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- Herausgeber: IC Editorial
- Kategorie: Fachliteratur
- Sprache: Spanisch
Libro especializado que se ajusta al desarrollo de la cualificación profesional y adquisición de certificados de profesionalidad. Manual imprescindible para la formación y la capacitación, que se basa en los principios de la cualificación y dinamización del conocimiento, como premisas para la mejora de la empleabilidad y eficacia para el desempeño del trabajo.
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Seitenzahl: 307
Veröffentlichungsjahr: 2014
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Acabado de transformados poliméricos. QUIT0209
Sergio Hurtado Melo
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Acabado de transformados poliméricos. QUIT0209
Autor: Sergio Hurtado Melo
1ª Edición
© IC Editorial, 2014
Editado por: IC Editorial
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ISBN: 978-84-16173-20-4
Nota de la editorial: IC Editorial pertenece a Innovación y Cualificación S. L.
Presentación del manual
El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ámbito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catálogo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías no formales de formación.
El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la competencia general.
Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas productivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de competencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia General, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el ejercicio de una actividad profesional determinada.
Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia, pudiendo dividirse en Unidades Formativas.
El presente manual desarrolla el Módulo Formativo MF0331_2: Acabado de transformados poliméricos,
asociado a la unidad de competencia UC0331_2: Realizar las operaciones de acabado de los transformados poliméricos,
del Certificado de Profesionalidad Operaciones de transformación de polímeros termoplásticos.
Capítulo 1Procesos de impresión para transformados poliméricos
1. Introducción
Muchos de los componentes y artículos que son fabricados en materiales plásticos necesitan ser rotulados o etiquetados con fines estéticos o bien como identificación de su contenido, como es el caso de recipientes o contenedores.
La impresión directa de los plásticos se consigue con tintas líquidas conformadas por disoluciones o emulsiones correctamente pigmentadas de polímeros de naturaleza muy similar a la del material polimérico o sustrato a imprimir, pero de bajo peso molecular para que sean fluidas.
Es necesario que estas tintas mojen toda el área superficial sólida del material polimérico y se difundan de forma que queden bien adheridas, sin que se extiendan más de la superficie donde son aplicadas.
Para satisfacer estas condiciones se utiliza una mezcla de componentes distintos en función de cada caso particular de aplicación, donde la naturaleza y evolución de dichos componentes han ido evolucionando continuamente en el tiempo conforme se han ido obteniendo nuevos y más adecuados materiales. Las tintas usadas en la impresión son una composición de disolventes, ligantes, pigmentos y aditivos, los cuales se tratan en el siguiente punto de este primer capítulo.
2. Tintas, disolventes, ligantes, pigmentos y aditivos
Como se ha introducido, en este punto se van a tratar los principales componentes que constituyen la tinta usada en la impresión de los materiales poliméricos, indicando las características y propiedades fisicoquímicas principales de cada uno, así como los distintos tipos que se encuentran actualmente en mercado.
2.1. Pigmentos
Los pigmentos son sustancias generalmente inorgánicas, aunque también existen y se usan de tipo orgánico, que además de proporcionar el color deseado, absorben las radiaciones ultravioletas, protegiendo al material polimérico de la fotodegradación. Se tratan a continuación los pigmentos de tipo orgánico e inorgánico.
Definición
Fotodegradación Consiste en la degradación del material polimérico por absorción de la luz visible y ultravioleta procedente del sol.
Pigmentos orgánicos
Los pigmentos orgánicos no son solubles en la mayoría de los disolventes comunes, por tanto se deben mezclar y dispersar uniformemente, aunque esto último suele ser tarea difícil, dado que tienden a formar aglomerados de partículas de pigmento que producen manchas y vetas.
Pigmentos inorgánicos
En cuanto a los pigmentos inorgánicos, la mayoría de ellos tienen una base de metal, siendo los más habituales los óxidos y sulfuros de titanio, zinc, hierro, cadmio y cromo. Algunos pigmentos están basados en metales pesados, como son el plomo, mercurio, cadmio y cromo hexavalente, aunque su uso está limitado debido al riesgo que suponen para la salud cuando se extraen dichos metales por lixiviación de los vertederos, penetrando en el agua del subsuelo. También suponen un gran problema cuando se incineran, ya que la ceniza formada no puede depositarse en un vertedero común, por lo que su gestión, almacenamiento y eliminación son complicados. Muchas compañías optan por desarrollar y comercializar pigmentos sin metales pesados, usando sustancias químicas simples que no suponen un peligro para el medio ambiente o la salud, como son el carbono (color negro), el óxido de hierro (color rojo) y el óxido de cobalto (color azul). Estos óxidos metálicos se dispersan fácilmente en el material polimérico y, aunque no producen colores tan brillantes como los pigmentos orgánicos, resisten mejor la luz y el calor.
