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Poligrafía Binaria

Curso de actualización en economía de tintas digitales

Eileen Fritsch

Mejores impresiones con la ayuda de la química

"ENTRE AL MUNDO SIN QUIMICOS". Es el invitador título en un afiche de 1995 para uno de los primeros modelos de impresoras a chorro de tinta. El letrero muestra una iguana saliendo de un desierto en blanco y negro para entrar a un frondoso bosque lleno de colores y cascadas de agua cristalina. La expectativa era que, al describir la impresión digital a color como un paraíso amigo del ecosistema, se atraería la atención de los serigrafistas y de otros usuarios tradicionales de olorosas tintas de impresión y compuestos químicos de procesamiento a base de solventes.
Sin embargo, al igual que muchos otros aspectos de la vida moderna, las cosas no son así de sencillas. A pesar de la percepción popular que muestra a los fabricantes de químicos como los malhechores de la industria, muchas de las mejoras en los productos a las que nos hemos acostumbrado de manera rutinaria, pueden atribuirse en parte a los continuos avances de la química.
Y, de hecho, la ingeniería química es la base del crecimiento del mercado de la impresión digital.

Entre Al Mundo Sin Quimicos: Las primeras generaciones de impresoras a chorro de tinta fueron anunciadas como una manera de que los serigrafistas se escaparan de ciertos gases nocivos asociados con diversos tipos de tintas y otras fórmulas usadas en la producción de gráficos.

En el reino de la impresión a chorro de tinta, los retos que enfrentan los químicos radican en satisfacer las crecientes demandas para producir digitalmente imágenes a color en un gran número de materiales diferentes, con el fin de exhibirlas durante períodos de tiempo que varían, en todo tipo de ambientes internos y externos. Por otro lado, además, los proveedores de gráficos también desean imprimir los gráficos a costos lo suficientemente bajos como para ganar vendiendo su trabajo a precios aceptables a compradores con presupuestos limitados.
Junto con el desarrollo de impresoras de mayor resolución y/o impresoras a chorro de tinta más veloces para un número de requerimientos, los químicos de tintas han lanzado una vertiginosa variedad de formulaciones de tintas para diversas aplicaciones como la reproducción fotográfica, letreros en exteriores de corta duración, gráficos de flota de larga duración, arte de museo, y displays en substratos rígidos para puntos de venta.
Hoy en día se encuentran las impresoras a chorro de tinta de gran formato con tintes a base de agua o tintas pigmentadas, tintas a base de agua de curado infrarrojo para vinilos sin revestimiento, tintas a base de aceite, tintas de solvente suave que requieren substratos tratados, tintas de solvente suave que no requieren substratos revestidos, múltiples variaciones de tintas de solvente "real", y uno o más tipos de tintas de curado UV.
Aquí está la trampa: La mayoría de las impresoras a chorro de tinta de gran formato aún tienen una variedad limitada de tintas de dónde escoger. Más adelante en este artículo explicaremos por qué, a medida que exploramos las diversas fortalezas y limitaciones de diferentes tipos de tintas y cómo afectan el costo total de producir gráficos.

Las impresoras que emplean tintas a base de agua componen la extensa mayoría de impresoras a chorro de tinta de gran formato actualmente en uso. Estas tintas se describen según el tipo de colorantes que poseen, tinturas o pigmentos.
Mientras lee este artículo, tenga en mente dos verdades fundamentales acerca del mercado de la impresión digital de gran formato: casi siempre hay una o dos excepciones a cada generalización presentada en estas páginas; y la tecnología avanza con tanta velocidad que es posible que cuando usted lea este artículo, ya esté desactualizado.
Otra observación: Si bien todas estas opciones de tinta pueden parecer tremendamente confusas al principio, en realidad, la evolución de múltiples tintas y las impresoras a chorro de tinta para propósitos especiales son saludables indicadores de un mercado aún floreciente.

