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Problemas comuns na impressão de filmes plásticos Imprimir E-mail
Escrito por Mônica Della Matta e Edson Lino dos Santos   
Sáb, 01 de Março de 2008

Os problemas que enfrentamos ao imprimir papéis ou cartões costumam ser agravados quando utilizamos materiais plásticos, principalmente em função da lisura, impermeabilidade, espessura, elasticidade e estrutura química dos filmes.

A impressão de filmes plásticos se torna mais complexa a cada dia, devido às varias aplicações a que se destinam, aos diversos tipos de películas, tecnologias de tratamento e relação tinta/solvente. Este artigo apresenta alguns dos materiais mais utilizados e os métodos para conseguir uma boa impressão sobre filmes plásticos.

Filmes plásticos
Um filme plástico é uma folha com espessura máxima de 250 µm (micrômetros). Ele pode ser constituído de um polímero ou pela combinação de duas ou mais películas em um único filme (obtido por coextrusão) e pode apresentar diversas características, dependendo de suas matérias-primas e os aditivos empregados, além de pressão, temperatura e velocidade de reação.

Dificuldades na impressão
A principal dificuldade no processo de impressão é conseguir a uniformidade de cobertura e fixação da tinta na superfície dos filmes, devido às características de suas estruturas químicas. Em geral, os plásticos são produtos de baixíssima reatividade e, portanto, seus filmes possuem superfícies com características altamente neutras. Para facilitar, podemos dizer que a superfície dos filmes possui baixa energia. Por esse motivo se faz um tratamento superficial nesses materiais para que ocorra a aderência da tinta.

O filme de polietileno é um exemplo clássico dessa baixa energia superficial, oferecendo grande dificuldade em trabalhos de impressão quando não tratados adequadamente. Uma gota de água na superfície de um filme de polietileno não perderá a forma, e simplesmente escorrerá, ou seja, falta energia ao filme para reter a água na sua superfície, e isso ocorrerá também com tintas ou outros revestimentos.

Tensão e energia superficial
Para se conseguir boa adesão da tinta é necessário que esta e o substrato tenham tensão e energia superficial compatíveis. A tensão superficial se refere ao grau de energia com o qual as moléculas de um líquido se unem umas às outras. A energia superficial descreve o grau de energia com a qual as moléculas da superfície de um sólido atraem e permitem a adesão desse fluido. Freqüentemente, esses dois termos se inter-relacionam, pois os dois medem a capacidade das moléculas se atraírem e se aderirem. A unidade de medida que se usa tanto para a tensão superficial quanto para a energia superficial é o dina por centímetro linear (d/cm).

Filmes típicos para embalagem
Todos os filmes plásticos têm baixa energia superficial e, portanto, não são fáceis de imprimir. Cada tipo de filme plástico apresenta um grau diferente de energia superficial. A tabela ao lado mostra a energia superficial de cada tipo de polímero.

Mais de 90% dos filmes plásticos utilizados na embalagens hoje se baseiam em PVC e polímeros e copolímeros de polietileno e polipropileno. A energia superficial desses materiais é muito baixa, não exibindo a força de atração necessária para a adesão das tintas.

Solventes comuns
Como comparação, examinaremos a tensão superficial dos solventes mais comuns hoje em dia. O benzeno, tolueno e xileno, todos têm uma tensão superficial de 29 dinas/cm. Quase todos os álcoois têm uma tensão superficial próxima a 22 dinas/cm. A água tem uma tensão superficial de 72 dinas/cm e a tinta à base de água apresentará tensão próxima a 45 dinas/cm. Para obter uma boa adesão da tinta, a energia superficial do filme plástico deve ser no mínimo 12 dinas/cm maior que a tensão superficial do solvente que for utilizado.

Umectabilidade
A capacidade de uma superfície de promover a expansão e aderência de um líquido é denominada umectabilidade, tensão de umectação ou simplesmente fator adesão.

