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Será que curou? Imprimir E-mail
Escrito por Ricardo Cuenca   
Qua, 06 de Julho de 2011

Estamos assistindo a uma grande mudança no cenário gráfico mun­dial com a otimização dos processos de produção, alia­da a uma crescente preo­cu­pa­ção am­bien­tal.
Na impressão offset, por exemplo, hou­ve uma redução significativa da porcentagem dos ­óleos mi­ne­rais presentes nas tintas e um au­men­to do uso de ­óleos ve­ge­tais, cuja fonte de produção é renovável e ecologicamente correta.
Vamos relembrar. As tintas utilizadas em impressão gráfica são cons­ti­tuí­das basicamente por resinas, pigmentos, solventes e aditivos. O solvente é responsável pela solubilização das resinas. Estas têm a função de envolver os pigmentos, transportá-​­los pelo sistema de tintagem e fixá-​­los permanentemente no substrato, na forma de uma película uniforme. A secagem dessa película de tinta pode ser por evaporação ou absorção dos solventes, ou por polimerização (oxidopolimerização, quando o agente é o ar, ou cura instantânea, quando são usadas tintas ou vernizes UV). A utilização de tintas e vernizes ul­tra­vio­le­ta tem crescido bastante e neste artigo vamos nos aprofundar nesse assunto.
Entende-se por cura UV a conversão instantânea de um líquido rea­ti­vo em uma camada sólida com o uso de ra­dia­ção ul­tra­vio­le­ta. Essa rea­ção química acontece quando uma substância — o fo­toi­ni­cia­dor — presente na formulação da tinta absorve a energia emitida pela lâmpada UV, gerando ra­di­cais livres. Estes ini­ciam a polimerização, resultando em uma camada sólida em pou­cos segundos. Para a polimerização das camadas aplicadas sobre os substratos é utilizada uma unidade de cura geradora de ra­dia­ção UV na fai­xa de 200 a 400 nanômetros (nm).
A tecnologia de cura UV vem sendo bastante utilizada como uma alternativa para a preservação do meio am­bien­te, por se tratar de um sistema livre de emissão de compostos orgânicos vo­lá­teis (VOC). Essas formulações são 100% sólidas, ou seja, durante o processo de cura da película impressa não emitem nenhum solvente para a atmosfera. Além disso, consegue-se uma economia considerável devido à sua alta produtividade, alta qualidade do ma­te­rial de impressão curado, bai­xos índices de refugos e grande versatilidade de formulações, tanto para sistemas pigmentados (tintas de impressão) quanto para sistemas transparentes (vernizes).
Para alcançar o máximo apro­vei­ta­men­to da tecnologia UV é necessário observar alguns parâmetros que in­fluen­ciam diretamente o processo e a velocidade de cura:

Tipo de refletor UV
Existem dois tipos de refletores na unidade de cura UV: elípticos e parabólicos. Os refletores elípticos são os mais utilizados. Seu foco preciso concentra a ra­dia­ção em um ponto, au­men­tan­do deste modo a velocidade de cura.

Especificação da lâmpada UV
O fabricante de lâmpadas UV especifica a potência aplicada e dis­tri­buí­da por todo o corpo da lâmpada e indica o espectro de emissão no qual ela atua para atender a necessidade de cura dos revestimentos aplicados. O tipo de lâmpada mais utilizado é de mercúrio a média pressão, dotada de gálio, que atende bem a concentração de energia em fai­xas su­pe­rio­res aos 390 nm exigidos para os sistemas pigmentados ou de alta camada aplicada.

Dose de UV
Indica a energia total que atinge uma determinada área da superfície do ma­te­rial por um tempo de exposição su­fi­cien­te para que a formação de ra­di­cais livres seja alcançada. Assim, quanto ­maior a velocidade, menor será o tempo de exposição e menor será a dose de UV sobre a superfície a ser curada. É expressa em J/cm².

Intensidade de UV
É a quantidade de fótons recebidos por unidade de área pela superfície do substrato, va­rian­do conforme a potência da lâmpada e a distância entre a superfície do substrato e a unidade de cura (refletor). É expressa em W/cm².