Perspectiva histórica
Con el correr de los años, han aparecido nuevos tipos de tintas para atender diferentes requerimientos del mercado. Los nuevos tipos de tinta que entran al escenario no suplantan ninguna generación previa de tintas. En su lugar, las tintas nuevas han tenido el efecto de empujar algunos tipos de impresoras a chorro de tinta hacia determinados nichos (por ejemplo, la fotoreproducción, arte, reprográficos, gráficos para exteriores, etc.)
Al comienzo de la impresión de gran formato a chorro de tinta regulada por demanda, sólo había un tipo de tinta: tintes a base de agua.1 Estos tintes a base de agua empleaban tinturas fáciles de mezclar como colorantes para producir gamas de colores excepcionalmente amplias.
Lo que inicialmente hizo las impresoras a chorro de tinta de gran formato tan versátiles fueron los revestimientos que los fabricantes de substratos aplicaban a la superficies posterior imprimible de diferentes tipos de papel, película, vinilo, y lona. Estos revestimientos controlaban la rapidez con que los puntos de tinta se esparcían en el substrato y evitaban que el substrato se arrugara cuando se aplicaban pesadas cantidades de tintas a base de agua. (Este es el imperceptible arrugamiento que ocurre cuando uno intenta imprimir una foto digital en el mismo papel a chorro de tinta que se usa para imprimir documentos). El paso adicional de añadir revestimientos a la superficie y reverso de los materiales aumenta los costos de fabricación y venta de los substratos a chorro de tinta.
Cuando los propietarios de impresoras a chorro de tinta decidieron que sería agradable poder imprimir afiches y letreros para gráficos en exteriores, los químicos de las tintas respondieron desarrollando tintas pigmentadas a base de agua, las cuales contienen partículas de pigmentos inherentemente más resistentes a la decolorización que las tinturas usadas en la primera generación de tintas.
A comienzos de la década de los 90, no se encontraban en el mercado pigmentos pulverizados lo suficientemente finos para usar en la mayoría de impresoras a chorro de tinta. Las primeras tintas pigmentadas a base de agua fueron comercializadas por Encad a mediados de los 90s para impresoras térmicas a chorro de tinta y Roland DGA para impresoras piezo a chorro de tinta. DuPont desarrolló las tintas pigmentadas a base de agua para los primeros gráficos en exteriores a chorro de tinta de larga duración garantizada. Su nombre comercial en un principio fue Encad GO (Graphic Outdoor), pero ahora se venden a usuarios de NovaJet bajo la marca de DuPontFusion.
Durante mucho tiempo, estos tintes y tintas pigmentadas a base de agua requirieron substratos con diferentes tipos de revestimientos receptores. (También las impresoras a chorro de tinta con tecnologías térmica y piezo). Aún existen muchos revestimientos altamente especializados para los requerimientos más exigentes de tintura y tintas pigmentadas a base de agua. Sin embargo, en general, el mercado de la producción de gráficos ha abarcado más revestimientos "universales" que funcionan en cualquier mezcla de impresoras térmicas y piezo a chorro de tinta que puedan tener los productores de gráficos. Esto ayuda a mantener los inventarios de substratos a un nivel manejable.
La primera generación de impresoras a chorro de tinta de gran formato era estupenda para hacer impresiones excepcionales para gráficos de ferias industriales y otras tiradas muy cortas. Sin embargo, eran extremadamente lentas para cualquier clase de volumen. La combinación de las velocidades bajas de las impresoras a chorro de tinta y el alto costo de los substratos revestidos a chorro de tinta pronto evidenció que el mercado de los gráficos de gran formato nunca despegaría seriamente hasta que la producción pudiera venderse a precios que fueran más competitivos con la impresión convencional offset o serigráfica.

