IT202000008449A1 - Metodo e apparato per generare una struttura superficiale. - Google Patents

Metodo e apparato per generare una struttura superficiale. Download PDF

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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 tridimensionalit? 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 pi? generalmente per superfici di architettura e design. La tecnologia oggetto dell?invenzione inoltre pu? essere utilizzata per riprodurre microstrutture utilizzabili in ambito biologico, ottico ed elettronico.
La presente invenzione sfrutta la combinazione sia delle propriet? delle tecnologie tradizionali, che offrono elevate propriet? meccaniche, chimico-fisiche e costi contenuti e la versatilit? 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 pi? affermando nei settori industriali sostituendo i metodi tradizionali basati su stampa analogica. I vantaggi della stampa digitale sono notevoli e comprendono l?elevata flessibilit?, la possibilit? 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 ? 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 pu? essere di varia natura, fotoreticolabile, epossidica, poliuretanica, hot-melt e pu? contenere acqua e/o solventi per controllarne la viscosit?.
Nella riproduzione di materiali naturali come legni e pietre, al fine di ottenere un materiale pi? simile all?originale anche nel tatto, oltre all?immagine ? necessario riprodurne anche la struttura superficiale
La goffratura viene normalmente eseguita sullo strato superficiale e pu? essere ottenuta con vari metodi, tradizionalmente mediante la pressatura con stampi, rulli o nastri su cui ? riprodotta la struttura da imprimere. Il processo pu? 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 ? quella di avere la struttura goffrata a registro con l?immagine stampata ovvero di ottenere corrispondenza tra concavit?/convessit? e l?immagine stampata. Con i processi tradizionali la goffratura a registro (meglio conosciuta con l?acronimo inglese EIR: Embossing In Registration) non ? semplice da ottenere, sia per le precisioni necessarie, sia per la necessit? di avere stampi multipli corrispondenti alle varie strutture da stampare con la corrispondente immagine.
Ancor pi? 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.
Infatti, i moderni scanner utilizzati per acquisire l?immagine di materiali, ad esempio METIS DRS 2000, consentono anche la contemporanea acquisizione della struttura superficiale che pu? essere vantaggiosamente utilizzata per la goffratura a registro.
Dato l?ampio utilizzo della goffratura, essa dovrebbe possedere caratteristiche di semplicit? e costi contenuti.
Attualmente ? 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, nonch? 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 3 109 056 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 ? ancora solidificata o ? parzialmente solidificata. Il liquido B ? costituito o contiene sostanze capaci di far polimerizzare/solidificare la miscela di resina A con il liquido B.
D?ora in poi la miscela di resina A e liquido B verr? indicata come miscela AB.
In una forma preferita dell?invenzione, la resina A e la miscela AB vengono poi solidificati/polimerizzati anche in momenti diversi. In una fase successiva la resina A polimerizzata o non, viene rimossa dalla miscela AB polimerizzata generando una struttura tridimensionale.
Il metodo dell?invenzione sfrutta la diversa durezza dei materiali applicati per poi rimuovere quello pi? fragile, lasciando inalterato il materiale pi? 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 ? liquida o ? parzialmente solidificata
C) polimerizzare/solidificare la miscela costituita da resina A e liquido B;
D) rimuovere la resina A.
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 ? 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 versatilit? 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 miscela AB e opzionalmente la resina A, anche separatamente (Fig. 2-4 e Fig. 2-5);
D) rimuovere la resina A polimerizzata/solidificata oppure la resina A liquida(Fig. 2-6).
Nei paragrafi successivi si utilizzer? il termine polimerizzato e/o solidificato in maniera indistinta per identificare che al termine del processo si otterr? un prodotto solido.
Il metodo dell?invenzione sfrutta la diversa durezza dei materiali applicati per poi rimuovere quello pi? fragile, lasciando inalterato il materiale pi? tenace.
Tipicamente, la resina A pu? essere di varia natura chimica come ad esempio, ma non limitato, un sistema poliuretanico, epossidico, acrilato, acrilico.
Preferibilmente la resina A ? 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 ? 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 ? possibile far penetrare pi? o meno il liquido B nella resina A e in tal modo modificare la struttura tridimensionale ottenuta dopo la rimozione del miscela AB polimerizzata .
In generale pi? marcata ? la differenza di tensione superficiale tra il liquido B e la resina A, maggiore sar? il corrispondente effetto di goffratura.
