IT201900007377A1 - Metodo e apparato per generare una struttura superficiale - Google Patents

Description

TITOLO

Metodo e apparato per generare una struttura superficiale.

DESCRIZIONE CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un metodo e apparato per generare una struttura superficiale.

In particolare l’invenzione riguarda un metodo per realizzare una struttura tridimensionale su un substrato mediante stampa digitale.

La presente invenzione si inserisce nel settore tecnico dei materiali e dei metodi per generare tridimensionalità e goffrature sulle superfici di manufatti, substrati, supporti in materiale di diverso tipo come ad esempio i pannelli per la produzione di pavimenti, rivestimenti, arredi e più generalmente per superfici di architettura e design. La tecnologia oggetto dell’invenzione inoltre può essere utilizzata per riprodurre microstrutture utilizzabili in ambito biologico, ottico ed elettronico.

La presente invenzione sfrutta la combinazione sia delle proprietà delle tecnologie tradizionali, che offrono elevate proprietà meccaniche, chimico-fisiche e costi contenuti e la versatilità che del digitale che consentono totale personalizzazione ed elevata precisione.

STATO DELL’ARTE

La stampa digitale e in particolare quella a getto d’inchiostro si sta sempre più affermando nei settori industriali sostituendo i metodi tradizionali basati su stampa analogica. I vantaggi della stampa digitale sono notevoli e comprendono l’elevata flessibilità, la possibilità di produrre piccole tirature e la riduzione dello spreco dei consumabili.

In particolare la riproduzione del legno su vari materiali rappresenta una tipica applicazione della stampa digitale per la produzione di pavimenti, pannelli per mobili, battiscopa, profili e in generale nell’ambito del design e architettura.

Tipicamente i materiali possono essere costituiti da legni e derivati (MDF/HDF/Truciolare/compensato), plastiche (PVC/poliolefine), metalli, su cui viene stampata l’immagine e che a sua volta è normalmente protetta da una vernice al fine di aumentarne la resistenza all’abrasione e ai graffi.

In particolare nel caso di pavimenti e pannelli per mobili, la finitura dopo la stampa, prevede l’utilizzo di uno strato di resina melamminica (laminati) oppure di una vernice applicata con le normali tecniche in uso (rullo/spray/velo/trafila). La vernice può essere di varia natura, fotoreticolabile, epossidica, poliuretanica, hotmelt e può contenere acqua e/o solventi per controllarne la viscosità.

Nella riproduzione di materiali naturali come legni e pietre, al fine di ottenere un materiale più simile all’originale anche nel tatto, oltre all’immagine è necessario riprodurne anche la struttura superficiale La goffratura viene normalmente eseguita sullo strato superficiale e può essere ottenuta con vari metodi, tradizionalmente mediante la pressatura con stampi, rulli o nastri su cui è riprodotta la struttura da imprimere. Il processo può avvenire per pressione su resine non totalmente indurite, su materiali termoplastici, su resine fotoreticolabili con contemporaneo irraggiamento e fotopolimerizzazione.

Sempre con l’obiettivo di riprodurre fedelmente i materiali naturali, una caratteristica desiderata è quella di avere la struttura goffrata a registro con l’immagine stampata ovvero di ottenere corrispondenza tra concavità/convessità e l’immagine stampata. Con i processi tradizionali la goffratura a registro (meglio conosciuta con l’acronimo inglese EIR: Embossing In Registration) non è semplice da ottenere, sia per le precisioni necessarie, sia per la necessità di avere stampi multipli corrispondenti alle varie strutture da stampare con la corrispondente immagine.

Ancor più con la stampa digitale che permette di produrre facilmente immagini diverse, sarebbe opportuno un metodo per ottenere la struttura superficiale in maniera semplice ed efficiente.

In fatti, i moderni scanner utilizzati per acquisire l’immagine di materiali, ad esempio METIS DRS 2000, consentono anche la contemporanea acquisizione della struttura superficiale che può essere vantaggiosamente utilizzata per la goffratura a registro.

Dato l’ampio utilizzo della goffratura, essa dovrebbe possedere caratteristiche di semplicità e costi contenuti.

Attualmente è quindi auspicabile l’individuazione di nuovi metodi di goffratura delle superfici degli oggetti, che siano rapidi, semplici applicabili a registro su superfici di diversi materiali, nonché dai costi contenuti.

Nel passato sono state proposte diverse tecnologie che prevedono la formazione di strutture superficiali utilizzando una formulazione fotoreticolabile applicata mediante tecnologia inkjet su una formulazione fotoreticolabile liquida:

Il brevetto EP 2 555 878 B1 descrive un metodo per realizzare strutture periodiche.

Il brevetto US20100092688A1 descrive un metodo per formare strutture su un film organico mediante l’applicazione localizzata di un liquido immiscibile.

Il brevetto EP 3109 056 A1 prevede l’utilizzo di una formulazione UV applicata mediante stampa a getto di inchiostro su una vernice UV non polimerizzata per generare strutture tridimensionali al fine di imitare le venature del legno.

