ITMI20011198A1 - Processo di stampa transfer - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un processo di stampa transfer che impiega un particolare composito che può essere utilizzato nella tecnica "a sacchetto", come in seguito descritto, per ottenere una riproduzione di disegni con ottima definizione dell'immagine, ottima resa cromatica e sostanziale assenza di difetti, quali bolle, puntinatura, sgranatura, ecc.

Più specificatamente nella stampa transfer dell'invenzione il trasferimento del colore avviene per sublimazione e si utilizza un particolare film composito comprendente un film polimerico mattato avente una superficie metallizzata su cui é stampato un disegno preferibilmente colorato.

Più in particolare detto processo viene applicato a superfici piane e oggetti tridimensionali e viene realizzato a pressione ridotta, opzionalmente trattando il composito, prima della stampa, con tecniche convenzionali in modo che il composito risulti elettrostaticamente carico.

Ancora più in particolare il processo della presente invenzione utilizza un composito comprendente un film polimerico di base avente una o entrambe le superfici mattate, vale a dire opache e ruvide, in cui una superficie mattata viene metallizzata e sullo strato metallico viene stampato un disegno, preferibilmente colorato mediante inchiostri sublimabili alle temperature del processo di stampa transfer.

La stampa "transfer" é una tecnica di stampa consolidata e diffusa nelle industrie del settore.

Rispetto a quella tradizionale la stampa transfer presenta i seguenti vantaggi:

riproduzione più fedele anche di disegni di elevata complessità (quadricromia);

costi di stampa inferiori, in quanto si richiedono impianti di trasferimento del colore meno sofisticati; impatto ambientale più ridotto, essendo la quantità complessiva di sostanze coloranti che si disperdono nell'ambiente assai modesta;

per quanto riguarda la stampa sui tessuti, eliminazione delle fasi di vaporizzazione, lavaggio e finissaggio che sono utilizzati nella stampa tradizionale, e quindi eliminazione anche dei relativi reflui di lavorazione.

Utilizzando la tecnica di stampa transfer il disegno va prima stampato, ad esempio mediante stampa a rotocalco, su un supporto adatto; successivamente si realizza il trasferimento del disegno sul manufatto, ad esempio mediante calandratura per i tessuti o per riscaldamento in forno per profilati di alluminio od oggetti di varie forme, a temperature comprese tra 170°C e 240°C. A queste temperature la fase di transfer viene compiuta in alcuni minuti.

Nella domanda di brevetto europeo EP 921.014 a nome della Richiedente viene descritto un composito per stampa transfer formato da uno strato base di materiale polimerico su cui viene deposto un film sottile di alluminio. Sulla superficie di alluminio viene stampato il disegno con colori sublimabili.

Il composito può essere utilizzato per stampare superfici piane oppure oggetti tridimensionali come profilati di alluminio, serramenti o altri. Nella domanda di brevetto viene descritto che nella stampa di oggetti tridimensionali si può utilizzare la tecnica detta "a membrana", che consiste nel rivestire l'oggetto avvolto nel composito in una membrana esterna. All'interno della sacca formata dalla membrana, ermeticamente sigillata, si crea il vuoto. Con questa tecnica di stampa di oggetti tridimensionali, utilizzando il composito sopra descritto, si ottengono manufatti stampati con ottima resa cromatica e definizione del disegno che é trasferito.

Un'altra tecnica per stampare oggetti tridimensionali con disegni a colori sublimabili é quella detta "a sacchetto". Questa tecnica risulta industrialmente più conveniente di quella "a membrana" in quanto le fasi di preparazione della stampa sono più semplici e l'intero ciclo viene realizzato in tempi più brevi. La sacca esterna, che costituisce il "sacchetto", é formata in questo caso dallo stesso film composito. Durante la fase di stampa viene mantenuto il vuoto collegando la sacca a una pompa per il vuoto.

La Richiedente ha verificato che la stampa transfer con la tecnica "a sacchetto" su oggetti tridimensionali e non, realizzata mediante il composito della domanda di brevetto europeo sopra indicata, ha una qualità inferiore rispetto alla stampa ottenuta nelle stesse condizioni con la tecnica "a membrana". Si vedano gli esempi.

