IT201800010863A1

IT201800010863A1 - Sistema meccanico di riflessione ed irraggiamento per la reticolazione di vernici polimerizzabili uv.

Info

Publication number: IT201800010863A1
Application number: IT102018000010863A
Authority: IT
Inventors: Luca Sparapani; Luigino Giacchetta; Fabio Paniccia
Original assignee: Ind Chimica Adriatica S P A In Sigla Ica S P A
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2020-06-06
Also published as: US20220008952A1; CA3121429A1; EP3890897A1; WO2020115700A1

Description

Titolo: SISTEMA MECCANICO DI RIFLESSIONE ED IRRAGGIAMENTO PER LA RETICOLAZIONE DI VERNICI POLIMERIZZABILI UV.

Descrizione

Campo dell’invenzione

La presente invenzione concerne un sistema meccanico di riflessione ed irraggiamento applicabile ai comuni forni per la reticolazione, indotta da lampade Excimer, di vernici polimerizzabili UV applicate ad elementi tridimensionali, quali ante, porte, pannelli, finestre ecc, ad elementi cubici, parallelepipedi e altri solidi di rotazione e comunque ad elementi in genere caratterizzati da combinazioni di superfici piane e verticali per l’ottenimento di superfici ultraopache.

Background dell’Invenzione

La produzione di superfici verniciate a “basso gloss” (inferiore a 5 Gloss Unity GU, misurate con una geometria a 60° secondo la Norma UNI EN ISO 2813/2016), è uno degli obiettivi principali nel campo della verniciatura industriale. Le superfici a “basso gloss” conferiscono ai manufatti un effetto estetico molto richiesto, soprattutto nel settore del legno-arredo, della plastica e del vetro, perché in grado di creare un aspetto molto naturale in associazione con effetti tattili, del tipo “soft touch” o di testurizzazioni superficiali che contribuiscono a dare maggiore risalto alla matericità del bene.

Allo stato attuale, la realizzazione di superfici opache a “basso gloss” prevede l’utilizzo di prodotti vernicianti nella cui formulazione sono presenti agenti opacizzanti a base di sostanze organiche e/o inorganiche che, disponendosi sulla superficie verniciata e/o affiorando su di essa, hanno la capacità di agire sul grado di riflessione della luce, dando all’osservatore la sensazione visiva di una superficie opaca. Tuttavia l’uso di agenti opacizzanti produce un peggioramento delle prestazioni superficiali del film di verniciatura in quanto, non essendo coinvolti nel processo di reticolazione e di polimerizzazione, portano ad una consistente riduzione della resistenza al graffio, misurata in conformità alle Norme ASTM 3363/2005 e UNI EN ISO 15184/2013, della “mar-resistance” o resistenza della lucidatura al graffio dell’unghia, della resistenza agli agenti chimici e della resistenza all’abrasione, misurata in conformità alle Norma DIN ISO e ASTM (ISO 11998, DIN 13300, ASTM D 4213). Inoltre, l’incorporazione di questi agenti opacizzanti nella formulazione del prodotto verniciante ne influenza in modo sensibile la “reologia” (disciplina scientifica che studia gli equilibri raggiunti nella materia che fluisce o si deforma per effetto di uno stato di sollecitazione) modificandone fortemente la viscosità al punto da rendere impossibile l’utilizzo di elevate concentrazioni di tali agenti opacizzanti senza alterare negativamente le caratteristiche di “applicabilità” del prodotto verniciante.

Una particolare categoria di prodotti vernicianti è quella delle vernici polimerizzabili tramite radiazione ultravioletta (UV), caratterizzate da un meccanismo di reticolazione che prevede l’impiego di sorgenti attiniche ovvero lampade a radiazione ultravioletta (UV). I prodotti vernicianti a reticolazione indotta da lampade UV possono contenere nella loro formulazione solventi, acqua e altre sostanze coalescenti, oppure essere caratterizzate da un residuo secco del 100% quando la regolazione della loro viscosità avviene con l’aggiunta di monomeri reattivi. Questi formulati si caratterizzano per le elevate proprietà chimico-fisiche dei rivestimenti che con essi possono essere realizzati, generalmente superiori a quelle ottenute utilizzando altri prodotti vernicianti.

