Durante la producción de artículos de plástico, es típico imprimir una serie de diseños o texto en sus superficies para mejorar su atractivo visual. Esto a menudo implica añadir elementos como corporativos logotipos, números de modelo de producto y varios otros patrones o ilustraciones.
Actualmente, existen diversas técnicas para aplicar estas impresiones a piezas de plástico. Entre ellas, serigrafía, tampografía, y grabado láser destacan como los métodos más utilizados.
Serigrafía
Cómo funciona la serigrafía
Serigrafía funciona según los principios básicos de “bloqueo” y “permeabilidad de la tinta”. Este proceso se puede descomponer en varios pasos clave:
1. Creación del marco de serigrafía: Inicialmente, un marco se necesita, generalmente hecha de madera o metal. Un malla serigráfica, usualmente una malla fina de nailon o poliéster, se tensada firmemente sobre este marco.
2. Aplicación de la emulsión fotográfica: Una capa de emulsión fotosensible se aplica uniformemente sobre la pantalla. Una vez expuesta a la luz, esta emulsión se endurece, mientras que las áreas no expuestas permanecen blandas y se pueden lavar con agua.
3. Exposición: El patrón de diseño preparado (generalmente un diseño negro sobre una película transparente) se coloca sobre la pantalla recubierta con la emulsión fotosensible, y luego se expone a la luz. Después de la exposición, las áreas de la emulsión bajo el diseño permanecen blandas.
4. Revelado: Después de la exposición, la pantalla se lava con agua. La se lava la emulsión no expuesta, revelando los detalles del patrón. De esta manera, la tinta puede pasar solo a través de estas partes no bloqueadas de la malla.
La imagen muestra el aspecto general de todo el bastidor de serigrafía, junto con un primer plano de la estructura de malla del bastidor.
En la imagen, es evidente que las áreas de la malla correspondientes al diseño están abiertas, permitiendo que la tinta pase, mientras que las otras áreas han sido cubiertas con una emulsión fotosensible, bloqueando la tinta.
5. Impresión: La pantalla se coloca sobre el material a imprimir. Se vierte tinta y se usa una espátula para presionar uniformemente la tinta a través de las áreas despejadas de la malla sobre el material.
6. Limpieza y reutilización: Después de imprimir, la pantalla se limpia a fondo para eliminar toda la tinta y la emulsión, dejándola lista para su uso futuro.
Ejemplos de serigrafía
Ventajas de la serigrafía
Versatilidad: La serigrafía se puede aplicar a una amplia gama de materiales, como papel, plástico, metal, vidrio, madera e incluso tela.
Capas de tinta duraderas y gruesas: La capa de tinta en serigrafía es más gruesa en comparación con otros métodos de impresión, lo que resulta en colores más vivos con buena resistencia a la luz y al desgaste.
Colores vibrantes: Debido a la transferencia directa de tinta desde la pantalla al material, la saturación del color es alta, lo que produce efectos llamativos.
Rentable para producción en masa: La serigrafía es altamente rentable para la producción a gran escala. Una vez establecida la plantilla, permite una replicación rápida y económica.
Desventajas de la serigrafía
Limitaciones de la superficie de impresión: El área para la serigrafía debe ser lo más plana posible. Las superficies irregulares pueden provocar una distribución desigual de la tinta. Las hendiduras excesivas pueden impedir que la pantalla haga contacto adecuado, dificultando la impresión.
Desafíos con superficies cilíndricas: Aunque la serigrafía sobre superficies cilíndricas es posible, requiere que la pantalla se mueva en sincronía con la rotación del producto, lo que aumenta la complejidad y el costo. Este método es menos adecuado para la producción a pequeña escala.
Requisitos de volumen: La serigrafía es generalmente más adecuada para la producción a gran escala debido a la necesidad de plantillas y dispositivos para posicionar los productos durante la impresión. Existen dispositivos simples y completos para volúmenes pequeños y grandes, respectivamente. El posicionamiento manual con dispositivos simples puede tener una mayor tasa de error.
Limitaciones de color: Cada color requiere una pantalla separada. Generalmente se usa para uno, dos o tres colores; un aumento en el número de colores puede incrementar las dificultades y los costos de producción, con el riesgo añadido de desalineación entre los diferentes colores.
Limitaciones de resolución: En comparación con otras tecnologías de impresión como la impresión digital, la serigrafía ofrece menor detalle y resolución.
Limpieza y mantenimiento: Es necesario limpiar y mantener regularmente la pantalla, especialmente en entornos de producción de alta intensidad.
