Conceptos básicos de tinta
Tintaes un material esencial utilizado en la impresión, que sirve como sustancia que forma información textual y gráfica durante el proceso de impresión. Determina directamente el tono, el color, la claridad y otros aspectos de las imágenes del producto impreso. Con el avance de la tecnología de impresión, la variedad de tintas sigue creciendo y existen diversos métodos de clasificación.
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Si se clasifica por método de impresión,TintaNormalmente se dividen en varias categorías: tintas de impresión offset,IMPRESIÓN EN GRABADO Tinta, impresión flexográficaTinta, tintas para serigrafía, tintas digitales, tintas especiales y más. Si se clasifican por método de secado, las tintas generalmente se clasifican en secado formador de película, secado por permeación, secado volátil, secado por radiación y otros tipos de secado. Debido a los diferentes tipos y proporciones de agentes aglutinantes en la tinta, el secado a menudo se logra mediante una combinación de dos o más formas.
Para las tintas utilizadas en productos de películas compuestas, la mayoría son tintas de secado volátiles, donde el agente aglutinante consiste en resina sólida y una gran cantidad de solvente volátil con baja viscosidad. La resina sólida se disuelve en el disolvente, dispersando uniformemente el pigmento en el agente aglutinante. Después de imprimir sobre el sustrato, el disolvente se evapora y seca rápidamente, formando una película. En las máquinas de impresión equipadas con dispositivos de calentamiento y secado, el disolvente puede evaporarse rápidamente, lo que permite imprimir sobre sustratos no absorbentes, como películas plásticas.
Actualmente, las películas plásticas se imprimen comúnmente usandoIMPRESIÓN EN GRABADO, y algunos han adoptado la impresión flexográfica en los últimos años.IMPRESIÓN EN GRABADOLa tinta y la tinta de impresión flexográfica generalmente se clasifican en tintas a base de solventes y tintas a base de agua. Este artículo trata principalmenteIMPRESIÓN EN GRABADOtintas y tintas de impresión flexográfica.
Propiedades de la tinta:
La tinta de impresión por huecograbado es una tinta líquida. Durante la impresión en huecograbado, la tinta depende de su propia fluidez, adhesión, relleno y recubrimiento de los grabados del cilindro de huecograbado. Sólo los sistemas con menor viscosidad, es decir, sistemas relativamente delgados, pueden exhibir estas propiedades. En poco tiempo, la tinta debe llenar los huecos del cilindro. Si la viscosidad es demasiado alta, será difícil llenar los huecos y la rasqueta tendrá dificultades para eliminar la tinta de las áreas sin imagen. Por otro lado, si la viscosidad es demasiado baja, la ganancia de punto provocada por la presión durante la impresión puede provocar una mala reproducción del patrón. Además, en la impresión por huecograbado, la rasqueta se utiliza para eliminar la tinta de las áreas sin imagen, lo que hace que la tinta restante regrese al tintero original. Incluso la tinta de los grabados necesita entrar en contacto repetidamente con la tinta original. Sólo los fluidos con menor viscosidad se pueden eliminar fácilmente y poseen buena redisolubilidad, baja pegajosidad y bajos valores de rendimiento, adaptándose bien a la impresión en huecograbado.