Era quindi sentita l'esigenza di avere a disposizione un processo di stampa transfer per sublimazione del colore su oggetti tridimensionali e superfici piane, realizzato mediante la tecnologia "a sacchetto" come sopra definita, tale da consentire di ottenere un manufatto con la seguente combinazione di proprietà:

assenza di difetti (bolle, sfuocature nel disegno stampato, ecc.),

ottima definizione dell'immagine e resa cromatica confrontabile con quella ottenibile mediante la tecnica di stampa transfer "a membrana" utilizzando il composito della domanda di brevetto europeo sopra indicata, facile trasferimento con elevata definizione di disegni complessi, quali ad esempio il disegno della venatura di legno di pino.

La Richiedente ha sorprendentemente ed inaspettatamente trovato un processo in cui si utilizza la tecnologia di stampa transfer "a sacchetto" che risolve questo problema tecnico.

Costituisce un oggetto della presente invenzione un processo di stampa transfer per sublimazione del colore mediante la tecnologia "a sacchetto", comprendente le seguenti fasi: a) rivestimento della superficie del pezzo da stampare con un composito comprendente:

un film o una lamina di materiale polimerico, che forma la base del composito ed é tale da resistere senza decomporsi e senza deformarsi alle temperature utilizzate nella fase di trasferimento del colore per sublimazione, detto film o lamina di materiale polimerico avente spessore variabile da 6 a 100 micron e avente·una o entrambe le superfici mattate, quindi ruvide e opache, caratterizzate da una gloss < 60%, determinata mediante metodo DIN 67530 con angolo di misura di 85°;

uno strato di alluminio, di spessore da 5 a 400 A°, preferibilmente da 10 a 200 A° avente preferibilmente una densità ottica compresa tra 0,05 e 3,0, preferibilmente da 0,1 a 0,5, misurata con densitometro TD 932 -Macbeth, essendo lo strato di alluminio depositato su una superficie mattata del film di materiale polimerico;

un disegno, con i relativi colori, stampato sullo strato di alluminio e che posto a contatto con la superficie del pezzo da stampare;

b) chiusura longitudinale della guaina formata dal composito ed applicazione di un vuoto o riduzione della pressione tra il film composito ed il pezzo da stampare, utilizzando una pressione residua da 0,05 bar (5X103 Pa) a 0,2 bar (2X105 Pa), preferibilmente 0,1 bar (IO4 Pa);

c) riscaldamento a temperature da 170°C a 240°C, preferibilmente da 190°C a 210°C, mantenendo la pressione residua entro i limiti precedenti, per un tempo da 1 minuto a 5 minuti ;

d) raffreddamento e recupero del pezzo stampato.

La chiusura longitudinale della guaina formata dal composito può essere effettuata ad esempio mediante nastro adesivo, o mediante saldatura ad ultrasuoni, utilizzando tecniche note.

Il vuoto viene applicato alle due estremità della guaina formata dal composito mediante una pompa.

Opzionalmente, il composito può essere trattato con tecniche convenzionali in modo che risulti elettrostaticamente carico quando viene utilizzato nel processo secondo la presente invenzione. In questo modo viene facilitata l'adesione del composito al pezzo e quindi risulta più semplice la realizzazione del sacchetto e l'applicazione del vuoto.

Per effettuare il processo di stampa si può utilizzare ad esempio un forno adatto a questo scopo, o qualsiasi altra apparecchiatura equivalente.

Lo spessore del film di materiale polimerico é preferibilmente da 10 a 25 micron e la densità ottica del film di alluminio, determinata come sopra indicato, é preferibilmente da 0,1 a 0,5.

Preferibilmente la gloss della superficie ruvida del film polimerico che costituisce il film di base del composito, é > 10%, misurata con il metodo sopra indicato, ma con angolo di contatto di 60°, ancor più preferibilmente varia da 15%, misurata con angolo di 60° a 55%, misurata con angolo di 85°, estremi inclusi.

Il materiale di cui é costituito il film polimerico é scelto tra poliesteri, resine fluorurate, poliammidi, poliimmidi , polieteri, e resine poliuretaniche.

Preferibilmente si usa un film polimerico costituito da poliestere, in particolare polietilene tereftalato, polibutilene tereftalato, glicole tereftalato.

Si possono utilizzare anche film polimerici stirati in una o entrambe le direzioni, longitudinale e/o trasversale.

I risultati ottenuti con il composito della presente invenzione sono sorprendenti in quanto esperimenti condotti dalla Richiedente hanno dimostrato che utilizzando solo il film polimerico di base, con la superficie mattata, la definizione dell'immagine trasferita e la resa cromatica non sono soddisfacenti .

