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Tintas inkjet de para impresión sobre soportes cerámicos: Características especiales y desafíos paras las tintas

Introducción

La impresión digital sobre piezas cerámicas en una de las áreas con mayor crecimiento en el sector de impresión inkjet. En gran medida se debe a que en los últimos años los productores cerámicos han tomado conciencia de las ventajas tecnológicas de los procesos de impresión inkjet, así como la absoluta libertad de elección que ofrece en cuanto a decoración o la oportunidad que ofrece para incrementar la eficiencia en los costes de fabricación, para tiradas cortas. Todo ello, genera oportunidades de diferenciación dentro del sector lo que, en conjunci- ón con el continuo aumento de las velocidades de impresión disponibles, gracias a las modernas impresoras cerámicas singlepass, ofrece claras ventajas competitivas.

Sin embargo la adopción generalizada de la tecnología inkjet para la decoración de azulejos y baldosas, no sólo ha sido cuestión de proporcionar máquinas de alta calidad bien diseñadas; las tintas especiales también son indispensables en este área. Este último punto se analiza con más detalle en este artículo, ofreciendo no sólo un análisis de las características especiales que requieren las tintas cerámicas sino también los desafíos que se plantean en la formulación de dichas tintas y el funcionamiento del sistema de suministro de tinta asociado.

Características especiales de la tinta

Las tintas cerámicas difieren significantemente de las tintas de impresión inkjet “convencionales” usadas para la decoración gráfica de papel, plásticos, textiles y similares. Por supuesto las tintas cerámicas son impresas también directamente sobre el material, en este caso sobre el cuerpo del azulejo, pero el subsiguiente proceso de cocción (que alcanza temperaturas de más de 1000oC), requiere el uso de materias primas completamente diferentes. Estas materias primas especiales y las consecuencias de su uso se explican a continuación.

Pigmentos inorgánicos

Los azulejos son cocidos a temperaturas muy altas por lo que el uso de pigmentos con suficiente resistencia al calor es esencial. Los sistemas de pigmentos inorgánicos, como son los óxidos metálicos, son los únicos capaces de resistir tales temperaturas. Además, estos pigmentos muestran altas resistencias a la luz y una gran durabilidad de aplicación. El uso de estos pigmentos, en los azulejos impresos digitalmente, permite satisfacer todos los estándares habituales de esta aplicación. No obstante, las propiedades intrínsecas de los pigmentos inorgánicos, como alta densidad, dificultad de molienda y una fuerte tendencia a la sedimentación, generan multitud de desafíos técnicos.

Uno de los principales desafíos se deriva de la tendencia a la sedimentación de las tintas (véase figura 1a). Esto es debido a la alta densidad de los pigmentos, su tamaño de partícula típico (véase figura 1b)1 y
la carga de pigmento, entre 20 y 40 por ciento del peso para cada color de proceso. Sin embargo, puede ser mantenido dentro de límites razonables, que puedan ofrecer condiciones estables de operación, mediante una apropiada optimización de (i) los procedimientos de dispersión y (ii) los sistemas de circulación.

Además de los mencionados aspectos técnicos del proceso, hay también restricciones ecológicas a ser consideradas cuando se trabaja con pigmentos inorgánicos. Por ejemplo, los tonos rojos brillantes se pueden lograr con el uso de pigmentos que contienen cadmio tóxico lo que, sin embargo, entraría en absoluta contradicción con los principios de sostenibilidad de Durst. Por ello, estamos más que satisfechos de que Durst y sus socios hayan logrado desarrollar una gama de tintas que satisfacen plenamente las exigencias actuales de la industria cerámica sin usar pigmentos poco recomendables.

