ES2870722T3 - Método y aparato para crear efectos en 3D con tintas de chorro de tinta cerámicas - Google Patents

Abstract

Método para crear un efecto de relieve en 3D sobre una baldosa de cerámica, que comprende en orden las siguientes etapas: etapa uno, con una impresora de chorro de tinta y un cabezal de impresión por chorro de tinta, imprimir un patrón de relieve con una tinta de efecto que tiene una baja tensión superficial sobre una baldosa de cerámica; etapa dos, con dicha impresora de chorro de tinta y un cabezal de impresión por chorro de tinta, aplicar una suspensión de esmalte acuoso, que tiene una alta tensión superficial, encima de dicha tinta de efecto; etapa tres, imprimir una imagen sobre dicho esmalte; y etapa cuatro, someter dicha baldosa a cocción; en el que una diferencia de tensiones superficiales provoca que el esmalte acuoso se aleje de la tinta de efecto impresa, dando como resultado un patrón de relieve en dicha imagen en ubicaciones del patrón de relieve impreso.

Description

DESCRIPCIÓN

Método y aparato para crear efectos en 3D con tintas de chorro de tinta cerámicas

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente estadounidense n.° 14/695.856 presentada el 24 de abril de 2015.

Campo

La invención se refiere a la impresión por chorro de tinta. Más particularmente, la invención se refiere a un método y a un aparato para crear efectos en 3D con tintas de chorro de tinta cerámicas.

Antecedentes

Los efectos en 3D por chorro de tinta cerámica se logran actualmente mediante el uso o bien de un procedimiento aditivo que implica emitir por chorro material cerámico sobre una baldosa, o bien de un procedimiento de tipo sustractivo que implica emitir por chorro un material de flujo cerámico sobre una baldosa esmaltada. Esto da como resultado un relieve que es uniforme y generalmente coincide bien con el material bajo el esmalte sobre el que se emite el chorro. Ambos métodos pueden crear patrones y potenciar imágenes impresas, por ejemplo, veta de madera.

Se conocen efectos de esmalte en 3D y textura en la comunidad cerámica tradicional. Estos esmaltes con textura se aplican manualmente para producir un efecto artístico conocido como efectos de ampollas, burbujas y reserva a la cera. La técnica conocida como reserva a la cera produce efectos de textura y relieve aplicando un material de tipo cera a la pieza de cerámica antes del esmaltado. Debido a la tensión superficial, un esmalte acuoso evita cualquier región en la que se aplica material de tipo cera, produciendo por tanto el efecto. Actualmente, los diseños producidos mediante esta técnica se aplican mediante un procedimiento manual o analógico.

El documento US 2013/0265376 A1 da a conocer un método para formar recubrimientos de esmalte funcional con composiciones inyectadas. En el mismo se enseña cómo aplicar una tinta a un esmalte después de aplicarse el esmalte a un sustrato.

Sumario

Realizaciones de la invención combinan técnicas de chorro de tinta y de reserva a la cera para producir un efecto de relieve en 3D usando una tinta de chorro de tinta. La incorporación de tecnología de chorro de tinta permite un control preciso sobre la ubicación y el grado de relieve.

Dibujos

La figura 1 es un diagrama de flujo que muestra las etapas realizadas para imprimir un efecto de relieve sobre una baldosa de cerámica según la invención; y

las figuras 2 y 3 proporcionan ejemplos de prueba de concepto del efecto de relieve logrado con realizaciones de la invención cuando se aplican a baldosas sometidas a cocción con esmalte semi-mate.

Descripción

Realizaciones de la invención proporcionan un método y un aparato para usar una tinta de chorro de tinta para formar un efecto artístico específico, por ejemplo, sobre baldosas de cerámicas. Tales efectos pueden incluir, por ejemplo, veta de madera, adoquín, marcos, texto, diseños personalizados y obras de arte personalizadas.

Este efecto se denomina con frecuencia reserva a la cera. En realizaciones de la invención, este efecto se produce cuando se dispone una suspensión de esmalte acuoso, que tiene una alta tensión superficial, encima de una tinta de efecto impresa, que tiene una baja tensión superficial. La diferencia de tensiones superficiales provoca que el material de esmalte se aleje de la tinta impresa. Esto da como resultado un patrón de relieve en la ubicación de la imagen impresa. El área y la profundidad del relieve dependen del área y la cantidad de tinta impresa. Este efecto en 3D sobre baldosa se demostró con la aplicación de una única gota de 84 picolitros de la tinta de efecto con el esmalte acuoso aplicado mediante el método de cascada, aunque gotas más pequeñas también pueden dar como resultado el efecto. El área más grande desprovista satisfactoriamente de material de esmalte con la tinta de efecto en 3D fue de 1 pulgada cuadrada, pero áreas más grandes pueden demostrar el efecto.

