Inchiostri e vernici

Scritto da il 21 aprile 2010 in Corso di tecniche di stampa - 10 Commenti

Un inchiostro da stampa è composto essenzialmente da materia colorante (il pigmento) e sostanze di carica quali: legante, solvente e additivi.

I pigmenti, possono essere inorganici (in genere ossidi metallici) o organici e quindi di sintesi. Il legante è costituito da una resina che può essere poliestere, alchidica o da colofonia. Gli additivi sono scivolanti, essiccativi e antiossidanti, questi ultimi servono a evitare mediante ossidazione, l’asciugatura dell’inchiostro prima di essere usato.

Mediamente un inchiostro è formato in queste percentuali:
pigmento dal 13 al 20%, nel caso di pigmento bianco coprente (biossido di titanio) si arriva al 50%;
resine alchidiche (vegetali da lino, soia, ecc) 10-15%; resine dure (da colofonia) 25-30%; oli minerali o vegetali 30-35%;
cere 5%; essiccanti 1-2% e antiessiccanti 1-2%.

Le sostanze di carica non influenzano la tonalità del colore e servono per dare all’inchiostro una maggiore consistenza: quindi ogni tipo di stampa avrà un proprio tipo di inchiostro e quindi avrà cariche differenti. In genere sono prodotti minerali (inorganici) o di sintesi (organici).
In base alle cariche si ottengono inchiostri trasparenti o coprenti (soprattutto  per il bianco), brillanti o opachi a diversa fluidità o viscosità in funzione del tipo di stampa cui vanno applicati.
Alla famiglia degli inchiostri appartengono le vernici, che sono inchiostri senza colore, quindi senza pigmenti. Abbiamo le vernici grasse o siccative che asciugano per assobimento dell’ossigeno dall’aria quindi non devono necessariamente essere assorbite dal supporto.
Questo è importante perché in genere le vernici sono poste (stampate) sopra gli inchiostri pigmentati quindi devono asciugarvi sopra per coprire la stampa. Assorbendo ossigeno, gli olii (vegetali) che le compongono ispessiscono fino a formare una pellicola solida. Questi olii si chiamano appunto ‘siccativi’ ed è il principio stesso dell’essiccazione degli inchiostri. Ogni tipo di vernice ha un grado di viscosità diverso.
È bene conoscere certi termini in modo da non fare la figura degli ignoranti davanti a uno stampatore che vuole prendervi in castagna.

Questi sono i nomi e il relativo grado di viscosità:
Vernice decapé viscosità a 25°C 2 poise
Vernice stradebolissima viscosità a 25°C 6,27 poise
Vernice debolissima viscosità a 25°C 27 poise
Vernice debole viscosità a 25°C 98,5 poise
Vernice media viscosità a 25°C 148 poise.
Al di sopra abbiamo la vernice forte e la vernice mordente.