Il processo di reticolazione indotto dalle lampade UV permette infatti di ottenere un “network polimerico” ad elevata densità. Inoltre, il processo di reticolazione indotto dalle lampade UV si realizza in un tempo molto breve (millisecondi) tale da consentire il raggiungimento di un’elevata produttività a livello industriale rispetto alle altre tecnologie di sistemi vernicianti. A differenza di quanto avviene con i prodotti vernicianti a base solvente ed acqua, non reticolabili UV, il processo di opacizzazione del film di verniciatura non è legato al fenomeno dello “shrinkage”, ovvero al “ritiro” o riduzione dello spessore del film di verniciatura durante l’essiccazione dello stesso. Questo processo introduce forti limitazioni ed un’evidente difficoltà nel realizzare superfici a basso “gloss” poiché richiede l’impiego di elevati quantitativi di agenti opacizzanti (> 10%), con conseguenti effetti negativi sulle proprietà reologiche e prestazionali del film di verniciatura.

Per ottenere superfici ultraopache con vernici a reticolazione indotta da lampade UV attualmente vengono impiegate due tecnologie per l’ottenimento di superfici ad elevate prestazioni:

1) la tecnologia “Inert Calender” che consiste nell’utilizzo di pellicole in poliestere, lisce o strutturate, da applicare su un film di vernice allo stato liquido anche senza l’impiego di agenti opacizzanti tramite accoppiamento su calandra, e successiva reticolazione per polimerizzazione indotta da lampade UV. Questo procedimento, laddove si utilizzano come sorgente di radiazione UV delle lampade LED, è oggetto del Brevetto ICA EP3122475 A1,

2) la tecnologia a lampade “Excimer”. La lampada Excimer è una lampada UV di tipo monocromatico con emissione nella banda UV-C. A differenza delle normali lampade UV, che emettono un ampio spettro di radiazioni nel campo delle lunghezze d’onda da 400 a 315 nm, la lampada Excimer è concepita per emettere una radiazione monocromatica nel campo da 280 a 100 nm. La lampada Excimer è costituita da un involucro, in vetro o quarzo, contenente all’interno un gas inerte “drogato” con metalli, in modo da ottenere radiazioni monocromatiche di massima intensità in una sola frequenza di emissione. Lampade di questo tipo inducono una polimerizzazione parziale solo sulla superficie del film di verniciatura, creando un effetto superficiale definito “microfolding”, caratterizzato da una bassa opacità e da un effetto tattile “soft feel”. Tale effetto si ottiene senza l’uso di agenti opacizzanti o con un loro impiego molto limitato, ed è quindi associato ad elevate caratteristiche chimico-fisiche di resistenza al graffio, agli agenti chimici e all’abrasione della superficie verniciata. Successivamente alla realizzazione dell’effetto di “microfolding” utilizzando lampade Excimer, il completamento del processo di reticolazione del film di verniciatura prevede l’utilizzo di normali lampade UV o lampade LED o radiazioni generate da Electron Beam. Per ottenere l’effetto “microfolding” è indispensabile che l’ambiente tra la lampada Excimer ed il film di verniciatura sia a basso contenuto di ossigeno. Dato che la presenza di ossigeno inibisce il processo di “microfolding”, è necessario utilizzare la lampada Excimer in presenza di atmosfera inerte indotta da azoto, oltre che di prodotti vernicianti con formulazioni specifiche per questo particolare processo di reticolazione.

L’utilizzo di atmosfere inerti (senza ossigeno) permette di ottenere densità di reticolazione molto più elevate di quelle raggiunte con la reticolazione in atmosfera naturale (presenza di ossigeno), eliminando il fattore di inibizione esercitato dall’ossigeno sul processo di reticolazione. In particolare, l’ossigeno reagisce sulla superficie del film di verniciatura con il fotoiniziatore presente nel formulato della vernice UV, producendo uno strato di interfaccia in cui i componenti di reticolazione non risultano più attivi, con il risultato finale di annullare o di limitare fortemente l’effetto di “microfolding”.

In entrambi i casi, tecnologia “inert calender” e verniciatura con reticolazione indotta da lampade Excimer, l’impiego di agenti opacizzanti nella formulazione del prodotto verniciante è praticamente nullo o di minima entità.

Per questo motivo, a parità di film di verniciatura ottenuto per reticolazione del prodotto verniciante, le superfici opache risultanti dall’applicazione di queste due tecnologie presentano caratteristiche chimico-fisiche molto più performanti rispetto a quelle ottenute utilizzando prodotti vernicianti che contengono rilevanti concentrazioni di agenti opacizzanti, responsabili dei forti elementi di discontinuità che si instaurano nel network polimerico.