Pigmentos de efecto especial
Existen unos pigmentos denominados de efecto especial, que pueden ser orgánicos o inorgánicos, que absorben energía química, eléctrica o luminosa y emiten radiación en forma de luz. Estos materiales se denominan luminiscentes, y se añaden a los plásticos para conseguir efectos especiales. La luminiscencia se divide en fluorescencia y fosforescencia.
Materiales fluorescentes
Los materiales fluorescentes emiten luz solamente cuando están absorbiendo energía de una fuente exterior y dejan de emitir cuando se retira dicha fuente. Estos materiales están fabricados de sulfuros de zinc, calcio y magnesio.
Sabía que...
Los materiales fluorescentes se usan por ejemplo en la fabricación de cazadoras, cascos de protección, guantes, salvavidas, impermeables y señales de tráfico de carretera.
Materiales fosforescentes
Los pigmentos fosforescentes contienen un brillo residual, es decir, continúan emitiendo luz durante un período de tiempo limitado después de que se haya retirado la fuente. Los pigmentos fosforescentes están fabricados en sulfuro de calcio y sulfuro de estroncio y un ejemplo de aplicación es el tubo de imagen de las antiguas televisiones, que emite luz cuando la energía eléctrica excita los materiales fosforescentes que recubren la cara interior del tubo.
Actividades
1. ¿Cuál es el principal inconveniente de los pigmentos orgánicos?
2. ¿Qué dos funciones principales tiene la aplicación de pigmentos a los plásticos?
2.2. Disolventes
Los disolventes, entre los que se destacan alcoholes, cetonas, ésteres, glicoles, hidrocarburos y agua, son productos líquidos que disuelven otros materiales, reduciendo su viscosidad, y que facilitan la aplicación de recubrimientos superficiales en el material polimérico. Normalmente se suelen utilizar mezclas de disolventes por tres factores principalmente:
Controlar la velocidad de evaporación.
Compatibilidad de componentes.
Economía.
En cuanto a la velocidad de evaporación de los disolventes, esta afecta bastante a la formación de la película, debido a la condensación de la humedad ambiental sobre ella, causando defectos. Se produce si el calor de evaporación de los disolventes es cedido por la superficie a recubrir y por la propia película, llevando consigo una disminución de la temperatura. Si la evaporación es muy rápida, la película resultante no es homogénea, y si es muy lenta, se puede ver reducida la productividad del secado, por lo que hay que llegar a un equilibrio satisfactorio.
La mezcla de disolventes debe ser tal que los cambios que se produzcan en la composición durante el secado no den lugar a incompatibilidad entre los componentes.
En el aspecto económico, añadir cantidades relativamente grandes de disolventes más baratos, pero que no tienen la capacidad de disolución requerida, afecta poco a la acción del disolvente más activo, pero rebaja el coste global del conjunto.
Los principales disolventes usados en recubrimientos superficiales pueden dividirse en tres clases: hidrocarburos, disolventes químicos oxigenados y agua.
Hidrocarburos
Los hidrocarburos se dividen en diferentes grupos en función del intervalo de temperatura en el que se destilan, variando entre 30 y 300 ºC. La capacidad de disolución de los hidrocarburos aumenta desde las parafinas normales, isoparafinas y cicloparafinas hasta hacerse máxima en los hidrocarburos aromáticos. Los disolventes comerciales de este tipo no contienen olefinas y compuestos de azufre y nitrógeno que pueden dar lugar a olores indeseables en los productos finales.
Disolventes químicos oxigenados
Los disolventes químicos oxigenados más utilizados son los alcoholes, cetonas, esteres, éteres glicólicos y éter-esteres. Donde en cada tipo se subdivide en función del punto de ebullición, como se muestra en la siguiente tabla.
Alcoholes
Cetonas
Ésteres
Éteres glicólicos
Alcohol metílico
Acetona
Acetato de metilo
Bajo punto de ebullición (< 100 ºC)
Alcohol etílico
Metil etil cetona (MEK)
Acetato de etilo
Alcohol isopropílico
sec. butanol
Punto de ebullición medio (100 - 150 ºC)
n-butanol metil isobutil
metil isobutil cetona (MIBK)
monoetiléter de eitlenglicol
carbinol
diacetona alcohol
diacetona alcohol
acetato de amilo
monobutiléter de eitlenglicol
Alto punto de ebullición (> 150 ºC)
etilamil-cetona
acetato de metil-amilo
acetato de monoetiléter de eitlenglicol
isoforona
La selección de un correcto disolvente depende del pigmento, del método de aplicación y del tiempo de secado que se necesita, intentando asegurar la compatibilidad de los componentes que forman la película durante el proceso de secado. Las pinturas aplicadas en spray necesitan disolventes que evaporen rápidamente, mientras que las que se aplican con brocha requieren disolventes menos volátiles para asegurar un buen flujo durante la aplicación. En los recubrimientos aplicados por inmersión se han de seleccionar disolventes que evaporen lentamente para evitar pérdidas del mismo durante el baño.
