Noções básicas sobre tinta
A tinta é um material essencial utilizado na impressão, servindo como substância que forma informações textuais e gráficas durante o processo de impressão. Ela determina diretamente o tom, a cor, a clareza e outros aspectos das imagens no produto impresso. Com o avanço da tecnologia de impressão, a variedade de tintas continua a crescer, e existem vários métodos de classificação.
A LD PACK é uma empresa com mais de 30 anos de experiência, utilizando rotogravura , impressão flexográfica e impressão digital. Cada produto atende aos padrões chineses e da FDA, com supervisão rigorosa desde a origem, incluindo matérias-primas como filmes, tintas, solventes e muito mais.
Se classificadas pelo método de impressão, as tintas são normalmente divididas em várias categorias: tinta para impressão offset, tinta para rotogravura , tinta para impressão flexográfica, tinta para serigrafia, tinta digital, tintas especiais e outras. Se classificadas pelo método de secagem, as tintas são geralmente categorizadas como secagem filmogênica, secagem por permeação, secagem volátil, secagem por radiação e outros tipos de secagem. Devido aos diferentes tipos e proporções de agentes aglutinantes na tinta, a secagem é frequentemente realizada por meio da combinação de duas ou mais formas.
Para tintas utilizadas em filmes compostos, a maioria são tintas de secagem voláteis, nas quais o agente de ligação consiste em resina sólida e uma grande quantidade de solvente volátil de baixa viscosidade. A resina sólida se dissolve no solvente, dispersando uniformemente o pigmento no agente de ligação. Após a impressão no substrato, o solvente evapora e seca rapidamente, formando um filme. Em máquinas de impressão equipadas com dispositivos de aquecimento e secagem, o solvente pode evaporar rapidamente, permitindo a impressão em substratos não absorventes, como filmes plásticos.
Atualmente, filmes plásticos são comumente impressos por meio de rotogravura , com alguns adotando a impressão flexográfica nos últimos anos. A tinta para rotogravura e a tinta para impressão flexográfica são geralmente classificadas em tintas à base de solvente e tintas à base de água. Este artigo aborda principalmente a tinta para rotogravura e a tinta para impressão flexográfica.
Propriedades da tinta:
A tinta para rotogravura é uma tinta líquida. Durante a rotogravura, a tinta depende de sua própria fluidez, adesão, preenchimento e revestimento nas gravações do cilindro de rotogravura. Somente sistemas com menor viscosidade, ou seja, sistemas relativamente finos, podem exibir essas propriedades. Em um curto período, a tinta deve preencher os recessos do cilindro. Se a viscosidade for muito alta, será difícil preenchê-los, e a lâmina raspadora terá dificuldade para remover a tinta das áreas sem imagem. Por outro lado, se a viscosidade for muito baixa, o ganho de pontos causado pela pressão durante a impressão pode levar a uma reprodução ruim do padrão. Além disso, na rotogravura, a lâmina raspadora é usada para remover a tinta das áreas sem imagem, fazendo com que a tinta restante retorne ao tinteiro original. Até mesmo a tinta nas gravações precisa entrar em contato repetidamente com a tinta original. Somente fluidos com menor viscosidade podem ser facilmente removidos e possuem boa redissolubilidade, baixa aderência e baixos valores de rendimento, adaptando-se bem à rotogravura.
