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Un recibo impreso en papel térmico. Una fuente de calor cerca del papel coloreará el papel.
Rollo de papel para máquina de fax térmica.

El papel térmico (a veces denominado rollo de auditoría ) es un papel fino especial que está recubierto con un material formulado para cambiar de color cuando se expone al calor. Se utiliza en impresoras térmicas , particularmente en dispositivos económicos o livianos como máquinas de sumar , cajas registradoras y terminales de tarjetas de crédito .

La superficie del papel se recubre con una mezcla de colorante en estado sólido y una matriz adecuada; una combinación de un colorante leuco fluorano, por ejemplo. Cuando la matriz se calienta por encima de su punto de fusión, el tinte reacciona con el ácido, cambia a su forma coloreada y la forma cambiada se conserva en un estado metaestable cuando la matriz se solidifica de nuevo lo suficientemente rápido. El ácido reactivo en el papel térmico es a menudo bisfenol A (BPA) .

Por lo general, el recubrimiento se volverá negro cuando se calienta, pero a veces se usan recubrimientos que se vuelven azules o rojos. Si bien una fuente de calor abierta, como una llama, puede decolorar el papel, una uña pasada rápidamente por el papel también generará suficiente calor por fricción para producir una marca.

El papel térmico multicolor estuvo disponible por primera vez en 1993 con la introducción del sistema Fuji Thermo-Autochrome (TA). [1] Esto fue seguido en 2007 por el desarrollo de Polaroid del sistema Zink ("tinta cero"). [2] Ambos métodos se basan en recubrimientos multicapa con tres capas de coloración separadas, con diferentes métodos utilizados para la activación independiente de cada capa.

Historia [ editar ]

Los primeros papeles térmicos directos fueron desarrollados por NCR Corporation (usando química de tintes) y 3M (usando sales metálicas). La tecnología NCR se convirtió en el líder del mercado con el tiempo, aunque la imagen se desvanecería con bastante rapidez en comparación con la tecnología 3M, mucho más costosa pero duradera.

Texas Instruments inventó el cabezal de impresión térmica en 1965, y en 1969 se lanzó al mercado Silent 700 , una terminal de computadora con una impresora térmica. La Silent 700 fue el primer sistema de impresión térmica que imprimió en papel térmico. Durante la década de 1970, Hewlett-Packard integró impresoras de papel térmico en el diseño de sus computadoras de escritorio de la serie HP9800 y las integró en la parte superior de los terminales CRT de la serie 2600, así como en los trazadores.

En la década de 1970 y principios de la de 1980, los productores japoneses (como Ricoh , Jujo y Kanzaki), utilizando una química similar a base de tintes , formaron asociaciones con fabricantes de impresoras de códigos de barras (como TEC, Sato y otros) y entraron en el emergente código de barras global. industria, principalmente en supermercados. Los productores estadounidenses como Appleton (licenciatario de NCR), Nashua Corporation , Graphic Controls y otros lucharon por ganar cuota de mercado. Los principales productores de etiquetas sensibles a la presión , como Avery Dennison, se convirtieron en importantes consumidores de papel térmico directo para aplicaciones de etiquetas.

A fines de la década de 1980 y principios de la de 1990, la transferencia térmica , la impresión láser , la electrofotografía y, en menor medida, la impresión por chorro de tinta comenzaron a eliminar las aplicaciones de códigos de barras industriales y de almacén debido a una mayor durabilidad. La térmica directa volvió con fuerza con los recibos de los puntos de venta (surtidores de gasolina, cajas registradoras, recibos de alquiler de coches, etc.).

Durante 1998, Nintendo utilizó la tecnología de papel térmico para su impresora Game Boy .

En 2006, la división Systemedia de NCR Corporation introdujo la tecnología de impresión térmica a dos caras, denominada "2ST".

Química [ editar ]

En los papeles térmicamente sensibles se utilizan cuatro tipos diferentes de productos químicos para la formación de imágenes: colorantes leuco, reveladores, sensibilizadores y estabilizadores. [3]

Tintes leuco [ editar ]

Los tintes leuco utilizados en el papel térmico directo suelen ser tintes de ftalida de triaril metano, como Yamamoto Blue 4450, o tintes fluoran, como Pergascript Black 2C. Un tercer colorante leuco ampliamente utilizado es la lactona cristal violeta . El color rojo o magenta se puede lograr con tintes como Yamamoto Red 40. El amarillo se puede producir mediante la protonación de una triaril piridina, como Copikem Yellow 37. Estos tintes tienen una forma leuco incolora cuando son cristalinos o cuando están en un ambiente de pH neutro. pero se colorean cuando se disuelven en una masa fundida y se exponen a un ambiente ácido.

Desarrolladores [ editar ]

Los tintes Leuco, en general, proporcionan poco color cuando se funden a menos que se fundan junto con uno o más ácidos orgánicos. Ejemplos de ácidos orgánicos adecuados para papeles termocrómicos son fenoles tales como bisfenol A (BPA) y bisfenol S (BPS) . Otros materiales ácidos adecuados son sulfonilureas tales como BTUM y Pergafast 201. También se han usado comercialmente como reveladores sales de zinc de ácidos salicílicos sustituidos, tales como di-terc-butilsalicilato de zinc.

