Por qué gelifica la tinta de impresión: equilibrio ácido-base y la química del cuerpo de la tinta
La gelificación de la tinta es un defecto con el que impresores y fabricantes de tinta llevan lidiando décadas. Aparecía con mayor frecuencia en las tintas antiguas a base de aceite, aquellas que secan por oxidación o por penetración en el papel. Las tintas a base de disolvente, que secan por evaporación, y las tintas al agua lo sufren con menos frecuencia, pero no son inmunes. Las causas son complejas, y algunas se remontan al propio procedimiento de fabricación, como si el secante se añadió al principio o al final del lote. Comprender cómo comienza la gelificación es el primer paso para prevenirla.
Aspecto de la gelificación de la tinta
Cuando una tinta gelifica, se vuelve espesa, filamentosa o grumosa. Deja de fluir de manera uniforme desde el tintero o el rodillo anilox, se transfiere mal a la plancha y al sustrato, y puede negarse a salir del envase. En casos extremos, la tinta se solidifica en una masa que no se puede volver a mezclar hasta un estado utilizable. El defecto puede aparecer durante la producción, durante el almacenamiento o después de abrir la lata en el taller de impresión.
Seis causas de la gelificación de la tinta
Los técnicos que estudian el problema suelen agrupar las causas en seis puntos:
1. El peso molecular de la resina en el sistema es demasiado alto, lo que empuja la viscosidad por encima de un nivel manejable.
2. El contenido de sólidos es demasiado alto, incluso cuando el vehículo de resina tiene una viscosidad baja.
3. El índice de acidez del sistema de tinta es demasiado alto.
4. El pigmento o la carga es de carácter alcalino.
5. El contenido de secante es excesivo, o el secante se añadió en el orden incorrecto.
6. El contenido de disolvente es demasiado alto, especialmente cuando el disolvente es de secado rápido.
Las dos primeras causas son de naturaleza física. Un formulador de tintas experimentado o un impresor de envases que comprenda el sistema suele poder detectarlas y evitarlas sin mucha dificultad. Las cuatro restantes son problemas químicos y exigen un enfoque distinto.
Índice de acidez y pigmentos alcalinos
Las causas químicas se remontan todas a una misma relación: el equilibrio ácido-base entre el pigmento y el vehículo. Las especies ácidas son electrofílicas, es decir, aceptan electrones y actúan como donantes de protones. Las bases son nucleofílicas; donan electrones y aceptan protones. Algunas resinas y disolventes son anfóteros, capaces de actuar en ambas direcciones. El agua, los alcoholes, los ácidos carboxílicos y la nitrocelulosa pertenecen a este grupo. Los disolventes de hidrocarburos alifáticos se sitúan en el lado opuesto, porque no pueden formar enlaces de hidrógeno, y los pigmentos abarcan desde fuertemente ácidos hasta neutros y alcalinos.
Los problemas aparecen cuando los caracteres ácido-base del pigmento y del vehículo no coinciden. Un negro de carbono fuertemente ácido usado con una resina de colofonia de alto índice de acidez es un ejemplo clásico. En un caso documentado, una resina de colofonia con un peso molecular de solo 330 gelificó y se apelmazó al usarse con un negro de carbono de alto poder colorante en una tinta flexográfica a base de disolvente de secado rápido, y la tinta no se transfería al sustrato. Las condiciones de procesamiento aumentan el riesgo. La alta temperatura de dispersión, la evaporación del disolvente durante la molienda y los aditivos mal elegidos empujan el sistema hacia una reacción ácida.
La solución: igualar el carácter ácido-base
La corrección estándar consiste en equilibrar el sistema. Un formulador puede combinar varias resinas y pigmentos de modo que sus caracteres ácido-base se compensen entre sí, o seleccionar un disolvente que se adapte bien a ambos. Este equilibrio es rutinario en las plantas de tinta, y funciona porque la gelificación no es un evento aleatorio; sigue una química predecible.
Micelas y el intervalo de concentración crítica
El lado químico de la gelificación se hace visible en un punto concreto. Cuando la concentración de las especies reaccionantes alcanza cierto valor, que cae dentro de un intervalo bastante estrecho, las propiedades macroscópicas de la tinta cambian de repente. A escala microscópica, las moléculas activas comienzan a asociarse y forman agregados de tamaño coloidal. Estos agregados se denominan micelas o coloides de asociación.
Las micelas tienen un comportamiento característico: solubilizan material. Las sustancias que eran insolubles o solo ligeramente solubles se vuelven mucho más solubles, un efecto de hinchamiento que acelera la reacción química. Toda la secuencia está estrechamente ligada a la dispersión del pigmento en el vehículo. Una vez que la tinta alcanza este estado, la viscosidad sube con rapidez y el lote se comporta como un gel.
Prevención en la práctica
Para los operarios del taller de impresión, las lecciones prácticas son sencillas. Almacene las tintas en envases sellados para que los disolventes rápidos no puedan escapar. Mantenga la dosificación del secante dentro de la recomendación del fabricante y siga el orden de adición sugerido. Evite el sobrecalentamiento durante la mezcla o la molienda. Y cuando llegue un nuevo lote de pigmento, confirme que su carácter ácido-base sea adecuado para el vehículo antes de comprometer un lote completo. La misma disciplina se aplica en el lado de la formulación, donde la selección de la resina y la elección del disolvente deciden si la tinta terminada permanece fluida durante su vida útil.