En realizaciones de la invención, la tinta de efecto puede o no ser un fluido curable y puede o no contener componentes sólidos. Las tintas de efecto no curables pueden incluir tintas que contienen los siguientes fluidos y disolventes: hidrocarburos alifáticos y aromáticos, aceites naturales y sintéticos, ésteres de ácidos grasos, cetonas, éteres, alcoholes, amidas, aminas, ésteres, aceites de silicona, silanos, siloxanos, agua y otros. Las tintas de efecto no curables pueden incluir tintas que contienen los siguientes polímeros y oligómeros en disolución o dispersión: poliolefinas, poliuretanos, poliésteres, poliamidas, poliaminas, policetonas, poliestireno, policarbonatos, polibutadieno y otros cauchos, polímeros fluorados (tales como politetrafluoroetileno) y otros. Las tintas de efecto no curables pueden incluir tintas que contienen los siguientes componentes sólidos: arcillas, feldespatos, sílices, fritas, alúmina, metales, óxidos de metales, nitruros de metales, pigmentos y tintes orgánicos, pigmentos y tintes inorgánicos. Las tintas de efecto curables pueden incluir tintas que contienen los materiales anteriores y los siguientes: acrilatos, grupos epoxídicos, melaminas, isocianatos, triglicéridos insaturados y otros fluidos hidrófobos, polímeros, resinas y sólidos. El curado puede o no fomentarse mediante radiación (tal como UV o microondas), calor, evaporación de disolvente, equilibrio químico, exposición al aire y/o exposición al agua.

La tinta de efecto puede imprimirse sobre baldosa seca; engobe, es decir, un recubrimiento de pasta de arcilla aplicado a un cuerpo de cerámica; o esmalte. Para cerámicas, este método es compatible con esmaltes de brillantes a mate. El esmalte y los engobes están compuestos por diversas arcillas, feldespatos, fritas y óxidos elementales. Las composiciones elementales exactas y razones de combinación dependen de la región debido a la variabilidad en la composición de la tierra obtenida localmente. Dependiendo del aspecto o las prestaciones finales deseados, las razones de los materiales anteriormente mencionados se distribuyen; por ejemplo, la principal diferencia entre un esmalte brillante y mate es la cantidad de sílice usada en la fórmula.

La tinta de efecto debe imprimirse antes de al menos una aplicación de una mezcla acuosa, por ejemplo, suspensiones de engobe y esmalte, tal como se describió anteriormente.

En realizaciones de la invención, pueden aplicarse una o más mezclas acuosas mediante métodos analógicos o digitales que se conocen bien en la técnica, por ejemplo, pulverización y cascada.

Además, pueden usarse realizaciones de la invención para aplicaciones distintas de cerámicas cambiando el sustrato y la mezcla superior.

La figura 1 es un diagrama de flujo que muestra las etapas realizadas para imprimir un efecto de relieve sobre una baldosa de cerámica según la invención.

En la etapa 1, se imprime una baldosa previamente esmaltada con una tinta digital para proporcionar un efecto en 3D. La tinta de efecto en 3D se imprime como una imagen generada por un diseñador. La tinta de efecto puede ser transparente e incolora. Puede incluirse un tinte o pigmento con fines de inspección visual, pero no es necesario para producir el efecto. La cantidad de tinta aplicada al sustrato se determina por las siguientes variables: la imagen digital usada por la impresora, el modelo y marca del cabezal de impresión, parámetros de cabezal de impresión (tensión piezoeléctrica, forma de onda, temperatura de chorro, etc.) y número pasadas de impresión. Las propiedades de la tinta, tales como viscosidad, densidad, conductividad eléctrica y tamaño de partícula máximo, si son aplicables, están limitadas únicamente por las capacidades de la impresora y el cabezal de impresión usados para imprimir la imagen. La imagen impresa con la tinta de efecto en 3D puede generarse en cualquier software que pueda producir archivos de imagen, tales como Adobe Photoshop.

En la etapa 2, se aplica un esmalte acuoso a la baldosa. Tal como puede observarse, la naturaleza de la tinta y el esmalte acuoso es tal como para provocar una separación.

En la etapa 3, se seca el esmalte según normas de la industria que se conocen bien en la técnica. El esmalte debe estar lo suficientemente seco como para absorber la tinta impresa sin distorsionar la imagen. Esto puede lograrse mediante secado al aire natural o acelerarse mediante el uso de hornos de secado, ventiladores y/o sistemas de vacío durante una cantidad de tiempo predeterminada.

En la etapa 4, se imprime la imagen final. En la figura 1, la imagen es la de una veta de madera.