Por tanto, la selección de un buen disolvente no es una tarea fácil. Hay que buscar un compromiso entre el coste y sus características, como son la capacidad de disolución, características de flujo, compatibilidad con los restantes componentes y la velocidad de evaporación, respetando además los requisitos de seguridad e higiene en el trabajo, como por ejemplo la inflamabilidad y toxicidad. Como ejemplo, se señalan algunas importantes aplicaciones industriales de los disolventes en los recubrimientos superficiales.
En las pinturas de secado al aire basadas en resinas con un alto contenido en aceite, se utiliza como disolvente una mezcla de hidrocarburos de bajo contenido en aromáticos, en torno a un 18%, e intervalo de destilación de 150 a 210 ºC. Para aplicaciones por pulverización en spray se puede usar como principal disolvente trementina, tolueno o xileno, ajustando sus propiedades de secado con hidrocarburos aromáticos o alifáticos.
Definición
Hidrocarburos aromáticos Son aquellos que poseen las propiedades químicas asociadas al núcleo o anillo del benceo (seis grupos carbono-hidrógeno que presentan estructura cíclica hexagonal con tres dobles enlaces en los carbonos 1,3 y 5). Por tanto, todas las moléculas orgánicas derivadas del benceno son hidrocarburos aromáticos.
Hidrocarburos alifáticos Son aquellos compuestos orgánicos que no son derivados del benceno, es decir, cadenas hidrocarbonadas presentando simples enlaces covalentes entre los átomos de carbono (reciben el nombre de alcanos), o presentando algun/os doble/s o triple/s enlace/s (reciben el nombre de alquenos o alquinos respectivamente).
En las imprimaciones con resinas epoxi se requieren disolventes con alto, medio o bajo contenido de aromáticos, en función del porcentaje de aceite de la resina y de la aplicación. En los esmaltes secados al horno a altas temperaturas se requieren disolventes químicos combinados con hidrocarburos con un alto contenido en aromáticos: diacetona alcohol y tolueno o xileno para aplicaciones por pulverización.
Los barnices basados en nitrocelulosa, generalmente requieren un disolvente principal tipo cetona o éster, un disolvente latente como es un alcohol y un hidrocarburo con intervalo de ebullición de 90 – 130 ºC y con un 50 – 100% de aromáticos.
En las pinturas tipo látex se usa mucho el hexilenglicol como agente coalescente, aunque pueden usarse otros glicoles o éteres glicólicos.
2.3. Ligantes
Los ligantes o agentes filmógenos son aceites no saturados, resinas naturales, artificiales o sintéticas que se adhieren y recubren el material polimérico formando películas continuas que adquieren consistencia durante el secado.
Entre los principales tipos cabe destacar los siguientes:
Celulósicos, basados en nitrocelulosa, que tienen un secado por evaporación.
Fenólicos, los cuales se secan al horno.
Epoxídicos, que presentan una gran adherencia y buena resistencia química y se secan al horno o al aire por canalización.
Vinílicos, que presentan una buena resistencia a la humedad pero baja resistencia al calor y a la radiación ultravioleta.
2.4. Aditivos
Los aditivos son sustancias químicas que se añaden a los plásticos para conferirles una serie de propiedades y características.
Los principales son los antioxidantes, los agentes antiestáticos, los agentes de curado, retardadores de llama, estabilizantes térmicos y de ultravioleta (UV), entre otros.
Agentes antioxidantes
La oxidación de los plásticos debilita mucho al material, y a elevadas temperaturas la oxidación es mucho más rápida que a temperatura ambiente. Para ralentizar o detener la oxidación se usan unas sustancias denominadas antioxidantes. Estos antioxidantes contienen un antioxidante primario (como por ejemplo los fenólicos y las aminas) que sirve para detener las reacciones de oxidación que tengan lugar, y uno secundario (como por ejemplo los fosfitos y los tioésteres) que neutraliza los materiales reactivos que provocan nuevos procesos de oxidación.
Agentes antiestáticos
Los agentes antiestáticos atraen la humedad del aire haciendo que la superficie sea más conductora, disipando así las cargas estáticas. Entre los principales agentes antiestáticos se encuentran las aminas, fosfatos orgánicos y ésteres de polietilenglicol. Las concentraciones en agentes antiestáticos pueden superar el 2% si bien la aplicación lo requiere y cumple con la aprobación del organismo regulador competente de que no supone riesgo para el medio ambiente y la salud.