Preocupaciones ambientales: Algunos solventes y tintas utilizados en serigrafía pueden ser dañinos para el medio ambiente. Es importante asegurarse de que las tintas cumplan con estándares ambientales como RoHS y REACH.
Procesos de curado de la tinta
Garantizar la durabilidad mediante el curado Para que las tintas logren una adhesión y durabilidad óptimas, es esencial un proceso de curado. Existen dos tipos principales de métodos de curado:
Curado térmico: En este método, los elementos impresos se colocan en una cámara de temperatura constante. Se exponen a radiación infrarroja lejana o se calientan con aire caliente, lo que desencadena una reacción térmica que cura la tinta. La temperatura generalmente se controla entre 60 °C y 100 °C, y a veces puede alcanzar unos 150 °C.
Por lo general, las temperaturas de curado más altas pueden dar mejores resultados de impresión. Sin embargo, el tratamiento a altas temperaturas puede provocar contracciones y deformaciones, por lo que todo depende del material plástico sobre el que se imprima.
Curado UV: Este método consiste en exponer los elementos impresos a longitudes de onda específicas de luz ultravioleta (UV). El proceso fotorreactivo bajo la luz UV provoca el curado de la tinta. El curado UV es un método eficaz para solidificar rápidamente la tinta y resulta especialmente útil para ciertos tipos de formulaciones de tinta y aplicaciones de impresión.
Serigrafía rotativa - Video Tutorial
Lo que verá. Este vídeo demuestra rápidamente cómo funciona la serigrafía: una rasqueta empuja la tinta a través de las áreas abiertas de una plantilla (pantalla) sobre un sustrato de plástico, seguido de secado/curado.
De plano a cilíndrico. La serigrafía se utiliza normalmente en piezas planas sin protuberancias. Con la serigrafía rotativa, el método se extiende a piezas cilíndricas.
Movimiento sincronizado (cómo gira). La pieza gira en sincronía con la pantalla. En este ejemplo, un accionamiento de piñón y cremallera acopla el movimiento con precisión. Algunos sistemas se basan en la fricción entre la pantalla y la pieza para hacerla girar, pero nosotros preferimos el engranaje positivo para evitar deslizamientos y la borrosidad que provocan.
Fijación y ajuste. La pieza encaja en un pomo/ localizador de posicionamiento. El ajuste debe ser preciso: si está demasiado suelto, provoca manchas en la impresión; si está demasiado apretado, dificulta la inserción y conlleva riesgo de daños.
Registro y calidad. Los números impresos y la ranura interna se alinean con posiciones de referencia fijas; nada es aleatorio. La serigrafía rotativa exige una cuidadosa atención al detalle para lograr claridad, precisión y una fuerte adherencia.
Tampografía
Cómo funciona la tampografía
Un enfoque indirecto para superficies complejas La tampografía es una técnica de impresión indirecta, utilizada principalmente para imprimir sobre superficies irregulares o materiales difíciles de imprimir. Los pasos básicos de la tampografía se pueden resumir de la siguiente manera:
1. Fabricación de planchas y grabado: Inicialmente, se crea una plancha de impresión con el patrón deseado, normalmente fabricada con metales como acero o cobre. La zona del patrón se graba con pequeñas cavidades.
2. Relleno de tinta: A continuación, se rellena la tinta en las zonas grabadas de la plancha de impresión.
3. Eliminación del exceso de tinta: Se utiliza un rasqueta (o una espátula) para eliminar el exceso de tinta de la superficie de la plancha, dejando tinta solo en las zonas grabadas.
4. Uso del tampón: Un tampón de silicona blando y elástico (el tampón de la tampografía) entra en contacto con la plancha, transfiriendo la tinta de las zonas grabadas al tampón.
5. Transferencia al producto: Después, el tampón se desplaza hasta el artículo a imprimir y presiona suavemente para transferir la tinta del tampón a la superficie del artículo. La suavidad y elasticidad del tampón de silicona le permiten adaptarse a diversas superficies irregulares.
6. Secado y curado: La tinta se seca y cura sobre la superficie del artículo, completando el proceso de impresión.
Ejemplos de tampografía
Ventajas de la tampografía
Adecuado para superficies complejas: La tampografía es capaz de imprimir sobre superficies irregulares, desiguales, curvas e incluso rugosas.
Representación de detalles finos: Este método puede imprimir patrones y textos intrincados, lo que lo hace adecuado para impresión gráfica de alta precisión.
