Tintas de impresión

Introducción.

Una tinta consiste en una mezcla polimérica en disolución que lleva incorporado pigmento para impartir color. En caso de no ir pigmentada, se denomina barniz o recubrimiento. Toda tinta o recubrimiento una vez aplicado y seco es una película sólida, muy fina. Existen diferentes tipos de tintas (convencionales, curado por radiación), que poseen propiedades y aplicaciones diferenciadas. Generalmente, el uso de un tipo u otro de tinta, y las características finales de su composición, están en función de factores como el tipo de substrato a imprimir, el acabado deseado y el proceso de impresión empleado (offset, flexografía o huecograbado, entre otros). Las tintas y recubrimientos deben poseer la suficiente adhesión sobre el sustrato al que se aplican, independientemente de la naturaleza de éste (plástico, metal, celulósico, vidrio). Además, ha de combinar la dureza adecuada con la flexibilidad que se le exiga según el uso, han de ser mates o brillantes, con coeficientes de deslizamiento acordes al uso. Por otra parte, hay determinados envases que pueden ser sometidos a los más diversos tratamientos (esterilización, congelación) y resistir vida útiles prologadas (hasta 3 años). Ante requerimientos así, las tintas deben permanecer inalterables, desempeñando su función gráfica en el envase.

Formulación de las tintas

La composición de una tinta viene determinada por el método de impresión al que va destinada y por las exigencias que se demandan al producto impreso. Los diferentes sistemas químicos que se emplean en la formulación de tintas pueden dividirse en dos grandes grupos: convencional y curado por radiación (tintas de secado U.V.). Los componentes de las tintas convencionales son las materias colorantes (pigmentos y colorantes solubles) y el barniz, que es una mezcla de resinas, disolventes y aditivos, que actúa a modo de vehículo para transportar el elemento color.

1. Polímeros o resinas

Son los responsables de gran parte de las propiedades físico-químicas como resistencia a los diversos agentes, adhesión al substrato, dureza y flexibilidad. Todo polímero que se va a utilizar en forma de disolución ha de cumplir un cierto número de propiedades para desempeñar su función: solubilidad en distintos disolventes, viscosidad adecuada, compatibilidad con otros aditivos y capacidad filmógena. Las resinas que intervienen según se trate de tintas para offset, huecograbado u offset se abordan en los epígrafes siguientes.

2. Disolventes.

Se emplean para solubilizar las resinas sólidas de forma que se obtenga un líquido con la viscosidad apropiada para el proceso de impresión. Los disolventes pueden ser de naturaleza orgánica o agua, o una mezcla de ambos. Los requerimientos respecto del mismo son: (1) debe disolver perfectamente a las resinas, (2) debe evaporarse progresivamente con el fin de que la tinta seque sobre el soporte, pero sin que la viscosidad aumente muy rápidamente, ni se seque sobre los cilindros o rodillos, a través de los cuales se transfiere al soporte a imprimir, (3) no debe deteriorar ningún elemento de la máquina y (4) debe ser compatible con el soporte a imprimir. En toda formulación, normalmente intervienen 3 ó 4 tipos de disolventes, que responden a las siguientes denominaciones disolvente verdadero, diluyente y retardante. Las diferencias entre ellos radican en que el primero y el último disuelven por sí solos a las resinas, mientras que el diluyente necesita estar mezclado con un disolvente verdadero para alcanzar dicha propiedad. El diluyente se utiliza para favorecer la evaporación de los disolventes verdaderos. El uso del retardante dependerá de la velocidad de impresión y del orden de los colores, su función consiste en retrasar el secado de la tinta. Hay que tener cuidado con la mezcla de disolventes en máquina, ya que los disolventes no se evaporan en la misma proporción que en la composición inicial porque, si no se compensa el disolvente que evapora más rápido, habrá un empobrecimiento en la mezcla inicial, modificándose la viscosidad de la tinta, pudiendo originar, incluso, la solidificación irreversible de la tinta. Finalmente añadir que la presencia de agua, en las tintas que no son en base acuosa, resulta perjudicial porque el agua de condensación provoca que las tintas mateen y lleguen a solidificar en los tinteros. En la tabla 1 se expresa la relación de evaporación de algunos disolventes con respecto al éter (éter=1). Tabla 1: Relación de evaporación de los disolventes.

Disolvente	Evaporación relativa al éter (=1).
Acetona	2.1
Acetato de etilo	2.8
Acetato de isopropilo	4.2
2-butanona	4.6
Tolueno	6.0
Metilisobutilcetona	4.6
Etanol	8.0
Isopropanol	10.0
Acetato de butilo	12.5
n-propanol	17.0
Metoxipropanol	25.0
Etoxipropanol	43.0

En la tabla 2 se incluyen ejemplos de combinaciones de resinas y disolventes. Tabla 2: Ejemplos de combinaciones de resinas y disolventes.