Agentes de curado
Entre los agentes de curado se distinguen inhibidores, catalizadores y aceleradores.
Hay resinas que pueden producir una polimerización prematura, por lo que se emplean inhibidores para bloquear dicha polimerización y poder tener así un almacenamiento más prolongado.
Los catalizadores o iniciadores son unas sustancias que unen los extremos de los monómeros formando cadenas largas de polímeros y reticulaciones. Entre los iniciadores más utilizados se encuentran los peróxidos de benzoilo y de metil etil cetona. Al añadir el catalizador se inicia la polimerización, desprendiéndose energía térmica, donde los inhibidores de la resina apenas afectan al proceso.
Los aceleradores son aditivos opuestos a los inhibidores y que reaccionan solamente al añadir el catalizador. Un acelerador muy usado con el catalizador de peróxido de metil etil cetona es el nafteno de cobalto.
Importante
Se debe tener precaución en el manejo de los peróxidos y aceleradores, ya que los peróxidos pueden producir irritación en la piel y quemaduras. Además, cuando se añaden aceleradores y catalizadores al mismo tiempo, se produce una reacción violenta, por lo que debe mezclarse muy bien el acelerador y, a continuación, añadir la cantidad deseada de catalizador, manteniendo una ventilación adecuada y usando traje de protección.
Retardadores de llama
Los retardadores de llama son compuestos químicos que se basan en combinaciones con bromo, cloro, antimonio, boro y fósforo. Estos retardadores suelen actuar emitiendo un gas halogenado que extingue el fuego al calentarse o bien se expanden formando una barrera aislante contra la llama. Entre los más usados se encuentran el trihidrato de alúmina (ATH), que enfría el área de llama produciendo agua, materiales halogenados que liberan gases inertes que reducen la combustión y compuestos de fósforo que forman barreras carbonizadas aislando los combustibles.
Estabilizantes térmicos y de ultravioleta
Los estabilizantes térmicos son aditivos que retardan la descomposición de un polímero causada por el calor, la energía lumínica u oxidación.
En el pasado, los estabilizantes térmicos eran compuestos basados en plomo y cadmio, pero debido a los problemas de contaminación medioambiental que producían se han reemplazado por compuestos de bario-zinc, calcio-zinc, magneniso-zinc, magnesio-aluminio-zinc y fosfito.
Muchos transformados poliméricos, como las poliolefinas, el poliestireno, el policloruro de vinilo y los poliuretanos, son susceptibles de descomposición por la acción de la luz ultravioleta procedente de la irradiación solar, dando lugar a un agrietamiento, cambios de color o pérdidas de propiedades físicas, eléctricas y químicas del producto. Para evitar esto, se añaden unos aditivos denominados estabilizantes de ultravioleta (UV), entre los más usados se han situado los 2-hidroxibenzofenonas, 2-hidroxifenilbenzotriazoles y acrilatos de 2-cianodifenilo. Actualmente, se desarrollan estabilizantes de luz de amina impedida (HALS), que contienen grupos de reactivos que se unen al esqueleto de las moléculas poliméricas, reduciendo así el desplazamiento y la volatilidad.
Actividades
3. ¿Qué tipo de aditivos se usan para prevenir la degradación de los plásticos por oxidación? Identificar los tipos y poner un ejemplo de cada uno.
4. ¿Mediante la adición de qué agentes se pueden disipar las cargas estáticas?
3. Preparación de superficies para transformados poliméricos
La adherencia o mojabilidad de una tinta en una superficie polimérica no depende solo de la naturaleza del sólido y del líquido de contacto, sino también del estado físico de la superficie, es decir, de la actividad superficial del polímero, la cual depende de su naturaleza y de su estado fisicoquímico, que puede modificarse mediante determinados tratamientos que se aplican a las piezas en la línea de fabricación o montaje, como una operación más integrada en el proceso previo a la impresión. Entre los tratamientos principales más usados se encuentran el basado en el efecto corona, los de plasma y otros como los tratamientos mediante ataque químico.
3.1. Tratamientos corona, plasma y otros
Se tratan a continuación los principales métodos o tratamientos de activación superficial de los materiales poliméricos mencionados anteriormente.
Tratamiento corona
El tratamiento basado en el efecto corona es el tratamiento eléctrico más sencillo. La pieza a tratar se sitúa entre dos electrodos, entre los cuales se aplica una descarga de corriente eléctrica con una frecuencia en torno a 25 kHz, o entre un electrodo y tierra aplicando un voltaje de unos 25 kV, ionizando así el gas, que normalmente es el propio aire atmosférico, que incide sobre la superficie a tratar a temperaturas relativamente bajas. Los iones del gas se estabilizan sobre la superficie del material polimérico generando grupos funcionales, normalmente oxigenados como el –CO–, muy activos.
