Produzioni di inchiostri offsetLe evoluzioni tecniche delle macchine da stampa offset e le novità nella fabbricazione delle carte da stampa sono da sempre lo stimolo per la ricerca e lo sviluppo di inchiostri. Infatti, gli inchiostrai sono alla costante ricerca di prodotti altamente competitivi in fase di realizzazione degli stampati e, allo stesso tempo, pratici per l’utilizzo nella quotidianità del lavoro grafico. L’inchiostro per stampa offset tradizionale è fabbricato con materie prime purissime e successivamente lavorato secondo la tradizione e la tecnologia che ogni fabbricante utilizza nel processo di produzione.

LA COMPOSIZIONE

L’inchiostro per stampa offset convenzionale è costituito da una parte solida, chiamata pigmento, ed una parte fluida, chiamata veicolo. Il pigmento, che determina la colorazione dell’inchiostro e quindi del grafismo stampato, si presenta sottoforma di particelle o granuli finissimi ed è generalmente ottenuto chimicamente mediante materie prime derivanti dal petrolio, le quali attraverso reazioni chimiche vengono trasformate nei pigmenti della tinta desiderata.

Il veicolo, chiamato anche vernice o legante, viene ottenuto partendo da resine dure che vengono sciolte mediante calore e diluenti di origine minerale e vegetale. Il suo compito è quello di rendere il pigmento adatto al trasferimento e di legarlo al supporto. Il pigmento è tenuto in sospensione dal veicolo, il quale rende possibile il trasferimento del pigmento dal calamaio al supporto, sostenendo la fase d'inchiostrazione e il processo di bagnatura della lastra.

Oltre al pigmento e al veicolo, per la fabbricazione dell'inchiostro vengono aggiunti anche altri prodotti come oli, resine e additivi speciali, che variano a seconda della tipologia di lavoro che si vuole ottenere e della carta che viene impiegata. Variare le miscele di fabbricazione degli inchiostri serve a modificare le caratteristiche di stampabilità degli stessi, creando così prodotti adatti alle diverse esigenze chimico fisiche della stampa offset.

CARATTERISTICHE DEGLI INCHIOSTRI

Gli inchiostrai, in fase di produzione, tengono conto delle caratteristiche del processo di stampa a cui l'inchiostro è destinato. Individuato il procedimento di stampa, a inchiostri dello stesso gruppo, vengono attribuite proprietà diverse. La reologia è la scienza che studia il flusso e la deformazione della materia quando è sottoposta all’azione di una forza. Nel caso degli inchiostri, i quali in fase di stampa vengono sottoposti a sollecitazioni quali macinazione e trasferimenti di ogni genere, è necessario conoscere come cambia il loro comporteranno durante la fase di deposito sul supporto rispetto a quello che si avrebbe prima dell’intervento delle forze esterne. Per avere una risposta vengono prese in esame le caratteristiche reologiche dell’inchiostro. Tra queste caratteristiche vi sono la viscosità, ossia la quantità di attrito interno che incontrano gli strati vicini di un liquido scorrendo gli uni rispetto agli altri, identifica le caratteristiche di fluidità di un inchiostro e, di conseguenza, la sua capacità di adattarsi ai supporti. La rigidità, al contrario, caratterizza quei fluidi che non presentano scorrimento finché non sono soggetti a forze di una certa entità.

La tissotropia è il fenomeno per cui un fluido diminuisce di viscosità se viene sottoposto ad un’azione prolungata ed energetica di scorrimento o di agitazione. Dopodiché, lasciato a riposo, il fluido riprende la sua viscosità originale. Il tiro, o tack, è la resistenza che oppone l'inchiostro quando viene diviso fra due superfici. L’inchiostro oppone una resistenza a questa separazione a causa delle forze di adesione interne fra i suoi componenti. Da questo dipende anche la trasferibilità, ossia la capacità dell'inchiostro di trasferirsi dalla lastra al caucciù e dal caucciù alla carta. L’adesione rivela la capacità di ancoraggio dell’inchiostro sul supporto. L’essiccazione è il processo che porta l’inchiostro a passare dallo stato liquido a quello solido. La brillantezza è l’effetto visivo di lucido percepito guardando uno stampato.

AD OGNUNO IL SUO

Ogni fabbricante di inchiostri realizza varie tipologie di prodotto, che si distinguono per caratteristiche di stampabilità, ma identiche per ciò che riguarda colore e tonalità. Si possono così trovare in commercio serie di inchiostri caratterizzati da penetrabilità nella carta e da rapida essiccazione a contatto con l'aria. La rapidità di essiccazione dello strato superficiale consente di evitare la controstampa mentre la parte penetrata all'interno avrà tutto il tempo per una fase di essiccazione più lenta attraverso la trasmigrazione dei solventi contenuti nel veicolo. Altre serie di inchiostro sono specifiche per supporti particolari, come quelli poco assorbenti. In questo caso la fabbricazione del prodotto deve tener conto del fatto che il pigmento resterà sulla superficie di stampa e che quindi è necessaria un'immediata essiccazione e un ancoraggio stabile nel tempo. Altre serie hanno come caratteristica principale la brillantezza della tonalità per la realizzazioni di stampati di alta qualità su carte patinate. In questo caso la fabbricazione può prevedere un'alta percentuale di pigmento rispetto al veicolo, garantendo così un colore più intenso a discapito della velocità di penetrazione, anche se bisogna tener presente che oggi la tendenza è quella di utilizzare diversi veicoli in grado di assorbire una maggior quantità di pigmento al fine di non avere penalizzazioni per quanto riguarda la macchinabilità e l’essiccazione. Un importante campo di applicazione è la stampa di imballaggi alimentari. In questo caso la legislazione italiana e comunitaria prevede precisi schemi di selezione delle materie prime utilizzabili per la formulazione e produzione degli inchiostri, applicabili al lato di non contatto diretto con l’alimento. Inoltre esistono schemi di legge sulle buone pratiche di fabbricazione sia per ciò che riguarda la produzione degli inchiostri che degli imballaggi. La resistenza allo sfregamento infine risulta molto importante durante la stampa di carte patinate opache. In questi supporti l’inchiostro penetra pochissimo e le successive lavorazioni di taglio e assiemaggio non permettono di utilizzare inchiostri ossidativi. In questi casi vengono aggiunte cere e siliconi all’interno dell’inchiostro per renderlo resistente alle lavorazioni e con ottima resa di brillantezza.