Le tecnologie sopra descritte pur fornendo una struttura tridimensionale mediante tecnologia digitale, soffre delle limitazioni legate al controllo della struttura ottenibile e di richiedere vernici sviluppate opportunamente per massimizzare l’effetto 3D. In particolare risultano limitate quando la vernice da goffrare contiene riempitivi antiabrasivi come l’ossido di alluminio (corindone). Inoltre, le tecnologie sopracitate sono utilizzabili con vernici fotoreticolabili mentre risultano difficilmente applicabili ad altre tipologie di vernici.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

In accordo ad un aspetto dell’invenzione, la Richiedente ha trovato un metodo per realizzare una struttura tridimensionale su un substrato mediante tecnologia di stampa digitale.

Il metodo dell’invenzione vantaggiosamente prevede l’applicazione, mediante stampa digitale, di un liquido B su una resina A e/o inchiostro e/o vernice che la contengono quando la resina A non è ancora solidificata o è parzialmente solidificata. La resina A e il liquido B vengono poi solidificati/polimerizzati anche in momenti diversi. In una fase successiva il liquido B polimerizzato viene rimosso dalla resina A polimerizzata generando una struttura tridimensionale.

Il metodo dell’invenzione sfrutta la diversa durezza dei materiali applicati per poi rimuovere quello più fragile, lasciando inalterato il materiale più tenace.

In accordo ad un primo aspetto, l’invenzione quindi riguarda un metodo per generare una superficie tridimensionale comprendente le fasi di:

A) applicare una resina A sulla superficie di un materiale;

B) applicare un liquido B su almeno una porzione della resina A, quando la resina A è liquida o è parzialmente solidificata

C) polimerizzare la resina A e il liquido B, anche separatamente;

D) rimuovere il liquido B polimerizzato.

Forme di realizzazione della presente invenzione come sopra definita o come definita nella rivendicazione 1 sono illustrate nel seguito.

Il metodo dell’invenzione riproduce fedelmente una struttura a registro in maniera efficiente ed economica.

Diversamente dallo stato dell’arte che per la Embossing in Registration (EIR) prevede l’incisione di rulli o stampi che corrispondano alla sottostante immagine stampata, il metodo dell’invenzione utilizza la tecnologia di stampa digitale per realizzare la goffratura del substrato. Il metodo dell’invenzione è flessibile e capace di gestire singoli files.

Inoltre, la struttura goffrata ottenuta con il metodo oggetto dell’invenzione presenta le caratteristiche di resistenza e durezza desiderate in quanto viene goffrata la stessa vernice di protezione utilizzata per la protezione del substrato, come nel caso dei pannelli a uso pavimentazioni o nei mobili o suppellettili per arredamento.

La versatilità e la risoluzione ottenibile con il metodo dell’invenzione ne consente l’utilizzo anche in applicazioni dove vengono utilizzate microstrutture tipiche del campo della microfluidica.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 illustra due riproduzione schematiche delle fasi A) – D) del processo dell’invenzione.

la figura 2 raffigura una forma di realizzazione di un apparato per riprodurre il metodo oggetto dell’invenzione;

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE In accordo ad un aspetto la presente invenzione riguarda un metodo per realizzare un rivestimento tridimensionale goffrato su un substrato comprendente le fasi di:

A) applicare una resina A o una vernice o inchiostro che la contiene sulla superficie di un substrato (Fig. 2-1)formando un rivestimento (Fig. 2-2);

B) applicare un liquido B su almeno una porzione della resina A (Fig. 2-3);

C) polimerizzare/solidificare la resina A e il liquido B, anche separatamente (Fig. 2-4 e Fig. 2-5);

D) rimuovere il liquido B polimerizzato/solidificato (Fig. 2-6).

Nei paragrafi successivi si utilizzerà il termine polimerizzato e/o solidificato in maniera indistinta per identificare che al termine del processo si otterrà un prodotto solido.

Il metodo dell’invenzione sfrutta la diversa durezza dei materiali applicati per poi rimuovere quello più fragile, lasciando inalterato il materiale più tenace.

Tipicamente, la resina A può essere di varia natura chimica come ad esempio, ma non limitato, una resina poliuretanica, epossidica, acrilata, acrilica.

Preferibilmente la resina A è costituita dal 100% di solido al fine di massimizzare lo strato goffrabile e vanificare l’effetto del liquido B dovuto all’evaporazione dell’eventuale solvente e/o acqua. D’altra parte per esigenze applicative la resina A potrebbe contenere acqua e/o solvente, tipicamente tra il 5% e il 30%.

In una forma preferita dell’invenzione la resina A è di natura fotoreticolabile come ad esempio descritto nel testo “Radiation Curing: Science and Technology” (Pappas).