La tensione superficiale del liquido B e della resina A pu? 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 ? riportata la tensione superficiale dei pi? 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-UV) e da (Tego Rad, Tego Wet, Tego Glide).
- Additivi che aumentano la tensione superficiale: ammine, polieteri macromeri-modificati poliacrilati, silicon and polieteri macromeri-modificati poliacrilati. Tali composti sono facilmente reperibili sul mercato ad esempio commercializzati da (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 pu? essere nella forma di hot-melt, come Henkel ? Technomelt.
In un?altra forma dell?invenzione la resina A pu? essere costituita da materiali non fotoreticolabili come sistemi poliuretanici, epossidici, plastisol, hot-melt (come Kleiberit ? Hotcoating).
Vantaggiosamente l?utilizzo di sistemi fotoreticolabili consente di ottenere strutture dettagliate in quanto esse possono essere immediatamente fissate mediante fotoreticolazione. Questa caratteristica ? unica dei sistemi fotoreticolabili e difficilmente si pu? ritrovare in altri sistemi. Conseguentemente risulta interessante l?utilizzo di sistemi ibridi tra sistemi fotoreticolabili e quelli sopra descritti.
In una forma preferita dell?invenzione, la resina A ? comunemente utilizzata per proteggere le superfici di pavimenti e mobili dall?usura, graffi e abrasione, comprende una o pi? resine fotoreticolabili, fotoiniziatori e pu? 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 pu? contenere modificanti della reologia, come agenti tissotropizzanti che hanno la funzione di meglio mantenere la forma della goffratura, sia in termini di profondit? 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 ? capace di penetrare velocemente e mescolarsi efficacemente con la resina A.
In una forma preferita dell?invenzione il liquido B ? costituito dalla sola sostanza capace di far polimerizzare la resina A. In tal modo dopo la polimerizzazione le aree stampate con il liquido B e costituite dalla miscela di liquido B e resina A, risulteranno pi? dure/tenaci della resina A polimerizzata.
Nel caso di sistemi fotoreticolabili radicalici, il liquido B pu? essere costituito da fotoiniziatori come ad esempio:
- idrossi-chetoni: (1-Hydroxy-cyclohexyl- phenyl-ketone; 2-Hydroxy-2-methyl-1- phenyl-1-propanone)
2-idrossi-2-metil-propiofenone), 2-hydroxy-1-(4-(4-(2-hydroxy-2-methylpropionyl)benzyl)phenyl)-2-methylpropan-1-one.
- miscele: 50% 1-Hydroxy-cyclohexyl- phenyl-ketone 50% benzophenone
- fenilgliossalati: Methylbenzoylformate; oxy-phenylacetic acid 2-[2 oxo-2 phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester and oxy-phenyl-acetic 2- [2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester. I fotoiniziatori liquidi possono essere opportunamente miscelati con fotoiniziatori solidi per ottenere diverse velocit? e profondit? di reticolazione. Esempio di fotoiniziatori solidi:
- ammino-chetoni: 2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4- (4-morpholinyl) phenyl]-1-butanone; 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl] -2-(4-morpholinyl)-1-propanone; 2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-ylphenyl)-butan-1-one.
- Acil-fosfinossidi: Phosphine oxide, phenyl bis (2,4,6-trimethyl benzoyl); Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide
- Benzildimetilchetali: Alpha, alpha-dimethoxy- alphaphenylacetophenone
- Metalloceni: Bis (eta 5-2,4-cyclopentadien-1-yl) Bis [2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl) phenyl] titanium
In un?ulteriore applicazione dell?invenzione, il fotoiniziatore pu? essere disperso come ad esempio: Phosphine oxide, phenyl bis (2,4,6-trimethyl benzoyl) disperso in acqua.
In un?ulteriore applicazione dell?invenzione, il fotoiniziatore pu? essere disciolto in un opportuno veicolo.
