“Usos y Aplicaciones de Tintas Offset” 27 de Noviembre de 2003 Dictada por la Dra. Química Carmen Ureta especialista en Tintas en pasta para: SunChemical Corporation El Mayor Fabricante Mundial de Tintas de Impresión. La mayor Red de Instalaciones para la Fabricación, Venta, Investigación y Servicio Técnico en Europa, Norte América y Latino América. Un Reconocido Innovador, entregando Productos para la Industria Gráfica. Dainippon Ink & Chemicals. La Compañía Madre • • • • Sede en Tokio, Japón Transada en la Bolsa de Tokio Ventas Anuales: US $9 Billones Número Total de Empleados: 31.000 Líder Mundial Entre los Fabricantes de Tintas Compañía 1 SUN CHEMICAL 2 Flint Ink 3 Millones de USD $4.210 26.0 % 1.400 8.6% Toyo 702 4.3% 4 SICPA 660 4.1% 5 BASF 536 3.3% 6 Sakata -INX 491 3.0% 7 Tokyo Printing Ink 465 2.9% 8 Huber Group 9 Siegwerk 420 365 2.6% 2.3% 10 Otros Fuente: Ink World Magazine, Noviembre 2001 6.943 42.9% Adquisiciones Principales de SunChemical en los Ultimos Años 1990 - Negocio de Packaging de BASF en U.S.A 1991 - US Printing Ink 1995 - Graphic Color & Graphic Fine Color 1997 - Zeneca Printing Ink - Heritage Inks (Ex – Huber) - Swale - Tintas Supercor 2000 - Coates/Lorilleux Principales Líneas de Productos • Heat Set para Offset Rotativo • Cold Set • Offset de Pliego • Barnices Acuosos • Huecograbado Packaging • Tintas Flexográficas • Tintas para Cartón Corrugado • Curado UV y EB • Tintas Especiales • Serigrafía y Metaldeco SunChemical Chile - Fusión de Indutinta S.A y Química Flesch S.A. - Planta de 117 Personas - 37 Profesionales del Area Química - Contamos con Certificación ISO 9001 - Líder de Mercado en Tintas •Offset Rotativo : Coldset y Heat Set •Offset Plano •Tintas Base Solvente para Flexografía y Huecograbado •Tintas Base Agua para Flexografía •Productos de Curado por Radiación •Tintas Especiales IMPRESIÓN • • • • Las tintas aportan color al impreso Forman parte del diseño de un producto Dan protección al impreso Pueden ser un elemento barrera ¿Cómo juzgar la calidad de una tinta? • Si ésta puede trabajar fácilmente sin ningún problema en máquina. • Como el resultado de la impresión la cual debe tener la apariencia y la resistencia requerida. Selección de la tinta • El costo de una tinta va más allá que el precio de compra: S O T • Recubrimiento logrado L U C O • Desempeño en prensa S TO S • Uso final del impreso CO • El impresor perderá dinero si: • El trabajo no se entrega a tiempo o rechaza por tintas Variables a considerar en la selección de una tinta Sistema de impresión Requerimientos Técnicos • Sustrato • • Condiciones de impresión: Tipo de prensa, • Resistencias requeridas Condición de exposición del impreso • Ensayos a realizar al impreso velocidad, sistema de curado • Requerimientos especiales del cliente • Calidad del producto a utilizar Servicio Calidad propia del producto • Adecuada selección de materias primas • Consistencia entre diferentes lotes • Fabricación con procesos estandarizados • Rápida velocidad de respuesta • Adecuado control de calidad según • Atención perzonalizada en forma exigencias específicas del cliente permanente Factores a considerar al ordenar una tinta • Tipo de prensa: Offset, prensa de 4 colores, prensa de 8 colores; barnizado en línea, Acuoso, UV, etc. • Sistema de secado: Aire caliente a alta velocidad; Lámparas IR, absorción por papel. • Tiempo y necesidades de secado: Rápida retiración. • Tipo de sustrato: Papel o cartón recubierto; esmaltado, mate, plástico, papeles y cartones plastificados, metales, laminados, etc. • Acabado deseado: Brillante, mate. • Requerimientos Técnicos: Resistencia a la soda, a la luz, al producto, etc. • Solución de fuente. Criterio de selección depende del trabajo a realizar: Envases Publicidad •Buena resistencia al roce •Optima reproducción de la imagen •No repintar en el apilado •Buena densidad de color •Buen brillo y acabado superficial •Buena resistencia al roce Periódicos y libros •Rápida penetración en el papel •Buena resistencia al frote Sistema de Impresión: Elementos Básicos • • • Sustrato Impresora Tinta de impresión: - Pigmento - Vehículo Tintas de impresión: Elementos básicos Las tintas se diferencian por el tipo de secado que poseen y por la superficie que imprimen. El tipo de secado y el sustrato a imprimir, definen el tipo de componentes que constituyen una tinta. Componentes de una Tinta Pigmento: Responsable del color. Barniz o Vehículo: Medio ligante y de transporte del pigmento. Aditivos: Proporcionan características especiales a las Tintas. PIGMENTOS • ORGANICOS • INORGANICOS • • • • • • • • Alta absorción de aceite Alta intensidad Mayor transparencia Mayor precio Menor absorción de aceite Menor intensidad Más opacos (cubrientes) Menor precio PIGMENTOS METALICOS • Polvos de bronce (aleaciones de cobre y cinc): Oros. • Polvos de Aluminio: Platas. PIGMENTO S El Pigmento polvo se obtiene de reacciones químicas en un medio acuoso, al ser secado se aglomera en estructuras similares a un ramo de uvas. El proceso de molienda consiste en separar las partículas de pigmento en unidades individuales. DISPERSIONES PIGMENTARIAS: - Tintas en pasta: Utilización de flushed Mezcla Sustractiva Pigmentos en Suspensión Cada tinta proceso resta un tercio de luz a la luz blanca. La combinación de las tres tintas muestra un negro en el centro de la figura. PIGMENTOS La relación entre pigmento y vehículo en una tinta debe ser precisa, obteniendo la mejor relación entre una alta intensidad y una máxima protección del pigmento, sumado al hecho de un correcto equilibrio tinta agua durante el tiraje PIGMENTOS - Características Insolubles en el medio disperso: agua y/o solventes de los barnices. Presentan resistencias específicas: • Resistencia a la luz • Resistencia al álcali • Resistencia al jabón • Resistencia al producto • Etc. RESISTENCIA A LA LUZ Bajo efecto de la luz las tintas cambian su color: Cambio de tono Baja de intensidad El calor acelera este fenómeno : - Estación del año (Verano) - Condiciones climáticas Otros factores que influyen: Concentración del pigmento (intensidad del color) Espesor de tinta depositada RESISTENCIA A LA LUZ ESCALA DE LAS LANAS 1 Muy malo 2 Malo 3 Valor Medio 4 Aceptable 5 Bueno 6 Muy Bueno 7 Notable 8 Excelente EN GENERAL: Cyan Magenta Amarillo Tric. Negro 8 4-5 3-4 8 Estabilidad a la luz VEHICULO El propósito de los barnices y agentes ligantes es: Recubrir el pigmento para movilizarlo a través del tren de entintaje fijar el pigmento al sustrato. COMPOSICIÓN: RESINAS + ACEITES Afecta las propiedades físicas como velocidad de secado, setting, brillo, viscosidad, rigidez, flujo, tack, dureza, secado y formación de la emulsión. Las resinas utilizadas deben: •Tener solubilidad controlada en solventes •Controlada tolerancia al agua; ni muy miscible ni totalmente insoluble •Cohesivas •De baja energía superficial Propiedades de: RESINAS • • • • • • • Adhesión Dureza Flexibilidad Printabilidad Transferencia Brillo Resistencias Químicas ACEITES • • • • Disuelven las resinas Regulan la viscosidad Regulan la velocidad de secado Aseguran la estabilidad en máquina Vehículo : RESINAS Tintas en Pasta Resinas naturales Resinas sintéticas - Colofonia - Goma arábica - Fenólicas - Alquídicas - Hidrocarbúricas Vehículo - Resinas sintéticas en tintas offset • Resinas Duras • • • • • Líquidas Film de tinta duro Baja viscosidad Alto brillo Alta resistencia al roce • Secan por reacción • Humectantes • Resinas Blandas • Sólidas • Film de tinta blando • Alta viscosidad • Bajo brillo • Baja resistencia al roce • Secan por fijación • No humectantes Vehículo: ACEITES Aceites: Aceites minerales: destilados del petróleo de rangos de destilación 240-380ºC. Aceites vegetales: Linaza, tung, ricino, soya. Minerales