Sensibilizadores [ editar ]

Un tinte leuco y un revelador, cuando se funden, son suficientes para producir color. Sin embargo, el umbral térmico de la capa revestida que contiene los componentes colorantes está determinado por el componente de fusión más bajo de la capa. Además, los reveladores y los colorantes leuco a menudo se mezclan mal al fundirse. Para optimizar la temperatura de coloración y facilitar la mezcla, comúnmente se agrega a la capa de imagen un tercer químico llamado sensibilizador. Los sensibilizadores son comúnmente moléculas de éter simples como el 1,2-bis- (3-metilfenoxi) etano o el 2-benciloxinaftaleno.. Estos dos materiales se funden a aproximadamente 100 ° C, que es un límite inferior práctico para la coloración térmica. Estos éteres de bajo costo son excelentes solventes de baja viscosidad para colorantes y reveladores leuco, y esto facilita la formación de color a una temperatura bien definida y con un aporte mínimo de energía.

Estabilizadores [ editar ]

Los tintes en papel térmicamente sensible a menudo son inestables y vuelven a sus formas cristalinas incoloras originales cuando se almacenan en condiciones cálidas o húmedas. [4] Para estabilizar el vidrio metaestable formado por el tinte leuco, revelador y sensibilizador, a menudo se agrega a los papeles térmicos un cuarto tipo de material llamado estabilizador. Los estabilizadores a menudo comparten similitudes con los reveladores y suelen ser fenoles multifuncionales complejos que inhiben la recristalización del tinte y el revelador, estabilizando así la imagen impresa.

Papeles multicolores [ editar ]

Zink [ editar ]

A principios de la década de 2000, Polaroid desarrolló la tecnología Zink de "tinta cero". [5] El papel se utiliza en impresoras fotográficas compactas . Tiene varias capas: una capa de respaldo con adhesivo sensible a la presión opcional , capas sensibles al calor con pigmentos cian, magenta y amarillo en forma incolora, y una capa superior. La tecnología Zink permite la impresión de imágenes a todo color en una sola pasada sin necesidad de cartuchos de tinta.

El direccionamiento del color se logra controlando la duración y la intensidad del pulso de calor. [6]

Las capas formadoras de color contienen cristales incoloros de tintes amorfocrómicos . Estos colorantes forman microcristales de sus tautómeros incoloros , que se convierten a la forma coloreada al fundirse y retienen el color después de la resolidificación. [7]

La capa amarilla es la más alta, sensible a los pulsos cortos de calor de alta temperatura. La capa magenta está en el medio, sensible a pulsos más largos de temperatura moderada. La capa cian se encuentra en la parte inferior, sensible a pulsos prolongados de baja temperatura. Las capas están separadas por capas intermedias delgadas, que actúan como aislamiento térmico y moderan la producción de calor. [8]

Revestimiento protector [ editar ]

La mayoría de los papeles térmicos directos requieren una capa superior protectora para:

  • Reducir la decoloración de la imagen térmica causada por la exposición a la luz ultravioleta , agua, aceites, grasa , manteca de cerdo , grasas, plastificantes y causas similares.
  • reducir el desgaste del cabezal de impresión
  • reducir o eliminar los residuos del revestimiento térmico en los cabezales de impresión térmica
  • proporcionar un mejor anclaje de las tintas de impresión flexográfica aplicadas al papel térmico
  • concentre el calor del cabezal de impresión térmica en el recubrimiento activo.

Preocupaciones por la salud y el medio ambiente [ editar ]

Algunos papeles térmicos están recubiertos con BPA , un químico que se considera un disruptor endocrino . [9] [10] Este material puede contaminar el papel reciclado. [11] [12] El BPA se puede transferir fácilmente a la piel en pequeñas cantidades:

Al tomar un recibo que consistía en papel de impresión térmica durante cinco segundos, se transfirió aproximadamente 1 μg de BPA (0,2 a 0,6 μg) al índice y al dedo medio si la piel estaba bastante seca, y aproximadamente diez veces más que esto si estos los dedos estaban mojados o muy grasosos. La exposición a una persona que toca repetidamente el papel de la impresora térmica durante unas diez horas al día, como en una caja registradora, podría alcanzar los 71 microgramos por día, que es 42 veces menos que la ingesta diaria tolerable actual (TDI). [13]

El químico bisfenol A (BPA) se utiliza para revestimientos térmicos de papel debido a su estabilidad y resistencia al calor. Esto permite la impresión sin tinta de los recibos de las cajas registradoras. Las personas que a menudo están en contacto con recibos recubiertos de BPA tienen un nivel más alto de BPA en sus cuerpos que las personas con contacto promedio. Por lo tanto, el condado de Suffolk de Nueva York firmó una resolución para prohibir el BPA en los papeles de recibo térmicos. La violación de esta nueva ley, la "Ley de comprobantes de venta más seguros", implica una multa de 500 dólares estadounidenses. La ley entró en vigencia a partir del 3 de enero de 2014 [14].