Nel caso di sistemi fotoreticolabili cationici, il liquido B pu? essere costituito da fotoiniziatori come ad esempio:
- sodium hexafluorophosphate salt; blend of Iodonium, (4-methylphenyl)[4-(2- methylpropyl) phenyl]-, hexafluorophosphate(1-) (75%) in propylene carbonate (25%); high-molecular-weight sulfonium hexafluro phosphate; blend of mixed triarylsulphonium hexaantimonate salts (50%) in propylene carbonate (50%); blend of mixed triarylsulfonium hexafluorophosphate salts (45%) in propylene carbonate (55%); 4,4?-dimethyl-diphenyl iodonium hexafluorophosphate; Blend of 4,4?-dimethyl-diphenyl iodonium hexafluoro phosphate (50%) in Oxetane (50%); 10-biphenyl-4-yl-2-isopropyl-9-oxo-9H- thioxanthen-10-ium hexafluorphosphate; 10-biphenyl-4-yl-2-isopropyl-9-oxo-9H- thioxanthen-10-ium hexafluorphosphate.
In entrambi i sistemi radicalici e cationici possono essere utilizzati in combinazione con sensitizzanti come ad esempio tioxantoni: isopropylthioxantone e 2,4-diethylthioxantone.
Maggiori informazioni si possono trovare nel testo: ?Industrial Photoinitiators A Technical Guide W. Arthur Green?.
Nel caso di sistemi poliuretanici, il liquido B potrebbe essere costituito e/o contenere un isocianato se la resina A ? costituita e/o contiene un poliolo. Se invece la resina A ? costituita e/o contiene un isocianato, il liquido B potrebbe essere costituito e/o contenere un poliolo.
In un?ulteriore forma dell?invenzione, la miscela AB una volta polimerizzata ha una Tg (temperatura di transizione vetrosa) superiore alla resina A e conseguentemente le aree stampate con il liquido B risulteranno pi? difficili da rimuovere rispetto alla sola resina A polimerizzata.
In alcune forme di realizzazione, il liquido B contiene additivi che servono a modificarne le propriet? come la reologia e/o la stampabilit? e/o il colore e possono comprendere, 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 pu? 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 pi? o meno marcati l?aggiunta di modificatori di tensione superficiale contribuisce a migliorare la stampabilit? del liquido B, soprattutto quando si utilizzano stampanti a getto d?inchiostro.
Il controllo della profondit? del liquido B nella resina A pu? essere modulato in maniera diversa:
- applicando maggior liquido B
- facendo intercorrere pi? o meno tempo tra l?applicazione del liquido B e la successiva polimerizzazione della resina A e della miscela AB.
- variando la velocit? della goccia del liquido B mediante la forma d?onda, ove le gocce pi? veloci saranno in grado di sprofondare maggiormente nella resina A.
Preferibilmente il liquido B possiede bassa viscosit? ed elevato potere solvente nei confronti della resina A.
In un?altra forma dell?invenzione, il reagente solidificante/polimerizzante del liquido B pu? essere veicolato in un opportuno veicolo per solubilizzare il principio attivo stesso e/o aumentarne la diffusione all?interno della resina A. Nel caso di sistemi fotoreticolabili, il fotoiniziatore potrebbe essere veicolato in un monomero a bassa viscosit?. Ad esempio i seguenti monomeri sono elencati in funzione del grado di potere solvente: EOEOEA>THFA>HDDA>DPGDA. Nel caso di sistemi non fotoreticolabili il reagente potrebbe essere veicolato tramite un solvente o altro prodotto con bassa viscosit?.
Il substrato utilizzabile nel metodo dell?invenzione pu? 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 ? scelto in funzione dell?applicazione del metodo dell?invenzione, ad esempio per il rivestimento di mobili, pavimenti, infissi, profili.
Il substrato pu? avere spessore variabile in funzione dell?applicazione, ad esempio nel caso di pannelli decorativi per mobili ? 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 pu? 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 pu? avere uno spessore nell?intervallo 1-500 ? equivalenti a 1-500 g/m2 quando la densit? della resina A ? 1 g/ml. Tipicamente per proteggere pavimentazioni ad alto calpestio, si utilizzano grammature nell?ordine 80-120 g/m2. Ovviamente, nulla vieta che si possano applicare quantit? maggiori con il solo fine di ottenere strutture pi? profonde.
Il processo dell?invenzione e l?apparecchiatura per la sua realizzazione risulteranno pi? 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 ? 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 pu? essere effettuata con una o pi? 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 dalla miscela AB polimerizzata. Essendo tali aree di durezza/tenacit? differente, si potr? selettivamente rimuovere meccanicamente il materiale pi? tenero/fragile lasciando inalterato il materiale pi? duro/tenace (figura 2 punto 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 della resina A polimerizzata.
