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PROBLEMAS HABITUALES Y SUS POSIBLES SOLUCIONES EN FLEXOGRAFIA

Problemas habituales y sus posibles soluciones, en la impresión flexográfica

Preparación de la tinta a procesar
1) Seleccionar la tinta adecuada a las exigencias o necesidades del trabajo a realizar.
2) Al sacar la tinta del stock, verificar que sea la producción más antigua (entra al stock la mas nueva sale a producción la mas antigua), lo que nos permite mantener una adecuada rotación del inventario.
3) Agitar los envases, a fin de homogenizar la tinta (habitualmente se produce una decantación o separación de la tinta).
4) Quitarle la tapa al envase y adicionarle otra que tiene incorporada la bomba de recirculación.

Los recipientes deben ser de forma cónica, a fin de lograr una optima recirculación de la tinta.
Por ejemplo si el recipiente fuera cuadrado, en las esquinas la tinta tendría muy poco movimiento y no recircularía correctamente.

La Bombas de recirculación y sus filtros
Habitualmente se utilizan bombas, Eléctricas o neumáticas.
Las dos son adecuadas, pero en general, las bombas eléctricas generan temperatura subiendo la temperatura de proceso de la tinta, lo que modifica las condiciones de secado de la misma produciendo un secado más rápido que perjudica la calidad de impresión.

Es recomendable instalar un filtro provisto de un magneto, que retenga partículas, fibras y suciedad que se va incorporando a la tinta durante el proceso de impresión. El filtro de malla 60, se los utiliza en plenos y el de malla 100 en citocromia o policromías.

Tixotropía y ajuste de viscosidad
Cuando la tinta esta en el recipiente con la bomba, es conveniente recircularla durante algunos minutos a fin de disociar la tixotropía que pudiera poseer la misma.

La tixotropía, es un fenómeno que produce que algunas tintas (azules y otras) en reposo, tengan una viscosidad mas alta que cuando están en movimiento.

Luego de estos minutos de recirculación debemos ajustar la viscosidad de trabajo de la tinta.

La viscosidad brinda una condición de trabajo adecuada y permite una aplicación constante de sólidos (pigmentos, resinas, aditivos).

Para ajustar la viscosidad utilizamos. La copa Zahn No 2 o la copa Shell No 3.



Si comparamos estas dos copas entre si, veremos que la copa Zahn es la mas simple de ambas y la mas fácil de limpiar, aunque posee el orificio de salida mas corto. La copa Shell en cambio tiene el orificio de salida mas largo, esta diferencia hace que tengamos distintas estructuras de flujo.

Dificultando en la copa Zahn, la determinación del momento exacto de detención del cronómetro, al no producirse un corte nítido del chorro de tinta. En la copa Shell este corte es mas definido y por ende, la medición y la reproducibilidad mas exacta.

Por ello para trabajar con mayor precisión en las mediciones a fin de controlar el consumo de tinta y la consistencia del color, usamos la copa Shell.

Una vez ajustada la viscosidad, podemos utilizar un mantenedor automático de viscosidad (también llamado viscosímetro automático), que mantiene la viscosidad y su temperatura.

Imprimiendo el sustrato.
Ajustada la viscosidad con diluyente correspondiente a la tinta y obtenido el tono, comenzaremos a imprimir el sustrato.

Antes de ser aplicada la tinta, pasa por un dosificador o cilindro cerámico anilox y una cámara con doble racla, que le quita al anilox el excedente de tinta para la reproducción.

Si la cantidad de tinta que circula por la cámara es poca, habrá problemas de redisolución y se producirá un secado muy rápido en las celdas del cilindro anilox, produciendo una mala transferencia de tinta al sustrato.

La falta de tinta puede deberse a:
Una viscosidad muy alta.
A que el cuerpo impresor esta ubicado muy alto y la potencia y capacidad de la bomba no es suficiente.
A alguna obstrucción en el sistema de recirculación.

La redisolución y las tensiones superficiales
Son de fundamental importancia en la transferencia correcta de la tinta, la redisolución y las tensiones superficiales del cilindro anilox, del clisé, del sustrato a imprimir y la tinta.

