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Papel térmico

Un recibo impreso en papel térmico. Una fuente de calor cerca del papel hará que este se coloree. Rollo de papel para máquina de fax térmica El papel térmico (que suele suminist...

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Un recibo impreso en papel térmico. Una fuente de calor cerca del papel hará que este se coloree.
Rollo de papel para máquina de fax térmica

El papel térmico (que suele suministrarse en rollos y a veces se denomina rollo de auditoría ) es un papel especial de alta calidad recubierto con un material formulado para cambiar de color localmente al exponerse al calor. Se utiliza en impresoras térmicas , especialmente en dispositivos económicos como calculadoras , cajas registradoras , terminales de tarjetas de crédito e impresoras portátiles pequeñas y ligeras.

La superficie del papel está recubierta con una sustancia que cambia de color al calentarse por encima de cierta temperatura. La impresora consiste esencialmente en un mecanismo de transporte que arrastra el papel sobre un cabezal de impresión de matriz de puntos térmicos . Los puntos (muy pequeños) del cabezal se calientan muy rápidamente para imprimir un punto y luego se enfrían con la misma rapidez.

La imagen muestra los rollos de papel térmico con una línea de alerta roja para recordar al comerciante que debe reemplazar los rollos de papel de periódico.
La imagen muestra dos rollos de papel térmico con líneas de alerta rojas para recordar al comerciante que debe reemplazar el rollo.

La mayoría de los papeles térmicos se ennegrecen al calentarse, pero a veces se utilizan recubrimientos que se tornan azules o rojos, e incluso recubrimientos multicolores. Una fuente de calor no deseada, como una taza de café, puede decolorar el papel y dificultar la impresión. Al frotar rápidamente el papel con la uña, se puede generar suficiente calor por fricción como para dejar una marca.

Historia

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

Texas Instruments inventó el cabezal de impresión térmica en 1965, y la Silent 700 , una terminal de computadora con impresora térmica, se lanzó al mercado en 1969. La Silent 700 fue el primer sistema de impresión térmica que imprimía en papel térmico. Durante la década de 1970, Hewlett-Packard integró impresoras de papel térmico en el diseño de sus computadoras de escritorio HP serie 9800 , así como en la parte superior de las terminales CRT de la serie 2600 y en los plotters.

En las décadas de 1970 y principios de 1980, los fabricantes japoneses, entre ellos Ricoh , Jujo y Kanzaki, que utilizaban una química similar basada en tintes , se asociaron con fabricantes de impresoras de códigos de barras , como TEC y Sato, e incursionaron en la emergente industria mundial de códigos de barras, principalmente para impresoras de recibos de supermercados. Los fabricantes estadounidenses, como Appleton (con licencia de NCR), Nashua Corporation y Graphic Controls, compitieron por la cuota de mercado. Los usuarios de etiquetas autoadhesivas , como las fabricadas por Avery Dennison, se convirtieron en importantes consumidores de etiquetas térmicas directas.

A finales de la década de 1980 y principios de la de 1990, la transferencia térmica (distinta de la impresión térmica directa y estable), la impresión láser , la electrofotografía y, en menor medida, la impresión de inyección de tinta comenzaron a desplazar a las aplicaciones de códigos de barras industriales y de almacén debido a la mayor estabilidad y durabilidad de las impresiones. La impresión térmica directa experimentó un fuerte resurgimiento con la impresión de recibos en puntos de venta.

Usos artísticos y de consumo

Durante 1998, Nintendo utilizó tecnología de papel térmico para su impresora Game Boy . [ 1 ]

El papel térmico también se ha utilizado en cámaras de impresión instantánea independientes como alternativa a las cámaras de película instantánea, y en la práctica artística, donde la asociación del medio con los recibos y su tendencia a desvanecerse con el tiempo se ha utilizado para crear obras fotográficas. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

Mecanismo de acción

La impresora consiste esencialmente en un mecanismo de transporte que arrastra el papel a través de un cabezal de impresión de matriz de puntos térmicos . [ 5 ] Los puntos (muy pequeños) del cabezal se calientan muy rápidamente para imprimir un punto y luego se enfrían con la misma rapidez.

