ale nevystačíme se základními barvami, ale potřebujeme použít nějaký jiný odstín. Toho můžeme dosáhnout mícháním barev. Rozeznáváme dva typy míchání barev a to aditivní a subtraktivní.

Při Aditivním míchání barev se jedná o míchání tzv. základních (primárních) barev světel červené, zelené a modré RGB, které nám svým mícháním poskytují sekundární barvy. Primární barvy označujeme jako 1/3 (jednotřetinové). Smícháním červené a zelené dostaneme žlutou, smícháním modré a zelené dostaneme azurovou a smícháním modré a červené purpurovou. Smícháním všech tří obdržíme bílou. Takového způsobu míchání se využívá všude tam kde dochází k emisi barvy (monitory, TV atd.) a také v lidském oku.

Při Subtraktivním míchání barev se jedná o míchání sekundárních 2/3 barev látek azurové, purpurové a žluté CMY. Tyto barvy nám svým mícháním dávají primární barvy. Smícháním azurové a purpurové obdržíme modrou, smícháním purpurové a žluté červenou a smícháním žluté a azurové zelenou. Smícháním všech tří potom vznikne černá. Tento druh se používá při míchání barevných látek nebo předmětů (tisk, lakařství apod.).

Tisková barva je z chemického hlediska dvoufázová disperzová soustava, která je tvořena barvotvornou složkou, filmotvornou složkou, rozpouštědly a redily a aditivy. Barvotvorné složky se dělí na pigmenty a barviva. Pigmenty jsou barvotvorné složky, které jsou nerozpustné v systému a barviva jsou rozpustná v systému, takže vytvářejí roztok. Rozlišujeme pigmenty chromatické, čili pestré a achromatické, nepestré. Dále se pigmenty dělí na organické a anorganické. Anorganické pestré pigmenty se v současnosti nepoužívají kvůli jedovatosti, nahradily je organické pigmenty jako je chromová žluť nebo fenokyanidová modř. Nepestré pigmenty se používají dodnes a dělíme je na pigmenty bílé a černé. Mezi bílé pigmenty patří např. Titanová běloba nebo zinková běloba. Titanová běloba je alternativním názvem oxidu titaničitého. Je to jeden z nejlepších krycích pigmentů s čistě bílým odstínem. Její předností je i odolnost proti vyšším teplotám (do 150 °C). Vzhledem ke své nerozpustnosti v kyselinách nezpůsobuje houstnutí barev. Titaničité pigmenty se vyrábějí buďto starší sulfátovou technologií, nebo novější technologií chloridovou.

Zinková běloba. Chemický název tohoto pigmentu je oxid zinečnatý. Má čistě bílý odstín, vyznačuje se však menší kryvostí než běloba titanová. Protože reaguje s kyselými složkami barev, způsobuje jejich houstnutí, hlavně při delším skladování. Při vyšších teplotách (140 °C) žloutne. Zinková běloba se vyrábí tzv. »francouzským způsobem«, při kterém se kovový zinek roztaví, vypaří a v plynné fázi se oxiduje vzdušným kyslíkem na oxid zinečnatý. Černé pigmenty jsou černé saze, vznikají spalováním různých organických látek jako je zemní plyn, oleje a ropné destiláty. Podle přípravy je rozdělujeme do tří skupin, na černé plamenné, černé lampové a na černé plynové, které jsou nejkvalitnější, mají největší sytost a vznikají spalováním zemního plynu. Existují ještě metalické pigmenty, které se používají k imitaci zlatých lesků, v minulosti se používali bronzové prášky jako měď a zinek, avšak kvůli jedovatsti mědi a vysoké nákladnosti, se začal používat obarvený hliník, k imitaci stříbrného lesku se používá čistý hliník. Perleťový lesk vzniká vícenásobnou částečnou reflexí každého světelného paprsku z různé hloubky nátěru dopadajícího na šupinkovité částice pigmentu. V přírodě se výjimečně vyskytuje perleťový pigment »rybí oko« [guanin]. Vynikající postavení mají syntetické perleťové pigmenty na bázi TiO2, které se vyrábějí srážením oxidu titaničitého na plátcích slídy s následnou kalcinací. Mezi organické pigmenty patří např. Azopigmenty, které byly donedávna nejrozšířenější, jelikož pokrývají celou škálu odstínů. Jejich využití se však snížilo poté, co bylo zjištěno, že jsou možnými karcinogeny. A tak začaly být nahrazovány méně škodlivými, ale i méně kvalitními pigmenty, které obsahují arziskupinu. Dále sem patří ftalocyaninové pigmenty, které se využívají především na modré a zelené odstíny. Jejich složité cozanilické komplexy jsou odolné vůči kyselinám a zásadám. Jsou vhodné pro lakování a jsou i dobře světelně stálé. Fanalové pigmenty vytvářejí červené a modré odstíny. Nejznámější je fanalová červěň Mají čistý barevný tón a jsou stálé na světle. Ale jsou přímo nevhodné pro lakování. Antrachinonové pigmenty pokrývají celou škálu barevných odtínů od fialové až po červenou. Jsou odolné vůči vysokým teplotám a většině chemických činidel. Základem je antrachinon, který se vyrábí oxidací antracenu. Chidakridonové pigmenty jsou velice stálé na světle, jsou převážně červené nebo červenofialové a používají se pro tisk barev určených k dalšímu zušlechťování jako je laminování, lakování nebo vypalování.
Organické pigmenty a barevné laky tvoří nejpočetnější skupinu barviv k výrobě tiskových barev.

