Nozioni di base sull'inchiostro
Inchiostroè un materiale essenziale utilizzato nella stampa, che funge da sostanza che forma informazioni testuali e grafiche durante il processo di stampa. Determina direttamente il tono, il colore, la chiarezza e altri aspetti delle immagini sul prodotto stampato. Con il progresso della tecnologia di stampa, la varietà di inchiostri continua a crescere ed esistono vari metodi di classificazione.
LD PACK è un'impresa con oltre 30 anni di esperienza, che utilizzaSTAMPA ROCCO, stampa flessografica e stampa digitale. Ogni prodotto è conforme agli standard cinesi e FDA, con una rigorosa supervisione a partire dalla fonte, comprese le materie prime come pellicole, inchiostri, solventi e altro ancora.
Se classificato per metodo di stampa,InchiostroGli inchiostri da stampa sono generalmente suddivisi in diverse categorie: inchiostri da stampa offset,STAMPA ROCCO Inchiostro, stampa flessograficaInchiostro, inchiostri serigrafici, inchiostri digitali, inchiostri speciali e altro ancora. Se classificati in base al metodo di essiccazione, gli inchiostri sono generalmente classificati come essiccazione filmogena, essiccazione per permeazione, essiccazione volatile, essiccazione per radiazione e altri tipi di essiccazione. A causa dei diversi tipi e rapporti degli agenti leganti presenti nell'inchiostro, l'essiccazione viene spesso ottenuta attraverso una combinazione di due o più forme.
Per gli inchiostri utilizzati nei prodotti in film composito, la maggior parte sono inchiostri ad essiccazione volatile, in cui l'agente legante è costituito da resina solida e una grande quantità di solvente volatile a bassa viscosità. La resina solida si scioglie nel solvente disperdendo uniformemente il pigmento nel legante. Dopo la stampa sul supporto, il solvente evapora rapidamente e si asciuga formando una pellicola. Nelle macchine da stampa dotate di dispositivi di riscaldamento e asciugatura, il solvente può evaporare rapidamente, consentendo la stampa su substrati non assorbenti come le pellicole plastiche.
Attualmente, i film plastici vengono comunemente stampati utilizzandoSTAMPA ROCCO, con alcuni che hanno adottato la stampa flessografica negli ultimi anni.STAMPA ROCCOgli inchiostri e gli inchiostri per stampa flessografica sono generalmente classificati in inchiostri a base solvente e inchiostri a base acqua. Questo articolo discute principalmenteSTAMPA ROCCOinchiostri e inchiostri per stampa flessografica.
Proprietà dell'inchiostro:
L'inchiostro per stampa rotocalco è un inchiostro liquido. Durante la stampa rotocalco, l'inchiostro fa affidamento sulla propria fluidità, adesione, riempimento e rivestimento sulle incisioni del cilindro rotocalco. Solo i sistemi con viscosità inferiore, cioè sistemi relativamente sottili, possono presentare queste proprietà. In breve tempo l'inchiostro deve riempire gli alveoli del cilindro. Se la viscosità è troppo elevata, sarà difficile riempire i recessi e la racla avrà difficoltà a rimuovere l'inchiostro dalle aree non stampate. D'altro canto, se la viscosità è troppo bassa, l'ingrossamento del punto causato dalla pressione durante la stampa può portare ad una scarsa riproduzione del disegno. Inoltre, nella stampa rotocalco, la racla viene utilizzata per rimuovere l'inchiostro dalle aree non dell'immagine, facendo sì che l'inchiostro rimanente ritorni al calamaio originale. Anche l'inchiostro nelle incisioni deve entrare ripetutamente in contatto con l'inchiostro originale. Solo i fluidi con viscosità inferiore possono essere facilmente rimossi e possiedono una buona ridissolubilità, basso tack e bassi valori di resa, adattandosi bene alla stampa rotocalco.