Inchiostri ibridi Una soluzione che è sicuramente da considerarsi un’opportunità in grado di garantire un’elevata flessibilità è quella che viene chiamata stampa offset a tecnica ibrida. Gli inchiostri ibridi sono un incrocio tra inchiostri convenzionali e quelli UV, fabbricati con prodotti che permettono una migliore ricezione della soluzione di bagnatura e una perfetta compatibilità con le vernici UV. Infatti, sono stati sviluppati per ridurre i problemi di compatibilità tra inchiostri convenzionali e verniciatura UV in linea, e anche per rendere possibile la qualità di stampa degli inchiostri UV superando le problematiche dovute all'uso delle soluzioni di bagnatura necessarie nella stampa offset. Importante risulta anche la possibilità di utilizzare questi inchiostri su supporti di stampa non assorbenti e quindi realizzare un prodotto

molto simile, se non più particolare, rispetto a quello stampato con soli inchiostri convenzionali o con soli UV. Inchiostri e vernici UV La stampa offset con inchiostri UV si caratterizza per la reazione fotochimica scatenata dalla luce ultravioletta quando entra in contatto con i monomeri, i fotoiniziatori e gli additivi contenuti nell’inchiostro. Sia gli inchiostri che le vernici UV contengono queste sostanze che, per effetto dell'irraggiamento delle lampade UV, polimerizzano creando un vero e proprio film sul supporto.

Il vantaggio nell’utilizzo di queste tipologie di inchiostri e vernici è quello di poter stampare su supporti non assorbenti quali plastica, pvc, metallo, carte metallizzate. Su questi supporti sarebbe molto complicato stampare in offset con inchiostri convenzionali, proprio per lo scarso, se non nullo, potere di ancoraggio e alla lentezza di asciugatura. Al contrario, proprio grazie alla fase di polimerizzazione, un inchiostro UV ha la capacità di aderire, ancorarsi e asciugare in tempi tali da permettere la realizzazione del prodotto. Il rovescio della medaglia sta nell’alto costo del prodotto stampato, questo perché le materie prime impiegate per la fabbricazione degli inchiostri e delle vernici UV sono più costose rispetto a quelli tradizionali, così come le macchine da stampa UV rispetto a quelle convenzionali. Infatti, non bisogna dimenticare che inchiostri e vernici UV hanno un alto fattore di rischio per gli operatori, dovuto alla volatilità di parte della componente chimica degli inchiostri e a fattori derivati dall'esposizione ai raggi UV, e che quindi si rende necessaria l'installazione di appositi impianti che abbattano questi agenti di rischio

L'inchiostro è la dispersione di pigmenti (polveri fini insolubili colorate) o la soluzione di coloranti (solubili in qualche solvente) in un mezzo acquoso od organico con l'aggiunta di additivi fluidi di vari tipi (collanti, tensioattivi, polimeri, ecc.). Certe formule di inchiostro possono contenere fino a 20 costituenti differenti. I pigmenti o coloranti, di solito, variano tra il 5% ed il 25% in peso dell’inchiostro, secondo del tipo. La fase fluida dell'inchiostro, detta veicolo, circa 70% in peso, è costituita da una mescolanza di polimeri, da diluenti e/o solventi. Il suo ruolo è molteplice: trasportare il pigmento/colorante sul supporto e fissarlo a questo. La scelta del veicolo determina non solo il modo di asciugatura ma anche le principali caratteristiche del film di inchiostro (resistenza, adesione...)Gli additivi, circa il 10%,: permettono di ottimizzare le caratteristiche dell'inchiostro durante e dopo la stesura. Sono utilizzati anche per facilitare la messa in opera dell'inchiostro, (agenti dispersanti, antimuffa, ecc.)L’inchiostro è usato per disegnare o scrivere, a tal fine, l'inchiostro viene trasferito su una superficie. La superficie può essere composta dai materiali più diversi: carta, stoffa, legno, metallo, pietra, vetro, plastica, ecc.L'inchiostro cambia composizione a seconda dell'uso cui è destinato: scrittura, pittura, stampa tipografica, stampa calcografica, stampanti per computer, fotocopiatrici. Per esempio nella stampa in offset è richiesto un inchiostro vischioso, mentre nel getto d’inchiostro è necessario un inchiostro molto più liquido.Il colore dell’inchiostro è dovuto, prevalentemente, all’assorbimento selettivo della luce visibile da parte dei pigmenti o coloranti. La porzione di radiazione visibile non assorbita viene riflessa in tutte le direzioni. Ogni sostanza in relazione alla sua natura chimica interagisce in modo specifico con la

