Nigel Caiger, Director de Global Digital Technology, Sun Chemical, analiza la combinación de tecnología de base agua y UV y cómo se está abriendo paso para un futuro desarrollo de las tintas para inyección. El sector de la impresión digital por inyección de tinta es un mercado próspero. Smithers Pira estima que la inyección de tinta superará a la electrofotografía a partir de 2019, y para 2024 supondrá el 56% del valor y el 53% del volumen de la impresión digital.

El precio de la tinta influye considerablemente en el coste de producción de la inyección digital, y con ello en su adopción. Smithers Pira calcula que una reducción de un 1% en el coste total de producción reportaría un aumento de un 5,9% del volumen para 2024, y una reducción de un 10% llevaría a un aumento de un 71%.

Pero un factor igualmente importante en la adopción futura de la impresión digital por inyección de tinta es su capacidad para funcionar con un abanico cada vez mayor de aplicaciones y en más categorías de productos, lo que a su vez depende de los desarrollos de la tecnología de la inyección de tinta. Y aquí el sector se encuentra en una encrucijada debido a que las principales composiciones de las tintas (de base agua, solvente y UV) son tecnologías maduras con un potencial limitado de desarrollo. En el caso de las tintas solventes y en menor medida, de las UV, existen también problemas medioambientales y en consecuencia la posibilidad creciente de verse sometidas a una normativa reglamentaria. Un cuarto tipo, las de látex, es relativamente nuevo y está aún en periodo de prueba; las tintas son también propiedad de cada marca y solo pueden usarse con una gama limitada de impresoras.

Tecnología de inyección de tinta actual: funcional, pero con un potencial limitado

En conjunto, las composiciones de las tintas actuales establecidas (base agua, solvente y UV) funcionan perfectamente en una gran variedad de productos y aplicaciones. Con todo, su estado de madurez significa que el potencial de desarrollo futuro es limitado. En cuanto a la última incorporación, las tintas de látex, aunque se pueda argumentar que algo más de cinco años es muy poco tiempo para una evaluación completa, la práctica sugiere que presenta límites en términos de rendimiento: una vida relativamente corta del cabezal de impresión y la alta temperatura necesaria para un secado efectivo son factores que han atraído algún comentario negativo. También están patentadas.

Aunque las tecnologías existentes pueden ser mejoradas, está claro que las químicas desarrolladas en I+D por los fabricantes de tintas no pueden modificar las propiedades fundamentales y en consecuencia los pros y los contras de cada composición de las tintas. Al ser productos de base agua, las tintas acuosas presentan grandes credenciales medioambientales, son relativamente económicas, se presentan en una extensa gama de colores y tienen una magnífica resolución. Pero los sustratos deben llevar una imprimación química, por lo que puede ser más caro, y a menos que sean laminados, solo son adecuados para uso en interiores. Además, los cabezales de impresión requieren más mantenimiento, con el consiguiente riesgo de reducción de su vida útil.

Las tintas UV tienen una magnífica flexibilidad en el soporte, adhiriéndose tanto a soportes sin recubrimiento como a materiales difíciles como el vinilo, el vidrio y la madera. Se secan casi al instante, mejorando la calidad de imagen, reduciendo el consumo energético y mejorando la productividad, y son muy duraderas. Como desventaja, las tintas UV tienen una gama de colores limitada y la película de tinta estructurada produce un acabado con un ligero relieve. También deben ser tratadas con más cuidado cuando se manipulan y se transportan, comparado con otras tintas. 

Debido a que graban la imagen en el sustrato, las tintas solventes producen acabados excepcionalmente duraderos que son ideales para las exigentes aplicaciones de exterior (la flexibilidad de la tinta solvente hace de ella la elección ideal para gráficos de vehículos). No obstante, los compuestos orgánicos volátiles (COV) emitidos al evaporarse el solvente requieren trabajar en un entorno ventilado, por lo que estas tintas son las más agresivas para el medio ambiente. También son difíciles de manejar en una arquitectura de impresora de una pasada debido a la velocidad de evaporación a temperaturas elevadas, y a su incapacidad para accionar boquillas inactivas durante la impresión.