Resina principal	Disolventes	Tipo de tinta
Resina de colofonia	Hidrocarburos	Huecograbado
Taninos y goma laca	Alcoholes	Colorantes sobre papel
Poliamidas	Alcoholes/alifáticos	Tintas para PE
Nitrodelulosa	Acetatos/Alcoholes	Tintas para papel/aluminio/cartón
Nitrocelulosa + resina	Acetatos/Alcoholes	Tintas para PE y films
Acetato de vinilo	Alcohol/Acetatos	Tintas para papel y films
Acetocloruro de vinilo	Acetatos y cetonas	Tintas para PVC y films
Acrílicas hidrosolubles	Agua	Tintas para papel/cartón
Acrílicas	2-butanona/acetato	Tintas para PVC y papel

3. Pigmentos.

Son la materia responsable de impartir color, totalmente insoluble en agua y disolventes orgánicos. Se dispersan en las soluciones de resina y apenas se ven afectadas física o químicamente por el sustrato o soporte sobre el que están depositadas. Su color es fruto de la absorción y/o difusión selectiva de la luz. Estos no deben confundirse con los colorantes que son sustancias solubles en disolventes o en agua. Por otra parte, se encuentran los pigmento fanales, que suelen considerarse como colorantes. Estos pigmentos están compuestos por colorantes de triarilmetano (violeta de metilo, verde brillante, rodamina) que reaccionan con el ácido fosfotungsténico o fosfomolíbdico, formando pigmentos. Estos pigmentos tienen menor brillo e intensidad que los propios colorantes, pero son ligeramente más resistentes. Sin embargo, no se recomienda su utilización en tintas para envases de alimentos por su tendencia a migrar con los plastificantes y otros aditivos. Para la elección de uno u otro pigmento se han de valorar las siguientes características:

• · Características ópticas: color y transparencia.
• · Resistencias: luz, agentes químicos, calor, abrasión.
• · Comportamiento de la tinta líquida: viscosidad y tixotropía.
• · Propiedades físicas: El grado de molienda influye sobre el color, brillo, imprimibilidad, sedimentación, poder cubrientes e intensidad.

Los pigmentos pueden ser orgánicos o inorgánicos, siendo los orgánicos azoicos los más ampliamente utilizados, desde tintas de impresión hasta la coloración de alimentos y cosméticos.

4. Aditivos.

Aquí se integran multitud de productos químicos (plastificantes, ceras, tensioactivos, antiespumantes, antimicrobianos, promotores de la adherencia, antioxidantes y catalizadores) que se introducen en pequeñas cantidades para potenciar una propiedad específica. Los plastificantes, antioxidantes y catalizadores son aditivos habituales de sistemas en los que intervienen materiales poliméricos. Las ceras son principalmente polietilénicas y dispersiones céreas acuosas poliméricas. Desempeñan su función sobre la tinta, la película impresa y el proceso de impresión: reducen la pegajosidad de determinadas tintas, disminuyen la resistencia al deslizamiento de las películas, mejoran la resistencia al frote, previenen el bloqueo entre películas contiguas y evitan el mateado. Participan en tintas acuosas y en base disolvente. Las tintas en base agua constituyen un magnífico sustrato para el desarrollo de hongos, levaduras y bacterias. Suelen requerir la utilización de un agente antimicrobiano que actúe como agente conservador de la tinta. Los tensioactivos mejoran el poder de mojado de los líquidos, por lo que se extiende más fácilmente el líquido sobre el medio y se obtiene mayor poder de penetración en los poros del soporte aplicado. Son moléculas anfóteras, constituidas por una región polar y otra polimérica apolar. La elección del tensioactivo depende de la polaridad del medio solvente. A medida que la polaridad de éste aumenta, también debe aumentar la polaridad de la cadena polimérica para alcanzar una buena estabilización estérica.

Características técnicas principales.

Tintas flexográficas y de huecograbado.