radiazione luminosa. L’inchiostro può riflettere completamente la luce visibile incidente risultando bianco, può assorbirla tutta dando il colore nero oppure assorbirla parzialmente (solo ad alcune lunghezze d’onda) risultando colorato. La sensazione del colore è determinata dalle lunghezze d’onda a cui la sostanza riflette, rifrange, diffonde o emette la radiazione luminosa.I pigmenti ed i coloranti possono essere di natura organica od inorganica, il loro colore è frutto della interazione della radiazione luminosa con la struttura elettronica delle molecole. Le molecole devono essere in grado di assorbire la radiazione luminosa nell’intervallo tra 4000 e 8000 Å (spettro visibile), la loro struttura elettronica deve essere perciò tale da avere transizioni con livelli energetici coerenti con le lunghezze d’onda predette. Ricordiamo che la differenza di energia di una tale transizione è esprimibile secondo la legge E=h =hc/λ, dove h è la costante di Plank, c è la velocità della luce nel vuoto, è la frequenza e λ la lunghezza d’onda della radiazione. Le molecole più adatte a questo scopo sono quelle che hanno degli elettroni delocalizzati (legami aromatici, o gruppi funzionali con elettroni spaiati). Tali gruppi funzionali sono detti cromofori, la modifica dei cromofori in una molecola consente di cambiare la sua colorazione. In genere, tutti i gruppi insaturi possono definirsi cromofori, in particolare: C≡C, C=C, C=N, C=O, C=S, N=N, N=O, sistemi polienici, anelli aromatici ecc. Sono cromofori anche gli elementi dei blocchi "d" ed "f". L'intorno chimico di un cromoforo e l'effetto della solvatazione influenzano la lunghezza d'onda di assorbimento e il coefficiente di estinzione molare. Il coefficiente di estinzione molare specifico è una caratteristica peculiare che è ricavabile approssimativamente con la relazione della meccanica statistica semplificata: ε=9·1019S·P, dove S è la superficie del cromoforo (cm2) e P è la probabilità associata alla transizione elettronica.L’intorno chimico e la solvatazione possono causare i seguenti effetti:

Effetto batocromo. Corrisponde ad un aumento della λ di assorbimento dovuto a variazione dell'energia degli orbitali di frontiera.

Effetto ipsocromo. È un effetto opposto al precedente, in cui la variazione di energia legata alla transizione provoca spostamento di λ verso valori inferiori.

Effetto ipercromico. Aumenta il valore di ε sia a causa dell'aumentata probabilità di transizione, sia a causa dell'aumento della superficie S.

Effetto ipocromico. Consiste nell'abbassamento del valore di ε dovuto a cause opposte alle precedenti.

Asciugatura dell'inchiostro nella stampa Il processo di stampa consiste nel depositare un fine strato di inchiostro sul supporto, che sia carta, film plastico o altro. Questo strato di inchiostro deve avere una buona coesione ed una buona adesione al supporto.Si possono considerare due tipi di asciugatura: l'asciugatura fisica e l'asciugatura chimica, ma i due tipi di asciugatura possono essere utilizzati simultaneamente, lo scopo che è beninteso di ridurre il tempo di asciugatura e il consumo di energia.L'asciugatura fisica, o coldset: qui, il veicolo dell'inchiostro o almeno una parte di esso, generalmente le specie di basso peso molecolare come i solventi, l'acqua nel caso degli inchiostri acquosi, penetra per capillarità nel supporto. I pigmenti e certi altri costituenti della formula restano in superficie. L'inchiostro, per l'esattezza, non asciuga ma la sua viscosità aumenta a tal punto che può sembrare secco al tocco. Questa asciugatura, detta coldset (asciugatura a freddo) è utilizzata sempre coi supporti porosi, principalmente nella stampa con rotative, giornali. L'asciugatura chimica: l'inchiostro, al contatto dell'aria subisce un'ossido-polimerizzazione che conduce ad un film di inchiostro secco. Gli elementi suscettibili di polimerizzare sono olii vegetali (lino, colza, tung...) e numerosi derivati di questi come gli alchidi (poliesteri modificati con gli olii vegetali). Queste specie hanno in comune la presenza dei doppi collegamenti insaturi carbonio-carbonio suscettibili di reagire con l'ossigeno dell'aria, in presenza di catalizzatori metallici, sali di cobalto o di manganese per esempio. La polimerizzazione può essere molto lunga (da 8 a24 ore,

