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TECNOLOGÍA DE LA TINTA PARA LA DECORACIÓN DIGITAL CERÁMICA:

UNA VISIÓN DE CONJUNTO

Michele Dondi (1), Magda Blosi (1), Davide Gardini (1), Chiara Zanelli (1), Paolo Zannini (2)

(1) CNR-ISTEC, Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici, Faenza, Italia

(2) Departamento de Ciencias Químicas y Geológicas, Universidad de Módena y Reggio Emilia, Italia

RESUMEN

La difusión rápida y amplia de las impresoras digitales está convirtiendo a la impresión por chorro de tinta en la tecnología puntera en la decoración cerámica. Esta visión de conjunto pretende describir brevemente la evolución de la tecnología de la tinta en la última década, destacando su papel en el desarrollo de la exitosa impresión digital de baldosas cerámicas. De hecho, la calidad y la fiabilidad de la impresión por chorro de tinta en las superficies cerámicas dependen en gran medida del comportamiento de las tintas. Por esta razón, los requisitos tecnológicos de las tintas van muy allá de las prescripciones de los fabricantes de cabezales de impresión de gota bajo demanda (DOD), e incluyen el almacenamiento, la interacción con el sustrato y las fases de cocción. Los comportamientos de las tintas se rigen teóricamente por sus propiedades de densidad, reológicas y superficiales en un intervalo amplio y dinámico de regímenes de

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tensiones: desde las tasas de tensión muy altas durante la proyección, vuelo e impacto de la gota en la pieza; pasando por la tensión moderada-baja durante la estirada y penetración de la gota en el sustrato poroso; hasta la tensión mínima durante el secado de la huella o el almacenamiento de la tinta. Sin embargo, las condiciones peculiares que se producen en la aplicación sobre la baldosa cerámica han conducido paulatinamente al desarrollo de campos concretos para las propiedades y los comportamientos de las tintas, destacándose especialmente la distribución de tamaño de partícula, velocidad de sedimentación, fenómenos de aglomeración y poder colorante. Esta situación ha generado planteamientos originales en los criterios de formulación de las tintas y del procesado de los pigmentos, llevando a diferentes soluciones tecnológicas en relación con los colorantes, disolventes/vehículos y aditivos, que serán repasados de forma resumida. Se presentarán y comentarán los principales parámetros (p. ej. viscosidad, tensión superficial, potencial zeta, carga de sólidos, números adimensionales de la mecánica de fluidos: Reynolds, Weber, Ohnesorge) que actúan sobre la estabilidad de la tinta con el tiempo, la proyectabilidad, formación de la huella y comportamiento cromático para destacar las particularidades de la tecnología de la tinta cerámica y los retos para el futuro próximo.

1. INTRODUCCIÓN

La impresión por chorro de tinta de gota bajo demanda (DOD-IJP) se está convirtiendo en la tecnología puntera en la decoración cerámica. El motivo de esta difusión tan rápida y amplia de las impresoras de chorro de tinta radica en las diferentes ventajas de la tecnología digital: p. ej. la decoración sin contacto, gestión racional de la tinta, posibilidad de imprimir superficies texturizadas e imágenes de alta calidad, una gestión más eficiente del departamento de decoración y mayor control en la línea de producción, ahorrando espacio y reduciendo costes (período más corto para llegar al mercado, eliminación de pantallas, reducción de residuos de tinta y aditivos, etc.)[1-2].

En este marco, el desarrollo de suspensiones con características y comportamien-tos apropiados para las impresoras de chorro de tinta ha tenido un papel crítico y la tecnología de la tinta ha resultado ser la clave del éxito de la impresión digital[3-4].

El objetivo de esta visión de conjunto es destacar el papel de la tecnología de la tinta en el desarrollo de la exitosa impresión digital cerámica, dibujando la evolución de las tintas de DOD-IJP en la última década y repasando sus propiedades físicas y químicas en relación con el comportamiento tecnológico durante las principales fases de la vida útil de la tinta (almacenamiento, proyección, impacto y estirada, secado y cocción).