Organická barviva lze rozdělit do následujících skupin:
Azobarviva: Jde o nejpočetnější skupinu organických barviv, zahrnuje všechny odstíny od žluté po černou. Mají dobré tiskové vlastnosti, jsou méně stálé na světle a neodolávají lakování a působení některých rozpouštědel. Negativní toxikologické vlastnosti azobarviv jsou v posledním období příčinou ústupu od jejich využívání a často jsou nahrazovány ekologicky lépe vyhovujícími druhy barviv. Azobarviva se vyrábějí daizotací a kopulací. Diazotace je reakce primárních aromatických aminů s dusitanem alkalických kovů v kyselém prostředí, vznikají tak nestabilní produkty, tzv. diazoniové soli. Kopulace je reakce diazoniové soli sdalšími achromatickými sloučeninami za vzniku azobraviva.

Antrachinonová barviva: základem je antrachinon, který se vyrábí oxidací antracenu. Podobně jako antrachinonové pigmenty pokrývají širokou škálu barevných odstínů.

Ftalocyaninová barviva: Mají mimořádně dobré koloristické vlastnosti, velkou stálost na světle, jsou stálé proti vlivu povětrnosti a v mnoha organických rozpouštědlech. Jejich barevné odstíny sahají od červenavých modří po žlutavé zeleně. Jsou použitelné téměř ve všech odvětvích. Zvláště významné jsou jako polygrafické barvy pro hlubotisk, ofset a flexotisk. Pro tyto účely se používá převážně forma beta ftalocyaninu mědi.

Dále sem patří indigoidní barviva a thirindigoidní barviva.
Barevný efekt vzníká, tak že v systému konjugovaných dvojných vazeb, podle délky řetězce dochází k přiblížení hladin elektronů a tím se absorpční maximum posouvá k delším vlnovým délkám. Batochromní efekt způsobují dinorové substituenty, které posovají absoprční maximum k vyšším vlnovým délkám. Akceptové substituenty posouvají absorpční amximum k nižším vlnovým délkám a vzniká hysochromní efekt. Při vzniku komplexních sloučenin, může také docházet k batochromnímu efektu. Nejčastěji se využívá chrom, železo a kobalt. Na solnatochromii mají vliv rozpouštědla, na termmochromii teplota a na fotochromii světlo.
Přenos pigmentů a barviv na potiskovaný materiál a jejich zachycení na povrchu zabezpečují filmotvorné látky. Vytvářejí pružné filmy, které chrání barvu před mechanickým poškozením. Filmotvorné látky, které se používají k výrobě tiskových barev, je možné rozdělit do následujících skupin: vysychavé oleje, což jsou estery glycerolu a vyšších mastných kyselin. Jsou většinou přírodního původu, získávají se lisováním a ektrakcí olejů z plodů nebo semen. Nejpoužívanějším zástupcem je lněný olej, který se používal do ofsetových a knihtiskových barev. Dále sem patří přírodní pryskyřice a nejpoužívanější přírodní pryskyřicí je kalfuna, která se používá do barev, kterými se tisknou noviny. Dalšími zástupci přírodní pryskyřice jsou asfalty asmoly, jantar, damarová a kopálová pryskyřice. Základem přírodních zušlechtěných pryskyřic je kalafuna, ze ktré se připraví pryskyřičná kyselina a pentaerytriten. Takto se získává řada zušlechtěných pryskiřic. V současnosti se však stále více nahrazují syntetickými pryskyřicemi. Mezi syntetické pryskyřice patří kumaronové pryskyřice, které vznikájí polymerací kumaronu, dále sem patří alkydové pryskyřice, které vznikají z anhydridu a kyseliny ftalové a přidáním glycerinu a pentaeritritu. Mají široké využití, používají se do všech typů tiskových barev. Používají se i dobarev na potisk nesavých materiálů. Existují ještě další syntetické pryskyřice např. Epoxidové, cyklizovaný kaučuk, vynilové deriváty nebo deriváty celulózy.
Rozpouštědla a ředidla tvoří velkou skupinu surovin nutných pro výrobu tiskových barev. Jejich úkolem je rozpouštět filmotvornou látku a vytvářet tak pojivo, z něhož musí rozpouštědlo i ředidlo po tisku rychle a beze zbytku vytěkat. Rozpouštědla ředidla se dělí na organická aanorganická.