Composizione dell'inchiostro:
Generalmente, gli inchiostri per rotocalco sono costituiti da quattro componenti principali: resina, pigmento, solvente e additivi. La scelta della resina si basa solitamente sull'uso previsto dell'inchiostro. Molte proprietà dell'inchiostro, come la resistenza all'abrasione, la brillantezza e l'adesione al substrato, sono determinate dalla resina dell'inchiostro. In un certo senso, la resina dell'inchiostro ne determina le principali proprietà. Le resine rappresentative comunemente utilizzate includono quanto segue:
Tipi di resina | Applicazione | Caratteristiche, usi, ecc. | |||
Rotocalco | Flessografico | Inchiostro solvente | Inchiostro a base d'acqua | ||
Colofonia e derivati | * | * | * | * | Gli esteri di colofonia multifunzionali modificati con polioli sono ampiamente utilizzati come resine ausiliarie in vari inchiostri a solvente. I sali metallici di colofonia sono ampiamente utilizzati come resina principale negli inchiostri per pubblicazioni. Una volta neutralizzato, può essere ulteriormente utilizzato negli inchiostri a base acqua. |
Gommalacca | * | * | * | * | Resina naturale, può essere utilizzata in piccole quantità come coadiuvante di adesione. |
Resina alchidica | * | * | - | * | La pellicola di resina è permeabile e traspirante, caratteristica comunemente presente nelle applicazioni su carta decorativa. |
Nitrocellulosa e derivati della cellulosa | * | * | * | - | Eccellente resistenza al calore. Ampiamente usato come resina dura. Ha eccellenti proprietà di dispersione dei pigmenti. |
Resina poliammidica | * | * | * | - | Utilizzato per film in PE e PP. Solitamente derivato da oli vegetali come olio di tung, olio di semi di cotone, olio di soia. Eccellente brillantezza e flessibilità. |
Gomma clorurata | * | - | * | - | Eccellente resistenza al calore, elevata brillantezza. Comune nelle prime formulazioni di inchiostri, ma è caduto in disuso a causa di problemi quali l'odore e l'elevata solubilità. |
Resina polipropilenica clorurata | * | - | * | - | Eccellente adesione su materiali in polipropilene. |
Resina di acetato di polivinile clorurato | * | - | * | - | Ottima resistenza agli agenti chimici. Eccellente affinità con i pigmenti. |
Resina di etilene-vinilacetato | * | - | * | - | Comunemente utilizzato in inchiostri con contenuto di acetato di vinile del 40%, molto flessibile. A volte ulteriormente clorurato per una migliore solubilità e bagnatura dei pigmenti. |
Resina alcolica (poliestere) | * | * | * | * | Flessibile. Generalmente utilizzato come resina ausiliaria per regolare la tenacità. |
Resina poliuretanica termoplastica | * | * | * | - | Elevata flessibilità di progettazione molecolare, la resina principale per inchiostri compositi per uso generale in imballaggi flessibili. Utilizzato anche negli inchiostri da stampa di superficie, spesso in combinazione con nitrocellulosa. |
Resina acrilica termoplastica | * | * | * | - | Solitamente utilizzato per etichette termoretraibili e vernici. |
Dispersione di poliuretano anionico | * | * | - | * | Eccellente adesione su PET, nylon, eccellente flessibilità (soprattutto flessibilità a bassa temperatura). Comune negli inchiostri per imballaggi flessibili per alimenti o in alcune applicazioni di materiali da costruzione. |
