При производстве некоторых видов продукции к ряду материалов, например краске и сопутствующей химии, предъявляется существенно больше требований, чем при производстве обычной продукции. Речь идет, например, о продукции для детей (в частности книгах) или об упаковке для пищевых продуктов. Здесь любую краску не используешь.
Дело в том, что в состав красок входит множество разных веществ, и далеко не все из них абсолютно безвредны. Если маленький ребенок решит «пожевать» книжку, то часть веществ из краски может попасть в организм, что не полезно. А продукты питания, упакованные в коробки, отпечатанные с использованием произвольных красок, могут впитать в себя часть веществ из краски, что нельзя считать полезным для здоровья. Также многие полиграфические краски обладают запахом, который легко может впитываться в сами продукты и придавать им ненужный запах или искажать исходный запах самих продуктов. Существует немало товаров для которых запах критичен: специи, чай, кофе, табак и т.д. Поэтому краски для печати детской продукции и пищевой упаковки нужны специальные.
Особенно остро эта проблема стала появляться в последний год, когда с российского рынка исчезли специальные краски для пищевой упаковки, которые ранее поставлялись из Европы. А те краски, что пришли им на смену, могут не обеспечивать тот необходимый уровень пищевой безопасности которым должна соответствовать пищевая краска.
Общий принцип
Для того, чтобы понимать, какую краску можно использовать, а какую — нет, рассмотрим общий принцип построения офсетной краски и укажем те отличия, которыми они должны обладать для использования в специальных нишах. Конечно, поставщики красок всегда указывают, какая краска соответствует нужным требованиям, но постоянная смена ассортимента и постоянное появление новых игроков на рынке может привести к тому, что и сами поставщики не всегда могут иметь полную информацию.
Основное назначение печатной краски — формирование на печатной основе (бумаге, картоне и т.д.) необходимого изображения. Оно должно быть максимально качественным, приближенным к оригиналу, а также прочно закрепляться на материале: не отслаиваться, не смазываться, не переходить на другие предметы (не отмарывать). Для обеспечения этих задач в составе краски присутствуют два основных компонента: пигменты и связующее. Пигмент отвечает за цвет, связующее определяет все прочие параметры краски (адгезию, закрепление, диспергацию и многое другое). По сути, в составе печатной краски объединяется твердая дисперсная фаза и жидкая дисперсионная среда, а кроме того, различные добавки, которые регулируют ее характеристики: липкость, вязкость, скорость закрепления и множество других.
На заре производства красок в качестве пигментов использовали неорганические вещества, обычно соли или окиси металлов (диоксид титана, оксид хрома, сульфид кадмия и т.д.). И хотя некоторые из них по-прежнему используются (например, диоксид титана), в полиграфии стали применять органические пигменты, обладающие существенно лучшими цветовыми характеристиками: более насыщенные по цвету, более устойчивые к выцветанию, лучше диспергируются. Сейчас в полиграфии применяют три группы пигментов:
- Фталоцианиновые пигменты — на основе фталоцианина и его металлокомплексов. Металлы-комплексообразователи: медь, никель, кобальт и некоторые другие. Такие пигменты имеют высокую светостойкость, дисперсность и отличную красящую способность. Они стойки к действию высоких температур, нерастворимы в воде, почти нерастворимы в большинстве органических растворителях и стойки к действию химических реагентов. Фталоцианиновые пигменты обеспечивают голубые, зеленые, синие цвета. Сразу же следует отметить, что пигменты на основе кобальта или марганца в последнее время стараются не использовать, поскольку считается, что они наносят вред для здоровья. В продукции для детей и при печати пищевой упаковки с прямым и непрямым контактом с пищей использование красок на основе этих металлов в ряде стран законодательно запрещено. У нас формально не запрещено, но все же лучше их не использовать.
