اولين مرکبها از آب سبزيجات و ميوهها تهيه ميشد. بعدها از ترشحات بدن جانوراني مثل ماهي، خرچنگ و اختاپوس، خون نوع خاصي از حلزون و شيره درختان نيز به عنوان جوهر استفاده شد. شواهد تاريخي نشان ميدهد که اولين مرکب شبيه به مرکبهاي امروزي، در ۴۵۰۰ سال پيش در کشور مصر پيدا شده است که ترکيبي از عصاره سبزيجات و بعضي جانوران و چسب بوده است. اولين مرکب سياه مخصوص تحرير نيز در سال ۲۵۰۰ قبل از ميلاد، از سوسپانسيون کربن و آلبومين تخممرغ ساخته شد و براي تحرير متون اداري آن زمان به کار ميرفته است. مرکبهاي امروزي اما داراي فرمولاسيون بسيار پيچيدهتري هستند؛ علاوه بر پيگمنت که عامل اصلي جوهر است، مواد ديگري که مجموعا “حامل” ناميده ميشوند در مرکبهاي امروزي به کار ميروند. تنظيمکنندههاي PH مرکب، رطوبتگيرهايي که باعث نشست پيگمنت بر روي بستر ميشوند، رزينهاي پليمري براي چسباندن پيگمنتها کنار هم، ضد کفها براي جلوگيري از کف کردن مرکب، افزونههاي رطوبتي مانند مواد فعال در سطح براي تنظيم ويژگيهاي سطحي بستر، آفتکشها براي جلوگيري از رشد آفت و باکتري بر روي سطح بستر و غلظتسازها براي تنظيم ضخامت لايه مرکب، از انواع مواد تشکيلدهنده مرکب نهايي مورد استفاده در چاپ امروزي هستند.
مرکبهاي امروزي همچنين به دو دسته تقسيم ميشوند: مرکب چاپ و مرکب تحرير. مرکب چاپ خود به دو زير مجموعه تقسيم ميشود: اول مرکب چاپ افست که طي آن پليت چاپ با مرکب تماس دارد و مرکب را به کاغذ منتقل ميکند و دوم مرکب چاپ غيرتماسي ديجيتال که شامل تکنولوژي جوهرافشان و الکتروفوتوگرافي ميشود. بيش از ۹۰ درصد مرکبها، مرکب چاپ هستند که تفاوت آنها با مرکبهاي تحرير در اين است که در مرکبهاي چاپ انتقال رنگ از طريق پيگمنتها انجام ميگيرد و در مرکب تحرير اين کار از طريق “دايها” انجام ميشود. مرکبهاي رنگي چاپ معمولا شامل روغن کتان، روغن سويا يا تقطير روغنهاي سنگينتر شيميايي به عنوان حامل و در ترکيب با پيگمنتهاي ارگانيک تهيه شده از نمک ترکيبات هيدروژني (داي) به کار ميروند. پيگمنتهاي غيرارگانيک نيز شامل کرم سبز (Cr2O3)، رنگدانههاي آبي پروس (Fe4[Fe(CN)6]3)، زرد کادميوم (CdS) و نارنجي سربدار هستند. پيگمنتهاي سفيد مانند تيتانيوم دي اکسايد نيز به صورت مستقل يا براي تنظيم ديگر رنگها به کار ميروند. پيگمنت سياه نيز از کربن سياه ساخته ميشود. بيشتر مرکبهاي قرمز تحرير از داي قرمز رقيق شده تهيه ميشوند. مرکبهاي تحرير، عموما از ترکيب آهن سولفات، جوهر مازو و دايها تشکيل ميشوند. مرکب “بال پوينت” نيز معمولا داراي ۴۰ تا ۵۰ درصد پيگمنت خالص است.