Le resine fotoreticolabili sono accomunate dal fatto di polimerizzare ed indurire grazie all’energia irradiata dai dispositivi a raggi ultravioletti e/o mediante irraggiamento con EB (Electron Beam) e sono suddivise in due tipologie sulla base del meccanismo di reticolazione: 1) radicaliche, tipicamente da monomeri vinilici e resine acrilate che sono suddivise in diverse sottocategorie: epossi-acrilate, uretan-acrilate, poliestere-acrilate, polietere-acrilate, ammino-acrilate, silicon-acrilate, poliisopren-acrilate, polibutadien acrilate e monomeri acrilati. Tra i monomeri vinilici possiamo citare N-vinil caprolattame (NVC), acriloil morfolina (ACMO), dietilenglicole divinil etere (DVE-2), trietilenglicole divinil etere (DVE-3) e loro miscele.

Con il termine acrilate si intendono sia resine acrilate che metacrilate.

2) resine cationiche come le epossidiche, polioli e monomeri come gli ossetani e i vinil eteri.

La Richiedente ha inoltre inaspettatamente trovato che variando la tensione superficiale del liquido B e della resina A è possibile far penetrare più o meno il liquido B nella resina A e in tal modo modificare la struttura tridimensionale ottenuta dopo la rimozione del liquido B polimerizzato.

In generale più marcata è la differenza di tensione superficiale tra il liquido B e la resina A, maggiore sarà il corrispondente effetto di goffratura.

La tensione superficiale del liquido B e della resina A può essere modulata sia selezionando la natura chimica delle materie prime base degli stessi che mediante l’aggiunta di specifici additivi. Ad esempio resine contenenti gruppi polari come ossidrili, ammine e gruppi aromatici avranno una tensione superficiale maggiore rispetto a resine contenenti strutture lineari di tipo idrocarbonico.

A titolo esemplificativo, riguardo la scelta delle materie prime, nella tabella sottostante è riportata la tensione superficiale dei più comuni monomeri fotoreticolabili:

Tabella 1

Per quanto riguarda l’utilizzo di additivi:

- Additivi che diminuiscono la tensione superficiale:

siliconi, polietere siliconi, siliconi acrilati, polietere siliconi acrilati, surfattanti fluorurati, alcoli alcossilati. Tali composti sono facilmente reperibili sul mercato, ad esempio commercializzati da BYK (BYK-UV) e da EVONIK (Tego Rad, Tego Wet, Tego Glide).

- Additivi che aumentano la tensione superficiale:

ammine, polieteri macromeri-modificati poliacrilati, silicon and polieteri macromerimodificati poliacrilati. Tali composti sono facilmente reperibili sul mercato ad esempio commercializzati da BYK (BYK 3560, BYK 3565).

Tipicamente gli additivi sono aggiunti tra lo 0,01 e il 20%, meglio tra lo 0,01 e il 10%, meglio tra lo 0,01 e 2%.

In una forma preferita dell’invenzione, la resina A può essere nella forma di hot-melt, come Henkel – Technomelt.

In un’altra forma dell’invenzione la resina A può essere costituita da materiali non fotoreticolabili come resine poliuretaniche, epossidiche, plastisol, hot-melt (come Kleiberit – Hotcoating).

Tra i sistemi non fotoreticolabili, risulta di grande interesse il PLASTISOL che è una miscela di PVC, plastificanti, additivi ed eventualmente solventi. Il PLASTISOL viene comunemente utilizzato come strato d’usura su pavimentazioni in PVC come ad esempio LVT (Luxury Vinyl Tile). Il PLASTISOL viene applicato liquido, circa 150-500 g/mq e poi solidificato mediante un processo termico a 180-200°C per 2-4 minuti.

In una forma preferita dell’invenzione, la resina A è comunemente utilizzata per proteggere le superfici di pavimenti e mobili dall’usura, graffi e abrasione, comprende una o più resine fotoreticolabili, fotoiniziatori e può contenere cariche, come ad esempio ossido di alluminio (corindone) per aumentarne la resistenza all’abrasione, talco per modificarne la reologia, silice per ridurne la brillantezza, carbonato di calcio come carica riempitiva, pigmenti per impartire colore, additivi come ad esempio livellanti, bagnanti, scivolanti, modificanti della reologia. La formulazione della resina fotoreticolabile può contenere modificanti della reologia, come agenti tissotropizzanti che hanno la funzione di meglio mantenere la forma della goffratura, sia in termini di profondità che di definizione.

In una forma preferita dell’invenzione, il liquido B possiede una tensione superficiale sufficientemente alta, rispetto alla resina A, in modo da penetrare nella resina A mantenendo la forma e in tal modo creare strutture dettagliate. Se al contrario la tensione superficiale del liquido B fosse troppo bassa rispetto a quello della resina A, si avrebbe perdita di definizione, ritrovandosi il liquido B a bagnare la superficie della resina A.

In una forma preferita dell’invenzione, il liquido B è capace di penetrare velocemente e mescolarsi efficacemente e con la resina A.

In un’altra forma preferita dell’invenzione il liquido B è capace di penetrare velocemente e non mescolarsi o mescolarsi parzialmente con la resina A.

