EL INMEDIATO PASADO
Antes de empezar a hablar del presente y futuro de las tintas de serigrafía, me permitirán que haga un pequeño resumen del inmediato pasado tecnológico de las formulaciones de las tintas serigráficas. Dejando aparcadas, por el momento, las tintas para la estampación textil, en la década de los años cincuenta, que fue cuando empezó a resurgir el proceso de impresión serigráfica, aplicado a la industria y dado que en aquellos momentos, por un lado, la presión de mercado no era la suficiente, y por otro los conocimientos en el mundo de la serigrafía, no eran todo lo amplios que hubiera sido deseable, las primeras tintas que empezaron a emplearse, en procesos industriales, más que tintas propiamente dichas, eran pinturas, decorativas o industriales, modificadas y adaptadas al proceso de impresión serigráfica. Esta adaptación de pinturas ya existentes, y formuladas, en principio, para su aplicación como pinturas, fue transitoria, ya que, al ir empezando a expandirse el mercado de la serigrafía, y al mismo tiempo, irse desarrollando maquinaria de impresión cada vez más rápida, empezó a demostrarse que, si bien una pintura industrial adaptada, podía aplicarse medio bien en serigrafía, las prestaciones, en cuanto a velocidad de secaje y adherencia, no eran las deseables para lograr una buena calidad de impresión.
Ello motivó que se empezara a investigar para desarrollar formulaciones que se adaptaran mejor al proceso de impresión serigráfico.
Estas formulaciones, con la excepción de la estampación textil, estaban desarrolladas, prácticamente en su totalidad, basadas en sistema solvente, empleándose los disolventes disponibles en la época, que tuvieran una volatilidad adecuada para su aplicación en serigrafía. Estas formulaciones empleaban como polímero para fijar los pigmentos, sobre todo, resinas gliceroftálicas, las llamadas tintas grasas. Y como pigmentos principales, se empleaban, además del bióxido de titanio, el óxido de zinc y el negro de humo, sales de plomo, como los cromatos de plomo para los amarillos y verdes y los molibdatos de plomo para los rojos y naranjas. La principal motivación de la elección de las sales de plomo, como pigmento básico para las tintas de serigrafía, era la alta opacidad que tienen estos pigmentos, ventaja que se añadía al buen brillo que se obtiene con ellos, debido a su baja absorción de aceite y, por si fueran poco estas ventajas, se le sumaba el bajo coste de estos pigmentos.
En un pasado más inmediato, ya a finales de los sesenta, y, sobre todo en la década de los setenta, el mundo de la serigrafía empezó a evolucionar rápidamente, con el desarrollo de maquinas de impresión cada vez más rápidas, que hacían cada vez más obsoletas las formulaciones basadas en resinas alquidicas, por su gran lentitud de secado.
Felizmente, el desarrollo de la serigrafía, iba paralelo al desarrollo industrial, incluyendo la industria química, la cual empezó a crear, de una forma masiva, toda una serie de resinas acrílicas y copolimeros vinílicos que empezaron a ampliar, de una forma substancial, la paleta disponible de polímeros para su aplicación en el desarrollo de tintas serigráficas
Este desarrollo comportó la evolución de las formulaciones hacia el diseño de tintas específicas para cada soporte, continuando la utilización de los disolventes disponibles y de los pigmentos basados en sales de plomo.
PRESENTE
Las formulaciones actuales están evolucionando constantemente, básicamente incentivadas por tres motivos.
El primero de ellos es consecuencia de motivos medio ambientales y de toxicidad, comportando la sustitución de disolventes nocivos y contaminantes por otros menos agresivos hacia las personas y el medio ambiente. Esta sustitución se inició eliminando, dentro de lo posible, los hidrocarburos aromáticos y sustituyéndolos por hidrocarburos alifáticos, esto es posible gracias la diseño de nuevos polímeros con una solubilidad más alta, que permita emplear alifáticos como disolvente. El empleo de alifáticos no comporta grandes problemas al impresor, ya que, si bien se pierde algo de autosolubilidad de las tintas, no es en una proporción exagerada.