Las tintas de látex están atrayendo un considerable interés. Aunque los pigmentos se presentan suspendidos en una resina de polímero, estas tintas usan agua como vehículo, por lo que no necesitan extracción y aseguran un impacto ambiental reducido. Las impresiones de látex son duraderas y adecuadas para aplicaciones de exterior, pero requieren calor antes y después de la impresión, lo que aumenta el coste y descarta el uso de sustratos más finos, afectando también a la vida útil del cabezal de impresión como se indicó anteriormente. Además, solo pueden usarse con sustratos “aprobados” y en este momento, la gama de materiales de este tipo es algo limitada. Además, como pueden ver los usuarios, las velocidades de impresión dependen en gran medida del tipo de sustratos, de la funcionalidad del cabezal de impresión y de la cobertura de la tinta, con el resultado de que las velocidades anunciadas por los fabricantes de impresoras de látex solo pueden lograrse bajo determinadas circunstancias.

Mientras que los usuarios de la inyección de tinta han ido eligiendo entre los diferentes puntos fuertes y débiles de las tecnologías en el mercado, en un mundo ideal lo que desean es una solución integral que combine las características de la tinta base agua y de la UV. Además de una salida de alta calidad en todo momento y una gama de colores ampliada, una composición híbrida así conseguiría impresiones sin olores, una magnífica adherencia a una extensa gama de soportes, y una resistencia mejorada y gran flexibilidad. También sería ecológica, tendría un peso reducido de la película, y bajas propiedades de migración.

Vemos por tanto que hay una necesidad apremiante de una nueva solución que ofrezca una plataforma para una futura innovación, y para ello, en 2013 SunJet dedicó un gran equipo de I+D a explorar las posibilidades de esta tecnología. Tras dos años de intensos esfuerzos, aprovechando la experiencia de todo el grupo de Sun Chemical, se lanzó Aquacure™ durante FESPA 2015.

Aquacure: Simple y a la vez revolucionaria

El concepto que subyace tras Aquacure es simple: ofrecer tecnología acuosa auténticamente funcional combinando soluciones de secado UV y a base de agua. El resultado es una tinta para inyección que ofrece un rendimiento óptimo en términos de producción, una mayor gama de colores, calidad de impresión comparable a las tintas tradicionales y menos costes por impresión en comparación con las tintas UV convencionales. Además, ofrece grandes ventajas medioambientales y la sencillez de manejo y transporte de una tinta a base de agua.

El componente acuoso aporta las características de impresión de una tinta base agua: tacto, peso y ausencia de olores, y un perfil impecable en términos de salubridad, seguridad y ecología. El componente UV aporta su versatilidad y durabilidad, garantizando a la vez un chorro fiable por todo el cabezal. Esta tinta de curado al agua/UV puede optimizarse para usar en arquitecturas de digitalización y de impresión de una pasada, y en combinación con diferentes cabezales de impresión.

Con un contenido de agua entre un 60% y un 90%, Aquacure es una tinta que no desprende olores. El volumen restante incluye bajos niveles de humectante ecosolvente, resinas/monómeros de curado UV, fotoiniciadores y sensibilizadores, pigmento, dispersante y aditivos. Debe tenerse en cuenta que su consumo de recursos no renovables es de solo un 20-30%, mientras que los componentes de las tintas UV y solventes son 100% no renovables.

La combinación de agua/UV significa que necesita un sistema de ‘doble curado’ con secado por calor y por UV o haz de electrones (EB). Al estar diluidas en agua, las moléculas reactivas a los rayos UV están en principio muy separadas entre sí cuando se lanzan en el sustrato. Por tanto, para producir imágenes de alta calidad, la tinta se ‘fija’ térmicamente para evitar que se combinen y reticulen las gotas, secándose después por IR antes de que el curado final por UV haga que las moléculas se reticulen y formen una sólida película.

Unas configuraciones de secado/curado precisas dependen del tipo de impresión de una o de varias pasadas realizada por los usuarios. En la primera, los equipos de secado por IR iniciales pueden localizarse entre las estaciones de impresión, seguidas por el equipo de secado combinado por aire/IR y por último el de UV. En una operación de varias pasadas, las placas calentadas a 40-50oC (dependiendo del soporte) precalientan el sustrato para mejorar el control de las gotas. A continuación, se fija la gota con lámparas NIR o IR que aportan un secado adicional antes del curado final por UV. Para mejorar la circulación de aire, y acelerar así el secado, puede incorporarse también una cuchilla de aire.

Con respecto a la elección de tecnología de curado por UV, los sistemas LED presentan la ventaja de una generación de calor baja de conexión/desconexión instantánea y gran durabilidad con un mantenimiento bajo. También pueden usarse varias lámparas UV de haluro metálico o mercurio, pero tardan tiempo en calentarse, son frágiles y requieren un mantenimiento rutinario.

