Para la formulación de tintas se utiliza un número relativamente pequeño de sustancias químicas y, por tanto, entender cómo interactúan y se comportan esas sustancias en distintos entornos, y en distintos procesos de impresión, resulta fundamental para garantizar una calidad de impresión fiable y homogénea.
En este artículo, la Dra. Josie Harries, directora de programa del Grupo de Domino Printing Sciences (Domino), nos desvela cómo un examen detallado del proceso de inyección en las impresoras de inkjet Continuo (CIJ) ayudó a descubrir la causa subyacente de un problema que había dejado perpleja a la industria de la codificación y marcaje durante décadas.
I+D en Domino
En Domino, siempre buscamos nuevas formas de mejorar nuestros productos, soluciones y servicios para proporcionar los mejores resultados y la mejor relación calidad-precio para nuestros clientes. Nuestras actividades de investigación y desarrollo (I+D) hacen especial énfasis en desarrollar nuevas fórmulas de tintas fiables y averiguar cómo podemos optimizar las tintas para distintos entornos de producción.
Lograr un código claro y definido en una línea de producción de bebidas exige un tipo de tinta muy distinto del que se utiliza en aplicaciones industriales exigentes, como la impresión de cables o sacos de cemento. Por eso, para garantizar la fiabilidad, es necesario tener en cuenta cómo se comporta la tinta en distintas condiciones, y el consiguiente impacto de este comportamiento sobre el rendimiento de la impresora.
Parte de nuestra investigación incluye un proyecto continuo para entender mejor el proceso de inyección de las impresoras CIJ. Deseamos examinar cómo se comportan las distintas fórmulas de inyección de tinta en todo tipo de atmósferas, desde la más caliente a la más fría, y desde las pegajosas a las polvorientas, para reflejar las variables probables en las plantas de producción de nuestros clientes, con el fin de poder identificar qué fórmulas crean unas tintas fiables.
Una área concreta que hemos querido explorar es la acumulación de partículas; es decir, los pequeños residuos de tinta que se acumulan en las placas deflectoras de un cabezal de impresión CIJ. La acumulación de partículas es un problema para los fabricantes que utilizan impresoras CIJ, puesto que exige una mayor frecuencia de limpieza y, si se permite que se acumule durante mucho tiempo, puede dar lugar a períodos de inactividad.
La acumulación de partículas es algo intrínseco en las impresoras CIJ, pero de lo que no se habla mucho en el sector de la codificación y el marcaje. Históricamente, ciertas tintas diseñadas para su uso con impresoras de inyección han sido más propensas que otras a la acumulación de partículas y, a lo largo de los años, se han desarrollado distintos diseños de impresora para minimizar el problema. Pero a pesar de eso, nunca se ha dado con pruebas concretas de por qué se produce este problema ni se ha entendido bien cómo superarlo.
Hasta ahora.
Dado que el tamaño del material generado durante el proceso de acumulación es muy pequeño, siempre ha resultado muy difícil visualizarlo. Como parte de nuestra investigación, hemos intentado descubrir la causa subyacente de la acumulación de partículas, examinando el fenómeno en profundidad. Para ello, colaboramos con el Instituto de Fabricación de la Universidad de Cambridge (IfM) para estudiar el proceso de inyección a nivel micromolecular, para entender exactamente lo que estaba pasando.
La colaboración como camino del éxito
Trabajando con el IfM, llevamos a cabo una serie de visualizaciones de alta velocidad para observar la acumulación que tenía lugar en el cabezal de impresión. Los experimentos utilizaban láseres de luz y humo para proporcionar unas imágenes muy detalladas de las partículas en el caudal de inyección de tinta. La visualización reveló que la acumulación de partículas tiene su origen en pequeñas gotas satélite que se separan del caudal de tinta principal y, seguidamente, reciben carga del campo electrostático generado por las placas deflectoras. Las partículas con carga se acumulan en el cabezal de impresión, con el resultado de tener que lavarlo con más frecuencia para que la impresora siga funcionando.