Composición de la tinta:
Generalmente, las tintas de huecograbado constan de cuatro componentes principales: resina, pigmento, disolvente y aditivos. La selección de la resina suele basarse en el uso previsto de la tinta. Muchas propiedades de la tinta, como la resistencia a la abrasión, el brillo y la adhesión al sustrato, están determinadas por la resina de la tinta. En cierto sentido, la resina de la tinta determina sus principales propiedades. Las resinas representativas comúnmente utilizadas incluyen las siguientes:
Tipos de resina | Solicitud | Características, Usos, etc. | |||
huecograbado | Flexográfica | tinta solvente | Tinta a base de agua | ||
Resina y Derivados | * | * | * | * | Los ésteres de colofonia multifuncionales modificados con polioles se utilizan ampliamente como resinas auxiliares en diversas tintas solventes. Las sales metálicas de colofonia se utilizan ampliamente como resina principal en tintas para publicaciones. Una vez neutralizado, se puede utilizar en tintas a base de agua. |
Goma laca | * | * | * | * | Resina natural, se puede utilizar en pequeñas cantidades como ayuda a la adhesión. |
Resina alquídica | * | * | - | * | La película de resina es permeable y respirable, algo que se encuentra comúnmente en aplicaciones de papel decorativo. |
Nitrocelulosa y Derivados de Celulosa | * | * | * | - | Excelente resistencia al calor. Ampliamente utilizado como resina dura. Tiene excelentes propiedades de dispersión de pigmentos. |
Resina de poliamida | * | * | * | - | Utilizado para películas de PE, PP. Generalmente se deriva de aceites vegetales como el aceite de tung, el aceite de semilla de algodón y el aceite de soja. Excelente brillo y flexibilidad. |
Caucho clorado | * | - | * | - | Excelente resistencia al calor, alto brillo. Común en las primeras formulaciones de tinta, pero ya no se utiliza debido a problemas como el olor y la alta solubilidad. |
Resina de polipropileno clorado | * | - | * | - | Excelente Adhesión sobre materiales de polipropileno. |
Resina de acetato de polivinilo clorado | * | - | * | - | Excelente resistencia a los productos químicos. Excelente afinidad pigmentaria. |
Resina de etileno-acetato de vinilo | * | - | * | - | Comúnmente utilizado en tintas con un 40% de contenido de acetato de vinilo, muy flexible. A veces se clora adicionalmente para mejorar la solubilidad y la humectación del pigmento. |
Resina de alcohol (poliéster) | * | * | * | * | Flexible. Generalmente se utiliza como resina auxiliar para ajustar la tenacidad. |
Resina de poliuretano termoplástica | * | * | * | - | Flexibilidad de diseño de alta molécula, la resina principal para tintas compuestas de uso general en envases flexibles. También se utiliza en tintas de impresión de superficies, a menudo en combinación con nitrocelulosa. |
Resina acrílica termoplástica | * | * | * | - | Generalmente se utiliza para etiquetas retráctiles y barnices. |
Dispersión de poliuretano aniónico | * | * | - | * | Excelente adherencia a PET, nailon, excelente flexibilidad (especialmente flexibilidad a baja temperatura). Común en tintas para envases flexibles para alimentos o en algunas aplicaciones de materiales de construcción. |
Resina acrílica de polipropileno aniónico (emulsión) | * | * | - | * | La principal resina para tintas a base de agua, con estructuras moleculares altamente personalizables, pero que generalmente tiene el inconveniente de ser térmicamente pegajosa y quebradiza. Comúnmente, se utiliza una estructura de copolímero de estireno-acrílico, utilizándose resinas de estireno de bajo peso molecular para la dispersión de pigmentos y resinas de estireno de alto peso molecular utilizadas para unir y fijar. |
