TENSIÓN SUPERFICIAL
ELABORACIÓN DE FOTOPOLÍMEROS

Tensión Superficial es un material totalmente técnico por esta razón no la cambio pero los invito a que continuen leyendo materiales de este estilo pues compartiendo es como aprendemos, y recuerden que el Poder lo tienen los que tienen el Conocimiento.

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La tensión superficial de la tinta y la humectación de las planchas y los sustratos son dos factores importantes para lograr dispersión suave y uniforme de la tinta. De esta forma se puede afirmar que planchas, tintas y sustratos están ligados todos dentro de éste parámetro.

La tensión superficial se define como la fuerza cohesiva que mantiene unidas unas junto a otras las partículas de un mismo medio y esta fuerza es medible, también es conocida como la capacidad de humectación expresada en dinas/cm. Estas unidades representan la cantidad de energía que debe ser aplicada a un centímetro cuadrado de superficie del material. En otras palabras, sustancias que presentan una tensión superficial elevada van a requerir una mayor energía para incrementar su superficie.

Es importante controlar la tensión superficial de la plancha respecto a la tinta y al anilox para conseguir unas buenas transferencias. Las fuerzas de adhesión entre la plancha y la tinta deben ser mayores que la fuerza entre el anilox y la tinta.

De esta manera la teoría de cohesividad y la consecuente tensión superficial es aplicable a fluidos (líquidos y gases). Cuando se consideran superficies duras de sólidos, existe otro parámetro medible conocido como la humectación. Es un hecho que para que un líquido forme una película uniforme sobre un sustrato duro – en lugar de formar gotitas líquidas – la tensión superficial del líquido debe ser vencida por la fuerza adhesiva entre los dos materiales, líquido y sólido.

Las deficiencias en la dispersión y sentado de las tintas generalmente se presentan durante la humectación de los relieves de la plancha y la transferencia de la tinta hacia el sustrato. Se pueden observar pequeños orificios (llamados pinholes u ojos de pez). Este problema es definido como insuficiencia de humectación de la tinta hacia el material de la plancha y hacia el sustrato a imprimir.

Aplicando el conocimiento sobre las fuerzas cohesivas y adhesivas, podremos establecer un límite para la tensión superficial. Tintas con una tensión superficial conocida son aplicadas a las áreas de imagen de la plancha, empezando por aquellas tintas de más alto valor de tensión. Se observará la presencia de gotitas, que se aglomeran y no humedecen la superficie sólida. A medida que se desciende en el valor de la tensión superficial, el fenómeno empieza a disminuir hasta que la tinta forma una capa uniforme sobre la plancha. Todas las tintas con niveles más bajos de tensión superficial se comportarán igual y satisfactoriamente.

La transferencia de tinta entre el rodillo anilox y las áreas de imagen de la plancha por un lado, y entre las áreas de imagen y el sustrato por el otro, deben garantizar un completo y perfecto humedecimiento tanto de la plancha como del sustrato.

La tinta de impresión es forzada entre las celdas del rodillo anilox por medios mecánicos. Esta operación se lleva a cabo mediante la presurización de la tinta en una cámara cerrada entre dos racletas. Por consiguiente, la tinta no tiene que humedecer el rodillo anilox. Sin embargo, las fuerzas adhesivas entre las áreas de imagen de la plancha y la tinta deben ser mayores que las fuerzas entre el anilox y la tinta. La facilidad de humectación de las áreas de imagen garantizará este proceso. También es válido decir lo mismo entre la plancha y el sustrato, donde, repitiendo, la adhesión entre el sustrato y la tinta debería ser mayor que entre la plancha y la tinta. Únicamente así la tinta se transferirá uniformemente de la plancha al sustrato.

De acuerdo a nuestra experiencia esta transferencia depende en gran medida del acabado o terminado (UVC) que tenga la plancha. Este paso es vital para que la plancha tenga la energía superficial adecuada para interactuar con la tinta. Si tenemos un acabado excesivo la superficie quedará muy lisa y la transferencia de tinta hacia el soporte estará muy limitada dando como resultado sólidos porosos. Si por el contrario, nuestro tiempo de terminado es muy corto, la plancha tendrá una pegajosidad apreciable lo que resultará en impresiones sucias por excesiva entrega de tinta.

Durante la elaboración de planchas, es muy importante ser consistente en cuanto a todos los
pasos y condiciones de elaboración de la misma. La consecución de una calidad aceptable tanto en procesamiento como en impresión está muy sujeta a la estandarización de los trabajos y al mantenimiento de las condiciones óptimas de fabricación.