In una forma preferita dell’invenzione il liquido B contiene una sostanza atta ad inibire la polimerizzazione della resina A, in tal modo dopo la polimerizzazione le aree stampate con il liquido B si presenteranno più fragili della resina A. Ad esempio se la resina A è costituita da resine fotoreticolabili, il liquido B può contenere inibitori della polimerizzazione come assorbitori UV ad esempio 2-idrossifenil-benzofenoni (BP), 2-(2-idrossifenil)-benzotriazoli (BTZ) and 2-idrossifenil-striazine (HPT); ammine stereo-impedite (HALS) ad esempio 2,2,6,6-tetrametil piperidine (TMP); antiossidanti (AO) ad esempio fenoli stericamente impediti, tioeteri secondari, fosfiti, stabilizzanti (in-can stabilizer) ad esempio quinone methide, radical scavengers.

In un’ulteriore forma dell’invenzione, il liquido B una volta polimerizzato ha una Tg (temperatura di transizione vetrosa) inferiore alla resina A e conseguentemente le aree stampate con il liquido B risulteranno più facili da rimuovere rispetto alla resina A polimerizzata.

In alcune forme di realizzazione, il liquido B contiene additivi che servono a modificarne le proprietà come la reologia e/o la stampabilità e/o il colore e possono comprendere fotoiniziatori, livellanti, olii, stabilizzanti luce antiossidanti, biocidi, pigmenti, modificanti della reologia, umettanti, antischiuma e loro miscele.

In una forma preferita dell’invenzione il liquido B ha una tensione superficiale maggiore della resina A.

Analogamente alla resina A, la tensione superficiale del liquido B può essere modulata sia mediante la selezione di materie prime che mediante l’utilizzo di additivi, gli stessi descritti in precedenza per modificare la resina A.

Oltre a modificare la tensione superficiale per ottenere effetti di penetrazione più o meno marcati l’aggiunta di modificatori di tensione superficiale contribuisce a migliorare la stampabilità del liquido B, soprattutto quando si utilizzano stampanti a getto d’inchiostro.

Il controllo della profondità del liquido B nella resina A può essere modulato in maniera diversa:

- applicando maggior liquido B

- facendo intercorrere più o meno tempo tra l’applicazione del liquido B e la successiva polimerizzazione della resina A e del liquido B. - variando la velocità della goccia del liquido B mediante la forma d’onda, ove le gocce più veloci saranno in grado di sprofondare maggiormente nella resina A.

Preferibilmente il liquido B possiede bassa viscosità ed elevato potere solvente nei confronti della resina A. Ad esempio i seguenti monomeri sono elencati in funzione del grado di potere solvente: EOEOEA>THFA>HDDA>DPGDA.

Il substrato utilizzabile nel metodo dell’invenzione può essere un materiale di diversa natura come il legno e prodotti derivati ad esempio MDF, HDF, truciolare, legno multistrato, materiali a base di cellulosa come carta o cartone, metalli, materiale plastico (PVC, poliestere, poliolefine), pietra, vetro, ceramica e loro compositi.

Il substrato è scelto in funzione dell’applicazione del metodo dell’invenzione, ad esempio per il rivestimento di mobili, pavimenti, infissi, profili.

Il substrato può avere spessore variabile in funzione dell’applicazione, ad esempio nel caso di pannelli decorativi per mobili è comunemente compreso tra 8 e 20 mm mentre per la produzione di pavimenti si utilizzano spessori compresi tra 2 e 6 mm. Il metodo dell’invenzione può anche essere utilizzato per creare strutture su film, normalmente plastici o di carta, che vengono normalmente utilizzati per il rivestimento e decorazione di mobili e altre superfici d’arredamento.

La resina A che ricopre il substrato ha uno spessore variabile. A titolo di esempio la resina A può avere uno spessore nell’intervallo 1-500 µ equivalenti a 1-500 g/m<2 >quando la densità della resina A è 1 g/ml. Tipicamente per proteggere pavimentazioni ad alto calpestio, si utilizzano grammature nell’ordine 80-120 g/m<2>. Ovviamente, nulla vieta che si possano applicare quantità maggiori con il solo fine di ottenere strutture più profonde.

Il processo dell’invenzione e l’apparecchiatura per la sua realizzazione risulteranno più evidente dalla seguente descrizione in cui si fa riferimento alle forme di realizzazione illustrate nelle accluse figure 1 e 2.

Secondo alcune forme di realizzazione, la resina A o vernice o inchiostro che la contengono da goffrare possono essere applicati sul substrato con tecnologia digitale, ad esempio, come illustrato nella figura 2 al punto 3, usando la stampa a getto d’inchiostro oppure con le convenzionali tecniche in uso, come rullo/spray/velo/trafila/slot-die.

In una forma di realizzazione dell’invenzione, la resina A è una vernice da stampa fotoreticolabile e/o un inchiostro da stampa fotoreticolabile applicato mediante stampa digitale.