Come asciugano gli inchiostri

Per penetrazione – sono inchiostri essiccanti derivati dal petrolio, che non    hanno la proprietà di addizionare ossigeno ma solo o prevalentemente per assorbimento nel supporto: quindi si usano per carte naturali, uso mano, riciclate, non patinate, cartone e cartoncino.
Per evaporazione – sono in genere quelli usati in flessografia e in rotocalco e  sono composti da una miscela di solventi e di leganti. I solventi devono essere molto volatili, cioè evaporare a bassa temperatura (si dice a basso punto di ebollizione). I solventi più usati sono toluolo e xilolo; i leganti sono resine sintetiche (sul tipo degli asfalti e bitumi). Attenzione perché questi solventi      non sono per nulla ecologici, né sicuri a contatto con gli alimenti.
Per essiccazione all’aria (come per le vernici) gli inchiostri asciugano assorbendo ossigeno il quale ha la proprietà di inserirsi nelle catene chimiche del carbonio legandole e quindi rendendo il composto stabile (si tratta in pratica di una polimerizzazione che avviene grazie non solo all’aria, ma anche al calore).
È chiaro che usando questi inchiostri l’ambiente di stampa deve avere una temperatura abbastanza alta (ci sono stampatori che d’inverno risparmiano sul riscaldamenteo e poi si lamentano che l’inchiostro non asciuga). Più veloce è l’asciugatura, più alta può essere la pila (dei fogli di carta stampata): cosa significa? Che si hanno meno cambi pila e quindi maggiore produzione.
Non tutti gli inchiostri hanno lo stesso tempo di essiccazione che dipende ad esempio dal tipo di metallo usato nel composto essiccativo e hanno anche effetti diversi.
Ad esempio, il cobalto essicca lentamente ma tende a formare una pellicola lucida e resistente allo sfregamento; ma se è in eccesso porta a dare rigidità e quindi sfarinamento; il manganese è più lento del cobalto e dà pellicole dure e tenaci, ma anche fragili. Il piombo dà un’azione ossidante blanda, ma ha un maggiore potere polimerizzante; le pellicole induriscono su tutto lo spessore e quindi essiccano in profondità, ma da solo non è sufficiente.
Ideale è la combinazione di Mn e Pb che dà un’essiccazione più lenta del Co ma più omogenea e va bene su carte patinate e non provocando lucido, permette la sovrastampa (essenziale per le macchine pluricolori come sono oggi in pratica tutte). C’è però un problema: sui toni molto chiari può scurire perché forma ossidi di colore bruno.
Nella fabbricazione degli inchiostri da stampa, di qualsiasi tipo, in estrema sintesi, sono escluse sostanze appartenenti alle seguenti categorie: tossiche o molto tossiche; cancerogene, mutagene o reprotossiche; metalli pesanti; sostanze specifiche che generano o possono generare problemi igienico-sanitari o ambientali.
L’inchiostro offset (litografico) può essere considerato una pasta consistente, appiccicosa, intensamente colorata e di natura oleoresinosa, cioè grassa.

Le sue caratteristiche sono:
Viscosità da cui dipende la consistenza
Appicicosità da cui dipende il tiro (tack) dell’inchiostro sul cilindro di stampa
Scorrevolezza o flow da cui dipende la proprietà di fluire nel calamaio
Rigidità o Yeld value da cui dipende la lunghezza della tiratura
Viscosità/Tiro/Scorrevolezza sono caratteristiche reologiche influenzate dalla temperatura.
Il tack (tiro) è la forza di “coesione” dell’inchiostro. è la misura della forza che necessita applicare per ottenere lo sdoppiamento del film d’inchiostro, di determinato spessore e condizioni di velocità di rotazione e si misura con l’inkometer.

I pigmenti: sono costituiti da particelle sotto forma di cristalli, agglomerati o aggragati, ma comunque sempre in polvere. Possono essere naturali (ocre gialle, rossi, bruni, seppie) o di sintesi (pigmenti bianchi, gialli cromo, cadmio, rossi molibdeno, verdi cromo, blu di Prussia, oltremare, cobalto, bruni di ferro, metallici alluminio e leghe di rame, perlescenti formati da scaglie di mica) e organici formati da legami chimici di C, O, N legati a un metallo che dà la colorazione specifica. Gli inchiostri di processo (di quadricromia) hanno tutti  una denominazione comune e sono costituite essenzialmente dalle stesse   materie prime indipendentemente dal produttore, secondo norme internazionali.
Si tenga presente che il giallo (Y) di quadricromia è il colore meno stabile, ed è per questo che il verde sbiadisce prima e più di altre tinte.
Il pigmento è responsabile delle proprietà cromatiche dell’inchiostro, quali la tinta, la saturazione, la resa e la trasparenza. Tra le proprietà chimico-fisiche       vi sono la solidità alla luce e ai raggi ultravioletti, la resistenza agli alcali, ai solventi. La tabella delle resistenze da 0 (nessuna) a 8 (eccezionale) indica come buona la resistenza a partire dal valore 5.