talvolta più) e si può, eventualmente, accelerarla con l'aiuto di essiccatoi ad infra-rossi (apporto di caldo). I prodotti liberati dall'ossido-polimerizzazione (aldeidi, chetoni ed acidi carbossilici, fra gli altri) generano spesso degli odori sgradevoli ed impediscono l'utilizzo dell'asciugatura chimica negli imballaggi alimentari. L'asciugatura mista, o quickset: Combina l'asciugatura fisica, per penetrazione, e l'asciugatura chimica, per ossido-polimerizzazione. Una parte del veicolo, essenzialmente i solventi, è inizialmente assorbito dal substrato poroso, ciò che lascia un film di inchiostro spesso in superficie. Questo, in un secondo tempo, seccherà per ossido-polimerizzazione, generalmente in alcune ore. L'aggiunta di essiccatoi ad infrarosso accelera la reazione al costo di un abbondante consumo di energia.L'asciugatura termica, o heatset: combina al tempo stesso l'asciugatura per infiltrazione e l'asciugatura per evaporazione. Una parte del veicolo dell'inchiostro è assorbita dal supporto (da 10 al 20%) e l'altra parte evaporata nei forni scaldati tra 100 e 200 °C. I forni sono alimentati da gas (butano, propano, GPL...) o nafta. I prodotti evaporati devono essere ricuperati per non essere immessi nell'atmosfera. L'asciugatura per irraggiamento ultravioletto (UV) o Elettrone Beam (EB), fasci di elettroni: la polimerizzazione degli inchiostri ad asciugatura UV è iniziata dal luce UV che scinde un foto-iniziatore originando così delle specie molto reattive, elettroni o cationi. Questi inducono immediatamente una reazione di polimerizzazione dei monomeri e degli oligomeri reattivi contenuti nell'inchiostro. La polimerizzazione ha luogo generalmente per via radicalica e più raramente per via cationica. La polimerizzazione degli inchiostri ad asciugatura EB è iniziata da un fascio di elettroni. A causa dell'energia messa in gioco, l'inchiostro ad asciugatura EB può essere formulato senza foto-iniziatore. Ad eccezione di questo composto, la formula è abbastanza simile a quella di un inchiostro ad asciugatura UV radicalica. L'asciugatura EB necessita di una inertizzazione utilizzando l’azoto, per evitare l'inibizione della reazione di polimerizzazione da parte dell'ossigeno dell'aria. Il vantaggio di questi sistemi è che si può ottenere quasi istantaneamente un inchiostro secco e senza spendere molta energia. Di più, il film di inchiostro è molto resistente all'abrasione, all'invecchiamento, ad ogni tipo di agenti chimici così come all'umidità. In compenso, i sistemi UV o EB sono meno flessibili, non sono compatibili con tutti i pigmenti, sono meno stabili allo stoccaggio, contengono spesso degli ingredienti irritanti, ciò che impone particolari precauzioni nella manipolazione degli inchiostri, e rendono difficoltoso il disinchiostraggio. Questi inchiostri sono molto utilizzati negli imballaggi piché permettono la stampa su supporti poco porosi (PVC, carta distesa...)

Inchiostri con pigmentatiGli inchiostri con pigmenti contengono altri agenti che assicurano l’adesione del pigmento alla superficie e ne prevengono la sua rimozione per  abrasione meccanica. Questi materiali sono indicati come resine (per gli inchiostri basati su solventi) o agenti leganti (negli inchiostri ad acqua).Gli inchiostri con pigmenti sono vantaggiosi quando si stampa su carta perché il pigmento resta sulla superficie della carta. Questa caratteristica consente di ridurre, a parità di intensità di colore, le quantità di inchiostro da usare.I pigmenti sono i componenti principali dell’inchiostro, quelli che danno i diversi colori. La dimensione del pigmento è molto importante per la loro capacità di diffusione nelle soluzioni di inchiostro. Qualità come colore, saturazione, luminosità s ono inerenti all'inchiostro e variano dipendendo dalla fonte e dal tipo di pigmento.

Inchiostri con colorantiGli inchiostri basati su coloranti generalmente sono molto più forti di quelli basati su pigmenti e possono produrre, per una determinata densità, una quantità di colore maggiore per unità di massa. Tuttavia, poiché le tinte sono disciolte nella fase liquida, esse hanno una tendenza a penetrare nella carta, e a permettere, all'inchiostro di sbrodolare agli orli; questo rende l'inchiostro meno efficiente

e produce stampe di scarsa qualità.Per prevenire questo problema, gli inchiostri basati su coloranti sono fatti con solventi che asciugano rapidamente o sono usati con metodi di stampa ad essiccamento rapido. Altre soluzioni sono l'uso di carta più dura (dimensione) e rivestimenti della carta più specializzati. Il secondo è particolarmente andato ad inchiostri che sono usati in ambiente non-industriali (dove devono soddisfare requisiti di tossicità e controllo delle emissione più stringenti ), come negli inchiostri per stampanti a getto di inchiostro. Un’altra tecnica comporta l’applicazione di un rivestimento carico alla carta. Se il colorante ha carica opposta esso è attirato e trattenuto da questo rivestimento, mentre il solvente si imbeve nella carta. La Cellulosa, il materiale di cui è fatta la carta, è carica naturalmente, così un composto che complessi sia con il colorante che con la superficie della carta aiuta la ritenzione sulla superficie. Tale composto di uso comune nell’inchiostro per stampanti a getto di inchiostro è il polivinilpirrolidone. Il colore dei coloranti è frutto dell’interazione della luce con gli elettroni nelle molecole. Questo rende possibile l’interazione chimica delle molecole di colorante con gli altri componenti dell’inchiostro. Questo vuole dire che questi inchiostri possono trarre profitto più di quelli basati su pigmenti dagli sbiancanti ( brighteners) ottici e dagli agenti che esaltano il colore designati per aumentare l'intensità e l’aspetto delle tinte. Poiché i coloranti ottengono il loro colore dall'interazione degli elettroni nelle loro molecole, il modo in cui gli elettroni possono muoversi è determinato dalla carica e dall’intensità (extent) della delocalizzazione elettronica negli altri ingredienti dell’inchiostro. Il colore emerge come funzione dell'energia luminosa che cade sul colorante. Così, se uno sbiancante (brightener) ottico o un esaltatore (enhancer) del colore assorbe energia luminosa e la emette attraverso o con la tinta, l'aspetto cambia, poiché cambia lo spettro di luce ri-emesso all’osservatore. Uno svantaggio degli inchiostri con coloranti è che essi possono essere più suscettibili ad affievolimenti, specialmente quando esposti a radiazione ultravioletta come nella luce solare.Storia dell’ inchiostroApprossimativamente 5000 anni fa, i cinesi svilupparono inchiostro per annerire le superfici in rilievo di ritratti e testi intagliate nella pietra. Questo primo inchiostro era una mistura di fuliggine da fumo di pino, petrolio da lampada, e gelatina da pelli animali e muschio (musk). Anche le altre antiche culture hanno sviluppato inchiostri (di molti colori) da bacche disponibili, piante e minerali.Approssimativamente 1600 anni fa, fu creata una popolare ricetta per inchiostro. La ricetta fu usata per secoli. "Sali" di ferro, come solfato ferroso (fatto trattando ferro con acido solforico), fu mescolato con tannino da noci di galla (crescono sugli alberi) ed un addensante. La prima volta che è messo sulla carta, questo inchiostro è nero bluastro, col tempo si affievolisce in un marrone sbiadito (dull).Gli scrivani nell’ Europa medievale (circa 800 (AD) fino al 1500) scrivevano su pergamena di pelle di pecora. Una ricetta per l’inchiostro del XII secolo richiedeva di tagliare i rami di biancospino in primavera e di lasciarli seccare. Poi si pestava la corteccia dei rami ed si immergeva in acqua per otto giorni. L'acqua era poi bollita finché si addensava e diveniva nera. Si aggiungeva del vino durante la bollitura. L'inchiostro si versava in borse speciali che venivano appese al sole. Una volta essiccato, si mescolava la mistura con vino e sale di ferro sul fuoco per farne l’inchiostro finale.Nel XV secolo si dovette sviluppare, in Europa, un nuovo tipo d’inchiostro per la pressa tipografica di Johannes Gutenberg. Due tipi di inchiostro erano prevalenti in quel tempo: l'inchiostro da scrittura greco e romano (fuliggine, colla, ed acqua) e la varietà del XII secolo composto da solfato ferroso, noce di galla, colla (gum=colla, gelatina di frutta, gomma, resina), ed acqua. Nessuno di questi inchiostri per scrittura a mano potrebbe aderire a superfici di stampa senza creare macchie. Un inchiostro oleoso simil-vernice fatto di fuliggine, trementina , e olio di noci (walnut) fu creato appositamente per la stampa tipografica.Inchiostro cinese (da wikipedia) Già nel 300 d.C. i cinesi produssero una sorta di tintura rossiccia, formata da linfa e resina di alberi