Allo stato dell’arte, le due tecnologie “inert calender” e verniciatura con reticolazione con lampade Excimer possono essere utilizzate solo su superfici piane e non su elementi tridimensionali, come ad esempio: ante, porte, pannelli, finestre, ecc.. La tecnologia “inert calender” può essere utilizzata solo su superfici piane in quanto l’accoppiamento della pellicola polimerica sul film di verniciatura reticolabile UV può essere realizzato solamente mediante l’uso di una calandra piana. La tecnologia che prevede l’uso di lampade Excimer è vincolata alla necessità di utilizzare un’atmosfera inerte durante l’esposizione del film di verniciatura alla radiazione della lampada. Le lampade Excimer sono generalmente allocate su supporti piani e disposte su trasporti meccanizzati. La realizzazione di una zona in cui venga mantenuta un’atmosfera priva di ossigeno, o a concentrazione di ossigeno controllata, nel corso del processo di reticolazione Excimer limita l’utilizzo di questa tecnologia ad elementi piani o, al massimo, ad elementi con geometria regolare che possono ruotare davanti ad una sorgente di radiazioni di tipo Excimer, come ad esempio bottiglie ed altri contenitori di forma cilindrica.

Allo stato dell’arte, nel caso della verniciatura di elementi tridimensionali per i quali si voglia ottenere una superficie opaca anche sui bordi oltre che sulle superfici piane, l’unica tecnica disponibile è quella “edge banding”, che consiste nell’applicazione sui bordi dell’elemento tridimensionale di elementi a base polimerica (ABS, PVC, PP) o di elementi a base lignea, pre-verniciati con vernici che garantiscono di ottenere film di verniciatura identici per caratteristiche chimico-fisiche e prestazionali a quelli delle superfici piane. Relativamente all’uso di lampade Excimer per la reticolazione di prodotti vernicianti polimerizzabili UV, allo stato dell’arte sono noti i seguenti documenti:

- EP2794126B1 che divulga un processo per l’ottenimento di superfici opache tramite l’utilizzo di lampade Excimer per vernici applicate ad elevato spessore (> 20 µm) utilizzando un processo di pregelificazione tramite l’impiego di lampade UV;

- EP2598561A1 che divulga un processo per l’ottenimento di superfici opache su materiale plastico come PMMA tramite l’impiego di lampade Excimer e vernici contenenti silici nanotecnologiche per poter ottenere elevate resistenze superficiali;

- US8164263B2 che divulga un metodo per la produzione di lampade Excimer;

- EP2786807B1 che divulga una macchina per l’ottenimento di superfici ultraopache tramite l’impiego di lampade Excimer su pannellature piane; - EP2857221B1 che divulga un metodo per l’ottenimento di superfici ultraopache su pannelli per il settore flooring utilizzando lampade Excimer in combinazione con Electron Beam;

- WO2017137211A1 che divulga un metodo per la realizzazione di lampade UV ed Excimer inertizzate;

- WO2007068322A1 che divulga un metodo per ottenere superfici ultraopache in atmostere inerti controllate utilizzando delle sorgenti UV-C a 172 nm raffreddate ad acqua;

- WO2017076901 che divulga un metodo per ottenere superfici 3D su substrati piani tramite l’ausilio di lampade Excimer e un sistema di pregelificazione costituito da lampade UV-C;

- WO2007068322A1 che divulga un processo per l’ottenimento di superfici opache utilizzando vernici pigmentate e trasparenti con reticolazione electron-beam e lampade excimer;

- DE102006042063A1 che divulga un metodo per ottenere superfici opache con effetti 3D regolando il tempo che intercorre tra il processo di microfolding e la polimerizzazione finale tramite lampade UV o electron beam.

Allo stato dell’arte, dai documenti sopra citati non è nota l’estensione dell’irraggiamento a quei punti di un elemento piano o tridimensionale non direttamente esposti ad una lampada al fine di ottenere dei prodotti verniciati qualitativamente superiori.

Divulgazione dell'Invenzione

Scopo della presente invenzione è di estendere l’irraggiamento sia della lampada Excimer che quella del sistema di pregelificazione ai punti di un elemento tridimensionale non direttamente esposti ad una lampada.