Este método es adecuado para la activación superficial de películas de poliolefinas y PVC, que van a ser impresas en continuo, donde el electrodo de alta tensión se sitúa en forma de barra o filamento sobre un rodillo puesto en tierra, como se aprecia en la siguiente imagen.
Tratamiento plasma
El tratamiento mediante plasma frío a vacío es un método muy usado en electrónica con materiales inorgánicos cuya aplicación con los materiales poliméricos resulta exitosa para activar superficies con oxígeno.
Para que el plasma sea frío, es necesario realizar el tratamiento en el interior de una cámara a vacío en la que se mantiene una baja presión de un gas de composición controlada con ánodo (1) en la parte superior, el cual se polariza mediante una fuente de radiofrecuencia y con la pieza a tratar colocada sobre un cátodo (2) puesto en tierra (3), según se aprecia en la siguiente imagen.
Otros tratamientos
Se tratan a continuación otros métodos de activación superficial de materiales poliméricos, como son mediante ataque químico y mediante descarga de arco eléctrico.
Tratamiento mediante ataque químico
Los tratamientos mediante ataque químico se usan desde hace mucho tiempo. En estos, la superficie del polímero que se desea activar se trata con disoluciones de reactivos químicos que dan lugar a reacciones mediante las cuales se introduce en las moléculas más superficiales una serie de grupos funcionales que modifican la tensión superficial del material polimérico, modificando así su mojabilidad. En función de la naturaleza del polímero a tratar, se selecciona la solución reactiva adecuada. Por ejemplo, para la poliolefina, formada por moléculas apolares, el reactivo más adecuado es un oxidante fuerte como el ácido crómico, que provoca la oxidación de los hidrógenos a agua y de los carbonos a anhídrido carbónico (CO2), y deja las cadenas poliméricas unidas con grupos terminales carboxilo (–COOH).
Si el material polimérico está formado por moléculas fuertemente polares y fácilmente hidrolizables, como grupos amida, éter, éster, etc., la hidrólisis se lleva a cabo con reactivos fuertemente ácidos o básicos, quedando las moléculas de la zona afectadas con grupos terminales carboxilo, alcohol, etc., los cuales son muy útiles para la fijación de tintas que se difunden preferiblemente por las oquedades y fisuras formadas en el tratamiento.
Tratamiento descarga de arco eléctrico
Se aplican descargas eléctricas de alta tensión y frecuencia mediante dos electrodos situados a ambos lados de la superficie de la pieza que se desea tratar, con la ventaja de que se puede usar con piezas de diferentes formas y superficies.
Importante
Debe haber una buena ventilación, dado que la zona próxima al arco se carga en ozono, y dichos gases han de ser tratados antes de emitirlos a la atmósfera.
4. Serigrafía
La serigrafía es una técnica de impresión sencilla y económica, adecuada para pequeñas series de producción y muy utilizada con las botellas de policloruro de vinilo (PVC) y polietileno (PE) y en piezas planas, que consiste en forzar el paso de la tinta a través de un tejido de hilos de acero inoxidable con una trama muy fina que cubre los huecos de una plantilla, colocada sobre el material a imprimir o rotular, mediante un rodillo impregnado en tinta. El grosor de los hilos y su separación determinan el espesor de la película de tinta sobre el plástico.
4.1. Pantallas
La pantalla es la base de la serigrafía y está formada por un tejido tensado especialmente confeccionado. Las pantallas de fibras sintéticas se agrupan en poliamidas (nailon) y poliésteres, las cuales son fibras de muy poco espesor, lo que permite que se puedan confeccionar mallas muy finas, además de presentar otras ventajas como son una alta resistencia mecánica, estabilidad dimensional y resistencia a la abrasión de los productos utilizados en los postratamientos como a los disolventes.
En la selección de una pantalla adecuada para el proceso de impresión se han de tener en cuenta principalmente dos factores: el depósito de tinta y la imagen a reproducir.
En lo referente al depósito de tinta, si se desea un depósito grande, se ha de seleccionar una pantalla de fibra espesa y fuerte y un número de hilos por centímetro de borde de 100 o inferior. Si, por el contrario, se desea un depósito de tinta bajo o colores translúcidos, se usa una pantalla de fibra ligera con diámetro pequeño y con un número de hilos de 120 o más.
En lo referente a la imagen a reproducir, el diámetro del hilo no ha de ser mayor que el punto más pequeño de la trama a imprimir, ya que la dimensión del hilo puede coincidir con la del punto, quedando este superpuesto y bloqueado, dando lugar a fallos en la impresión de tramas finas.