mischiata con vari insetti appositamente allevati, che veniva utilizzata in una specie di primitiva stampa xilografica.

Nel IV o V secolo dopo Cristo Wei-Tang elaborò una formula composta da un residuo carbonioso, resine ed acqua. Mentre in precedenza venivano usati direttamente i residui degli oli bruciati, Wei-Tang bruciava gli oli sotto ad un imbuto che convogliava il fumo verso una copertura. Dalla copertura veniva quindi spazzolato via il residuo del fumo che veniva poi miscelato. La sostanza ottenuta veniva utilizzata per una sorta di stampa xilografica oppure impastata a formare bastoncini per scrivere (una sorta di matite). Questo tipo di inchiostro, usato largamente in Oriente per oltre mille anni, veniva esportato in Occidente con il nome di Inchiostro Indiano o "inchiostro di China".Successivamente, in un periodo storico imprecisato, l'inchiostro di China fu sostituito dall'inchiostro ferrogallico. Quest'ultimo era già di uso comune a partire dal medioevo.

Inchiostro ferrogallicoL'inchiostro ferrogallico è un tipo di inchiostro che già in epoca romana era in uso in Occidente.Si ottiene mescolando un estratto di galle, escrescenze ricche di tannini che si sviluppano su alcuni alberi (per esempio la gallozza della quercia), vetriolo verde (solfato di ferro), gomma ed acqua. Le sue caratteristiche qualitative e di resistenza lo resero di uso comunissimo.Ne esistono moltissime ricette ed i suoi componenti, in varia misura, sono stati utilizzati per un'enorme quantità di documenti manoscritti e stampati (xilografati). È uno dei principali responsabili della corrosione del supporto nei tratti scritti o stampati, in quanto sostanzialmente "acido". Benché abbastanza stabile in alcune composizioni, a causa di alcune reazioni chimiche può produrre la "bruciatura" del supporto.

Molti disegni o scritti attualmente marroni erano originariamente neri, ed il mutamento di colore può accompagnare il processo degenerativo ed i possibili danni del supporto. Per la facilità di produzione ed il suo costo ridotto è stato utilizzato sino all'inizio del XX secolo.Quest'inchiostro penetra profondamente nelle fibre della carta, risultando quasi indelebile. L’inchiostro appena preparato steso su un supporto, benché già nero, appare molto chiaro e comincia a scurire dopo un paio di secondi, con l'esposizione all'ossigeno atmosferico. Quasi tutte le antiche ricette, in effetti, prevedevano una preventiva esposizione ad una fonte di calore prima dell'uso, così da ossidare il composto. Questo causa la formazione di precipitati che potevano ridurre la qualità dell'inchiostro e portava alla conseguente necessità di aggiungere una certa quantità di addensante quale la gomma arabica.

Bibliografia e Links

InkInchiostro a pigmenti e dye based. Una scelta difficile DokumentalInvisible inkSoy ink QuinkInk sacStark's InkDetailed online textbook on inks, antiquity-1904Extensive List of Ink Recipes Ricette per fare inchiostri.Tips on removing ink stains from clothing National Soy Ink Information Center (Site has been closed due to the success of Soy Ink)

Soy Ink Experiences Rapid Adoption Due To Good Performance and Economic Benefit Information about soy and soya products United States Environmental Protection Agency evaluation of economy of soy ink versus traditionsl petroleum-based ink Non inquina e si può mangiare, è Ink-no-ink, l’inchiostro sostenibile Inchiostri alimentari

Types

Ink formulas vary, but commonly involve four components:

Colorants Vehicles (binders) Additives Carrier substances

Inks generally fall into four classes:

Aqueous Liquid Paste Powder

Health and environmental aspects

See also: Environmental issues with paper

There is a misconception that ink is non-toxic even if swallowed. Once ingested, ink can be hazardous to one's health. Certain inks, such as those used in digital printers, and even those found in a common pen can be harmful. Though ink does not easily cause death, inappropriate contact can cause effects such as severe headaches, skin irritation, or nervous system damage. These effects can be caused by solvents, or by pigment ingredients such as p-Anisidine, which helps create some inks' color and shine.