Resina acrilica polipropilenica anionica (emulsione) | * | * | - | * | La resina principale per inchiostri a base acqua, con strutture molecolari altamente personalizzabili, ma generalmente presenta lo svantaggio di essere termicamente appiccicosa e fragile. Comunemente, viene utilizzata una struttura di copolimero stirene-acrilico, con resine stirene a basso peso molecolare utilizzate per la dispersione dei pigmenti e resine stirene ad alto peso molecolare utilizzate per legare e fissare. |
Pigmenti
La tonalità, la concentrazione, la resistenza alla luce, la resistenza agli acidi e agli alcali e altre proprietà dell'inchiostro sono determinate dai pigmenti. I pigmenti hanno anche una certa influenza sulla scorrevolezza e sulla brillantezza dell'inchiostro. Le varietà rappresentative di pigmenti sono elencate nella tabella seguente:
Classificazione | Esempi tipici di pigmenti | ||
Pigmenti organici | Pigmenti azoici | pigmento lacustre (Sale insolubile) | Disazo Reds come PR48:1, PR48:2, PR48:3, PR49:1, PR53:1, PR57:1, ecc. |
Monoazo | PY74 Giallo e rossi catecolo come PR146, PR112, PR170 | ||
Diazo | PY12 Giallo, PY13 Giallo, PY14 Giallo, PY83 Giallo, PO13 Arancione, PO34 Arancione | ||
Condensazione Diazo | PR144 Rosso, PR166 Rosso | ||
Ftalocianine | Blu ftalo 15:3, 15:4, Verdi ftalocianina rame G-7, G-36 | ||
Quinacridoni | Rosso chinacridone PR122, PV19 Viola | ||
Pirazolochinazoline | Pirazolochinazolina Rossa PR254 DPP Rosso | ||
Chinoline | Viola di chinolina | ||
Altro | Benzimidazolone giallo PY180, isoindolinone giallo PY110, chinolina PY81 rosso pesca, PV3, ecc. | ||
Pigmenti inorganici | Diossido di titanio | Rutilo, Anatasio | |
Carbone nero | Nero fornace, Nero lampada, Nero veloce, Nero canale, ecc. | ||
Altro | Solfato di bario, carbonato di calcio, silice | ||
Pigmenti ad effetti speciali | Polvere d'argento (alluminio), polvere d'oro (rame e zinco), polvere di perla, cambio colore | ||
Per il prodotto stampato finale, le proprietà dei pigmenti sono strettamente correlate ai problemi di durabilità, come la resistenza alla migrazione su diversi materiali e contenuti di imballaggio, resistenza al calore, resistenza chimica e resistenza alla luce. Una delle preoccupazioni più comuni è la resistenza alla luce.
Solventi
Negli inchiostri per rotocalco il componente più abbondante è il solvente. Generalmente, la scelta del tipo di solvente si basa sulla resina selezionata per l'inchiostro e le modifiche necessarie vengono apportate in base ai potenziali problemi che potrebbero verificarsi durante l'utilizzo dell'inchiostro.
Il solvente ideale dovrebbe essere efficiente, economico e innocuo. L’acqua è la scelta ottimale poiché riduce significativamente le emissioni di COV, previene l’inquinamento atmosferico, non presenta danni alla salute umana ed è non combustibile. Tuttavia, l’acqua presenta anche diverse limitazioni che ne limitano l’uso come solvente. Negli ultimi anni si è registrato uno sviluppo nell’uso dell’acqua come solvente per gli inchiostri.
Nell’attuale sistema industriale, grazie alla loro forte efficacia e alla pronta disponibilità, i solventi organici rimangono indispensabili per ottenere inchiostri di alta qualità. Questi solventi, dopo un uso estensivo e uno screening, includono principalmente benzene, chetoni, alcoli, eteri e refrigeranti. Negli ultimi anni, l’uso di benzene e chetoni è stato limitato per motivi di sicurezza e salute. A causa della necessità di volatilità, il punto di ebollizione degli inchiostri flessografici e rotocalco è inferiore, tipicamente compreso tra 70 e 150°C, mentre gli inchiostri a getto d'inchiostro hanno un punto di ebollizione più elevato, solitamente compreso tra 150 e 260°C.