Quanto sopra descritto ? 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 pi? tenera del legno lasciando inalterata quella pi? dura.
La rimozione meccanica della miscela AB polimerizzata pu? quindi essere effettuata con gli stessi macchinari utilizzati per la rusticatura/spazzolatura del legno. Tali macchinari utilizzano spazzole e/o tamponi costituiti da materiali pi? 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 (es. RSP4) e (es. CDI/300 LEV).
La rimozione della resina A polimerizzata pu? anche essere effettuata mediante getto d?aria con elevata pressione oppure mediante getto d?acqua con elevata pressione.
In un?ulteriore forma dell?invenzione la resina A polimerizzata pu? essere rimossa con l?utilizzo di rullo o nastro adesivizzato. Il rullo o nastro adesivizzato pu? essere poi ripulito e riutilizzato nuovamente.
In un?ulteriore forma dell?invenzione la resina A polimerizzata o meno pu? essere rimossa con l?utilizzo di un opportuno solvente.
In una forma preferita dell?invenzione, dopo la rimozione della resina A, viene applicata sulla superficie della miscela AB polimerizzata, una vernice di finitura al fine di ottenere l?estetica voluta in termini di lucentezza, tatto e resistenza ai micrograffi (figura 2 punto 7).
In una forma preferita dell?invenzione, la resina A non contiene alcun fotoiniziatore e conseguentemente dopo la polimerizzazione della miscela AB, quest?ultima pu? essere estratta dalla resina A. Di conseguenza la resina A potr? essere nuovamente utilizzata per il processo.
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 pu? essere sia in modalit? multipass/scanning dove l?immagine viene generata con passaggi multipli della testina mentre il materiale da stampare avanza oppure in modalit? 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 ? utilizzata per le grandi tirature (>1000 mq/h) mentre quella multipass, utilizzata per piccole e medie tirature (10-600 mq/h), ? sicuramente quella pi? 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, avr? la goccia pi? piccola di 6 pl mentre la pi? grande sar? 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 modalit? scala di grigio. In questo modo si ampliano gli effetti ottenibili con la possibilit? di creare profondit? differenti e contemporaneamente microstrutture superficiali.
Tipicamente il metodo oggetto dell?invenzione ? vantaggiosamente utilizzato per la produzione di mobili e/o pavimenti. Il ciclo di preparazione e finitura ? 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 pu? essere effettuato sia sullo strato di usura che sulla finitura, preferibilmente sul primo.
Al fine di ottenere differenti effetti estetici, lo strato d?usura e la finitura possono possedere gradi di opacit? differenti. Se infatti lo strato d?usura possiede un grado di lucentezza pi? elevato della finitura di otterr? un poro lucido che risulter? conseguentemente evidenziato.
Al contrario se strato d?usura e finitura possiedono lo stesso grado di lucentezza, il poro risulter? meno evidente ma con un effetto pi? naturale.
In un?ulteriore applicazione dell?invenzione, il metodo pu? 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 ? 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 propriet? chimico-fisiche delle formulazione per getto d?inchiostro polimerizzate. Con il metodo dell?invenzione si pu? invece scegliere un?idonea resina A, capace di resistere alle condizioni di pressatura e creare il negativo della struttura che si vorr? ottenere dopo il processo di pressatura. Analogamente agli stampi per la pressatura della melammina, il metodo dell?invenzione pu? essere utilizzato per produrre stampi per la pressatura della ceramica, pelle e plastiche. Oltre alla produzione di stampi piani, il metodo dell?invenzione pu? 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 pu? 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 pu? essere anche utilizzato per generare strutture tridimensionali tipiche dell?ambito grafico e/o decorativo.
Vantaggiosamente il metodo oggetto dell?invenzione pu? 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 ? costituito da un fotoiniziatore e la resina A ? costituita da una vernice per la protezione dei pavimenti con ridotto contenuto di fotoiniziatore.
A un supporto in carta melamminica sono stati applicati con uno stendi film manuale 100? di una vernice fotoreticolabile cosi costituita:
- oligomero acrilato CN 104D80: 70%
- monomero acrilato HDDA: 29,7%
- fotoiniziatore OMNIRAD 1173: 0,3%
Successivamente, sulla vernice ancora liquida, mediante stampante a getto d?inchiostro di tipo single-pass ? stato applicato il liquido B costituito da:
- Fotoiniziatore OMNIRAD 1173 100%
Il supporto ? stato poi immediatamente irraggiato con una lampada PHOSEON FIRELINE 395nm 8 W/cm2 e successivamente con una lampada a Hg a media pressione DR. H?nle da 160 w/cm per (parzialmente)polimerizzare la resina A e la miscela AB.