در مرکبهاي سفيد عموما از تيتانيوم دي اکسيد به عنوان پيگمنت استفاده ميشود اما به خاطر ويژگي سمي بودن فلزات سنگين مانند زرد کروم يا قرمز کادميوم، پيگمنتهاي ارگانيک ديگر جايگزين اين نوع ترکيبات فلزي ميشوند که باعث درخشندگي و ثبات نور بهتر و جلوگيري از انتشار مواد سمي مضر براي انسان و محيط زيست ميشود. اکسيد تيتانيوم، يکي از پيگمنتهاي بسيار معروف و پرمصرف در صنايع رنگسازي و مرکبسازي است که نسبت به همه سفيدها داراي قدرت پوشش بالاتري است. اين ماده، در مقابل اکثر مواد قليايي، اسيدي و شيميايي مقاوم بوده و در مقابل حرارت و نور نيز بسيار مقاوم است. پيگمنتهاي سفيد روي و سفيد چيني، از ديگر انواع مهم پيگمنتهاي سفيد هستند که داراي پوشانندگي متوسط بوده و اشعه يووي را به خوبي جذب ميکنند. کاربرد اين پودر سفيد در چاپ پارچه و چاپ ورق حلب و در ساير مرکبها به عنوان ماده سيالکننده و صافي سطح به کار ميرود.
بيشتر مرکبهاي سياه قديمي مثل “سياه اسپينل”، “سياه روتايل” و “سياه ايروني”، همگي با “سياه کربني”، که ارگانيک و غير مضر است جايگزين شدهاند. پيگمنتهاي سياه ارگانيک، داراي ساختمان نيترو هستند. اين پيگمنتها خنثي و داراي خاصيت پوشانندگي بالا بوده، به همين دليل انواع ديگر پيگمنتها را جذب ميکند. بنابراين مشکي را با پيگمنتهاي ديگر مصرف نميکنند. تنها کاربرد آن در ساختمان رنگهاي مشکي است و در صنايع لاستيکسازي به صورت مخلوط رنگ مشکي، در خمير لاستيک، مصرف دارد.
پيگمنت سياه اکسيد آهن، از اکسيداسيون سنتزي آهن حاصل ميشود و داراي خاصيت مغناطيسي است. رنگ آن مشکي با ته رنگ کاملا خوب و قهوهاي است و نوع ميکرونيزه يکنواخت شده آن، آميخته با رزينها و واکسهاي مخصوص، به جاي تونر در ماشين فتوکپي مصرف دارد. اين رنگدانه داراي چگالي بالا و در مقابل قلياييها، حلالها، صابونها، واکسها و نور مقاوم است.
مرکبها همچنين داراي ترکيبات ديگري مثل واکسها، روغنها، نگهدارندهها، فعالکنندههاي سطحي و رطوبتدهندهها، تشکيل شدهاند که در کيفيت و پايداري مرکب چاپ شده تاثير به سزايي دارند. پيگمنتهاي متاليک مانند پودر آلومينيوم و زينک، در مرکبهاي طلايي و نقرهاي کاربرد عمدهاي دارند. از خواص مرکبهاي غيرارگانيک ميتوان به خاصيت درخشندگي و صدفي بسيار زيباي آنها اشاره کرد که استفاده از آنها را غير قابل اجتناب ميکند. فرآيندهاي عمده چاپي که در آنها از مرکب چاپ استفاده ميشود، ليتوگرافي يا افست، فلکسوگرافي، گراوور، ديجيتال، اسکرين، فلکسو و لترپرس است. فرآيند نشست مرکب بر روي بستر چاپ، به نوع تکنولوژي چاپ و مخصوصا نحوه کارکرد رولها با هم بستگي دارد. انواع تکنولوژي چاپ عمدتا در نحوه برخورد و به کارگيري مرکب است که باهم متفاوت هستند؛ اگرچه ميدانيم که در چاپ ديجيتال فرايند چاپ از نوع غيرتماسي است. به همين خاطر است که هر فرآيند چاپي، به مرکب با ويسکوزيته و خشکشوندگي منحصر به خود نيازمند است.
