O fenômeno que o Tinta de impressão adere à superfície do substrato de impressão é um fenômeno de adsorção. Geralmente o transformamos em um fenômeno interfacial. Refere-se à aderência de átomos e moléculas de uma substância à superfície de outra. Existe outro fenômeno semelhante chamado “absorção”, também é um fenômeno interfacial. O processo envolve a permeação uniforme de átomos e moléculas de uma substância através da interface, permitindo-lhes penetrar nos espaços interiores entre os átomos ou moléculas de outra substância. Quando a adsorção e a absorção ocorrem simultaneamente, o termo “adesão” é empregado para descrever esse fenômeno. A força de adesão, também conhecida como adesão, denota a força com que a tinta adere à superfície de impressão. Para melhorar esta adesão, dois aspectos principais devem ser priorizados: a adequação da tinta para impressão e a capacidade de impressão do material do substrato.
1. Capacidade de impressão da tinta
1. O papel crítico da resina nas formulações de tinta é ressaltado por sua compatibilidade com o substrato, sendo um componente essencial do veículo da tinta que impacta diretamente a resistência de adesão. Na prática padrão, a seleção de tinta para substratos metálicos exige o uso de resina epóxi como aglutinante, devido aos seus grupos epóxi e natureza reativa que promovem adesão robusta na reticulação. Por outro lado, para plásticos de polietileno, a resina aglutinante deve espelhar o material do substrato, utilizando polietileno para uma ótima capacidade de impressão. Da mesma forma, o polipropileno serve como aglutinante apropriado ao imprimir em substratos de polipropileno, pois compartilham polaridade e pesos moleculares comparáveis. Para materiais de poliuretano, a adoção de resina de poliuretano como aglutinante garante que a camada de filme de tinta possua durabilidade excepcional, resistência ao desgaste e qualidades de adesão durante a impressão.
2. A impressão eficaz em um substrato requer uma correspondência estreita nos parâmetros de solubilidade entre o solvente da resina e os componentes do substrato na tinta. Quando estes parâmetros se alinham, o solvente exerce um efeito de inchaço na superfície do substrato, facilitando a passagem da resina através da interface e a penetração no interior do substrato. Este processo resulta, em última análise, na formação de uma adesão forte e durável entre a tinta e o substrato.
3.Adição de aditivos adequados.
Para reforçar a adesão, é fundamental incorporar promotores de adesão adequados. Esses promotores funcionam como agentes de acoplamento, agilizando a ligação entre a resina na tinta e o material do substrato polimérico, elevando, em última análise, a capacidade de adesão da tinta.
Além disso, a inclusão de agentes de reticulação desempenha um papel fundamental no fortalecimento da adesão. Ao criarem ligações cruzadas dentro do adesivo, estes agentes não só diminuem a temperatura de formação do filme, mas também melhoram significativamente a adesão da tinta. Além disso, eles melhoram a dureza, a resistência à água, a resistência a solventes e a velocidade de secagem do filme de tinta, contribuindo para um desempenho geral superior.
2. Tratamento de superfície de substratos para tintas
Tratamento de plásticos e filmes plásticos. As diversas estruturas moleculares, densidades, cristalinidades e composições de grupos polares superficiais de plásticos e filmes plásticos levam a variações substanciais em suas propriedades, mesmo dentro do mesmo tipo de plástico, onde as densidades podem abranger uma ampla faixa. Esses fatores, juntamente com a suavidade da superfície induzida pela produção e a incorporação de estabilizadores que conferem resistência ácido-base e propriedades antioxidantes, geralmente resultam em fraca capacidade de adsorção de tinta. Consequentemente, a adesão e a resistência ao desgaste da camada de tinta impressa são significativamente afetadas, necessitando de tratamento de superfície antes da impressão. A pedra angular deste tratamento envolve a alteração da polaridade da superfície plástica, transformando superfícies tipicamente não polares em aquelas que possuem grupos polares capazes de se ligarem aos grupos polares encontrados no aglutinante da tinta. Esta transformação promove uma aderência robusta da tinta à superfície plástica.
