Peter Kiddell di FESPA UK fornisce una panoramica sugli inchiostri utilizzati nella stampa di vetro e ceramica, nella prima di una serie di due parti.

Nel Regno Unito abbiamo una storia di applicazione di immagini su tutti i tipi di superfici in vetro e ceramica, principalmente nella zona di Stoke on Trent, dove tutti gli elementi delle tecniche sono stati sviluppati e perfezionati.

Aziende come Wedgwood, Royal Crown Derby, Royal Doulton ecc. hanno sviluppato una storia orgogliosa di stampa su oggetti in ceramica utilizzando la serigrafia, la tampografia e la stampa litografica. In questo articolo ci occuperemo della serigrafia e della tampografia.

In tempi più recenti la tecnologia di stampa digitale è stata adottata per la stampa di piastrelle in ceramica e per la creazione di transfer in ceramica a bassa tiratura. Nessuno di questi processi va confuso con l’uso di inchiostri a sublimazione che vengono trasferiti su ceramiche rivestite in poliestere, vetro e altri materiali.

Nelle applicazioni grafiche un aspetto è l’abrasione meccanica e un altro è la resistenza agli agenti chimici. La tecnica preferita per molti anni è stata quella di utilizzare pigmenti che vengono fusi sulla superficie ad alte temperature. Questi pigmenti erano inorganici.

Poiché l’impatto ambientale del processo e dei pigmenti li fa cadere in disuso, i pigmenti organici che aderiscono alla superficie stanno diventando sempre più popolari. Partendo dal fatto che il pigmento è la parte dell’inchiostro che dà il colore, qual è la differenza?

Pigmenti inorganici

I pigmenti inorganici derivano da composti minerali. Di solito sono ossidi o sali di uno o più metalli. Sono resistenti alla temperatura, alla luce solare, agli attacchi chimici e meccanici. Il loro svantaggio è che in passato venivano prodotti con piombo, cadmio, cromo e altri metalli pesanti insieme a zinco, stagno ecc.

Ciò significa che potenzialmente rappresentano un pericolo per la salute e per l’ambiente. Alcuni sono ancora utilizzati, ma i metalli pesanti come cadmio, cromo e piombo sono stati sostituiti da materiali molto più sicuri. I pigmenti inorganici non possono essere sciolti nei solventi convenzionali.

Pigmenti organici

I pigmenti organici provengono dalle piante allo stato naturale o quando sono state convertite in olio e derivati. I pigmenti contengono tutti carbonio, il che significa che è possibile formulare una gamma quasi illimitata di colori, che possono essere molto vivaci, persino fluorescenti.

I pigmenti organici non sono in grado di fornire un vero colore metallico, a differenza dei pigmenti inorganici. I pigmenti organici vengono normalmente formulati in inchiostri composti da resine e solventi o, nel caso dei sistemi Ultra Violet, senza solventi.

Gli inchiostri o smalti inorganici sono una miscela di particelle di vetro (fritte), pigmenti, solventi, cere o oli e additivi.

È possibile utilizzare pigmenti metallici in resine organiche e gli effetti possono essere simili a quelli degli smalti, ma le finiture a specchio sono possibili solo in applicazioni specializzate in cui l’inchiostro metallico viene stampato sul retro di un foglio di plastica ad alta brillantezza. Questo non è adatto per la stampa su vetro o ceramica. Se vuoi ottenere effetti metallici su vetro o ceramica, dovrai utilizzare uno smalto inorganico (inchiostro/colore).

Inchiostri termoplastici

Oltre ai tipi di inchiostri illustrati sopra, quando si utilizzano inchiostri e smalti inorganici è possibile utilizzare il cosiddetto inchiostro termoplastico. Si tratta di un sistema di inchiostri che a temperatura ambiente si presenta come un solido simile alla cera.

Quando la temperatura viene aumentata a 65-70oC (a volte anche più alta) la cera si liquefa e, a seconda della sua composizione e della temperatura, avrà una viscosità compresa tra 800 e 2000 Cp. L’inchiostro termoplastico è particolarmente utile quando si stampano più colori, poiché quando l’inchiostro caldo entra in contatto con la ceramica o il vetro freddo si indurisce rapidamente, consentendo di sovrastampare altri colori.

Il metodo normale per riscaldare l’inchiostro è quello di pre-fonderlo e versarlo su uno stencil fatto di rete d’acciaio. La rete viene attraversata da una corrente elettrica controllata che riscalda e mantiene l’inchiostro in uno stato di stampa fluido.

Il sistema è così efficiente che è possibile stampare a più colori su bottiglie di vetro a una velocità fino a 7000 all’ora. È necessario disporre dei telai isolati corretti su cui montare la rete e di un’apparecchiatura proprietaria per controllare la corrente elettrica che passa attraverso la rete. Non prendere in considerazione l’idea di montare questo sistema senza la consulenza di uno specialista!

Questo metodo viene utilizzato anche per la ceramica. In entrambi i casi l’oggetto stampato deve passare attraverso un lehr nel caso del vetro o un forno se si tratta di ceramica. Sia il forno che il lehr devono essere controllati con molta attenzione per quanto riguarda la velocità, il profilo di temperatura e l’atmosfera interna, altrimenti i colori cambiano e le immagini si distorcono.

L’uso di smalti inorganici, che sono termoplastici o liquidi, può consumare molta energia. Un’alternativa molto più economica è quella di utilizzare inchiostri organici a base di pigmenti che non vengono fusi dalla fritta di vetro sulla superficie del vetro, della ceramica o sotto lo smalto.

I pigmenti organici non resisterebbero alle temperature necessarie per fondere la fritta di vetro nell’inchiostro, ma richiedono una frazione dell’energia necessaria per la polimerizzazione.

Gli inchiostri a base organica che vengono polimerizzati con il calore utilizzati in questa applicazione sono gli inchiostri reattivi che utilizzano un catalizzatore per ottenere una superficie dura e resistente agli agenti chimici e gli inchiostri a cottura che necessitano di temperature elevate da 120 a 150°C che innescano una reazione chimica.

I sistemi di inchiostro a polimerizzazione ultravioletta stanno prendendo piede in modo considerevole nella decorazione del vetro. La polimerizzazione istantanea dei raggi UV consente di ottenere più colori e l’adesione, insieme alla resistenza chimica, è tale che gli articoli stampati con questo sistema sono in grado di resistere ai lavaggi in lavastoviglie per molte volte.

Bottiglie, bicchieri e altri oggetti in vetro vengono stampati in questo modo, ma non si ottengono i metalli lucidi a specchio ottenibili con i pigmenti metallici inorganici. Gli inchiostri a polimerizzazione UV non possono essere utilizzati per applicazioni sotto smalto, poiché i pigmenti verrebbero distrutti dalla cottura dello smalto.