Compatibilidad entre sustratos y tintas en la fabricación de empaques

Las tintas deben ser probadas y calificadas para la construcción que se desea del empaque, que garantice la compatibilidad no solo con el sustrato sino con todos los materiales que componen el empaque terminado. La superficie del sustrato, conjuntamente con la presión de impresión, el tipo de plancha y de mantilla autoadherible, determinarán dónde la tinta se pone en contacto con el sustrato. Si la superficie del sustrato no está uniforme, la tinta deja áreas sin impresión.

La funcionalidad de los sustratos y las tintas está interrelacionada y dependen mutuamente. Después de todo, un empaque tiene dos propósitos: primero, proteger el contenido, y segundo, informar al usuario acerca del producto.

• El sustrato proporciona protección
• La tinta permite la comunicación entre el dueño de la marca y el consumidor.

El éxito se obtiene al combinar estos dos componentes en un empaque que proteja adecuadamente el producto durante los ciclos de distribución y uso, mientras suministra información, publicidad o decoración para beneficio del consumidor. Por ello, la selección del sustrato y la tinta es crítica para el desempeño en la estantería, así como durante el ciclo de distribución.
Casi en todos los casos, primero se selecciona el sustrato, pero si no es así, la impresión o la aplicación del empaque dictará qué sustrato usar. Con frecuencia hay opciones dentro de una categoría de sustratos y otras opciones afectan la tinta y el desempeño gráfico.

Obviamente, existen muchos tipos de sustratos que van desde el papel hasta cartulinas y películas plásticas (PE, PP, PET, PLA y más). El comprador de empaques seleccionará o aprobará el sustrato que se utilizará, pero el impresor puede tener alguna latitud para escoger donde adquiere el sustrato.

Todos los sustratos de una categoría no son lo mismo. Existen muchas diferencias en características físicas, tratamientos superficiales o aditivos en la masa del material. Estas diferencias afectarán los procesos de impresión y de conversión, así como la selección del sistema de tinta.

Es imperativo revisar la compatibilidad entre el sustrato y la tinta para cada aplicación. En muchos casos, una sencilla evaluación en el laboratorio confirmará la funcionalidad de ambos materiales. Suele suceder que se descubran diferencias entre dos sustratos aparentemente iguales y es mejor darse cuenta temprano en el proceso para evitar la pérdida de tiempo y la generación de desperdicio. Resulta crucial garantizar que cuando un sustrato y una tinta se juntan en la prensa, satisfagan los requerimientos del comprador de empaques y del cliente. 

Por ende, la selección de la tinta depende, primero, del sustrato; después, del entorno de la sala de prensas, del cumplimiento de reglamentos, de los requerimientos del usuario final y de requisitos gráficos.

Con frecuencia las tintas se modifican para solucionar problemas o deficiencias observadas en el proceso de impresión, dado que la modificación de la tinta puede ser el arreglo más rápido. Modificar la tinta es relativamente fácil, económico y rápido, comparado con el cambio del equipo o con detener la prensa y reprogramar el trabajo. Aunque modificar la tinta puede ser la acción correctiva más expedita, a menudo se hace bajo el riesgo de introducir variables y elementos desconocidos al proceso. Una vez la tinta se ha cambiado, el proceso es diferente y pueden aparecer otros problemas, algunos de ellos imprevistos. Uno debe ser muy cuidadoso al determinar el impacto de cada cambio en otros criterios de impresión (por ejemplo, adhesión, retención de solventes, bloqueo, etc.).

Cualquier cambio de la tinta, sea cual fuere la razón, implica una verificación de la compatibilidad tinta-sustrato.

Los procesos de impresión, de alguna manera, son interactivos; un cambio en una parte del proceso puede ser absorbido por otra parte del proceso o acomodado por un cambio correspondiente aun en otra parte del mismo proceso. Por ejemplo, en flexografía, la dureza de la plancha y la dureza de la mantilla autoadherible pueden ajustarse por separado o en combinación para obtener un efecto deseado. Lo mismo es cierto con respecto de las tintas y los sustratos. 

Hay una cantidad de propiedades del sustrato que afectan la tinta y la selección de características específicas de la tinta. 

