Промышленное развитие технологии трафаретной печати

В средние века в массовом производстве, техника трафарета служила главным образом, для изготовления цветных карточек религиозного содержания. Ручная печать с применением трафаретов распространяется по всей Европе и достигает своего расцвета в конце ХVI–XVIII века. C помощью этого метода декорировали мебель, стены, ткани стекло и металлические изделия.
Совершенствование способа происходило главным образом в Западной Европе, где в 1750 (в разных источниках 1675 или 1688) году французский гравер Жанн-Мишель Папильон начал выпускать обои методом, названным Pochoir (фр. трафарет). Папильон считается изобретателем обоев. Он придумал способ изготовления матриц для печати обоев с непрерывным рисунком, что послужило новой ступенью в развитии обойного производства.
Рис. 1 Производство обоев методом Pochoir
Рис. 1 Производство обоев методом Pochoir
Не известно, когда и кем была начата практика использования ткани, натянутой на рамку, но шелковые формы были использованы во Франции для печати по ткани, до сих пор остаются основным методом производства печатных тканей. В первой половине XIX века во Франции для основы трафаретной печатной формы была соткана специальная ткань из шелка в виде сита (отсюда другое название этого способа печати «шёлкография»).
В конце XIX века во многих странах предпринимались многочисленные попытки создания шаблонов для печати из различных материалов металла, картона и бумаги. Пытались решить проблему удержания внутренних элементов трафарета. Примером этому могут служить многочисленные патенты. Так, в патенте 1885 года Вильяма Миллера предлагалось применять проволоку для придания жесткости и крепления пробельных элементов шаблона. В примерно в это же время появились патенты на устройство шаблонов с применением плетеных шелковых ниток в виде марли. Патентов по этой тематике было выдано великое множество, как в Америке так и в Европе. Имеют ли эти изобретения прямое отношение к полиграфии утверждать сложно.
Рис. 2 Патенты США Вильяма Миллера 1885 г. и Бенжамина Валкера 1884 г
Рис. 2 Патенты США Вильяма Миллера 1885 г. и Бенжамина Валкера 1884 г
Над созданием трафаретных форм трудились многии изобретатели. Бельгиец Шреурс (Патент Германия, 1893), А. Верикел (США, 1902), Дикс (США, 1903), Раймонд (Франция, 1906) и Симон (Англия, 1907) и многие другие. Все эти патенты были направлены на создание шаблонов без перемычек. Англичанин Джозеф Сакс предлагал в своем патенте еще в 1879 году применять шелковые ткани в качестве основы.
Особое внимание заслуживает патент давший название способу печати. В Англии в 1907 г. был запатентован процесс трафаретной печати через шелковую ткань (шелковую кисею), названный Silk Screen Printing (англ.- печать шелковым ситом). Самуель Симон «Гутенберг трафаретной печати» из текстильной столицы Британии города Манчестера первым получил патент на способ изготовления трафаретных печатных форм. Он применил для этого наполнитель, который наносил на сетчатую основу будущей печатной формы, формируя пробельные и печатающие элементы, а печать осуществлял с помощью резинового валика. Вскоре резиновый валик был вытеснен ракелем, с помощью которого печатная краска наносилась равномернее, чем это удавалось сделать с помощью тампона, кисти или валика. Первоначально этим методом печатали дорогие обои, на льне, шелке и других тонких тканях.
Рис. 3. До боли знакомые предметы всем трафаретчикам: печатная рама и ракель
Рис. 3. До боли знакомые предметы всем трафаретчикам: печатная рама и ракель
Печатники тщательно охраняли тонкости ремесла трафаретной печати, что сдерживало распространение технологии по континенту. В начале второго десятилетия ХХ века были проведены первые эксперименты со светочувствительными веществами, такими, как соли хромовой кислоты. Бихромат аммония, калия и натрия вводили в природные коллоиды такие как, белок, косный клей и желатин. Эти процессы изучали первопроходцы светописи, в частности Фокс Талбот. Это явление было использовано в ранней фотографии, а затем стало основой для фото-литографии и фотогравюры.
Первыми кто, применил фотохимию в трафаретной печати на западном побережье США в 1911-15 годах были Рой Бек, Чарльз Питер и Эдуард Оуэнс. Они изучали и экспериментировали с солями хромовой кислоты, сенсибилизировали эмульсии для изготовления трафаретных форм с применением природных коллоидов. Эти три экспериментатора оказались революционерами коммерческой полиграфии, благодаря внедрению желатиновых фотоэмульсий для изготовления форм трафаретной печати. Применение данного метода потребовало еще многие годы упорного труда для достижения позитивных результатов.