Sólidos e Invertidos

Se debe evaluar periódicamente la intensidad de los tubos UVA y UVC para que se encuentren dentro de los rangos normales de trabajo, balance de la mezcla de revelado y limpieza de la misma.

Un factor importante para nuestro proceso de elaboración es el tipo de imagen que queremos grabar ya que ésta nos va a determinar los tiempos de cada etapa de nuestro proceso.
Para un fotopolímero calibre 0.112″

Relieve aproximado: 0,035″

Tiempo de secado: 90 minutos en horno a temperatura de 60°C

Tramas y PolicromiasRelieve aproximado: 0,028″

Tiempo de secado: 90 minutos en horno a temperatura de 60°C + Reposo a temperatura ambiente de mínimo 8 horas

Trabajos combinados Relieve aproximado: 0,030″

Tiempo de secado: 90 minutos en horno a temperatura de 60°C + Reposo a temperatura ambiente de mínimo 8 horas.
Para un fotopolímero 0.067, personalmente recomendaría un relieve de 0.027″ para todo tipo de trabajo a realizar.

Adicionalmente debemos anotar que para realizar un trabajo de policromia:

1. Todas las planchas deben ser elaboradas del mismo lote de material.

2. Los puntos de altas luces requieren una exposición prolongada para mantener la forma y estabilidad de la imagen.

3. Las planchas deben ser lavadas en la solución correcta el tiempo mínimo necesario para desarrollar el relieve.

4. Los tiempos de secado para todo el conjunto deben ser idénticos.

De lo anterior podemos concluir que los trabajos que presentan sólidos e invertidos van a requerir menos tiempo de luz (tanto de preexposición como de luz principal) que aquellos que tienen detalles finos. El lavado depende para cada caso de la cantidad de material que debemos remover para alcanzar el piso curado. Esto debe ser evaluado mediante pruebas de exposición de pisos y exposición frontal. Para el caso del terminado y post-exposición, es indiferente que tipo de trabajo se esté llevando a cabo ya que es el mismo polímero para todos los casos.

Por último, para un trabajo combinado debemos tener presente cual es el detalle que condiciona nuestros tiempos de procesamiento. Esto es, todo lo que tengamos en esa placa: sólidos, invertidos, líneas y detalles finos, serán trabajados con el tiempo de éstos últimos puesto que son los que requieren más soporte.

DURÓMETRO FOTOPOLÍMEROS

Resumiendo, planchas duras ofrecen menores ganancias en tramas y menor poder cubriente en sólidos en comparación de una más blanda. Para trabajos de cuatricromía de alta calidad se recomiendan planchas de un espesor de 0.067″ con durezas entre 75 y 69 Shore A

(La planchaMAX 067 H cumple con esta especificación)

Durómetro es medida de la dureza del material de plancha después del curado, determinado por su resistencia contra hendiduras usando un instrumento estándar. La medida más comúnmente usada en planchas de impresión flexográficas es la escala ‘SHORE A’. La dureza de una plancha afecta la imprimibilidad de la misma. El margen útil del durómetro está entre 20 a 78 Shore A. Para sustratos ásperos tales como cartones corrugados, los impresores seleccionan durómetros de la plancha entre 20 a 40 Shore A. Para impresión común en papel o plástico, el durómetro deberá estar entre 45 a 55 Shore A. Actualmente se han introducido en el mercado fotopolímeros de una mayor dureza para trabajos de cuatricromía de alta resolución junto con calibres más delgados.

Existen planchas que tienen superficies bicapas de doble durómetro. Esto es una capa de mayor dureza montada sobre una de menor lo que garantiza una menor ganancia de punto con excelente transferencia de tinta en masas que tengan la característica de copiar el punto mínimo necesario.

(MAX 112 H o MVP 112 H cumplen)

Para trabajos de niveles de exigencia menor y de masas, podríamos trabajar con planchas de 0.112″ con durezas entre 50 y 70 Shore A.

FOTOPOLÍMEROS DIGITALES

Para el caso de las planchas digitales, éstos materiales difieren tan sólo del método de copiado de la imagen puesto que incorpora sobre su estructura una delgada capa de carbono LAMS (Máscara Superficial de Ablación por Láser). Esto conlleva a que el proceso de exposición principal no requiera la aplicación de vacío variando el perfil y forma del punto curado.

