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POSICIONAMIENTO DE LA ESTAMPACION TEXTIL CON PIGMENTOS

La estampación textil debido a los dictados de la moda, se ve sometida a una demanda con altos y bajos de forma cíclica. No obstante y con el fin de potenciar su aplicación, se han buscado nuevos segmentos de mercado que hoy día ya son clásicos para la estampación.

La producción mundial de estampados en el año 2.000 se estimó en 15.000 millones de metros.
Diversos estudios estadísticos coinciden en que la mitad de la producción mundial, corresponde a estampación con pigmentos. En determinados países puede a llegar al 80% de su producción.
Las razones de preferencia por la aplicación de pigmentos son múltiples:
- costos de producción relativamente bajos
- facilidad de aplicación
- ahorro de agua al no precisar de un lavado posterior
- escasa incidencia en las aguas residuales
- aplicación sobre cualquier fibra o mezcla de fibras
- excelente solidez a la luz en general
- etc.
Sí a lo que acabamos de exponer le añadimos las características de los nuevos desarrollos, tanto en productos auxiliares (resinas, espesantes, fijadores, etc.), como en las propias dispersiones pigmentarias que han ido apareciendo en el mercado, no nos ha de sorprender esta notable incidencia de los pigmentos en la estampación global.
Además, es fácil augurar nuevos desarrollos a fin de paliar las pequeñas deficiencias que todavía se producen durante su aplicación. Como ejemplo citaremos nuevas preparaciones pigmentarias para la estampación digital, resinas que polimerizan por U.V., etc.
PREPARACIÓN DEL GENERO A ESTAMPAR
Para conseguir una máxima optimización de la formulación de la pasta estampada, en cuanto a: rendimiento, solidez, nitidez, etc. es imprescindible una preparación previa del artículo a estampar, con el fin de dejar la fibra limpia de impurezas que interfieran en el anclaje de la resina y por consiguiente afectaría a los resultados finales. Además, con una buena preparación es fácil conseguir una mayor regularidad entre partidas.
El proceso de preparación dependerá del tipo de fibra a tratar y del grado y naturaleza de las impurezas que lleve incorporadas, que si las conocemos a priori, simplifica el proceso y asegura el resultado final. No obstante, la estampación con pigmentos no exige, en general, las condiciones de preparación necesarias como la de estampación de reactivos sobre fibras celulósicas o de dispersos sobre poliéster, pero no se debe prescindir si queremos conseguir un nivel de solideces y regularidad lo más elevado posible.
En el proceso de preparación, aparte de los tratamientos químicos, tiene importancia el parque de maquinaria disponible, que nos permitirá escoger el proceso más adecuado y económico para conseguir:
- hidrofilidad homogénea
- derecho hilo
- que no se deforme la textura
- grado de limpieza y de blanco regular
- etc.
PASTAS PARA LA ESTAMPACIÓN
En el proceso de estampación se ha de tener en cuenta un elevado número de parámetros que obliga, en cada caso, a adecuar la formulación de la pasta. Es por ello que generalizar fórmulas no es solamente muy arriesgado sino totalmente imposible.
Las empresas que producen y/o comercializan materias colorantes y productos auxiliares, apuntan formulaciones generalizadas que tan solo han de tenerse en cuenta como punto de partida y que por su carácter orientativo el estampador ha de adecuar a sus necesidades y condicionamientos, tales como:
- tipo de máquina (plana, rotativa, lyonesa, etc.)
- tipo de engomado
- grabado del molde o cilindro
- tipo de rasqueta y ángulo de trabajo
- presión
- velocidad de estampación
- velocidad y temperatura de secado
- artículo a estampar (fibra, grosor)
- dibujo (perfiles, masas)
- solideces exigidas
- precio por kg. de la pasta
- destino final del artículo
Con lo expuesto no es nuestra intención complicar la labor al estampador y restar agilidad a la cocina de colores, sencillamente es a título recordatorio de lo que Ustedes ya hacen cuando se enfrentan al reto de estampar un nuevo dibujo y/o artículo.
COMPONENTES DE LA PASTA DE ESTAMPACIÓN
Toda pasta de estampación con pigmentos consta de cuatro productos esenciales:
- materia colorante (pigmento)
- ligante (resina)
- espesante
- productos auxiliares varios
Materia colorante
Obviamente sin la adición de pigmento no es posible dar coloración a la pasta.
Entendemos por pigmento una materia colorante insoluble en agua y en los solventes, por lo que no sufre transformación, ni química ni física, en el medio en el cual se encuentra dispersada.