Сейчас существует много вариантов технологий по подготовке форм трафаретной печати с применением капиллярных пленок, прямых, и косвенных способов где непосредственно применяются эмульсии. Трафаретная печать в настоящее время использует искусственные коллоиды с применением поливинилового спирта и поливинилацетата, да и диазосенсибилизаторы намного безопаснее и менее токсичные, чем бихроматы. Хотя диазосоединения менее чувствительны к свету, они позволяют получать изображения на форме более четкими.
Трафаретная печать стала общепризнанным методом нанесения изображения для продукции малых и средних тиражей. Она позволяла оперативно обрабатывать изображения в виде вырезанных трафаретов для простых форм в то время как фотографический процесс помогал обрабатывать самые сложные изображения. Художники адаптировать многие из этих методов исходя из эстетических потребностей и наличия материалов. Пигментные краски применялись непрозрачные водостойкие на масленой основе совместимые с углеводородными растворителями.
Быстрое внедрение трафаретного способа печати в промышленность началось во время первой мировой войны, когда в США стали появляться «chain store» (сети магазинов). Каждая сеть должна была иметь свой фирменный стиль - вывески, витрины, фартуки, шапочки с фирменной символикой. Так на рынке полиграфических услуг возникла ниша для трафаретной печати. Ниша стала расширяться, захватывая все новые и новые области применения, метод совершенствовался, и в результате превратился в самостоятельную отрасль, прекрасно позиционированную на рынке.
Рис. 4 Трафаретная печать по текстилю
Рис. 4 Трафаретная печать по текстилю
В 20-е годы XX века в США технология трафаретной печати обрела второе дыхание и получила массовое распространение (конечно, это было связанно с ростом промышленности). И необходимостью наносить рисунок или текст на «трудные» поверхности.
Рис. 5. Вымпел отпечатан трафаретным способом печати в 19??
Рис. 5. Вымпел отпечатан трафаретным способом печати в 19??
Первый ручной трафаретный станок «хлопушка» был изготовлен в США в 1918 году. В Европе он появился несколькими годами позже.
Рис. 6. Патенты на печатные устройства 1935г
Рис. 6. Патенты на печатные устройства 1935г
В 1925 году американец Джеймс Флокхарт (James Flockhart) разработал первый трафаретный ротационный печатный станок. Но несмотря на эти изобретения печатная техника в мире оставалась крайне примитивной.
Рис. 7. Первый печатный полуавтомат 1930 г.
Рис. 7. Первый печатный полуавтомат 1930 г.
Промышленное развитие началось в 30-х годах прошлого века, когда были разработаны копировальные материалы и начали использоваться машины для печати на стеклянных изделиях многократного использования. Широкую известность трафаретной печати принесло ее использование для декорирования бутылок «Coca-Cola».
Рис.8. Изображение на бутылках нанесено трафаретной печатью
Рис.8. Изображение на бутылках нанесено трафаретной печатью
Джозеф Улано (Иосиф Уланов (1906-1992)) эмигрировал из России в США и основал в 1928-32 году в Нью-Йорке компанию Ulano по производству пленок для изготовления трафаретов. Джозеф Улано первым предложил в продажу пленки для косвенных вырезных трафаретов под торговой маркой NuFilm. Фирменное наименование является каламбуром на тему «Новые фильмы. Простой перенос с помощью растворителя и утюга». В последствии фирма стала лидером в производстве материалов для трафаретной печати. Название компании стало синонимом пленок для маскирования применяемых в полиграфии и электронной промышленности.
Разработка метода автотипного синтеза позволила сделать огромный скачек всем способам печати, в том числе и трафаретной печати. Стало возможным получение растровых цветных оттисков.
Рис. 9 Цветной оттиск. 193?
Рис. 9 Цветной оттиск. 193?
Качественный скачек произошел только после Второй мировой войны. В это время наблюдался резкий подъем техники трафаретной печати и, соответственно, возросла потребность в более профессиональном печатном оборудовании.
В 1949 году шведская фирма SVECIA представила прототип машины для трафаретной печати с вертикальным подъемом печатной формы. Данная система радикально отличалась от обычной шарнирной системы подъема и стала только началом бурного развития печатной техники для трафаретной печати.