Three main environmental issues with ink are:

Heavy metals Non-renewable oils Volatile organic compounds

Some regulatory bodies have set standards for the amount of heavy metals in ink. There is a trend toward vegetable oils rather than petroleum oils in recent years in response to a demand for better environmental sustainability.

Un inchiostro da stampa è composto essenzialmente da materia colorante (il pigmento) e sostanze di carica quali: legante, solvente e additivi.

I pigmenti, possono essere inorganici (in genere ossidi metallici) o organici e quindi di sintesi. Il legante è costituito da una resina che può essere poliestere, alchidica o da colofonia. Gli additivi sono scivolanti, essiccativi e antiossidanti, questi ultimi servono a evitare mediante ossidazione, l’asciugatura dell’inchiostro prima di essere usato.

Un inchiostro da stampa è composto essenzialmente da materia colorante (il pigmento) e sostanze di carica quali: legante, solvente e additivi.

I pigmenti, possono essere inorganici (in genere ossidi metallici) o organici e quindi di sintesi. Il legante è costituito da una resina che può essere poliestere, alchidica o da colofonia. Gli additivi sono scivolanti, essiccativi e antiossidanti, questi ultimi servono a evitare mediante ossidazione, l’asciugatura dell’inchiostro prima di essere usato.

Mediamente un inchiostro è formato in queste percentuali:pigmento dal 13 al 20%, nel caso di pigmento bianco coprente (biossido di titanio) si arriva al 50%;resine alchidiche (vegetali da lino, soia, ecc) 10-15%; resine dure (da colofonia) 25-30%; oli minerali o vegetali 30-35%;cere 5%; essiccanti 1-2% e antiessiccanti 1-2%.

Le sostanze di carica non influenzano la tonalità del colore e servono per dare all’inchiostro una maggiore consistenza: quindi ogni tipo di stampa avrà un proprio tipo di inchiostro e quindi avrà cariche differenti. In genere sono prodotti minerali (inorganici) o di sintesi (organici).In base alle cariche si ottengono inchiostri trasparenti o coprenti (soprattutto  per il bianco), brillanti o opachi a diversa fluidità o viscosità in funzione del tipo di stampa cui vanno applicati.Alla famiglia degli inchiostri appartengono le vernici, che sono inchiostri senza colore, quindi senza pigmenti. Abbiamo le vernici grasse o siccative che asciugano per assobimento dell’ossigeno dall’aria quindi non devono necessariamente essere assorbite dal supporto.Questo è importante perché in genere le vernici sono poste (stampate) sopra gli inchiostri pigmentati quindi devono asciugarvi sopra per coprire la stampa. Assorbendo ossigeno, gli olii (vegetali) che le compongono ispessiscono fino a formare una pellicola solida. Questi olii si chiamano appunto ‘siccativi’ ed è il principio stesso dell’essiccazione degli inchiostri. Ogni tipo di vernice ha un grado di viscosità diverso.È bene conoscere certi termini in modo da non fare la figura degli ignoranti davanti a uno stampatore che vuole prendervi in castagna.

Questi sono i nomi e il relativo grado di viscosità:Vernice decapé viscosità a 25°C 2 poiseVernice stradebolissima viscosità a 25°C 6,27 poiseVernice debolissima viscosità a 25°C 27 poiseVernice debole viscosità a 25°C 98,5 poise

Vernice media viscosità a 25°C 148 poise.Al di sopra abbiamo la vernice forte e la vernice mordente.

Come asciugano gli inchiostri

Per penetrazione – sono inchiostri essiccanti derivati dal petrolio, che non    hanno la proprietà di addizionare ossigeno ma solo o prevalentemente per assorbimento nel supporto: quindi si usano per carte naturali, uso mano, riciclate, non patinate, cartone e cartoncino.Per evaporazione – sono in genere quelli usati in flessografia e in rotocalco e  sono composti da una miscela di solventi e di leganti. I solventi devono essere molto volatili, cioè evaporare a bassa temperatura (si dice a basso punto di ebollizione). I solventi più usati sono toluolo e xilolo; i leganti sono resine sintetiche (sul tipo degli asfalti e bitumi). Attenzione perché questi solventi      non sono per nulla ecologici, né sicuri a contatto con gli alimenti.Per essiccazione all’aria (come per le vernici) gli inchiostri asciugano assorbendo ossigeno il quale ha la proprietà di inserirsi nelle catene chimiche del carbonio legandole e quindi rendendo il composto stabile (si tratta in pratica di una polimerizzazione che avviene grazie non solo all’aria, ma anche al calore).È chiaro che usando questi inchiostri l’ambiente di stampa deve avere una temperatura abbastanza alta (ci sono stampatori che d’inverno risparmiano sul riscaldamenteo e poi si lamentano che l’inchiostro non asciuga). Più veloce è l’asciugatura, più alta può essere la pila (dei fogli di carta stampata): cosa significa? Che si hanno meno cambi pila e quindi maggiore produzione.Non tutti gli inchiostri hanno lo stesso tempo di essiccazione che dipende ad esempio dal tipo di metallo usato nel composto essiccativo e hanno anche effetti diversi.Ad esempio, il cobalto essicca lentamente ma tende a formare una pellicola lucida e resistente allo sfregamento; ma se è in eccesso porta a dare rigidità e quindi sfarinamento; il manganese è più lento del cobalto e dà pellicole dure e tenaci, ma anche fragili. Il piombo dà un’azione ossidante blanda, ma ha un maggiore potere polimerizzante; le pellicole induriscono su tutto lo spessore e quindi essiccano in profondità, ma da solo non è sufficiente.Ideale è la combinazione di Mn e Pb che dà un’essiccazione più lenta del Co ma più omogenea e va bene su carte patinate e non provocando lucido, permette la sovrastampa (essenziale per le macchine pluricolori come sono oggi in pratica tutte). C’è però un problema: sui toni molto chiari può scurire perché forma ossidi di colore bruno.Nella fabbricazione degli inchiostri da stampa, di qualsiasi tipo, in estrema sintesi, sono escluse sostanze appartenenti alle seguenti categorie: tossiche o molto tossiche; cancerogene, mutagene o reprotossiche; metalli pesanti; sostanze specifiche che generano o possono generare problemi igienico-sanitari o ambientali.L’inchiostro offset (litografico) può essere considerato una pasta consistente, appiccicosa, intensamente colorata e di natura oleoresinosa, cioè grassa.