pigmentos
El tono, la concentración, la resistencia a la luz, la resistencia a los ácidos y álcalis y otras propiedades de la tinta están determinadas por los pigmentos. Los pigmentos también tienen cierta influencia sobre la fluidez y el brillo de la tinta. Las variedades de pigmentos representativas se enumeran en la siguiente tabla:
Clasificación | Ejemplos típicos de pigmentos | ||
pigmentos organicos | pigmentos azoicos | pigmento del lago (Sal insoluble) | Rojos Disazo como PR48:1, PR48:2, PR48:3, PR49:1, PR53:1, PR57:1, etc. |
Monoazo | Amarillo PY74 y rojos catecol como PR146, PR112, PR170 | ||
diazo | Amarillo PY12, Amarillo PY13, Amarillo PY14, Amarillo PY83, Naranja PO13, Naranja PO34 | ||
Diazo de condensación | PR144 Rojo, PR166 Rojo | ||
Ftalocianinas | Azul ftalo 15:3, 15:4, Verdes de ftalocianina de cobre G-7, G-36 | ||
Quinacridones | Rojo quinacridona PR122, PV19 Púrpura | ||
Pirazoloquinazolinas | Rojo de pirazoloquinazolina Rojo PR254 DPP | ||
Quinolinas | Violeta de quinolina | ||
Otro | Amarillo de bencimidazolona PY180, amarillo de isoindolinona PY110, rojo melocotón de quinolina PY81, PV3, etc. | ||
pigmentos inorgánicos | Dióxido de titanio | rutilo, anatasa | |
Negro carbón | Negro horno, negro lámpara, negro rápido, negro canal, etc. | ||
Otro | Sulfato de bario, carbonato de calcio, sílice | ||
Pigmentos de efectos especiales | Polvo de plata (aluminio), polvo de oro (zinc y cobre), polvo de perlas, que cambia de color | ||
Para el producto impreso final, las propiedades de los pigmentos están estrechamente relacionadas con cuestiones de durabilidad, como la resistencia a la migración en diferentes materiales y contenidos de embalaje, la resistencia al calor, la resistencia química y la solidez a la luz. Una de las preocupaciones más comunes es la resistencia a la luz.
Solventes
En las tintas de huecograbado, el componente más abundante es el disolvente. Generalmente, la elección del tipo de solvente se basa en la resina seleccionada para la tinta y se realizan los ajustes necesarios en función de los posibles problemas que puedan surgir durante el uso de la tinta.
El disolvente ideal debe ser eficiente, rentable e inofensivo. El agua es la opción óptima, ya que reduce significativamente las emisiones de COV, previene la contaminación del aire, no representa ningún daño para la salud humana y no es combustible. Sin embargo, el agua también tiene varias limitaciones que restringen su uso como disolvente. En los últimos años, ha habido cierto desarrollo en el uso de agua como disolvente para tintas.
En el sistema industrial actual, debido a su gran eficacia y fácil disponibilidad, los disolventes orgánicos siguen siendo indispensables para las tintas de alta calidad. Estos disolventes, después de un amplio uso y análisis, incluyen principalmente benceno, cetonas, alcoholes, éteres y refrigerantes. En los últimos años, el uso de benceno y cetonas se ha restringido debido a preocupaciones de seguridad y salud. Debido a la necesidad de volatilidad, el punto de ebullición de las tintas flexográficas y de huecograbado es menor, típicamente en el rango de 70 a 150 °C, mientras que las tintas de inyección tienen un punto de ebullición más alto, generalmente en el rango de 150 a 260 °C.
