IT202100003503A1 - Metodo per decorare e laminare un materiale - Google Patents
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Description
TITOLO: METODO PER DECORARE E LAMINARE UN MATERIALE.
DESCRIZIONE
CAMPO DELL?INVENZIONE
I film in PVC sono largamente impiegati per la produzione di pavimentazioni, per il rivestimento di pannelli per mobili e il rivestimento di profili.
In molte applicazioni, la stampa su film di PVC ? protetta mediante laminazione di un film trasparente in PVC che viene applicato per mezzo di pressione e temperatura, con calandre o presse, senza l?utilizzo di collanti.
Recentemente per soddisfare i criteri ambientali l?industria sta tentando di utilizzare inchiostri a base acquosa che per? non avendo affinit? con il film termoplastico offrono qualit? di stampa non adeguate.
L?evaporazione dell?acqua richiede inoltre richiede l?impiego di calore che ne rende critica l?applicazione su film in PVC che notoriamente ? termosensibile, causandone allungamento distorsione.
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.
Recentemente le pavimentazioni in PVC stanno vivendo una rinascita con l?introduzione del cosiddetto LVT (Luxury Vinyle Tile) dove il prodotto viene presentato come una doga atta ad essere postata flottante o autoadesiva e caratterizzata da basso spessore utile nelle ristrutturazioni. Essendo l?LVT un prodotto di design, il mercato vedrebbe con favore l?utilizzo di tecnologie digitali per la stampa, consentendo la produzione just-in-time e la proposta di creazioni veloci, tipiche della moda.
Per garantire l?adesione del protettivo trasparente, l?inchiostro dovrebbe avere un comportamento termoplastico e infatti gli inchiostri rotocalco utilizzati attualmente sono principalmente a base solvente e generalmente contengono PVC solubilizzato o disperso.
Varie tecnologie sono state proposte per la decorazione digitale dei pavimenti LVT, ad esempio il brevetto US20180319148A1 prevede l?utilizzo di un inchiostro a base acquosa e successiva laminazione.
Il brevetto EP3095613B1 prevede l?utilizzo di un inchiostro a base acquosa contenente una resina poliuretanica e successiva laminazione.
Il brevetto US20200189250A1 prevede l?utilizzo di un inchiostro fotoreticolabile sui cui viene applicato uno strato adesivo e successiva laminazione.
Il brevetto WO2017017473A1 prevede l?utilizzo di un inchiostro fotoreticolabile in cui ? disciolta una resina vinilica.
Le tecnologie sopracitate, pur fornendo una soluzione per la decorazione digitale dell?LVT non superano tutte le problematiche legate alla stessa.
Gli inchiostri fotoreticolabili sono ampiamente utilizzati per la stampa a getto d?inchiostro in quanto sono caratterizzati da elevata stabilit? in macchina, buona adesione sul substrato e vengono polimerizzati istantaneamente controllando la deposizione della goccia e la conseguente qualit? dell?immagine. Gli inchiostri fotoreticolabili non hanno comportamento termoplastico. L?aggiunta di resine termoplastiche pur conferendo parziale comportamento termoplastico al sistema, ne inficia fortemente la stampabilit?. D?altra parte, gli inchiostri a base acquosa possono essere addizionati di resine termoplastiche in dispersione o emulsione, possiedono un basso contenuto di secco che facilita l?adesione dello strato trasparente ma hanno scarsa affinit? per i substrati plastici. Infatti, gli inchiostri a base acquosa vengono normalmente impiegati su substrati assorbenti, controllando in tal modo la deposizione della goccia; al contrario quando vengono stampati su substrati non assorbenti, come le plastiche, la goccia non viene facilmente fermata causando evidenti difetti di stampa come il bleeding.
Scaldando il substrato si potrebbe migliorare il controllo della goccia in quanto si avrebbe una veloce evaporazione dell?acqua e degli umettanti. Purtroppo, essendo il substrato di natura plastica si avrebbero deformazioni dello stesso.
Pertanto, vi ? ancora la necessit? di metodi di produzione migliorati di superfici decorative utilizzando la tecnologia a getto d'inchiostro.
SOMMARIO DELL?INVENZIONE
La Richiedente ha scoperto che l?utilizzo di un metodo decorativo transfer pu? risolvere le problematiche sopracitate.
Il metodo oggetto dell?invenzione prevede le seguenti fasi:
1. Stampare mediante stampa a getto d?inchiostro, un inchiostro su un substrato (Fig. 1-2).
2. Asciugare l?inchiostro.
3. Trasferire l?immagine cos? generata dal substrato transfer al substrato da decorare mediante calore e/o pressione (Fig. 1-3).
4. Laminare il substrato decorato con un film termoplastico mediante l?applicazione di calore e/o pressione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La figura 1 illustra una riproduzione schematica del processo dell?invenzione.
