ITMI20001756A1 - Procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione. - Google Patents

Description

Descrizione di una domanda di brevetto per invenzione industriale

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione.

Attualmente il procedimento di decorazione mediante sublimazione è utilizzato per decorare sia oggetti in materiali naturali, sia oggetti in materiali sintetici.

I materiali naturali, minerali o organici, non vengono penetrati con facilità dai vapori di inchiostro; per questo motivo su di essi viene solitamente deposto un substrato sintetico adatto, che facilita il trasferimento dei vapori di inchiostro all’oggetto da decorare.

Il substrato, è realizzato mediante vernici preferibilmente di tipo epossidico, poliestere, poliuretanico, acrilico, ecc., e presenta temperatura di rammolimento superiore a quella del processo di sublimazione.

In particolare, agli oggetti metallici si applica una verniciatura di fondo, con una eventuale sovravemiciatura trasparente; in altri casi, invece, le vernici sono miscelate tra loro.

Le vernici normalmente utilizzate a questo scopo sono di natura epossidica, poliestere, poliuretanica, acrilica, ecc.

Gli oggetti in materia plastica, invece, non vengono solitamente sottoposti ad alcun trattamento preparatorio.

Infatti, le resine impiegate per ottenere le materie plastiche sono di origine sintetica e nella maggior parte dei casi sono perfettamente compatibili con la penetrazione dei vapori di inchiostro.

Le materie plastiche possono presentare un primo inconveniente dovuto alla loro temperatura di rammollimento troppo vicina a quella del processo di sublimazione, ed un secondo inconveniente dovuto all’ eccesso di cariche minerali (ossidi) disperse nel termoplastico, per colorarne la mescola.

La presenza delle cariche minerali nella mescola ostacola la penetrazione dei vapori di inchiostro nell’oggetto da decorare. Per ovviare a questi inconvenienti, in alcuni casi anche le materie plastiche subiscono un trattamento preparatorio con verniciatura superficiale.

Come noto, la decorazione mediante sublimazione viene effettuata applicando un inchiostro che individua un disegno, su supporti costituiti da fogli di carta, tessuti, fogli di materia plastica, ecc.

Il supporto viene poi accoppiato all’oggetto da decorare mediante rulli in continuo o presse, oppure mediante membrane di silicone accoppiate sottovuoto agli stessi oggetti.

Quindi i rulli o la pressa vengono riscaldati e, a loro volta, questi riscaldano il supporto.

In altri casi l’oggetto, ovvero l’oggetto accoppiato al supporto, viene riscaldato in forno.

Durante la fase di riscaldamento, il supporto, e quindi l’inchiostro su di esso deposto, viene portato per un certo tempo a temperature comprese tra 140 e 210 °C.

A queste temperature Γ inchiostro sublima, passa cioè dallo stato fisico solido a quello di vapore, e penetra nella superficie da decorare, provocandone la colorazione.

Tuttavia, a causa degli elevati tempi necessari per effettuare il riscaldamento del supporto, anche l’oggetto da decorare subisce un intenso riscaldamento, che potrebbe essere inconciliabile con le caratteristiche del materiale che lo costituisce.

Questo fenomeno è particolarmente grave nel caso di oggetti realizzati in materia plastica.

Inoltre, quando si devono decorare oggetti con superfici rugose o dotate di cavità, curvature molto stette, spigoli vivi, ecc, il supporto non aderisce mai in maniera perfetta all’oggetto da decorare.

Infatti, in questi casi, quando il supporto viene accoppiato alloggetto da decorare, inevitabilmente si formano grinze e/o bolle che impediscono il corretto contatto tra supporto e superimi e, quindi, non permettono di riprodurre perfettamente il disegno del supporto.

Compito tecnico che si propone la presente invenzione è quello di realizzare un procedimento di decorazione dì oggetti mediante sublimazione che consenta di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati.

Nell’ambito di questo compito tecnico uno scopo dell’invenzione è quello di realizzare un procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione che permetta di trattare anche oggetti che presentano una temperatura di rammollimento prossima a quella del processo di sublimazione. In particolare il procedimento permette di decorare oggetti in materia plastica, aventi temperatura di rammollimento prossima a quella del processo di sublimazione.

Un altro scopo dell’invenzione è quello di realizzare un procedimento che permetta una ottimale riproduzione dell ‘immagine, anche con oggetti aventi superfici rugose o dotate di cavità, curvature molto stette, spigoli vivi, ecc.

Non ultimo scopo dell’invenzione è quello di realizzare un procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione che sia sostanzialmente semplice e sicuro e assolutamente più rapido delle tecniche note.