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2. EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE LA TINTA PARA LA DECORACIÓN CERÁMICA

La primera impresora digital se introdujo en el mercado en 2000, como resultado de varios años de intentos de imprimir baldosas cerámicas con máquinas de chorro de tinta continuas y de gota bajo demanda. El reto inicial era de acoplar los requisitos estrictos de los cabezales de impresión disponibles, enfocados esencialmente a los ordenadores de mesa, partiendo de las formulaciones existentes de las pastas para la impresión por rodillo de silicio y de pantalla, que se demostraron inadecuadas para la DOD-IJP, especialmente los pigmentos cerámicos debido a su distribución de tamaño de partícula demasiado basta. Pronto quedaba claro que había que controlar más propiedades de la tinta de las normalmente consideradas en la producción cerámica[5-6].

Esta fase suponía un cambio notable del paradigma, al pasar de medidas sencillas de los tamaños de partícula (residuo sobre un tamiz de 40 µm), densidad (con un picnómetro) y tiempo de flujo (con una copa Ford) de las suspensiones hacia un planteamiento global para tener en cuenta los muchos fenómenos que se producían durante la DOD-IJP en los sustratos cerámicos[7]. Por lo tanto, la última década se ha dedicado en buena medida a entender la tinta “cerámica”: averiguando la relación entre las propiedades de la tinta y el comportamiento del cabezal de impresión para desarrollar formulaciones de tinta apropiadas, que incluían un colorante (tinte o pigmento), un disolvente/vehículo y un intervalo amplio de posibles aditivos[3]. De esta manera, las variables químicas, físicas y tecnológicas más importantes se establecieron, y se definieron paulatinamente los requisitos de la tinta (tabla 1). El intervalo de las propiedades a determinar se extendió considerablemente para incluir: pH, distribución de tamaño de partícula (10 a 0,1 µm), viscosidad (con el reómetro), tensión superficial (con la gota pendiente), estabilidad con el tiempo (ensayo de sedimentación y potencial-Z), conductividad eléctrica y comportamiento durante la proyección de DOD (cámara fotográfica de alta resolución). El comportamiento cromático resultaba ser una preocupación importante, ya que la gama de colores de las tintas cerámicas es mucho más estrecha que la realizable con los pigmentos convencionales[7]. Ya que la cantidad de tinta se limita por el tipo de cabezal de impresión y la velocidad de las piezas a lo largo de la línea de decoración, se ha destacado la carga de sólidos desde el principio, con una retroalimentación en las propiedades físicas (p. ej. viscosidad) y los comportamientos tecnológicos (p. ej. aglomeración de partículas).

Este desarrollo recibió poca ayuda por parte del conocimiento existente acerca de la DOD-IJP: no existía ninguna información útil sobre las cargas apropiadas de las tintas, ya que las tintas comerciales utilizadas en otros sectores estaban basadas en colorantes y disolventes orgánicos, por lo que no eran directamente transferibles a la producción cerámica. Por otra parte, la bibliografía científica se centraba en las tintas cerámicas diseñadas casi exclusivamente para el conformado en 3D de objetos miniaturizados mediante impresión por chorro de tinta continuo[8-10].

Para poder superar los obstáculos de las severas limitaciones planteadas por los fabricantes de cabezales de impresión, se siguió un planteamiento más fácil para impedir la obturación de la boquilla. Las formulaciones iniciales de las tintas estaban

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basadas en disolvente de nafta y tintes, p. ej. octanoatos de metales de transición o 2-etilhexanoatos[11]. En otras rutas se propusieron la suspensión de pigmentos en soluciones de resina de etanol metilo-etil-cetona[12] o soluciones acuosas de nitratos metálicos corregidas con dioles, trioles y lactamas[13].

Fenómeno Propiedad de la tinta Requisito de la tinta

Obturación de la boquilla tamaños de partícula del pigmento

diámetro <1 µm

Goteo de la tinta

tensión superficial 20-45 mN×m-1

Esparcimiento de la tinta sobre la boquilla

Estirada de la tinta en la baldosa

Tamaño y forma de la gota de tinta

viscosidad 4-30 mPa×sPenetración de la tinta en la baldosa

Direccionabilidad de la tinta densidad 1,1-1,5 g×cm-3

Corrosión de las boquillas pH 5 < pH < 10

Sedimentación del pigmento potencial zeta (estabilización electrostática)

mejor superior a ±20 mV (tintas a base de agua)

Tabla 1. Propiedades de las tintas según los requisitos de los fabricantes de impresoras inkjet de DOD para baldosas cerámicas.