Últimamente, incluso, los hidrocarburos alifáticos están siendo sustituidos por hidrocarburos isoparafínicos, los cuales son infinitamente menos agresivos para el medio ambiente y también, menos nocivos. Estos disolventes es posible utilizarlos gracias al desarrollo de nuevos polímeros, mas fácilmente solubles, debido, sobre todo, al bajo poder solvente que tienen. Las tintas así formuladas, tienen como ventaja su bajo nivel de olor, así como, también su bondad frente al medio ambiente, por el contrario, la característica de autosolubilidad se pierde en las tintas formuladas con estos disolventes, lo que complica su empleo.
Además de los cambios en los hidrocarburos, otro de los cambios en disolventes realizados últimamente, es la sustitución de los éteres y ésteres derivados del Etilenglicol, por otros derivados del Propilenglicol, siendo éstos últimos muchísimo menos nocivos que los anteriores. Como pequeño inconveniente de esta sustitución, está el mayor nivel de olor de estos disolventes, pero no debe confundirse jamás, mayor nivel de olor a mayor toxicidad. Esta diferencia de olor es pequeña, pero apreciable, sobre todo en el Metoxi~propanol, sustituto del Etilglicol, y en el Acetato de Metoxi~propanol, sustituto del Acetato de Etilglicol. Dejando aparte este pequeño inconveniente, por otra parte más de hábito, que inconveniente en sí, las tintas formuladas con estos disolventes, mantienen las características de autosolubilidad y facilidad de trabajo.
El pequeño inconveniente del diferencial de olor, está más que justificado cuando observamos los umbrales de toxicidad (T L.V ), los cuales son brutalmente diferentes. Por ejemplo, tenemos un T L.V. de 5 ppm para el Etilglicol, contra 100 ppm para el Metoxi~propanol. Otro aspecto a mencionar es la sustitución de los pigmentos basados en sales de plomo por otros menos nocivos.
Los pigmentos basados en sales de plomo, actualmente, están considerados no como nocivos, sino como tóxicos, dado que el plomo se ha demostrado como producto tóxico y, más grave aún, con efectos acumulativos. Esta evidencia, llevó a la Comunidad Europea, a regular primero, para la industria alimenticia, y después para la industria del juguete, el contenido en metales pesados que podían estar presentes en los impresos.
Estas regulaciones afectaron, de una forma importante, a la industria serigráfica, dada la gran presencia de impresiones serigráficas en la Industria de Juguete y otros objetos manipulados por los niños La Norma Europea que limita el contenido en metales pesados de los objetos manipulados por niños es la E.N.~71 parte 111. La aparición de esta Norma obligó a sustituir inmediatamente, de las tintas serigráficas, los pigmentos basados en sales de plomo.
Esta sustitución afecta de una forma importante a los impresores, ya que, por un lado, significa un aumento de costes importante, y, por otro lado, una disminución de la opacidad que también puede ser importante. Este segundo inconveniente surge, sobre todo, en la sustitución de los Amarillos pigmentados con cromatos de Plomo, por otros, pigmentados con Pigmentos de carácter orgánico, lo que significa cambiar tintas de una opacidad importante, por otras de una transparencia casi total.
Para corregir este grave inconveniente, la Industria de tintas, trabajando conjuntamente con la Industria de Pigmentos, está investigando para lograr tintas con una buena opacidad y al mismo tiempo, cumplir las regulaciones que limitan el contenido de metales pesados. Para ello se empezó a trabajar con pigmentos inorgánicos basados en otros elementos diferentes del plomo y del cadmio.
En un principio, los resultados eran desalentadores para la Industria Serigráfica, ya que, si bien se obtenían tintas con una buena opacidad, estas tenían una tonalidad muy sucia, lo que no las hacia útiles para su utilización. Afortunadamente en los últimos tiempos, se han desarrollado tintas formuladas con pigmentos de Vanadato de Bismuto, las cuales tienen unas características de opacidad equiparables a las formuladas con pigmentos de Cromatos de Plomo, manteniendo una buena nitidez de tonos, pero con el inconveniente de un mayor coste, incluso que aquellas formuladas con pigmentos orgánicos.
Otra novedad, en el presente, es el desarrollo de tintas de curado por radiación, las, popularmente llamadas "Tintas U.V", éstas, a diferencia de las tintas convencionales, están formuladas, además del pigmento, con un Oligómero o Prepolímero, un monómero y un Fotoiniciador.
