Barniz UV
El proceso de impresión y barnizado consiste en aplicar un barniz (o pintura de barnizado) a la superficie del material impreso para formar una película seca. Su función es similar a la del laminado, principalmente aumentar la suavidad y el brillo de la superficie impresa. El material impreso barnizado es más vibrante y tiene una textura más gruesa, lo que lo embellece y mejora el efecto visual. Al mismo tiempo, el material impreso después del barnizado también tiene funciones posteriores a la impresión, como la impermeabilidad, la resistencia a la humedad, la resistencia a la fricción y la resistencia a los productos químicos, lo que puede prolongar la vida útil del material impreso. El glaseado de papel ha pasado por los procesos de glaseado con pintura al agua, glaseado con disolvente y aceite, laminado plástico y glaseado UV y aceite. Aunque la laminación plástica tiene mejores prestaciones, el papel después de la laminación no se puede reciclar ni reutilizar, y durante el tratamiento posterior a la impresión no se pueden llevar a cabo procesos como el encolado y el bronceado.
Por eso, cuando apareció el barniz UV en los años 80, fue sustituido gradualmente por el proceso de barnizado UV, que tiene aún mejores prestaciones. Como el proceso de barnizado UV tiene las ventajas de ser sencillo, cómodo y barato, y como el papel barnizado UV no afecta al reciclaje y puede conservar los recursos, cumple los requisitos medioambientales y es el pilar del embalaje ecológico. Se utiliza ampliamente en diversos libros, catálogos, envases y productos impresos decorativos, y es más competitivo que el proceso de laminación tradicional en la tecnología de tratamiento del brillo superficial de los productos impresos.
El barnizado con barniz tiene mejores propiedades superficiales que el laminado o el calandrado, y puede satisfacer los elevados requisitos de los envases de cartón en cuanto a resistencia a la abrasión, brillo y resistencia a las manchas. Puede lograr resultados comparables a la laminación de una película de BOPP con papel de impresión de alta calidad. Por lo tanto, barnizar productos de papel con barniz UV es sin duda la mejor opción.
Según el mecanismo de formación de la película, los barnices pueden dividirse en tres categorías principales: evaporables por disolvente, agregables por emulsión y de curado reticulado, que corresponden a los barnices con disolvente, los barnices de emulsión con agua y los barnices UV, respectivamente. Según el sustrato, los barnices pueden dividirse en barnices para papel, barnices para películas de plástico y barnices para madera. Según el método de secado, los barnices pueden dividirse en secado natural, secado por infrarrojos y curado por UV. Entre ellos, la clasificación según el mecanismo de formación de la película es más científica, ya que puede reflejar las características principales de varios tipos de barnices y también coincide con la dirección de desarrollo tecnológico de los barnices.
(1) Se sustituirán los barnices con disolventes
Los primeros barnices eran disolventes volátiles y estaban compuestos principalmente por resinas filmógenas, disolventes y aditivos. Las resinas formadoras de película solían ser resinas naturales, como las resinas de Cuba y las resinas de colofonia. Las resinas naturales pueden provocar una escasa transparencia de la película, amarilleamiento y, en entornos de alta temperatura y humedad, readherencia. Con el desarrollo de la tecnología de síntesis de polímeros, las resinas formadoras de película se sustituyeron por resinas sintéticas de nitrocelulosa, amino resinas y resinas acrílicas. El uso de estas resinas sintéticas ha mejorado eficazmente las propiedades filmógenas de los barnices de acristalamiento. En comparación con las resinas naturales, las resinas sintéticas tienen las características significativas de buenas propiedades de formación de película, alto brillo y alta transparencia. Sin embargo, debido a su alta viscosidad, las resinas filmógenas no pueden aplicarse directamente sobre el papel. Se utilizan disolventes orgánicos para disolver y diluir las resinas sintéticas en los disolventes orgánicos, reduciendo la viscosidad de las resinas para cumplir los requisitos de aplicación del barniz de esmaltado.
Después de aplicar el barniz con base de disolvente a la superficie del material impreso y secarlo con infrarrojos o aire caliente, el disolvente del barniz se volatiliza y la resina filmógena queda en la superficie del material impreso formando una película brillante. Los disolventes orgánicos volatilizados contaminan el medio ambiente y perjudican la salud del operario. Además, si los disolventes orgánicos no se volatilizan completamente, algunos de ellos permanecerán o penetrarán en el papel, causando una contaminación secundaria. Entre los disolventes orgánicos más utilizados se encuentran el benceno, las cetonas, los alcoholes y los ésteres. Estos disolventes se utilizan en grandes cantidades y son caros. Al final se evaporan, lo que supone un derroche de recursos. Al final, sólo queda una resina en la superficie del producto impreso, y parece que el disolvente orgánico no contribuye mucho a la película final. Sin embargo, los disolventes orgánicos desempeñan un papel muy importante en el proceso de formación de la película. Una serie de procesos como la disolución, dilución, dispersión, humectación, nivelación y secado están directamente relacionados con su tipo y cantidad. Los disolventes orgánicos del barniz no están exentos de perjuicios, pero también son muy útiles. La mejor forma de resolver el conflicto entre ambos es encontrar un producto sustitutivo. Naturalmente, la gente piensa en el agua, el recurso más abundante y económico del mundo. Las ventajas del agua -abundante, barata y fácil de obtener, no inflamable y no explosiva- se han convertido en el motor de la carrera por desarrollar barnices al agua.