Figura 1. Evolución de las tecnologías de las tintas de DOD-IJP para la decoración cerámica.

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El fantasma de la obturación de la boquilla y la necesidad de mejorar la estabilidad con el tiempo impulsaron la búsqueda de soluciones tecnológicas para obtener partículas pequeñas, es decir, colorantes submicrométricos. Estas tendencias tecnológicas se presentan de forma resumida en la figura 1, donde en realidad hay un objetivo que cambia: al principio, la industria de fabricación de tintas buscaban colorantes capaces de reproducir, lo más fielmente posible, los colores puros para la cuatricromía (cian, magenta, amarillo y negro). Sin embargo, las expectativas de la industria azulejera en relación con la pureza del color se han relajado notablemente en los últimos años, al punto que las tintas actuales reproducen en su mayoría colores pasteles (es decir, tonos parduscos que se acercan a magenta, amarillo y negro, además de un colorante sobre la base de cobalto para el azul en vez de cian)[7].

Las tintas sobre la base de tinte, es decir, que contienen complejos organometá-licos (las llamadas “sales solubles”), eran la apuesta inicial, desembocando en varias patentes[11,13-14], aunque requerían un gran esfuerzo para mejorar su poder colorante relativamente pobre y ampliar su reducida gama de colores. Un efecto secundario de la investigación en este campo ha sido el desarrollo de sales solubles mejoradas, capaces de promover la formación in-situ de pigmentos de dimensiones pequeñas durante la cocción, como el caso de rutilo amarillo-naranja[14-15].

El uso de las tintas pigmentadas parecía la mejor ruta para mejorar su poder colorante y su reproducibilidad en los sustratos cerámicos[16-17]. Sin embargo, una cuestión pendiente era cómo obtener pigmentos cerámicos apropiados con unas dimensiones submicrométricas: el enfoque de arriba abajo (es decir, molturando los pigmentos convencionales hasta el intervalo submicrónico) frente al enfoque de abajo arriba (es decir, sintetizando los pigmentos directamente a escala nanométrica). De hecho, la introducción de las tecnologías de micronización no era sencilla: la micronización de los pigmentos cerámicos constituye el proceso que más energía consume entre los procesos de molturación. La transferencia tecnológica de la molturación en un molino de bolas de alta energía, procedente de otros sectores (p. ej. la industria de los catalizadores), tardó años en llevarse a cabo, ya que había que montar un nuevo departamento en la fábrica (encontrando las mejores soluciones para la planta, la maquinaria, los tratamientos previos a la molturación, el almacenamiento y el transporte de las tintas, etc.). Se tenía que montar también las debidas condiciones de proceso, resolviendo las complicacio-nes que provenían de requisitos concretos difíciles de satisfacer, p. ej. trabajar con un objetivo del percentil 90 o 99 de las curvas granulométricas (para evitar partículas micrométricas, impidiendo de este modo la obturación de la boquilla) en vez del tamaño medio habitual en los procesos de molturación.

Durante la mejora del enfoque de arriba abajo, se desarrollaron las nanotintas basadas en los óxidos y los metales coloidales[5.17-18]. Aunque el interés científico en estas tintas todavía aumenta[19-20], su difusión se hundió por los costes de fabricación demasiado elevados con respecto a las tintas micronizadas. De hecho, una vez que la tecnología de la molturación en los molinos de bola de alta energía se había transferido con éxito a las fábricas de colorantes, hubo un boom en la producción de tintas micronizadas, generando un interés mundial en desacelerar los costes de fabricación y los precios de las tintas. Hoy en día, casi toda la producción de las tintas de DOD-IJP para la decoración de baldosas cerámicas procede de las plantas de micronización.