La tensión superficial.
Todos los materiales poseen distinta capacidad de mojado (mojar o ser mojados). Esto se produce en materiales gaseosos, líquidos o sólidos.

La medición de la tensión superficial se mide en dina o dina/cm.




Por ejemplo, si medimos mercurio y teflón, el mercurio nos da un valor de 204 dinas/cm y teflón de 18 dinas/cm (utilizado habitualmente como desmoldante, por su baja tensión superficial).

El primer elemento a transferir es la tinta, su tensión superficial depende de los solventes utilizados en su formulación.


Veamos por ejemplo las diferencias que hay entre los solventes convencionales y el agua.

Habitualmente, una tinta de base solvente tiene alrededor de 28 dinas/cm y una de base acuosa aproximadamente 34 dinas/cm (esta diferencia se debe a los agentes mojantes o aditivos que se le incorporan).

Evidentemente, las condiciones de transferencia y mojado van a ser distintas. En un sistema ideal, la tinta tendría que tener el valor de tensión superficial mas bajo posible.

El sistema entintador (anilox y clisé), debe poseer los valores mas altos posible, a fin de que lleguen al sustrato o película a imprimir.
La realidad no permite estos valores ideales.
Si bien en un comienzo poseemos una buena relación de tensión superficial tinta/ anilox cerámico (28 x 40 dinas/cm).

El siguiente paso no es tan bueno, al tener de 40 a 37 dinas/cm entre anilox y clisé. A lo que se le suma el hecho de que la tinta, que ya ha comenzado a perder parte de sus solventes, también ha modificado su tensión superficial.

Esto nos esta indicando, que la transferencia de tinta del anilox cerámico al clisé fotopolimérico, no va a ser del 100 %.

Estimaciones indican que se transfiere solo 80 al 85% de la tinta contenida en las celdas del cilindro anilox cerámico. En este proceso de transferencia se debe tener en cuanta las condiciones dinámicas de una impresora flexográfica trabajando de 150 a 250 mts./min, ya que hay fuerzas hidráulicas y centrifugas que modifican las condiciones del proceso.

La redisolución
La redisolución es de fundamental importancia en la impresión flexográfica de calidad.

No debemos confundir redisolución con secado.
Una tinta de secado lento no necesariamente va a redisolver bien y una de secado rápido puede tener una redisolución excelente.

Esta característica es función de las materias primas (pigmento, resinas, aditivos y solventes) que se hayan utilizado para formular la tinta y su proceso de elaboración o fabricación.

Pero… ¿Que es la redisolución?


Por ejemplo cuando imprimimos un punto (área Imagen), parte de la tinta se transfiere del clisé al sustrato a imprimir quedando un resto en el clisé. Durante el contacto con el clisé parte de la tinta de las celdas del anilox quedan en ella. La relación entre el volumen de la celda y el volumen de tinta transferido se denomina Eficiencia Volumétrica o Capacidad de Descarga de la Celda. Los factores que influyen en la facilidad con la que la tinta fluye de la celda son:
· Forma y profundidad de la celda.
· Viscosidad y de la tinta.
· Granulometría de los pigmentos y otros aditivos.
· Tensiones superficiales.
· Velocidad y presión de impresión.
· Porosidad y limpieza del anilox cerámico.
· Temperatura ambiente.

Los cilindros anilox con celdas profundas tienen porcentualmente una capacidad de descarga menor que las celdas de menos profundidad.

Durante el proceso de impresión cada celda del cilindro anilox estará en contacto con la superficie del área Imagen del clisé, una fracción de segundo. La longitud de la zona de contacto entre el anilox y clisé depende del diámetro del anilox, del cilindro porta plancha o cliché y de la presión entre ellos.


En esta imagen observamos valores de tiempos de contacto para distintas velocidades de impresión.

Durante este tiempo la tinta transportada en la celda del anilox debe redisolver la película de tinta residual que ha quedado en el clisé luego del último ciclo de impresión y antes de que la tinta nueva pueda ser depositada en la superficie del mismo.

Si la redisolución no es correcta, la tinta se acumulara y se secara ates de ser transferida del clisé al sustrato que estamos imprimiendo, originando una impresión defectuosa y reiteradas paradas de maquina a fin de limpiar el clisé.