Estas tintas tienen como característica común la no presencia, habitualmente, de elementos volátiles, lo que les confiere muy buena estabilidad en pantalla. El secado, en lugar de iniciarse por la evaporación de los disolventes, presentes en una tinta convencional, se realiza al pasar la superficie impresa por una fuente de radiación, como la luz ultravioleta, ésta descompone el Fotoiniciador formando radicales libres, que reaccionan rápidamente con el monómero y el prepolímero, formando un polímero sobre la superficie impresa.
Estas tintas, en sus principios, tenían serios inconvenientes, algunos de ellos ya superados.
El principal de los inconvenientes era la limitación de prepolímeros y monómeros disponibles en los inicios de esta tecnología, lo que limitaba sus posibilidades, e, incluso, suponía un riesgo para el utilizador, ya que algunos de los monómeros existentes eran demostradamente cancerígenos, como la N~Vinil Pirrolidona.
Actualmente este inconveniente está superado, ya que la paleta de monómeros disponibles con que cuentan los formuladores de tintas es mucho más amplia, así como la disponibilidad de prepolímeros de menor viscosidad, lo que ayuda a disminuir la presencia de monómeros presentes en las formulaciones de tintas serigráficas. Los monómeros empleados actualmente en las formulaciones de tintas, tienen como único inconveniente, el que son productos irritantes, en mayor o menor medida. Cuando hablemos del Futuro, incidiremos más en este tema.
Otro de los inconvenientes de las tintas de curado por radiación, en sus principios, era la limitación de prepolímeros disponibles. Las primeras resinas que se emplearon, eran las de poliéster, las cuales, si bien tenían una velocidad de curado aceptable, su dureza era considerable, lo que limitaba su utilización para formular tintas de serigrafía, debido a su falta de flexibilidad.
Hoy día existe una gama amplia de prepolímeros, a disposición del formulador desde los Epoxiacrilatos, pasando por los Uretano~acrilato, hasta los más recientes Melamina~acrilato y Silano-acrilato. Este amplio surtido de prepolímeros disponible, permite al formulador diseñar la tinta para la aplicación especifica a que se deba destinar. No obstante, todavía queda un inconveniente, se trata de la falta de opacidad con que se caracterizan las tintas de curado por U.V., ya que, con la tecnología disponible hoy día, una capa opaca no permite pasar la luz U.V., con lo que el Fotoiniciador no se descompone, y por lo tanto, no se produce la polimerización del prepolímero, traduciéndose en una falta de adherencia, e, incluso, en una falta de secado.
Otra tecnología que empieza a despuntar hoy día, en el campo de las tintas serigráficas, es el de las tintas al agua.
Las tintas al agua se vienen utilizando de antaño en el sector de la Estampación Textil, éstas están formuladas a base de resinas acrílicas, principalmente, produciéndose un secado, en principio, por evaporación del agua, y posteriormente, una reticulación del polímero, para lograr una buena solidez al lavado.
Dado que estas tintas se imprimen, en la mayoría de los casos, sobre soportes absorbentes, no entraña ninguna dificultad en formularlas en sistemas acuosos. Otra cosa es cuando se trata de formular tintas al agua para otros soportes.
En principio, lograr adherencia de un sistema acuoso sobre cualquier soporte, no entraña grandes dificultades, dado que la paleta disponible de diferentes polímeros es importante, otra cosa es lograr una buena adherencia cuando la capa impresa es importante, caso de las impresiones serigráficas, y, al mismo tiempo, pedir a la tinta un secado rápido. Dado que el agua tiene un calor especifico muy alto, y superior al de los solventes empleados habitualmente en serigrafía, evaporar el agua entraña más dificultades que evaporar disolventes, si, para corregir este problema, se utilizan resinas capaces de liberar el agua rápidamente, surge el problema del secado excesivamente rápido en pantalla, lo que dificulta su empleo en máquinas que no impriman a alta velocidad.