Quando a tensão superficial de um líquido que está em contato com um sólido é mais alta que a energia superficial do substrato sólido, as moléculas do líquido tendem a ficar unidas, ao invés de atrair o sólido. Conseqüentemente, as moléculas formarão grandes gotas e bolhas na superfície do substrato. Isto é conhecido como baixo poder de umectação. Esse tipo de condição entre um sistema de tinta e o filme plástico resultará na falta de adesão da tinta no filme. Quando a tensão superficial do líquido é menor que a energia superficial do substrato sólido, a atração das moléculas à superfície aumenta e a atração entre elas diminui. Sendo assim, o líquido se espalhará sobre a superfície. Isso pode ser chamado de boa umectabilidade.

Porém, a boa umectabilidade não é o único fator que pode afetar a adesão da tinta. Para complicar, há mais um problema: muitos filmes de embalagem contêm aditivos projetados para dar ao produto certas características físicas finais. Tais aditivos muitas vezes podem afetar a adesão de tinta.

Essas combinações de aditivos afetam significativamente a habilidade de imprimir sobre filmes e cada combinação tem sua própria série de problemas. Além disso, também há várias combinações de polímeros para produzir diferentes proporções de transmissão de gases, principalmente em embalagens de alimentos, pois aumentam o tempo de armazenamento.

Migração dos aditivos
Filmes com aditivos que migram podem apresentar uma boa adesão na impressão de tinta e depois perder essa fixação quando envelhecem. Isso ocorre com filmes que contenham aditivos de deslizamento e surfactantes. Em conseqüência, as condições de armazenamento do filme impresso são muito importantes. Se os filmes com esse tipo de aditivos são armazenados em lugares quentes, a quantidade de migração do aditivo aumenta consideravelmente. Por exemplo, para filmes retráteis, ambientes quentes são temperaturas acima de 36°C durante dois ou três dias.

Além disso, devido a pressões internas da bobina, a migração ocorrerá em diferentes proporções. Uma queixa comum na indústria é da adesão de tinta ser boa na superfície de um rolo antigo, porém próxima ao centro da bobina a adesão apresentar-se muito pobre. Suspeita-se que isso se deve a forças diferentes de pressão que afetam a migração do aditivo.

Tratamento superficial
Consiste em um método de preparação da superfície de um material para que este adquira condições de receber uma camada de outro material, a título de cobertura.

O método mais comum para obter adesão da tinta nesses materiais é oxidar a superfície do substrato. Isso aumentará a energia superficial e também proverá os grupos moleculares polares necessários para boas adesões entre a tinta e as moléculas do plástico. Para tanto, há o tratamento por chama e o corona de descarga elétrica.

O tratamento por chama funciona essencialmente da mesma forma que o corona. Sua principal desvantagem é o excessivo calor gerado pela chama de gás. Isto é inaceitável para aplicações em plásticos retráteis. O tratamento corona de descarga elétrica na superfície do filme é o método usado com mais freqüência para a impressão de materiais poliméricos. Ele é realizado passando o filme através de uma descarga de alta voltagem, o que aumenta a energia superficial, além de queimar a cera e os óleos na própria superfície do filme, permitindo assim que a tinta forme um vínculo de atração com a superfície do polímero.

Os níveis necessários para obter boa adesão da tinta variam segundo as bases dos polímeros e os aditivos dos filmes. Normalmente, os filmes que serão utilizados para a impressão devem ter no mínimo 37 dinas/cm, sendo que o ideal é 40 dinas/cm. Mas isso também depende do tipo de solvente da tinta. Solventes como o tolueno possuem baixa tensão superficial e fortes forças de atração. Porém, ele não serve para embalagens que entrem em contato com alimentos.

O tratamento se faz normalmente após extrusão e antes de embobinar o material. Isso é requerido com freqüência quando a quantidade de aditivo é tão alta que o efeito de migração ocorre a um alto grau. Com filmes desse tipo, o acumulo de aditivo pode ser tão elevado que o tratamento não surtirá efeito a menos que se faça imediatamente depois da extrusão. Filmes assim podem ter uma vida limitada. A energia superficial diminuirá com o tempo, causando perda de adesão. O tratamento corona do filme também pode ser feito na impressora.