Le sue caratteristiche sono:Viscosità da cui dipende la consistenzaAppicicosità da cui dipende il tiro (tack) dell’inchiostro sul cilindro di stampaScorrevolezza o flow da cui dipende la proprietà di fluire nel calamaioRigidità o Yeld value da cui dipende la lunghezza della tiraturaViscosità/Tiro/Scorrevolezza sono caratteristiche reologiche influenzate dalla temperatura.Il tack (tiro) è la forza di “coesione” dell’inchiostro. è la misura della forza che necessita applicare per ottenere lo sdoppiamento del film d’inchiostro, di determinato spessore e condizioni di velocità di rotazione e si misura con l’inkometer.

I pigmenti: sono costituiti da particelle sotto forma di cristalli, agglomerati o aggragati, ma comunque sempre in polvere. Possono essere naturali (ocre gialle, rossi, bruni, seppie) o di sintesi

(pigmenti bianchi, gialli cromo, cadmio, rossi molibdeno, verdi cromo, blu di Prussia, oltremare, cobalto, bruni di ferro, metallici alluminio e leghe di rame, perlescenti formati da scaglie di mica) e organici formati da legami chimici di C, O, N legati a un metallo che dà la colorazione specifica. Gli inchiostri di processo (di quadricromia) hanno tutti  una denominazione comune e sono costituite essenzialmente dalle stesse   materie prime indipendentemente dal produttore, secondo norme internazionali.Si tenga presente che il giallo (Y) di quadricromia è il colore meno stabile, ed è per questo che il verde sbiadisce prima e più di altre tinte.Il pigmento è responsabile delle proprietà cromatiche dell’inchiostro, quali la tinta, la saturazione, la resa e la trasparenza. Tra le proprietà chimico-fisiche       vi sono la solidità alla luce e ai raggi ultravioletti, la resistenza agli alcali, ai solventi. La tabella delle resistenze da 0 (nessuna) a 8 (eccezionale) indica come buona la resistenza a partire dal valore 5.

Il veicolo

Gli scopi principali dei veicoli utilizzati nella formulazione degli inchiostri     offset possono essere riassunti in tre punti:Avvolgere, bagnare e tenere in sospensione il pigmento coadiuvando la fase di macinazione a cui il pigmento deve essere sottoposto a valle della produzione dell’inchiostro e prima dell’inscatolamento del prodotto.Fornire una “struttura” (viscosità e tissotropia) all’inchiostro tale da formare   una pasta-gel stampabile, quindi facilmente trasferibile dal calamaio ai rulli    della macchina da stampa fino al supporto e quindi permetterne la solidificazione.Il veicolo è inoltre un coadiuvante nelle caratteristiche di essiccazione e formazione del film di inchiostro. Grazie alle caratteristiche del veicolo si ottengono buoni livelli di formazione del film (penetrazione/ossidazione) e il   suo elevato grado di tenacità.I veicoli costituiti da resine dure, resina alchidica (liquida) e olii vengono prodotti per cottura in apposito reattore. Il riscaldamento non comporta modifiche chimiche delle materie prime, ma ne permette la solubilizzazione.Le materie prime, oltre al tempo e la temperatura di cottura influenzano le caratteristiche finali dei veicoli.

Additivi

Tra gli additivi ha grande importanza la cera, la cui presenza è indispensabile    per il conferimento della resistenza allo sfregamento del film stampato e migliora la scivolosità dell’inchiostro.Il componente principale è la cera polietilenica e il teflon, che usato in combinazione con la cera polietilenica, migliora la scivolosità e il rub-off (la resistenza al graffio), ma ha tendenza a rifiutare le vernici OPV.Da solo serve per migliorare la resistenza al calore.Gli essiccanti sono indispensabili per fissare nei centri reattivi degli oli e resine l’ossigeno dell’aria. Essi sono: cobalto il più attivo promotore di ossidazione e agisce alla superficie del film; manganese attivo sia in superficie sia nella zona centrale del film. In combinazione con altri metalli (Cerio, Zirconio) crea un film più duro rispetto alla medesima combinazione con il Cobalto; Cerio si impiega per inchiostri bianchi e trasparenti; Zirconio si impiega in combinazione con Co e Mn per azione totale sul film.