Altro scopo della presente invenzione è quello di evitare l’uso della tecnica “edge banding”.

Altro scopo della presente invenzione è quello di ottenere un aumento della velocità di realizzazione del manufatto tridimensionale verniciato.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di ottenere un miglioramento della qualità del manufatto tridimensionale verniciato.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di raggiungere una flessibilità nei cicli di lavorazione non altrimenti ottenibile con le tecnologie a disposizione dello stato dell’arte.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione, preferita ma non esclusiva del sistema meccanico oggetto della presente domanda di brevetto, illustrato a titolo indicativo ma non limitativo nelle unità di disegno sottostanti:

- la Fig.1 mostra in vista assonometrica un sistema meccanico (1) concepito per estendere l’irraggiamento delle radiazioni UV - Excimer alle zone d’ombra di un elemento tridimensionale o supporto (2) verniciato, in cui detto sistema meccanico (1) è composto da:

� un elemento riflettente inferiore (3a);

� un elemento riflettente superiore (3b);

� due elementi riflettenti laterali (4a, 4b);

� almeno una lampada LED (5a);

� almeno una lampada Excimer (5b);

� almeno una lampada UV (5c);

� due guide di traslazione (6a, 6b) per la movimentazione dell’elemento tridimensionale (2);

- la Fig. 2 mostra in vista laterale il dispositivo meccanico (1) di Fig. 1 in cui: � (A) rappresenta l’angolo di inclinazione degli elementi riflettenti laterali (4a, 4b);

� (C) rappresenta la distanza di regolazione degli elementi riflettenti laterali (4a, 4b);

� (D) rappresenta la distanza di regolazione della lampada LED (5a), della lampada Excimer (5b) e della lampada UV (5c) rispetto al supporto (2) verniciato;

- la Fig. 3 mostra in vista dall’alto il sistema meccanico (1) di Fig. 1 in cui: � (B) rappresenta l’angolo di inclinazione della lampada Excimer (5b); � (E) rappresenta l’angolo di regolazione della lampada UV (5c).

Questi ed altri scopi vengono raggiunti con la presente invenzione che concerne un sistema meccanico di riflessione ed irraggiamento applicabile ai comuni forni per la reticolazione, indotta da lampade Excimer, di vernici polimerizzabili UV applicate ad elementi tridimensionali, quali ante, porte, pannelli, finestre ecc., ad elementi cubici, parallelepipedi e altri solidi di rotazione e comunque ad elementi in genere caratterizzati da combinazioni di superfici piane e verticali per l’ottenimento di superfici ultraopache.

Descrizione dettagliata dell'Invenzione

Secondo una preferita - ma non limitativa - forma di esecuzione, la presente invenzione concerne un sistema meccanico (1) di riflessione ed irraggiamento applicabile ai comuni forni per la reticolazione, indotta da lampade Excimer, di vernici polimerizzabili UV applicate ad un elemento tridimensionale o supporto (2), come ad esempio ante, porte, pannelli, finestre ecc., ad elementi cubici, parallelepipedi e altri solidi di rotazione e comunque ad elementi in genere caratterizzati da combinazioni di superfici piane e verticali per l’ottenimento di superfici ultraopache.

Detto sistema meccanico (1) è composto da:

� un elemento riflettente inferiore (3a);

� un elemento riflettente superiore (3b);

� due elementi riflettenti laterali (4a, 4b);

� almeno una lampada LED (5a);

� almeno una lampada Excimer (5b);

� almeno una lampada UV (5c);

� due guide di traslazione (6a, 6b) per la movimentazione dell’elemento tridimensionale (2).

La produzione di superfici verniciate ultraopache con bassa riflessione della luce (basso “gloss”) ed elevate prestazioni chimico fisiche utilizzando prodotti vernicianti reticolabili UV avviene attraverso un processo che consiste nelle seguenti fasi:

1) applicazione del prodotto verniciante reticolabile UV,

2) eventuale evaporazione di solventi e/o coalescenti o acqua su impianto di “flash off”,

3) pre-gelificazione,

4) polimerizzazione (reticolazione) dello strato superficiale del film di verniciatura, indotta da lampade Excimer (5b),

5) polimerizzazione (reticolazione) finale del film di verniciatura.