Por lo demás, la plancha digital tiene los similares requerimientos de procesamiento que la convencional (con esto no quiero decir que los tiempos sean iguales). Es por esto que el tema de la tensión superficial debe ser manejado con los criterios expuestos previamente (el terminado también influye en la transferencia de tinta). Caso concreto, MAX tiene su versión digital la cual proporciona las mismas características superficiales que convencionalmente. La diferencia radica en que se amplia el rango tonal de copiado a puntos más finos, altas luces con menor ganancia y sombras con mejor contraste.

CINTAS ACOLCHADAS

Las cintas acolchadas no sólamente se usan para unir la plancha al cilindro portacliché, hoy en días son un factor crítico para lograr una mejor impresión. Entre los beneficios de utilizar cintas acolchadas encontramos:Compensación de irregularidades y variaciones de medida del cilindro impresor, del material de impresión, de la misma placa.

· Absorción de impactos generados durante la impresión y de vibraciones mecánicas.

· Aplicación de cintas con compresiblidades distintas de acuerdo con el tipo de impresión deseada (plenos, sólidos, combinados y tramas).

Criterios de Selección

Adhesividad: Es la capacidad que tiene una cinta de adherirse apropiadamente a la plancha y al cilindro. Por lo general todos los fabricantes, producen un mismo grado de adhesividad en las dos caras de la cinta. En nuestro medio se conocen tres niveles de adhesividad: Alta, Media y Baja. Un adhesivo debe proporcionar un fácil momtaje y desmontaje de la placa y de la misma cinta del cilindro.

La cohesividad y adhesividad también aplican en este caso (anteriormente tocados en la tensión superficial). Un adhesivo debe tener estas dos características para proporcionar una fuerza interna y de igual manera una sujeción entre superficies. Esto hace que el propio diseño del adhesivo sea algo crítico. El adhesivo se encuentra bajo tensiones y presiones, incluyendo el calor generado mediante fricción. Por lo tanto, la cohesividad de la masa de adhesivo es importante. La cohesividad evitará que la plancha se deslice y cause pérdida de registro.

Densidad: La densidad está dada por la cantidad de material que hay en un determinado volumen.

Para las cintas acolchadas se estiman tres diferentes niveles de densidad Alta, Media y Baja densidad. A mayor densidad, la cinta tiene la propiedad de mejorar la transferencia de tinta, haciendo que nuestras plastas sean más intensas pero con ganancias mayores en tramas y puntos. Así mismo, las cintas de menor densidad promueven una menor deformación de los puntos de las tramas, disminuyendo notablemente la ganancia de punto en detrimento con el poder cubriente en sólidos.

NIVEL DE TRATAMIENTO DE SUSTRATOS

LAMINACIÓN

El proceso de laminación involucra la aplicación de un adhesivo sobre un sustrato, secado de ese adhesivo con calor y flujo de aire y una posterior laminación con un segundo sustrato vía la aplicación de presión, logrando mantener ambas láminas unidas.

Los adhesivos deben tener excelentes propiedades de transparencia y fuerza de laminación, así como resistencia a condiciones extremas de humedad y temperatura dependiendo de los requerimientos del producto a envasar, las condiciones de almacenamiento, transporte, etc.

Para obtener un buen desempeño del adhesivo es necesario lograr una buena humectación del sustrato con el adhesivo. Para ello, el adhesivo debe ser lo suficientemente fluido y la tensión superficial del sustrato debe ser más alta que la del adhesivo (mínimo 38 dinas).

La fluidez del adhesivo debe ser tal que permita que éste se acomode dentro de las irregularidades del sustrato; cuando esto ocurre correctamente como se muestra, se habla de que el adhesivo tiene buena humectación.
Materiales

Sustratos. El producto final será tan bueno como lo sean los sustratos y adhesivos utilizados. E sesencial contar con películas de buena calidad, bobinadas apropiadamente, con espesor uniforme y control de calibre para poder producir una buena estructura laminada. Los sustratos expansibles que presentan bucles, arrugas y otras imperfecciones y que van al proceso de laminación exhibirán, e incluso acentuarán, las mismas características en el producto terminado.
Tintas.Emplear la relación de mezcla recomendada por el fabricante.

Adhesivos.

Después de que los materiales han sido laminados, éstos deben tener un tiempo de curado adecuado (alrededor de 7 días). Los rollos terminados deberían almacenarse en un ambiente que no sea tan frío (retarda el curado). Dependiendo del adhesivo y la aplicación, se colocan también a veces en “cuartos calientes” para acelerar el curado. Esta puede ser una razón de la situación que se presenta en Bogotá si el material laminado no ha tenido las recomendaciones anteriores.