La técnica de visualización nos permitió observar el fenómeno y vigilar el comportamiento de las gotas satélite en distintas fórmulas, y con cambios en la configuración utilizada para el funcionamiento del cabezal de impresión, con el fin de entender mejor qué factores contribuyen a la acumulación de partículas. Los resultados completos, y más detalles sobre aspectos específicos del proyecto, pueden consultarse en nuestro documento conjunto con el IfM: Deflecting the Issue: The Origin of Nanoscale Material Build-up in Continuous Inkjet Printing (El problema de la deflexión: El origen de la acumulación de material a nivel de nanoescala en la impresión por inyección de tinta continua).
Nuestro trabajo con el IfM nos proporcionó un método de entender la acumulación de partículas y, por extensión, el papel que desempeña la formulación de tinta en la fiabilidad de la inyección de tinta. Esto nos ha permitido trabajar para optimizar nuestros diseños de tinta para impedir que se produzca dicha acumulación, evitando lassustancias químicas propensas a este problema; podemos utilizar estas técnicas en las fases tempranas del proceso de desarrollo para eliminar dichos materiales en vez de encontrarnos con el problema más avanzado el proceso. También nos ha permitido explorar las áreas en las que podemos desarrollar capacidades internas, similares a las técnicas de visualización utilizadas por el IfM, para poder realizar más investigaciones como parte de los procesos de desarrollo de nuevas tintas. De esta manera, podemos seguir proporcionando soluciones fiables para nuestros clientes en un futuro, según vayan surgiendo nuevos procesos de producción.
La ventaja de esta investigación es doble: ayuda a la industria a entender mejor cómo diseñar impresoras que ofrezcan un mayor tiempo de productividad; e influye sobre el proceso de formulación para que los equipos de I+D puedan desarrollar tintas que funcionen eficazmente con impresoras concretas, y en entornos de producción concretos, para ayudar a reducir el tiempo de inactividad y el desperdicio. Esto aporta valor añadido para nuestros clientes desde el punto de vista de la eficiencia y la sostenibilidad, y alimenta la misión de nuestra compañía y nuestro compromiso de ayudar a nuestros clientes a ser sostenibles y a reducir el desperdicio, a la vez que atraer, informar y proteger a los consumidores.
Conclusión
Explorar el origen de la acumulación de partículas en las impresoras CIJ es uno de los ejemplos más recientes de nuestro éxito en I+D, que a su vez beneficiará a nuestros clientes y a la industria de la codificación y marcaje en su conjunto. Es también una pequeña parte de una labor mucho mayor que está teniendo lugar en Domino para obtener un mejor entendimiento del rendimiento de las impresoras, y para descubrir nuevas y mejores formas de desarrollar soluciones fiables, de forma rápida y eficiente.
La colaboración, ya sea con el IfM, nuestros compañeros o socios externos, es la clave de nuestra labor de I+D en esta área; y además, es uno de nuestros valores empresariales , así como una parte fundamental de nuestra labor por aumentar nuestra experiencia.Un problema o una idea, analizados de forma aislada solo pueden progresar hasta un cierto punto, restringidos por los conocimientos, la experiencia y las capacidades técnicas de una sola entidad. Trabajando con el IfM no solo pudimos ampliar nuestras capacidades de ensayo existentes, sino que también nos beneficiamos de una base de conocimientos mucho más amplia.
Colaborar fuera de un sector o una organización específicos genera innovación creativa, porque cada cual aporta un conjunto de destrezas o ideas distintas al proyecto. Por eso, en todo Domino, nuestros equipos de I+D trabajan en estrecha colaboración con clientes, asociaciones industriales y universidades, así como con otras instituciones educativas, para profundizar en nuestros conocimientos y entender los distintos factores que afectan tanto a nuestro sector, como a los sectores en los que operan nuestros clientes.