L’ottenimento di superfici ultraopache a basso “gloss” su elementi tridimensionali (2) (superfici piane e verticali come bordi di manufatti quali ante, porte, pannelli, finestre, ecc.) avviene abbinando l’uso di prodotti vernicianti UV con un sistema meccanico (1) di riflessione ed irraggiamento della radiazione prodotta da lampade Excimer oggetto della presente domanda di brevetto. In dettaglio, le fasi del processo precedentemente indicate, che permettono di ottenere superfici ultraopache a basso “gloss” e che possono essere applicate non solo a superfici piane, ma anche e soprattutto a manufatti tridimensionali grazie al sistema (1) oggetto della presente domanda di brevetto, sono di seguito descritte.

1) L’applicazione dei prodotti vernicianti avviene utilizzando i sistemi di verniciatura noti allo stato dell’arte, in particolare il sistema di verniciatura a spruzzo manuale e/o meccanizzato tramite robot di verniciatura. Il film di verniciatura applicato può avere uno spessore variabile da 30 a 300 µm. 2) L’evaporazione di solventi e/o coalescenti e/o acqua, presenti nella formulazione dei prodotti vernicianti, può essere realizzata tramite un impianto di “flash off”/evaporazione noto allo stato dell’arte, che utilizza un flusso laminare di aria in combinazione a sistemi di riscaldamento costituiti da lampade IR, o qualsiasi altro strumento, combinato con lampade UV a bassa intensità (lampade Tl).

3) Il processo di pre-gelificazione dei prodotti vernicianti deve essere applicato a film di verniciatura di spessore superiore a 10 µm su superfici piane e bordi di elementi tridimensionali e consiste nella realizzazione di una prepolimerizzazione dello strato interno del film, mentre lo strato superficiale esterno rimane allo stato liquido per uno spessore di circa 10 µm. Il processo di pre-gelificazione viene indotto e controllato utilizzando sorgenti di radiazioni UV quali lampade UV a bassa potenza (EP2794126B1), lampade LED (5a), lampade UV-C. In funzione del profilo di emissione e della potenza della radiazione UV scelta per il processo di pre-gelificazione, lo spessore di vernice liquida non pre-gelificata che rimane sulla superficie esterna del film di verniciatura influenza e determina alcune caratteristiche del prodotto finito, come gli effetti tridimensionali del tipo “soft touch” (elevata morbidezza al tatto indotta da una microrugosità dello strato superficiale) e/o di testurizzazione superficiale, oltre a determinare l’intensità del “gloss” e le caratteristiche chimico-fisiche di resistenza al graffio, all’abrasione e agli agenti chimici del film di verniciatura e l’intensità della sua capacità di adesione alla superficie verniciata. Inoltre, il processo di pre-gelificazione permette di ottenere gli effetti testurizzati e le caratteristiche precedentemente descritte anche su strutture geometriche più regolari come semisfere o “pattern” tridimensionali regolari (DE102016120878A1).

4) Il processo di polimerizzazione/reticolazione superficiale dei prodotti vernicianti applicati a superfici piane e bordi di elementi tridimensionali viene indotto da lampade Excimer (5b) con radiazione UV di lunghezza d’onda 172 nm, con raffreddamento ad acqua o aria e potenza compresa tra 0,5 e 50 W/cm. Il processo di polimerizzazione/reticolazione avviene in atmosfera inerte di Azoto con livelli di ossigeno compresi tra 1 e 1.000 ppm.

5) Il processo di polimerizzazione/reticolazione finale dei prodotti vernicianti applicati a superfici piane e bordi di elementi tridimensionali prevede l’impiego di una o più lampade UV (5c) al Gallio anche in combinazione con una o più lampade al Mercurio con potenze comprese tra 80 e 250 W/cm, o in alternativa con lampade UV LED, con emissione di radiazioni a lunghezze d’onda comprese tra 300 e 420 nm, e potenze comprese tra 2 e 20 W/cm.