Problemas relacionados con el sustrato
Sustancias antideslizantes y antibloqueo. Muchas películas, particularmente el polietileno (PE), contienen agentes antideslizantes o sustancias antibloqueo adicionadas a la superficie. Los agentes antideslizantes migran a la superficie de la película y modifican el coeficiente de fricción (COF) de la película. Normalmente son agentes grasosos o cerosos y pueden crear una barrera en la interfaz entre tinta y sustrato, que previene que la tinta haga contacto íntimo con la superficie de la película y puede resultar en problemas de adhesión y en defectos de impresión. (Véase ilustración 1a y 1b )

Las sustancias antibloqueo, algunas veces en polvo, pueden interferir la adhesión de la tinta. Además de la necesidad de que la tinta traspase estos materiales para llegar a la superficie del sustrato, estos materiales también pueden presentar inconsistencias de rollo a rollo y de lote a lote.

Estos aditivos, solubles a las elevadas temperaturas de extrusión, inicialmente están uniformemente distribuidos en la película. Sin embargo, con el uso se vuelven insolubles en la masa de la película, migran con lentitud a la superficie y modifican el coeficiente de fricción. La cantidad de material que migra a la superficie depende de la temperatura ambiente. 

Algunas tintas (por ejemplo, las poliamidas) también contienen aditivos antideslizantes. Los aditivos son más solubles en la tinta que en la película y la tinta crea una atracción para el agente antideslizante. Las tintas pueden limpiar una dosis marginal de aditivos, los cuales adelgazan la tinta y producen una mayor tendencia a bloqueo, mientras que también cambian el coeficiente de fricción de la película.

SOLUCIONES

Ensaye el tratamiento de corona de la película en la prensa. Normalmente esto ''quemará'' el exceso de agente antideslizante y le permitirá a la tinta humedecer la superficie del sustrato a fin de anclarse a la película. Sin tratamiento de corona se requeriría una tinta con una mezcla agresiva de solventes para que “muerda” a través de la contaminación de la superficie y se ancle a la película. La capacidad del tratamiento de corona para remover el exceso de compuestos antideslizantes de la superficie variará con la velocidad y la densidad de Vatios. En algunos casos se requieren menores velocidades de prensa para permitir un mayor nivel de tratamiento de corona para solucionar este problema.

Revise las variaciones de lote a lote para garantizar la mayor consistencia posible. Si hay una gran variación, póngase en contacto con el proveedor del sustrato e inicie una acción correctiva.

En algunos casos se puede sobreponer a la variación mediante un sistema de tinta más robusto, el cual puede operar en una más amplia variedad de condiciones del sustrato. Una advertencia: estos sistemas de tintas pueden incrementar los costos de las tintas aunque reduzcan los costos totales.

Es posible que con frecuencia los impresores no estén en la posición de determinar la elección del sustrato, o pueden no sentirse autorizados para hacerlo, pero la clave es la elección de un sustrato consistente.

Iguale la selección de la tinta con los niveles de deslizamiento de la película para evitar variaciones estacionales o el barrido. Modifique los aditivos de deslizamiento de la tinta para que los agentes de deslizamiento de la película sean menos atraídos por la superficie de la tinta.

Porosidad. La superficie de todos los papeles sin esmaltado tiene algún grado de porosidad, la cual permite que la tinta sea absorbida parcialmente por el sustrato, más allá de la superficie, a la masa interior del papel. Pero algunos sustratos con base de fibra pueden tener características de superficie muy porosa. Esto genera un área similar a una esponja, que absorberá la tinta en vez de permitirle permanecer en la superficie mientras se seca. Un sustrato altamente poroso puede hacer aparecer la tinta muy suave o penetrar hasta el reverso del material. También reducirá el brillo. Una alta porosidad también permite que las tintas UV penetren profundamente la superficie, lo cual puede inhibir el curado completo de la tinta UV. (Véanse ilustraciones 2a , 2b y 2c )

SOLUCIONES

Acelere la velocidad de secado de la tinta para que empiece a secar antes de que sea absorbida.

Elija un sistema de tinta formulado especialmente para superficies rugosas, lo cual optimiza la resistencia de la tinta.

