Ce tipuri de tușuri pentru gravură rezistă îngălbenirii pentru utilizare pe termen lung?

De ce apare îngălbenirea tușurilor pentru gravură: factorii chimici și ambientali esențiali

Degradația oxidativă a rășinilor cetoniči și formarea cromoforilor

Problema îngălbenirii în cerneurile pentru imprimare în relief se reduce, în esență, la ceea ce se întâmplă când aceste rășini cetone se degradează prin oxidare. Aceste rășini sunt extrem de importante, deoarece aderă bine la suprafețe, oferă o bună luciu și mențin calitatea imprimării. Totuși, iată problema: atunci când vin în contact cu aerul obișnuit în timpul depozitării sau al utilizării, are loc un fenomen numit ruptură în lanț. Acest proces generează legături duble conjugate, împreună cu grupările carbonil (C=O), care devin, de fapt, agenți coloranți. În continuare, aceste structuri nou formate încep să absoarbă lumina în special în partea albastru-violetă a spectrului, în jurul valorilor de 400–450 nanometri, ceea ce face ca totul să pară mai galben decât era intenționat. Unele rășini au, în mod natural, mai multe legături nesaturate — de exemplu, anumite derivate ale polietilenei de joasă densitate — iar acestea tind să prezinte îngălbenire mult mai rapidă, chiar și atunci când sunt stocate în condiții similare. Mulți tipografi au observat această problemă pe parcursul timpului, în special atunci când lucrează cu materiale vechi.

Radiația UV, căldura și umiditatea: factori de stres sinergici în îmbătrânirea din lumea reală

Natura nu funcționează în pachete bine definite, în care factorii de mediu acționează separat. Când analizăm materialele expuse în aer liber, radiația UV, căldura și umiditatea colaborează pentru a accelera îngălbenirea prin reacții chimice complexe. Să detaliem acest proces: razele UV inițiază ruptura legăturilor chimice și formarea acelor radicali liberi nedoritori. Situația se agravează atunci când temperatura depășește 30 de grade Celsius, deoarece moleculele se mișcă mai intens și oxidarea are loc mai rapid. La fiecare creștere de 10 grade Celsius, viteza reacțiilor se dublează aproximativ. Apoi apare și umiditatea, cu care trebuie să ne confruntăm. La o umiditate relativă superioară lui 60 %, apa contribuie efectiv la degradarea unor legături chimice din aglutinante, determinând umflarea rezinelor și permițând unei cantități mai mari de oxigen să pătrundă în material. Această tabelă arată modul în care acești diverși factori de stres se combină și amplifică reciproc efectele lor asupra degradării materialelor în timp.

Această sinergie explică de ce îngălbenirea se manifestă cel mai grav în medii tropicale sau de depozitare, unde cele trei factori coincid — condiții din ce în ce mai frecvente în lanțurile globale de aprovizionare.

Strategii de formulare pentru maximizarea rezistenței la îngălbenire în cerneurile pentru tiparul rotativ

Sisteme de stabilizare: absorbanti UV și stabilizatori ai luminii pe bază de amine împiedicate (HALS)

Pornirea unei bune stabilizări înseamnă utilizarea aditivelor potrivite. Absorbantele de radiații UV acționează prin capturarea razelor intense UV cu lungime de undă sub 380 nm și transformarea lor în căldură, în loc să permită distrugerea legăturilor de la suprafața cernelei. Combinând acestea cu stabilizatori de lumină pe bază de amine împiedicate (HALS), care, în esență, identifică și neutralizează radicalii liberi imediat ce apar, obținem o protecție din două direcții diferite. Testele în condiții reale demonstrează, de asemenea, rezultate destul de impresionante. Conform standardului ASTM G154, în care eșantioanele sunt supuse unor condiții echivalente cu cele din 18 luni în aer liber, cele mai eficiente combinații de absorbante UV (UVA) și HALS reduc îngălbenirea vizibilă (când valoarea Δb* atinge sau depășește 3,0) cu între 70 % și 80 %. Aceasta înseamnă că produsele își păstrează aspectul proaspăt mult mai mult timp, menținând în același timp strălucirea și rezistența la uzură cauzată de manipulare.

Optimizarea liantului: rășini de masă moleculară ridicată, densitate de reticulare și alternative la rășinile cetonică

Modul în care sunt structurați lianții joacă un rol major în modul în care culorile rezistă în timp. Acrilicii și poliuretanii alifatici cu greutăți moleculare mai mari (peste 50.000 Da) tind să reziste mai bine oxidării comparativ cu omologii lor de masă moleculară mai mică. Când producătorii măresc densitatea de reticulare prin utilizarea unor materiale trifuncționale, cum ar fi triacrilatul de trimetilolpropan, ei creează, de fapt, bariere care încetinesc mișcarea oxigenului și reduc capacitatea moleculelor responsabile de apariția culorii de a se deplasa în interiorul stratului de acoperire. O modificare semnificativă apare prin înlocuirea rezinelor cetone standard cu alternative fără grupări cetonică, precum epoxizii cicloalifatici sau esterii de rășină hidrogenată. Această înlocuire oprește efectiv procesul de formare al compușilor coloranți problematici chiar la sursă. Rapoartele din industrie arată că companiile care adoptă aceste noi formule observă, de obicei, o întârziere a apariției îngălbenirii cu aproximativ trei până la cinci ani, în special în medii umede, unde sistemele mai vechi de lianți se degradează mult mai rapid.