L’oggetto della presente domanda di brevetto consiste in un sistema meccanico (1) di riflessione ed irraggiamento della radiazione UV, applicabile ai comuni forni di reticolazione a lampade Excimer e tale da consentire di estendere l’irraggiamento anche a punti dell’elemento tridimensionale non direttamente esposti alla lampada (zone d’ombra), in abbinamento a prodotti vernicianti da applicare su superfici piane e bordi di elementi tridimensionali per realizzare la polimerizzazione/reticolazione del film di verniciatura senza dover ricorrere alla tecnica dell’“edge banding” e ottenere superfici a basso “gloss” ed elevate caratteristiche prestazionali in termini di resistenza al graffio, all’abrasione, agli agenti chimici. Detto sistema meccanico (1), innovativo e non esistente allo stato dell’arte, deve essere utilizzato nelle fasi di pre-gelificazione, polimerizzazione/reticolazione superficiale indotta da lampade Excimer (5b) e polimerizzazione/reticolazione finale del film di verniciatura.

Il sistema meccanico (1) può essere concepito come un’unica apparecchiatura dove le tre fasi di pre-gelificazione (fase 3), polimerizzazione/reticolazione superficiale Excimer (fase 4), polimerizzazione/reticolazione finale (fase 5) avvengono in continuo, o come un’apparecchiatura costituita da tre sezioni distinte e separate in cui le tre fasi di pre-gelificazione (fase 3), polimerizzazione/reticolazione superficiale Excimer (fase 4), polimerizzazione/reticolazione finale (fase 5) possono essere condotte separatamente in modo discontinuo.

Per la fase di pre-gelificazione (fase 3) il sistema meccanico (1) utilizza una o più lampade LED (5a) in grado di emettere una radiazione a lunghezza d’onda compresa tra 365 e 405 nm, preferibilmente 395 nm, e di potenza compresa tra 2 e 20 W/cm, preferibilmente 8 Watt/cm. La lampada (5a) è disposta sopra il supporto (2) verniciato perpendicolarmente rispetto alla direzione di trasporto o con una inclinazione fino a 60° (non raffigurata in Fig. 3).

Alternativamente alle lampade LED (5a) possono essere utilizzate lampade UV ad arco a bassa potenza come lampade al gallio, al mercurio o al ferro con potenza compresa tra 10 e 50 W/cm o altre lampade UV.

Un’altra alternativa per la pregelificazione è l’utilizzo di lampade UV capaci di produrre lunghezze d’onda monocromatiche nella regione UV-C (200-300 nm).

Per la fase di polimerizzazione/reticolazione superficiale Excimer (fase 4) il sistema utilizza una o più lampade Excimer (5b) in grado di emettere una radiazione a lunghezza d’onda preferibilmente di 172 nm e potenza compresa tra 0,5 e 50 Watt/cm, con raffreddamento ad acqua o aria e in atmosfera inerte di azoto con livelli di ossigeno compresi tra 1 e 1.000 ppm.

La lampada Excimer (5b) è disposta sopra il supporto (2) verniciato perpendicolarmente rispetto alla direzione di trasporto o con una inclinazione (B) fino a 60°.

Per la fase di polimerizzazione/reticolazione finale (fase 5) il sistema utilizza una o più lampade UV (5c) al Gallio, anche in combinazione con una o più lampade al mercurio con potenze variabili tra 80 e 200 W/cm o, in alternativa, lampade UV-LED in grado di emettere una radiazione a lunghezza d’onda compresa tra 300 e 420 nm, preferibilmente 395 nm, e di potenza compresa tra 2 e 20 Watt/cm, preferibilmente 8 W/cm.

La lampada UV (5c) è disposta sopra il supporto verniciato perpendicolarmente rispetto alla direzione di trasporto o con una inclinazione (E) fino a 60°.

La lunghezza della lampada di pre-gelificazione (5a), della lampada Excimer (5b) e della lampada UV (5c) al Gallio copre tutta la larghezza del supporto (2) verniciato e sporge su entrambi i lati per una distanza (C) pari almeno al 10%, fino al 100%, rispetto alla larghezza del supporto (2) stesso. Ai lati, sotto e sopra il supporto (2) verniciato sono disposti rispettivamente elementi riflettenti laterali (4a, 4b), un elemento riflettente inferiore (3a) e un elemento riflettente superiore (3b), ad esempio specchi, elementi in acciaio inox AISI 316 lucidato a specchio (EN188-2), in modo che la radiazione UV delle lampade LED (5a) di pre-gelificazione, delle lampade Excimer (5b) e quella della reticolazione finale (5c) vengano riflesse ad irraggiare non solo superfici direttamente esposte alla sorgente UV, ma anche le superfici non direttamente esposte (zone d’ombra). Le superfici riflettenti laterali (4a, 4b) sono dotate di sistemi per la regolazione (non raffigurati) dell’inclinazione (A) rispetto al piano o per la regolazione della distanza (non raffigurata in Fig. 2) rispetto al supporto (2). Il sistema di trasporto è concepito in modo che il supporto (2) venga sollevato ad una distanza compresa tra 0,1 mm e 2 cm rispetto all’elemento riflettente inferiore (3a) in modo da permettere un irraggiamento riflesso UV uniforme.

