Inchiostri a base Nitrocellulosa

Gli inchiostri a base di nitrocellulosa sono ampiamente utilizzati nella stampa degli imballaggi flessibili per le loro caratteristiche chimiche e fisiche che li rendono ideali per applicazioni su film plastici, carta e substrati metallici.

La nitrocellulosa è un polimero che deriva dalla cellulosa mediante trattamento con acido nitrico e solforico, ottenendo un materiale con eccellenti proprietà filmogene e di adesione.

Di seguito, approfondiamo le caratteristiche, i vantaggi e le limitazioni degli inchiostri con nitrocellulosa per la stampa degli imballaggi flessibili.

 

Composizione degli inchiostri a base nitrocellulosa

Gli inchiostri per la stampa flessografica e rotocalco che contengono nitrocellulosa includono una combinazione di resine, pigmenti, solventi e additivi. La nitrocellulosa funge da legante principale, fornendo una matrice stabile che trattiene i pigmenti e si lega efficacemente al substrato. I solventi utilizzati sono scelti per facilitare l'applicazione e il rapido essiccamento durante il processo di stampa.

La composizione tipica di questi inchiostri può includere:

• Resina legante: nitrocellulosa (10% ÷ 30%).
• Pigmenti: per conferire colore e opacità.
• Solventi: etil acetato, MEK, alcol isopropilico e altri solventi volatili a rapida evaporazione.
• Additivi: disperdenti, agenti reologici e modificatori di tensione superficiale per migliorare la scorrevolezza e l’adesione.

 

Proprietà degli inchiostri con nitrocellulosa

Gli inchiostri a base di nitrocellulosa presentano diverse proprietà che li rendono particolarmente adatti all'uso su imballaggi flessibili:

• Rapida essiccazione: grazie alla volatilità dei solventi, gli inchiostri essiccano rapidamente anche a basse temperature, riducendo il rischio di sbavature durante la stampa ad alta velocità.
• Adesione eccellente: la nitrocellulosa ha un'eccellente adesione su una vasta gamma di substrati, come polietilene, polipropilene, poliesteri e film metallici.
• Buona resistenza meccanica: i film di inchiostro risultano essere flessibili ma resistenti, mantenendo l'integrità anche durante processi di piegatura e laminazione.
• Versatilità: gli inchiostri possono essere formulati per stampa flessografica e rotocalco, adattandosi a diversi requisiti di stampa e velocità.

 

Applicazioni nell’imballaggio flessibile

Gli inchiostri a base di nitrocellulosa vengono utilizzati principalmente per la stampa su materiali di imballaggio flessibile destinati a prodotti alimentari, farmaceutici e di largo consumo, ideali per:

• Imballaggi in polipropilene: adatti per sacchetti, buste e confezioni sigillabili.
• Film laminati: utilizzati in strutture multistrato, in cui l'inchiostro deve mantenere la stabilità durante il processo di laminazione.
• Carta e cartone: la buona adesione e il rapido essiccamento li rendono indicati anche per la stampa su carta per etichette e confezioni.

 

Vantaggi e limitazioni degli inchiostri a base nitrocellulosa

Vantaggi:

• Asciugatura rapida: minimizza il rischio di trasferimento indesiderato e migliora la qualità della stampa.
• Elevata compatibilità con pigmenti: la nitrocellulosa ha un’alta capacità di disperdere vari tipi di pigmenti, fornendo colori brillanti e uniformi.
• Buona resistenza chimica: agli agenti chimici, ai grassi e agli oli, caratteristiche importanti per imballaggi alimentari e farmaceutici.

 

Limitazioni:

• Tendenza all’ingiallimento: in condizioni di esposizione prolungata a luce UV o calore, la nitrocellulosa può ingiallire nel tempo.
• Sicurezza: la nitrocellulosa è altamente infiammabile, e ciò richiede misure di sicurezza rigorose durante la manipolazione e lo stoccaggio.
• Restrizioni normative: L'uso di solventi volatili implica che questi inchiostri debbano essere conformi alle normative ambientali sui composti organici volatili (COV).

 

Normative e Sicurezza degli Inchiostri a Base di Nitrocellulosa

A causa della loro infiammabilità e del contenuto di solventi, gli inchiostri a base di nitrocellulosa sono soggetti a regolamentazioni rigorose. In Europa, la normativa REACH impone l'uso controllato di solventi pericolosi e la valutazione del rischio di esposizione a lungo termine. Negli Stati Uniti, l’EPA regola l’emissione di VOC e la gestione sicura di questi inchiostri nei processi industriali.

 

Sviluppi Recenti e Inchiostri a Basso Impatto Ambientale

Con l'aumento delle restrizioni sui COV e la crescente domanda di sostenibilità, i produttori stanno sviluppando alternative a base di nitrocellulosa con contenuto ridotto di solventi o basate su miscele idrosolubili. Questi inchiostri ibridi cercano di mantenere le caratteristiche di asciugatura e adesione della nitrocellulosa, riducendo l’impatto ambientale.

 

 

Come recuperare in sicurezza solventi esausti contenenti inchiostri a base di nitrocellulosa

 

La distillazione di solventi esausti contenenti inchiostri a base di nitrocellulosa può presentare rischi legati alla natura chimica della nitrocellulosa e alle condizioni operative del processo. La nitrocellulosa, infatti, è nota per essere una sostanza altamente infiammabile e termicamente instabile, soprattutto quando mescolata con solventi a basso punto di infiammabilità.

Per un riciclo sicuro dei solventi contenenti nitrocellulosa, è essenziale adottare sistemi di distillazione avanzati ed un approccio sistematico che includa tecniche e misure di sicurezza adeguate. Ecco alcune best practice per eseguire un recupero sicuro ed efficiente:

 

Valutazione preliminare della composizione dei solventi

• Eseguire un'analisi chimica del solvente esausto per identificare la concentrazione di nitrocellulosa e altre componenti potenzialmente instabili.
• Valutare la presenza di impurità o catalizzatori che potrebbero influenzare la stabilità termica.

 

Filtrazione e pretrattamento

• Prima di distillare rimuovere i solidi dal solvente esausto. Questo riduce il rischio di intasamento e l’accumulo di residui nella caldaia.
• In alcuni casi, un pretrattamento con agenti neutralizzanti può aiutare a stabilizzare la nitrocellulosa e ridurre la sua reattività.

 

Distillazione sottovuoto e inertizzazione

• La distillazione sottovuoto è altamente raccomandata per ridurre il punto di ebollizione del solvente, minimizzando l’esposizione della nitrocellulosa a temperature elevate.
• Mantenere un profilo di pressione e temperatura controllato per prevenire picchi di calore improvvisi.
• Utilizzare gas inerti come l’azoto per mantenere un’atmosfera priva di ossigeno all’interno dell’impianto per ridurre significativamente il rischio di incendio o esplosione durante la distillazione.

 

Monitoraggio e sistemi di sicurezza

• Installare sensori di temperatura e pressione per monitorare in tempo reale le condizioni operative.
• Implementare sistemi di allarme e valvole di sicurezza automatiche per intervenire immediatamente in caso di rilevamento di condizioni anomale.

 

Smaltimento sicuro dei residui

• I residui contenenti nitrocellulosa devono essere smaltiti come rifiuti pericolosi e non devono essere accumulati o lasciati asciugare all’aria aperta.
• Utilizzare contenitori antistatici e aree di stoccaggio dedicate per prevenire il rischio di autoaccensione.