La figura 2 raffigura la laminazione e goffratura del substrato da decorare per mezzo di pressa discontinua.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE
Il metodo oggetto dell?invenzione prevede la stampa dell?immagine mediante getto d?inchiostro su un materiale capace di trasferire l?immagine, d?ora in poi ?substrato transfer? e trasferita sul materiale da decorare, d?ora in poi ?substrato target?, mediante pressione e/o temperatura.
In funzione del substrato target, il substrato transfer pu? essere in forma di nastro continuo o di film discontinuo. Il substrato transfer deve possedere capacit? di trasferire completamente l?immagine sul substrato target senza lasciare residui sul substrato transfer. Inoltre, il substrato transfer ? preferibilmente termoresistente fino alla temperatura di 150?C. Il substrato transfer al fine di garantire elevata qualit? di stampa deve essere dimensionalmente stabile alla temperatura di utilizzo e possiede una tensione superficiale sufficiente ad essere stampato mediante stampa a getto d?inchiostro. Al fine di ottenere una buona stampabilit? la differenza tra la tensione superficiale del substrato transfer e quella dell?inchiostro dovrebbe essere di almeno 6 dynes/cm, meglio ancora 8-10 dynes/cm. Nella seguente tabella ? riportata la tensione superficiale dei pi? comuni polimeri:
Tensione superficiale (dynes/cm)
In una forma dell?invenzione, prima della fase di stampa viene applicato sul substrato transfer un materiale che consenta stampabilit? e/o trasferibilit? del decoro stampato. Tale materiale pu? essere applicato con le normale tecniche di applicazione come rullo, spruzzo, slot-die ma potrebbe essere applicato anche digitalmente. Il materiale potrebbe essere costituito da una soluzione e/o una dispersione di una resina termoplastica.
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), ? 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.
In una forma preferita dell?invenzione, l?immagine viene stampata sul substrato transfer riscaldato. La temperatura del substrato transfer dipende dalla composizione dell?inchiostro e tipicamente ? compresa tra 50?C e 150?C, meglio tra 80?C e 120?C. Stampando sul substrato transfer riscaldato, l?acqua e gli umettanti contenuti nell?inchiostro sono evaporati istantaneamente fissando in tal modo l?immagine stampata. Nel caso fosse necessario prolungare l?evaporazione, oltre al preriscaldamento del substrato transfer, dopo la stampa si potranno utilizzare sistemi ad aria calda e/o IR. L?immagine viene poi trasferita sul substrato da decorare mediante pressione e/o calore. In funzione del substrato da decorare il trasferimento pu? avvenire mediante calandratura con uno o pi? rulli riscaldabili, mediante pressa a doppio nastro oppure mediante pressa statica. Al fine di evitare la deformazione del substrato da decorare ? preferibile che il processo di trasferimento dell?immagine avvenga rapidamente.
In una forma dell?invenzione l?inchiostro oggetto dell?invenzione ? a base acquosa e contiene acqua, umettanti, pigmenti e additivi per migliorare la bagnabilit? del substrato e/o la formazione della goccia.
In un?altra forma dell?invenzione, l?inchiostro oggetto dell?invenzione ? di tipo fotoreticolabile e tipicamente contiene miscela di monomeri e/o oligomeri, pigmenti, additivi e fotoiniziatori.
In una forma preferita dell?invenzione l?inchiostro oggetto dell?invenzione, al fine di incrementare l?adesione tra il substrato da decorare e il substrato protettivo, contiene una resina termoplastica disciolta e/o dispersa. Le resine termoplastiche utilizzabili in possono essere ad esempio costituite, ma non limitate, da:
? polibenzimidazolo PBI
? policarbonato PC
? polietilene PE
? polietilentereftalato PET
? polimetilmetacrilato PMMA
? polipropilene PP
? polistirene PS o polistirolo
? cloruro di polivinile PVC
? poliammide PA
? acrilonitrile butadiene stirene ABS
? poliacido lattico PLA
? politetrafluoroetilene PTFE
? polietersolfone PES(U)
? poliossimetilene POM
? polivinilacetato PVAc
? copolimero etilenevinilacetato EVA
? poliuretani termoplastici TPU
miscele e copolimeri dei precedenti.
L?inchiostro a base acquosa contiene preferibilmente una dispersione di PVC e/o da un copolimero PVC-Ac e/o un copolimero PVC-Ac-PVOH.
l?adesione tra il substrato da decorare e il substrato protettivo. Mentre l?inchiostro fotoreticolabile, contiene un polimero termoplastico disciolto e/o disperso costituito da PVC e/o da un copolimero PVC-Ac e/o da un copolimero PVC-Ac-PVOH.