Líquidos portadores o vehículos

Los pigmentos no son la única área donde las tintas cerámicas difieren completamente de otras tintas inkjet de impresión, los vehículos usados son también muy diferentes. Mientras las formulaciones clásicas de tintas gráficas están basadas en acrilatos, agua o solventes2, glicoles y sistemas de hidrocarbonos, los alcanos y otros compuestos aromáticos sustitutos, han sido adoptados como medios de transporte para las tintas cerámicas. En el transcurso del proceso de cocción se evaporan completamente y lo hacen de manera controlada, (véase figura 2)3,

de forma que actúan simplemente como un medio transporte para el pigmento. Además, estos líquidos portadores aseguran una correcta reología de la tinta. Su selección y combinación permite, por ejemplo, que la viscosidad de cada tinta cerámica sea deliberadamente especificada, lo cual es un requisito fundamental para lograr procesos de impresión estables en máquinas singlepass.

Desafíos

Las diferencias, arriba explicadas, entre tintas cerámicas y tintas gráficas convencionales no sólo aparecen en cuanto a la forma de uso de otros tipos de materias primas sino que también plantean nuevos desafíos que deben ser atacados para así asegurar una operativa esta- ble en las impresoras cerámicas singlepass. Los factores variables más relevantes son detallados a continuación.

Perfiles de voltaje

Las cargas de pigmentos de las tintas de colores cerámicos pueden variar de un fabricante a otro4. Esto lleva a una variación en la densidad, velocidad de la propagación del sonido, etc… que son factores esenciales en el desarrollo de los perfiles del voltaje que deben ser específicamente ajustados para cada uno de los respectivos colores de proceso.5 Sólo sobre esta base se puede garantizar un funcionamiento estable de la impresora, por lo que Durst considera que la prueba inicial y la aprobación de cada color de cada fabricante de tinta es un procedimiento básico para asegurar al cliente una estabilidad de proceso muy elevada.

Comportamiento de la viscosidad

Cada tipo de cabezal tiene una ventana de viscosidad característica con la que se logra la mejor estabilidad de operación de la máquina. Por un lado, el respectivo objetivo de viscosidad se logra al seleccionar y combinar los vehículos y por otro tener en consideración los efectos de dilución o espesamiento (véase figura 3) que resultan de los pigmentos que utiliza y su tamaño y forma de partícula. Para las tintas cerámicas es, por tanto, importante buscar una viscosidad específica durante el proceso de desarrollo de la tinta, de manera que se optimice dentro del rango de dilución espesamiento requerido por la impresora bajo condiciones reales de operación, en lugar de simplemente confiar en unas sencillas mediciones de rutina a bajas tasas de corte,6 qué únicamente son válidas como mediciones de control de calidad.

Sedimentación

Como se explicaba más arriba, debido a la densidad, el tamaño de la partícula y la carga de pigmentos inorgánicos, las tintas cerámicas tienen tendencia a la sedimentación (véase la figura 1a). Este efecto no puede evitarse por completo, pero la optimización de los procedi- mientos de dispersión y de los sistemas de recirculación dentro de la impresora pueden asegurar un uso estable y a gran escala de las tintas cerámicas. No obstante el asunto de la sedimentación debe ser muy tenido en cuenta cuando se formula la tinta y ha de ser chequeado específicamente cuando se testea la tinta cerámica.

Resumen

Este artículo trata acerca de las características especiales de las tintas cerámicas y los desafíos que se plantean para una operativa estable de las mismas. Muestra que las tintas cerámicas difieren de las tintas inkjet convencionales tanto en los diferentes tipos de pigmentos como en los vehículos que utilizan. Estas características generan diferentes desafíos específicos que adoptan diversas formas, como la necesidad de desarrollar perfiles de voltaje específicos para cada color del proceso, de realizar cuidadosos ajustes de la viscosidad y de evitar el indeseado efecto de sedimentación.

Durst y sus fabricantes de tinta colaboradores, han logrado controlar todos los puntos mencionados, alcanzado así un conjunto equilibrado. Esto permite ofrecer sistemas de impresión singlepass que no sólo satisfacen todas las necesidades de la industria cerámica, sino que también garantizan una elevada estabilidad de proceso.

Fuente: http://www.durst.it

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