پيگمنتها مهمترين بخش مرکب را تشکيل ميدهند که تعيينکننده ۵۰ درصد از قيمت آن هم هستند. پيگمنتها ذرات جامدي به رنگ سفيد، سياه و فلورسنت هستند که به دليل خاصيت جذب يا انتشار نور، ظاهر اشيا را تغيير ميدهند. پيگمنتها در داخل مرکب، توسط يک سوسپانسيون کلوئيدي، به کريستالهاي رنگي در فرآيند چاپ تبديل ميشوند. سيستمهاي Colour Index براي هويتسازي پيگمنتهاي ارگانيک در مرکبهاي مدرن به کار ميروند. اين سيستمها مقدار سايه، اشباع رنگ، خلوص و جزئيات ساختاري پيگمنت را تعيين ميکنند.
پيگمنتها علاوه بر رنگدهي، تعيينکننده ويژگيهاي مهم مرکب مثل درخشندگي، سايندگي، مقاومت آن در مقابل گرما، سرما، نور و مواد شيميايي نيز هستند. البته در اين ميان از پيگمنتهاي مخصوصي مثل ماتکنندهها و تکميل نيز استفاده ميشود. تکميلکنندهها، پيگمنتهاي شفافي هستند که باعث ميشوند غلظت مرکبهاي رنگي ديگر، کمتر به نظر برسد. ماتکنندهها نيز پيگمنتهاي سفيدي هستند که سطح بستر را سفيد ميکنند تا زير مرکب چاپ شده ديده نشود.
رزينها مواد چسبناکي هستند که باعث چسبيدن مواد مرکب به هم ميشوند و تشکيل فيلم مرکب را ميدهند. رزين همچنين باعث چسبيدن مرکب به بستر چاپ ميشود. آنها باعث افزايش براقيت، پايداري در مقابل گرما، موادشيميايي و آب ميشوند. در هر مرکب معمولا بيشتر از يک نوع رزين استفاده ميشود که از مهمترين آنها ميتوان به اکريليکها، الکيدها، کتونها، اکسپوسيدها، فنوليکها و رزينهاي ساينده اشاره کرد.
حلالها براي رقيق نگه داشتن مرکب بر روي پليت يا سيلندر چاپ، تا زمان انتقال بر روي بستر چاپ، در ترکيب مرکب به کار ميروند. بعد از انتقال مرکب بر روي کاغذ، حلال بايد از ترکيب مرکب جدا شود تا امکان خشکشدن و چسبيدن مرکب بر روي کاغذ فراهم شود. مرکب برخي از فرايندهاي چاپ مانند فلکسو و گراوور، نياز به نوعي حلال دارد که بتواند بعد از انتقال بر روي بستر چاپ، به سرعت تبخير شود. اتيل استات، ايزوپروپانول و باتوکستانول از حلالهاي مورد استفاده در مرکبها هستند. در مرکب چاپ افست و ليتوگرافي، از حلالهاي هيدروکربني با نقطه جوش بالا(۲۴۰-۳۲۰ درجه سلسيوس) استفاده ميشود زيرا لازم است که اين نوع مرکبها داراي ويسکوزيته بالا و خاصيت آبگريزي باشند.
افزودنيها براي ايجاد خواص نهايي مرکب، به ترکيب آن اضافه ميشوند؛ مثلا نرمکنندهها به فيلم مرکب ويژگي انعطافپذيري و نرمي ميبخشند. ديبوتي فتالات يکي از نرمکنندههاي پرکاربرد در مرکبها است. واکسها، براي افزايش مقاومت به ساييدگي به مرکب اضافه ميشوند. ضمنا در ساختمان مرکبهايي که به وسيله حرارت برگردان ميشوند، درصد زيادي واکس وجود دارد. با اضافه کردن مقدار کمي واکس به فرمول مرکب، از چسبندگي آن کاسته ميشود. خشککنندهها در تسريع خشک شدن مرکب بسيار موثر هستند. خشککنها را به عنوان کاتاليزور جهت بالابردن خاصيت خشکشوندگي روغنهايي که در ساختمان مرکبهاي افست و لترپرس مصرف دارند به کار ميبرند. در حضور اين مواد شيميايي مراحل اکسيداسيون و تشکيل فيلم خشک و تبديل آن به يک فيلم سخت، به جاي ۴ ساعت در مدت زمان کوتاهي انجام ميگيرد. نمکها، صابونها و کبالت از مهمترين خشککنندههاي مرکبها به شمار ميروند.