Solvente | Nombre del solvente | Punto de ebullición*1 a 760 mmHg | Punto de inflamabilidad*1 | Tensión superficial*1 (Din/cm) | Parámetro de solubilidad*2 | Tasa de vaporización*3 |
Agua | 100.0 | - | 72.0 | 23.2 | 40 | |
Hidrocarburos alifáticos | NORTE-heptano O-ciclohexano Metilciclohexano tolueno xileno | 68,7 80.719 100.934 110.625 139~142 | <-23.℃ -17.℃ -1.℃ 4.4.℃ 17~25.℃ | 17.9 24,38(25℃) 23.17(25℃) 27,92(25℃) 28~30 | 7.3 8.2 7.8 8.9 8.8 | - - - 205 70 |
Ésteres | Acetato de etilo Acetato de isopropilo Acetato de butilo Acetato de butilo Acetato de butilo | 77.114 89 101,55 118.0 126.114 | -4℃ 4.44℃ 14.4℃ 17.8℃ 27.℃ | 23,75 22.1(22℃) 24.28(20℃) 23.7(20℃) 25.09(20℃) | 9.1 8.4 8.8 8.3 8.5 | 615 500 276 145 100 |
Cetonas | Acetona Metiletilcetona (MEK) Metilisobutilcetona (MIBK) | 56.12 79,64 115,9 | -17,8℃ -7.2℃ 15.6℃ | 23.7 23,97(24.8℃) 25.4(25℃) | 10.0 9.3 8.4 | 1160 572 160 |
alcoholes | Metanol Etanol isopropanol NORTE-Propanol isobutanol N-butanol | 64,6 78,3 82,4 97,2 107,9 117,5 | 12.℃ 14.℃ 11.7℃ (27.℃) (27,5℃) 35.℃ | 22.55(20℃) 22.1(25℃) 21.7(20℃) 23.8(20℃) 23.0(20℃) 24.6(20℃) | 14.5 12.7 11.5 11.9 11.1 11.4 | 200 190 150 100 70 50 |
Polioles | Propilenglicol metil éter Éter metílico de dipropilenglicol Éter etílico de dipropilenglicol Éter butílico de dipropilenglicol | 120.0 194.1 202.0 230,4 | (39.℃) (93.℃) (96.℃) (93.℃) | 27.1(20℃) 34,8(25℃) 31,8(25℃) 33,6(25℃) | 9.5 10.2 9.6 8.9 | 71 <1 <1 <1 |
Tasa de evaporación: valor determinado en un sistema abierto con acetato de n-butilo establecido en 100. (℃)
*1 Manual de disolventes, sexta edición, de Shozo Asahara (1985)
*2 Manual de usuario de Shell BLENDOPRO 4.0, unidad: [cal/cm;]1/2
*3 Descripción general de pintura, cuarta edición, Comité editorial de descripción general de pintura (1971)
En este caso, las propiedades del agua parecen muy diferentes en comparación con otros disolventes. Desde una perspectiva molecular, el peso molecular del agua (H2O) es sólo 18 y tiene una polaridad alta, lo que la convierte en una sustancia intrínsecamente muy activa. Sin embargo, existen fuertes enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua, similares a los imanes, que agrupan estrechamente el agua líquida. De hecho, las moléculas de agua cambian de H2O a (H2O), lo que significa que las moléculas de agua se vuelven más grandes y más voluminosas.
Ésta es la razón fundamental de las propiedades únicas del agua. En concreto, expone:
La evaporación requiere una cantidad significativa de absorción de calor:El calor latente de vaporización del agua es 539 (cal/g), mientras que el etanol típico es 204 (cal/g) y el acetato de butilo es 74 (cal/g). El calor latente de vaporización del agua es varias veces mayor que el de otros disolventes de uso común.
El secado es lento: La velocidad de evaporación es aproximadamente 1/5 de la del etanol y 2/5 de la del acetato de butilo.
Pobre capacidad de humectación: Las aplicaciones sobre sustratos de baja polaridad encuentran dificultades significativas y los aditivos para resolver este problema a menudo tienen efectos secundarios y enfrentan restricciones de COV.
Además, el agua tiene poca lubricidad, lo que afecta la idoneidad de la rasqueta y, por lo tanto, afecta la vida útil del rodillo portaplacas o del rodillo anilox.
Considerando todos estos aspectos de manera integral, utilizar agua como solvente es sin duda una tarea desafiante.
Aditivos
Si bien los pigmentos en polvo, las resinas y los disolventes forman la estructura básica de la tinta, aún es necesario personalizar la tinta según el uso previsto y los requisitos del cliente.
