Gli inchiostri flessografici e rotocalcografici a base solvente sono ampiamente utilizzati nei settori dell’imballaggio flessibile e della stampa di etichette. Il sistema legante determina direttamente la nitidezza di stampa, la resistenza allo sfregamento e la stabilità di conservazione dei pigmenti. In quanto etere di cellulosa non ionico solubile in solventi organici, l’etilcellulosa (EC) presenta eccellenti proprietà filmogene, prestazioni di rilascio del solvente, capacità di modulazione reologica e stabilità nella dispersione dei pigmenti. È ampiamente utilizzata negli inchiostri flessografici, negli inchiostri per rotocalcografia su plastica, negli inchiostri per serigrafia e negli inchiostri speciali per imballaggi alimentari. Il presente documento illustra le caratteristiche molecolari dell’etilcellulosa, le sue funzioni principali nei sistemi di inchiostri, la selezione del grado di viscosità, le applicazioni tipiche delle formulazioni e le problematiche di processo più comuni, con l’obiettivo di fornire riferimenti per lo sviluppo di formulazioni di inchiostri flessografici.

Proprietà fisico-chimiche fondamentali dell'etilcellulosa

L'etilcellulosa viene ottenuta mediante una reazione di etossilazione ed eterificazione della cellulosa di cotone raffinata. Si presenta sotto forma di polvere bianca, insolubile in acqua ma solubile nella maggior parte dei solventi organici misti, quali alcoli, esteri, chetoni e idrocarburi aromatici. Per i prodotti commerciali destinati alla produzione di inchiostri, il contenuto predominante di etossi varia dal 48,0 % al 49,5 %.

Vantaggi principali

1. Polimero termoplastico che consente di ottenere pellicole trasparenti e flessibili, resistenti alla fragilità alle basse temperature.​

2. Eccellente resistenza a grasso, alcol e acqua, con notevoli prestazioni anti-bloccaggio.​

3. Eccellente compatibilità con la nitrocellulosa, la resina poliamidica, la resina acrilica e la resina maleica.​

4. Combustione e decomposizione pulite, senza residui di cenere.​

5. Effetto di impedimento sterico per stabilizzare i sistemi di dispersione dei pigmenti.

I gradi commerciali sono classificati in base alla viscosità della soluzione (soluzione 5 % di toluene/etanolo 8:2, a 25 ℃): EC N10, N50, N100, N200. Il EC N100 è il grado più utilizzato per gli inchiostri flessografici per plastica e rappresenta un grado di riferimento fondamentale per i produttori di inchiostri dell’America Latina.

Le cinque funzioni principali dell'etilcellulosa nei sistemi di inchiostro

1. Legante filmogeno ad alta efficienza per migliorare la durata del rivestimento

Il EC può essere utilizzato da solo o miscelato con altre resine come legante per inchiostri. Una volta evaporato il solvente, forma pellicole continue, dense e trasparenti che incapsulano saldamente le particelle di pigmento e aderiscono a substrati quali pellicole in PE, BOPP, PET, carta e fogli di alluminio. – Resistenza allo sfregamento e ai graffi dei film di inchiostro; minore scolorimento e graffiatura durante lo stoccaggio in pile degli articoli stampati.​- Proprietà anti-bloccaggio (anti-adesione) per evitare il trasferimento di inchiostro durante l’avvolgimento in stampa ad alta velocità.​- Proprietà barriera moderate che migliorano la resistenza all’acqua e agli oli vegetali, adatte per applicazioni di imballaggi flessibili per alimenti.

2. Modificatore reologico per una stampabilità ottimizzata (valore fondamentale per la flessografia)

L'etilcellulosa conferisce agli inchiostri proprietà pseudoplastiche (comportamento di fluidificazione sotto sforzo di taglio): la viscosità diminuisce in presenza di uno sforzo di taglio ad alta velocità esercitato dai rulli di stampa, garantendo un trasferimento fluido dell'inchiostro; la viscosità torna rapidamente ai livelli precedenti non appena la forza di taglio cessa, una volta che l'inchiostro ha lasciato la lastra di stampa.

✅ Problemi del settore risolti:

– Schizzi d’inchiostro, cedimenti e aumento del punto durante la stampa flessografica e rotocalcografica.​

– Sedimentazione dei pigmenti e separazione di fase durante lo stoccaggio statico dell'inchiostro.