In alcune forme di realizzazione dell’invenzione, l’applicazione del liquido B, avviene sulla resina A o vernice o inchiostro che la contengono, non solidificati, di un’immagine stampata sottostante.

Tipicamente, la fotopolimerizzazione per irraggiamento con UV può essere effettuata con una o più lampade a Hg e/o con lampade LED, come ad esempio illustrato nella figura 2 al punto 4 e 5.

Al termine del processo oggetto dell’invenzione si avranno aree costituite dalla resina A polimerizzata e aree costituite dal liquido B polimerizzato. Essendo tali aree di durezza/tenacità differente, si potrà selettivamente rimuovere meccanicamente il materiale più tenero/fragile lasciando inalterato il materiale più duro/tenace (figura 2-6).

In un altro modo dell’invenzione, il liquido B viene applicato sullo strato d’usura (resina A) su cui successivamente viene applicata la finitura e conseguentemente la rimozione meccanica del liquido B polimerizzato.

Quanto sopra descritto è del tutto analogo a quanto succede in alcuni materiali naturali, come ad esempio il legno, dove nella lavorazione di rusticatura/spazzolatura, viene rimossa la parte più tenera del legno lasciando inalterata quella più dura.

La rimozione meccanica del liquido B polimerizzato può quindi essere effettuata con gli stessi macchinari utilizzati per la rusticatura/spazzolatura del legno. Tali macchinari utilizzano spazzole e/o tamponi costituiti da materiali più o meno aggressivi (acciaio, ottone, fibre di nylon, fibre di poliestere) in funzione della durezza del materiale da rimuovere e del grado di finitura voluta. Le apparecchiature sopradescritte sono ad esempio prodotte da CEFLA (es. RSP4) e QUICKWOOD (es. CDI/300 LEV).

La rimozione del liquido B polimerizzato può anche essere effettuato mediante getto d’aria con elevata pressione oppure mediante getto d’acqua con elevata pressione.

In un’ulteriore forma dell’invenzione il liquido B polimerizzato può essere rimosso con l’utilizzo di rullo o nastro adesivizzato che una volta applicato sulla superficie della resina A viene poi tolto contemporaneamente alla rimozione del liquido B polimerizzato che rimane attaccato all’adesivo stesso. Il rullo o nastro adesivizzato può essere poi ripulito dal liquido B polimerizzato e riutilizzato nuovamente.

In un’ulteriore forma dell’invenzione il liquido B polimerizzato può essere rimosso con l’utilizzo di un opportuno solvente.

In una forma preferita dell’invenzione, dopo la rimozione del liquido B polimerizzato, viene applicata sulla superficie della resina A una vernice di finitura al fine di ottenere l’estetica voluta in termini di lucentezza, tatto e resistenza ai micrograffi (figura 2-7).

In un’altra forma dell’invenzione l’applicazione del liquido B viene effettuata in due fasi distinte e questo permette ad esempio di ottenere effetti combinati utilizzando liquido B con diverse caratteristiche, come ad esempio la tensione superficiale.

Tipicamente, il metodo oggetto dell’invenzione prevede l’applicazione del liquido B mediante una testa a getto d’inchiostro.

La stampa a getto di inchiostro può essere sia in modalità multipass/scanning dove l’immagine viene generata con passaggi multipli della testina mentre il materiale da stampare avanza oppure in modalità singlepass, dove il materiale da stampare passa una sola volta sotto le testine che sono installate alla larghezza dello stesso materiale. La stampa in singlepass è utilizzata per le grandi tirature (>1000 mq/h) mentre quella multipass, utilizzata per piccole e medie tirature (10-600 mq/h), è sicuramente quella più comune.

Tipicamente la stampa a getto d’inchiostro prevede l’utilizzo di una testina per creare e gettare delle goccioline di liquido che formeranno poi l’immagine da stampare. A titolo di esempio dettagli di questo tipo di stampa possono essere trovate nel libro “Fundamentals of inkjet printing: the science of inkjet and droplets” (Hoath, Stephen).

In funzione della testa a getto d’inchiostro utilizzata, le goccioline prodotte possono avere volume diverso e conseguentemente diametri differenti

Oltre alla dimensione nativa della goccia, caratteristica intrinseca della testina, gocce di maggiori dimensioni possono essere generate dalla testina stessa. Ad esempio, una testina capace di gettare 4 livelli di grigio, avrà la goccia più piccola di 6 pl mentre la più grande sarà di 18 pl.

Al contrario delle tecnologie di goffratura digitale attualmente esistenti sul mercato che utilizzano solamente stampa a 1 bit, il metodo dell’invenzione consente di gettare le goccioline in modalità scala di grigio. In questo modo si ampliano gli effetti ottenibili con la possibilità di creare profondità differenti e contemporaneamente microstrutture superficiali.