Il veicolo

Gli scopi principali dei veicoli utilizzati nella formulazione degli inchiostri     offset possono essere riassunti in tre punti:
Avvolgere, bagnare e tenere in sospensione il pigmento coadiuvando la fase di macinazione a cui il pigmento deve essere sottoposto a valle della produzione dell’inchiostro e prima dell’inscatolamento del prodotto.
Fornire una “struttura” (viscosità e tissotropia) all’inchiostro tale da formare   una pasta-gel stampabile, quindi facilmente trasferibile dal calamaio ai rulli    della macchina da stampa fino al supporto e quindi permetterne la solidificazione.
Il veicolo è inoltre un coadiuvante nelle caratteristiche di essiccazione e formazione del film di inchiostro. Grazie alle caratteristiche del veicolo si ottengono buoni livelli di formazione del film (penetrazione/ossidazione) e il   suo elevato grado di tenacità.
I veicoli costituiti da resine dure, resina alchidica (liquida) e olii vengono prodotti per cottura in apposito reattore. Il riscaldamento non comporta modifiche chimiche delle materie prime, ma ne permette la solubilizzazione.
Le materie prime, oltre al tempo e la temperatura di cottura influenzano le caratteristiche finali dei veicoli.

Additivi

Tra gli additivi ha grande importanza la cera, la cui presenza è indispensabile    per il conferimento della resistenza allo sfregamento del film stampato e migliora la scivolosità dell’inchiostro.
Il componente principale è la cera polietilenica e il teflon, che usato in combinazione con la cera polietilenica, migliora la scivolosità e il rub-off (la resistenza al graffio), ma ha tendenza a rifiutare le vernici OPV.
Da solo serve per migliorare la resistenza al calore.
Gli essiccanti sono indispensabili per fissare nei centri reattivi degli oli e resine l’ossigeno dell’aria. Essi sono: cobalto il più attivo promotore di ossidazione e agisce alla superficie del film; manganese attivo sia in superficie sia nella zona centrale del film. In combinazione con altri metalli (Cerio, Zirconio) crea un film più duro rispetto alla medesima combinazione con il Cobalto; Cerio si impiega per inchiostri bianchi e trasparenti; Zirconio si impiega in combinazione con Co e Mn per azione totale sul film.

L’essiccazione

A stampa avvenuta, il film di inchiostro aderisce al supporto seguendo le irregolarità della superficie della carta. La fase oleosa incomincia il suo stadio     di penetrazione nei micropori del supporto.
Il film aumenta la sua viscosità e la resina riveste il pigmento. Inizia la reazione di ossidazione che porta alla polimerizzazione e formazione di un film solido, lucido e resistente.
L’inchiostro essicca quando passa dallo stato liquido, o fluido, a quello solido     ed elastico consentendo l’aderenza al supporto (carta, cartone, plastica).

L’essicazione può essere:
Fisica: il film d’inchiostro si solidifica per semplice separazione dei suoi componenti senza che avvenga una trasformazione chimica di essi. La separazione avviene per penetrazione, filtrazione e assorbimento o evaporazione dei solventi.
Chimica: in questo caso l’essicazione del film d’inchiostro è basata su una trasformazione chimica del legante mediante un processo di polimerizzazione. Quindi l’essiccazione chimica avviene per ossicazione o per polimerizzazione mediante raggi ultravioletti. I moderni inchiostri offset oleo-resinosi combinano un’essicazione di tipo fisico a uno chimico e sono detti ossido-penetrativi.

Uso degli inchiostri e vernici nella finitura di stampa

La stampa litografica (offset) utilizza inchiostri ossidativi o cosiddetti UV, essiccati mediante l’applicazione di raggi ultravioletti con apposite lampade sulla macchina da stampa.
Esistono anche inchiostri “ibridi” che sono una combinazione (ma non una miscela) di inchiostro ossidativo e UV e permettono di ottenere finiture speciali specialmente nella verniciatura.
Richiedono particolare esperienza da parte dello stampatore; il loro vantaggio nei confronti della stampa con inchiostri UV consiste nel costo inferiore sia   degli inchiostri, sia soprattutto delle macchine    da stampa.
Gli inchiostri UV sono molto utilizzati nella stampa flessografica soprattutto     per il packaging flessibile e le etichette. Alcune applicazioni richiedono quasi esclusivamente l’uso di inchiostri UV, soprattutto in cosmetica. Nel caso delle confezioni per alimenti, sono anche usati ma tuttora la loro applicabilità è controversa.
La stampa flessografica oltre a inchiostri UV, utilizza inchiostri e vernici all’acqua o a solvente.
La stampa rotocalco utilizza inchiostri a solvente. Gli inchiostri litografici  (come i tipografici) sono più densi; quello flessografici e soprattutto per rotocalco devono essere molto fluidi per poter penetrare nelle cellette micrometriche rispettivamente del cilindri anilox (che sono i cilindri inchiostratori della flessografia), o dei cilindri incisi della rotocalco.