ليتسازها، به افزايش ويسکوزيته مرکب کمک ميکنند (مانند کي ليت آلومينيوم) يا باعث افزايش خاصيت چسبندگي مرکب ميشوند (مانند کي ليت تيتانيوم). آنتياکسيدانها، از طريق آزاد کردن راديکال آزاد در هنگام پليمر شدن مرکب، فرايند اکسيد شدن آن را به تعويق مياندازند. آنها با راديکالهاي آزاد توليد شده در ساختمان مرکب چاپ، ترکيب ميشوند و از اکسيداسيون خود به خودي مرکب، جلوگيري ميکنند. اکسيداسيون خود به خود، در مرکبهايي که در فرمول آنها کاتاليزورهاي خشک کن به کار رفته است، صورت ميگيرد و موجب ميشود که مرکب داخل قوطي يا روي نوردها بيموقع خشک شود و ايجاد فيلم جامد مرکب کند. به همين دليل به مرکب آنتياکسيدان يا ضد رويه اضافه ميشود. فعالکنندههاي سطحي، در خيساندن پيگمنت مرکب و بستر چاپي موثر هستند و به تثبيت پيگمنتها بر روي بستر چاپي کمک ميکنند. آنها به وسيله سطوح جذب يا پخش ميشوند، بنابراين نيروي کشش سطحي را کاهش ميدهند. صابونها و دترجنتها در سيستمهاي «آب» چنين خواصي از خود نشان ميدهند. قلياها، در تنظيم مقدار ويسکوزيته رزين در مرکبهاي پايه آبي به کار ميروند. مونواتانولامين از مهمترين قلياهاي کاربردي است. ضد کفها، در کاهش تنش سطحي مرکبهاي پايه ابي بسيار موثر هستند و از کف کردن آنها جلوگيري ميکنند. امولسيونهاي هيدروکربني از مهمترين ضدکفها هستند. تنظيمکنندههاي PH، آفتکشها و ضد باکتريها نيز از ديگر افزودنيهاي مهم مرکبها به شمار ميروند.
وارنيشها يا جلادهندهها ترکيبي از حلالها، رزينها و افزودنيها هستند. ميتوان گفت اين وارنيشها هستند که باعث تشکيل فيلم مرکب ميشوند، همچنين آنها باعث خيس شدن مرکبها و چسبيدن آنها روي بستر چاپي ميشوند. دو نوع رزين وجود دارد: رزينهاي روغني و رزينهاي غير روغني. رزينهاي روغني در کنار روغنهاي خشککننده مانند روغن کتان استفاده ميشوند. رزينهاي روغني در دماي بسيار بالا و شرايط سخت تهيه ميشوند. برعکس رزينهاي غير روغني به شرايط سخت و دماي بالا احتياج ندارند. اين رزينها ميتوانند در سرعتهاي مختلف به کار گرفته شوند.