Las tintas flexográficas y de huecograbado emplean una mayor variedad de resinas dada la multitud de substratos sobre los que se imprimen. Las más comunes son: nitrocelulosa, ésteres de celulosas, poliamidas termoplásticas (solubles en alcoholes), vinílicas, acrílicas, poliuretanos, poliéteres, poliésteres, epoxídica y polivinil butirales. Dentro de los ésteres de celulosa, el acetopropionato y el acetobutirato son los que encuentran mayor aplicación. Los acetopropionatos se caracterizan por su poco olor, resistencia al amarilleamiento, rápido desprendimiento del disolvente y buena adherencia al plástico y papel y son solubles en mezclas de etanol y agua, si mantienen una alta proporción de grupos hidroxilos. Además, su capacidad de pigmetarse con la torta de prensa húmeda que resulta durante la fabricación de los colorantes o pigmentos, sin necesidad de molienda o triturado, los convierte en sumamente interesantes. Por su parte, los acetobutiratos son solubles en muchos monómeros, incluso el estireno, y también se utiliza en tintas curadas con luz U.V. Sin embargo, dentro de ellos existe una gran variedad en cuanto a solubilidad, compatibilidad y comportamiento, por lo que la selección debe realizarse con gran cuidado. Los disolventes más empleados son ésteres y alcoholes, en función del poder solvente necesario y de la velocidad de evaporación requerida. Los plastificantes, casi siempre imprescindibles para la adecuada estabilidad de la solución resínica y de las propiedades filmógenas de la tinta, también son de naturaleza muy variada. En cuanto a los aditivos se incluyen productos de naturaleza muy diversa como surfactantes, ceras, siliconas, antioxidantes, promotores de adhesión, etc. Su utilización va muy ligada al tipo de aplicación y a las exigencias del producto final. Se pueden clasificar en tintas de base solvente y tintas de base acuosa. La tabla 3 incluye una relación de posibles componentes de las tintas flexográficas (flexo) y de huecograbado (hueco). Tabla 3. Composición de las tintas flexo y hueco.

Tintas para flexografía y huecograbado de base disolvente	Tintas para flexografía de base acuosa
Pigmentos orgánicos y minerales	Pigmentos orgánicos y minerales
Purpurinas de aluminio y bronce	Purpurinas de aluminio y bronce
Colorantes básicos	Cargas
Nitrocelulosa	Resinas acrílicas sólidas
Resinas acrílicas	Emulsiones acrílico estirénicas
Resinas de poliuretano	Resinas maléicas
Resinas de poliamidas	Ceras
Resinas vinílicas	Aditivos
Propianato de celulosa	Alcalinizantes
Resinas maléicas	Disolventes (IPA, DPM, agua)
Disolventes (esteres, alcoholes, éteres de glicol, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, cetonas)
Aditivos

Tintas offset.

Las tintas offset, por el diseño de las máquinas con las que se procesan, requieren viscosidades altas, lo que implica una cantidad de disolvente orgánico en su composición inferior a una de huecograbado o flexográfica. Las bases de estas tintas son resinas disueltas en aceites vegetales o minerales que poseen dobles enlaces, los cuales tienen capacidad de oxidarse para producir un polímero seco y duro. Este tipo de tintas se ha venido utilizando durante muchos años, y todavía mantienen su posición de mercado pese a los nuevos desarrollos de las llamadas tintas UV. El secado de una tinta offset suele ser por óxido-polimerización, mientras que las tintas flexográficas o de huecograbado secan por evaporación. Las tintas tradicionales offset secan y endurecen siguiendo el siguiente proceso:

1. La tinta es recogida por la plancha que dispone de puntos o zonas receptivas y zonas no receptivas que luego pasan al soporte. La separación de estas zonas se hace por humectación, es decir, previamente a la deposición de la tinta en la plancha metálica, ésta ha sido humectada en su totalidad; con ello las zonas que no deben imprimir (hidrófilas) no captan la tinta.
2. La plancha con la tinta en superficie entra en contacto con el caucho que recibe la tinta de la plancha y seguidamente la transfiere al soporte a imprimir.
3. El endurecimiento de la tinta depositada en el soporte se realiza por oxidación. La capa exterior tomará el oxígeno del aire atmosférico mientras la interior lo hará absorbiéndolo del soporte (papel, cartón). La duración del proceso dependerá siempre de la calidad de la tinta empleada

Resumiendo, la tinta de alta viscosidad se hace llegar hasta el soporte o substrato pasando por numerosos rodillos, acero y caucho, incluso con diferentes velocidades de rotación para que cuando se deposite en el material se disponga de una muy fina capa y con viscosidad controlada. Entre las resinas más habituales para tintas de offset están las derivadas de hidrocarburos y las derivadas de colofonia (ácido abiético) modificadas. Así mismo, se utilizan resinas alquílicas derivadas de aceites vegetales (fundamentalmente linaza y soja) que actúan como plastificante y agentes modificantes de las resinas anteriormente citadas. Los disolventes empleados (aceites minerales) son destilados de petróleo de alto punto de ebullición.

Tintas de secado U.V.