- Азопигменты — самая многочисленная группа органических пигментов. Основой этой группы является хромофорная азогруппа – N = N – , связанная с ароматическими или гетероциклическими радикалами. В зависимости от состава, их цвет изменяется в широких пределах от ярко желтого до красно-фиолетового. В свою очередь, азопигменты делятся еще на несколько групп — в зависимости от других химических соединений. Все эти пигменты светостойкие, и обладают большей цветовой интенсивностью. Но в целом многие из них достаточно дорогие, поэтому встречаются только в сериях дорогих интенсивных красок. В этих пигментах отсутствуют комплексные соединения с металлами, так что их можно считать менее вредными.
- Полуциклические пигменты. Обладают широкой цветовой гаммой от желто-зеленых, красных до синих и фиолетовых тонов. Они представляют собой полиморфные кристаллические полициклические соединения. Эти органические пигменты отличаются очень высокой красящей способностью, высокой светостойкостью и термостойкостью, а самое важное — очень высокой стойкостью к миграции. Пигменты этой группы можно диспергировать до 0,15 мкм, что делает краски с их использованием высокоинтенсивными при малом расходе. Эти пигменты самые дорогие. Но их очень низкая миграция в окружающие продукты позволяет использовать именно их в красках для печати особенной продукции.
Для производства полиграфических красок пигменты растирают в мелкодисперсный порошок (диспергируют) и смешивают со связующим. Связующие вещества предсталяют собой жидкую фазу офсетных красок. Связующие «связывают» твердые пигменты в единую дисперсную систему. От состава и химических свойств связующих зависят все важнейшие характеристики офсетных красок. Растертые пигменты, как и другие мелкодисперсные порошки, имеют тенденцию к слеживанию и агломерации (процессу обратному диспергированию). Так, одной из важных задач является образование равномерной взвеси частиц пигмента в связующем. Связующее формирует вокруг частицы пигмента своеобразную оболочку, которая не позволяет им осаждаться на дно и объединяться в агломераты.
Другой задачей связующего явлется закрепление краски на запечатываемом материале. В процессе высыхания большинство офсетных красок формирует на поверхности оттиска полимерную пленку, в которой равномерно распределены частицы пигмента. Пленкообразующие вещества в составе офсетных красок представлены смолами или продуктами их переработки, а растворители этих смол — ароматическими углеводородами, растительными и минеральными маслами. Пленкообразователь определяет закрепление и эластичность красочного слоя, а также его блеск и твердость (устойчивость к истиранию). В качестве пленкообразователей чисто теоретически применяются высокомолекулярные соединения — это чаще всего натуральные и искусственные смолы, например, фенолоформальдегидные, алкидные, виниловые пентафталевые, смолы на основе циклокаучуков и т.д, продукты их переработки, а так же эфиры целлюлозы, синтетические каучуки, битумы, олифа и канифоль.
В разные годы в состав красок входили разные связующие, но в современных красках используются композиционные связующие, состоящие из высоковязких олиф, нефтяных и растительных масел, синтетических смол (чаще акриловых) и органических растворителей. Закрепление изображения на носителе происходит благодаря свойствам перечисленных компонентов впитываться, испаряться, высаживая твердую фазу, и образовывать пленку. Важно отметить, что использование фенолоформальдегидных и пентафталиевых связующих и других подобных продуктов недопустимо в красках для детской продукции и при контакте с продуктами питания. Ведущие мировые производители и не используют такие связующие, но что может оказаться в красках, которые приехали из Китая, Индии или Ирана, сказать сложно.
К веществам, растворяющим пленкообразователь, относятся масла или летучие органические растворители и другие низкомолекулярные соединения. Они определяют вязкость связующего вещества и механизм закрепления печатной краски на оттиске. Наиболее часто связующие вещества печатных красок представляют собой растворы твердых смол в маслах и органических растворителях. При закреплении растворитель либо испаряется, либо впитывается в бумагу (либо и то и другое), смола полимеризутся.
Масла и их производные служат для образования связующего вещества из смол. Они подразделяются на две группы: минеральные и растительные. Минеральные масла (машинное или трансформаторное) относятся к невысыхающим. Они не способны к отверждению — не образуют пленок и не густеют при нагревании. Минеральные масла должны впитаться в поры бумаги. И при определенных сочетаниях условий (температуры, толщины запечатываемого материала и т.д.) могут просочиться внутрь упаковки и вступить в контакт с содержимым.