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 non ? possibile rimuovere le aree stampate con il liquido B, mentre ? possibile rimuovere la resina (parzialmente)polimerizzata A. In tal modo si crea la tridimensionalit? nelle aree stampate con il liquido B.
ESEMPIO 2
Un pannello di SPC ? 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 ? stata poi caricata nella stampante mediante il software dedicato (RIP).
La velocit? di linea era 18 m/min.
Dopo la stampa digitale sono stati applicati a rullo 20 g/m2 di strato d?usura che ? stato poi gelificato.
Successivamente sono stati applicati 100 g/m2 di strato d?usura (resina A), che ancora liquido mediante stampante a getto d?inchiostro di tipo single-pass ? stato applicato il liquido B costituito da:
- Fotoiniziatore OMNIRAD 1173 100%
Il pannello ? 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/m2 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 ? stata poi analizzata mediante analisi con profilometro laser (3D profiler ? USA), da cui risulta una profondit? massima della struttura di 95?.
ESEMPIO 3
Il liquido B ? costituito da un fotoiniziatore e la resina A ? costituita non contiene fotoiniziatore.
A un supporto in carta melamminica sono stati applicati con uno stendi film manuale 100? di una vernice fotoreticolabile cosi costituita:
- oligomero acrilato CN104D80: 70%
- monomero acrilato HDDA: 29,7%
Successivamente, sulla vernice liquida, mediante stampante a getto d?inchiostro di tipo single-pass ? stato applicato il liquido B costituito da:
- Fotoiniziatore OMNIRAD 1173: 100%
Il supporto ? stato poi immediatamente irraggiato con una lampada PHOSEON FIRELINE 395nm 8 W/cm2 e successivamente con una lampada a Hg a media pressione DR. H?nle da 160 w/cm per polimerizzare la miscela AB.
Dopo l?applicazione si nota l?area stampata con il liquido B e la struttura cos? generata pu? essere rimossa con una pinzetta.
ESEMPIO 4
A una lastra di acciaio C40 da 400x400x3mm sono stati applicati mediante slot-die (OSSILA), 300? di una vernice (resina A) cos? composta:
- CN112C60: 90%
- OMNIRAD 184: 0,1%
- OMNIRAD TPO: 0,01%
successivamente la lastra ? stata stampata con una stampante singlepass a getto d?inchiostro, il liquido B era cos? costituito:
- Fotoiniziatore, OMNIRAD 1173: 90%
Successivamente la lastra ? stata fatta passare sotto a una lampada a Hg (160 w/cm) alla velocit? di 12 m/min, la vernice (resina A) risulta dura al tatto.
Sulla superficie ? evidente la venatura del legno stampata. La lastra ? 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 ? stata utilizzata in una pressa a compressione in cui ? 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 ? stato pressato per 30? a 180?C e pressione di 20 bar.
Al termine del processo il pannello si ? staccato facilmente dalla superficie dello stampo. La superficie del campione appare polimerizzata e strutturata.

Claims (10)

  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 ? liquida o ? parzialmente solidificata; c. solidificare/polimerizzare la miscela costituita da liquido B e resina A. d. rimuovere la resina A.
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui la resina A ? 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 il liquido B contiene una sostanza capace di polimerizzare/ solidificare la resina A.
  4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui la miscela polimerizzata/solidificata costituita da liquido B e resina A ha una Tg superiore alla resina A polimerizzata /solidificata.
  5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui la miscela polimerizzata/solidificata costituita da liquido B e resina A ? pi? tenero/fragile della resina A polimerizzata.
  6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui al termine del processo si ottiene la miscela polimerizzata/ solidificata costituita da liquido B e resina A mentre la resina A rimane liquida.
  7. 7. 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.
  8. 8. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti secondo cui il liquido B ha una tensione superficiale maggiore della resina A.
  9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui la resina A polimerizzata/solidificata viene rimossa meccanicamente.
  10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 1 secondo cui il liquido B viene applicato mediante una testina a getto d?inchiostro.
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