3. Métodos comuns de tratamento de superfície de tinta para plásticos
(1) Tratamento de descarga corona
O tratamento de descarga corona utiliza um dispositivo estruturado com um motor de corrente alternada de alta tensão, um transformador de saída e um par de eletrodos. À medida que o filme plástico atravessa o estreito espaço entre esses eletrodos, uma alta voltagem desencadeia a ionização do oxigênio atmosférico, produzindo ozônio. Este processo energiza a superfície do filme, iniciando uma descarga corona que provoca o surgimento de grupos polares. Consequentemente, a polaridade molecular se intensifica, elevando a tensão superficial. Ao mesmo tempo, o tratamento elimina a poeira e cria reentrâncias microscópicas imperceptíveis ao olho humano, tornando a superfície efetivamente áspera. Esta transformação reforça a capacidade do substrato de absorver tinta, tornando o tratamento de descarga corona um método predominante e eficaz nas práticas atuais.
(2) Método de tratamento de chama
O método de tratamento por chama opera segundo o princípio de expor rapidamente o filme plástico a uma chama oxidante. Esta rápida passagem pela chama elimina imperfeições microscópicas, eliminando rebarbas invisíveis, melhorando significativamente a adesão da tinta à superfície. A essência desta técnica está na palavra “rápido”, pois qualquer atraso corre o risco de “queimar” a superfície, o que pode diminuir a adesão da tinta e resultar no desprendimento tanto do filme de óxido tratado com chama quanto da camada de tinta. Assim, a temperatura de tratamento deve ser meticulosamente mantida abaixo do limite de deformação térmica do filme plástico para garantir resultados ideais.
(3) Tratamento de plasma
O tratamento com plasma aproveita o poder de campos elétricos intensos, altas temperaturas e energia do laser para retirar elétrons de átomos ou moléculas neutras, transformando-os em íons – um estado em que as cargas positivas e negativas estão em equilíbrio, daí o termo plasma. Um gerador de RF alimenta esse processo emitindo energia laser em altas tensões, iniciando uma descarga luminosa distinta que ioniza os gases circundantes, liberando uma cascata de elétrons, íons e átomos energizados. Estas partículas altamente reativas colidem com a superfície plástica, provocando mudanças estruturais nos grupos tensoativos, o surgimento de novos grupos ou radicais livres e, finalmente, um processo de deposição. Esta dupla modificação química e física da superfície do polímero introduz polaridade, permitindo que os grupos polares recém-adquiridos formem ligações fortes com os componentes polares do aglutinante da tinta, melhorando assim significativamente a adesão da tinta.
(4) Método de tratamento químico e solvente
Empregando métodos de tratamento químico e solvente, a superfície plástica sofre oxidação com um agente oxidante. Esta reação de oxidação estimula a geração de grupos hidrofílicos e outras porções funcionais na superfície do filme plástico, promovendo interações com os grupos polares presentes na tinta. Ao aproveitar a oxidação, a adsorção da tinta na superfície é significativamente reforçada. Para aplicações de filmes mais espessos, o tratamento com solvente torna-se uma opção, utilizando surfactantes ou solventes clorados como dicloroetano, pentacloroetano e tricloroetileno. Essa abordagem modifica a molhabilidade da superfície do filme plástico e pode neutralizar aditivos introduzidos durante a fabricação, como plastificantes e antioxidantes. Paralelamente, os métodos de tratamento químico envolvem a aplicação de produtos químicos específicos, como permanganato de potássio, ácido clorossulfônico e ácido cicloalquilcrômico, diretamente na superfície do filme plástico. Este processo de gravação química, através da corrosão, aumenta a capacidade do filme de se molhar com a tinta, melhorando, em última análise, a adesão da tinta e a qualidade geral da impressão.
(5) Tratamento de eliminação de eletricidade estática
A necessidade de eliminação da eletricidade estática antes da impressão em filmes plásticos, que são inerentemente bons isolantes elétricos, propensos ao acúmulo de carga estática e à atração de poeira, é fundamental para otimizar a adesão da tinta. A pedra angular deste processo reside na aplicação de agentes antiestáticos, principalmente formulações à base de silicone ou à base de surfactantes. No caso dos agentes antiestáticos de silicone, as etapas preparatórias envolvem eliminar a gordura e a umidade da superfície usando solventes como metanol ou etanol. Posteriormente, o agente é aplicado meticulosamente, seja por escovação, rolo ou imersão, garantindo uma cobertura completa. Este processo, idealmente conduzido em temperaturas entre 30°C e 40°C ou 60°C e 80°C durante aproximadamente 3 horas, necessita de secagem completa e um período de descanso de 5 horas após a aplicação para permitir a máxima eficácia antes de iniciar a impressão. Alternativamente, os agentes surfactantes antiestáticos operam em um mecanismo diferente, aumentando a condutividade e reduzindo a resistência da superfície para dissipar cargas estáticas. Seus métodos de aplicação refletem os dos agentes de silicone, envolvendo revestimento com rolo ou imersão, garantindo um nível semelhante de meticulosidade durante o processo. Ambas as abordagens, através de mecanismos distintos, visam eliminar a eletricidade estática e preparar a superfície do filme plástico para uma adesão ideal da tinta.