Química

En los papeles termosensibles se utilizan cuatro tipos diferentes de productos químicos de imagen: colorantes leuco, reveladores, sensibilizadores y estabilizadores. [ 6 ]

tintes leuco
Los colorantes leuco utilizados en el papel térmico directo suelen ser colorantes de triaril metano ftalida, como el Yamamoto Blue 4450, o colorantes fluoranos, como el Pergascript Black 2C. Un tercer colorante leuco ampliamente utilizado es la lactona violeta cristal . Se pueden obtener colores rojo o magenta con colorantes como el Yamamoto Red 40. El amarillo se puede producir mediante la protonación de una triaril piridina, como el Copikem Yellow 37. Estos colorantes tienen una forma leuco incolora cuando están cristalinos o en un entorno de pH neutro, pero se colorean al disolverse en una masa fundida y exponerse a un entorno ácido.
Desarrolladores
Los colorantes leuco, en general, proporcionan poco color al fundirse, a menos que se fundan junto con uno o más ácidos orgánicos. Ejemplos de ácidos orgánicos adecuados para papeles termocrómicos son los fenoles como el bisfenol A (BPA) y el bisfenol S (BPS) . Otros materiales ácidos adecuados son las sulfonilureas como BTUM y Pergafast 201. Las sales de zinc de ácidos salicílicos sustituidos, como el di-terc-butilsalicilato de zinc, también se han utilizado comercialmente como reveladores.
Sensibilizantes
Un colorante leuco y un revelador, al fundirse juntos, son suficientes para producir color. Sin embargo, el umbral térmico de la capa recubierta que contiene los componentes colorantes está determinado por el componente de menor punto de fusión de la capa. Además, los reveladores y los colorantes leuco suelen mezclarse mal al fundirse. Para optimizar la temperatura de coloración y facilitar la mezcla, se suele añadir un tercer compuesto químico, denominado sensibilizador, a la capa de imagen. Los sensibilizadores suelen ser 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 coste son excelentes disolventes de baja viscosidad para los colorantes leuco y los reveladores, lo que facilita la formación de color a una temperatura bien definida y con un mínimo aporte de energía.
Estabilizadores
Los colorantes en el papel termosensible suelen ser inestables y vuelven a su forma cristalina incolora original cuando se almacenan en condiciones cálidas o húmedas. [ 7 ] Para estabilizar el vidrio metaestable formado por el colorante leuco, el revelador y el sensibilizador, se suele añadir a los papeles térmicos un cuarto tipo de material llamado estabilizador. Los estabilizadores suelen tener similitudes con los reveladores y a menudo son fenoles multifuncionales complejos que inhiben la recristalización del colorante y el revelador, estabilizando así la imagen impresa.

Las formulaciones de colorantes leuco utilizadas en recubrimientos de papel térmico también se han adaptado para productos indicadores termocrómicos, donde un cambio de color permanente o reversible señala que se ha alcanzado o superado un umbral de temperatura crítico. [ 8 ]

Papel

El papel se suministra en rollos o, especialmente para impresoras de tamaño carta, en hojas sueltas. Puede tener un reverso adhesivo para usar como etiquetas y otros fines similares. El papel puede ser blanco, de otros colores o transparente.

En 2006, la división Systemedia de NCR Corporation presentó la tecnología de impresión térmica a doble cara, denominada "2ST".

Recubrimiento protector

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

  • Reducir la pérdida de visibilidad de la imagen térmica causada por la exposición a la luz ultravioleta , el agua, los aceites y grasas, los plastificantes y otras causas.
  • reducir el desgaste del cabezal de impresión
  • Reducir o eliminar los residuos del recubrimiento térmico en los cabezales de impresión térmica.
  • Proporcionar una mejor fijación de las tintas de impresión flexográfica aplicadas al papel térmico.
  • concentrar el calor del cabezal de impresión térmica sobre el recubrimiento activo.

papeles multicolores

El papel térmico multicolor estuvo disponible por primera vez en 1993 con la introducción del sistema Fuji Thermo-Autochrome (TA). [ 9 ]