La distanza (D) di regolazione dal supporto (2) verniciato della lampada LED (5a), della lampada Excimer (5b) e della lampada UV (5c) al Gallio può essere regolata in maniera indipendente per ciascuna di esse.

I meccanismi per la regolazione dell’inclinazione degli elementi laterali riflettenti (4a, 4b) e dell’altezza delle sorgenti di radiazione UV per l’elemento di pregelificazione (5a), Excimer (5b) e reticolazione finale (5c) possono prevedere l’impiego di:

- motori lineari, motori brushless sia a passo che azionari;

- viti a ricircolo di sfere per la regolazione dell’altezza attraverso l’azionamento del motore il quale, attraverso un sistema di alberi di trasmissione, movimenta in sincrono dette viti.

Per semplificare la realizzazione si possono usare anche sistemi pneumatici. E’ possibile inoltre l’utilizzo di leveraggi per gestire le regolazioni degli elementi mobili regolabili come gli specchi e la loro inclinazione e distanza, l’altezza delle varie lampade.

Per valutare i vari angoli e il posizionamento di tutti gli elementi riflettenti (3, 4a, 4b) possono essere installate delle guide di misurazione (non raffigurate) o altri strumenti idonei.

Tutte le regolazioni possono essere dotate di sistemi di controllo (non raffigurati) atti a rilevare l’effettiva posizione delle quote ed effettuare il posizionamento con sistemi di controllo elettronici.

Il sistema di trasporto può essere realizzato in un elemento unico per tutte e tre le fasi del processo (pre-gelificazione, Excimer, polimerizzazione finale) oppure in tre elementi separati e distinti. Esso può prevedere l’utilizzo di una o più elementi a catenaria (catena a rulli), o in alternativa uno o più catene di trasmissione, in alternativa due o più catene a rulli liberi, in alternativa una o più catene a cingoli, in alternativa uno più nastri trasportatori con o senza spessori di rialzo, in alternativa nastri trasportatori a tapparelle.

Il sistema meccanico (1) oggetto della presente domanda di brevetto, utilizzato in combinazione con i prodotti vernicianti, consente di ottenere elementi tridimensionali verniciati immediatamente manipolabili, accatastabili, caratterizzati da superfici ultraopache a basso “gloss” (inferiore a 10) e con caratteristiche prestazionali molto elevate di resistenza al graffio, all’abrasione e agli agenti chimici, autoriparabilità tramite calore indotto per graffi procurati con punta di diamante e forza applicata inferiore a 5 N, relativamente a tutte le superfici (piane e bordi) dell’elemento tridimensionale verniciato.