Las impresoras que usan tintas a base de aceite, como los modelos MKII de Seiko I Infotech pueden producir gráficos a altas velocidades debido a que las tintas no se secan en las boquillas de los cabezales y a que el fuerte revestimiento encapsulador del substrato hace que las impresiones se sequen suficientemente para la producción de alta velocidad.
Las impresoras a chorro de tinta que usaban tintas a base de aceite comenzaron a aparecer por primera vez en escena en 1997 a medida que los fabricantes de impresiones comenzaban a buscar maneras de acelerar las velocidades de producción de las impresoras a chorro de tinta. Después de que una nueva generación de cabezales de impresión piezo de alta velocidad se fundiera al exponerlas a tintas a base de agua, los fabricantes de impresoras originales comenzaron a investigar alternativas para el agua. Las tintas a base de aceite llamaron la atención puesto que representaban una manera fácil de construir impresoras a chorro de tinta que podían producir gráficos a mayores velocidades.
Uno de los retos de diseño más desconcertantes que enfrentan los fabricantes de impresoras originales es cómo controlar la velocidad a la que se seca la tinta a medida que el líquido del portador (agua, solvente, etc.) se evapora. Primero, se deben tomar acciones para prevenir que la tinta se seque en las boquillas del cabezal de impresión, debido a que las boquillas obstruidas pueden causar líneas (bandeado) en los gráficos impresos. Luego, para aumentar las velocidades de producción, los ingenieros de impresoras a chorro de tinta deben asegurarse de que la tinta se seque lo suficientemente rápido para permitir que los gráficos impresos sean tomados por un carrete de enrollado a la velocidad deseada sin que se corra el color.
Para superar esta situación, los fabricantes de impresoras originales combinaron tintas a base de aceite con fuertes revestimientos receptores que encapsulaban totalmente las tintas. Las tintas a base de aceite nunca se secan en las boquillas del cabezal de impresión y el revestimiento de encapsulación hace que las impresiones se sequen apropiadamente para la impresión de alta velocidad. Cuando las tintas a base de aceite aparecieron en escena, los productores de gráficos pudieron comenzar a aceptar órdenes de trabajos de grandes volúmenes con menores tiempos de procesamiento.
Aun así, el precio de venta poco competitivo de los gráficos de producción digital fue un serio obstáculo para el crecimiento de la demanda. Los vinilos con revestimiento receptor a chorro de tinta para gráficos en exteriores costaban normalmente el doble de lo que costaban los materiales sin revestimiento comúnmente usados en la serigrafía. Para gráficos en interiores, las impresoras a chorro de tinta estaban compitiendo con productores de imágenes fotográficas de gran formato mucho más veloces que producen deslumbrantes imágenes de tonos continuos, con costos de materiales mucho menores.