Seleção do fotoiniciador
De forma geral, a seleção dos fo­toi­ni­cia­do­res, fotossensibilizadores e das aminas (subs­tân­cias que melhoram a ação dos fo­toi­ni­cia­do­res) deve corresponder às necessidades de aplicação da formulação em desenvolvimento. O fabricante da tinta ou do verniz é responsável por essa formulação e deverá considerar: o tipo de lâmpada utilizada, pigmentação (sistema pigmentado), espessura de camada aplicada (alta ou bai­xa), velocidade de linha, espectro de absorção, intensidade da luz, potência da lâmpada, custo etc.

Espessura da camada
Quan­to ­maior for a espessura da camada aplicada, ­maior será a dificuldade de obter a cura, porque os fo­toi­ni­cia­do­res da parte su­pe­rior da camada absorvem a ­maior parte dos fótons, formando uma bar­rei­ra. Numa camada excessivamente espessa a ra­dia­ção UV pode não chegar à parte in­fe­rior, resultando numa cura apenas su­per­fi­cial.

Sistemas pigmentados
Nos sistemas pigmentados (tintas) existe uma forte competição entre pigmentos e fo­toi­ni­cia­do­res pela absorção dos fótons durante o processo de cura. Assim, a velocidade de cura é in­fluen­cia­da também pelo grau de transparência, concentração de pigmento e pelo grau de dispersão dos pigmentos dessa tinta. Os fabricantes de tintas, para compensar essa dificuldade, adi­cio­nam à formulação fotossensibilizadores, que têm a função de absorver fótons de comprimentos de onda diferentes e ativar os fo­toi­ni­cia­do­res.

Cor do substrato
Substratos brancos, pretos ou coloridos também competem com os fo­toi­ni­cia­do­res, tanto nos sistemas pigmentados quanto nos transparentes (vernizes). Diferentes resultados de cura são obtidos se aplicarmos a mesma espessura de camada sobre esses tipos de substratos, em consequência da reflexão ou absorção dos fótons UV.

Janela de cura
Uma cura efi­cien­te e constante é obtida somente quando os valores de dose e intensidade são corretamente controlados em conjunto. Os usuá­rios fi­nais devem utilizar um ra­diô­me­tro para o controle efi­cien­te do processo de cura UV na linha de produção. Esse equipamento permite ava­liar se o sistema de cura está fornecendo os ní­veis de intensidade e dose ne­ces­sá­rios para a cura completa.
O controle do processo de cura UV só se mostra efi­cien­te quando há um parâmetro de comparação dos valores mínimos e máximos ­ideais para a cura do ma­te­rial aplicado. Os parâmetros são conhecidos por janela de cura.
A determinação da janela de cura é de fundamental importância. Conhecendo-se esses limites evita-se a ocorrência de camadas “pegajosas” (com tack) ou sem aderência cau­sa­das por ra­dia­ção in­su­fi­cien­te, ou de camadas amareladas e quebradiças por exposição excessiva. Os valores da janela de cura são determinados a partir da va­ria­ção de velocidade da es­tei­ra que transporta o ma­te­rial a ser curado e da potência das lâmpadas (bai­xa, média ou alta). Com a janela de cura determinada pode-se dar início a um controle de processo efi­cien­te.
O resultado da cura de uma camada aplicada pode ser ava­lia­do por intermédio de um ou mais testes que, embora não sejam padronizados, fornecem bons in­dí­cios de como se encontra o nosso sistema de cura UV.

Teste de resistência à blocagem
O fato de as folhas impressas “grudarem” umas nas ou­tras sob uma carga significativa, gerada pelo empilhamento, na maio­ria das vezes nos leva a acreditar que a cura está inadequada. Porém, o problema pode estar relaciona­do ao efei­to termoplástico da camada impressa, ou seja, pode ser que a tinta esteja bem curada, mas, em função da absorção do calor intenso gerado durante a cura, ocorre o amolecimento da camada impressa, principalmente se não hou­ver um res­fria­men­to efi­cien­te. Um método rápido para verificar a resistência à blocagem é conhecido como o “teste do polegar”, que consiste em pres­sio­nar o dedo fortemente contra a superfície impressa e oscilar em um movimento pendular entre 90 e 120 vezes no mesmo local, verificando pos­te­rior­men­te se esta área se apresenta fosca ou se ocorreu alguma abrasão na camada aplicada.