Inoltre l'utilizzo del composito della presente invenzione consente una significativa riduzione dei tempi del processo della stampa transfer, utilizzando contemporaneamente temperature più basse e tempi inferiori rispetto ai film mattati non metallizzati .

Il processo di preparazione del film composito utilizzato nel processo della presente invenzione avviene in due fasi.

Nella prima fase viene preparato il film polimerico mattato.

Questa fase può essere effettuata secondo metodi noti, ad esempio per estrusione del polimero contenente cariche inorganiche, oppure trattando chimicamente o meccanicamente, ad esempio mediante goffraggio (embossing) o applicando uno strato di resina su una o entrambe le superfici del film, o mediante il trattamento "corona", utilizzando tecniche ben note all'esperto del ramo.

Film polimerici mattati sono facilmente reperibili sia presso i produttori di materie plastiche che in commercio.

I film mattati sono infatti largamente impiegati per gli imballaggi flessibili.

La metallizzazione della superficie mattata del film polimerico viene effettuata mediante deposizione di uno strato di alluminio in condizioni di alto vuoto, usando le consuete tecniche ben note all'esperto del ramo.

Il film viene stampato con il disegno da trasferire sul lato ricoperto di alluminio, utilizzando macchine per stampa offset, flexo, a rotocalco, per serigrafia, preferibilmente si utilizza una macchina per stampa a rotocalco.

Gli inchiostri che vengono impiegati sono quelli normalmente reperibili in commercio e possono essere emulsionabili o disperdibili in acqua o in solvente e devono preferibilmente essere del tipo con alta solidità alla luce.

Con il film composito secondo la presente invenzione possono venire stampate sia superfici piane che oggetti tridimensionali, anche con superfici irregolari.

Come detto, il trasferimento dei colori sul supporto finale secondo il procedimento della presente invenzione viene realizzato mediante la tecnica di sublimazione del colore a temperature preferibilmente da 190°C a 210°C.

Il tempo di contatto é generalmente da 1 minuto a 5 minuti, e varia in dipendenza della massa dell'oggetto e delle condizioni del processo di scambio termico durante la fase di transfer .

La quantità di colore trasferita é dell'ordine del 90% o superiore .

Come detto, nella stampa di oggetti tridimensionali o superfici piane, la definizione dell'immagine risulta confrontabile con quella ottenuta impiegando il composito metallizzato dell'arte nota nella tecnica di stampa transfer sotto vuoto "a membrana ".

In generale i film dell'invenzione possono essere utilizzati per la stampa transfer applicandoli a qualsiasi pezzo da stampare costituito da un materiale resistente alle temperature utilizzate nel processo di stampa per sublimazione e avente superfici in grado di assorbire i colori sublimabili che sono trasferiti dalla superficie metallizzata del composito.

Secondo una realizzazione preferita del processo della presente invenzione le superfici del supporto da stampare vengono in precedenza ricoperte, ad esempio mediante verniciatura elettrostatica, con uno strato di materiale polimerico, ad esempio polveri termoindurenti di poliestere o poliuretano, formulate in modo da favorire la massima penetrazione degli inchiostri sublimabili.

I film compositi della presente invenzione possono essere utilizzati per la tecnica di stampa transfer per applicazione a supporti costituiti da materiali diversi, ad esempio materiali metallici (alluminio, ferro, zinco, acciaio, ghisa), oppure vetro, ceramica, oppure manufatti di materiale polimerico.

I materiali possono avere la forma sia di superfici piane che di oggetti tridimensionali.

E' stato trovato dalla Richiedente che utilizzando il composito dell'invenzione alle temperature utilizzate nel processo di stampa transfer, il disegno non risulta deformato quando viene stampato sul manufatto. Questo rappresenta un notevole vantaggio in quanto i pezzi da scartare per questo difetto di stampa sono praticamente assenti.

Il processo secondo la presente invenzione é tanto più inaspettato se si considera che l'impiego del solo film mattato nella stampa transfer per sublimazione del colore non consente di ottenere un'ottima definizione dell'immagine. Si vedano gli esempi di confronto.

Un ulteriore oggetto della presente invenzione é costituito dal composito utilizzato nel processo di stampa che é stato sopra descritto.

I seguenti esempi hanno lo scopo di illustrare l'invenzione e non devono essere intesi come limitativi dell'ambito della medesima.