Gli inchiostri speciali con tinte ben definite sono gli inchiostri Pantone: questi utilizzano 11 inchiostri di base per un totale di 2058 tinte (i 4 colori di processo permettono di ottenere circa 3000 tinte) diverse e tutte classificate e disponibili in appositi cataloghi detti ‘mazzette’ su diversi tipi di carta, naturale o patinata o metallizzata.

Questi sono gli inchiostri base Pantone:
PANTONE  1-1-7 C Medium Yellow
PANTONE  13-1-7 C Bright Orange
PANTONE  23-1-7 C Bright Red
PANTONE  32-1-7 C Strong Red
PANTONE  37-1-7 C Pink
PANTONE  51-1-7 C Medium Purple
PANTONE  70-1-7 C Dark Blue
PANTONE  105-1-7 C Bright Green
PANTONE  165-1-7 C Neutral Black
PANTONE  Clear

La classificazione delle vernici di sovrastampa prevede:
vernici BASE GRASSA/OFFSET: semifresca, ossidativa (offset)
vernici BASE ACQUA: per bagnino, spalmatore (anilox), calamaio
vernici BASE UV: spalmatore, verniciatrice, calamaio.

Le vernici offset composte da resine, olii e additivi sono applicate da calamaio, hanno un tempo di essiccazione media (3 ore per la completa essiccazione), un buon grado di lucido, possono essere applicate su inchiostri umidi (quindi su stampa fresca in linea, la cosiddetta wet-on-wet (wow), bagnato-su-bagnato) e    lo spessore del filme è intorno a 1,3 – 1,7 g/mq. Non si possono usare in alta pila.
Le vernici all’acqua, composte da dispersioni di resine acriliche in acqua e additivi, sono applicate con stampa flexo (anilox) ma anche da calamaio o nell’unità di bagnatura offset; l’essiccazione è veloce (da 5 a 10 secondi), l’indice di protezione è ottimo così come il grado di lucido; applicabili wow, spessore     del film 4-7 g/mq; occorre però fare attenzione all’effetto indesiderato a buccia d’arancia e il possibile viraggio delle tinte non solide.
Le vernici UV consistono (come gli inchiostri UV) in monomeri e fotoiniziatori che alla presenza di lampade UV avviano la polimerizzazione del veicolo.
Si applicano con stampa flexo e offset; l’essiccazione è istantanea (0,2-0,5 secondi), la protezione è eccellente, così come il grado di lucido; non si possono applicare su inchiostri convenzionali a umido; lo spessore del film è più elevato (3.8 g/mq); attenzione al possibile viraggio delle tinte.
I costi sono rispettivamente 40, 50 e 100.

Per protezione: vernici convenzionli offlset o acriliche; ideali le vernici UV
per l’effetto misto lucido/opaco occorre una giusta valutazione delle vernici e una buona esperienza da parte dello stampatore e macchine adatte.

Per l’effetto perlescente solo vernici acriliche.
Per il metallizzato vernici acriliche o UV.
Per l’effetto profumato vernici acriliche.

Il sistema “gratta-vinci” consiste nell’applicazione di una vernice sulla stampa     di base, che viene poi ricoperta da uno strato di inchiostro metallizzato (oro)       di cui la vernice evita la penetrazione in modo da essere facilmente asportabile per sfregamento.

10 Commenti on "Inchiostri e vernici"

  1. ezio 26 ottobre 2012 alle 21:28 · Rispondi

    molto chiare le sue spiegazini sui vari articoli riguardanti la stampa litogrqafica. Peccato che io sia nato

    80 anni fa. Ho dovuto fare tutta la tafila del mestiere, dalla composizione tipografica alla granitura delle lastre

    alla meccanica di macchine litografiche tipografiche fotoincisione ecc ecc. quello che lei ha scritto mi avrebbe alleviato di molto la vita. Grazie Ezio