Controle do tratamento do filme
Para identificar as áreas que receberam tratamento, utilizam-se métodos simples e práticos. Pode-se efetuar uma impressão sobre o polietileno com uma de aderência conhecida. Após a secagem coloca-se uma fita adesiva sobre a impressão, retirando-a em seguida, observando a quantidade de tinta arrancada. O tratamento está deficiente quando a fita retira toda a impressão com a qual entrou em contato. Se a tinta permanece ilesa sobre o filme, o tratamento é considerado bom. Se o arranque é parcial, o tratamento não foi suficientemente intenso.

Pode-se também verificar se um filme foi ou não tratado, gotejando um líquido qualquer sobre o mesmo e observando se este forma uma gota ou se espalha. Porém, assim, não há como conseguir um valor da intensidade de tratamento que permita comparações entre amostras. Há um método padrão de ensaio que determina os valores de tensão de umectação de filmes de poliolefinas (ASTM D 2578-67), utilizando misturas de formamida e cellosolve (etileno glicol monometil éter). Em função da composição sabe-se a tensão superficial da solução, valores que indicam a tensão de umectação da superfície do filme.

Aplicam-se sobre a superfície tratada do filme a ser testado soluções com graus de tensão específicos. Pode-se usar um pequeno chumaço de algodão para espalhar a solução, sem exercer muita pressão. Depois de espalhada a solução, deve-se verificar se o líquido permanece sem separação por um prazo mínimo de dois segundos. Caso essa separação não ocorra (ou seja, não forme gotículas), deve-se aplicar com um algodão limpo a solução de numeração superior. Essa operação deve ser executada até que ocorra a separação da solução em pequenas gotículas e a interpretação do teste é feita fornecendo o número da solução anterior (ou seja, a solução com maior tensão superficial que não formou gotículas). Em condições padrão de extrusão e tratamento, pode-se trabalhar com um número bem pequeno de soluções.

Esse teste se baseia na associação entre a tensão de umectação e o grau de tratamento do filme. Uma precaução que deve ser observada é que o teste esteja sujeito à interpretação do aplicador e as soluções tenham uma vida limitada. O uso de soluções velhas pode levar a resultados contraditórios.

Problemas com tratamento excessivo

O tratamento excessivo pode ser prejudicial, pois o filme terá suas propriedades mecânicas diminuídas, tendendo a rasgar-se com mais facilidade, além de aumentar a aderência entre as superfícies, ocasionando a formação de blocos compactos, o que, obviamente, dificultará sua manipulação.
Poderá ocorrer o aparecimento de microporos (perfurações de pequenas dimensões) que, dependendo do tamanho e quantidade, podem permitir a transferência da tinta de impressão para a face interna, sem contar a elevação do risco de repinte, que é a transferência da impressão para a face superposta.

Esses problemas aumentam na proporção em que a medida da espessura do filme diminui, sendo necessário para filmes muito finos um controle mais rigoroso, assegurando valores de tratamento no limite mínimo para a aderência da tinta.

O controle de tensão do filme na impressão flexográfica será facilitado nas impressoras satélite, pois estas mantêm o filme apoiado durante todo o percurso de impressão, reduzindo as variações de tensão e auxiliando a manutenção do registro. O mesmo não ocorre numa impressora convencional.
Como foi exposto, percebe-se que a impressão de filmes plásticos possui um grande número de variáveis que devem ser cuidadosamente controladas para se obter o melhor resultado gráfico possível. O aprofundamento no estudo dessas variáveis possibilita uma diminuição dos problemas de impressão.

Mônica Della Matta é engenheira química, técnica em Artes Gráficas e professora dos cursos Técnico e Superior da Escola Senai Theobaldo De Nigris.
Edson Lino dos Santos é químico industrial, técnico em Artes Gráficas e professor dos cursos Técnico e Superior da Escola Senai Theobaldo De Nigris.


Referências
Reese, D.E. – Desafíos a Vencer al Imprimir Películas Plásticas para Empaques. Verano, 1994. Artigo da revista Flexo Español Vol. 9 n-º 3.
Gomes, I.S. – Suportes de Impressão. Apostila Escola Senai Theobaldo De Nigris. São Paulo, 2006
Cenatec – Considerações sobre o Processo de Tratamento Corona. Apostila do Centro Nacional de Tecnologia Senai Mario Amato. São Paulo, sem data.

Texto publicado na Edição 60