ESEMPIO 1 confronto

Impiego del composito secondo la domanda di brevetto europeo 921.014 nella stampa transfer mediante la tecnologia "a sacchetto"

Un film di polietilentereftalato non mattato (gloss = 100%) avente spessore di 23 micron metallizzato su un lato con alluminio avente spessore di 125 Amstrong, corrispondente ad una densità ottica misurata per densitometria di 2,1 (film metallizzato A), viene stampato con un disegno a colori riproducente le venature dì legno di pino (pinewood grain).

Il supporto ricevente é un profilato di alluminio per serramenti, avente dimensioni circa 7 metri X 10 cm X 5 cm, pretrattato mediante verniciatura elettrostatica con vernice in polvere termoindurente di poliestere avente spessore di 75 micron.

Il film composito viene avvolto attorno al profilato, in modo che non si formino pieghe, e sigillato ermeticamente sul lato più lungo. Mediante pompa sì applica un vuoto di 0,1 bar (10<4 >Pa), curando che non si formino pieghe o bolle tra il composito e il pezzo. La stampa transfer viene effettuata trasferendo l'involucro avvolto sul profilato di alluminio in un forno a 205°C per 4 minuti, mantenendo il vuoto al valore sopra indicato mediante la pompa.

Al termine si raffredda, si ripristina il pieno e si toglie il film composito dal pezzo.

Il disegno stampato sulla barra di alluminio (Fig. 1) presenta difetti di stampa attribuibili a bolle di aria o vapori non evacuati, che hanno impedito il contatto del film con lo strato di vernice sul profilato. Inoltre alcuni particolari della venatura stampata risultano sfuocati. Pertanto la riproduzione del disegno stampato non é buona. Si osserva che sul composito che é stato utilizzato rimangono solo tracce degli inchiostri sublimabili. Pertanto il trasferimento del colore sulla barra di alluminio é stato sostanzialmente quantitativo. ESEMPIO 2

Stampa transfer mediante tecnologia "a sacchetto" utilizzando un composito in cui la superficie del film polimerico di base é mattata e ha una gloss di 45%

Si ripete l'esempio 1 ma utilizzando un film composito nel quale una delle superfici del film di base é mattata ed é stata poi metallizzata con alluminio.

La superficie mattata ha una gloss 45% determinata con il metodo DIN 67530, utilizzando un angolo di misura di 85°.

Il disegno stampato sulla barra di alluminio (Fig. 2) non presenta difetti (non bolle d'aria o sfuocature) ed é di ottima qualità. Si osserva che sul composito che é stato utilizzato rimangono solo tracce degli inchiostri sublimabili. Pertanto il trasferimento del colore sulla barra di alluminio é stato sostanzialmente quantitativo.

Se si confrontano le Fig. 1 e 2, si vede chiaramente che la riproduzione del disegno nel caso di Fig. 2 é nettamente superiore a quella che si ottiene in Fig. 1.

ESEMPIO 3 confronto

Stampa con tecnologia "a sacchetto" utilizzando solo il film di base mattato

Si ripete l'esempio 2 ma utilizzando solo il film polimerico di base mattato (non metallizzato con lo strato di alluminio), su cui viene stampato lo stesso disegno a colori.

Il disegno stampato sul profilato di alluminio (Fig. 3) in questo caso presenta una definizione inferiore rispetto a quella ottenuta nell'esempio 2. All'osservazione visiva si nota che le linee che riproducono le venature sono discontinue, per lo più formate da una successione di punti: il disegno presenta il difetto di stampa noto come "sgranatura" e non é di qualità accettabile.

Si nota che sul film polimerico che si recupera al termine del processo rimane una quantità evidente di inchiostri, tale che il disegno originale risulta facilmente riconoscibile. Quindi utilizzando solo il film polimerico mattato nel processo di stampa transfer con la tecnica sopra indicata, i colori vengono trasferiti solo parzialmente al supporto.

ESEMPIO 4

Stampa transfer mediante tecnologia "a sacchetto" utilizzando un composito in cui la superficie del film polimerico di base é mattata con una gloss di 20%

Si procede come nell'esempio 1 ma utilizzando un film composito nel quale una delle superfici del film di base é mattata ed é stata poi metallizzata con alluminio.

La superficie mattata ha una gloss 20%, determinata con il metodo DIN 67530, utilizzando un angolo di misura di 60°.

Il disegno stampato sulla barra di alluminio (Fig. 4) non presenta difetti.

La definizione del disegno stampato risulta leggermente inferiore a quella ottenuta nell'esempio 2.

