Produzione dell'Inchiostro
La produzione dell'inchiostro (Figura 5-10) è un processo chimico complesso che richiede una profonda competenza sia in chimica sia nei processi di stampa, oltre ad attrezzature di produzione specializzate. Sebbene esistano diversi metodi, la maggior parte condivide queste fasi produttive fondamentali: formulazione, premiscelazione, macinazione, filtrazione e collaudo.
Formulazione. Poiché la formulazione è la responsabilità principale del produttore di inchiostro, viene qui riassunta. Una tipica composizione di inchiostro per macchine a foglio comprende:
• Pigmento: nero fumo, blu ftalo, rubino o altro
• Vernice: alchidica a olio lungo, fenolica o vernice litografica uretanica
• Essiccante: sali di cobalto e manganese
• Solvente: olio per essiccazione a caldo, 535°F (280°C)
• Modificatore: composto ceroso per la resistenza all'abrasione
Questi inchiostri standard essiccano principalmente per polimerizzazione, una reazione chimica innescata dall'ossigeno e catalizzata dagli ioni di cobalto e manganese presenti nell'essiccante.
La formulazione dell'inchiostro comporta la selezione e la proporzionatura precise degli ingredienti in base all'applicazione prevista. La maggior parte degli inchiostri litografici condivide categorie comuni di ingredienti: pigmenti, veicoli, additivi e agenti essiccanti (essiccanti).
Premiscelazione. Questa fase è critica quando si utilizzano pigmenti secchi, che consistono in grandi grumi di particelle chiamati aggregati o agglomerati. Questi devono essere disaggregati e bagnati dal veicolo. La dispersione iniziale utilizza lame rotanti di miscelazione per bagnare completamente il pigmento secco. Una seconda fase aggiunge altro olio e resina per creare una "base di macinazione" (Figura 5-11).
I pigmenti flush, che sono predispersi nel veicolo, richiedono una premiscelazione meno rigorosa. Gli inchiostri ottenuti da pigmenti flush possono passare direttamente alla macinazione dopo aver miscelato gli ingredienti principali.
Macinazione. La base di macinazione contiene ancora grandi agglomerati che richiedono un'ulteriore disaggregazione. In questa fase vengono spesso aggiunti ingredienti aggiuntivi come cere ed essiccanti. Si utilizza comunemente un mulino a sfere; è costituito da una camera, dischi rotanti e pallini di macinazione. L'inchiostro viene forzato nella camera e i dischi muovono i pallini metallici attraverso di essa per disaggregare il pigmento.
Un altro dispositivo di macinazione è il mulino a tre cilindri (Figura 5-12), che sottopone l'inchiostro a sforzo di taglio mentre passa tra cilindri rotanti a velocità diverse. Questa azione di taglio rompe gli agglomerati di pigmento in particelle microscopiche, garantendo che ciascuna sia completamente circondata e bagnata dalla vernice. La macinazione classifica anche il pigmento, consentendo al pigmento finemente disperso di fluire mentre trattiene le particelle più grossolane. Una lama raschiatrice rimuove l'inchiostro macinato dal cilindro ad alta velocità. Una macinazione accurata può richiedere fino a tre passaggi, a seconda della durezza del pigmento e della facilità con cui viene bagnato dalla vernice (Figura 5-13).
La macinazione è un processo costoso. Ridurla abbassa il costo dell'inchiostro ma introduce problemi come una ridotta forza colorante e un pigmento più grossolano. Le particelle di pigmento di grandi dimensioni possono causare un'usura prematura della lastra e graffi. Poiché il pigmento è il componente più costoso e una dispersione uniforme richiede una macinazione estesa, gli inchiostri di alta qualità hanno un prezzo più elevato.
Filtrazione. Dopo la macinazione, l'inchiostro viene sottoposto a filtrazione per rimuovere le particelle di dimensioni eccessive. Il sistema utilizza filtri a sacco con dimensioni dei pori decrescenti, da 150 micron fino a pochi micron. A volte viene incorporato un filtro elettromagnetico, in particolare con pigmenti secchi, per eliminare i frammenti metallici.
Collaudo. L'inchiostro finito viene testato per proprietà chiave, tra cui la viscosità (tack), la finezza di macinazione (dimensione delle particelle di pigmento) e l'assorbimento d'acqua (velocità di emulsione). Una volta che il prodotto soddisfa le specifiche, viene confezionato per la spedizione.
I progressi nell'automazione stanno semplificando le fasi produttive, mentre un'attenzione costante alla sostenibilità guida lo sviluppo di veicoli a base biologica e processi di riciclo efficienti per gli inchiostri di scarto. La chimica fondamentale della formulazione dell'inchiostro, tuttavia, rimane ancorata ai principi precisi qui delineati.