L’essiccazione

A stampa avvenuta, il film di inchiostro aderisce al supporto seguendo le irregolarità della superficie della carta. La fase oleosa incomincia il suo stadio     di penetrazione nei micropori del supporto.Il film aumenta la sua viscosità e la resina riveste il pigmento. Inizia la reazione di ossidazione che porta alla polimerizzazione e formazione di un film solido, lucido e resistente.L’inchiostro essicca quando passa dallo stato liquido, o fluido, a quello solido     ed elastico consentendo l’aderenza al supporto (carta, cartone, plastica).

L’essicazione può essere:Fisica: il film d’inchiostro si solidifica per semplice separazione dei suoi componenti senza che avvenga una trasformazione chimica di essi. La separazione avviene per penetrazione, filtrazione e assorbimento o evaporazione dei solventi.Chimica: in questo caso l’essicazione del film d’inchiostro è basata su una trasformazione chimica del legante mediante un processo di polimerizzazione. Quindi l’essiccazione chimica avviene per ossicazione o per polimerizzazione mediante raggi ultravioletti. I moderni inchiostri offset oleo-resinosi combinano un’essicazione di tipo fisico a uno chimico e sono detti ossido-penetrativi.

Uso degli inchiostri e vernici nella finitura di stampa

La stampa litografica (offset) utilizza inchiostri ossidativi o cosiddetti UV, essiccati mediante l’applicazione di raggi ultravioletti con apposite lampade sulla macchina da stampa.Esistono anche inchiostri “ibridi” che sono una combinazione (ma non una miscela) di inchiostro ossidativo e UV e permettono di ottenere finiture speciali specialmente nella verniciatura.Richiedono particolare esperienza da parte dello stampatore; il loro vantaggio nei confronti della stampa con inchiostri UV consiste nel costo inferiore sia   degli inchiostri, sia soprattutto delle macchine    da stampa.Gli inchiostri UV sono molto utilizzati nella stampa flessografica soprattutto     per il packaging flessibile e le etichette. Alcune applicazioni richiedono quasi esclusivamente l’uso di inchiostri UV, soprattutto in cosmetica. Nel caso delle confezioni per alimenti, sono anche usati ma tuttora la loro applicabilità è controversa.La stampa flessografica oltre a inchiostri UV, utilizza inchiostri e vernici all’acqua o a solvente.La stampa rotocalco utilizza inchiostri a solvente. Gli inchiostri litografici  (come i tipografici) sono più densi; quello flessografici e soprattutto per rotocalco devono essere molto fluidi per poter penetrare nelle cellette micrometriche rispettivamente del cilindri anilox (che sono i cilindri inchiostratori della flessografia), o dei cilindri incisi della rotocalco.

Gli inchiostri speciali con tinte ben definite sono gli inchiostri Pantone: questi utilizzano 11 inchiostri di base per un totale di 2058 tinte (i 4 colori di processo permettono di ottenere circa 3000 tinte) diverse e tutte classificate e disponibili in appositi cataloghi detti ‘mazzette’ su diversi tipi di carta, naturale o patinata o metallizzata.

Questi sono gli inchiostri base Pantone:PANTONE  1-1-7 C Medium YellowPANTONE  13-1-7 C Bright OrangePANTONE  23-1-7 C Bright RedPANTONE  32-1-7 C Strong RedPANTONE  37-1-7 C PinkPANTONE  51-1-7 C Medium PurplePANTONE  70-1-7 C Dark Blue

PANTONE  105-1-7 C Bright GreenPANTONE  165-1-7 C Neutral BlackPANTONE  Clear

La classificazione delle vernici di sovrastampa prevede:vernici BASE GRASSA/OFFSET: semifresca, ossidativa (offset)vernici BASE ACQUA: per bagnino, spalmatore (anilox), calamaiovernici BASE UV: spalmatore, verniciatrice, calamaio.

Le vernici offset composte da resine, olii e additivi sono applicate da calamaio, hanno un tempo di essiccazione media (3 ore per la completa essiccazione), un buon grado di lucido, possono essere applicate su inchiostri umidi (quindi su stampa fresca in linea, la cosiddetta wet-on-wet (wow), bagnato-su-bagnato) e    lo spessore del filme è intorno a 1,3 – 1,7 g/mq. Non si possono usare in alta pila.Le vernici all’acqua, composte da dispersioni di resine acriliche in acqua e additivi, sono applicate con stampa flexo (anilox) ma anche da calamaio o nell’unità di bagnatura offset; l’essiccazione è veloce (da 5 a 10 secondi), l’indice di protezione è ottimo così come il grado di lucido; applicabili wow, spessore     del film 4-7 g/mq; occorre però fare attenzione all’effetto indesiderato a buccia d’arancia e il possibile viraggio delle tinte non solide.Le vernici UV consistono (come gli inchiostri UV) in monomeri e fotoiniziatori che alla presenza di lampade UV avviano la polimerizzazione del veicolo.Si applicano con stampa flexo e offset; l’essiccazione è istantanea (0,2-0,5 secondi), la protezione è eccellente, così come il grado di lucido; non si possono applicare su inchiostri convenzionali a umido; lo spessore del film è più elevato (3.8 g/mq); attenzione al possibile viraggio delle tinte.I costi sono rispettivamente 40, 50 e 100.

Per protezione: vernici convenzionli offlset o acriliche; ideali le vernici UVper l’effetto misto lucido/opaco occorre una giusta valutazione delle vernici e una buona esperienza da parte dello stampatore e macchine adatte.

Per l’effetto perlescente solo vernici acriliche.Per il metallizzato vernici acriliche o UV.Per l’effetto profumato vernici acriliche.

Il sistema “gratta-vinci” consiste nell’applicazione di una vernice sulla stampa     di base, che viene poi ricoperta da uno strato di inchiostro metallizzato (oro)       di cui la vernice evita la penetrazione in modo da essere facilmente asportabile per sfregamento.