Composição da tinta:
Geralmente, as tintas para rotogravura consistem em quatro componentes principais: resina, pigmento, solvente e aditivos. A seleção da resina geralmente se baseia no uso pretendido da tinta. Muitas propriedades da tinta, como resistência à abrasão, brilho e adesão ao substrato, são determinadas pela resina da tinta. De certa forma, a resina da tinta determina suas principais propriedades. As resinas representativas comumente utilizadas incluem as seguintes:
Tipos de resina | Aplicativo | Características, usos, etc. | |||
Gravura | Flexográfica | Tinta Solvente | Tinta à base de água | ||
Colofónia e Derivados | * | * | * | * | Ésteres de colofônia multifuncionais modificados com polióis são amplamente utilizados como resinas auxiliares em diversas tintas solventes. Sais metálicos de colofônia são amplamente utilizados como resina principal em tintas para publicações. Quando neutralizados, podem ser utilizados em tintas à base de água. |
Goma-laca | * | * | * | * | Resina natural, pode ser usada em pequenas quantidades como auxiliar de adesão. |
Resina Alquídica | * | * | - | * | O filme de resina é permeável e respirável, comumente encontrado em aplicações de papel decorativo. |
Derivados de Nitrocelulose e Celulose | * | * | * | - | Excelente resistência ao calor. Amplamente utilizada como resina dura. Possui excelentes propriedades de dispersão de pigmentos. |
Resina de poliamida | * | * | * | - | Utilizado para filmes de PE e PP. Geralmente derivado de óleos vegetais, como óleo de tungue, óleo de semente de algodão e óleo de soja. Excelente brilho e flexibilidade. |
Borracha Clorada | * | - | * | - | Excelente resistência ao calor e alto brilho. Comum nas primeiras formulações de tinta, mas caiu em desuso devido a problemas como odor e alta solubilidade. |
Resina de polipropileno clorada | * | - | * | - | Excelente adesão em materiais de polipropileno. |
Resina de acetato de polivinila clorada | * | - | * | - | Excelente resistência a produtos químicos. Excelente afinidade com pigmentos. |
Resina de etileno-acetato de vinila | * | - | * | - | Comumente usado em tintas com 40% de acetato de vinila, muito flexível. Às vezes, é ainda mais clorado para maior solubilidade e umectação do pigmento. |
Resina de álcool (poliéster) | * | * | * | * | Flexível. Geralmente usada como resina auxiliar para ajustar a tenacidade. |
Resina de Poliuretano Termoplástica | * | * | * | - | Alta flexibilidade de design molecular, a principal resina para tintas compostas de uso geral em embalagens flexíveis. Também usada em tintas de impressão de superfície, frequentemente em combinação com nitrocelulose. |
Resina Acrílica Termoplástica | * | * | * | - | Geralmente usado para rótulos retráteis e vernizes. |
Dispersão de Poliuretano Aniônico | * | * | - | * | Excelente adesão a PET e nylon, excelente flexibilidade (especialmente em baixas temperaturas). Comum em tintas para embalagens flexíveis de alimentos ou em algumas aplicações em materiais de construção. |
Resina Acrílica de Polipropileno Aniônica (Emulsão) | * | * | - | * | A principal resina para tintas à base de água, com estruturas moleculares altamente personalizáveis, mas geralmente apresenta a desvantagem de ser termicamente pegajosa e quebradiça. Comumente, utiliza-se uma estrutura de copolímero de estireno-acrílico, com resinas de estireno de baixo peso molecular utilizadas para dispersão de pigmentos e resinas de estireno de alto peso molecular utilizadas para ligação e fixação. |
Pigmentos
A tonalidade, a concentração, a resistência à luz, a resistência ácido-base e outras propriedades da tinta são determinadas pelos pigmentos. Os pigmentos também têm certa influência na fluidez e no brilho da tinta. As variedades representativas de pigmentos estão listadas na tabela abaixo:
Classificação | Exemplos típicos de pigmentos | ||
Pigmentos Orgânicos | Pigmentos Azo | pigmento lacustre (Sal insolúvel) | Disazo Reds como PR48:1, PR48:2, PR48:3, PR49:1, PR53:1, PR57:1, etc. |
Monoazo | Amarelo PY74 e Vermelhos Catecol como PR146, PR112, PR170 | ||
Diazo | PY12 Amarelo, PY13 Amarelo, PY14 Amarelo, PY83 Amarelo, PO13 Laranja, PO34 Laranja | ||
Diazo de condensação | PR144 Vermelho, PR166 Vermelho | ||
Ftalocianinas | Azul de ftalo 15:3, 15:4, Verdes de ftalocianina de cobre G-7, G-36 | ||
Quinacridonas | Vermelho de quinacridona PR122, PV19 Roxo | ||
Pirazoloquinazolinas | Vermelho de pirazoloquinazolina PR254 DPP Vermelho | ||
Quinolinas | Violeta de quinolina | ||
Outro | Amarelo de benzimidazolona PY180, amarelo de isoindolinona PY110, quinolina PY81 vermelho pêssego, PV3, etc. | ||
Pigmentos Inorgânicos | Dióxido de titânio | Rutilo, Anatase | |
Carbono negro | Preto de Forno, Preto de Lâmpada, Preto Rápido, Preto de Canal, etc. | ||
Outro | Sulfato de Bário, Carbonato de Cálcio, Sílica | ||
Pigmentos de Efeitos Especiais | Pó de prata (alumínio), pó de ouro (cobre e zinco), pó de pérola, que muda de cor | ||
No produto impresso final, as propriedades dos pigmentos estão intimamente relacionadas a questões de durabilidade, como resistência à migração em diferentes materiais e conteúdos de embalagem, resistência ao calor, resistência química e resistência à luz. Uma das preocupações mais comuns é a resistência à luz.