Recientemente, el bisfenol S (BPS), un análogo del BPA que ha demostrado tener una actividad estrogénica in vitro similar al BPA, [15] [16] se ha utilizado en revestimientos de papel térmico. El reciclaje de papel térmico recubierto con BPS puede introducir BPS en el ciclo de producción de papel y provocar la contaminación de BPS de otros tipos de productos de papel. [12]

Referencias [ editar ]

  1. ^ Patente de EE. UU. 5.216.438, método de impresión térmica en color directo para grabar óptica y térmicamente una imagen a todo color en un medio de grabación termosensible , por S. Nakao, N. Katsuma y A. Nagata, Fuji Photo Film Co. (1993) Patente de EE . UU. 5.216.438
  2. ^ Patente de EE. UU. 7,166,558, Sistema de imágenes térmicas , Bhatt et al., (2007) Patente de EE . UU. 7,166,558
  3. ^ Química y aplicaciones de colorantes Leuco , ed. Ramaiah Muthyala, Plenum Press, Nueva York, págs. 125-203 (1997)
  4. ^ "Cómo almacenar correctamente el papel térmico" . 30 de enero de 2017.
  5. ^ Patente de Estados Unidos 7.166.558, Sistema de imágenes térmicas , Bhatt et al., (2007).
  6. ^ "Cómo funcionan las impresoras fotográficas móviles sin tinta" . howstuffworks.com . 24 de junio de 2008.
  7. ^ Peter Bamfield; Michael G. Hutchings (2010). Fenómenos crómicos: aplicaciones tecnológicas de la química del color . Real Sociedad de Química. pag. 114. ISBN 978-1-84755-868-8.
  8. ^ "SISTEMA DE IMAGEN TÉRMICA" . freepatentsonline.com .
  9. ^ Babu, S., Uppu, SN, Martin, B., Agu, OA y Uppu, RM (2015). "Niveles inusualmente altos de bisfenol A (BPA) en recibos de caja registradora (CR) de papel térmico: desarrollo y aplicación de un método LC-UV robusto para cuantificar BPA en CR". Mecanismos y métodos de toxicología . 25 (5): 410–6. doi : 10.3109 / 15376516.2015.1045661 . PMID 26024012 . CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  10. ^ Liao C, Kannan K (agosto de 2011). "Altos niveles de bisfenol A en papel moneda de varios países e implicaciones para la exposición dérmica". Reinar. Sci. Technol . 45 (16): 6761–8. Código Bibliográfico : 2011EnST ... 45.6761L . doi : 10.1021 / es200977t . PMID 21744851 . 
  11. ^ Fukazawa h, HK; Hoshino, K .; Shiozawa, T .; Matsushita, H .; Terao, Y. (2001). "Identificación y cuantificación de bisfenol a clorado en aguas residuales de plantas de reciclaje de papel usado". Chemosphere . 44 (5): 973–979. Código bibliográfico : 2001Chmsp..44..973F . doi : 10.1016 / S0045-6535 (00) 00507-5 . PMID 11513431 . 
  12. ^ a b Pivnenko, Kostyantyn; Pedersen, GA; Eriksson, E .; Astrup, TF (2015). "Bisfenol A y sus análogos estructurales en papel de desecho doméstico". Gestión de residuos . 44 : 39–47. doi : 10.1016 / j.wasman.2015.07.017 . PMID 26194879 . 
  13. ^ Biedermann, Sandra; Tschudin, Patrik; Grob, Koni (septiembre de 2010). "Transferencia de bisfenol A del papel de impresora térmica a la piel". Química analítica y bioanalítica . 398 (1): 571–576. doi : 10.1007 / s00216-010-3936-9 . PMID 20623271 . 
  14. ^ "Prohibición de rollo de caja registradora BPA aplicada en el condado de Suffolk" . Consultado el 6 de diciembre de 2015 .
  15. ↑ Viñas, R .; Watson, CS (2013). "El bisfenol S interrumpe la señalización no genómica inducida por estradiol en una línea de células pituitarias de rata: efectos sobre las funciones celulares" . Perspectivas de salud ambiental . 121 (3): 352–8. doi : 10.1289 / ehp.1205826 . PMC 3621186 . PMID 23458715 .  
  16. ^ Ji, K .; Hong, S .; Kho, Y .; Choi, K. (2013). "Efectos de la exposición al bisfenol S sobre las funciones endocrinas y la reproducción del pez cebra". Ciencia y tecnología ambientales . 47 (15): 8793–8800. Código bibliográfico : 2013EnST ... 47.8793J . doi : 10.1021 / es400329t . PMID 23806087 . 

Enlaces externos [ editar ]

  • Texas Instruments-Computadoras y software y controles industriales
  • Terminales de datos electrónicos Silent 700, 1976 ( PDF )
  • 2.a caja registradora nacional de impresión térmica a dos caras