I materiali e le dimensioni del trovato come sopra descritto, illustrato negli uniti disegni e più avanti rivendicato, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili con altri tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dall'ambito protettivo della presente domanda di brevetto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema meccanico (1) di riflessione ed irraggiamento applicabile ai comuni forni per la reticolazione, indotta da lampade Excimer, di vernici polimerizzabili UV applicate ad un elemento tridimensionale o supporto (2), detto sistema meccanico caratterizzato dal fatto di: - comprendere: � un elemento riflettente inferiore (3a); � un elemento riflettente superiore (3b); � due elementi riflettenti laterali (4a, 4b); � almeno una lampada LED (5a); � almeno una lampada Excimer (5b); � almeno una lampada UV (5c); � due guide di traslazione (6a, 6b) per la movimentazione dell’elemento tridimensionale (2) - essere utilizzato nelle fasi di: � pre-gelificazione (fase 3), � polimerizzazione/reticolazione superficiale indotta da lampade Excimer (fase 4); � polimerizzazione/reticolazione finale del film di verniciatura (fase 5) per estendere l’irraggiamento anche a punti dell’elemento tridimensionale non direttamente esposti alla lampada.
2. Sistema meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che nella fase di pre-gelificazione (fase 3) utilizza una o più lampade LED (5a) in grado di emettere una radiazione a lunghezza d’onda compresa tra 365 e 405 nm, preferibilmente 395 nm, e di potenza compresa tra 2 e 20 W/cm, preferibilmente 8 Watt/cm.
3. Sistema meccanico (1) secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che alternativamente alle lampade LED (5a) possono essere utilizzate: - lampade UV ad arco a bassa potenza come lampade al gallio, al mercurio o al ferro con potenza compresa tra 10 e 50 W/cm o altre lampade UV; - lampade UV capaci di produrre lunghezze d’onda monocromatiche nella regione UV-C (200-300 nm).
4. Sistema meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che nella fase di polimerizzazione/reticolazione superficiale Excimer (fase 4) utilizza una o più lampade Excimer (5b) in grado di emettere una radiazione a lunghezza d’onda preferibilmente di 172 nm e potenza compresa tra 0,5 e 50 Watt/cm, con raffreddamento ad acqua o aria e in atmosfera inerte di azoto con livelli di ossigeno compresi tra 1 e 1.000 ppm.
5. Sistema meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che nella fase di polimerizzazione/reticolazione finale (fase 5) utilizza una o più lampade UV (5c) al Gallio, anche in combinazione con una o più lampade al mercurio con potenze variabili tra 80 e 200 W/cm.
6. Sistema meccanico (1) secondo le rivendicazioni 1 e 5 caratterizzato dal fatto che alternativamente alle lampade UV (5c) al Gallio possono essere utilizzate lampade UV-LED in grado di emettere una radiazione a lunghezza d’onda compresa tra 300 e 420 nm, preferibilmente 395 nm, e di potenza compresa tra 2 e 20 Watt/cm, preferibilmente 8 W/cm.
7. Sistema meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che può essere realizzato come: - un’unica apparecchiatura dove le tre fasi di pre-gelificazione (fase 3), polimerizzazione/reticolazione superficiale Excimer (fase 4), polimerizzazione/reticolazione finale (fase 5) avvengono in continuo, - un’apparecchiatura costituita da tre sezioni distinte e separate in cui le tre fasi di pre-gelificazione (fase 3), polimerizzazione/reticolazione superficiale Excimer (fase 4), polimerizzazione/reticolazione finale (fase 5) possono essere condotte separatamente in modo discontinuo.
8. Sistema meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la lampada LED (5a) è disposta sopra il supporto (2) verniciato perpendicolarmente rispetto alla direzione di trasporto o con una inclinazione fino a 60°.
9. Sistema meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che gli elementi riflettenti inferiore (3a), superiore (3b) e laterali (4a,4b) possono essere in specchio o alternativamente in acciaio inox AISI 316 lucidato a specchio.
10. Sistema meccanico (1) secondo le rivendicazioni 1, 3, 4 e 5 caratterizzato dal fatto che la lunghezza della lampada di pre-gelificazione (5a), della lampada Excimer (5b) e della lampada UV (5c) al Gallio copre tutta la larghezza del supporto (2) verniciato e sporge su entrambi i lati per una distanza (C) pari almeno al 10%, fino al 100%, rispetto alla larghezza del supporto (2) stesso.
11. Sistema meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che le superfici riflettenti laterali (4a, 4b) sono dotate di sistemi per la regolazione dell’inclinazione (A) rispetto al piano o per la regolazione della distanza rispetto al supporto (2).
12. Sistema meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il supporto (2) si trova ad una distanza (D) dalla lampada di pregelificazione (5a), Excimer (5b) e UV (5c) al Gallio regolabile in maniera indipendente per ciascuna di dette lampade.
13. Sistema meccanico (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il supporto (2) è sollevato ad una distanza compresa tra 0,1 mm e 2 cm rispetto all’elemento riflettente inferiore (3a) per permettere un irraggiamento riflesso UV uniforme.
14. Procedimento per la realizzazione di superfici verniciate ultraopache utilizzando prodotti vernicianti reticolabili UV caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: - applicazione del prodotto verniciante reticolabile UV con spessore variabile da 30 a 300 µm mediante sistemi di verniciatura noti allo stato dell’arte, - eventuale evaporazione di solventi e/o coalescenti o acqua su impianto di “flash off”, - pre-gelificazione, - polimerizzazione (reticolazione) dello strato superficiale del film di verniciatura, indotta da lampade Excimer, - polimerizzazione (reticolazione) finale del film di verniciatura.