Entre las pantallas más usadas se encuentran las siguientes:
Pantallas de poliamida (nailon), que presentan una alta resistencia al desgaste y a la abrasión, así como una elevada elasticidad.
Pantallas de poliéster, que presentan una mejor estabilidad dimensional que las de poliamida y una mayor resistencia mecánica y una superficie lisa y fácil de limpiar, lo que da lugar a que se usen con más frecuencia en serigrafía.
Pantallas de poliéster metalizado, son pantallas de poliéster tratadas con níquel y se usan en trabajos de impresión que requieran una gran precisión y estabilidad dimensional. Estas pantallas hacen que la electricidad estática generada por fricción sea expulsada al actuar como conductor eléctrico. Estas pantallas se usan también con las tintas termoplásticas, que han de calentarse durante la impresión.
Pantallas antiestáticas, las cuales están basadas en una mezcla de poliéster y nailon carbonizado, que hace que la electricidad estática se descargue de la pantalla evitando que las partículas de polvo se adhieran a los materiales poliméricos, favoreciendo así la impresión de los mismos.
Pantallas de aceros inoxidables, que se usan en impresiones de gran precisión, como en circuitos eléctricos, y cuando son necesarios altos depósitos de tinta. También se usan en decoraciones de cristales, cerámicas y porcelanas. Presentan los inconvenientes de un elevado coste, así como una baja elasticidad.
Actividades
5. ¿Por qué se han de pretratar las superficies de los plásticos antes de su impresión y cuál sería el tratamiento adecuando para el policloruro de vinilo (PVC)?
6. ¿Cuál es la pantalla de mayor uso en serigrafía, y cuál o cuáles son la/s razones de que se empleen con mayor frecuencia?
4.2. Máquinas de serigrafía
Las primeras máquinas de serigrafía eran sencillas pero, debido al amplio mercado en los últimos tiempos, se han ido perfeccionando, haciéndolas cada vez más complejas. Entre los principales tipos de máquinas de serigrafía cabe destacar las que se describen a continuación, mostrando una imagen de cada máquina después de cada descripción.
Máquinas semiautomáticas
Aquí, la acción de la pantalla y la impresión están mecanizadas pero el material polimérico a imprimir se coloca manualmente.
La pantalla se abre y se cierra mediante un mecanismo sincronizado donde la regleta es conducida mecánicamente así como la racleta. Se debe ajustar el ángulo y la presión de la regleta y racleta para conseguir una muy buena uniformidad de la tinta sobre la pantalla. La pantalla baja y la racleta empieza a forzar el paso de tinta a través de esta. Cuando termina, la pantalla vuelve a elevarse y la regleta la cubre de tinta mientras tanto, manteniendo así fresca la imagen a imprimir. Posteriormente, se seca el material impreso y se coloca el siguiente, comenzando el siguiente ciclo de impresión.
Máquina semiautomática
Definición
Regleta Base que sujeta las gomas rígidas de serigrafía a un soporte sólido y ergonómico para su uso en la pantalla de serigrafía, permite fijar la goma para realizar la transferencia de tinta en la pantalla.
Racleta Espátula formada por una tira de goma insertada en madera o en un dispositivo de metal o plástico que la asegure, cuya función es arrastrar y presionar la tinta a través de la pantalla.
Máquinas de elevación vertical plana
En estas la pantalla se eleva verticalmente desde la base de la impresión en posición horizontal a lo largo del ciclo de impresión, consiguiendo así una impresión más rápida y eficaz.
Máquina de elevación vertical plana
Máquinas cilíndricas
Estas están compuestas por un tambor vacío y perforado que tiene la guía en la parte superior del cilindro. La pantalla se mueve mientras que la regleta y la racleta permanecen fijas. El cilindro situado bajo la pantalla va rotando mientras que la pantalla se va moviendo a lo largo del ciclo de impresión, donde la racleta fuerza el paso de la tinta.
Estas máquinas suelen ser totalmente automáticas, ya que todo el ciclo de impresión es automático, incluso el cambio de pantallas, aunque normalmente dicho cambio es manual.
Máquina cilíndrica
Máquinas de impresión de objetos cilíndricos
En estas, un rodillo sujeta el objeto cilíndrico a imprimir, el cual está sujetado por la parte inferior con unas sujeciones de rodillo.
El principio de acción es que la pantalla se va deslizando por el objeto que se desea imprimir y este va rodando, donde la racleta situada en el interior de la pantalla fuerza el paso de la tinta.
Estas máquinas se fabrican en una gran variedad de tamaños y formatos, para ajustarse lo mejor posible a los soportes del objeto a imprimir.