Para obtener una laminación adecuada y evitar errores de aplicación del adhesivo es conveniente controlar los siguientes parámetros:

Es importante el almacenamiento y manejo apropiados de los adhesivos. Siempre es recomendable tenerlos en un ambiente limpio y seco, sin exposición a temperaturas extremas. Con muchos adhesivos, especialmente los que no tienen solventes, se requiere un equipo de medición, mezcla y distribución (MMD), para dispensar a la laminadora varios componentes (por ejemplo, adhesivo y coreactante) con una proporción de mezcla predeterminada (como lo especifique el proveedor del adhesivo). Debido a que las proporciones de mezcla varían, es crítico que la unidad MMD tenga la capacidad de mantener la proporción correcta y monitorear esta proporción con regularidad. Una proporción de mezcla inapropiada hará que el adhesivo no cure correctamente, lo que trae como resultado un producto de mala calidad o defectuoso.Siempre tener presente que es típico que uno de los sustratos a laminar esté impreso. Esto significa que la tinta que se aplique debe ser apropiada para la laminación. El secado completo de la tinta es sumamente importante, ya que cualquier agua o solvente residual afectará adversamente la adhesión y la apariencia final. Para comprobar que la tinta esté adecuadamente seca, se realiza normalmente un análisis de solventes retenidos, particularmente para aplicaciones que comprenden empaques de alimentos donde el olor y los temas de sanidad de producto son de suma importancia.

Gramaje aplicado correcto (1,5 – 2,5 g/cm2 en un sistema de adhesivos sin solventes o 2 –

CURL O ENCOCAMIENTO

Hoy en día, hay muchas películas coextruídas conteniendo un amplio rango de polímeros combinados juntos. En muchos casos las capas de la película son simétricamente colocadas y los esfuerzos están balanceados sobre la línea central de la película. En este caso, las películas generalmente permanecerán planas y libres de encocamiento. Sin embargo, hay muchos casos donde una estructura asimétrica será mejor en términos de las propiedades de la película.TINTAS

En muchos casos las estructuras asimétricas tendrán tendencia a encocamiento si los esfuerzos están desbalanceados. La tendencia del encocamiento será una función del calibre relativo de las capas y cual capa tiene la fuerza mecánica para controlar la tendencia de encocamiento. Por ejemplo en una película de tres capas de Nylon/PP/CoPP, si la capa de nylon es menor de un 5% de la estructura la película permanecerá plana. A medida que la película de Nylon se incrementa por encima de un 5% entonces la tendencia a encocamiento y la tensión al encocamiento se incrementará. Esta tendencia podría ser controlada en alguna medida con el tratamiento térmico adecuado de la película durante su manufactura.

En conclusión si se está enfrentando un problema de encocamiento en una estructura coextruída se necesitará determinar cual capa de polímero esta controlando la tendencia de encocamiento y luego hacer las modificaciones apropiadas al polímero, de la estructura para balancear las tensiones en las varias capas de la película.

Tintas con solventes volátiles

Son las más utilizadas debido a su buen acabado en sustratos no absorbentes como lo son las poliolefinas. Tienen problemas de VOC’’s al utilizar solventes nocivos para la atmósfera.

Tintas base agua

Tintas UV.

Esta opción ha tenido bastante éxito en el caso de la flexografía, sobre todo en soportes absorbentes como son el papel y el cartón.

No podemos decir lo mismo cuando se trata de imprimir sobre sustratos plásticos. Existen problemas de calidad y de adhesión generados básicamente por su alta tensión superficial, característica física propia del agua que impide la adecuada interacción de este tipo de tintas con los sustratos plásticos.

La experiencia muestra que las siguientes densidades son un buen punto de partida para impresión sobre papel esmaltado brillante, sin embargo cada operación de impresión establece sus propios parámetros que den los mejores resultados.

Dentro de sus ventajas podemos destacar: no hay solventes 100% sólidas, mayor calidad de impresión, mejor resistencia física y química y mayor brillo.

Como contraposición no están plenamente industrializadas, ya que en todo el mundo hay pocas impresoras de gran formato que trabajan con esta tinta; no todos los soportes estándar son aptos para trabajar; hay problemas de olores residuales muy importantes; las máquinas de tambor central convencionales deben ser rediseñadas en todo su grupo impresor al igual que el secaje; el consumo energético es muy alto así como el costo actual de la tinta.