(2) Los barnices al agua también tienen sus inconvenientes
En el mundo actual, en el que la construcción de una sociedad armoniosa y la reivindicación de materiales ecológicos están a la orden del día, la gente ha empezado a prestar atención a los COV (compuestos orgánicos volátiles) que le rodean. El contenido de COV en los barnices con base de disolvente suele ser alto, generalmente del 40% al 60%, y la mayor parte se volatiliza durante el proceso de formación de la película, contaminando el medio ambiente. Los barnices al agua tienen un contenido muy bajo de COV y suelen ser los preferidos por los colegas de la industria gráfica. La resina filmógena de los barnices al agua es un compuesto de alto peso molecular. Como el aceite y el agua se repelen, la resina de alto peso molecular no puede disolverse directamente en agua. Sólo puede dispersarse en agua en forma de partículas para obtener un barniz tipo emulsión uniforme y estable. El proceso de polimerización, el proceso de dispersión y el tamaño de las partículas de la resina de alto peso molecular determinan la estabilidad del barniz en emulsión y el rendimiento global de la película.
En general, existen dos métodos para preparar dispersiones acuosas. El primero es el método de dispersión directa, en el que la resina principal (como copolímeros en bloque de estireno-butadieno, copolímeros de etileno-acetato de vinilo, etc.) se dispersa en agua bajo una fuerza de cizallamiento de alta velocidad mediante agitación mecánica en presencia de un tensioactivo. Sin embargo, si las partículas de resina no se trituran hasta alcanzar un tamaño suficientemente pequeño y desigual, el tipo y la cantidad de tensioactivo no se seleccionan adecuadamente o el proceso de emulsificación no se lleva a cabo correctamente, el sistema de dispersión resultante será termodinámicamente inestable y también sufrirá sedimentación de partículas y floculación con el tiempo.
Por lo tanto, la estabilidad del sistema de dispersión obtenido por el método de dispersión directa se deteriorará con el tiempo, y la calidad del aceite de acristalamiento a base de agua obtenido por este método está limitada por un cierto período de tiempo. El segundo método es el de polimerización en emulsión. Las dispersiones acuosas preparadas mediante el método de polimerización en emulsión son sistemas termodinámicamente estables con partículas de pequeño tamaño y distribuciones granulométricas estrechas. Su estabilidad no se deteriora con el tiempo.
En comparación con el método de dispersión directa, la emulsión producida mediante el método de polimerización en emulsión y formulada en una película de barniz al agua tiene buena compacidad y alto brillo. Cuando se producen barnices al agua mediante el método de polimerización en emulsión, generalmente se utilizan monómeros de acrilato. Los monómeros de acrilato pueden polimerizarse solos o copolimerizarse con otros monómeros como el etileno y el acetato de vinilo. Los polímeros de acrilato son resistentes al agua, incoloros, brillantes y tienen buena adherencia al papel. La copolimerización con diferentes monómeros puede producir resinas copoliméricas con diferentes durezas y propiedades peliculares. El proceso de polimerización en emulsión es la clave del rendimiento del barniz. El proceso de polimerización en emulsión para barniz utiliza generalmente acrilatos u olefinas insaturadas como monómeros, tensioactivos aniónicos o no iónicos como emulsionantes y persulfatos como iniciadores. El proceso se lleva a cabo a una temperatura determinada para producir copolímeros de emulsión de radicales libres y, a continuación, se añade una pequeña cantidad de aditivos, se neutraliza con amoníaco y se filtra.
El aceite de acristalamiento a base de agua preparado por polimerización en emulsión pertenece al tipo de revestimiento de secado por coalescencia de emulsión. Puede secarse rápidamente bajo la acción de rayos infrarrojos o aire caliente. Después de que el agua se evapore y penetre en el papel, las partículas de látex aisladas se extienden y acumulan unas con otras, dejando una película de polímero brillante en la superficie del papel. Los barnices al agua son fáciles de usar, baratos y respetuosos con el medio ambiente, pero también tienen algunas desventajas importantes, como una resistencia al agua relativamente pobre, un brillo relativamente bajo y un elevado consumo de energía durante el secado y la eliminación del agua.