Atendiendo a su naturaleza, los pigmentos pueden dividirse en dos grandes grupos:
- pigmentos minerales
- pigmentos orgánicos
En la aplicación que nos ocupa, la estampación textil, prácticamente se utilizan pigmentos orgánicos y dispersados en medio acuoso.
En los colorantes solubles, su composición química es prácticamente la responsable de sus propiedades. En los pigmentos, debido a su insolubilidad, tiene gran importancia su estado físico.
Las propiedades del pigmento en su medio de aplicación, vienen definidas por su:
- composición química. (estructura de la molécula)
- forma física. (tamaño, figura, etc.)
- superficie sólida del pigmento. (zona de contacto con el medio)
La composición química del pigmento es la que confiere las propiedades básicas de solidez, así como su incidencia en el medio ambiente y en el organismo humano.
En la fase inicial de fabricación, las partículas del pigmento se encuentran en un estado de gran libertad y debido a la energía de superficie, tienden a la nucleación, o sea se unen formando partículas primarias.
Las partículas primarias se unen nuevamente formando agregados y estos a su vez, se unen por las aristas dando lugar a los aglomerados. En este estado se presentan fenómenos de: distorsión, polimorfismo, etc. que influyen negativamente en las propiedades finales de la dispersión del pigmento.
A fin de eliminar los aglomerados, se procede a la molienda, que con un efecto de cizallamiento adecuado, se consigue reducirlos al estado de agregados.
En la estampación textil se utilizan moldes con grabados de elevado finura, lo que obliga a disponer de preparaciones pigmentarias con un tamaño de partícula muy pequeño, a fin de evitar la obturación del grabado del molde o cilindro con los perjuicios que ello conlleva, durante la operación de estampado.
Además del tamaño de la partícula, también se ha de tener en cuenta su distribución en el seno de la preparación pigmentaria.
Como ya hemos indicado, el pigmento es insoluble y en consecuencia la parte sólida presenta una determinada superficie que está en contacto con el medio que le rodea confiriéndole determinadas propiedades: floculación, humectación, absorción de aceite, etc. Estas propiedades tienen una marcada incidencia en el proceso de dispersión del pigmento en el medio utilizado.
Existe un elevado número de pigmentos orgánicos que se utilizan en campos de aplicación muy diversos: plásticos, pinturas, tintura en la masa, estampación textil, etc.
En la estampación textil, su selección se efectúa atendiendo a criterios de solidez y matiz que cumplan las exigencias de mercado y dependiendo del destino final del artículo estampado.
Las exigencias más generalizadas para la selección de un pigmento corresponden a:
- matiz
- solidez a la luz
- estabilidad a los solventes (PER)
- solidez a los álcalis
- recubrimiento con P V C
- rendimiento colorístico
- estabilidad de la dispersión
- estabilidad del matiz a distintas temperaturas
- estabilidad a los agentes reductores
- según las normas ecológicas vigentes en el país
- precio
Una vez efectuada la selección según los criterios expuestos y los puntuales para cada estampador, dispondremos de una gama de pigmentos “UNITARIOS” que nos permitirá mezclarlos entre sí, para conseguir una paleta de infinitos matices e intensidades.
L I G A N T E
Dada la insolubilidad del pigmento, no es posible que exista una afinidad tintórea por la fibra, sea cual sea su naturaleza, en la estampación y en los tratamientos posteriores. Esta es la razón por la que precisamos de un producto que nos ligue la partícula del pigmento a la fibra, de aquí la denominación de LIGANTE. Del mayor o menor grado de anclaje fibra-pigmento dependerán las solideces finales del estampado.
Los ligantes son dispersiones acuosas de polímeros o copolímeros obtenidos a partir de monómeros insaturados de cloruro de vinilo, acrilamida, ésteres del ácido acrílico, estireno, butadieno, etc. En el mercado se encuentran en forma de aspecto lechoso y baja viscosidad. Asimismo llevan incorporados en su composición: emulsionantes, plastificantes, etc.
Estas dispersiones sometidas a un tratamiento térmico, con calor seco, y cambio del valor pH, son capaces de formar un film.
Los ligantes más usuales los componen combinaciones de:
- ácido acrílico
- ácido acrílico estireno
- acetato vinilo-etileno
- butadieno – estireno
- etc.
La riqueza en materia activa de los ligantes, que se encuentran en el mercado, oscila entre el 30 y 50%. Este dato es válido cuando se valoran dos ligantes químicamente idénticos ya que son los componentes que forman el ligante los responsables de proporcionar las solideces exigidas.