На следующий год появилась первая машина для печати по текстилю. За короткий срок развитие печатного оборудования для трафаретной печати совершило огромный прогресс.
В середине ХХв. трафаретная печать чрезвычайно бурно стала развиваться во всем мире, в основном использовалась для изготовления сувенирной и рекламной продукции, печати на текстиле. Менялся материал сетки-основы: на смену шелку пришли синтетические ткани из моноволокн, а затем сплетенные из полиэфирных волокон, металлизированные и металлические. При этом печать оставалась ручной и слабо механизированной. Толстый слой краски вызывал проблемы с сушкой оттисков.
Рис. 11. Легендарная Svecia
Рис. 11. Легендарная Svecia
В 1960 году Американский предприниматель, художник и изобретатель Майкл Василантоне (Michael Vasilantone) разработал и запатентовал поворотный многокрасочный печатный станок для печати на одежде. Оригинальная роторная машина была изготовлена для печати логотипов на одежде для команды по боулингу, но вскоре, была приспособлена для печати на футболках. Патенты (заявка 1967 г. приоритет предоставлен 18 февраля 1969 г. № 3427964) Василантоне вскоре приобрели несколько производителей. В результате бума печати на футболках сделали поворотный станок самым популярным устройством трафаретной печати в отрасли. На трафаретную печать по текстилю в настоящее время приходится более половины производства трафаретной печати в Соединенных Штатах.
Рис. 12. Майкл Василантоне. Патент на «Ромашку» 1966 г
Рис. 12. Майкл Василантоне. Патент на «Ромашку» 1966 г
Интересный факт, в подтвержденее того, что американцы внесли большой вклад в развитие трафаретной печати. Так 18 февраля 2005 г. Глен Эллин на автоматическом печатном станке фирмы M & R установил мировой рекорд скорости печати на футболках.  Новый рекорд года - 1805 футболок, был установлен в этом же году в Орландо, штат Флорида. Работая в одиночку, Мэдди Сикорская на печатном 12-красочном автомате Formula 2000 и Passport с автоматическим упаковщиком напечатала 1807 футболки в 4-цвета за один час . Удивительно, но при этом было сделано только две опечатки, таким образом, рекорд составил 1805 рубашках в час. Джон Вайс, основатель и генеральный директор фирмы New Buffalo, утверждает: "Каждый день, Мэдди работает на скоростях печати свыше 1200 рубашек в час». Несомненно большая заслуга в этом рекорде принадлежит Глену Эллину ведущему конструктору фирмы M & R.
В 60-х годах прошлого века пришла эпоха транзистора и принесла с собой потребность эффективно производить печатные платы, используемые в производстве электронных устройств. Трафаретный способ печати оказался лучшим способом для нанесения рисунка на фольгированный материал. Так родилось новое направление применения трафарета в радиоэлектронике. Без трафаретной печати, большие объемы производства печатных плат, скорее всего, не были бы возможны. Радиоэлектронная промышленность стала основным двигателем развития технологии и специальных материалов для трафаретной печати.
В СССР в семидесятые годы способом трафаретной печати украшали переплетные крышки книг, лидером по использованию этой технологии была типография «Печатный двор» в Ленинграде и московская типография №12. Способ использовался и в фарфоровой промышленности для декорирования посуды, как прямой печатью, так и методом декалькомании. В электронной промышленности – изготовление печатных плат и их маркировка. В других отраслях промышленности трафаретную печать применяли для нанесения примитивного штрихового изображения на различные детали и готовые изделия. С помощью трафаретной печати печатали знамена, вымпелы, шевроны.
Рис.14.Пионерский вымпел
Рис.14.Пионерский вымпел
1967 г в Омском политехническом институте был открыт полиграфический факультет и основным научным направлением его кафедр стала разработка и внедрение технологии и оборудования трафаретной печати на предприятиях военнопромышленного комплекса. Большой вклад в развитие этого направления внес Офицеров В.В., Клейнер Л.А., Бызов А.Д., Солонец И.П., Бобров В.И., Грибановский Б.Ф., и др.
Рис. 15. Пневматическое натяжное устройство и печатный станок, разработка ТОО «Фаворит», Бызов А.Д., Шваб Ю.А., 1996г.
Рис. 15. Пневматическое натяжное устройство и печатный станок, разработка ТОО «Фаворит», Бызов А.Д., Шваб Ю.А., 1996г.