Vegetales • Rápida penetración • Lenta penetración • Baja solvencia • Alta solvencia • Se evaporan • No se evaporan • No se oxidan • Se oxidan • Repelen agua • Captan agua ADITIVOS Se agregan en pequeños porcentajes para conseguir propiedades específicas: • Ceras • Dispersantes • Antioxidantes • Secantes • Polvo antirrepinte La cera es un compuesto de polietileno o teflón que permite mejorar la resistencia al roce de una tinta. Son bolitas que se ubican en la superficie de la tinta y que actúan como rodamientos. Cera Tinta Papel Aditivos Los dispersantes son sustancias orgánicas que se agregan en la molienda, ubicándose en la interfase pigmento-vehículo facilitando la humectación del pigmento. Los secantes son aditivos que aceleran el proceso de secado por oxidación. La resina al oxidarse une sus partículas mediante oxígeno para formar una partícula de mayor tamaño. El Cobalto acelera el proceso de secado en la superficie de la tinta. El Manganeso acelera el proceso de secado en el interior de la tinta. El antioxidante regula el secado de la tinta en el envase evitando la formación de piel en la superficie. El polvo antirepinte mejora el apilamiento de los pliegos impresos. FABRICACION DE TINTAS • Fabricación del barniz • Control de Calidad • Pre-mezcla o pre-dispersión Envasado • Preparación de los aditivos • • Dispersión del pigmento • Molino de perlas Máquinas tricilíndricas Control de calidad Alargue: Barniz, aceites, aditivos CONTROL DE CALIDAD •Molienda •Color •Viscosidad •Intensidad •Tack (offset) •Adhesión •Rigidez (offset) •Otras propiedades PROPIEDADES DE LAS TINTAS • • • • Propiedades ópticas Propiedades físicas o reológicas Propiedades de aplicación y secado Propiedades de resistencias físicoquímicas Propiedades ópticas: Brillo: Visualmente o con la utilización de brillómetros Tono: Visualmente o con la utilización de colorímetros y espectrofotómetros Intensidad: en forma comparativa; medición de la densidad óptica (cuatricromía), corte con blanco. Teoría del Color • • • • El color puede ser definido como un cilindro, con sus respectivas coordenadas cartesianas o polares. Las coordenadas definen una posición en el espacio, única para cada color. Este sistema se conoce como CIELab, y fue creado en 1931. Con este sistema se pueden determinar diferencias de color por sus distancias en el espacio. Los parámetros para definir el color en coordenadas polares son: • • • L: representa la luminosidad, se relaciona con el contenido de Negro de un color. Su valor va de 0 a 100. C: representa la saturación del color, es decir su fuerza. Puede ser positivo o negativo, y sus valores varían entre +50 y -50. H: representa el tono del color, es decir, a que color corresponde. Al igual que la saturación, sus valores varían entre 0 y 360º. Teoría del Color • Para comparar dos colores se ubican dentro del cilindro de color y se mide geométricamente la distancia entre ambos. • Es así como se puede obtener la diferencia de luminosidad (dL=L1L2), la diferencia de tono (dH=H1-H2), la diferencia de saturación (dC=C1-C2), o incluso la diferencia total de color (dE). Propiedades Opticas Opacidad y Transparencia Propiedades Opticas • Un alto nivel de brillo va asociado a componentes que reducen la velocidad de secado • Reducir la intensidad de la tinta aumenta el brillo, pero perjudica la velocidad de secado y la ganancia de punto • Satisfacer la necesidad de un alto brillo con alta velocidad de secado se logra eligiendo el producto adecuado Propiedades Reológicas •Viscosidad: resistencia a fluir de un líquido Offset: Viscosímetro de aro y barra. •Rigidez: Corresponde a la mínima fuerza a aplicar para lograr hacer fluir la tinta. PROPIEDADES REOLOGICAS • VISCOSIDAD: VISCOSIDAD Capacidad de fluir • TIXOTROPÍA: TIXOTROPÍA La tinta se vuelve más fluida con agitación y toma consistencia en reposo. Aumento