- solidez al frote
- solventes
- luz
- lavado
- acabado chintz
- etc.
Entre las propiedades a tener en cuenta para la elección de un ligante citaremos.
- carácter iónico de la dispersión
- pH
- temperatura de reticulación
- etc.
Y en cuanto al film una vez polimerizado:
- que no presente tack
- transparencia y brillo
- elasticidad y flexibilidad
- estable a la luz. Ausencia de amarillamiento
- resistencia a los solventes
- mínima termoplasticidad
La dosificación de ligante en la pasta de estampación, variará según sea su riqueza en materia activa y su naturaleza química, procurando que sea la precisa para conseguir las solideces requeridas, así evitaremos costos innecesarios y tactos del estampado no deseados.
Una vez efectuada la estampación, se procede al secado. En este momento comienza el proceso de formación del film.
Para la total polimerización del ligante y completa formación del film, es necesario un tratamiento en calor seco a 140-150ºC durante 5-4 minutos.
Las temperaturas de polimerización deben aplicarse en función del tiempo de tratamiento. A mayor temperatura menor tiempo y viceversa.
Cuando se polimeriza a temperaturas superiores a 150ºC, por razones de maquinaria disponible, es aconsejable comprobar de antemano que dicha temperatura no afecte la fibra o fibras en caso de mezcla, que no se modifique la estructura del artículo y que los pigmentos seleccionados tengan buena estabilidad a la temperatura, especialmente en tonos pálidos.
Cabe señalar que la operación de polimerizado del estampado es esencial para conseguir el nivel de solideces requeridas.
De poco nos servirá haber seleccionado el mejor ligante si no lo polimerizamos de forma adecuada.
ESPESANTES SINTÉTICOS
La prohibición, en muchos países, de utilizar hidrocarburos aromáticos en los procesos textiles, por su impacto ecológico y peligrosidad, ha dado pie al desarrollo y expansión de los llamados espesantes sintéticos, por su bajo efecto de contaminación de la atmósfera y escasa incidencia en las aguas residuales.
No obstante, en ciertos países todavía se utilizan emulsiones de petróleo o white spirit, en proporciones reducidas, junto con espesantes sintéticos.
Los espesantes sintéticos son conocidos, generalmente, con el nombre de CLEAR, se obtienen polimerizando monómeros olefínicos, tales como ácido acrílico, ácido vinisulfónico, etc. y se utilizan para dar viscosidad a las pastas.
Las pastas que se utilizan en la estampación textil, han de proporcionar perfiles nítidos, estampados homogéneos y uniformes, además de una penetración más o menos profunda de la pasta en el tejido. El comportamiento de la pasta está condicionado, en muchos casos, por las propiedades físicas y químicas de los espesantes utilizados para su preparación.
Visto esto, se puede decir que el espesante sirve de vehículo de las materias colorantes, resinas, productos auxiliares, etc. en el proceso de estampación.
Sería imposible realizar una estampación sin que la pasta tuviera cierta viscosidad, esta es la razón del uso de los espesantes.
Las propiedades del espesante sintético en su aplicación, vienen definidas por:
- facilidad en la preparación de las pastas
- mínima caída de la viscosidad o rápida recuperación de la misma en el cizallamiento producido en el estampado
- rápido poder espesante
- espesante versátil para el estampado tanto en fibra natural como sintética
- homogeneización completa
- no provoque obturación de moldes o cilindros
- compatibilidad con los productos auxiliares y pigmentos
- buena estabilidad al almacenamiento
- que se consiga un buen perfilado
- máxima estabilidad a los electrolitos
- brillo y limpieza de los colores
- libre o mínima presencia de VOC
En el mercado encontramos, básicamente, dos tipos de espesante sintético:
- pre-neutralizados
- no neutralizados
Los pre-neutralizados tienen la ventaja de que desarrollan más rápidamente y no precisan la adición de álcali (amoniaco), para su completo desarrollo, además de ser una ventaja en su manipulación al evitarse vapores desagradables de amoniaco. En algunos países es casi obligada la utilización de espesantes sintéticos pre-neutralizados por la prohibición existente, actualmente, del amoniaco.
Los no neutralizados precisan la adición de un álcali volátil, hasta pH 8-9, para su completo desarrollo.
Con ambos tipos de espesante sintético, se consiguen resultados finales similares, ya que lo verdaderamente importante radica en la concentración y naturaleza de la base de poliacrilato escogido.
