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“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.