Il compito tecnico e gli scopi, secondo la presente invenzione, vengono raggiunti realizzando un procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione secondo la rivendicazione 1. Altre caratteristiche della presente invenzione sono definite, inoltre, nelle rivendicazioni successive.

Vantaggiosamente, il procedimento secondo l’invenzione permette di limitare, in alcuni casi, la necessità di realizzare trattamenti preparatori mediante verniciatura superficiale degli oggetti da decorare.

Ad esempio si potrebbe limitare l’uso di tali trattamenti di preparazione quando si devono decorare oggetti in materia plastica con temperatura di rammollimento prossima a quella del processo di sublimazione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi di un procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione, secondo la presente invenzione, risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati, nei quali:

- la figura 1 mostra una vista schematica, in alzato laterale, di una macchina che esegue un procedimento secondo l’invenzione, in una fase di preriscaldamento di un supporto; - la figura 2 mostra una vista schematica, in alzato laterale, della macchina in una fase di accoppiamento del supporto all’oggetto da decorare;

- la figura 3 mostra una vista schematica della macchina in una fase di riscaldamento dell’oggetto da decorare e realizzazione della sublimazione;

- la figura 4 mostra una vista prospettica dell’ oggetto da decorare accoppiato al supporto e, in tratteggio, il supporto prima dell’accoppiamento;

- la figura 5 mostra una vista prospettica schematica, parzialmente sezionata, di una diversa forma di realizzazione della macchina.

Con riferimento alle figure citate, nel seguito viene descritto un procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione. Il procedimento viene realizzato da una macchina, indicata complessivamente con il riferimento 1, che comprende un basamento 2 provvisto di una pluralità di condotti 3 collegati ad un gruppo di aspirazione (non mostrato).

Al disopra del basamento 2 la macchina 1 presenta un telaio 4, atto a sostenere un supporto 5 di inchiostro, che può traslare verticalmente e orizzontalmente o ruotare, accostandosi o allontanandosi dal basamento 2.

Il telaio 4 presenta delle tenute 6, rivolte verso il basamento 2, che permettono di associare il telaio 4 al basamento 2 garantendo la tenuta tra il loro accoppiamento.

Al disopra del telaio 4 sono disposte delle resistenze radianti 7 a parabola o altri elementi radianti a parabola, che permettono di riscaldare il supporto 5 ed un oggetto da decorare 8.

Infatti, per ottenere una giusta distribuzione del calore, Γ irraggiamento deve essere generato da sorgenti uniformemente distribuite, alla stessa distanza dall’ oggetto 8 e tali per cui Γ irraggiamento sia il più possibile perpendicolare alla sua superficie.

Il supporto 5 comprende una pellicola in materia plastica, in particolare in poliammide, o polipropilene o cartene o poliuretano.

Tali materiali presentano alto grado di elasticità e temperatura di rammollimento superiore a quella dei processo di sublimazione. In una esecuzione preferita il supporto 5 è costituito da una pellicola di poliammide eventualmente accoppiata ad una pellicola di cartene o altro polimero.

In questo modo il supporto 5 mantiene una configurazione piana prima del riscaldamento e dell’ accoppiamento.

Il supporto 5 viene preparato per estrusione in condizioni tali da ottenere un “film cast”.

In pratica il supporto 5 viene estruso ma non viene sottoposto ad uno stiramento per orientarne le molecole nella direzione dello stiramento.

Successivamente, una faccia del supporto 5 viene trattata con il “sistema corona”, oppure con il “sistema fiamma” oppure “acido”.

Tali trattamenti permettono di diminuire la tensione superficiale della superficie del supporto 5, rendendola più facilmente trattabile con liquidi (ad esempio adesivi, vernici ecc).

Tali trattamenti permettono, quindi, di migliorare lancoraggio del substrato sul quale si riprodurrà il disegno da trasferire.

Sulla faccia così trattata viene, in alcuni casi, applicata una vellutazione a base di “flock” oppure una spalmatura di resine naturali o sintetiche.

Questa operazione tende a rendere la faccia del supporto 5 in grado di accogliere una abbondante quantità di inchiostro sublimatico, in modo da ottenere una grande pressione di vapore sublimatico anche quando il film è in condizioni di allungamento esasperato e, quindi, lo spessore dell’ inchiostro assai ridotto.

Inoltre, la faccia così trattata dei supporto 5 favorisce la completa estrazione di aria, evitando la formazione di sacche d’aria che ostacolano un corretto trasferimento di inchiostro sull’oggetto da decorare.

In altri casi, invece, la vellutazione non viene applicata.

Infine, sulla faccia trattata, viene impresso un disegno da trasferire tramite i noti sistemi serigrafici, offset, digitali, ecc, utilizzando inchiostri a sublimazione.