Como ya hemos indicado anteriormente, uno de los apartados referente a las propiedades de los espesantes sintéticos, es la estabilidad a los electrolitos.
Cabe destacar que las materias utilizadas en la preparación de una pasta no deben contener electrolitos innecesarios, porque éstos reducen la eficacia de espesamiento de los clears y si la pasta ya está preparada producen una caída de viscosidad importante, aunque es recuperable con una nueva adición de espesante. El origen de estos electrolitos son: sales en los pigmentos, surfactantes, tensioactivos de las resinas, etc.
La pérdida de viscosidad, también se produce en muchas ocasiones por la dureza del agua utilizada, ésta nos limita en gran medida el desarrollo de los espesantes sintéticos.
Se puede dar el caso de que preparando siempre la misma receta tengamos alti-bajos en la viscosidad por la dureza del agua utilizada, por lo que se recomienda, siempre que sea posible, preparar las pastas con agua des-ionizada o rectificada, con ello evitaremos problemas y la reproducción de las pastas y por consiguiente el estampado será más fiable; además de un ahorro importante de espesante sintético, ya que se ha demostrado que utilizando agua des-ionizada se puede reducir hasta un 20–25 % la cantidad de espesante sintético para conseguir la viscosidad deseada.
Resumiendo, vemos que la viscosidad no solo depende de la concentración de espesante sintético, sino también del pH de la pasta y de la concentración de electrolito presente en la misma.
Para finalizar el tema de los espesantes sintéticos, nos referiremos a dos conceptos importantes, el rendimiento colorístico y la sensibilidad a la “pisada” del espesante durante el estampado.
Por sensibilidad a la “pisada” entendemos la disminución de rendimiento colorístico, por la acción del pisado por los rodillos o moldes en la superposición de los distintos colores estampando húmedo sobre húmedo.
La inestabilidad o sensibilidad a la “pisada” de un espesante es en ocasiones causa de disgustos para el estampador.
Con un estampado muy penetrado difícilmente se consiguen tonos intensos como si se aplica de forma superficial sobre el sustrato textil, ya que sobre la superficie se deposita mayor cantidad de pasta y colorante. De manera que, en los ensayos de rendimiento colorístico, hay que tener siempre en cuenta el grado de penetración de la pasta a estampar.
No obstante, en determinados tipos de fibras o texturas no se consigue suficiente definición del dibujo utilizando solo clear, por lo que es necesaria la adición, en la pasta, de un producto auxiliar que nos ayude a variar la reología y así conseguir un perfilado y definición óptimos.
PRODUCTOS AUXILIARES
Existe un cierto criterio generalizado de reducir al máximo, el número de productos que componen la formulación de las pastas, con la idea de reducir costes y agilizar el trabajo.
Este criterio es válido cuando sin la incorporación de productos auxiliares se consiguen las solideces requeridas y permita un régimen de trabajo normal sin una dosificación excesiva de ligante o de pigmentos.
En la mayoría de casos, la adición del producto adecuado nos permite conseguir la calidad final deseada, sin olvidar que una dosificación en exceso, puede llevar a resultados nulos e incluso negativos.
Entre los productos de mayor utilidad citaremos:
A N T I E S P U M A N T E S
De todos es conocida la necesidad de utilizar un antiespumante si durante el proceso de preparación de las pastas o en el estampado, se forma espuma en la superficie o en la masa. Los más utilizados son los de base silicónica, aceites minerales o alcoholes.
E M U L S I O N A N T E S
En el caso de utilizar emulsiones como espesante, bien solas o junto con espesante sintético, no es posible conseguir o mantener la emulsión del petróleo o white spirit con el agua, sin la ayuda de un producto emulsionante.
F I J A D O R E S
La misión del fijador es la de formar una retícula entre el ligante y la fibra, confiriendo una mejora de solidez en el lavado y al frote.
El empleo de un agente externo de reticulación se recomienda especialmente en la estampación de fibras sintéticas puras y sus mezclas.
Como agentes de fijación o reticulación suelen utilizarse compuestos de melamina formol altamente eterificados y exentos o de muy bajo contenido de formaldehído libre, procurando que el tratamiento térmico posterior, el pH y el tiempo sean los correctos. Una adición en exceso, nos endurecerá el tacto final del estampado. Normalmente no suele exceder del 10% sobre la cantidad de ligante.
P E R F I L A N T E S
La estampación de diseños de alta definición sobre artículos muy livianos compuestos de fibra hidrófoba, la acción del espesante sintético no es suficiente para conseguir el perfilado y definición deseada, a pesar de haber seleccionado un espesante de elevadas prestaciones.