de velocidad - La viscosidad es función del estrés producido. A medida que la velocidad de la máquina aumenta la viscosidad disminuye. - No presentan un comportamiento Newtoniano Viscosidad Tintas en Pasta: Tiempo PROPIEDADES REOLOGICAS A) Tinta de baja viscosidad y baja rigidez B) Tinta de alta rigidez y alta viscosidad C) Tinta de alta rigidez y baja viscosidad VISCOSIDAD: Factores que la regulan Temperatura del taller: En la medida que la temperatura aumenta la viscosidad disminuye Aceite/solvente utilizado : La disminución de la viscosidad con la cantidad de aceite agregado no es una función lineal del mismo Tixotropía: Tixotropía La tinta presenta un “ CUERPO FALSO” FALSO que puede provocar un exceso de dilución al inicio. ACONDICIONAR LA TINTA EN EL TALLER VISCOSIDAD: Factores que la regulan % de aceite Efecto de la dilución Viscosidad Viscosidad Efecto de la temperatura Temperatura PROPIEDADES REOLOGICAS Tack: (Tintas en Pasta) - Se denomina “pegajocidad” de la tinta y corresponde a la fuerza requerida para separar dos capas de tinta. Está influenciado por: - Las propiedades reológicass - Propiedades adhesivas - Fuerza de cohesión interna de la tinta Un tack excesivo resulta en un gasto de fuerza excesivo, generando calor en los sistemas de distribución de tintas. PROPIEDADES REOLOGICAS INK-O-METERS Ya que el tack es una unidad empírica varios fabricantes han definido unidades de tack Diferentes diseños implican superficies diferentes de rodillos, geometrías y velocidades diferentes, lo que hace cambiar las propiedades que contribuyen al tack Tendencia de la estabilidad del tack en el tiempo 90 Valores de tack Inkometer (32°C, 1200 r.p.m) 2580 2070 60 15 East West North 50 1040 30 5 20 010 0 1 2 1st Qtr 3 4 2nd Qtr 5 6 7 8 Tiempo 3rd Qtren minutos 4th Qtr Heat Set Cold Set Sheetfed Ejemplo práctico 9 10 SunChemical Chile PROPIEDADES DE APLICACIÓN • Estabilidad en máquina: Capacidad de emulsión • Printabilidad: -Transferencia Viscosidad Tensión superficial del sustrato Velocidad de impresión -Formación de film (sin cráteres) Naturaleza del soporte Propiedades filmógenas de la tinta - Secado: Penetración, evaporación Reacción química, termorreacción Curado U.V., E.B. SunChemical Chile PROPIEDADES DE APLICACIÓN • Estabilidad en máquina: Capacidad de emulsión • Las tintas deben ser capaces de emulsionar agua en forma estable • Lograr una emulsión estable con poco agua permite lograr mejores niveles de brillo y mayor velocidad de secado SunChemical Chile EQUILIBRIO AGUA/TINTA Curva de Emulsificación 120 100 80 A 60 B 40 C 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tiempo (min.) A) Capta muy poco agua; B) Ideal ; C) Capta mucha agua SunChemical Chile PROPIEDADES DE APLICACIÓN • Printabilidad: -Transferencia Viscosidad Tensión superficial del sustrato Velocidad de impresión -Formación de film (sin cráteres) Naturaleza del soporte Propiedades filmógenas de la tinta - Secado: Penetración, evaporación Reacción química, termorreacción Curado U.V., E.B. PROPIEDADES DE SECADO Mecanismos físicos • Evaporación • Absorción o penetración Mecanismos químicos • Oxidación • Termoreacción • Radiación Tintas en Pasta: – Tintas offset de pliego: pliego Oxidación y penetración principalmente – Tintas offset Rotativo: Rotativo • Heat Set: Evaporación y absorción • Coldset: Penetración en el papel Secado de tinta de offset de pliego a) Depósito inicial, aceites livianos migran Fibra de papel (celulosa) b) Oxígeno reacciona con aceites secativos y resinas (alquídicas) c) Entrecruzamien to terminado. Film con resistencia SunChemical Chile Secado de tinta de offset de pliego a) El fijado de una tinta es cuando ésta se absorbe sobre el papel b)Un rápido secado requiere componentes que reducen el brillo y la resistencia al roce c) Un rápido secado requiere de aditivos secantes, los que tienden a formar piel en