En la etapa 5, se somete la baldosa impresa a cocción según normas de la industria que se conocen bien en la técnica. Las temperaturas típicas pueden oscilar entre 1060°C y 1250°C y las duraciones de cocción varían desde 35 minutos hasta 120 minutos por ciclo de cocción.

Las figuras 2 y 3 proporcionan ejemplos de prueba de concepto del efecto de relieve logrado con realizaciones de la invención cuando se aplican a baldosas sometidas a cocción que tienen un esmalte semi-mate.

En la figura 2, la porción de la imagen a la izquierda muestra un patrón usado para imprimir la tinta de efecto; y en la figura 2, la porción de la imagen a la derecha muestra la tinta de efecto impresa sobre una baldosa de cerámica sometida a cocción de tipo bizcocho en una única pasada de impresión. Se incorporó un tinte negro en la tinta como ayuda visual pero no es necesario para el efecto; de lo contrario, la imagen de efecto en 3D no sería visible antes de la siguiente etapa.

Para la baldosa de la figura 2, se vertió esmalte acuoso sobre la baldosa después de la impresión y se sometió la baldosa a cocción en un horno de rodillos Nannetti hasta 1145°C en un ciclo de cocción de una hora de principio a fin. Obsérvese en la figura 2 que la resolución del efecto era lo suficientemente alta como para que defectos a partir del cabezal de impresión de mala calidad aparezcan en el patrón de relieve. El defecto aparece como líneas delgadas en la dirección de impresión y está provocado por boquillas de cabezal de impresión obstruidas o dañadas. En la figura 3, la porción de la imagen a la izquierda muestra la tinta de efecto, con tinte negro incluido en la tinta como ayuda visual, impresa en una baldosa de cerámica sometida a cocción de tipo bizcocho. Se aplicó esmalte acuoso mediante el método de cascada a la baldosa tras la impresión. Se sometió la baldosa a cocción en un horno de rodillos Nannetti hasta 1145°C en un ciclo de cocción de una hora de principio a fin; y, en la figura 3, la porción de la imagen a la derecha muestra la misma imagen impresa con la tinta de efecto en 3D y esmalte aplicado mediante el método de cascada. Se secó el esmalte durante 30 minutos en un horno de laboratorio de 60°C antes de imprimir la imagen a todo color encima. Después de imprimirse la imagen a todo color, se sometió la baldosa a cocción en un horno de rodillos Nannetti hasta 1145°C en un ciclo de cocción de una hora de principio a fin.

Aunque en el presente documento se describe la invención con referencia a la realización preferida, un experto en la técnica apreciará fácilmente que otras aplicaciones pueden sustituir a las expuestas en el presente documento sin alejarse del alcance de las reivindicaciones. Por consiguiente, la invención solo debe limitarse por las reivindicaciones incluidas a continuación.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Método para crear un efecto de relieve en 3D sobre una baldosa de cerámica, que comprende en orden las siguientes etapas:

etapa uno, con una impresora de chorro de tinta y un cabezal de impresión por chorro de tinta, imprimir un patrón de relieve con una tinta de efecto que tiene una baja tensión superficial sobre una baldosa de cerámica;

etapa dos, con dicha impresora de chorro de tinta y un cabezal de impresión por chorro de tinta, aplicar una suspensión de esmalte acuoso, que tiene una alta tensión superficial, encima de dicha tinta de efecto; etapa tres, imprimir una imagen sobre dicho esmalte; y

etapa cuatro, someter dicha baldosa a cocción;

en el que una diferencia de tensiones superficiales provoca que el esmalte acuoso se aleje de la tinta de efecto impresa, dando como resultado un patrón de relieve en dicha imagen en ubicaciones del patrón de relieve impreso.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el área y la profundidad del patrón de relieve se determinan mediante el área y la cantidad de tinta de efecto impresa.

3. Método según la reivindicación 1, en el que la tinta de efecto comprende un fluido curable.

4. Método según la reivindicación 1, que comprende además:

imprimir la tinta de efecto sobre cualquiera de una baldosa seca; un engobe; y un esmalte.

5. Método según la reivindicación 4, en el que dicho esmalte comprende cualquiera de esmaltes brillante y mate.

6. Método según la reivindicación 4, que comprende además:

imprimir la tinta de efecto antes de al menos una aplicación de una mezcla acuosa.

7. Método según la reivindicación 1, que comprende además:

aplicar una o más mezclas acuosas mediante cualquiera de métodos analógicos, métodos digitales o mediante una combinación de métodos tanto analógicos como digitales.

8. Método según la reivindicación 1, que comprende además:

secar dicho esmalte acuoso antes de imprimir dicha imagen.