Растительные масла — льняное, конопляное, тунговое и ряд других — способны окисляться на воздухе с образованием гладких, прозрачных, смолоподобных эластичных пленок, нерастворимых в органических растворителях.
Существует также большое количество вспомогательных веществ, которые позволяют регулировать свойства красок. Так, например, краскам могут быть приданы такие качества, как высокий глянец или, наоборот, матовость. Кроме того, при помощи различных добавок контролируют скорость высыхания красочной пленки, придают ей повышенную устойчивость к истиранию, высокую светостойкость, стойкость к тепловым воздействиям, водостойкость и устойчивость к маслам, спиртам, кислотам или щелочам, повышенную прозрачность или, наоборот, непрозрачность, и т.д. Обычно добавки вводят в краску в процессе ее изготовления, но при необходимости они могут быть добавлены и в готовую краску. Для ускорения окислительной полимеризации применяют катализаторы окисления, называемые сиккативами. Это соли кобальта, марганца, свинца и некоторых других металлов. Сиккативы вводят как при изготовлении краски, так и в уже готовую краску. Наряду с сиккативами, для регулирования скорости пленкообразования в краску могут вводить антиоксиданты, замедляющие окисление и пленкообразование. Антиоксидантами являются ароматические фенолы и амины. Необходимость этих добавках возникает, когда нужно получить «ночную» краску, не высыхающую в красочном аппарате при остановках на ночь или на выходные. Наиболее часто в краску добавляют гидрохинон или его производные (толугидрохинон). Но следует учесть, что все указанные добавки (сиккативы на основе солей металлов и антиокислители) недопустимо использовать в красках, которые применяются для печати пищевой упаковки или продукции для детей.
Только натуральное
Краска очень сложна по составу, это продукт, имеющий огромное количество вариантов исполнения, отличающихся поведением в процессе печати и при последующей эксплуатации напечатанной продукции. И в нее входит огромное количество компонентов, которые нежелательны или не разрешены для использования при производстве пищевой упаковки и продукции для детей. При их изготовлении используются печатные краски, в состав связующих веществ которых входят только натуральные растительные масла. Никакого машинного масла быть не должно. При этом только некоторые виды смол могут применяться для таких красок, в них не должно быть солей тяжелых металлов (кобальта, свинца), и пигменты должны быть также без солей кобальта, стронция и некоторых других металлов. В идеале и само связующее должно быть на основе олифы (продуктов переработки льняного или конопляного масла), но такие краски очень долго сохнут и в промышленном применении сложны. Есть решения на основе соевого масла, но они пока широкого применения не нашли, поскольку в работе сложнее, чем привычные краски. Отдельная проблема с летучими растворителями. Большинство из них обладают запахом, что не допустимо для ряда продуктов питания. Добиться полного отсутствия запаха очень сложно, требуется применение специальной комбинации смола/растворитель, что в совокупности со всем прочим существенно увеличивает цену красок для пищевой упаковки.
Краски для указанных задач, в свою очередь, тоже бывают разными. Краски для пищевой упаковки в разных странах имеют различные виды допусков по использованию. Краска может непосредственно контактировать с продуктом питания, контактировать через какой-либо барьер (например, изображение наносится на внешнюю сторону коробки, а продукт контактирует с внутренней). Соответственно, есть краски для прямого контакта с пищей и для непрямого контакта. Есть такое понятие как миграция, то есть способность некоторых компонентов краски проходить через барьер (в нашем случае — картон) и все-таки вступать в прямой контакт с продуктами. Наиболее полно свойства красок для печати пищевой упаковки описаны в регулирующих документах Европейской ассоциации печатных красок (EuPIA), но этот документ в нашей стране и раньше не действовал, а сейчас и подавно. И тут многое зависит от поставщиков краски и самих типографий, которые должны внимательно следить за тем, чем они печатают продукцию для детей и пищевую упаковку. Важно понимать, что краски должны обладать рядом свойств:
- Краски для печати пищевой и детской продукции должны производиться с использованием только растительного сырья без минеральных масел и летучих органических растворителей. Выполнить такие условия в офсетной печати очень непросто, поэтому подобных красок на рынке немного, хотя они существуют.