Il supporto 5 realizzato come indicato viene posto sul telaio 4 con la faccia inchiostrata rivolta verso l’oggetto da decorare 8. Il telaio 4 con il supporto 5 viene posizionato al disopra dell’oggetto da decorare 8, distanziato dal basamento 2.

Le resistenze radianti a parabola 7 riscaldano il supporto 5 dalla parte della faccia non inchiostrata, portandolo ad una temperatura variabile a seconda del polimero che lo costituisce. Tale temperatura solitamente è compresa tra 130 -140 °C.

A questa temperatura il supporto 5 rammollisce e raggiunge uno stato di perfetta deformabilità senza il rischio di lacerazioni o grinze.

Il telaio 4 trasla verso il basamento 2 e si porta con le tenute 6 contro lo stesso basamento 2, in modo da individuare una camera ermetica tra il supporto 5 ed il basamento 2.

Attraverso i condotti 3 il gruppo di aspirazione aspira aria e crea una depressione tra supporto 5 ed oggetto 8.

In questa situazione, per effetto della elevata temperatura e della depressione, il supporto 5 aderisce all’oggetto da decorare 8. Successivamente, per permettere di accoppiare il supporto 5 anche alle zone dell’oggetto da decorare 8 più difficili da raggiungere, come il fondo di cavità molto profonde, le resistenze radianti 7 vengono avvicinate all’oggetto 8.

Il supporto 5 riceve così maggior calore, che viene dissipato poiché trasmesso all’oggetto da decorare 8.

Tuttavia, ove il supporto 5 non è a contatto dell’oggetto 8, il calore non viene dissipato e la temperatura locale del supporto 5 aumenta.

L’aumento locale di temperatura provoca un ulteriore rammollimento locale del supporto 5 che, combinato con la depressione, provoca uno stiramento locale del supporto 5 che va ad aderire in modo ottimale all’oggetto 8.

Successivamente, le resistenze radianti 8 vengono ulteriormente avvicinate all’oggetto 8 per riscaldare il supporto 5 e la superficie dell’oggetto 8 a temperature comprese tra 140-210 °C, per un tempo compreso tra 30 e 240 secondi.

In queste condizioni si realizza una sublimazione rapida dell’inchiostro applicato sul supporto 5.

Il procedimento secondo l’invenzione realizza un riscaldamento rapido, ad alta temperatura ed uniforme del supporto 5 e della superficie dell’oggeto da decorare 8. In questo modo la superficie dell’oggetto 8 può ricevere perfetamente i vapori di inchiostro mentre l’interno dell’oggetto rimane ad una temperatura tale da non provocare danni causati dallo shock termico.

Questa condizione viene ottenuta regolando la potenza, la distribuzione e la durata dell’irraggiamento in relazione all’inerzia termica dell’oggeto 8; tanto maggiore è l’inerzia termica dell’oggeto 8 tanto più intensamente gli si può fornire calore senza danneggiarlo.

Per garantire l’uniformità del colore sulla superficie dell’oggetto 8 e del supporto 5 accoppiati, le resistenze 7 dovranno essere disposte in maniera tale per cui l’irraggiamento sia uniforme e perpendicolare al supporto 5 accoppiato all’oggeto 8.

La vellutazione e/o la spalmatura contribuiscono a mantenere l’equilibrio termico dell’oggeto 8, poiché creano un sotile strato a bassa conducibilità termica tra supporto 5 ed oggeto 8. In questo modo il supporto 5 può raggiungere la temperatura di esercizio (140-210 °C) e la può mantenere per il tempo necessario per far avvenire la sublimazione dell’inchiostro, senza che si verifichi l’indesiderato surriscaldamento del corpo dell’oggeto 8.

Allo stesso tempo, quanto minore è la differenza di temperatura tra supporto 5 ed oggeto da decorare 8 tanto più è possibile somministrare calore in modo veloce, per ottenere una più precisa e fedele, oltre che rapida, riproduzione del disegno.

In una seconda esecuzione, il riscaldamento per ottenere la sublimazione dell’inchiostro viene realizzato per immersione rapida dell’oggetto 8 accoppiato al supporto 5 in una soluzione liquida ad alta temperatura.

Il riscaldamento per immersione si dimostra particolarmente vantaggioso quando l’oggetto da decorare 8 ha una massa modesta o parti di massa modesta in relazione alla propria superficie, quali protuberanze o bracci, sulle quali Γ irraggiamento produrrebbe inaccettabili surriscaldamenti e, quindi, deformazioni.