Máquina de impresión de objetos cilíndricos
Máquinas de pantallas rotatorias
En estas máquinas las pantallas son cilíndricas y están fabricadas de un metal ligero que les confiere resistencia y rigidez.
La racleta se sitúa en el interior de la pantalla y está hueca, permitiendo así que la tinta pase directamente a través de la pantalla. Ahora es la pantalla estacionaria la que rota y se fuerza al objeto a imprimir a pasar a través de la abertura, siendo el principal factor de control el ajuste de la racleta sobre la pantalla.
Máquina de pantallas rotatorias
Máquinas tipo carrusel
Su principio de funcionamiento es una base de impresión múltiple que rota sobre un pivote central, donde encima de cada plancha hay un cabezal de impresión que también rota.
Se coloca el objeto a imprimir sobre la primera plancha plana, realizando la primera impresión (primer color), se gira la plancha pasando por la segunda pantalla imprimiendo el segundo color y así sucesivamente hasta completar el ciclo de impresión, pasando por tantas mesas de impresión como colores sean necesarios. Entre las planchas se sitúan unidades de secado y refrigeración para conseguir una buena impresión. Estas máquinas se usan mucho para la impresión de prendas textiles.
Máquina tipo carrusel
4.3. Proceso de impresión
El proceso de impresión depende fundamentalmente del sistema de pantalla usado, pero en todos los procesos se ha de aplicar la mezcla uniformemente para conseguir una buena calidad de impresión, donde el tejido de la pantalla debe estar encerrado en la emulsión, aunque la parte más gruesa del recubrimiento se sitúa del lado de la impresión. Se emulsiona la pantalla una o dos veces por el lado de la impresión y posteriormente, de forma inmediata, de dos a cuatro veces por el lado de la racleta, llevándolo a secado a continuación. El espesor definitivo del recubrimiento se obtiene después del secado mediante una o dos aplicaciones más del lado de la impresión, todas con un secado intermedio. Para obtener una buena resistencia al desgaste producido por la racleta, la pantalla se vuelve a emulsionar una o dos veces más del lado de la misma. El número de emulsiones a realizar depende principalmente de dos factores, que son el tipo de impresión a realizar y el número de hilos por centímetro de la pantalla.
4.4. Secado
Los principales mecanismos de secado de las tintas usadas en serigrafía son los siguientes: oxidación, evaporación del disolvente, rayos infrarrojos y secado ultravioleta.
Mediante oxidación
Consiste en dejar secar al aire y se aplica con aquellas tintas que forman una película flexible al estar expuestas durante un largo período de tiempo al aire, consiguiendo una duración de secado de entre 6 y 8 h si se añaden aditivos que aceleran el proceso de secado.
Mediante evaporación del disolvente
Se hace uso de secadores automáticos donde el material impreso se transporta por una cinta transportadora a través de túneles de secado con flujos de aire caliente, donde el disolvente evaporado es reconducido por ventilación. Estos secadores constan normalmente de varias secciones: una primera sección, donde se aplican pequeños chorros de aire caliente, produciendo una rápida evaporación de los disolventes; y una segunda sección, donde se aplica un chorro de aire frío para enfriar la tinta. La mayoría constan de tres secciones: dos de aire caliente, donde se aplica un flujo de aire de menos a más caudal; y una tercera, donde se aplica el aire frío.
La principal variable a controlar en este proceso de secado es la velocidad de la cinta transportadora, que viene condicionada por la sensibilidad del material a imprimir y la velocidad de secado de las tintas.
Mediante rayos infrarrojos (IR)
Se usa para tintas basadas en resinas que pasan de un estado líquido a sólido una vez completado el secado, por la acción de la radiación emitida.
Los secadores que usan este método constan de cintas transportadoras fabricadas en fibra de cristal resistentes al calor y que transportan el material impreso húmedo. Las lámparas de infrarrojos se sitúan en reflectores para conseguir una correcta distribución de la radiación. Muchos secaderos de este tipo disponen también de sistemas de emisión de chorros de aire para facilitar la extracción de los componentes evaporados y del agua, sirviendo además de refrigeración debido a las altas temperaturas alcanzadas en el proceso.
Hay colores que absorben más cantidad de rayos infrarrojos que otros, por lo que hay que ajustar correctamente la velocidad de la cinta y la distancia del material a secar de las lámparas de infrarrojos, ya que de lo contrario se puede obtener un material acabado inadecuado o romper la película impresa.
Las fuentes de la radiación infrarroja se han diseñado para emitir a dos longitudes de onda distintas en función de las necesidades de secado y del material a tratar:
La onda corta, de 0,6 a 2,5 micrómetros (μm), trabaja a elevadas temperaturas de hasta 2000 ºC usando fuentes de lámparas halógenas de cuarzo, reduciendo así el tiempo de secado de horas a segundos. Se usan para secar materiales no sensibles al calor.