Кафедра внедрила технологию трафаретной печати на всех крупных предприятиях региона. На производственной базе ОмПИ производили всю линейку формного, печатного и вспомогательного оборудования. Было налажено производство переводных шрифтов, самоклеющихся материалов.
Рис. 16. Пневматический печатный станок, разработка омского «Электроточприбора», 1980г
Рис. 16. Пневматический печатный станок, разработка омского «Электроточприбора», 1980г
В г. Омске печатали дорожные знаки на стеклоткани, имзготавливали панели игральных автоматов, панели приборов для ВАЗа, сенсорные панели приборов дальной связи, а на предприятиях электронной промышленности – изготовливали печатные платы. Для печати на цилиндрических шкалах весов был разработан и внедрен в производстве ротационный печатный полуавтоматический станок.
В 1990 г. на кафедре ТПП совместно с ЛОМО, ГОИ и ЛИТМО быра разработана уникальная технология изготовления линзовых растров печатным способом для оптической промышленности. В конце восьмидесятых годов прошлого века сотрудники полиграфического факультета получили десятки авторских свидетельств на разработки в области трафаретной печати. На всех заводских участках трафаретной печати работали выпусники полиграфического факультета.
Рис. 17. Печатный станок, разработка студентов кафедры ТПП ОмПИ, 1976г.
Рис. 17. Печатный станок, разработка студентов кафедры ТПП ОмПИ, 1976г.
В 1995 году увидел свет первый в России производственно технический журнал «Специальные виды печати», подготовленный сотрудниками кафедры «Технология полиграфического производства» под руководством Ганиева Д.Х.
Рис. 18. Производственно технический журнал «Специальные виды печати».
Рис. 18. Производственно технический журнал «Специальные виды печати».
В начале ХХI века все усилия сотрудников кафедры были направлены на разработку технологии изготовления трафаретных печатных форм для СМТ технологии с применением электрохимических методов осаждения металлов. Данная технология была запатентована и внедрена на предприятиях ООО «АМТ Электроникс» и ООО «НТК ИКС».
Единственным поставщиком трафаретных красок легендарной серии ТНПФ, ТУМС и ТПХВ в СССР был Торжокский завод полиграфических красок (ТЗПК) основаный в 1954 году. Благодаря фильтровальным сеткам, выпускаемым Рахмановским шелковым комбинатом, для мукомольной промышленности существовала трафаретная печать того времени.
Лидером в научных исследованиях для полиграфической отрасли по технологии и оборудованию трафаретной печати был Киевский филиал по сециальным видам печати ВНИИ комплексных проблем полиграфии, в котором в начале шестидесятых годов была организована лаборатория трафаретной печати. В 1980 году Ткачуком Н.П была выполнена одна из самых интересных, практически значимых работ по теме «Исследование влияния основных технологических факторов на точность воспроизведения изображения в трафаретной печати». И самое главное в КФ ВНИИКПП были разработаны нормативные документы по технологии трафаретной печати – технологические инструкции.
Пленочные копировальные слои производили на Красноярском химкомбинате. Фотополимеризующаяся композиция "Полисет" бренд тех времен не превзойден по тиражеустойчивости (70 тыс. оттисков) Ее используют и поныне, а производят на предприятии       в г. Воронеже. Отечественная промышленность полностью обеспечивала потребности трафаретной печати того времени.
В конце ХХ века с переходом к рыночным отношениям изменился потребитель трафаретной печати, что привело к структурным изменениям в промышленности. Специалисты из обанкрившихся крупных предприятий перешли в мелкие фирмы и достаточно быстро заполнили рынок услуг трафаретной печати.
Технология трафаретной печати позволяет быстро наладить производство, которое можно открыть при минимальных затратах. Это послужило толчком к ее развитию в новых экономических условиях. На рынок материалов и оборудования хлынули закаленые в конкурентной борьбе зарубежные производители. Достаточно быстро разрослась дилерская сеть предстовляющая услуги по продаже оборудования и расходных материалов, что помогло значительному росту производства и повышению качества трафаретной печати.
Современные цифровые методы печати, занимающие на рынке свою нишу, конкурируют с трафаретной печатью. Но это не повод к беспокойству трафаретчиков. Все то, что построено на большом энтузиазме, терпении, усердии и импровизации, и в будущем всегда будет иметь свою прочную основу.