Aumente el espesor de película de tinta para inundar la superficie y compensar la tinta que es absorbida, teniendo en cuenta que esto aumentará el consumo de tinta y el costo, mientras que reduce la fidelidad de la impresión. Precaución: esta no es una buena solución para las tintas UV. Una película de tinta más gruesa puede no curarse completamente a las mismas velocidades de la prensa.

Utilice un papel calandreado. Será menos poroso debido a la compresión de las fibras del papel en la superficie.

Aplique un recubrimiento en la prensa para reducir las variaciones extremas e incontrolables del sustrato.

Recubrimiento del papel. Se utilizan recubrimientos en los papeles para rellenar los vacíos que hay entre las fibras del papel y para nivelar la superficie del sustrato. Los recubrimientos también pueden proporcionar una superficie blanca o brillante para mejorar el brillo y la impresión. En general, los recubrimientos de los papeles proporcionan una buena superficie para la adhesión. Sin embargo, ocasionalmente vemos que el recubrimiento mismo no está bien adherido a las fibras del papel y puede desprenderse o generar polvillo durante la impresión o la terminación posterior. Algunas veces es difícil determinar la causa de la falla de adhesión y se requiere un análisis sofisticado para determinar el punto real de la falla. (Véanse ilustraciones 3a y 3b )

Los recubrimientos de los papeles también pueden presentar variaciones de capacidad hidrofílica a lo ancho del rollo. Las pruebas de absorción de tinta pueden identificar superficies inconsistentes, receptoras de agua, que afectan las velocidades de secado. 

Las cartulinas con niveles uniformes de recepción permiten que las tintas de base agua se sequen aceptablemente, pero las áreas de mayor capacidad de absorción de grasas no permitirán una penetración adecuada a altas velocidades de la prensa.

SOLUCIONES

Aunque un recubrimiento penetrante ofrece un arreglo rápido, el mejor curso de acción es involucrar al proveedor del sustrato.

La única forma de sobreponerse a la penetración de tinta variable, en el corto plazo, es reducir la velocidad de la prensa y aumentar el tiempo de contacto del rodillo dosificador. Esto proporciona más tiempo para que las tintas líquidas penetren antes de que las lámparas las sequen para garantizar una capacidad adecuada de secado. El proveedor de la cartulina tendrá que solucionar las necesidades en el largo plazo.

Polvillo de papel. El polvillo del papel presenta un problema inmenso para los impresores de papel y cartón. Se mete en los sumideros, absorbe la tinta, se acumula y forma grumos que se alojan debajo de la rasqueta y genera franjas. Los grumos pueden desgastar prematuramente la rasqueta, los rodillos anilox y también los cilindros.

El polvillo del papel se puede acumular en las planchas y en los cilindros y embotar los rodillos anilox o las celdas de los cilindros de rotograbado. (Véase ilustración 4) Los defectos incluyen áreas de impresión perdidas, puntos oscuros y reducción intermitente de fuerza de color. Normalmente, las tintas UV son más susceptibles a la contaminación con polvillo del papel debido a sus altas viscosidades.

SOLUCIONES

Cepille y aplique aire a presión a los bordes cortados del rollo de papel fuera de la sala de prensas.

Mantenga los sumideros cerrados y utilice sistemas de filtrado en línea.

Filtre la tinta ya trabajada con liencillo o medio similar para retirar la contaminación con partículas.

Mejore la limpieza de la sala de prensas.

Use aspiradoras, rodillos adhesivos u otros dispositivos de limpieza de la cinta de sustrato.

Emplee técnicas de control de electricidad estática.

Asóciese con su proveedor de papel para reducir el polvillo del papel.

Baja tensión superficial. Las tintas y los sustratos tienen tensión superficial (nivel de dinas). Cuando la tensión superficial del sustrato es baja y la de la tinta es alta, la tinta tenderá a acumularse en grumos sobre la superficie del sustrato en vez de humectar la superficie y distribuirse con suavidad. Este problema afecta principalmente los sustratos en película. Algunas películas pueden tener tensión superficial más baja que la de las tintas, en especial si la tinta es a base de agua. (Véase ilustración 5)

5. Tensión superficial. El líquido sobre una superficie con baja energía superficial relativa no se esparce ni la humecta; mientras que una superficie con alta energía superficial permitirá que el líquido se esparza y la humedezca aumentando el área de contacto.