Embora os métodos de tratamento acima mencionados sejam amplamente aplicáveis em vários tipos de plástico, existem certos plásticos inerentemente dotados de grupos polares nas suas superfícies, como o poliestireno e o cloreto de polivinilo (PVC). Estes materiais, caracterizados pela sua textura rugosa e densidade relativamente baixa, apresentam propriedades únicas que tornam desnecessário o pré-tratamento. Consequentemente, podem ser submetidos diretamente a processos de impressão sem a necessidade de modificações prévias na superfície.
4. Tratamento de tinta de materiais de substrato metálico
Durante as fases de transporte e armazenamento, os metais são protegidos por uma camada protetora de óleo à prova de ferrugem e lubrificante de processo. No entanto, estes metais, inerentemente reativos, possuem uma tendência a absorver a umidade atmosférica e o oxigênio durante a exposição prolongada, levando à formação de uma película de óxido. Este filme de óxido, aliado à camada de óleo à prova de ferrugem, apresenta uma barreira formidável contra a adesão da tinta, causando efeitos de repulsão e antiumectação. Assim, torna-se imperativo preparar a superfície metálica através de tratamento adequado antes do processo de impressão.
5. Tratamento de tinta para superfície de vidro
O vidro, predominantemente composto de SiO2, exibe uma característica estrutural única onde os átomos de silício estão embutidos em sua matriz enquanto os átomos de oxigênio dominam sua superfície. Esta configuração resulta numa elevada energia superficial, predispondo-o a interações com substâncias externas. Por exemplo, após exposição ao ar, a superfície do vidro reage com o hidrogénio para gerar grupos hidrofílicos, nomeadamente porções OH (hidroxilo), que se acumulam na sua superfície, dificultando a adesão da tinta. Além disso, a presença de íons alcalinos, particularmente aqueles que formam ligações Na-O, na superfície do vidro representa um desafio adicional. Essas ligações são suscetíveis a rupturas na presença de ar e água, agravando o problema de adesão da tinta. Consequentemente, os tratamentos de superfície preparatórios são imperativos antes da impressão em vidro. A seção subsequente descreve várias metodologias de tratamento comuns empregadas para esse fim.
(1) Tratamento lipofílico
O tratamento lipofílico é uma abordagem estratégica que envolve a aplicação de agentes de acoplamento de silano na superfície do vidro. Este processo promove a formação de grupos lipofílicos, melhorando significativamente a afinidade do vidro com a tinta. Uma implementação envolve revestir a superfície com uma solução de 0.5% a 1% do agente de acoplamento dissolvido em etanol, que, após hidrólise, estabelece uma afinidade robusta. Alternativamente, o agente de acoplamento pode ser pré-misturado na tinta em uma concentração de 1% a 5%, permitindo que ele se difunda espontaneamente na superfície do vidro após a impressão.
(2) Tratamento desengordurante
Esta etapa se concentra em melhorar a molhabilidade, eliminando óleos e gorduras da superfície do vidro. Isto pode ser conseguido através da lavagem com solventes como acetona ou metiletilcetona (MEK) ou, alternativamente, empregando vapor de dicloroetileno para um processo de desengorduramento eficaz.
(3) Tratamento com ácido forte
O tratamento com ácido forte é empregado como meio de eliminar íons alcalinos da superfície do vidro. Este método foi desenvolvido para reforçar ainda mais a adesão da tinta, garantindo ótima qualidade de impressão e durabilidade.
(4) Tratamento físico
Posteriormente, métodos de tratamento físico entram em ação, utilizando pó abrasivo fino para jato de areia leve ou lixa de água para moagem com água. Estas técnicas visam refinar a superfície do vidro através da remoção de contaminantes, aumentando assim a sua capacidade de aceitar e aderir à tinta.
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