A esto le siguió en 2007 el desarrollo del sistema Zink ("cero tinta") de Polaroid . [ 10 ] Ambos métodos se basan en recubrimientos multicapa con tres capas de coloración separadas, con diferentes métodos utilizados para la activación independiente de cada capa. [ 11 ] El papel se utiliza en impresoras fotográficas compactas . Tiene varias capas: una capa de soporte con adhesivo sensible a la presión opcional , capas sensibles al calor con pigmentos cian, magenta y amarillo en forma incolora, y recubrimiento. 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 e intensidad del pulso de calor. [ 12 ] Las capas formadoras de color contienen cristales incoloros de tintes amorfocrómicos . Estos tintes forman microcristales de sus tautómeros incoloros , que se convierten a la forma coloreada por fusión y retienen el color después de la resolidificación. [ 13 ] La capa amarilla es la superior, sensible a pulsos cortos de calor de alta temperatura. La capa magenta se encuentra en el medio y es sensible a pulsos más largos de temperatura moderada. La capa cian se encuentra en la parte inferior y es sensible a pulsos largos de baja temperatura. Las capas están separadas por finas intercapas que actúan como aislantes térmicos, moderando la transferencia de calor. [ 14 ]

Preocupaciones sanitarias y medioambientales

Algunos papeles térmicos están recubiertos con BPA , una sustancia química considerada disruptora endocrina . [ 15 ] [ 16 ] Este material puede contaminar el papel reciclado. [ 17 ] [ 18 ] El BPA puede transferirse fácilmente a la piel en pequeñas cantidades:

Al sujetar un recibo impreso en papel térmico durante cinco segundos, se transfirió aproximadamente 1 μg de BPA (0,2–0,6 μg) al dedo índice y al dedo medio si la piel estaba seca, y unas diez veces más si estos dedos estaban húmedos o muy grasosos. La exposición de una persona que toca repetidamente papel de impresora térmica durante unas diez horas al día, como en una caja registradora, podría alcanzar los 71 microgramos diarios, lo que supone 42 veces menos que la ingesta diaria tolerable (IDT) actual. [ 19 ]

El bisfenol A (BPA) se utiliza en los recubrimientos de papel térmico debido a su estabilidad y resistencia al calor. Esto permite la impresión sin tinta de recibos de caja. Las personas que entran en contacto frecuente con recibos recubiertos con BPA presentan niveles más altos de BPA en su organismo que las personas con un contacto promedio. Por lo tanto, el condado de Suffolk, en Nueva York, promulgó una resolución para prohibir el BPA en el papel térmico para recibos. La violación de esta nueva ley, la "Ley de Recibos de Venta Más Seguros", conlleva una multa de 500 dólares estadounidenses. La ley entró en vigor el 3 de enero de 2014. [ 20 ]

Desde aproximadamente 2013, el bisfenol S (BPS), un análogo del BPA que ha demostrado tener una actividad estrogénica in vitro similar a la del BPA, [ 21 ] [ 22 ] se ha utilizado en recubrimientos de papel térmico. El reciclaje de papel térmico recubierto con BPS puede introducir BPS en el ciclo de producción de papel y causar contaminación por BPS en otros tipos de productos de papel. [ 18 ] Existen formulaciones más recientes que utilizan compuestos a base de urea o vitamina C , y son "libres de fenol". [ 23 ] [ 24 ] Pueden tener una calidad de impresión comparable o incluso mejorada, pero cuestan más.

