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Agosto de 2006 Página 1 de 4

Actualización para uso de tintas base agua o adhesivos sin solventes

Stuart Greig

Conozca cómo las propiedades de adhesión mejoran si la tensión superficial de una película polimérica es aumentada por tratamiento corona a un nivel más alto.

Las tintas base agua se han utilizado satisfactoriamente en todos los tipos de prensas apropiadas para imprimir en papel, cartón y sustratos de poliolefinas. Sin embargo, se deben anotar ciertos problemas, más específicamente con materiales de película de poliolefinas que con otros sustratos más porosos.

Estos problemas se pueden resumir así:

  • Se requiere más energía para evaporar el agua, y esto significa la modificación de los túneles de secado.
  • La viscosidad de las tintas bases agua necesita ser revisada con más atención.
  • En tirajes largos, el pH del sistema necesita ser monitoreado continuamente porque la amina volátil se evapora lentamente, y necesita ser repuesta.
  • Las prensas deben limpiarse relativamente rápido para que la tinta no se seque y adhiera fuertemente a los anilox.
  • Para tener una buena adhesión es necesario asegurar un nivel alto de tensión superficial en las películas.

Para sobrellevar la mayoría de estos puntos se necesita tener disponibilidad de un buen conocimiento (know-how) y técnicas en la planta de impresión. El problema de tensión superficial, aunque es muy bajo, representa un defecto inherente en el material a usar y solamente se puede superar pre-tratando los materiales en la prensa con un aditamento adicional, llamado un tratador corona.

La Figura 1 muestra el efecto de impresión en una superficie polimérica usando tinta base agua, donde el nivel de tensión de la película es muy bajo. La calidad es pobre, un resultado directo de baja tensión superficial que resulta en adhesión pobre.

Adhesión
En la adhesión entre dos superficies se entiende que su rugosidad proporciona una clave mecánica para el adhesivo. Es cuando las superficies son lisas, que uno puede especular acerca de las razones de por qué ocurre la adhesión con algunos materiales y con otros no. Generalmente se acepta que un enlace fuerte puede darse entre dos materiales polares y un enlace de menor fuerza si una o ambas superficies son no polares. Las poliolefinas no tienen la estructura química necesaria que facilite un pre-tratamiento mecánico y se cree que la dificultad encontrada es dada por la estructura no polar de las poliolefinas.

Los cambios químicos causados por el tratamiento corona incluyen la polarización y por tanto se incrementa la humectabilidad en la superficie del material. Con las poliolefinas, el tratamiento superficial polariza las largas cadenas de moléculas del polímero en fragmentos de cadenas más cortas y oxida los finales de estas secciones más pequeñas, creando principalmente grupos éter e hidróxilo. El tratamiento es caracterizado como una capa de superficie muy delgada y ordenada de la película.

Tensión Superficial
La propiedad de tensión superficial de un líquido surge de fuerzas moleculares desequilibradas en o cerca de la superficie. Si esta es mayor que la energía superficial de un material, el líquido tiende a formar gotas en lugar de dispersarse (Ver Figura 2). Con el fin de lograr una buena adhesión al imprimir, la energía de superficie del polímero debe ser por lo menos 10 dinas mayor que la tensión superficial de la tinta. Esta diferencia es necesaria para que la tinta moje o se disperse uniformemente sobre la superficie de la película.

La tensión superficial se mide normalmente en unidades de energía llamadas dinas/cm., (mN/m). (Una dina es la cantidad de fuerza requerida para producir una aceleración de 10mm/seg. en una masa de 1g [mN/m]). El nivel de dinas de un material es llamado su energía superficial.

Las películas de polipropileno tienen la tensión superficial más baja, de 29 dinas/cm., mientras que la poliamida (Nylon) tiene la más alta tensión superficial, en 46 dinas/cm. La mayoría de los solventes en tintas de impresión están en un intervalo de 18-29 dinas/cm., mientras que el agua tiene una tensión superficial de 72 dinas. Las moléculas de agua preferirán pegarse a ellas mismas en lugar que a una superficie débilmente atractiva de baja energía como lo es una película polimérica.

Si la tensión superficial de una película polimérica es aumentada por tratamiento corona a un nivel más alto, entonces las propiedades de adhesión se mejorarán.

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