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Figura 2. Propiedades físicas (a 25°C) de los vehículos/disolventes potenciales y el objetivo

para las tintas de DOD-IJP para la decoración cerámica (a partir de la tabla 1).

3. TECNOLOGÍA DE LA TINTA PARA LAS BALDOSAS CERÁMICAS

Las tintas cerámicas deben satisfacer un amplio intervalo de requisitos, con respecto no solo a su comportamiento durante el ciclo de proyección del cabezal de impresión de DOD (la llamada proyectabilidad), sino también su comportamiento antes y después de la fase de impresión. Se requiere un comportamiento apropiado durante el almacenamien-to y transporte de la tinta (cuando se deben evitar los fenómenos de sedimentación y aglomeración) y particularmente en el contacto con el sustrato cerámico crudo, donde el impacto, la estirada, la penetración y el secado de la gota se producen de forma sucesiva, y en cierta medida simultánea, de forma muy rápida[21-22]. El comportamiento de la tinta durante la cocción es obviamente una cuestión clave: se busca la saturación del color con el incremento de la carga de sólidos, mientras que evitar las reacciones a alta temperatura entre los pigmentos y el esmalte o el soporte resulta ser fundamental para mantener el color final bajo control.

En cada una de estas fases, los fenómenos que se pueden producir son regidos por las variables físicas y químicas que pueden utilizarse para predecir los comportamientos

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de las tintas y diseñar cargas de tintas apropiadas. Los parámetros más importantes son la viscosidad, la densidad y la tensión superficial, que en principio determinan la proyectabilidad de una tinta dada:

• una viscosidad suficientemente baja es necesaria para permitir el relleno del depósito del dispositivo piezoeléctrico en una período de tiempo muy corto (normalmente aprox. 100 ms) para permitir la expulsión de la gota a través de la boquilla por el pulso de presión impartido por el elemento piezoeléctrico;

• la tensión superficial debe ser lo suficientemente baja para permitir que la gota se separe de la boquilla, pero lo suficientemente alto para evitar cualquier goteo indeseado de la boquilla;

• la densidad debe ser lo suficientemente elevada para satisfacer los requisitos en términos de direccionabilidad, es decir la proporción de tinta para asegurar el poder colorante deseado.

Los mismos parámetros físicos rigen también el comportamiento de la tinta durante el impacto, la estirada y la penetración.

Los valores recomendados para las tintas de DOD-IJP para la decoración de baldosas cerámicas se detallan en la tabla 1. Estas limitaciones definen una ventana de viscosidad aparente frente a la tensión superficial que representa la primera fase de la formulación de la tinta. Las propiedades físicas del vehículo – que normalmente representa entre el 60% y 70% de la masa de la tinta – actúan como el punto de arranque: en la Figura 2 se presenta un amplio conjunto de ejemplos de diferentes disolventes. En función de esta imagen, parece más fácil encajar la ventana de DOD-IJP utilizando los alcoholes o los éteres glicólicos con respecto a los otros compuestos, para los cuales el uso de aditivos es fundamental, p. ej. para incrementar la viscosidad por medio de los hidrocarburos o los disolventes apróticos dipolares, o para corregir la viscosidad y la tensión superficial en el caso de los glicoles o particularmente del agua.

Características Unidad Tipo D Tipo X

Velocidad de gota m s-1 8 6

Diámetro de boquilla µm 50 50

Frecuencia operacional kHz 65 6

Volumen de la gotita pL 12 6

Tabla 2. Características tecnológicas de los cabezales de impresión arquetípicos considerados en el cálculo de los números adimensionales de la mecánica de fluidos.