Una clase de tintas, con mayor importancia cada día, son las denominadas genéricamente de curado por radiación U.V. En estas tintas se emplean resinas líquidas reactivas, de bajo peso molecular, capaces de experimentar una foto-reacción por absorción de luz U.V. No requieren la presencia de disolventes para alcanzar la viscosidad precisa en los diversos sistemas de impresión y, además, representa una ventaja respecto a su impacto medioambiental, seguridad de almacenamiento y migración potencial después de impresas. Por consiguiente, se trata de productos líquidos, 100% no-volátiles, que se irradian inmediatamente después de aplicadas con energía ultravioleta (U.V.) o bombardeo electrónico (E.B.) para formar, de manera instantánea, un film de tinta sólida. Los soportes impresos con tinta U.V. una vez han salido de la máquina pueden ser ya manejados hasta su acabado final sin problema alguno. Por otra parte las resinas que se emplean en tintas U.V. proporcionan en el producto acabado con mayor nivel de brillo y resistencia a la abrasión que las estándar. Las tintas de curado por radiación U.V. se emplean, fundamentalmente, en el proceso de impresión offset (debido a su alta viscosidad) aunque comienzan a poder ser utilizadas en flexografía y huecograbado. La composición de las tintas de curado por radicación U.V. puede contener los elementos que aparecen en la tabla 4. Tabla 4. Composición de las tintas U.V.

Tintas para offset y flexografía de curado U.V.

Pigmentos orgánicos

Prepolímeros reactivos

Monómeros reactivos (diluyentes)

Aditivos

Normativa.

La directiva 2002/72/CE, en su artículo 3, expresamente indica que en las listas de monómero y demás sustancias utilizadas en la fabricación de materiales y objetos plásticos, se excluyen las tintas de imprenta. El Comité Científico sobre Productos Alimentarios (SCF) realiza las evaluaciones de las sustancias destinadas a ser incluidas en las listas positivas para la fabricación de materiales plásticos destinados a entrar en contacto con alimentos. Estas listas están recogidas en el Documento Sinóptico publicado por la Comisión Europea, Directorado General para la Protección de la Salud y los Consumidores. A partir de la clasificación en dicho Documento, la Comisión publica después las Directivas Europeas. En la última edición del Documento Sinóptico se menciona expresamente que no es posible avanzar si las listas incluidas se podrán extender a otras sustancias que intervienen en la fabricación de materiales y objetos plásticos, como son colorantes, disolventes, adhesivos y tintas. Sin embargo, en ausencia de informaciones más específicas, guiarse por las citadas listas supone una garantía desde el punto de vista de proteger de riesgos a la salud de la población. Según ello, la CEPE (Consejo Europeo de Pinturas, Tintas de Imprimir e Industria de Colores Artísticos) recomienda utilizar materias primas que figuren en las listas 0 a 4, del citado Documento Sinóptico. Además, de esta recomendación positiva, la CEPE recomienda la exclusión de determinadas sustancias como materias primas (sustancias y preparados) en la fabricación de las tintas de imprimir y productos relacionados. No se deberán seleccionar sustancias calificadas como carcinógenicas, mutagénicas y tóxicas para la reproducción, ni sustancias clasificadas como tóxicas o muy tóxicas según la Directiva 67/548/CEE. Tampoco se pueden seleccionar colorantes basado en compuestos de antimonio, arsénico, cadmio, cromo (VI), plomo, mercurio y selenio. Aparte de estos criterios, excluyen de forma expresa, determinados colorantes, disolventes, plastificantes, que para cada caso particular, habrá que consultar la Lista recomendada por la CEPE.

Norma	Título
UNE 54006:1999	Impresos y tintas de imprenta. Evaluación de la resistencia a la luz
UNE 54008:1999	Tecnología gráfica. Impresos y tintas de imprimir. Evaluación de la resistencia a los disolventes.
UNE 54021:1999	Impresos y tintas de imprenta. Determinación de la resistencia a la esterilización de las impresiones sobre soportes metálicos
UNE 54106:1999	Tecnología gráfica. Impresos y tintas de imprenta. Evaluación de la resistencia a la luz filtrada de una lámpara de arco de xenón.
UNE 54107:1999	Tecnología gráfica. Determinación del tiro en las tintas en pasta.
UNE 54112:2000	Tecnología gráfica. Impresioness y tintas de imprimir. Evaluación de la resistencia a productos varios.
UNE 54108:2000	Tecnología gráfica. Determinación de las propiedades reológicas de las tintas en pasta y barnices mediante el viscosímetro de varilla (barra y anillo).
UNE 54109:2000	Tecnología gráfica. Preparación de impresiones normalizadas para tintas offset y tipografía
UNE 54105-2: 2001	Tecnología gráfica. Color y transparencia de las tintas de gama para cuatricromía. Parte 2: Impresión litográfica offset bobina coldset
UNE 54105-1: 2001	Tecnología gráfica. Color y transparencia de las tintas de gama para cuatricromía. Parte 1: Impresión litográfica offset hoja y bobina heat-set (secado por calor).
UNE-EN ISO 1524: 2002	Pinturas, barnices y tintas de imprenta. Determinación de la finura de dispersión. (ISO 1524: 2000)
UNE 54105-4: 2003	Tecnología gráfica. Color y transparencia de los juegos de tintas de impresión. Parte 4: Serigrafía