همانطور که ميدانيم رنگهاي چاپ از آبي، مژنتا، سياه و زرد تشکيل ميشوند. رنگهاي درجه دوم و سوم از هم پوشاني و ترکيب اين چهار رنگ ساخته ميشود. مثلا رنگ قرمز از هم پوشاني دو رنگ زرد و مژنتا ايجاد ميشود؛ به اين ترتيب که رنگ زرد نور آبي را جذب ميکند (زيرا زرد داراي نور قرمز و سبز است) و رنگ مژنتا نور سبز را جذب ميکند و در نهايت نور خالص قرمز تشکيل ميشود. از ترکيب سايان، مژنتا و زرد، رنگ قهوهاي تشکيل ميشود. سيستم افزايشي رنگ، از طريق ترکيب طول موجهاي مختلف که به نام رنگهاي اوليه شناخته ميشوند، بر روي يک صفحه سياه، توليد رنگ ميکند. رنگهاي افزايشي از نور تشکيل ميشوند. رنگهاي اوليه افزايشي، رنگهاي قرمز، سبز و آبي (RGB) هستند. از ترکيب قرمز و سبز، رنگ زرد. قرمز و آبي، رنگ بنفش. و آبي و سبز، رنگ سايان تشکيل ميشود. از ترکيب سه رنگ با غلظت تمام نيز، رنگ سفيد توليد ميشود. با تغيير در غلظت رنگها ميتوان به طيف مختلف رنگي دست يافت.
در مقابل، رنگهاي کاهشي از طريق کاهش طيفهاي رنگي ناخواسته از رنگ سفيد، به وجود ميآيند. بهترين مثال براي رنگهاي کاهشي ترکيب سه رنگ اوليه چاپ است (زرد، قرمز و آبي). تعريف علمي آن اين است که در ترکيب رنگها در روش کاهشي، تغيير رنگ با عبور نور از همان رنگ به وجود ميآيد يا بهتر است بگوييم انعکاس نور بر روي مواد پيگمنتي است. رايجترين رنگهاي کاهشي بر پايه سايان، مژنتا و زرد (CMY) هستند که به جذب نور در طيف قرمز، سبز و آبي ميپردازند. به عبارتي ديگر، هر رنگ رنگ مکمل خود را فيلتر کرده و به ديگر رنگها اجازه عبور ميدهد. پس رنگهاي CMY، طيف رنگي RGB را جذب ميکند. ترکيب رنگ سايان و مژنتا، رنگهاي قرمز و سبز را حذف کرده و آبي توليد ميکند. ترکيب سايان و زرد، آبي و قرمز را حذف کرده و رنگ سبز را توليد ميکند و از ترکيب مژنتا و زرد، سبز و آبي حذف شده و قرمز به وجود ميآيد. ترکيب سه رنگ اصلي با غلظت تمام، رنگ سياه را به وجود آورده و با تغيير در غلظت رنگها، طيف مختلف رنگي به وجود ميآيد.
معمولا با افزايش رنگ سياه (K) به عنوان رنگ چهارم به سيستم رنگهاي کاهشي، رنگهاي اکروماتيک (طيف خاکستري) و طيف وسيعي از رنگهاي تيره توليد ميشود. چاپ رنگهاي هافتن در سيستم ترکيبي رنگ توليد ميشوند، زيرا رنگها به طور کاهشي با هم ترکيب شده ولي رنگهاي ايجاد شده در يک ناحيه کوچک به صورت ترکيب رنگهاي مختلف ديده ميشوند. مرکب در فرايند افست يا ليتوگرافي، از چگالي بالايي برخوردار است و به دليل خاصيت چاپ افست، آبگريز است. مرکب در طي اين فرايند، از روي پليت چاپ به کاغذ منتقل ميشود، بنابراين از ضخامت فيلم آن کاسته ميشود، به همين دليل مرکب افست، بايد از خاصيت رنگدهي بالايي برخوردار باشد. مرکب افست به شکل خميري است. مرکب چاپ لترپرس، داراي ويسکوزيته و چسبندگي متعادل است. اين مرکبها بيشتر توسط اکسيداسيون خشک ميشوند و حالت خميري دارند. از پيگمنتهاي مرکب لترپرس در چاپ لترست نيز استفاده ميشود. مرکبهاي گراور، مرکبهاي سيال سريع خشک شونده(Quik-set) هستند که بايد