Versatilidad en compatibilidad de materiales: La tampografía se puede aplicar a una variedad de materiales, incluidos plásticos, metales, vidrio, cerámica y madera.
Adaptabilidad en color: Se pueden utilizar tintas de varios colores, aunque cada ciclo de impresión solo puede aplicar un color. La impresión multicolor se logra mediante múltiples ciclos de impresión.
Eficiencia y flexibilidad: La tampografía es muy adecuada para la producción rápida y la personalización de lotes pequeños, con un cambio de plancha cómodo.
Desventajas de la tampografía
Limitaciones de color: Al igual que la serigrafía, cada ciclo de impresión solo puede utilizar un color, lo que hace que la impresión multicolor requiera más tiempo y sea más costosa.
Limitaciones de la superficie de impresión: Aunque la tampografía destaca en superficies desiguales, tiene limitaciones al tratar con superficies extremadamente irregulares o estructuras escalonadas. Estas formas pueden dificultar la expansión del tampón de silicona, afectando su contacto con la superficie de impresión. Un contacto incompleto puede dar lugar a patrones de impresión distorsionados, afectando así a la calidad de impresión. Se requiere especial atención para garantizar que el tampón contacte uniformemente con toda el área de impresión y lograr una impresión clara y precisa.
Limitaciones de tamaño de patrón: Debido a las limitaciones de tamaño del tampón de silicona, el área de impresión es generalmente pequeña y no es adecuada para impresión de gran superficie.
Profundidad de tinta superficial en impresiones individuales: La capa de tinta aplicada en un solo ciclo de impresión es relativamente fina. Esto se puede compensar eficazmente realizando dos o tres ciclos de impresión, lo que también conlleva un mayor costo de producción.
Tiempo de secado de la tinta: Algunos tipos de tinta requieren tiempos de secado más largos, lo que puede afectar la eficiencia de producción.
Impacto ambiental: Ciertas tintas de tampografía pueden contener compuestos orgánicos volátiles (COV), lo que representa riesgos potenciales para el medio ambiente y la salud de los operadores.
Requisitos de tinta para serigrafía y tampografía
La serigrafía y la tampografía requieren unas propiedades específicas de las tintas para garantizar un rendimiento y una durabilidad óptimos en superficies de plástico. A continuación se indican algunos requisitos clave de las tintas.
Adherencia de la tinta al sustrato
La adhesión entre la tinta y el plástico es un requisito fundamental tanto para la serigrafía como para la tampografía. La adhesión se evalúa más comúnmente con el prueba de adhesión cross-hatch—a menudo denominado el prueba de cuadrícula—mientras que un método más rápido e informal es raspar la impresión con una uña o una espátula de plástico para ver si se desprende.
Los plásticos pueden clasificarse en dos categorías en función de la adherencia de la tinta:
Buena adhesión: Los plásticos con mayor polaridad molecular—como ABS (a menudo la opción más fácil y preferida para la impresión en plástico), PA, PC y PVC—tienen una energía superficial relativamente alta, por lo que las tintas se adhieren bien sin pretratamiento. Para estos materiales, generalmente es suficiente elegir una tinta compatible.
Mala adhesión: Los plásticos de baja polaridad como PE, PP, PET y POM (los más difíciles de imprimir) generalmente requieren pretratamiento para lograr una adhesión adecuada de la tinta. Los métodos comunes incluyen tratamiento con plasma o corona, tratamiento con llama o la aplicación de una imprimación/promotor de adhesión.
En algunos casos, los materiales plásticos que contienen plastificantes u otros aditivos pueden hacer que la adhesión de la tinta se debilite con el tiempo a medida que estas sustancias químicas migran a la superficie. Para evitar esto, se recomienda utilizar materiales vírgenes y evitar plásticos con aditivos desconocidos.
Resistencia al alcohol
Algunos productos de plástico, particularmente en dispositivos médicos, electrónica e interiores automotrices, pueden entrar en contacto con alcohol durante su uso. En estos casos, es importante elegir tintas resistentes al alcohol.
Para comprobar la resistencia al alcohol, se frota un algodón empapado en alcohol sobre la superficie impresa entre 50 y 100 veces. Si la tinta empieza a desprenderse, no es resistente al alcohol. En entornos que requieran resistencia al alcohol, asegúrese de seleccionar tintas diseñadas para soportar la exposición al alcohol. Esto depende de la formulación de la tinta, los aditivos y el proceso de curado.