Si el sustrato tiene baja tensión superficial, las tintas se pueden adherir pobremente, como se evidencia mediante la prueba de la cinta pegante o la prueba de arruga del material impreso. Los defectos de impresión y de adhesión pueden ocurrir en momentos diferentes.

Cuando hay poca adhesión es necesario subir la tensión superficial del sustrato o reducir la tensión superficial de la superficie de la tinta. Deotra forma, la poca humectación de tinta del sustrato puede resultar en moteo, efecto de cáscara de naranja u orificios (pinholes), hasta una apariencia de trama total en la superficie de la película.

SOLUCIONES

Seleccione una película con una tensión superficial más apropiada.

Reduzca el nivel de tensión superficial de las tintas a base de agua agregando solventes o surfactantes.

Déle al sustrato tratamiento corona o llama. Esto se hace mejor en línea con la operación de impresión para garantizar el tratamiento máximo. Nota: no siempre es posible tratar de manera adecuada, en línea, películas no tratadas previamente, en especial LDPE. El tratamiento en línea a veces solo es viable en películas que ya fueron tratadas al momento de la extrusión.

Aplique un tratamiento químico para recubrir el sustrato durante la elaboración de la película.

Aplique en prensa un recubrimiento para mejorar la aplicación de tinta.

Película sobretratada. El exceso de tratamiento de la película degradará la superficie de la misma y hará que la tinta tenga una adhesión baja. En casos extremos, la capa superior de la superficie de la película fallará y será removida con la tinta durante una prueba con la cinta pegante. Se requerirá una prueba analítica para determinar la falla real. 

Una característica más sutil y, por ende, una situación más peligrosa es una resistencia al agua reducida, especialmente con tintas a base de solventes. Las tintas pueden presentar una adhesión inicial muy buena pero, cuando se empapan en agua, se desprenden inmediatamente.

SOLUCIONES

La prevención es lo más importante, dado que no hay una cura para las películas con exceso de tratamiento. Determinar el grado de tratamiento mediante pruebas de los niveles de tensión superficial elimina esto. Si se pasa una prueba de dinas en la escala baja de la especificación y falla en la escala alta, garantizará que la película ha sido tratada adecuadamente.

Recuerde que la contaminación superficial o los aditivos antideslizantes de la película pueden afectar los resultados de pruebas de reactivos químicos húmedos, incluidas pruebas de dinas.

Utilice un goniómetro. Este proporciona la medida más precisa y exacta de la tensión superficial.

Variación del calibre. La superficie de un sustrato, conjuntamente con la presión de impresión, el tipo de plancha y de mantilla autoadherible determinarán dónde hace contacto la tinta con el sustrato. Si la superficie del sustrato no está nivelada, la tinta no llegará a las áreas bajas del mismo y dejará áreas sin imprimir. Esto puede generar variación en la ganancia de punto o falta de detalle en los puntos finos de las tramas. La superficie no uniforme o calibre del material, producirá defectos como moteo o exceso de presión de impresión, lo cual se traduce en una impresión sucia o de mala calidad.

La variación del calibre a lo ancho de la cinta es fácilmente visible en el rollo. Se presentará como puntos altos y bajos o franjas suaves y duras. Sin embargo, la variación de calibre en la dirección de alimentación del rollo no es visible en el mismo, lo cual dificulta más su detección o diagnóstico. Esto puede crear variaciones en el tamaño del punto de trama, dado que la presión de impresión cambia en la medida en que cambia el calibre del material. En casos extremos, la variación del calibre puede, en el largo plazo, deteriorar los componentes de la prensa.

SOLUCIONES

Póngase en contacto con el proveedor del sustrato, que deberá hacerle seguimiento a la causa raizal del problema y solucionarla en el molino.

Aumente la presión de impresión o utilice una combinación de plancha y mantilla más blandas para compensar las variaciones de espesor.

Reduzca la viscosidad de la tinta o adicione solventes o surfactantes para hacer que la tinta se disperse fácilmente a los puntos más bajos del sustrato.