In una terza esecuzione, il riscaldamento per ottenere la sublimazione dell’inchiostro viene realizzato immettendo in una camera stagna, in cui è contenuto l’oggetto da decorare 8 accoppiato al supporto 5, vapore acqueo surriscaldato o aria surriscaldata a pressione superiore a quella atmosferica.

Naturalmente i parametri di tempo e temperatura possono essere variati in funzione del risultato che si vuole ottenere e del materiale che si deve decorare.

Ad esempio, un’esposizione di un oggetto in poliammide a 145°C per un tempo di 4 minuti può essere equivalente al risultato ottenuto su un oggetto in policarbonato a 160°C per 2 minuti, oppure su un oggetto in alluminio verniciato a 180°C per 30 secondi.

In figura 5 è mostrata una diversa realizzazione della macchina Come evidente, in tale macchina 1 le resistenze radianti 7 sono disoposte sostanzialmente in semicircolo.

Inoltre, il basamento 2 è provvisto delle tenute 6 e presenta i condotti 3, che sono collegati ad uno o più collettori 9.

I collettori 9, a loro volta, sono collegati ad un’unica condotto 10 che si apre all' esterno, oppure, in altre realizzazioni, i collettori 9 sono provvisti ciascuno di un proprio condotto 10. Si è in pratica constatato come il procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione secondo l’invenzione risulti particolarmente vantaggioso perché permette di decorare, raggiungendo ottimi risultati, anche oggetti aventi superfici rugose o dotate di cavità, curvature molto stette, spigoli vivi, ecc, e, inoltre, oggetti realizzati in materiali (particolarmente materie plastiche) aventi temperatura di rammollimento prossima alla temperatura del processo di sublimazione.

Il procedimento così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione, comprendente una prima fase di accoppiamento in cui un supporto (5) di inchiostro viene associato ad un oggetto da decorare (8) ed una seconda fase, successiva alla prima fase, in cui detto supporto (5) viene riscaldato, in modo che detto inchiostro sublimi e penetri nella superficie di detto oggetto da decorare (8), caratterizzato dal fatto di comprendere una terza fase di preriscaldamento, precedente a detta prima fase di accoppiamento, in cui detto supporto (5) viene riscaldato fino ad una temperatura di rammollimento in modo da permettere la sua deformazione senza grinze o lacerazioni.
2. 2. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una quarta fase di riscaldamento compresa tra detta prima fase di accoppiamento e detta seconda fase di riscaldamento, in cui detto supporto viene riscaldato e contemporaneamente associato per depressione a detto oggetto da decorare (8), in modo che nei punti ove detto supportò non è già a contatto di detto oggetto da decorare (8) la sua temperatura aumenti, causando un rammollimento locale di detto supporto (5) ed un suo stiramento locale, che gli permette di andare ad aderire in modo ottimale alla superficie di detto oggetto da decorare (8).
3. 3. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante detta terza fase di preriscaldamento detto supporto (5) viene portato ad una temperatura sostanzialmente compresa tra 110 e 160 °C e preferibilmente prossima a 140°C.
4. 4. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante detta seconda fase di riscaldamento detto supporto (5) viene riscaldato ad una temperatura compresa sostanzialmente 110 e 240 °C e preferibilmente tra 140 -210 °C.
5. 5. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che durante detta seconda fase di riscaldamento detto supporto (5) viene riscaldato per un tempo inferiore a 600 secondi e preferibilmente a 250 secondi.
6. 6. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda fase di riscaldamento è ottenuta per irraggiamento sostanzialmente perpendicolare alle superfici dell’oggetto (8) da decorare.
7. 7. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto irraggiamento è ottenuto mediante sorgenti uniformemente distribuite e poste sostanzialmente alla medesima distanza da una superficie di detto oggetto da decorare (8).
8. 8. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda fase di riscaldamento è ottenuta per immersione di detto oggetto da decorare (8) accoppiato a detto supporto (5) in un liquido ad alta temperatura.
9. 9. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda fase di riscaldamento è ottenuta per immissione in una camera stagna contenente detto oggetto da decorare (8) accoppiato a detto supporto (5), di vapore acqueo o aria surriscaldati a pressione sostanzialmente superiore a quella atmosferica.
10. 10. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima fase di accoppiamento è ottenuta per depressione, aspirando aria da una camera individuata tra un basamento (2) che porta detto oggetto da decorare (8) e detto supporto (5).
11. 11. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto (5) è costituito da una pellicola in materia plastica, in particolare in poliammide, eventualmente accoppiato con una pellicola di cartene o altro polimero, ovvero polipropilene o cartene o poliuretano.
12. 12. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno detta seconda fase di riscaldamento viene realizzata mediante elementi radianti a parabola (7).
13. 13. Procedimento di decorazione di oggetti mediante sublimazione, come descritto e rivendicato.