Tipicamente il metodo oggetto dell’invenzione è vantaggiosamente utilizzato per la produzione di mobili e/o pavimenti. Il ciclo di preparazione e finitura è in funzione del materiale da decorare e in funzione delle prestazioni desiderate.

Ad esempio un ciclo tipico per la decorazione di SPC (Stone Plastic Composite), un materiale attualmente in voga per la produzione di pavimentazioni, prevede le seguenti lavorazioni:

Tabella 2

Il processo oggetto dell’invenzione può essere effettuato sia sullo strato di usura che sulla finitura, preferibilmente sul primo (figura 3).

Al fine di ottenere differenti effetti estetici, lo strato d’usura e la finitura possono possedere gradi di opacità differenti. Se infatti lo strato d’usura possiede un grado di lucentezza più elevato della finitura di otterrà un poro lucido che risulterà conseguentemente evidenziato.

Al contrario se strato d’usura e finitura possiedono lo stesso grado di lucentezza, il poro risulterà meno evidente ma con un effetto più naturale.

In un’ulteriore applicazione dell’invenzione, il metodo può essere utilizzato per la produzione di stampi e film transfer/carte per goffratura (embossing paper). Gli stampi per la pressatura di melammina sono generalmente costituiti da una piastra metallica che viene poi incisa meccanicamente e/o per corrosione generando in tal modo la struttura desiderata. Il processo è piuttosto laborioso e lungo e dura anche diverse settimane. Gli stampi sono poi soggetti a cromatura, un’operazione dannosa per l’ambiente che nel prossimo futuro dovrebbe essere bandita.

D’altra parte la pressatura della melammina richiede condizioni di elevata temperatura (160-180°C) e pressione (15-70 bar), caratteristiche che spesso non si conciliano con le proprietà chimico-fisiche delle formulazione per getto d’inchiostro polimerizzate. Con il metodo dell’invenzione si può invece scegliere un’idonea resina A, capace di resistere alle condizioni di pressatura e creare il negativo della struttura che si vorrà ottenere dopo il processo di pressatura. Analogamente agli stampi per la pressatura della melammina, il metodo dell’invenzione può essere utilizzato per produrre stampi per la pressatura della ceramica, pelle e plastiche. Oltre alla produzione di stampi piani, il metodo dell’invenzione può essere utilizzato per la produzione di cilindri di incisione che hanno la stessa funzione degli stampi ma vengono principalmente utilizzati su materiali flessibili.

Vantaggiosamente l’applicazione di gocce piccole possono essere utilizzate per generare microsolchi e micropozzetti della dimensione di pochi micron tipiche della microfluidica per la produzione di sensori e dispositivi funzionali.

In un’altra forma dell’invenzione, la resina A può contenere agenti espandenti al fine di ottenere elevati volumi di goffratura ma limitando il peso dello strato goffrato e/o il costo. Tipicamente si possono utilizzare microsfere polimeriche cave riempite di gas che a determinate temperature aumentano il volume, ad esempio si possono utilizzare le EXPANCEL. La fase di espansione avviene preferibilmente prima dell’applicazione del liquido B.

Oltre alla riproduzione di materiali naturali come il legno e le pietre, il metodo oggetto dell’invenzione può essere anche utilizzato per generare strutture tridimensionali tipiche dell’ambito grafico e/o decorativo.

Vantaggiosamente il metodo oggetto dell’invenzione può essere utilizzato per goffrare superfici stampate in maniera tradizionale (rotocalco/flexo/offset).

I seguenti esempi di realizzazione sono forniti a mero scopo illustrativo della presente invenzione e non devono essere intesi in senso limitativo dell’ambito di protezione definito dalle accluse rivendicazioni.

ESEMPIO 1

Il liquido B è poco miscibile con la resina A e una volta polimerizzato il liquido B ha bassa Tg.

A un supporto in carta melamminica sono stati applicati con uno stendi film manuale 75µ di una vernice fotoreticolabile per la finitura di pavimenti TEKNOS UVILUX 143-001 (resina A).

Successivamente, sulla vernice ancora liquida, mediante stampante a getto d’inchiostro di tipo single-pass è stato applicato il liquido B costituito da:

- Acqua: 47,5%

- Monomero di-acrilato PEG600DA: 47,5%

- Fotoiniziatore, TPO-L 5%

Il supporto è stato poi immediatamente irraggiato con una lampada PHOSEON FIRELINE 395nm 8 W/cm<2 >e successivamente con una lampada a Hg a media pressione DR. Hönle da 160 w/cm per completare la polimerizzazione della resina A e del liquido B.

Dopo l’applicazione la superficie appare omogenea e sono evidenti a occhio nudo le aree stampate con il liquido B. Mentre con una matita 2H è possibile rimuovere le aree stampate con il liquido B, non è possibile rimuovere la resina polimerizzata A. In tal modo si crea la tridimensionalità nelle aree stampate con il liquido B.

ESEMPIO 2

Il liquido B è miscibile con la resina A e una volta polimerizzato il liquido B ha bassa Tg.