Complessivamente la stampa ottenuta risulta di buona qualità ed é pertanto accettabile.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo di stampa transfer per sublimazione del colore mediante la tecnologia a sacchetto, comprendente le seguenti fasi: a) rivestimento della superficie del pezzo da stampare con un composito comprendente: un film o una lamina di materiale polimerico, che forma la base del composito, tale da resistere senza decomporsi e senza deformarsi alle temperature utilizzate nella fase di trasferimento del colore per sublimazione, detto film o lamina di materiale polimerico avente spessore variabile da 6 a 100 micron e avente una o entrambe le superficì mattate, caratterizzate da una gloss < 60%, determinata mediante metodo DIN 67530 con angolo di misura di 85°; uno strato di alluminio, di spessore da 5 a 400 A°, preferibilmente da 10 a 200 A° avente una densità ottica compresa tra 0,05 e 3,0, preferibilmente da 0,1 a 0,5, misurata con densitometro TD 932 -Macbeth, detto strato di alluminio depositato su una superficie mattata del film di materiale polimerico; un disegno, con i relativi colori, stampato sullo strato di alluminio e che é posto a contatto con la superficie del pezzo da stampare; b) chiusura longitudinale della guaina formata dal composito ed applicazione di un vuoto tra il film composito ed il pezzo da stampare; c) riscaldamento a temperature da 170°C a 240°C, preferibilmente da 190°C a 210°C, per un tempo da 1 minuto a 5 minuti; d) raffreddamento e recupero del pezzo stampato. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui nella fase b) la pressione residua varia da 0,05 bar (5X10<3 >Pa) a 0,2 bar (2X10<5 >Pa), preferibilmente é di 0,1 bar (10<4 >Pa). 3. Processo secondo le rivendicazioni 1-2 in cui il composito é elettrostaticamente carico. 4. Processo secondo le rivendicazioni 1-3 in cui lo spessore del film di materiale polimerico varia da 10 a 25 micron e la densità ottica del film di alluminio varia da 0,1 a 0 , 5. 5. Processo secondo le rivendicazioni 1-4 in cui la gloss della superficie ruvida del film polimerico che costituisce la base del composito é > 10%, misurata con angolo di contatto di 60°, e preferibilmente varia da 15%, misurata con angolo di 60° a 55%, misurata con angolo di 85°, estremi inclusi. 6. Processo secondo le rivendicazioni 1-5 in cui il materiale del film polimerico é scelto tra i seguenti: poliesteri, resine fluorurate, poliammidi, poliimmidi, polieteri, e resine poliuretaniche. 7. Processo secondo la rivendicazione 6 in cui il film polimerico é costituito di poliestere, preferibilmente polietilene tereftalato, polibutilene tereftalato, glicole tereftalato . 8. Processo secondo le rivendicazioni 6-7 in cui si utilizzano film polimerici stirati in una o entrambe le direzioni, longitudinale e/o trasversale. 9. Processo secondo le rivendicazioni 1-8 in cui il film composito utilizzato nello step a) é ottenuto in due fasi: preparazione del film polimerico mattato; metallizzazione della superficie mattata del film polimerico mediante deposizione di uno strato di alluminio in condizioni di alto vuoto; stampa del disegno da trasferire sul lato ricoperto di alluminio. 10. Processo secondo le rivendicazioni 1-9 in cui il pezzo da stampare ha superfici piane oppure é un oggetto tridimensionale. 11. Processo secondo la rivendicazione 10 in cui il pezzo da stampare é costituito da un materiale resistente alle temperature utilizzate nel processo di stampa per sublimazione e ha superfici che assorbono i colori sublimabili che sono trasferiti dalla superficie metallizzata del composito . 12. Processo secondo la rivendicazione 11 in cui le superfici del pezzo da stampare vengono ricoperte mediante verniciatura elettrostatica con uno strato di materiale polimerico preferibilmente polveri termoindurenti di poliestere o poliuretano. 13 . Processo secondo le rivendicazioni 10-12 in cui il materiale di cui é costituito il pezzo da stampare é scelto tra materiali metallici, preferibilmente alluminio, ferro, zinco, acciaio, ghisa, oppure vetro, ceramica o materiali polimerici. 14. Composito secondo le rivendicazioni 1-13. 15 . Manufatti ottenibili secondo le rivendicazioni 1-13, comprendenti un composito ed il pezzo da stampare. 16 . Uso del composito secondo la rivendicazione 14 per la stampa transfer con la tecnologia a sacchetto di superfici piane o oggetti tridimensionali.