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3.1. PROYECTABILIDAD

La proyectabilidad de la tinta y su comportamiento durante el impacto y la estirada en el sustrato cerámico crudo pueden predecirse con los números adimensionales de la mecánica de fluidos: Reynolds (Re), Weber (We) y Ohnesorge (Oh). El número de Reynolds es la relación entre las fuerzas de inercia y las viscosas:

el número de Weber es la relación entre las fuerzas de inercia y las de tensión superficial:

el número de Ohnesorge es la relación entre las fuerzas viscosas y las fuerzas de tensión superficial y de inercia:

siendo r, h, g, d y v la densidad, viscosidad, tensión superficial, diámetro de boquilla y velocidad de la gotita, respectivamente. Para poder calcular estos números adimensionales para las impresoras digitales utilizadas en realidad para decorar las piezas cerámicas, se consideraron dos cabezales de impresión arquetípicos con diferentes características, teniendo en cuenta que la proyectabilidad se caracteriza por las respuestas, como por ejemplo el volumen, la forma, la velocidad y la direccionalidad de la gota, que se ven afectadas por la frecuencia del disparo y la geometría de la boquilla (tabla 2). En una palabra, el tipo D dispara con una frecuencia, velocidad y volumen de la gotita que se sitúan en el límite superior de la práctica industrial, mientras que el tipo X funciona cerca del límite inferior.

La proyectabilidad se puede predecir por un modelo desarrollado por Stow y Hadfield[23], Duineveld[24] y Derby[25] sobre la base de las ecuaciones siguientes. Se forma una gota de tinta si la energía cinética impartida por el elemento piezoeléctrico (que induce una onda de presión) es suficiente para superar la tensión superficial: por tanto la relación entre las fuerzas de inercia y las de tensión superficial, es decir el número de Weber, debe ser We>4. Si esta energía cinética es demasiado alta (We0.5Re0.25 > 50), la gota salpica al impacto con el sustrato. Por otra parte, se forman gotas con el tamaño y la forma deseados si se asegura el equilibrio correcto entre la viscosidad y la tensión superficial. Esto es posible si el número de Ohnesorge está entre 0,1 and 1: las tintas con Oh > 1 son demasiado viscosos y por tanto no son imprimibles; por el contrario, las tintas con Oh < 0,1 dan lugar a la formación de gotitas satélites y colas largas, perjudicando la calidad de la imagen. Las representaciones gráficas del modelo se presentan en dos diagramas (Fig. 3): Re-We, modificado según Derby[25] y Re-Oh, según McKinley & Renardy[26].

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Las tintas industriales actuales utilizadas para decorar las baldosas cerámicas se sitúan dentro del campo de los fluidos imprimibles en ambos modelos, independientemente del tipo de cabezal de impresión, aunque más o más cerca del límite Oh = 1. Significaría que las tintas cerámicas tendrían que ser algo viscosas, al punto que en algunos casos caen fuera del campo recomendado. Sin embargo, los datos de la viscosidad y de la tensión superficial de las tintas representadas en la figura 3 fueron determinados a 25°C, mientras que las temperaturas en la línea de decoración de la fábrica azulejera son siempre mucho más altas, situándose a menudo en el intervalo 40-50°C. Este incremento de la temperatura afecta mucho más a la viscosidad de la tinta que a su tensión superficial o densidad, de modo que el número de Reynolds será más alto y el número de Ohnesorge será más bajo que en la Figura 3. Por lo tanto, las tintas cerámicas se desplazarán probablemente al centro del campo del “fluido imprimible” de ambos diagramas una vez que estén trabajando.

Figura 3. Propiedades físicas de las tintas para la DOD-IJP de las baldosas cerámicas comparadas con la proyectabilidad según la predicción sobre la base del diagrama Re-We (modificado según Derby[25]) para los tipos de cabezal de impresión X (a) y D (b) o del diagrama Re-Oh (según McKinley & Renardy[26]) para los tipos de cabezal de impresión X (c) y D (d). Cuadrados = tintas industriales actuales (2011-2013); cruces = tintas iniciales (2003-2008).

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Figura 4. Propiedades físicas de las tintas para la DOD-IJP de las baldosas cerámicas comparadas con el comportamiento durante el impacto y la estirada según la predicción sobre la base del

diagrama Oh-We (modificado según Derby[25]) para los tipos de cabezal de impresión X (a) and D (b). Cuadrados = tintas industriales actuales (2011-2013); cruces = tintas iniciales (2003-2008).

Resulta interesante observar que los puntos que representan las tintas iniciales, es decir las desarrolladas en el período entre 2003 y 2008, a veces caen fuera del campo objeto para ambos tipos de cabezal de impresión (Fig. 3).

