En los últimos 30 años, el uso de la impresión comercial e industrial ha cambiado de forma considerable. En particular, la maduración de la tecnología de inyección de tinta ha revolucionado la industria de la impresión, desde impresoras de oficina hasta sistemas de codificación y marcación industriales, y ahora aplicaciones de impresión en cerámica, cartón corrugado y 3D. Del mismo modo, la demanda en el uso de tóner ha aumentado a medida que el costo de las fotocopiadoras e impresoras láser ha disminuido y se hacen más frecuentes en las oficinas y los hogares.

Para seguir cumpliendo con la creciente demanda de tintas, recubrimientos y tóneres de alta calidad, los fabricantes deben optimizar sus propiedades con cuidado. Malvern Panalytical ofrece varias herramientas analíticas para favorecer esto.

¿Por qué es importante la caracterización?

Para lograr el mejor rendimiento en sus productos finales, los fabricantes de tintas y recubrimientos deben optimizar las propiedades de sus materias primas. Las tintas, por ejemplo, son dispersiones y emulsiones complejas hechas de tintes, pigmentos y otros componentes suspendidos en una fase continua. Las propiedades de estos componentes afectan varios aspectos del rendimiento de una tinta. Por ejemplo, el tamaño de las partículas de los pigmentos suspendidos determina la tonalidad, el brillo y la resistencia a la intemperie del recubrimiento acabado. Asimismo, la fase continua polimérica afecta las propiedades reológicas y las características de formación de película de la fórmula, que son fundamentales para la aplicación a presión, la difusión y la solidez de la película.  

A diferencia de las tintas, los tóneres son fórmulas de polvo cargadas eléctricamente para adherirse a tambores, placas o trozos de papel de carga opuesta, y que se derriten a temperaturas elevadas cuando se exponen a un láser. Las partículas de tóner contienen una mezcla de pigmentos, polímeros y agentes de control de carga (CCA, del inglés Charge Control Agent). En el caso de los tóneres magnéticos, también pueden contener ferritas (FexOy). El tamaño óptimo para estas partículas es de 3 a 10 μm, y una forma esférica o cuasiesférica permite mejorar la calidad y la eficiencia del color.

Por lo tanto, la caracterización de las tintas y los materiales de recubrimiento es importantes en toda la cadena de suministro de tintas y tóneres, ya sea para el desarrollo, la fabricación y la cualificación de materias primas para su uso en una fórmula o la formulación de componentes con el fin de crear un producto sólido con las mejores características de rendimiento y los mejores atributos de calidad. 

¿Qué soluciones de caracterización ofrece Malvern Panalytical?

Tamaño de partícula

El análisis del tamaño de las partículas es fundamental para el rendimiento de cualquier producto que contenga material particulado, ya sea en dispersión, suspensión, polvo o pulverización.

La difracción láser es la herramienta más popular para esto, y nuestro Mastersizer 3000 se considera el estándar de la industria para una amplia gama de aplicaciones, que incluyen las capacidades de dispersión seca y húmeda, así como un rango amplio y dinámico. Se puede utilizar para el monitoreo de la precipitación o la molienda de polvos, la revisión de la distribución del tamaño de las partículas en los productos finales o para desarrollar e investigar productos nuevos.

También ofrecemos Spraytec, un producto de difracción láser diseñado específicamente para el análisis de las pulverizaciones, y nuestro analizador en línea Insitec, que se puede integrar en los procesos para calcular el tamaño de las partículas en tiempo real y el control automatizado. Para el análisis preciso de las dispersiones (<1 µm) de las nanopartículas, la gama Zetasizer Advance podría ser más apropiada. Esta utiliza la dispersión de luz dinámica para medir las partículas dispersas por debajo de 1 nm de diámetro.

Estabilidad de la dispersión

Además de medir la distribución del tamaño de las partículas, la gama Zetasizer Advance también puede medir el potencial zeta de una dispersión. Aparte de influir en la estabilidad de la tinta, el potencial zeta se puede utilizar para examinar las interacciones dentro de una fórmula o medir sobre una superficie para investigar las interacciones de sustrato.

Forma de partícula

También podemos ayudarlo con el análisis de la forma de las partículas. En concreto, con nuestro sistema de obtención de imágenes automatizado de Morphologi 4, usted puede determinar el tamaño y la forma de las partículas esféricas e irregulares por medio del análisis de decenas de miles de estas partículas en una muestra, y clasificarlas según corresponda. Asimismo, Morphologi 4-ID también combina la obtención de imágenes automatizada y la espectroscopia Raman para brindar información química de una partícula específica.

Análisis elemental

Nuestra herramienta principal para el análisis elemental es la fluorescencia de rayos X (XRF), que se utiliza para el análisis y la fabricación de pigmentos y tóneres. La XRF también se puede utilizar para determinar la concentración de un determinado elemento o compuesto, como el dióxido de titanio; o para detectar los niveles de trazas de elementos tóxicos, como en el envasado de alimentos. Ofrecemos espectrómetros de XRF de piso, como el Zetium, y sistemas de XRF de sobremesa, como el Epsilon 4

Análisis de polímeros

Las tintas y los tóneres suelen tener un componente polimérico que funciona como un formador de película o un aglutinante. La estructura macromolecular de ese polímero afecta de forma directa las propiedades de formación de películas, las características de fusión y el comportamiento reológico de la tinta o el tóner. El análisis de polímeros puede ayudar a los fabricantes de tinta o tóner a optimizar estas propiedades.

Para determinar el peso molecular de las macromoléculas, la cromatografía por permeación de gel (GPC, del inglés gel permeation chromatography) es una herramienta popular. Cuando se combina con la detección avanzada, también puede brindar información adicional relacionada con el tamaño y la estructura molecular, como la ramificación. Cuando se combina la GPC y la detección avanzada, se puede utilizar nuestro sistema de GPC OMNISEC para analizar materiales de bajo peso molecular, tales como los oligómeros, las resinas fotocurables y las resinas epóxicas, así como los polímeros de mayor peso molecular que se usan en los tóneres.

Microestructura principal y superficial

Muchos pigmentos utilizados en los recubrimientos son materiales cristalinos o semicristalinos de varias fases. Cuando se fabrican estos materiales, es importante que los polvos tengan la estructura y la fase correctas. Por ejemplo, el dióxido de titanio (TiO2) puede tener propiedades diferentes según las cantidades relativas de rutilo y anatasa, así como los tamaños de sus cristalitos.

Para determinar las características microestructurales clave de los materiales metálicos e inorgánicos que se usan comúnmente en las pinturas, tales como la composición de la fase y el tamaño de los cristalitos, los sistemas de difracción de rayos X (XRD) como Aeris y Empyrean son ideales. Además, Empyrean, nuestro difractómetro multiuso, también se puede utilizar para estudiar la estructura y las tensiones residuales de las películas delgadas. Esto lo hace ideal para examinar las propiedades del recubrimiento mismo.

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