A un supporto in carta melamminica sono stati applicati con uno stendi film manuale 75µ di una vernice fotoreticolabile per la finitura di pavimenti TEKNOS UVILUX 143-001 (resina A).

Successivamente, sulla vernice ancora liquida, mediante stampante a getto d’inchiostro di tipo single-pass è stato applicato il liquido B costituito da:

- Monomero mono-acrilato EOEOEA: 100%

Il supporto è stato poi immediatamente irraggiato con una lampada PHOSEON FIRELINE 395nm 8 W/cm<2 >e successivamente con una lampada a Hg a media pressione DR. Hönle da 160 w/cm per completare la polimerizzazione della resina A e del liquido B.

Dopo l’applicazione la superficie appare omogenea e sono evidenti a occhio nudo le aree stampate con il liquido B. Mentre con una matita 2H è possibile rimuovere le aree stampate con il liquido B, non è possibile rimuovere la resina A polimerizzata. In tal modo si crea la tridimensionalità nelle aree stampate con il liquido B.

ESEMPIO 3

Il liquido B contiene inibitori di polimerizzazione UV ed è miscibile con la resina A.

A un supporto in carta melamminica sono stati applicati con uno stendi film manuale 75µ di una vernice fotoreticolabile per la finitura di pavimenti TEKNOS UVILUX 143-001 (resina A.

Successivamente, sulla vernice ancora liquida, mediante stampante a getto d’inchiostro di tipo single-pass è stato applicato il liquido B costituito da:

- Monomero di-acrilato DPGDA: 90%

- Tinuvin 123: 10%

Il supporto è stato poi immediatamente irraggiato con una lampada PHOSEON FIRELINE 395nm 8 W/cm<2 >e successivamente con una lampada a Hg a media pressione DR. Hönle da 160 w/cm per completare la polimerizzazione della resina A e del liquido B.

Dopo l’applicazione la superficie appare omogenea e sono evidenti a occhio nudo le aree stampate con il liquido B. Mentre con una matita 2H è possibile rimuovere le aree stampate con il liquido B, non è possibile rimuovere la resina polimerizzata A. In tal modo si crea la tridimensionalità nelle aree stampate con il liquido B.

ESEMPIO 4

Un pannello di SPC è stato sottoposto al ciclo descritto nella Tabella 2.

La stampante utilizzata (BARBERAN - JETMASTER) era equipaggiata con testine SEIKO mentre l’immagine stampata era stata ricavata da una scansione tridimensionale, effettuata con uno scanner (METIS), di un tranciato di rovere naturale. L’immagine è stata poi caricata nella stampante mediante il software dedicato (RIP).

La velocità di linea era 18 m/min.

Dopo la stampa digitale sono stati applicati a rullo 20 g/m2 di strato d’usura che è stato poi gelificato.

Successivamente sono stati applicati 100 g/m<2 >di strato d’usura (resina A), che ancora liquido mediante stampante a getto d’inchiostro di tipo single-pass è stato applicato il liquido B costituito da:

- Monomero di-acrilato DPGDA: 90%

- Tinuvin 123: 10%

Il pannello è poi stato fatto passare in una spazzolatrice QUICKWOOD CDI/300 munita di 3 gruppi di spazzole in acciaio con filo di diametro 0,3 mm.

Successivamente sono stati applicati 10 g/m<2 >di vernice da finitura opaca (6 gloss) polimerizzata con lampade Hg. La struttura tridimensionale risulta ben definita e dettagliata del tutto simile al materiale naturale scansionato.

La struttura è stata poi analizzata mediante analisi con profilometro laser (3D profiler – USA), da cui risulta una profondità massima della struttura di 95µ.

ESEMPIO 4

A un materiale di supporto (SPC) sono stati applicati mediante rullo 100 g/m<2 >di una formulazione PLASTISOL (resina A) per la protezione di pavimento in LVT.

Successivamente il supporto è stato fatto passare sotto una stampante a getto d’inchiostro di tipo single-pass con cui è stato applicato il liquido B costituito da:

- Acqua: 47,5%

- Monomero diacrilato: PEG600DA: 47,5%

- Fotoiniziatore, TPO-L 5%

Successivamente, il pannello è stato irraggiato con luce ultravioletta generata da una lampada a Hg a media pressione da 160 w/cm per la polimerizzazione del liquido B.

Il pannello è poi stato riscaldato in stufa a 180°C per 3’ al fine di polimerizzare il PLASTISOL.

Il pannello è poi stato fatto passare in una spazzolatrice QUICKWOOD CDI/300 munita di 3 gruppi di spazzole in acciaio con filo di diametro 0,3 mm.

Successivamente sono stati applicati 10 g/m<2 >di vernice da finitura opaca (6 gloss) polimerizzata con lampade Hg. La struttura tridimensionale risulta ben definita e dettagliata.