Roland DGA ha introducido varias nuevas impresoras, empleando tintas de solvente suave de segunda generación: la serie de impresoras SOLJET Pro II EX y la nueva impresora/cortadora a chorro de tinta VersaCAMM de 76cm. Mutoh está empleando las tintas de segunda generación en sus impresoras Falcon II y Falcon II Outdoor.
Afortunadamente, los mismos cabezales de impresión de alta velocidad que usaban tintas a base de aceite también ofrecían suficiente duración para su uso con tintas a base de solventes. Cuando los fabricantes de impresoras a chorro de tinta de gran formato dejaron de concentrarse exclusivamente en los mercados de diseños asistidos por computadora (CAD) y de displays para interiores y comenzaron a ver la demanda potencial para las impresoras de gráficos en exteriores, las cosas comenzaron a cambiar.
En 1998, Raster Graphics introdujo la primera impresora a chorro de tinta de menor costo que funcionaba con tintas a base de solventes, la impresora de pantalla digital Arizona 180. Raster Graphics al comienzo esperaba que la Arizona fuera bienvenida principalmente en los talleres pequeños y medianos de letreros. En su lugar, la Arizona tuvo inmediato éxito con compradores potenciales de impresoras a chorro de tinta de formato superancho, muchos de los cuales optaron por comprar una o dos Arizona por menos del precio de una impresora de gran formato. Aun cuando sólo medían 1,37 m de ancho, las primeras impresoras Arizona fueron consideradas las primeras "enanas grandes" porque eran las primeras impresoras a chorro de tinta con un precio debajo de US$100.000 que podían imprimir en vinilos económicos sin revestimiento.
La inmensa popularidad de la Arizona 180 comprobó que había demanda en el mercado para impresoras de menor costo que pudieran crear imágenes en materiales de menor costo. Hoy en día, las impresoras a chorro de tinta que emplean tintas a base de solventes se consiguen por menos de US$20.000.
Es importante mencionar que el término "solvente" describe un amplio rango de productos, que van desde versátiles tintas de larga vida, clasificadas como peligrosas, hasta nuevas generaciones de formulaciones más suaves que producen olores menos molestos y requieren diferentes tipos de sistemas de ventilación. Algunas tintas a base de solventes están clasificadas como materiales peligrosos y requieren precauciones y gastos adicionales en su manejo y embarque. Otras tintas a base de solventes no son peligrosas ni inflamables y no requieren de características especiales de transporte o almacenamiento.
"El término 'solvente' ha sido completamente mal empleado durante los últimos años y trae a la memoria niños oliendo latas de pegantes y aerosoles, drogándose con químicos que destruyen el cerebro y causan cáncer", dice Tony Martin, presidente de Lyson USA. "Es cierto, algunos solventes son muy malos para la salud y requieren de extracción de gases. Sin embargo, no todos son así. El agua, por ejemplo, es un solvente". Anota que las propias tintas solventes LOD de Lyson están hechas de un proceso de fermentación que utiliza materiales de recursos renovables. Si bien poseen olor, Martin afirma que los gases son inocuos para la respiración y el cuerpo los metaboliza completamente sin efectos secundarios nocivos. Las recomendaciones de salud y de seguridad para su uso advierten que las tintas deben usarse en un ambiente bien ventilado, pero dependiendo del modelo de impresora y el tipo de tinta empleados, la ventilación podría variar desde un pequeño ventilador de extracción montado en la pared hasta una pequeña unidad de limpieza de aire incluida en el precio de compra del equipo.
Las impresoras a chorro de tinta que utilizan tinta a base de solventes están equipadas con calentadores incorporados, básicamente para evaporar cualquier humedad atraída naturalmente a la superficie del vinilo. Al alejar la humedad de la superficie del vinilo, se evita que los puntos se dispersen. Los calentadores incorporados también ayudan a secar las tintas más rápido al evaporar el solvente portador más rápidamente.
Las tintas de solventes suaves (a veces llamadas tintas ecosolventes) fueron introducidas en el 2001 para atraer a los negocios más pequeños de avisos que deseaban sistemas de impresión a chorro de tinta con precios más asequibles, que les permitiera imprimir gráficoas en materiales de menos costo sin tener que instalar los sistemas de ventilación para uso industrial requeridos por impresoras tales como Arizona de Océ, UltraVu de VUTEk y la serie Blueboard de NUR.

La VinylJet 36 de Encad emplea un calentador infrarrojo para ayudar a que sus tintas AquaVinyl se adhieran al substrato.
Para una adhesión óptima, la generación inicial de las tintas de solvente suave no dependía de calentadores, sino que requerían de substratos "tratados" que eran aproximadamente 50% menos costosos que los vinilos revestidos empleados con tintas a base de agua pero todavía 50% más costosos que los materiales no revestidos que podían ser usados con tintas tradicionales a base de solventes.
Mutoh America y Roland DGA introdujeron impresoras equipadas con calentadores y una tinta de solvente suave reformulada que no requiere substratos tratados. Estas impresoras a chorro de tinta pueden producir gráficos en algunos (no en todos) vinilos económicos usados con tintas de solvente "real". Mutoh America está marcando tinta Eco-Solvent Plus y sacándola al mercado para sus impresoras Falcon II Outdoor de 1,6 y 2,2m de ancho y las impresoras Falcon Outdoor de 1,1 y 1,5m. Roland DGA está vendiendo la tinta bajo la marca EcoSOL y la está usando con su nueva serie de impresoras e impresoras/cortadoras SOLJET Pro II EX y la nueva impresora/cortadora a chorro de tinta VersaCAMM de 76cm.
Encad también ha respondido a las demandas del mercado para usar impresoras de menos precio que creen imágenes en materiales más económicos. Con el fin de permitir a los propietarios de negocios más pequeños usar vinilos sin revestimiento en una impresora Encad de US$13.000, los ingenieros de Encad trabajaron con ingenieros químicos de DuPont y expertos en vinilos en Avery para desarrollar la impresora VinylJet y las tintas a base de agua de curados infrarrojo (tintas AquaVinyl). Al igual con las últimas formulaciones de tintas de solventes suaves, un sistema de calentamiento incorporado en la impresora ayuda a la tinta a adherirse al substrato y seca los gráficos impresos. Sin embargo, debido a que la NovaJet de Encad es una impresora térmica a chorro de tinta y utiliza calor para expulsar gotas de tinta de baja viscosidad, la VinylJet requiere un calentador incorporado más potente, en este caso, un calentador infrarrojo. En consecuencia, no puede crear imágenes sobre papel y requiere una fuente de energía de 220V.