3.2. ESTIRADA DE LA GOTA EN EL SUSTRATO

El comportamiento durante la estirada de la gota en el sustrato puede describirse por el diagrama de Oh-We (Fig. 4) modificado según Derby[25]. Aquí el número de Ohnesorge de nuevo se utiliza para definir el campo donde se produce un equilibrio apropiado entre las fuerzas viscosas y las fuerzas de tensión superficial y las de inercia (0,1 < Oh < 1), mientras que el número de Weber se utiliza para identificar las regiones donde la estirada está impulsada de forma capilar y o por impacto, siendo el límite de producirse salpicadura de la gota We =508/5Oh2/5 según Schiaffino y Sonin[27]. Las tintas de DOD-IJP se encuentran siempre en la región de los fenómenos de impulso por impacto que pueden ir desde la estirada deseada de la gota hasta la salpicadura de la gota (fig. 4). Las tintas industriales actuales encajen bien en el objetivo, aunque se pueden apreciar algunas diferencias entre los dos tipos de cabezal de impresión. Como en el caso de la proyectabilidad, en algunos casos, las tintas iniciales no satisfacen los requisitos del modelo.

Las temperaturas más altas en la línea de decoración se traducirán en números de Ohnesorge más bajos con pequeños cambios en los números de Weber. No se prevé que esta tendencia afecte significativamente el comportamiento de la gota durante la estirada, ya que los puntos de las tintas actuales se desplazarán hacia la izquierda, para ambos cabezales de impresión siguiendo por tanto en el campo de la estirada de la gota (fig. 4).

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3.3. LA ESTABILIDAD DE LA TINTA CON EL TIEMPO

Las tintas de DOD-IJP pueden presentar una estabilidad limitada con el tiempo, de solo algunas semanas en algunos casos; por tanto, la estabilidad se convirtió en una preocupación importante para la industria de fabricación de las tintas. En general, la estabilidad de la tinta está afectada principalmente por los fenómenos de sedimentación y/o aglomeración de partículas[28]. La velocidad de sedimentación (vs) depende de la densidad (rp) y del diámetro de partícula (d) del pigmento así como de la densidad (rc) y viscosidad (hc) del vehículo, según la ley de Stokes:

siendo g la aceleración gravitacional. Se puede apreciar, por una simulación de las tintas y las nanotintas actuales (fig. 5), que la velocidad de sedimentación de las partículas en el intervalo de 0.2-0.3 µm es mucho más baja (aproximadamente 1/6) que la de las partículas con un tamaño de aproximadamente 0.5-0.6 µm. Además, se prevé que la sedimentación se verá afectado por el inicio del movimiento browniano para los tamaños de partícula inferiores a 0.5 µm. Estos argumentos apoyan de forma importante el énfasis en la micronización del pigmento demostró por la industria de fabricación de las tintas.

Figura 5. Velocidad de sedimentación en función del diámetro mediano de partícula de los pigmentos, según lo calculado para las tintas y las nanotintas actuales[5].

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Figura 6. Proporción de fase amorfa formada a expensas del pigmento durante la micronización en función del tamaño de partícula en las tintas de DOD-IJP para la decoración cerámica. Los símbolos negros: tintas industriales; los símbolos huecos: pruebas de laboratorio[31].

En principio, como el tamaño de partícula de las tintas (a menudo <0,5 µm) es mucho más pequeño que el diámetro de la boquilla (típicamente 50 µm), no se debería producir ningún problema de obturación de la boquilla. Sin embargo, las tintas actuales presentan una concentración de sólidos en el intervalo volumétrico de 5-13% y se puede producir la aglomeración, si las fuerzas atractivas entre las partículas en suspensión superan las fuerzas repulsivas[29-30]. La aglomeración y la sedimentación de las partículas normalmente se combaten mediante la mejora de la estabilidad de las suspensiones a través de las diferentes estrategias dirigidas a: la estabilización electrostática, la estabilización estérica o ambas[16]. Una descripción detallada de estas estrategias va más allá del alcance de esta ponencia.