También una buena redisolución evita la necesidad de aplicar una presión excesiva, para incrementar el tiempo y la superficie de contacto entre el anilox y el clisé, a fin de intentar disimular los defectos de transferencia.

El mismo fenómeno sucede cuando, cualquiera sea el sistema que utilicemos, al cargar con tinta el anilox, si este no redisuelve bien la tinta que queda en el fondo de la celda, esta disminuirá la eficiencia volumétrica del anilox, transfiriendo en cada giro una capa mas delgada de tinta , que se ira secando rápidamente, acelerando los problemas de impresión.

En este caso nos vemos obligados a limpiar el anilox a fin de restablecer su eficiencia volumétrica primitiva. Si, para evitar este problema se retarda el secado, se corre el riesgo de tener problemas de olor por retensión u oclusión de solventes (esto es critico en impresiones que van a ser laminadas).

Por esto la correcta redisolución de la tinta depende fundamentalmente de su formulación y de un adecuado balance en la composición del diluyente utilizado en el trabajo.

Recomendaciones para mejorar la redisolución desde el punto de vista operativo:
· Imprimir a la mayor velocidad posible.
· Evitar aquello que facilite la evaporación de los solventes de la tinta (tapar los tinteros, verificar que las bombas de circulación no generen temperatura, evitar corrientes de aire, etc.).
· Utilizar para diluir la tinta una mezcla adecuada de solventes verdaderos y solventes diluyentes.
· Mantener en el sistema el mayor nivel posible de tinta.

Relación de lineaturas y anilox/clisé
Por medio del anilox cerámico transferimos una cantidad de tinta. Esta cantidad de tinta debe ser adecuada a la necesidad del clisé (la superficie de su área imagen). Si se transfiere mas tinta, las áreas tramadas producirán una ganancia de punto alta y una impresión sucia. Si se transfiere menos tinta, la impresión saldrá limpia, pero débil de color (mas transparente). En ambos casos alterará el tono.
El tamaño de los puntos más chicos del clisé, deben ser mayores que la abertura de las celdas del anilox. Si la relación fuera inversa, los puntos finos (por ejemplo del 3%) penetrarían en la celda y se inundarían de tinta, produciendo salpicaduras.
Lo ideal seria que así como se utiliza un clisé Test Form para definir las posibilidades de una impresora, también se haga un ensayo con anilox con bandas de distintas lineaturas para definir las más convenientes a la impresora.


Como punto de partida en los test, habría que comenzar con una relación de lineaturas de anilox/clisé de aproximadamente 6:1.Es decir, que para una trama de 100 líneas/pulgadas en el clisé debemos usar un anilox de 600 líneas/pulgada para poder imprimir correctamente puntos del 3%.

Aplicación y secado

Depositada la tinta sobre el cliche, debemos proceder a depositarla sobre la película o sustrato a imprimir.Nuevamente entran a jugar las tensiones superficiales del clisé y de la película o sustrato, a fin de transferir la mayor cantidad posible de tinta en condiciones adecuadas.

Aplicada la tinta sobre el sustrato se inicia su proceso de secado, el que se iniciara al llenarse la celda del anilox.
En esta etapa o proceso de secado distinguimos dos etapas:
Secado entre colores.
Secado final.

El secado entre colores.
Es un proceso muy importante, que produce en la tinta un secado ligero, que tiene por objeto evitar la fusión de los colores que se superponen (Por falta de secado del primero sobre el siguiente Traping).
Este proceso, perfectamente regulado permite aumentar la velocidad de impresión.

El secado final.
Con respecto al secado final, todos conocemos los problemas que pueden producirse por un secado incorrecto de las tintas y adhesivos utilizados en la producción de envases flexibles. La retensión u oclusión de los solventes utilizados, producen olores desagradables en el envase y contaminaciones del producto envasado. La eficiencia del túnel de secado depende de su diseño.

Las características principales que hacen a esta eficiencia son:
Tiempo de estada o residencia de la película impresa en el túnel.
Temperatura.
Caudal de aire soplado o circulante.