Criterii de selecție a pigmentelor pentru performanța cernelei rotative care nu îngălbenesc

Pigmenți anorganici (TiO₂, oxizi de fier): stabilitate, opacitate și compatibilitate

Pigmenții anorganici, cum ar fi dioxidul de titan rutile (TiO₂) și diversele oxizi sintetici de fier, se remarcă prin rezistența lor remarcabilă la degradarea fotochimică și la deteriorarea termică. Spre deosebire de omologii lor organici, acești minerale au structuri cristaline stabile, fără legături pi reactive sau inele aromatice care tind să se degradeze sub acțiunea razelor UV. De aceea, ei rezistă schimbărilor de culoare cauzate de expunerea la lumina solară și nu se îngălbenesc în timp. Dioxidul de titan face mai mult decât să confere strălucire și opacitate stratelor de acoperire: reflectă, de fapt, razele UV dăunătoare departe de rășinile aflate în straturile subiacente. Pigmenții de oxid de fier pot rezista temperaturilor de până la aproximativ 180 de grade Celsius, ceea ce îi face foarte potriviți pentru operațiunile rapide de uscare și pentru procesele de laminare. Deși acești pigmenți au particule mai mari decât majoritatea tipurilor organice, în special atunci când sunt utilizați în formule de cerneală pentru imprimare în relief (gravură) subțiri, tehnologia modernă a agenților tensioactivi ajută la menținerea unei amestecări corespunzătoare. Dispersanții moderni funcționează bine și cu sistemele noi de lianți fără solvent, astfel încât nu apar aglomerări în timpul rulărilor de imprimare și materialul curge uniform prin mașina de imprimat.

Coloranți organici: Compromisuri între intensitatea culorii, luciul și integritatea cromatică pe termen lung

Coloranții organici oferă o intensitate cromatică superioară, transparență și luciu mai bun, ceea ce îi face foarte potriviți pentru lucrări decorative de înaltă calitate. Totuși, există și un dezavantaj. Acești coloranți tind să se dizolve ușor la nivel molecular datorită structurilor lor conjugate extinse, fapt ce îi face predispuși la degradare atunci când sunt expuși luminii sau umidității. Sub acțiunea razelor UV, moleculele de colorant încep să se descompună și să se reorganizeze, generând acele urme gălbui nedorite prin reacții cu radicali liberi. Chiar și atunci când se adaugă stabilizatori HALS, aceste opțiuni organice rămân în urmă față de pigmenții anorganici, prezentând o rezistență la decolorare sub acțiunea luminii solare cu aproximativ 30–40 % mai scăzută. În plus, reacționează defavorabil la niveluri ridicate de umiditate, ceea ce constituie o problemă specială în sistemele de imprimare gravură pe bază de apă. Și nu trebuie uitate nici problemele de compatibilitate: mulți dintre acești coloranți au dificultăți în a interacționa eficient cu anumite tipuri de rășini puternic reticulate și cu polaritate scăzută, ceea ce poate duce, în timp, la slăbirea calității filmului.

Decizia depinde de cerințele privind durata de viață a aplicației: atunci când longevitatea vizuală este mai importantă decât strălucirea inițială — în special în cazul ambalajelor pentru produse alimentare, farmaceutice sau destinate exportului — disciplina inginerescă recomandă pigmenții anorganici împreună cu lianți stabili și fără cetone.

Întrebări frecvente

Ce cauzează îngălbenirea cernelei pentru tiparul rotativ?

Îngălbenirea cernelei pentru tiparul rotativ este provocată în principal de degradarea oxidativă a rezinelor cetoniene, de radiația UV, de temperaturile ridicate și de umiditate, care determină reacții chimice ce modifică culoarea cernelei.

Cum se poate preveni îngălbenirea cernelelor pentru tiparul rotativ?

Prevenirea îngălbenirii implică utilizarea stabilizatorilor, cum ar fi absorbantele de radiații UV și stabilizatorii luminoși cu amine împiedicate (HALS), optimizarea structurilor lianților cu rășini de masă moleculară ridicată și alegerea tipurilor de pigmenți care rezistă degradării, cum ar fi pigmenții anorganici.

Sunt pigmenții anorganici sau cei organici mai buni pentru performanța antiîngălbenire?

Pigmenții anorganici sunt, în general, mai buni pentru performanța antiîngălbenire datorită stabilității lor sub expunerea la radiații UV și la căldură, în timp ce pigmenții organici pot oferi o intensitate cromatică ridicată, dar sunt mai predispuși la decolorare și îngălbenire în timp.

Pot factorii de mediu accelera îngălbenirea cernelei rotogravură?

Da, factorii de mediu, cum ar fi radiația UV, căldura și umiditatea, pot accelera îngălbenirea, favorizând reacțiile oxidative și degradarea legăturilor chimice din interiorul cernelei.