- Краски для непрямого контакта с пищевыми продуктами могут содержать разные виды сырья в том числе и минеральные. Они предназначены для печати на упаковочных материалах, но только с той стороны, которая не контактирует с продуктом питания. И для них нормируется миграционная способность, которая для особых материалов должна составлять меньше 10 частей на миллиард частей (или 10 микрограмм на килограмм), а общая миграция меньше 60 частей на миллион. При этом чем меньше минеральных масел в краске, тем лучше.
- Краски «без запаха». Есть отдельная задача при изготовлении ряда видов упаковки — обеспечение минимального запаха самой упаковки. Запах упаковки может возникать от бумаги или картона, краски или лаков, используемых в отделке. При изготовлении упаковки для товаров, для которых запах критичен (чай, кофе, специи, табак, парфюмерия, косметика и т.д.) необходимо использовать материалы, не имеющие запаха. То есть запах не должен быть различим. Это трудно контролировать и нормировать, но требования такие существуют.
Альтернатива
До недавнего времени в нашу страну поставлялись краски от ведущих мировых производителей, которые имели специальные серии, как правило, из растительных компонентов, позволяющие использовать их в производстве упаковки для пищевых продуктов. Это краски поставлялись с европейскими сертификатами, подтверждающими возможность использования той или иной серии красок для прямого или непрямого контакта с продуктами питания. Отдельно существовали серии красок «без запаха». Были и краски, сочетающие в себе все эти качества. Но сейчас они в Россию больше не поставляются.
В качестве альтернативы можно использовать краски из Южной Кореи. Требования по охране здоровья там не ниже, чем в Европе (а может, в чем-то и выше). В частности, российская компания «Арион Групп» предлагает экологичную краску VitaPrinta Plus™ с низкой миграцией для печати пищевой упаковки с непрямым контактом. Имеет смысл отметить ряд свойств этой краски:
- Эта краска специально разработана для печати на пищевых упаковочных материалах (бумаге и картоне). В целом, свойства краски позволяют рекомендовать ее и для печати детских книг.
- Краска не содержит никаких летучих органических растворителей, соответственно закрепление происходит за счет избирательного впитывания. Такой подход позволяет краске долго оставаться свежей при отсутствии впитывающего материала. Например, краска долго не сохнет на валах печатной машины и ее можно не смывать на ночь. И, лишь попав на бумагу или картон, быстро схватывается, а затем, когда растворяющая фракция впиталась в бумагу, связующее полностью полимеризуется.
- Ни в пигментах, ни в сиккативах краски не содержатся соли тяжелых металлов (кобальта, марганца, стронция, свинца и т.д.). Пигменты из группы материалов, допущенных для использования в «пищевых» красках.
- Краска обладает слабовыраженным запахом, и тут решение о ее использовании для упаковки ароматной продукции должен принимать заказчик. Насколько допустим для него запах краски в сочетании с запахом самого товара — решать только ему. Но найти в настоящее время офсетную краску, вообще не имеющую запаха, наверное, невозможно. Тем более, что достоверных критериев оценки наличия запаха нет, они субъективны.
- В краске отсутствуют антиоксиданты, построенные на вредных веществах (например, гидрохиноне и его производных). Краске, закрепляющейся методом избирательного впитывания, антиоксиданты не требуются
В остальном VitaPrinta Plus™ — современная офсетная краска с хорошей цветопередачей, высокой насыщенностью цвета, с хорошим и быстрым закреплением на многих материалах (кроме полностью невпитывающих). Обладает высоким глянцем и хорошей стойкостью к истиранию. Это удачное решение для типографий, которым нужна краска для печати пищевой картонной и бумажной упаковки, а также тем, кто печатает продукцию для детей.