En la siguiente imagen podemos apreciar el tiempo de estada o residencia (en segundos) de una película en el túnel de secado de acuerdo a su velocidad y al largo del mismo.




En general al prolongar el tiempo de residencia en el túnel, los valores de retensión disminuyen. Para lograr esto, se suele bajar la velocidad de impresión o alargar el túnel de secado, pero ninguna de estas alternativas es conveniente desde el punto de vista económico.
Respecto de la temperatura, su importancia reside en lo siguiente: El aire saturado de vapores de solvente removidos de la tinta si no tiene cierta temperatura puede llegar a recondensar estos vapores complicando el secado. También al estar el aire a mayor temperatura tienen más capacidad de absorción de vapores de solvente y no se satura con tanta facilidad. El aire caliente también baja la viscosidad de la película de tinta y permite liberar, con más facilidad, los vapores de solventes,




la temperatura no debe ser excesiva al inicio del secado, ya que se podría formar una película superficial seca que dificultaría la eliminación de los vapores de solventes ocluidos debajo de esa película superficial de tinta seca.

Zona adyacente estática (Boundary Layer)
Si efectuáramos un corte del sustrato impreso cuando pasa a través del túnel de secado, observaríamos lo que muestra la siguiente figura,





Sobre la película impresa hay una zona adyacente estática (boundary layer) que se mueve a la misma velocidad de la película impresa. Esta zona adyacente actúa como una barrera porosa para la transferencia de la temperatura del aire caliente a la superficie del sustrato y de los vapores de solvente de la superficie al aire caliente en movimiento.

Se busca reducir o eliminar la transferencia que produce esta zona adyacente en el secado por medio de la inyección de aire a presión sobre la misma.


Velocidad del aire
Encontramos que a medida que aumenta la velocidad del aire, se reduce el espesor de la zona adyacente, pero no de una manera lineal (el doble de velocidad del aire no reduce a la mitad el espesor de la zona adyacente).En el siguiente grafico,




Observamos la relación entre velocidad del aire y el espesor de la zona adyacente. Una velocidad razonable estaría en el rango de 3000 a 5000 mts./min.
¿Que pasa si aumentamos mas la velocidad del aire y la transferencia de calor al material?
La transferencia del calor sigue incrementándose con la mayor velocidad del aire, pero como vimos en el diagrama anterior, el espesor de la zona adyacente se estabilizar en cierto momento por mas que aumentemos la velocidad del aire (alrededor de 6000-7000 mts./min.). El secado no es solamente una cuestión de transferencia de calor a la película impresa, sino también de la transferencia de los vapores de solvente de la película impresa a través de la zona adyacente hasta el aire en circulación.Esta difusión de los vapores de solventes esta mas influenciada por el espesor de la zona adyacente, que por la transferencia de calor.

Un esquema de túnel de secado moderno seria por ejemplo el que vemos en el siguiente diagrama

IMAG 13

Existen otros diseños, pero todos con el mismo principio, reducir el espesor de la zona adyacente para facilitar el secado.
En un secado normal al comenzar la circulación del aire, comienza la evaporación de solventes.Esta evaporación mantiene la temperatura del sustrato sin exceder la temperatura del aire, en consecuencia suponemos que la tinta ha secado correctamente.

¿Cuando se considera que una tinta ha secado correctamente?

IMAG 14

Este diagrama nos demuestra la relación cuantitativa de los solventes residuales vs el tiempo de residencia de la tinta en el túnel de secado.
A partir de cierto parámetro, si queremos disminuir el contenido de solventes residuales, debemos prolongar el tiempo de residencia, lo que equivale a disminuir la velocidad y la productividad de la impresora.
Lo ideal es obtener un compromiso entre la velocidad de la impresora y el nivel de solventes retenidos.
Solventes retenidos
La cantidad y tipo de solventes retenidos se puede medir con la ayuda de un cromatógrafo de fase gaseosa.
Si bien no esta normalizada la cantidad de solventes residuales aceptables (hay usuarios finales que especifican tipos de solventes y valores máximos aceptables), en general la suma total de los solventes retenidos en un envase para uso alimentario no debe pasar de los 10-15 mg/mt2, dependiendo del tipo de solvente retenidos.

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