Clasificación | Propósito de uso Principal | Componentes |
Dispersantes de pigmentos | Mejorar la dispersión del pigmento. Prevenir el asentamiento Mejorar la estabilidad del almacenamiento | Agentes específicos de bajo o alto peso molecular con una estructura particular, derivados de pigmentos. |
Antiespumantes | Inhibir las burbujas de tinta Evite defectos de película en material impreso | Silicio, aceite mineral, alcoholes superiores. |
Humedecimiento y nivelación | Agentes Promueven la dispersión y nivelación de la tinta sobre los sustratos. | Tensioactivos, disolventes de baja tensión superficial como los éteres de alcohol. |
Agentes de deslizamiento | Mejorar la resistencia a la fricción, la resistencia a los arañazos y la adhesión. | Cera sintética, cera natural, silicio, ácidos grasos. |
Agentes de curado | Mejore la resistencia al agua, la resistencia al calor, la resistencia química, aumente la resistencia del compuesto, mejore la adhesión | isocianatos Agentes de curado epoxi Iones y compuestos metálicos. |
Plastificantes | Mejora la flexibilidad y la adherencia del recubrimiento, mejora las propiedades filmógenas de las resinas y previene el blanqueamiento. | Ácido cítrico, (poli)alcoholes, aceite de soja epoxi, etc. |
Proceso de fabricación de tinta
Los distintos componentes de la tinta deben mezclarse de forma adecuada. Cuando los pigmentos son pigmentos especiales no aglomerantes, normalmente es suficiente agitar a alta velocidad para mezclar. Sin embargo, cuando los pigmentos son aglomerativos, se debe utilizar equipo de molienda de alta energía para su refinamiento. El proceso típico de fabricación de tinta incluye los siguientes pasos:
1. Formulación y premezcla, generalmente realizada mediante mezcladora.
2. Molienda: Uso de fuerzas de corte e impacto para pulverizar materiales, comúnmente realizado con un molino de perlas.
3. Ajuste: Ajuste de las propiedades de la tinta para garantizar las características físicas.
4. Filtración, llenado, envasado, inspección y almacenamiento.
El paso más crucial es el pulido, donde un molino de perlas que utiliza perlas de alta densidad para impacto y cizallamiento se usa ampliamente en tintas líquidas. Debido a la alta volatilidad de las tintas a base de solventes, normalmente se emplea un molino de perlas cerrado. En general, los equipos y procesos operativos avanzados son igualmente importantes para el resultado final.
Mezclador: Mezclado de materiales y predispersión.
Molino de Perlas: Dispersión de materiales de viscosidad media a baja (colisión y cizallamiento con medios de alta densidad, operación cerrada, ampliamente utilizado).
La molienda de perlas es el proceso de triturar finamente partículas de pigmento y lograr una encapsulación completa de resina. La finura y la temperatura deben ser adecuadas, y el índice de finura de la tinta cuando sale de fábrica es generalmente el tamaño máximo de partícula.
Propiedades y especificaciones de la tinta
Una vez finalizada la producción de tinta, se prueban múltiples indicadores de fábrica. Sin embargo, como parte del diseño de la tinta en sí, se deben considerar y calibrar varios indicadores de diseño durante el diseño de la formulación. La siguiente tabla proporciona algunos ejemplos:
Experimento | Artículos de calidad |
Apariencia de la tinta | Molienda (dispersibilidad), viscosidad, fluidez, tono de color, brillo, gravedad específica, contenido de sólidos, valor de pH, estabilidad en almacenamiento, etc. |
Idoneidad de impresión | Adaptabilidad de la hoja, rendimiento de bloqueo, reproducción de puntos, propiedades de secado, redisolubilidad, propiedades antiespumantes, estabilidad en prensa, facilidad de limpieza, etc. |
Propiedades del recubrimiento | Resistencia a la fricción, resistencia al calor, adherencia, resistencia al rayado, antiadherencia, resistencia química, resistencia a la luz, repelencia al agua, disolventes residuales, resbaladiza, etc. |
Postprocesamiento | Propiedades Resistencia a la fricción, adhesividad térmica, idoneidad para termosellado, compatibilidad con laminación, etc. |
Estos indicadores requieren equipos especializados, la mayoría de los cuales son bien conocidos. Además, debemos considerar restricciones no convencionales basadas en las regulaciones legales aplicables al uso final, como metales pesados, aminas aromáticas, plastificantes, COV específicos, etc. Estas restricciones deben abordarse en la etapa de diseño de la formulación, y las pruebas finales son sólo para verificación. La excelente calidad depende más del diseño que de la inspección. Esta afirmación es particularmente aplicable en la industria de las tintas.