Acidez del papel. La química involucrada en la manufactura de papel puede darle al papel un pH ácido. Si el pH está muy por debajo de 4.0, puede afectar las propiedades de curado de las tintas offset. Las tintas para offset contienen un catalizador para mejorar el secado por oxidación de los aceites que contienen y un pH bajo del papel parará o perturbará el proceso de curado.

SOLUCIÓN

Este problema ha sido bien diagnosticado por los fabricantes de papel y debe ser analizado con el proveedor para corregir la acidez del papel.

Problemas de la tinta
Determinadas características de la tinta pueden afectar los sustratos y la impresión. 

Pegajosidad “Tack”. Este es un problema frecuente con las tintas litográficas, que requieren diferente pegajosidad para que una tinta se adhiera correctamente en húmedo sobre otra previamente impresa. Pero la pegajosidad también puede ser un problema con las tintas para flexografía o para rotograbado, particularmente si la superficie del papel no está bien anclada, ya que la tinta muy pegajosa puede halar y desprender las fibras del papel. Estas fibras sueltas, con tinta, se acumularán sobre las planchas ocasionando una mala impresión. Además, pueden recircular a todo el sistema de entintado y generar otro tipo de defectos.

SOLUCIONES

Haga que los proveedores de tinta revisen su pegajosidad y tasa de secado. Puede ser necesaria una reformulación. Las tintas se pueden volver más pegajosas en la medida en que se secan y pierden los solventes; luego una opción es ajustar la tasa de secado.

Tenga en cuenta que esto puede afectar la velocidad de la prensa.

Cambie el sustrato a una superficie que tenga mejor adhesión de la fibra.

Aplique una base de recubrimiento antes de la tinta para sellar la superficie del sustrato y reducir la posibilidad de halar las fibras sueltas.

Fragilidad. Las tintas muy quebradizas y duras pueden despegarse de la superficie del sustrato durante los procesos de impresión o conversión. Las tintas frágiles también pueden generar problemas de adhesión.

SOLUCIONES

Solicítele al proveedor un sistema de tintas más flexibles.

Aunque resulta posible hacer algunos ajustes a la tinta en prensa para aumentar la flexibilidad, es un enfoque de alto riesgo debido a la falta de control sobre la concentración de aditivos.

Tintas altamente plastificadas. Estas tintas pueden causar bloqueo, penetrar en el sustrato y ablandar otros materiales de la estructura del empaque (adhesivos, recubrimientos, etc.). Dependiendo del sustrato, también podrían migrar, lo cual puede contaminar los productos empacados.

SOLUCIÓN

Al solicitárselo, el proveedor de la tinta puede recomendar un sistema de tinta con diferentes plastificantes, con menores niveles o sin plastificantes. En cualquier caso, asegúrese de que el nuevo sistema de tinta sea adecuado para el sustrato específico con respecto de la migración, mediante pruebas de migración.

Falta de sellado. Los componentes de tinta impresa sobre el reverso del sustrato pueden afectar ciertos tipos de películas de sellado cuando se enrolla la película. Estos efectos son bien comprendidos y por eso no resultan frecuentes hoy, pero los ejemplos que incluyen sellado reducido de adhesivos en frío o en películas serán de sellado.

SOLUCIÓN

Haga pruebas y califique las tintas que se vayan a usar en una estructura de empaque específica, para garantizar la compatibilidad no solo con el sustrato sino con todos los materiales de la estructura.

Estrategia de mejoramiento del proceso
La impresión puede ser un proceso complejo con muchos elementos de entrada e insumos. Aunque los materiales pueden ser suministrados independientemente, pueden afectar su desempeño entre sí en la prensa o en procesos de conversión subsiguientes.
Reconociendo el impacto que tienen las tintas y los sustratos entre sí, se puede mejorar su proceso de impresión y facilitar la solución de problemas. Cuando se enfrente a un problema complejo, o lo que aparenta ser un problema sencillo que parece no solucionarse nunca, la mejor opción es el trabajo en equipo. Llame a los proveedores de tinta y papel para que trabajen conjuntamente con los jefes de las prensas. Juntos podrán buscar la causa raizal del problema y definir una solución permanente.