Volviendo al sector textil, una aplicación en expansión, tanto en serigrafía plana como cilíndrica, es la impresión de papel para la estampación por sublimación. Esta aplicación se utiliza, sobre todo, para los sectores de prenda deportiva, baño, moda y tapicería. En serigrafía cilíndrica, y dadas las características de las impresoras, las tintas son siempre en sistema acuoso, en cambio, en serigrafía plana (impresión hoja a hoja), las tintas empleadas son tanto en sistema acuoso como solvente, prefiriéndose las primeras para máquinas de alta velocidad y las segundas, para máquinas lentas.
FUTURO
En un futuro próximo, que casi es un presente, las formulaciones de tintas de serigrafía cambiarán radicalmente.
Por un lado, y por motivos medio ambientales, la Comunidad Europea limitará de una forma drástica la cantidad de disolvente que se podrá enviar a la atmósfera (Reglamento de los nV.O.C ").
Por otro lado, las exigencias de mercado piden, cada vez más, una diversidad de colores importante, lo que dificulta la gestión de stocks en el taller de serigrafía.
Estas presiones obligan al formulador de tintas a trabajar en los dos frentes, con las siguientes perspectivas:
Reducción de disolventes emitidos a la atmósfera.
Aquí el formulador trabaja en tres frentes.
l°.~ EI primero de ellos es el reducir el número de disolventes presentes en la formulación de una tinta serigráfica, así como, también, la cantidad, con el objetivo de que en el caso de condiciones de impresión que exijan adherencia y, opacidad sobre determinados soportes, y que sea imposible lograr con tintas de otros sistemas, facilitar al máximo el reciclado y recuperación de los disolventes presentes en las futuras tintas convencionales.
Con este tipo de tintas, el utilizador no encontrará apenas diferencias con las actuales, en cuanto a facilidad de trabajo, adherencia y opacidad, no entrañando ninguna dificultad su utilización y facilitando, respecto a las actuales formulaciones, la recuperación de los disolventes evaporados en el túnel.
Estas tintas ya son una realidad actualmente y la tecnología permite ir avanzando día a día en el objetivo de aumentar el contenido en sólidos de las formulaciones. Trabajar con tintas con un 75% de sólidos ya es posible, y en un futuro muy próximo, será posible llegar a contenidos de un 9O~95%.
2°.~ EI segundo frente de trabajo son las tintas de curado por radiación. Aquí las perspectivas son muy halagüeñas, ya que cada día se dispone de más tipos de prepolímeros que cubren un abanico más amplio de soportes a imprimir. Al mismo tiempo se está logrando disminuir la viscosidad de los pre polímeros, con lo que disminuye, y disminuirá más, la cantidad de monómeros presentes en las formulaciones de tintas de serigrafía, con la ventaja que ello supone para el utilizador, ya que, los monómeros son los componentes de una tinta de curado por radiación más molestos para el usuario, ya que, si bien prácticamente ha desaparecido la presencia de monómeros mutagénicos, en las formulaciones de tintas, todavía los empleados hoy día son productos irritantes, con la consiguiente posibilidad de sufrir pequeñas lesiones con el empleo de tintas U.V. si no se extrema la higiene.
Afortunadamente, el índice Draize, que es el que marca el grado de irritabilidad de un monómero, es cada vez menor en las tintas de serigrafía, ya que se van sustituyendo monómeros irritantes, por otros con un índice Draize mucho menor día a día. El único monómero con un índice Draize relativamente importante, de los empleados habitualmente en las formulaciones de serigrafía, es el Hexandioldiacrilato, más conocido por su abreviatura, H.D.D.A., el cual está presente en determinadas tintas para soportes plásticos, sobre todo para P.V C., dado que aumenta la adherencia para este plástico, no obstante los trabajos de sustitución de este monómero por otro menos irritante, sin pérdida de adherencia, están muy avanzados y, en un futuro, creo, la utilización del H.D.D.A. será historia.
Siguiendo en el dominio de las tintas de curado por radiación, otro futuro próximo, que, en algunos casos, ya es un presente, es de las tintas U.V. al agua o solubles al agua.
Esta tecnología permite disminuir la cantidad de monómero presente en las formulaciones, así como, también disminuir la capa de película de tinta seca impresa. Existen dos familias de tintas de este tipo, las emulsionadas en agua, con contenidos en sólidos alrededor de un 50%, y las solubles al agua con contenidos en sólidos desde un 85 a un 100% de sólidos. Las primeras no son muy empleadas actualmente en el sector de serigrafía, con la excepción de la industria de la madera, en cambio, las segundas actualmente son cada vez más empleadas e irán surgiendo cada vez más tintas basadas en esta tecnología
El único inconveniente de estas tintas, respecto a las U.V. convencionales, es que el agua debe ser evaporada antes de someter la película de tinta a la radiación U. V.