    • Marco F. Picasso 29 ottobre 2012 alle 08:25 · Rispondi

      Caro signor Ezio, è molto bello e ripagante, sapere che uno stampatore ‘storico’ qual è Lei, si appassioni ancora alle tecniche di stampa e agli articoli che ne trattano. Un caro augurio di occuparsene ancora a lungo. Del resto, come vede, anche a noi di MetaPrintArt piace molto mantenere viva anche tra le nuove generazioni la parte storica della stampa, che costituisce le radici della diffusione della cultura. Marco

  2. kababe abdelmoula 24 maggio 2014 alle 15:05 · Rispondi

    I corsi sono veramente interessante sopratutto per un stampatore. L’ho insegnato a mio figlio che fa la scuola di grafica operatore alla stampa .
    Grazie.

  3. cesare perfetti 18 novembre 2014 alle 13:51 · Rispondi

    caro Marco,
    a proposito di essiccazione degli inchiostri ho un problema ricorrente. Premetto che il mio supporto e’ il tessile e dirigo una serigrafia all’estero.
    Molti dei miei clienti mi chiedono di ricevere delle stampe meno “appiccicose”. So che l’argomento e molto vario e che i fattori sono molteplici come: la base dell’inchiostro, il tipo di pigmento, la durata di asciugatura (curing machine).
    Mi chiedevo se era possibile avere qualche suggerimento in linea generale per avere stampe piu “asciutte”.
    Grazie mille
    Cesare

    • Marco F. Picasso 18 novembre 2014 alle 18:13 · Rispondi

      Giro la tua richiesta a due esperti: uno di inchiostri UV (Enzo Colapinto di IST); l’altro Franco Lo Giudice (Quasar) esperto di serigrafia.

      • Marco F. Picasso 19 novembre 2014 alle 09:21 · Rispondi

        caro Marco,
        il tuo lettore dovrebbe almeno precisare quali inchiostri utilizza. Posso immaginare che si riferisca ai Plastisol. Se fosse così, l’appiccicosità residua deriva dal finish lucido dell’ink ed anche dal tipo di plastificante utilizzato nell’ink. Consiglio veloce: tagliare l’ink con una pasta da taglio opaca e dare qualche secondo in più di forno. Ideale sostituire i Plastisol con i più moderni inks base acqua che sostituiscono a tutti gli effetti i Plastisol, oltre ad essere meno pericolosi.
        Cordiali saluti
        Franco Lo Giudice
        QUASAR S.r.l. –
        Fabbrica Inchiostri per Serigrafia e Digitale
        Via Di Vittorio 61 – 10098 RIVOLI (TO)
        Tel +39 011 9588274 – Tel +39 011 9594196
        http://www.quasarink.it

  4. cesare perfetti 20 novembre 2014 alle 07:06 · Rispondi

    Caro Franco,
    si mi rendo conto di avere omesso diversi particolari. Attualmente riscontro il problema anche utilizzando inks in base acqua. Nella mia serigrafia (sono in Mauritius) usiamo prevalentemente Magna Ink Aquaplast bianco e trasparente e sto facendo ulteriori prove con basi Minerva Achitex SRND sempre bianco e trasparente. Il passaggio in forno e’ negli standard dei 180 secondi, ma come tuo suggerimento potrei provare a dargli qualche decina di secondi in più (155/160 gradi). Purtroppo ho dei forni vecchiotti e non troppo stabili.
    Proverò a chiedere anche al colorista di tagliare con opaco e spero di incontrare le aspettative del cliente che chiedendo un colore “vivo” naturalmente non si rende conto che avrà anche l’effetto “sticky”
    Grazie mille per i consigli
    Cesare Perfetti

  5. francy 7 dicembre 2015 alle 18:21 · Rispondi

    ciao tecnico posso chiederla。quale inchiostro devo prendere per la stampa macchina rotocalco。

  6. fiorella 4 luglio 2016 alle 10:41 · Rispondi

    Buongiorno volevamo sapere se avete inchiostri tricromatici per stampare su plexiglass che poi verranno inglobati con la resina grazie

    • Marco F. Picasso 4 luglio 2016 alle 11:21 · Rispondi

      Guardi che la nostra è una rivista che informa, e non un rivenditore. Vediamo se tra i nostri lettori c’è un’azienda che potrà soddisfare la vostra ricerca.

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