​- Nitidezza dei punti insufficiente per la stampa di colori scuri e chiari su macchine da stampa ad alta velocità.

3. Stabilizzatore per dispersioni pigmentarie volto a prevenire la flocculazione e l'agglomerazione

Le catene polimeriche EC si adsorbono sulle superfici dei pigmenti inorganici/organici e formano strati di impedimento sterico per limitare l’avvicinamento reciproco e l’agglomerazione delle particelle di pigmento. Vantaggi: maggiore stabilità allo stoccaggio delle paste coloranti macinate con ridotta tendenza all’ingrossamento delle particelle; maggiore saturazione cromatica e tonalità stabile degli inchiostri; minore dosaggio di disperdenti separati e migliore resistenza all’alcol dei sistemi.

4. Regolare la velocità di rilascio del solvente per migliorare le prestazioni di essiccazione

Rispetto alla resina poliammidica e alla nitrocellulosa, l’etilcellulosa garantisce un rilascio equilibrato del solvente. Nei sistemi di solventi a base di alcoli ed esteri, evita la formazione di una pellicola superficiale, il ristagno di solvente all’interno e i difetti che ne derivano, quali bolle, fori e problemi di essiccazione lenta, risultando adatta alle linee di produzione flessografiche a velocità medio-alta

5. Migliorare la compatibilità del sistema e ovviare alle carenze delle resine miste

Gli inchiostri a base di poliammide pura presentano una resistenza al calore insufficiente; quelli a base di nitrocellulosa tendono invece a essere fragili e a screpolarsi facilmente. I sistemi composti EC consentono di:

‑ Ridurre il dosaggio di nitrocellulosa e ridurre il rischio di ingiallimento dei film di inchiostro;

‑ Aumentare la stabilità termica degli inchiostri a base di poliammide e migliorarne l'adattabilità ai successivi processi di laminazione.

Soluzioni per la selezione dei gradi nei diversi processi di stampa

1. Inchiostri per stampa flessografica (principali applicazioni dei clienti)

Substrati compatibili: pellicola BOPP, pellicola PE, etichette in carta e plastica, imballaggi flessibili

✅ Classi consigliate: EC N50 / EC N100

‑ N50: bassa viscosità, maggiore contenuto di solidi e buona fluidità, adatto per inchiostri per colori chiari ad alta velocità su anilox a basso profilo.

‑ N100 (grado preferito per l’uso comune): viscosità, resistenza del film e proprietà antisedimentazione bilanciate per inchiostri flessografici a colori per uso generico.

Dosaggio aggiuntivo consigliato: 3 %‑12 % rispetto alla formula totale (regolare in base alla viscosità desiderata).

2. Inchiostri per la stampa rotocalcografica su plastica

Per la stampa rotocalco a velocità medio-bassa si raccomandano le formulazioni ad alta viscosità N100 e N200. La formulazione ad alta viscosità EC rafforza la resistenza del film e ne migliora la resistenza allo sfregamento.

3. Inchiostri per serigrafia e inchiostri speciali per marcatura

Si preferiscono gli oli a bassa viscosità N10 / N50 per ottimizzare le proprietà di livellamento e prevenire l'intasamento del vaglio.

⚠ Principi chiave di selezione: una viscosità più elevata garantisce un effetto addensante più marcato e una maggiore resistenza del film a parità di quantità aggiunta; una viscosità eccessivamente elevata può causare una viscosità iniziale dell’inchiostro troppo alta e difficoltà nella macinazione. Si ottengono solubilità e trasparenza ottimali quando il contenuto di etossi rimane compreso tra 48 e 49,5 %.

Conclusione

Nei sistemi di inchiostri a base solvente, l’etilcellulosa non è semplicemente una resina addensante, ma una materia prima multifunzionale che integra funzioni di formazione del film, dispersione, modulazione reologica e anti-bloccaggio. Per gli inchiostri flessografici destinati agli imballaggi flessibili, un grado di viscosità adeguato (grado industriale N100), un rapporto di aggiunta ottimizzato e un sistema di solventi adeguato possono migliorare contemporaneamente la stampabilità e la durata del film di inchiostro finale. Rappresenta una soluzione importante per i formulatori di inchiostri per affrontare sfide quali la perdita di nitidezza dei punti, la sedimentazione e la scarsa resistenza allo sfregamento.