Análisis de la tinta UV y su formulación

La tinta UV, abreviatura de tinta de curado ultravioleta, es un tipo de tinta que utiliza luz ultravioleta (UV) para su curado. El término "UV" se refiere a la luz ultravioleta, que es radiación electromagnética con longitudes de onda de entre 100 y 400 nanómetros. Desde su descubrimiento por el científico alemán Ritter, la luz UV ha encontrado aplicaciones generalizadas en diversos campos industriales. En particular, en la industria de la impresión, la tinta UV se cura rápidamente al exponerse a la luz UV, lo que la hace adecuada para diversas tecnologías de impresión, especialmente en la impresión de inyección de tinta DOD con cerámica piezoeléctrica, donde ofrece un rendimiento excepcional.

 

Componentes principales de la tinta UV

La tinta UV se compone de varios componentes, cada uno de los cuales desempeña un papel fundamental en el proceso de curado y el rendimiento final. El primer componente clave es el prepolímero polimerizable, una sustancia formadora de película que afecta significativamente el rendimiento de los recubrimientos UV. Es el ingrediente fundamental de la tinta UV. Las propiedades físicas del prepolímero influyen tanto en el proceso de curado como en las propiedades finales de la película curada. Los monómeros y oligómeros reactivos constituyen la base de la formulación de inyección de tinta, proporcionando la fluidez necesaria para una inyección suave a través del cabezal de impresión. El proceso de curado de la tinta UV se basa principalmente en la polimerización por radicales libres, que consta de cuatro pasos: iniciación, propagación y terminación.

 

Los fotoiniciadores son esenciales en las formulaciones de tintas UV. Absorben la luz ultravioleta y generan intermediarios activos que inician la reacción de polimerización. Los fotoiniciadores se clasifican en fotoiniciadores de abstracción de hidrógeno y fotoiniciadores de escisión. Los fotoiniciadores de abstracción de hidrógeno generan radicales libres al reaccionar con compuestos que contienen hidrógeno activo, mientras que los fotoiniciadores de escisión se descomponen en radicales libres al exponerse a la luz UV. Para garantizar un curado óptimo, la selección de los fotoiniciadores debe considerar su eficiencia de absorción de luz en las longitudes de onda de la luz UV y su estabilidad.

 

Además, los diluyentes reactivos o monómeros fotosensibles desempeñan un papel crucial en el ajuste de la viscosidad, la velocidad de curado y las propiedades de la película curada de la tinta UV. Estos monómeros suelen tener dobles enlaces insaturados, como los grupos acrilato y metacrilato, que contribuyen a un curado más rápido. El grado de funcionalidad (grupos monofuncionales o multifuncionales) influye en la velocidad de curado y las propiedades finales de la tinta. Si bien los monómeros de acrilato tradicionales curan rápidamente, pueden ser irritantes para la piel, por lo que las formulaciones modernas buscan reducir la irritación cutánea mediante diversos métodos.

 

Los colorantes de la tinta UV se componen principalmente de pigmentos y tintes. Los pigmentos no solo determinan el color, sino que también influyen en otras propiedades de la tinta. Son materiales en polvo fino insolubles en agua y disolventes orgánicos. Según su origen y composición química, los pigmentos se clasifican en orgánicos o inorgánicos. Los pigmentos inorgánicos suelen ser óxidos metálicos o sales metálicas insolubles, mientras que los pigmentos orgánicos son compuestos orgánicos coloreados. El tamaño de partícula del pigmento es fundamental para la resistencia a la intemperie, la gama de colores, el brillo y la opacidad de la tinta . Para la impresión de inyección de tinta, los pigmentos deben tener un tamaño de partícula pequeño, normalmente inferior a 1 micrón, para garantizar un flujo fluido a través del cabezal de impresión y evitar obstrucciones.

 

Además, los aditivos son esenciales en la tinta UV para mejorar su rendimiento. Entre los aditivos comunes se incluyen dispersantes, antiespumantes, estabilizadores, surfactantes y ceras. Los dispersantes garantizan una buena humectación de los pigmentos y evitan la aglomeración o sedimentación de las partículas de pigmento. Los antiespumantes y surfactantes mejoran las propiedades de nivelación de la tinta, previenen la formación de poros y realzan su brillo. Las ceras se utilizan para modificar las propiedades reológicas de la tinta , mejorar su resistencia al agua y la imprimibilidad, a la vez que forman una capa protectora de cera sobre la superficie después del curado para mejorar la resistencia a la abrasión. Los aditivos también ayudan a reducir el efecto inhibidor del oxígeno, lo que favorece un mejor curado de la superficie.

 

Formulaciones comunes de tinta UV

Las formulaciones de tinta UV suelen ajustarse según los requisitos específicos de la aplicación. A continuación, se presentan dos formulaciones básicas comunes:

Formulación A:

Esta fórmula combina diacrilato de dipropilenglicol, tetrakis(3-mercaptopropionato) de pentaeritritol y dispersantes de pigmentos. El diacrilato de dipropilenglicol (36,5 %) y el tetrakis(3-mercaptopropionato) de pentaeritritol (35,5 %) proporcionan fluidez y viscosidad adecuadas, a la vez que garantizan un curado rápido. El dispersante de pigmentos constituye el 21 %, lo que garantiza una dispersión uniforme del pigmento en la tinta. Se añaden fotoiniciadores (7 %) para asegurar un curado eficaz al exponerse a la luz UV.

Formulación B:

La fórmula B se diferencia de la fórmula A al utilizar un acrilato multifuncional para garantizar una película curada más duradera y rígida. Esta fórmula también incluye diacrilato propoxilado de neopentilglicol, oligómeros a base de acrilato de metilo y mezclas de fotoiniciadores líquidos para mejorar el curado. Además, contiene dispersantes de pigmentos y otros aditivos para garantizar la estabilidad y la adhesión durante el uso.

 

Conclusión

La tinta UV , con sus propiedades de curado rápido, se utiliza ampliamente en las tecnologías de impresión modernas. Su formulación consta de varios componentes, como prepolímeros polimerizables, fotoiniciadores, diluyentes reactivos, colorantes y aditivos, cada uno de los cuales desempeña un papel fundamental en la fluidez, la velocidad de curado, la adhesión y las propiedades superficiales. Según los requisitos específicos, la formulación se puede ajustar para garantizar el mejor rendimiento, proporcionando productos impresos de alta calidad con excelente durabilidad y acabado superficial.