La onda media, de 0,5 a 3,3 μm, y la onda larga, de 3,3 a 5,3 μm, trabaja a temperaturas en torno a los 850 ºC, y se usan para materiales sensibles al calor.
Mediante secado ultravioleta
Esta radiación proporciona la energía necesaria para la fotopolimerización de las resinas de la tintas.
Los secadores que usan este método están formados por cintas transportadoras fabricados en fibra de cristal, donde el material impreso se transporta por debajo de una lámpara de vapor de mercurio muy intensa, fuente de la radiación, pudiendo alcanzar temperaturas de hasta 700 ºC, por lo que es necesario una refrigeración con aire frío.
El principal parámetro de control del secado es el tiempo de exposición a la luz, el cual se regula variando la velocidad de la cinta.
Estos secadores llevan incorporados sistemas protectores para prevenir la emisión de radiaciones, un sistema automático de corte de corriente en caso de fallar el sistema de refrigeración, para así prevenir recalentamientos, así como también un sistema de extracción de humos para sacar el ozono, formado al entrar en contacto la radiación UV con el oxígeno del aire.
Recuerde
Los principales mecanismos de secado de las tintas usadas en serigrafía son los siguientes: mediante oxidación, evaporación del disolvente, rayos infrarrojos y secado ultravioleta.
4.5. Postratamientos. Eliminación de tintas y desengrasados
Después de la impresión, hay que lavar inmediatamente la tinta de la pantalla con un producto de limpieza que se corresponde con la tinta usada antes de que los restos se sequen. El procedimientos de limpieza se inicia con un lavado de la pantalla hasta que el bloqueador (sustancias que bloquean las partes que no se van a imprimir) salga. Posteriormente se desengrasan los dos lados de la pantalla y se untan ambos lados con una pasta o líquido hasta que la emulsión esté completamente disuelta. A continuación, se limpia con un chorro a presión entre 50 y 100 bar y, finalmente, se quitan restos de tinta que puedan quedar con algún disolvente emulsionado en agua.
El desengrasado de las pantallas es necesario antes de su reutilización debido a que el polvo y su manipulación hacen que se ensucien, afectando a la adhesión de la tinta.
Como se ha comentado, se realiza en ambas caras de la pantalla, normalmente con productos biodegradables, y aclarando posteriormente con abundante agua. Hay que recordar no usar detergentes domésticos, ya que la mayoría de ellos contienen aditivos que se depositarían sobre la pantalla, perjudicando la posterior adherencia de la tinta sobre el material polimérico a imprimir.
Actividades
7. ¿Qué máquina de impresión sería adecuada para la impresión de una botella de plástico y cuál sería su principio de funcionamiento?
8. ¿Qué parámetro de control tienen en común los métodos de secado del material impreso mediante evaporación del disolvente y mediante rayos infrarrojos?
5. Tampografía
La tampografía es un proceso de impresión por transferencia, en el cual se utiliza una almohadilla flexible o tampón que recoge la impresión de una placa grabada con tinta y la pasa al objeto que se va a imprimir. El principio de funcionamiento se basa por un lado en la creación de una placa grabada denominada cliché. Con una pieza llamada espátula y mediante un movimiento mecánico, se cubre de tinta el cliché y se dispone de otra pieza, denominada cuchilla, montada paralelamente a la espátula y que avanza sin tocar el cliché de forma que, cuando retrocede, retira toda la tinta depositada en la superficie a excepción de la del hueco de grabación, quedando el cliché limpio. Posteriormente, el tampón se sitúa sobre el cliché, desciende sobre la grabación y recoge la tinta, vuelve a subir y se sitúa frente a la pieza a imprimir y deposita toda la carga de tinta en ella, donde el tampón flexible se adapta a superficies rugosas e irregulares sin dejar de mantener la nitidez de la reproducción de forma absoluta.
Como ventajas, este método de impresión presenta que se puede realizar una impresión multicolor y que se puede usar cualquier tipo de tinta de impresión o pintura, pudiendo decorar de forma automática, dependiendo del tipo de producto, hasta 20.000 piezas por hora. Y como inconvenientes, se encuentra el alto coste de los diseños y que se requiere de un equipo y operación secundaria.
5.1. Clichés
En función de la calidad de impresión que se desea y de la cantidad de piezas a imprimir, se usa un tipo de cliché u otro. En el cliché se graba el diseño a imprimir a una distancia de al menos 25 mm del borde y centrado en la placa, para asegurar así una posterior impresión completa y nítida.