3.4. PODER COLORANTE

En general, las tintas de DOD-IJP son capaces de reproducir un espacio de color limitado[7]. En gran medida, esto se debe a una cinética más rápida de las reacciones del pigmento-esmalte durante la cocción que se generan por el pequeño tamaño y gran superficie específica de los pigmentos micronizados.

La posibilidad de ampliar la gama de colores mediante la mejora de la saturación de color ya ha sido destacada por medio del incremento de la carga de sólidos hasta

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30-40% en peso (tintas pigmentadas) y 10-15% de residuo para las sales solubles. Por tanto, la industria de fabricación de tintas sigue dos planteamientos diferentes para mejorar el comportamiento cromático:

• búsqueda de nuevas formulaciones de pigmento hechas a la medida para la DOD-IJP, incluyendo mezclas de colorantes (p. ej. pigmentos y tintes) y recubrimientos protectores;

• desarrollo de soluciones tecnológicas para reducir la magnitud de las reacciones de pigmento-esmalte durante la cocción, utilizando las imprimaciones, nuevas formulaciones de esmaltes, y aditivos.

De todas formas, el pobre poder colorante de las tintas digitales está asociado a fenómenos que todavía se descuidan o no se conocen a fondo, especialmente las modificaciones que experimentan los pigmentos cerámicos durante la micronización y la cocción.

El énfasis en el pequeño tamaño de partícula, para conseguir ventajas en términos de la estabilidad de la tinta con el tiempo, está llevando a la práctica industrial de “sobremolturación” de los pigmentos cerámicos, obteniéndose diámetros medios de hasta 200-300 nm (fig. 5). Sin embargo, no se es consciente que este proceso puede llevar a una notable amorfización con una pérdida de colorante, generalmente entre el 20% y el 50% en peso (fig. 6) según lo descrito recientemente[31]. Aunque no se puede excluir la presencia intencionada de algo de fase vítrea (es decir, la incorporación de frita para potenciar la adherencia del pigmento a la superficie cerámica), la proporción de pigmento en las tintas industriales actuales es de 70-80% (espinela) o aproximadamen-te el 50% (circón) o incluso menos para el rutilo (es decir, la complementaria a la fase amorfa en la figura 6).

Las reacciones que se producen a alta temperatura durante la cocción pueden llevar a: a) descomposición o fusión del pigmento; b) transformación de fase desde la estructura cristalina del pigmento a otro compuesto estable en el esmalte; c) modificación de la química cristalina del pigmento que conserva su estructura[32]. Estas reacciones son todas perjudiciales para la calidad de la DOD-IJP, ya que modifican notablemente el color final.

4. CONCLUSIONES

El desarrollo excepcional de la tecnología de las tintas ha permitido la amplia difusión de la DOD-IJP para decorar las baldosas cerámicas. Sin embargo, la rapidez de los cambios en este campo ha dejado varias cuestiones abiertas que se deben resolver para alcanzar una mayor comprensión de los comportamientos tecnológicos observados en la práctica industrial. Este conocimiento es esencial para poder diseñar nuevos materiales y encontrar soluciones técnicas para la continuada innovación en la decoración digital de los sustratos cerámicos.

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Una cuestión clave es el desarrollo de modelos capaces de predecir la proyectabili-dad de la tinta y su comportamiento durante el impacto, la estirada y la penetración en la baldosa cruda sobre la base de sus propiedades físicas y químicas. En este sentido, se deben identificar las características concretas de las tintas cerámicas y representarlas correctamente.

Se necesitan más investigaciones para conocer en profundidad lo que sucede durante la micronización del pigmento, el almacenamiento a largo plazo de la tinta y la cocción de las baldosas cerámicas. De hecho, se desconoce en gran medida la magnitud de los fenómenos como la amorfización y el daño de la estructura cristalina del pigmento, la aglomeración de las partículas con el tiempo o las reacciones del pigmento-esmalte en las tintas de DOD-IJP. Este conocimiento es fundamental para poder abordar las soluciones adecuadas y seguir desarrollando la tecnología de las tintas para la decoración digital cerámica.

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