Referencias

  1. ↑ "Impresora Nintendo Game Boy, modelo MGB-007" . Colección del Science Museum Group . Consultado el 25 de mayo de 2026 .
  2. ↑ "Análisis de la cámara de impresora térmica: una alternativa divertida y de baja fidelidad a las cámaras instantáneas" . Shoot It With Film . 6 de marzo de 2026. Consultado el 25 de mayo de 2026 .
  3. ↑ "Luca Camaiani: Transacciones fugaces" . Place M. 16 de junio de 2025. Consultado el 25 de mayo de 2026 .
  4. ^ "연휴 때 쓴 영수증으로..." Harper's Bazaar Corea (en coreano). 2025-10-13 . Consultado el 25 de mayo de 2026 .
  5. ↑ "¿Qué es el papel térmico?" . hassan-brothers.ae . Consultado el 19 de octubre de 2024 .
  6. ↑ Química y aplicaciones de los colorantes leuco , ed. Ramaiah Muthyala, Plenum Press, Nueva York, págs. 125-203 (1997)
  7. ↑ "Cómo almacenar correctamente el papel térmico" . 30 de enero de 2017.
  8. ↑ "Tinte leuco termocrómico" . SpotSee . Consultado el 8 de junio de 2026 .
  9. ↑ Patente estadounidense 5,216,438, Método de impresión térmica de color directo para el registro óptico y térmico de una imagen a todo color en un soporte de registro termosensible , por S. Nakao, N. Katsuma y A. Nagata, Fuji Photo Film Co. (1993) Patente estadounidense 5,216,438
  10. ↑ Patente estadounidense 7,166,558, Sistema de imágenes térmicas , Bhatt et al., (2007) Patente estadounidense 7,166,558
  11. ↑ Patente estadounidense 7,166,558, Sistema de imágenes térmicas , Bhatt et al., (2007).
  12. ↑ "Cómo funcionan las impresoras fotográficas móviles sin tinta" . howstuffworks.com . 24 de junio de 2008.
  13. ↑ Peter Bamfield; Michael G. Hutchings (2010). Fenómenos crómicos: Aplicaciones tecnológicas de la química del color . Royal Society of Chemistry. pág. 114. ISBN  978-1-84755-868-8.
  14. ↑ "SISTEMA DE IMAGEN TÉRMICA" . freepatentsonline.com .
  15. ↑ Babu, S., Uppu, SN, Martin, B., Agu, OA, & Uppu, RM (2015). "Niveles inusualmente altos de bisfenol A (BPA) en recibos de caja registradora de papel térmico (CR): desarrollo y aplicación de un método LC-UV robusto para cuantificar BPA en CR". Toxicology Mechanisms and Methods . 25 (5): 410– 6. doi : 10.3109/15376516.2015.1045661 . PMID 26024012 . S2CID 20335285 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  16. ↑ Liao C, Kannan K (agosto de 2011). "Altos niveles de bisfenol A en billetes de varios países e implicaciones para la exposición dérmica". Environ. Sci. Technol . 45 (16): 6761– 8. Bibcode : 2011EnST...45.6761L . doi : 10.1021/es200977t . PMID 21744851 . 
  17. ↑ 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. Bibcode : 2001Chmsp..44..973F . doi : 10.1016/S0045-6535(00)00507-5 . PMID 11513431 . 
  18. ^ Pivnenko , Kostyantyn; Pedersen, Georgia; Eriksson, E.; Astrup, TF (2015). "Bisfenol A y sus análogos estructurales en el papel de desecho doméstico" (PDF) . Gestión de Residuos . 44 : 39– 47. Bibcode : 2015WaMan..44...39P . doi : 10.1016/j.wasman.2015.07.017 . PMID 26194879 . S2CID 217938141 .  
  19. ↑ Biedermann, Sandra; Tschudin, Patrik; Grob, Koni (septiembre de 2010). "Transferencia de bisfenol A del papel de impresora térmica a la piel". Analytical and Bioanalytical Chemistry . 398 (1): 571– 576. doi : 10.1007/s00216-010-3936-9 . PMID 20623271. S2CID 7412010 .  
  20. ↑ "Se aplica la prohibición de rollos de caja registradora de la BPA en el condado de Suffolk" . Consultado el 6 de diciembre de 2015 .
  21. ↑ Viñas, R.; Watson, CS (2013). "El bisfenol S interrumpe la señalización no genómica inducida por estradiol en una línea celular de hipófisis de rata: efectos sobre las funciones celulares" . Environmental Health Perspectives . 121 (3): 352– 8. Bibcode : 2013EnvHP.121..352V . doi : 10.1289/ ehp.1205826 . PMC 3621186. PMID 23458715 .  
  22. ↑ Ji, K.; Hong, S.; Kho, Y.; Choi, K. (2013). "Efectos de la exposición al bisfenol S en las funciones endocrinas y la reproducción del pez cebra". Environmental Science & Technology . 47 (15): 8793– 8800. Bibcode : 2013EnST...47.8793J . doi : 10.1021/es400329t . PMID 23806087 . 
  23. ↑ "Rollos de papel térmico sin fenol" . thermalroll.com . 6 de enero de 2022.
  24. ↑ "Los sorprendentes beneficios y desventajas de los rollos de papel térmico sin BPA" . paperrollproducts.com . 31 de mayo de 2017.
  • Texas Instruments - Computadoras, software y controles industriales
  • Terminales electrónicas de datos Silent 700, 1976 ( PDF ) (archivado el 1 de octubre de 2007)
  • Caja registradora nacional con impresión térmica a doble cara 2ST (archivada el 24 de septiembre de 2011)