Y para terminar el campo del U.V., no querría dejar de mencionar la evolución de los Fotoiniciadores.
Estos, como ya indiqué anteriormente, son los componentes presentes en las tintas, que, al descomponerse en presencia de radiación ultravioleta, inician la polimerización de los pre polímeros, produciéndose el secado de la tinta. El abanico con que cuenta el formulador de tintas, se va ampliando, día a día, obteniéndose productos mucho más reactivos, lo que permitirá poder secar sistemas más opacos.
Siguiendo dentro de las tintas de curado por radiación, no querría abandonarlo, sin mencionar las tintas de curado por bombardeo de electrones (E.B.). Éstas son sensiblemente similares, en su formulación, a las tintas de curado por U.V, con la diferencia de que, generalmente, no necesitan Fotoiniciador para iniciar la polimerización, ya que, ésta se inicia al someter la película de tinta a un bombardeo de electrones. Estas tintas, a diferencia de las de curado por U.V., permiten el secado de capas opacas de tinta. Si bien son conocidas actualmente, no son empleadas, prácticamente, debido al altísimo coste de los túneles de secado, pero, es de esperar que éstos irán disminuyendo de precio, con el tiempo, a medida que la tecnología permita abaratar los costes constructivos.
3°.~ Otro futuro próximo, en las tintas serigráficas, son las tintas al agua. Si bien son conocidas actualmente, y empleadas, sobre todo, para la impresión de papel y textil, la evolución de la tecnología permite ir creando tintas con buena adherencia sobre cualquier soporte y, al mismo tiempo, con una opacidad aceptable. Como inconveniente, las tintas al agua, tienen su, prácticamente nula, capacidad autosolvente, lo que dificulta, en parte, su empleo. No obstante, se va mejorando día a día esta característica, lo que permitirá su utilización en diversos sectores, sobre todo, para su utilización con impresoras de alta velocidad.
Por el contrario, dentro del sector textil, sobre todo en la estampación de prenda, las tintas al agua se van sustituyendo, a una velocidad importante, por tintas al 100% de sólidos y a base de resinas de P.V C., son los conocidos plastisoles. Estos permiten la estampación con una tinta sin ningún elemento volátil, lo que permite el empleo de mallas más finas para lograr la misma opacidad que con una tinta al agua, con el consiguiente ahorro de consumo de tinta.
Gestión del color
En el campo de la diversidad de colores, que día a día , va exigiendo el mercado al impresor serígrafo, el futuro pasa , en talleres con un cierto consumo de tintas, por la gestión de color en el propio taller Esta gestión de color permitirá una mejor gestión de stocks en el taller permitiendo el empleo de unos pocos colores mono pigmentados y, por mezcla de éstos, y con ayuda de un espectro fotómetro, obtener un abanico casi infinito de colores.
Este sistema de gestión de color ya es posible, y de hecho se realiza, hoy día, pero la disminución de costos de los equipos, permitirá una cierta popularización de su empleo. El coste actual de un equipo de estas características, compuesto de un espectro fotómetro, ordenador, programa de control de calidad y programa de formulación de color es realmente asequible e irá disminuyendo con el tiempo.
RESUMEN
A mi modesto entender, el futuro de las formulaciones de tintas de serigrafía, pasará por una implantación cada vez más fuerte de las tintas de curado por radiación, una presencia mayor de las tintas al agua y una disminución paulatina de las tintas en sistema solvente, con una sustitución de las formulaciones hacia otras de mayor contenido en sólidos. Al margen de lo anterior el futuro , también pasará por una eliminación total de los pigmentos basados en metales pesados y, ya sea en planta de producción o en factoría de proveedor, por una gestión del color más racional, vía gestión por colorimetria, lo que permitirá una mayor diversidad de colores con una mejor gestión de stocks.
TINTAS Y SOLVENTE
Leer:
Característica autosolvente de las tintas serigráficas