Resistencia a los rayos UV (exposición a la luz solar)
Mientras que las tintas estándar son adecuadas para uso en interiores, los productos destinados a uso en exteriores deben tener tintas resistentes a la luz ultravioleta (UV) para evitar la degradación por la exposición prolongada al sol.
Bajo la exposición a los rayos UV, las tintas pueden desteñirse, decolorarse y, con el tiempo, empolvarse o despegarse.
Por tanto, las tintas resistentes a los rayos UV son necesarias para los productos de exterior. Por ejemplo, un producto impreso con tinta estándar mostró un cambio de color significativo de verde a azul tras solo seis meses de exposición a la luz solar.
Sin embargo, al utilizar tinta resistente a los rayos UV, el color se mantuvo estable incluso después de 12 meses, con sólo un ligero desgaste en algunas zonas.
Grabado láser
El grabado láser también se conoce como grabado láser o marcado láser. Implica el uso de rayos láser de alta energía para grabar marcas en la superficie. Este método puede crear marcas duraderas y precisas, como texto, patrones y códigos de barras, en varios tipos de superficies plásticas. El proceso de marcado láser generalmente implica los siguientes pasos:
Cómo funciona el grabado láser
Diseño del gráfico: El primer paso es diseñar el contenido a marcar, que puede incluir texto, gráficos, códigos de barras, etc. Estos diseños generalmente se crean utilizando software especializado en una computadora.
Configuración de parámetros láser: Dependiendo del efecto de marcado deseado y el tipo de plástico, se configuran los parámetros del láser, como potencia, velocidad, enfoque y frecuencia.
Ejecución del marcado láser: El producto plástico se coloca en la mesa de trabajo de la máquina de marcado láser. El láser emite un haz de alta energía que se mueve a lo largo de una trayectoria predeterminada, enfocándose en la superficie del plástico.
Respuesta del material: Cuando el láser entra en contacto con la superficie del plástico, pueden ocurrir varias reacciones físicas o químicas diferentes, dependiendo de la naturaleza del plástico y de la configuración del láser:
- Retirada de material: El láser ablaciona una capa de la superficie, creando una marca rebajada.
- Cambio de color: El calor del láser provoca un cambio de color en el plástico, formando un claro contraste en el marcado.
- Cambio químico: El láser induce una reacción química que altera el color o la textura de la superficie del material.
Enfriamiento y procesamiento: Una vez completado el proceso de marcado, a veces puede ser necesario enfriar y realizar procesamientos adicionales para garantizar la calidad del marcado.
Ejemplos de impresión láser
Ventajas del marcaje láser
Precisión y detalle: El marcado láser puede crear patrones extremadamente finos y complejos.
Proceso sin contacto: El proceso de marcado no implica contacto físico, lo que reduce el desgaste o la deformación del producto.
Velocidad y automatización: El marcado es rápido y se puede integrar fácilmente en líneas de producción automatizadas.
Durabilidad: Las marcas son duraderas y resistentes al desvanecimiento o al desgaste.
Sin embargo, la eficacia del marcado por láser puede variar en función del tipo de plástico y su color. Los distintos materiales reaccionan de forma diferente al láser, por lo que es necesario ajustar los parámetros del láser para materiales específicos.
Desventajas del marcado por láser
Limitaciones de color: Los colores que se pueden lograr con el marcado láser dependen en gran medida del material y de su reacción al láser. Comúnmente, las marcas son de color gris claro para contrastar con el fondo. Debido a limitaciones técnicas, otras opciones de color están restringidas.
Limitaciones en superficies irregulares: Debido a las limitaciones de distancia focal, el marcado láser puede tener dificultades para lograr impresiones uniformes y claras en superficies irregulares o texturizadas.
Preocupaciones de durabilidad: Aunque generalmente se consideran permanentes, las marcas láser pueden desvanecerse o desgastarse bajo ciertas condiciones, como la exposición prolongada a luz intensa o productos químicos agresivos.
Conclusión
La impresión en productos plásticos no se limita solo a la serigrafía impresión, tampografía, y grabado láser; también existen otros métodos como impresión por transferencia de agua, decoración en molde, estampado en caliente (estampado con foil) y impresión por inyección de tinta. Aunque estas técnicas podrían no ser tan ampliamente utilizadas como las tres primeras, o podrían requerir volúmenes de producción más altos, cada una tiene sus características únicas.
A la hora de seleccionar la tecnología de impresión adecuada, hay que tener en cuenta diversos factores, como el tipo de material, las características de la superficie, los requisitos de diseño y la escala de producción, para satisfacer tanto las necesidades estéticas como prácticas del producto.