In un?altra forma dell?invenzione, dopo la fase di stampa viene applicato sull?immagine stampata un materiale che favorisca l?adesione con il successivo film termoplastico da laminazione. Tale materiale pu? essere applicato con le normale tecniche di applicazione come rullo, spruzzo, slot-die ma potrebbe essere applicato anche digitalmente. Il materiale potrebbe essere costituito da una soluzione e/o una dispersione di una resina termoplastica.
Dopo la fase di decorazione mediante transfer, il substrato decorato ? laminato con un ulteriore strato di materiale termoplastico.
In una forma preferita dell?invenzione il film termoplastico di laminazione ? trasparente e serve a proteggere lo strato decorato. Il film termoplastico pu? essere costituito, ma non limitato, da PVC, PVC plastificato, PET.
La laminazione pu? avvenire in modo continuo utilizzando ad esempio calandre, presse a doppio nastro, oppure in maniera discontinua utilizzando ad esempio presse piane e presse a membrana. Pressione, temperatura e tempo di laminazione sono funzione dei materiali da laminare. Ad esempio, nel caso di materiali a base di PVC, la laminazione avviene a 170-200?C per circa 1-2 minuti.
Normalmente durante la fase di laminazione viene utilizzato uno stampo goffrato per la realizzazione della struttura del materiale da riprodurre, come ad esempio pietre e legni. Tali stampi sono generalmente in metallo e le goffrature sono realizzate mediante lavorazioni meccaniche e/o chimiche.
In una forma preferita dell?invenzione la struttura anzich? essere realizzata con le tecniche citate, ? realizzata mediante stampa digitale additiva. In questo modo si possono produrre stampi just in time ottenendo la flessibilit? necessaria per il metodo di decorazione oggetto dell?invenzione.
Tipicamente il metodo oggetto dell?invenzione pu? essere utilizzato per la produzione di pavimenti, rivestimenti, mobili, profili decorativi. Un?ulteriore applicazione ? costituita dalla produzione di foglie di rivestimento per ante di mobili che hanno una struttura del tutto simile a LVT.
ESEMPIO 1
? stato utilizzato un sistema di stampa costituito da un nastro transfer e da un gruppo di stampa di tipo singlepass con testine DIMATIX SG1024. La velocit? di stampa era di 30 m/min.
Il supporto transfer costituito da TPU ? stato preriscaldato a 100?C mediante lampada IR.
Successivamente, un?immagine costituita da un legno ? stata applicata al supporto transfer utilizzando un inchiostro con la seguente composizione:
- Acqua: 69,4%
- Glicole propilenico: 20%
- Dispersione di pigmento al 30% (nero PBk 7): 10%
- BYK 348: 0,6%
Grazie alla temperatura del nastro, l?inchiostro viene velocemente fissato sul nastro transfer evaporando acqua e e glicole. L?evaporazione viene poi completata mediante successivo riscaldamento IR.
In una fase successiva, l?immagine viene trasferita mediante l?uso di calore (80?C) e pressione (-1mm) sul pannello da decorare costituito da SPC (1000x1200x3,5mm) su cui ? stato laminato un film di PVC bianco (90?).
Successivamente in una pressa statica dotata di uno stampo con venature legno (180?C, 60?) viene applicato sulla superficie del pannello un film di PVC trasparente da 300? (wear layer). Al termine del processo il pannello risulta decorato con il wear layer goffrato con venature legno e ben adeso alla superficie del pannello.
Claims (10)
1. Un procedimento per decorare un materiale comprendente le fasi di:
a. Stampare mediante stampa a getto d?inchiostro, un inchiostro su almeno una parte di un substrato transfer. b. Asciugare l?inchiostro.
c. Trasferire, mediante calore e/o pressione, l?immagine cos? generata dal substrato transfer ad almeno una parte di un substrato da decorare.
d. Laminare, su almeno una parte del substrato decorato, un film termoplastico mediante calore e/o pressione.
2. Metodo secondo le rivendicazione 1 in cui l?inchiostro ? a base acquosa.
3. Metodo secondo le rivendicazione 1 in cui l?inchiostro ? di tipo fotoreticolabile.
4. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti in cui l?inchiostro contiene un polimero termoplastico disciolto e/o disperso e/o emulsionato.
5. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti in cui il substrato transfer ? preriscaldato prima della fase di stampa.
6. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti in cui il trasferimento dell?immagine dal substrato transfer al substrato da decorare avviene per mezzo di calore e/o pressione.
7. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti in cui il substrato da decorare ? in forma discreta (pannello/lastra) oppure continua (bobina).
8. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti in cui il film di laminazione termoplastico ? costituito da PVC platificato.
9. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti in cui il substrato da decorare ? costituito da un polimero.
10. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti in cui il substrato da decorare ? costituito da un polimero caricato con cariche inorganiche.
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