Teste de adesão
Esse teste consiste em ava­liar a adesão de uma tinta ou verniz UV sobre substratos im­per­meá­veis, como os plásticos, ou sobre alguns pa­péis ou cartões não porosos. Tal teste só tem efei­to quando temos certeza que a tinta utilizada é adequada para aquele substrato. Aplica-se uma fita adesiva padrão (3M 683) sobre a camada curada e remove-se com uma puxada rápida, observando pos­te­rior­men­te se existe a presença de uma mancha de camada de tinta arrancada na fita, que sinalizará uma cura in­su­fi­cien­te.

Teste de resistência a riscos
Esse teste depende mui­to da ex­pe­riên­cia do impressor, pois consiste em esfregar a unha repetidas vezes sobre a área contendo a tinta UV impressa e curada com uma li­gei­ra pressão de contato. A presença de riscos indicará uma cura insuficiente ou uma película de­ma­sia­da­men­te macia. Nesse caso, um verniz de acabamento sobre a impressão é recomendado.

Teste de resistência à fricção (atrito)
Este teste consiste em esfregar a superfície impressa e curada com ou­tro pedaço de substrato, impresso ou não, que não necessita ser idêntico ao da impressão. O limite da resistência à fricção a seco da amostra impressa é caracterizado por uma degradação, que pode ser acompanhada pela transferência da tinta devido à fricção com um substrato. O número de ciclos ne­ces­sá­rios para ocorrer tal degradação ou transferência mede o limite de resistência. A modificação do aspecto ou alteração vi­sual (pó, riscos, transferência) pode ser julgada com uma escala qualitativa (de 0 a 5) ou pela comparação com um padrão (in­fe­rior, igual ou su­pe­rior ao padrão).

Teste de permanganato de potássio
Quan­do curamos uma tinta UV, a quebra das ligações duplas das estruturas moleculares dos monômeros e oligômeros resultará em uma polimerização (ligação cruzada) entre os dois componentes por ação do fo­toi­ni­cia­dor. Dependendo das pro­prie­da­des da tinta UV, essa rede química pode ficar mais ou menos entrelaçada e mudará as pro­prie­da­des da camada, dei­xan­do-a flexível/macia, mui­to rígida/frágil ou com resistência química elevada.
Uma cura considerada adequada (ótima) não apresenta 100% das ligações cruzadas, mas aproximadamente entre 70 e 90%, em média. Os 10 a 30% das ligações duplas restantes que não rea­gi­ram ficarão presos na rede química e não conseguirão evaporar, podendo ser detectados pelo teste de permanganato. O permanganato de potássio em solução aquosa (1%) oxida os acrilatos que não rea­gi­ram e estão presentes na laca (monômeros ou oligômeros), cau­san­do uma coloração amarelada na camada aplicada, bastante visível. A densidade óptica da coloração cria­da pela solução sobre a superfície é pro­por­cio­nal à quantidade de ligações duplas que não reagiram dentro do produto curado. Assim, quanto mais forte for a coloração, menores são as ligações cruzadas na camada curada.
Esse teste envolve uma comparação com um valor padrão, que pode ser obtido rea­li­zan­do o teste sobre um trabalho pre­via­men­te validado.

Teste de resistência ao etanol
O etanol tem uma ação de dissolução, es­pe­cial­men­te sobre os componentes da tinta que não rea­gi­ram. Esse teste julga o grau de cura do filme de tinta e consiste em esfregar sobre a amostra impressa um chumaço de algodão embebido com etanol e verificar ao longo do tempo de teste se ocorreu alguma retirada de ma­te­rial da superfície impressa.

Teste de resistência ao MEK
Assim como o etanol, o MEK (metiletilcetona) tem poder de dissolução sobre vernizes, es­pe­cial­men­te sobre seus componentes que não rea­gi­ram. O MEK é usado para testar apenas os vernizes de cura UV, uma vez que ele seria bastante agressivo sobre as tintas UV (um teste usando MEK não daria resultados conclusivos sobre as tintas UV). Também consiste em esfregar sobre a amostra com verniz um chumaço de algodão embebido com MEK e verificar se ocorreu alteração vi­sual na camada curada. Deve ser observado que um resultado de teste “negativo” pode estar re­la­cio­na­do não apenas a uma cura ineficaz, mas também pode ocorrer devido a uma camada de revestimento de verniz in­su­fi­cien­te.

Ricardo Cuenca é tecnólogo gráfico, professor da Escola Senai Theobaldo De Nigris e especialista em tintas e colorimetria.

Texto publicado na edição nº 78