En estos casos la adición de un producto perfilante, que modifique la reología de la pasta, mejora notablemente la calidad del estampado. Generalmente son productos a base de derivados glicólicos o poliacrilatos.
S U A V I Z A N T E S
Al hablar de los ligantes, hemos mencionado que una de las características a tener en cuenta era la flexibilidad y elasticidad del film, con el fin de conferir un tacto suave a las zonas estampadas.
Cuando se requiere un tacto muy suave en determinados artículos, rizo, género de punto, etc., es necesaria la adición de un suavizante en la pasta de estampación.
La incorporación de suavizantes a base de silicona u otros compuestos, además de conferir suavidad, mejora el brillo y la solidez al frote.
C A T A L I Z A D O R E S
Los ligantes que actualmente se encuentran en el mercado, en su mayoría autorreticulables, no precisan la adición de un catalizador para conseguir su total polimerización, siempre que las condiciones de temperatura y tiempo sean las correctas para el tipo de ligante utilizado.
Sin embargo, en determinados casos se precisa la ayuda de un catalizador para conseguir el pH necesario, durante el proceso de polimerización, a fin de paliar las posibles deficiencias operacionales o bien para la total reticulación del fijador que hayamos incorporado en la pasta.
Se utilizan indistintamente catalizadores inorgánicos y orgánicos.
Los inorgánicos suelen ser: cloruro magnésico, fosfato mono o diamónico, nitrato de cinc, etc. Estos productos son económicos y permiten obtener la acidez necesaria para una buena reticulación, pero presentan el inconveniente de incorporar electrolitos, con la consiguiente pérdida de viscosidad de la pasta.
Entre los orgánicos, citaremos los compuestos a base de isocianatos por su elevada reactividad además de no interferir en la viscosidad.
Con esta breve exposición de las propiedades y aplicación de los productos auxiliares, hemos intentado justificar el porqué son necesarios e incluso imprescindible su incorporación en las pastas de estampación.
OTRAS APLICACIONES
Las preparaciones pigmentarias también se utilizan en la estampación textil para la coloración de efectos especiales como:
- foams
- lacas
- corrosiones iluminadas
- metallcroms- Efectos nacarina
- aplicaciones por espuma
- al lado de colorantes solubles
- estampación digital
- etc.
Cuando se utilizan como iluminante en la corrosión, es preciso seleccionar los pigmentos que resistan la acción del reductor utilizado.
En la transparencia siguiente se hace una comparación entre las distintas etapas de la evolución que se ha producido en la estampación con pigmentos.
ETAPAS MAS SIGNIFICATIVAS EN LA  ESTAMPACIÓN CON PIGMENTOS
*DISPERSIÓNPIGMENTARIA
*LIGANTE (nuevospolímeros)
*ESPESANTESINTÉTICO
*PRODUCTOS PARA SUAPLICACION POR ESPUMA
1ª.
Principales Inconvenientes: Tacto muy duro, mala solideces, escasas posibilidades de aplicación.
Dispersión pigmentaria (partícula más pequeña)
Ligante
Espasante de emulciuón (aceite-agua)
2ª.
Ventajas: Secado rápido Principales inconvenientes:
Mayor Brillo Perjudicial para el medio ambiente
Tacto suave Peligro de explosión
Dispersión pigmentaria
Ligante (Nuevos polímeros)
Espesante sintético
Productos para su aplicación por espuma
3ª.
Ventajas: Mínimo impacto ecológico
Buenas solideces
Seguridad laboral
Principales inconvenientes: Mayor tiempo de secado

*DISPERSIÓN PIGMENTARIA(dispersiones adecuadas para la estampacióndigital)
*LIGANTE (curable por UV, RE,baja temperatura)
*ESPESANTE (estable a loselectrolitos, reología más apropiada)
Para conseguir:Ahorro energético
Mejores solideces al frote y a la abrasión
Nuevas aplicaciones
Atendiendo a los avances, en productos y nuevos desarrollos, que se están produciendo, auguramos que la estampación con pigmentos irá ganando nuevos segmentos del mercado de alta calidad.
BIBLIOGRAFÍA
- TECHNOLOGY OF PRINTING
Dr. V.A. SHENAI
- ESTAMPACIÓN TEXTIL CON PIGMENTOS
A.E.Q.C.T. – E.I.T.I. – UPC
- TEXTILDRUCK
Ing. Textil K. SPITZNER


fuente: XVI congreso lationoamericano de quimica textil

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