los tinteros y en rodillos durante las paradas de máquina SunChemical Chile PROPIEDADES DE RESISTENCIAS • Resistencia a la luz: Pigmento • Resistencia al calor : Pigmento, Termoplasticidad de la resina • Resistencia a la esterilización: Pigmento, Polímero • Resistencia a productos químicos: Acidos y Alcalis, Peróxido, Mantequilla, etc. • Resistencia a disolventes: Sangrado del pigmento, Resistencia al MEK (curado Bz. U.V.) LIMITANCIAS EN LA TONALIDAD POR ADECUADA SELECCIÓN DE PIGMENTOS PROPIEDADES DE RESISTENCIA • Dureza: Dada por la estructura de la tinta • Flexibilidad: Capacidad de deformación que presenta la tinta sin romperse • Resistencia al roce: Dada por los aditivos (ceras y siliconas), las resinas y EL SUSTRATO SunChemical Chile Resistencia al Roce Una mayor cantidad de cera mejora la resistencia al roce (hasta un límite), sin embargo, grandes cantidades de cera : • Producen rechazo en el termolaminado • Producen rechazo al barnizado UV • Producen rechazo al barnizado acuoso • Producen rechazo de los procesos de foliado • Reducen el brillo Resistencia a la Temperatura Impresión Láser • • • • • El Papel El Diseño La Tinta La Impresión Empaque y almacenamiento El Papel • Utilizar un papel especialmente formulado para este tipo de aplicación • Seguir instrucciones del fabricante almacenamiento y sentido de la impresión. respecto a El Diseño • Diseño conforme a la especificación de dirección de la fibra por fabricante de papel • Evitar grandes sólidos y en caso contrario imprimirlos con medios tonos (50% o menos) • Minimizar la utilización de líneas verticales. Ellas son más propensas al traspaso que líneas horizontales. Dentro de lo posible utilizar medios tonos. • Imprimir con baja carga de tinta (tintas más intensas) • Termografía no debe ser utilizada a menos que esté específicamente diseñada para impresión láser. Por lo tanto Hot Stamping (Foil stamping) debe evitarse La Tinta • Debe soportar altas temperaturas (176 –204 ºC) y presiones del rodillo fusor de 70-140 psi • Tintas de secado por oxidación son menos problemáticas • Debido a productos secundarios producidos en la oxidación de las tintas, se requiere de un tiempo de al menos tres días de curado para dar oportunidad a la salida de todos estos compuestos, antes de realizar la impresión láser. De esta forma se protege la el rodillo fusor de contaminación • Repinte: El repinte es tinta transferida al rodillo fusor y luego a las páginas subsecuentes. Para evitar repinte, deben minimizarse la cantidad de agua y tinta. La Tinta • Las tintas UV en general presentan más resistencia a la temperatura que las tintas convencionales basadas al aceite • Las tintas UV además tienen el beneficio que pueden ser impresas inmediatamente y no se debe dar tiempo para que ocurra la polimerización y curado. • Las tintas UV no requieren de la utilización de polvo antirrepinte lo cual también es una posible fuente de contaminación de los rodillos. La Impresión Para reducir la posibilidad de desperdicio de papel: • Minimizar la cantidad de tinta y solución fuente usada • Films delgados de tinta y mínimas cantidades de solución fuente favorecen el secado • Minimizar el número de colores, ya que cada impresión adiciona humedad al sustrato • No utilizar polvo antirepinte u otros productos para este fin, estos materiales pueden depositarse en la impresora láser, causando daño. SunChemical Chile Empaque y almacenamiento • El materal debe secarse adecuadamente antes de proteger con envoltorio contra la humedad • Se debe permitir que el material pre-impreso seque por un mínimo de tres días antes de empaquetarlo • Mantener una temperatura de aproximadamente 70ºF ( 20ºC) y 50% de humedad relativa, y cubrir con mangas plásticas para evitar cambios de humedad del material • Evitar el empaque de materiales muy apretados. Esto puede causar enrollamiento por stress.