Solvente | Nome del solvente | Punto di ebollizione*1 a 760 mmHg | Punto d'infiammabilità*1 | Tensione superficiale*1 (dinamica/cm) | Parametro di solubilità*2 | Velocità di vaporizzazione*3 |
Acqua | 100,0 | - | 72.0 | 23.2 | 40 | |
Idrocarburi alifatici | N-Eptano O-Cicloesano Metilcicloesano Toluene Xilene | 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 |
Esteri | Acetato di etile Acetato di isopropile Acetato di butile Acetato di butile Acetato di butile | 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 |
Chetoni | Acetone Metiletilchetone (MEK) Metil isobutil chetone (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 |
Alcoli | Metanolo Etanolo Isopropanolo N-Propanolo Isobutanolo N-butanolo | 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 |
Polioli | Etere metilico del glicole propilenico Etere metilico del glicole dipropilenico Etere etilico del glicole dipropilenico Etere butilico del glicole dipropilenico | 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 |
Tasso di evaporazione: valore determinato in un sistema aperto con acetato di n-butile impostato su 100. (℃)
*1 Manuale dei solventi 6a edizione, di Shozo Asahara (1985)
*2 Manuale utente Shell BLENDOPRO 4.0, unità: [cal/cm;]1/2
*3 Paint Overview 4a edizione, Comitato editoriale Paint Overview (1971)
Qui le proprietà dell'acqua appaiono molto diverse rispetto ad altri solventi. Da un punto di vista molecolare, il peso molecolare dell’acqua (H2O) è solo 18 e ha un’elevata polarità, che la rende intrinsecamente una sostanza molto attiva. Tuttavia, ci sono forti legami idrogeno tra le molecole d’acqua, simili ai magneti, che raggruppano strettamente insieme l’acqua liquida. Infatti, le molecole d'acqua cambiano da H2O a (H2O), il che significa che le molecole d'acqua diventano più grandi e ingombranti.
Questa è la ragione fondamentale delle proprietà uniche dell'acqua. Nello specifico espone:
L'evaporazione richiede una quantità significativa di assorbimento di calore:Il calore latente di vaporizzazione dell'acqua è 539 (cal/g), mentre l'etanolo tipico è 204 (cal/g) e l'acetato di butile è 74 (cal/g). Il calore latente di vaporizzazione dell'acqua è molte volte superiore a quello di altri solventi comunemente usati.
L'asciugatura è lenta: La velocità di evaporazione è circa 1/5 di quella dell'etanolo e 2/5 di quella dell'acetato di butile.
Scarsa capacità di bagnatura: Le applicazioni su substrati a bassa polarità incontrano notevoli difficoltà e gli additivi per risolvere questo problema spesso hanno effetti collaterali e devono affrontare restrizioni sui COV.
Inoltre, l'acqua ha uno scarso potere lubrificante, il che influisce sull'idoneità della racla, influenzando così la durata del rullo lastra o del rullo anilox.
Considerando tutti questi aspetti nel loro complesso, l’utilizzo dell’acqua come solvente è senza dubbio un compito impegnativo.
Additivi
Sebbene le polveri di pigmenti, le resine e i solventi costituiscano la struttura di base dell'inchiostro, è comunque necessario personalizzare l'inchiostro in base all'uso previsto e alle esigenze del cliente.
Classificazione | Scopo d'uso Principale | Componenti |
Disperdenti di pigmenti | Migliora la dispersione dei pigmenti Prevenire l'assestamento Migliora la stabilità di archiviazione | Agenti specifici a basso o alto peso molecolare con una struttura particolare, derivati dei pigmenti |
Antischiuma | Inibisce le bolle d'inchiostro Previene i difetti della pellicola sul materiale stampato | Silicio, olio minerale, alcoli superiori |
Bagnare e Livellare | Agenti Promuovono la diffusione e il livellamento dell'inchiostro sui substrati | Tensioattivi, solventi a bassa tensione superficiale come gli eteri di alcol |
Agenti di scorrimento | Migliora la resistenza all'attrito, la resistenza ai graffi, l'adesione | Cera sintetica, cera naturale, silicio, acidi grassi |
Agenti curativi | Migliora la resistenza all'acqua, la resistenza al calore, la resistenza chimica, aumenta la resistenza del composito, migliora l'adesione | Isocianati Agenti indurenti epossidici Ioni e composti metallici |
Plastificanti | Migliora la flessibilità e l'adesione del rivestimento, migliora le proprietà filmogene delle resine, previene lo sbiancamento | Acido citrico, (poli)alcoli, olio di soia epossidico, ecc. |
Processo di produzione dell'inchiostro
I vari componenti dell'inchiostro devono essere miscelati in modo opportuno. Quando i pigmenti sono pigmenti speciali non agglomeranti, tipicamente è sufficiente un'agitazione ad alta velocità per la miscelazione. Tuttavia, quando i pigmenti sono agglomerativi, per la raffinazione è necessario utilizzare apparecchiature di macinazione ad alta energia. Il tipico processo di produzione dell'inchiostro comprende i seguenti passaggi:
1. Formulazione e premiscelazione, solitamente eseguita utilizzando un mixer.
2. Macinazione: utilizzo di forze di taglio e di impatto per polverizzare i materiali, comunemente eseguita con un mulino a perle.
3. Regolazione: regolazione delle proprietà dell'inchiostro per garantire le caratteristiche fisiche.
4. Filtrazione, riempimento, confezionamento, ispezione e stoccaggio.
La fase più cruciale è la macinazione, dove un mulino a sfere che utilizza sfere ad alta densità per impatto e taglio è ampiamente utilizzato negli inchiostri liquidi. A causa dell'elevata volatilità degli inchiostri a base solvente, viene generalmente utilizzato un mulino a sfere chiuso. In generale, attrezzature e processi operativi avanzati sono ugualmente importanti per il risultato finale.
Mixer: Miscelazione dei materiali e pre-dispersione.
Mulino a perle: dispersione di materiali a viscosità da media a bassa (collisione e taglio con mezzi ad alta densità, funzionamento chiuso, ampiamente utilizzato).
La fresatura delle perle è il processo di macinazione fine delle particelle di pigmento e di raggiungimento del completo incapsulamento della resina. La finezza e la temperatura devono essere appropriate e l'indice di finezza dell'inchiostro quando lascia la fabbrica è generalmente la dimensione massima delle particelle.
Proprietà e specifiche dell'inchiostro
Una volta completata la produzione dell'inchiostro, vengono testati più indicatori di fabbrica. Tuttavia, come parte della progettazione stessa dell'inchiostro, è necessario considerare e calibrare vari indicatori di progettazione durante la progettazione della formulazione. La tabella seguente fornisce alcuni esempi:
Sperimentare | Articoli di qualità |
Aspetto dell'inchiostro | Macinabilità (disperdibilità), viscosità, fluidità, tonalità di colore, brillantezza, gravità specifica, contenuto solido, valore pH, stabilità allo stoccaggio, ecc. |
Idoneità alla stampa | Adattabilità della lama, prestazioni di bloccaggio, riproduzione del punto, proprietà di asciugatura, ridissolubilità, proprietà antischiuma, stabilità sulla macchina da stampa, pulibilità, ecc. |
Proprietà del rivestimento | Resistenza all'attrito, resistenza al calore, adesione, resistenza al graffio, antiaderenza, resistenza chimica, resistenza alla luce, idrorepellenza, solventi residui, scivolosità, ecc. |
Post produzione | Proprietà Resistenza all'attrito, adesività al calore, idoneità alla termosaldatura, compatibilità con la laminazione, ecc |
Questi indicatori richiedono attrezzature specializzate, la maggior parte delle quali sono ben note. Inoltre, dobbiamo considerare vincoli non convenzionali basati sulle normative legali applicabili all'uso finale, come metalli pesanti, ammine aromatiche, plastificanti, COV specifici, ecc. Questi vincoli devono essere affrontati nella fase di progettazione della formulazione e il test finale è solo per verifica. La qualità eccellente si basa più sulla progettazione che sull'ispezione. Questa affermazione è particolarmente applicabile nel settore degli inchiostri.