غلظت و ويسکوزيته کافي داشته باشند تا از درون حفرههاي حکاکي شده در سيلندر يا لوحه (زينک) رد شوند و آنها را کور نکنند. اين مرکبها بهطورکلي با تبخير حلال داخل مرکب با استفاده يا بدون استفاده از حرارت خشک ميشوند. اين مرکبها بايد عاري از ذرات سختي باشند که قادرند سيلندر يا زينک را بخراشند. حلالهاي بسيار متنوعي در مرکب گراور استفاده ميشود که بستگي به زيرلايه حامل آن دارد. اين مرکبها فرارند و اگر به طور صحيح نگهداري نشوند سبب آتشسوزي ميشوند. در ماشينهاي چاپ نشريات از اصلاح حلال استفاده ميشود تا آلودگيهاي ناشي از تبخير حلالها را محو نمايد. مرکبهاي آب پايهاي ساخته شدهاند تا هم خطر آتشسوزي و هم آلودگي حلال را از بين ببرد. فلکسوگرافي، روشي از چاپ روتاري ( دوار) لترپرس است که لوحههاي لاستيکي قابل انعطاف و مرکبهاي سيال سريع خشکشونده را مورد استفاده قرار ميدهند. مرکبهاي فلکسو (Flexo Inks) تقريبا در هر نوع سطحي در چاپ، از کفپوش و کاغذ ديواري گرفته تا سلفون و ورقههاي نازک پلاستيکي گوناگون، فويلهاي فلزي و… استفاده ميشود. مرکبهايي که در روش فلکسوگرافي يا چاپ گود به کار ميروند حالت مايع دارند و به همين جهت اغلب مرکب مايع نيز ناميده ميشوند. مرکبهاي فلکسو شامل رنگدانهها، جوهرهاي حلشدني، همراه با سيال حامل برنده مواد مرکب هستند. مرکبهاي فلکسو يا الکل پايهاي يا آب پايهاي هستند. مرکبهاي الکل پايه متداولترند و به وسيله تبخير خشک ميشوند. مرکبهاي آب پايه کم هزينهترند و به وسيله تبخير يا جذب خشک ميشوند. مرکبهاي چاپ اسکرين اغلب از نوع روغنهاي خشک شونده هستند، گرچه از ساير مرکبها هم ميتوان استفاده کرد. اين مرکبها غلظت رنگي غليظي دارند، در هر رنگي ساخته ميشوند و در آنها از سيال حامل مناسبي براي موادي که چاپ ميشود استفاده ميگردد. تمام مرکبها بايد غليظ و روغني باشند تا واضح و همواره با مقاومت کم چاپ کنند. ويسکوزيته مرکب چاپ سيلک متوسط است، يعني حالت آن خميري بين مرکبهاي فلکسو و ليتوگرافي يا لترپرس است.
فرايند خشک شدن و کيورينگ مرکب، از طريق مجموعهاي از فعل و انفعالات شيميايي بر روي بستر چاپي انجام ميشود تا در نهايت تشکيل فيلم مرکب را بدهد. مرحله اول اين فرايند از طريق تبخير حلال صورت ميگيرد. هر مرکب بسته به نوع استفاده آن در فرايندهاي چاپي، داراي حلال با نقطه جوش متفاوت است. مثلا در چاپ اسکرين، براي جلوگيري از خشک شدن مرکب در طي فرآيند انتقال مرکب، از حلالهايي با نقطه جوش بالاي ۱۲۰ درجه سلسيوس استفاده ميشود. مرحله دوم مرحله جذب يا نفوذ مرکب است. براي چاپ روي سطوح متخلخل، از حاملهايي استفاده ميشود که به داخل خلل و فرج سطح بستر نفوذ ميکند و بعد از خشک شدن، پيگمنت را روي آنها باقي ميگذارد. در مرحله سوم که اکسيداسيون نام دارد؛ فرايند خشک شدن مرکب از طريق اکسيداسيون و در تماس با هواي آزاد انجام ميگيرد. در مرحله کيورينگ از طريق اشعه، با تابش اشعه يووي روي سطح بستر، فعل و انفعالات شيميايي براي پليمريزاسيون مرکب انجام ميگيريد.
ترجمه: بيتا توفيقيان