Tintas de curado al agua/UV comparadas con las soluciones actuales

Esto en cuanto al concepto que subyace tras una tinta base agua auténticamente funcional para los usuarios. Ahora, la pregunta sería, ‘¿Cómo se comportan las tintas en relación con las tecnologías actuales?’

Tintas UV tradicionales: A todos los efectos, los productos impresos usando la química de tintas de curado al agua/UV tienen una apariencia y un tacto idénticos a los producidos con tintas analógicas para flexografía o huecograbado. Pero, dado que la tinta tiene un espesor de solo un 10-30% de la tinta UV estándar 100% sólidas, la impresión tiene una película de menos peso, aproximadamente 1-2 micras. También ofrece una mayor gama de colores debido a la alta concentración de pigmentos fotorresistentes en una película de tinta más fina, además de propiedades de baja migración. Debido a su alto contenido de agua y a componentes UV seleccionados cuidadosamente, presenta un mejor perfil en términos de salubridad y seguridad y con ello se reducen los requisitos del etiquetado de productos. Su rendimiento medioambiental es muy superior al de las tintas solventes y UV 100% sólidas gracias a su uso de materiales renovables y a su bajo contenido de COV.

Tintas base agua: Las tintas Aquacure y las tintas base agua presentan ventajas medioambientales, pero estas últimas tienen algunas limitaciones. Además, la gama de sustratos compatibles con agua es mucho menor que la extensa gama de soportes compatibles para imprimir con Aquacure. Las tintas base agua convencionales no se adhieren tan bien a materiales no absorbentes, ni tienen las cualidades de resistencia que hacen ideales a Aquacure para tantas aplicaciones de interior y de exterior. Además, las tintas base agua requieren una manipulación cuidadosa en el cabezal de impresión, limitando con ello su funcionalidad.

Tintas de látex: Aunque no pueda negarse una cierta versatilidad de las tintas de látex como las utilizadas en impresoras HP y Mimaki, actualmente no son suficientemente versátiles y tienen aún limitaciones. Como se señaló anteriormente, solo pueden usarse en una gama limitada de sustratos y a día de hoy no están optimizadas para entornos de producción reales, sino para aplicaciones de básicas a medias como la elaboración de pósters y la rotulación. Adicionalmente, las tintas de látex HP se basan en un sistema patentado que usa cabezales de impresión HP desechables. Por el contrario, la tinta basada en esta tecnología de curado al agua/UV puede usarse en cualquier plataforma tecnológica y no tiene límites en términos de aplicaciones y de capacidades, tanto para una producción básica como una plena producción.

Beneficios de las tintas de inyección de base agua funcionales para el sector gráfico de gran formato

Esta combinación de plataforma de tintas para inyección de curado al agua y UV presenta la tinta base agua funcional de última generación que permite a los impresores de gran formato ofrecer a sus clientes funcionalidad, rendimiento y calidad superando a los de tecnologías de tintas establecidas. No solo iguala las capacidades de las tintas UV, de base agua y de látex para aplicaciones gráficas, también proporciona una plataforma para mejoras continuas de calidad en el futuro. Y, al ser en gran medida de base agua, con un componente UV reducido y sin olores, Aquacure tiene un impacto ecológico muy bajo comparado con las tintas solventes, de UV y de origen biológico. Esta tinta satisface por tanto todas las exigencias medioambientales de usuarios de tintas, y aborda los retos que contempla la normativa cada vez más estricta en torno a las tintas UV petroquímicas.

Aunque las perspectivas de la inyección digital nunca han sido mejores, muchos son conscientes de las limitaciones que plantean las tintas ‘tradicionales’; las presiones ambientales crecientes que acompañan al uso de las tintas solventes y el hecho de que muchas están alcanzando su madurez, todo ello limita su potencial futuro. Con todos los impresores de gran formato tratando de participar en el creciente mercado de la inyección digital, y con la importancia que tiene el desarrollo de tintas a la hora de facilitar esta oportunidad, nunca ha sido más adecuado el momento para una plataforma de tintas de inyección totalmente novedosa.

Versatilidad, funcionalidad, rendimiento y un perfil ecológico sólido son la clave aquí, donde una arquitectura de inyección abierta y auténticamente flexible ofrece potencial para un enfoque totalmente nuevo de la salida de inyección digital. Hoy día, una tinta para inyección base agua verdaderamente funcional que combine lo mejor de la tecnología de curado de base agua y UV es una realidad y no hay ya limitaciones para ningún impresor de gran formato que desee explorar esta nueva tecnología de tinta, obtener ventajas competitivas y aprovechar todo el potencial de la tecnología digital.