ESEMPIO 4

A una lastra di acciaio C40 da 400x400x3mm sono stati applicati mediante slot-die (OSSILA), 300µ di una vernice (resina A) così composta:

- CN112C60: 90%

- OMNICURE 184: 5%

- OMNICURE TPO: 0,2%

successivamente la lastra è stata stampata con una stampante singlepass a getto d’inchiostro, il liquido B era così costituito:

- Monomero di-acrilato DPGDA: 90%

- Tinuvin 123: 10%

Successivamente la lastra è stata fatta passare sotto a una lampada a Hg (160 w/cm) alla velocità di 12 m/min, la vernice (resina A) risulta dura al tatto.

Sulla superficie è evidente la venatura del legno stampata. La lastra è stata poi fatta passare in una spazzolatrice QUICKWOOD CDI/300 munita di 3 gruppi di spazzole in acciaio con filo di diametro 0,3 mm.

La struttura tridimensionale risulta ben definita e dettagliata.

La lastra con la struttura è stata utilizzata in una pressa a compressione in cui è stato caricato un pannello di MDF da 400x400x8mm sul quale era stata posizionata una carta kraft impregnata di resina urea-formaldeide, su cui era posizionata una carta decorativa impregnata di resina melammina-formaldeide e al di sopra di quest’ultima era posizionato un overlay melamminico. Il tutto è stato pressato per 30” a 180°C e pressione di 20 bar.

Al termine del processo il pannello si è staccato facilmente dalla superficie dello stampo. La superficie del campione appare polimerizzata e strutturata.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per realizzare una superficie tridimensionale su un substrato comprendente le fasi di: A) applicare una resina A sulla superficie di un materiale e/o inchiostro e/o vernice che la contengono; B) applicare un liquido B su almeno una porzione della resina A, quando la resina A è liquida o è parzialmente solidificata; C) polimerizzare la resina A e il liquido B, anche separatamente; D) rimuovere meccanicamente il liquido B polimerizzato.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui la resina A è compresa tra resine fotoreticolabili cationiche, resine fotoreticolabili radicaliche, resine epossidiche, resine poliuretaniche, resine acriliche, resine poliestere e loro miscele.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui la resina A è solida a temperatura ambiente e viene applicata a caldo per renderla liquida (hot-melt).
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui il liquido B è costituito da un monomero fotoreticolabile o da un oligomero fotoreticolabile e loro miscele.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui il liquido B polimerizzato ha una Tg inferiore alla resina A.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui il liquido B polimerizzato è più tenero/fragile della resina A polimerizzata.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui il liquido B è disperdibile/emulsionabile/solubile in acqua.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui il liquido B contiene almeno una sostanza scelta tra acqua, solventi, modificatori di tensione superficiale, resine acriliche, resine fotoreticolabili, fotoiniziatori, scivolanti, bagnanti, olii, stabilizzanti luce, antiossidanti, antischiuma, umettanti, biocidi, coloranti, cariche, pigmenti e loro miscele.
9. 9. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti secondo cui il liquido B contiene almeno un inibitore di polimerizzazione.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9 in cui l’inibitore di polimerizzazione è scelto tra assorbitori UV ad esempio 2-idrossifenil-benzofenoni (BP), 2-(2-idrossifenil)-benzotriazoli (BTZ) and 2-idrossifenil-s-triazine (HPT); ammine stereo-impedite (HALS) ad esempio 2,2,6,6-tetrametil piperidine (TMP); antiossidanti (AO) ad esempio fenoli stericamente impediti, tioeteri secondari, fosfiti, stabilizzanti (in-can stabilizer) ad esempio quinone methide, radical scavengers.
11. 11. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti secondo cui il liquido B ha una tensione superficiale maggiore della resina A.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui il liquido B polimerizzato viene rimosso meccanicamente per mezzo di spazzolatrici/rusticatrici.
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui il liquido B polimerizzato viene rimosso per mezzo di getto ad aria compressa e/o mediante getto d’acqua ad alta pressione.
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui il liquido B viene applicato mediante una testina a getto d’inchiostro.
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui il liquido B viene applicato in due o più fasi distinte utilizzando differenti sistemi di stampa a getto d’inchiostro.
16. 16. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti secondo cui la polimerizzazione della resina A e del liquido B avvengono separatamente.
17. 17. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti secondo cui dopo la rimozione del liquido goffrante viene applicata una vernice sulla superficie goffrata al fine di fornire ulteriore protezione e/o per ottimizzare il gloss della superficie stessa.
18. 18. Substrato o manufatto ottenuto con il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-17 caratterizzato dal fatto di essere utilizzato per realizzare o rivestire pavimenti, mobili e più in generale superfici d’arredamento e di architettura.
19. 19. Substrato o manufatto prodotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-17 caratterizzato dal fatto di essere utilizzato come stampo o carta per goffrature (embossing paper) per generare superfici tridimensionali.
20. 20. Substrato o manufatto prodotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-17 caratterizzato dal fatto di essere utilizzato nel campo della microfluidica per la produzione di sensori e dispositivi funzionali.