Las tintas de curado UV fueron introducidas en un principio en el mundo de la serigrafía hace 20 años y debutaron en impresoras planas digitales a chorro de tinta en 2001. Se esperaba que las tintas de curado UV pudieran ser una alternativa más ecológica, pero igualmente versátil para las tintas a base de solventes más fuertes usadas en gráficos de gran formato.
Las tintas de curado UV contienen una mezcla de resinas, dispersiones de pigmentos y agentes fotoiniciadores.
Las tintas son expulsadas en forma líquida, y luego se polimerizan cuando son expuestas a intensidades controladas de luz ultravioleta. (La polimerización es un proceso químico que convierte la tinta de una película mojada en una sólida). La mayoría de las impresoras digitales que usan tintas de curado UV poseen lámparas de curado UV en el mismo mecanismo que mueve el cabezal de impresión de adelante hacia atrás. Otras contienen solventes que liberan componentes volátiles orgánicos (VOC) cuando los solventes se evaporan durante el curado.
Los expertos coinciden en que las tintas de curado UV para impresoras a chorro de tinta de gran formato están aún en su infancia. La primera generación de tintas fue formulada principalmente para posibilitar la impresión digital directamente en substratos rígidos sin revestimientos, aunque estas tintas multipropósitos también pueden usarse en productos laminados. La laminación adicional o recubrimiento translúcido pueden o no ser necesarios, dependiendo del nivel de brillo, adhesión de la tinta y durabilidad que requiere el gráfico.
Es importante mencionar que la tinta de curado UV de uso general usada actualmente en la impresión digital no es la misma que las múltiples formulaciones que los serigrafistas se han acostumbrado a usar. El reto de disparar gotas de tinta a través de boquillas muy pequeñas requirió que los formuladores de tintas de curado UV trabajaran con materias primas diferentes a aquellas usadas en las tintas convencionales de impresión UV.
Tal como lo señala el pionero de la tinta digital, Dr. Ray Work de Work Associates, "Para conseguir la baja viscosidad requerida para expulsar gotas de tinta de curado UV de los cabezales de impresión, los ingenieros químicos de las tintas sólo pueden usar polímeros de bajo peso molecular. Las tintas de serigrafía pueden usar polímeros con pesos moleculares mucho mayores, produciendo bloques inherentemente más fuertes cuando las moléculas en las tintas tienen enlaces cruzados durante el proceso de polimerización".
Algunos serigrafistas han manifestado su desilusión por el hecho que la única formulación de tinta de curado UV desarrollada para satisfacer una amplia variedad de aplicaciones no cumple con los mismos estándares de funcionamiento a que se habían acostumbrado cuando usaban varias formulaciones de tintas de curado UV que corresponden a tipos específicos de materiales. Los fabricantes de tintas están motivando a los serigrafistas a replantear sus verdaderos requerimientos de adhesión de tinta. Un gráfico que será expuesto durante 30 días en la vitrina de una tienda no necesita pasar las mismas estrictas pruebas de adhesión que un gráfico de vinilo que será protegido por una cinta de preenmascarar antes de la instalación.
Otros problemas reportados con las tintas de curado UV de primera generación son una apariencia opaca sin brillo, así como la aparición del bandeado topográfico (surcos como de una cortadora de césped que pueden aparecer en partes sólidas oscuras cuando la impresión se mira desde cierto ángulo). Entre mayor sea la velocidad a la que opera la impresora, más tiende a ocurrir este fenómeno. La causa de estos surcos topográficos es la textura de la superficie de la tinta de curado UV. La tinta que se está curando sólo en la superficie crea picos y valles muy pequeños entre las líneas o puntos en la impresión. La aplicación de una capa translúcida al gráfico impreso puede hacer desaparecer el problema.
"El bandeado topográfico también puede reducirse aminorando el asentamiento de la tinta en el extremo delantero", expresa Terry Amerine de Sericol Imaging, quien distribuye las impresoras digitales de cama plana Inca Eagle y Columbia. Esto resulta en un gráfico mejor y reduce el costo de la impresión resultante".
Al igual que las tintas a base de solventes, las tintas de curado UV no se adhieren igualmente bien a todos los tipos de substratos. Por ejemplo, si un material posee una baja tensión superficial, la tinta de curado UV formará gotas (como gotas de lluvia en un automóvil acabado de encerar), dificultando que la luz UV penetre en la superficie en que la tinta interactúa con el substrato de la superficie. Las tintas de curado UV también se adhieren mejor a materiales con superficies de textura más áspera.
Mientras algunos fabricantes de tintas esperan que ocurran nuevos avances en el mercado para introducir tintas alternativas optimizadas para diferentes materiales, 3M ha respondido el llamado a ofrecer mejores opciones de tintas de curado UV. Los usuarios de la impresora 2500UV de 3M podrán cambiar entre una tinta de propósito general para aplicaciones promocionales típicas y una tinta más flexible de mayor duración para uso en la producción de gráficos de flota. 3M también está probando su nueva formulación de tinta para uso en la impresión de letreros en materiales rígidos, formados luego al vacío para darles una mayor profundidad y dimensión.