Solventes
Em tintas de rotogravura, o componente mais abundante é o solvente. Geralmente, a escolha do tipo de solvente é baseada na resina selecionada para a tinta, e os ajustes necessários são feitos com base em possíveis problemas que possam surgir durante o uso da tinta.
O solvente ideal deve ser eficiente, econômico e inofensivo. A água é a escolha ideal, pois reduz significativamente as emissões de COV, previne a poluição do ar, não causa danos à saúde humana e é incombustível. No entanto, a água também apresenta diversas limitações que restringem seu uso como solvente. Nos últimos anos, houve algum desenvolvimento no uso da água como solvente para tintas.
No sistema industrial atual, devido à sua alta eficácia e pronta disponibilidade, os solventes orgânicos continuam sendo indispensáveis para tintas de alta qualidade. Esses solventes, após amplo uso e triagem, incluem principalmente benzeno, cetonas, álcoois, éteres e refrigerantes. Nos últimos anos, o uso de benzeno e cetonas tem sido restringido devido a preocupações com a segurança e a saúde. Devido à necessidade de volatilidade, o ponto de ebulição das tintas flexográficas e de rotogravura é mais baixo, tipicamente na faixa de 70 a 150 °C, enquanto as tintas jato de tinta têm um ponto de ebulição mais alto, geralmente na faixa de 150 a 260 °C.
Solvente | Nome do solvente | Ponto de ebulição *1 a 760 mmHg | Ponto de fulgor *1 | Tensão superficial *1 (Din/cm) | Parâmetro de solubilidade *2 | Taxa de vaporização *3 |
Água | 100,0 | - | 72,0 | 23.2 | 40 | |
Hidrocarbonetos alifáticos | N-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 etila Acetato de isopropila Acetato de butila Acetato de butila Acetato de butila | 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 Metil Etil Cetona (MEK) Metil Isobutil Cetona (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 |
Álcoois | Metanol Etanol Isopropanol N-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 |
Polióis | Éter metílico de propilenoglicol Éter metílico de dipropilenoglicol Éter etílico de dipropilenoglicol Éter butílico de dipropilenoglicol | 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 |
Taxa de evaporação: Valor determinado em um sistema aberto com acetato de n-butila definido como 100. (℃)
*1 Solvent Handbook 6ª Edição, por Shozo Asahara (1985)
*2 Manual do usuário Shell BLENDOPRO 4.0, unidade: [cal/cm;]1/2
*3 Paint Overview 4ª edição, Comitê Editorial do Paint Overview (1971)
Aqui, as propriedades da água parecem muito diferentes em comparação com outros solventes. De uma perspectiva molecular, o peso molecular da água (H2O) é de apenas 18, e ela tem uma polaridade alta, tornando-a inerentemente uma substância muito ativa. No entanto, existem fortes ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, semelhantes a ímãs, que aglomeram fortemente a água líquida. De fato, as moléculas de água mudam de H2O para (H2O), o que significa que as moléculas de água se tornam maiores e mais complexas.
Esta é a razão fundamental para as propriedades únicas da água. Especificamente, ela apresenta:
A evaporação requer uma quantidade significativa de absorção de calor: o calor latente de vaporização da água é 539 (cal/g), enquanto o do etanol é 204 (cal/g) e o do acetato de butila é 74 (cal/g). O calor latente de vaporização da água é várias vezes maior que o de outros solventes comumente usados.
A secagem é lenta: a taxa de evaporação é de aproximadamente 1/5 daquela do etanol e 2/5 daquela do acetato de butila.
Baixa capacidade de molhagem: aplicações em substratos de baixa polaridade enfrentam dificuldades significativas, e os aditivos para resolver esse problema geralmente têm efeitos colaterais e enfrentam restrições de VOC.
Além disso, a água tem baixa lubrificação, o que afeta a adequação da lâmina raspadora, impactando assim a vida útil do rolo de placa ou do rolo anilox.
Considerando todos esses aspectos de forma abrangente, usar água como solvente é, sem dúvida, uma tarefa desafiadora.
Aditivos
Embora pós de pigmentos, resinas e solventes formem a estrutura básica da tinta, ainda é necessário personalizar a tinta de acordo com o uso pretendido e as necessidades do cliente.