Nejvýznamějším anorganickým rozpouštědlem je voda. Její výborné rozpouštěcí účinky umožňují vznik vodíkových můstků mezi vodíkem vody a vodíkem, který obsahuje organická látka. Kyslík a vodík jsou ve vodě vázány kovalntní polární vazbou, proto je voda polárním rozpouštědlem. Mezi organická rozpouštědla patří jednak alifatické úhlovodíky jako benzíny a petroleje. Benzíny jsou kapalné úhlovodíky, které obsahují nenasycené úhlovodíky. Nasycené úhlovodíky obsahují pouze jednoduché vazby, nenasycené i několikanásobné vazby. Vyrábí se destilací ropy, jsou to velmi hořlavé látky a bývají součástí čistících prostředků v polygrafii. Petroleje jsou kapalné úhlovodíky, bezbarvé barvy, občas se žlutým nádechem. Využívají se jako čístící prostředky, ale také jako ředidlo tiskových barev. Dále sem patří aromatické úhlovodíky jako benzen, toluen a xylen. Benzen je těkavý, bývá součástí tiskových barev, kde je potřeba těkavý rozpouštědel jako u flexotisku a hlubotisku. Používá se i jako čistící prostředek i jako ředidlo. Toluen má omamné účinky, může způsobovat nevolnost a při delším styku může narušovat centrální nervový systém a krajním případě způsobuje i smrt. Je to těkavé rozpouštědlo, obsažené ve flexotiskových a hlubotiskových barvách. Xyleny mají ještě agresivnější účinky než toluen, pronikájí do těla i kůží, jinak mají stejné využití jako toluen. V současné době se objevuje snaha o nahrazení těchto rozpoštědel méně škodlivými látkami. Dalším organickým rozpouštědlem jsou deriváty úhlovodíků. Jako čistící prostředek tetrachlór methan, rozpouštědlo a odstraňovač barev trichlorethen a jemné ofsetové rozpouštědlo ethanol. Posledními organickými rozpouštědly jsou aditiva, což jsou přípravky o nízké koncentraci, které zlpešují vlastnosti tiskových barev jako sušidla, vosky, odpěňovače, antioxidanty, přípravky zabraňující prášení, tenzidy a zvláčňovadla.

Podle použití resp. požadavků jednotlivých tiskových technik rozdělujeme tiskové barvy na knihtiskové, ofsetové, sítotiskové, flexotiskové a hlubotiskové.

Ofsetové barvy se vyvužívají pro nepřímý tisk, proto při přenosu barvy dochází k jejímu dvojnásobnému štěpení, proto musí obsahovat více barvotvorných složek na úkor filmotvorných látek. Barva je vysokoviskozní a pseudoplastická, je také fixotropní a hlavně hydrofóbní.
Hlubotiskové barvy obsahují těkavá rozpouštědla asi 60%, barva má nízkou viskozitu, dodávají se jako oncetráty, které se doplňují po zářez dle návodu výrobce.

Flexotiskové barvy jsou nízkoviskozní, obsahují také těkavá rozpouštědla ve vysokém podílu, jsou ředitelné vodou i rozpouštědlové i UV. Též se dodávají ve formě koncentrátů.
Sítotiskové barvy jsou vysokoviskózní až 10 krát víc než u jiných tiskových barev a jsou fixotropní.