La primera generación de tintas de curado UV para impresoras a chorro de tinta fue formulada principalmente para posibilitar la impresión digital directamente en substratos rígidos con equipos como la Rho 160 de Durst y PressVu de Vutek. 3M ha anunciado una tinta de segunda generación para impresión en películas para gráficos.
Compañías como 3M y Sericol han estado involucradas con serigrafistas durante décadas, y están desarrollando productos basados en el conocimiento adquirido. Un recién llegado al mercado es American Ink Jet, quien está usando un método de ingeniería de sistemas a chorro de tinta para desarrollar tintas de curado UV a partir de cero. Para el mercado gráfico, ha desarrollado una tinta de baja viscosidad que no libera VOCs al secarse.
Tanto Steve Emery de American Ink como Terry Amerine de Sericol, están entusiasmados por el hecho de que los proveedores de materia prima, lámparas UV y substratos imprimibles están expresando ahora un mayor interés en desarrollar conjuntamente generaciones futuras de tintas que serán completamente optimizadas para las demandas de la impresión digital.
Emery opina que American Ink Jet ya está trabajando estrechamente con los fabricantes de lámparas UV con el fin de optimizar el proceso. Por ejemplo, es esencial para un creador de tintas de curado UV entender cómo funciona la lámpara, cómo se enfría, y cuál es la longitud de onda óptima.
De acuerdo con Amerine de Sericol, quien encabeza las ventas de impresoras digitales de cama plana Inca Columbia y de Eagle, los fabricantes de materiales solían decir: "Sólo haga que su tinta funcione con mi material". Hoy en día, dice que escucha todo lo contrario, "¿Qué puedo hacer para que mi material trabaje mejor con las tintas digitales UV?"

1 Las primeras impresoras a chorro de tinta de formato superancho eran más como máquinas digitales para pintar avisos que las impresoras por demanda de hoy en día. Usaban tintas pigmentadas a base de solventes, pero en lugar de cabezales convencionales a chorro de tinta, poseían tecnología digital "airbrush" para producir gráficos a resoluciones en el rango de 72dpi."
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