Classificação | Finalidade de uso principal | Componentes |
Dispersantes de pigmentos | Melhorar a dispersão do pigmento Evitar a sedimentação Melhore a estabilidade do armazenamento | Agentes específicos de baixo ou alto peso molecular com uma estrutura particular, derivados de pigmentos |
Antiespumantes | Inibir bolhas de tinta Evite defeitos de filme em material impresso | Silício, óleo mineral, álcoois superiores |
Umectação e nivelamento | Agentes promovem a distribuição e o nivelamento da tinta em substratos | Surfactantes, solventes de baixa tensão superficial, como éteres de álcool |
Agentes de deslizamento | Melhora a resistência ao atrito, resistência a riscos e adesão | Cera sintética, cera natural, silício, ácidos graxos |
Agentes de cura | Melhora a resistência à água, resistência ao calor, resistência química, aumenta a resistência do composto, melhora a adesão | Isocianatos Agentes de cura epóxi Íons e compostos metálicos |
Plastificantes | Aumenta a flexibilidade e a adesão do revestimento, melhora as propriedades de formação de filme das resinas e previne o branqueamento | Ácido cítrico, (poli)álcoois, óleo de soja epóxi, etc. |
Processo de fabricação de tinta
Os vários componentes da tinta devem ser misturados de maneira adequada. Quando os pigmentos são pigmentos especiais não aglomerantes, a agitação em alta velocidade normalmente é suficiente para a mistura. No entanto, quando os pigmentos são aglomerantes, equipamentos de moagem de alta energia devem ser utilizados para o refino. O processo típico de fabricação de tinta inclui as seguintes etapas:
1. Formulação e pré-mistura, geralmente feitas com um misturador.
2. Moagem: uso de forças de cisalhamento e impacto para pulverizar materiais, geralmente feito com um moinho de esferas.
3. Ajuste: ajuste das propriedades da tinta para garantir características físicas.
4. Filtração, enchimento, embalagem, inspeção e armazenamento.
A etapa mais crucial é a moagem, onde um moinho de esferas que utiliza esferas de alta densidade para impacto e cisalhamento é amplamente utilizado em tintas líquidas. Devido à alta volatilidade das tintas à base de solvente, um moinho de esferas fechado é normalmente utilizado. Em geral, equipamentos e processos operacionais avançados são igualmente importantes para o resultado final.
Misturador: Mistura de materiais e pré-dispersão.
Moinho de esferas: Dispersão de materiais de média a baixa viscosidade (colisão e cisalhamento com meios de alta densidade, operação fechada, amplamente utilizado).
A moagem de esferas é o processo de moagem fina de partículas de pigmento para obter o encapsulamento completo da resina. A finura e a temperatura devem ser adequadas, e o índice de finura da tinta ao sair da fábrica é geralmente o tamanho máximo da partícula.
Propriedades e especificações da tinta
Após a conclusão da produção da tinta, diversos indicadores de fábrica são testados. No entanto, como parte do próprio design da tinta, diversos indicadores de design devem ser considerados e calibrados durante o projeto da formulação. A tabela abaixo fornece alguns exemplos:
Experimentar | Itens de qualidade |
Aparência da tinta | Moabilidade (dispersibilidade), viscosidade, fluidez, tom de cor, brilho, gravidade específica, teor de sólidos, valor de pH, estabilidade de armazenamento, etc. |
Adequação de impressão | Adaptabilidade da lâmina, desempenho de bloqueio, reprodução de pontos, propriedades de secagem, redissolubilidade, propriedades antiespumantes, estabilidade na prensa, capacidade de limpeza, etc. |
Propriedades do revestimento | Resistência ao atrito, resistência ao calor, adesão, resistência a arranhões, antiaderência, resistência química, resistência à luz, repelência à água, solventes residuais, escorregadio, etc. |
Pós-processamento | Propriedades Resistência ao atrito, adesividade ao calor, adequação à selagem a quente, compatibilidade com laminação, etc. |
Esses indicadores exigem equipamentos especializados, a maioria dos quais bem conhecidos. Além disso, precisamos considerar restrições não convencionais com base nas regulamentações legais aplicáveis ao uso final, como metais pesados, aminas aromáticas, plastificantes, COVs específicos, etc. Essas restrições precisam ser abordadas na fase de projeto da formulação, e o teste final serve apenas para verificação. A excelência da qualidade depende mais do projeto do que da inspeção. Essa afirmação é particularmente aplicável à indústria de tintas.