En los últimos años se desarrolló un proceso de impresión que utiliza un sistema de curado de tinta por haz de electrones, fabricado sin compuestos volátiles, hecho con tintas de bajo olor y alto desempeño. Esta técnica de impresión posibilita, para estas tintas curadas por el sistema de haz de electrones, retener la humedad de una capa sobre otra, durante la elaboración de trabajos policromáticos. Este trapping mejora la calidad de la imagen al igual que la fidelidad de la impresión.

Este sistema de curado de tintas EB, es tanto a base de agua como de compuestos químicos curables con energía, y goza de los beneficios de las tintas de agua, con la universalidad, posibilidad de impresión y de velocidad de impresión de las tintas a base de solvente, sin los problemas asociados con las tintas a base de solvente: monitoreo de compuestos orgánicos volátiles, viscosidad, pérdida de solventes y fidelidad en la ganancia de punto, todo esto mientras se beneficia de las ventajas del curado por haz de electrones.

Color Process Rango de Densidad de la Tinta

DENSIDAD DE LAS TINTAS

Negro 1.40 – 1.5

Cian 1.20 – 1.30

Magenta 1.25 – 1.35

Amarillo 0.90 – 1.05

Cuando se imprime sobre película de polietileno u otro sustrato brillante no absorbente, las densidades de tinta sólida serán mucho más altos que las listadas antes debido a la extremadamente alto brillo y eficiencia de los sustratos. Sustratos transparentes y no absorbentes deben ser colocados sobre un soporte blanco para tomar las medidas de densidad.

PAPEL BRILLANTE

Color Process Rango de Densidad de la Tinta

Negro 1.40 – 1.50

Cian 1.30 – 1.40

Magenta 1.20 – 1.30

Amarillo 1.10 – 1.20

No es posible dar una conclusión puntual de cual tinta es mejor que otra. Cada uno de los tipos de tintas disponibles en el mercado tiene características, ventajas, inconvenientes las cuales deberían ser evaluadas detenidamente dependiendo del trabajo a imprimir, maquinaria, e insumos.

Fundamentalmente, se pueden diferenciar tres grandes familias que se están utilizando actualmente para trabajos industriales.

Tensión superficial de los Films > 38 dinas.

Uso de disolventes grado uretano (AcEt) en caso de emplear adhesivo base solvente.

Las películas de LDPE y HDPE que van a ser impresas o recubiertas tienen que ser tratadas para reorientar los electrones de la superficie. Los niveles comunes de tratamiento están en el rango de 32 a 42 dinas, dependiendo de la aplicación.

Para el PP, la energía superficial también es importante porque determina si las tintas se adhieren o no. Como otros hidrocarburos saturados, el PP tiene muy baja polaridad y muy baja reactividad.

Su tensión de humectación superficial es baja, 29 dinas/cm. Por tal motivo la superficie debe ser activada mediante tratamiento corona con una descagra de alto voltaje. Para propósitos generales de impresión se requiere un tratamiento de 2.5 a 3 Watt minutos de descarga corona por pie cuadrado de película. Esto elevará la eneregía superficial de 29 a cerca de 40 dinas/cm.

La mayoría de nuestros trabajos exigen cintas que se comporten eficientemente en ambos extremos de la impresión. Para estos casos es muy importante encontrar una cinta que imprima aceptablemente las tramas sin sacrificar la intensidad de los sólidos. Las cintas me media densidad normalmente cumplen con este propósito.

Utlizados son 0.015″, 0.020″, 0.060″. Este parámetro es determinado con base en el diseño de la máquina el cual determina la apertura o ‘undercoat’ que corresponde al espacio máximo entre el tambor central y el rodillo porta-cliché debidamente engranado. El espesor de la cinta a emplear debe ser esta medida menos el espesor de la plancha a utilizar.

Tipo de estructura Se pueden encontrar de dos tipos: celda abierta y de celda cerrada. La celda abierta permite un mayor amortiguamiento del conjunto, evitando mayores ganancias de punto. Sin embargo, hay que anotar que este tipo de celda requiere que la estructura de la cinta tenga un mayor poder de recuperación. Al contrario, las cintas de celdas cerradas, retienen el aire dentro de su estuctura, logrando que las presiones sean absorbidas conjuntamente por la estructura de la celda y el aire atrapado entre ellas dando mayor rigidez a la cinta y mejor velocidad en la corrida.

Recuperación a la compresión o memoria Una buena cinta debe tener la capacidad de lograr una impresión estable independientemente de la velocidad de la máquina, es decir, tener una buena memoria o compresibilidad determinada por su resiliencia.

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Escribe a Francisco Arias López

franksarias@hotmail.com