ES2667545T5

ES2667545T5 - Procedimiento y dispositivo para producir una estructura sobre una superficie

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Publication number: ES2667545T5
Application number: ES16171759T
Authority: ES
Original assignee: Hymmen GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Hymmen GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2024-04-22
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: LT3109056T; DE102015110236A1; PT3109056T; FI3109056T4; NO2750604T3; PL3109056T5; DK3109056T4; EP3109056B2; DE102015110236B4; EP3109056B1; ES2667545T3; PL3109056T3; DE202016008502U1; DK3109056T3; EP3109056A1; HUE036843T2

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para producir una estructura sobre una superficie

La presente invención concierne a un procedimiento para producir una estructura sobre una superficie de una pieza plana, así como a un dispositivo para producir la estructura.

Una placa de material de madera dotada de un revestimiento decorativo es estado de la técnica y se utiliza en múltiples casos de aplicación, por ejemplo para fabricar muebles, laminados de pisos y paneles murales, de techo o exteriores. Un ejemplo típico de estas placas de material de madera es una placa de virutas que se reviste con un papel dotado de una impresión decorativa. Como alternativa, existen otras clases de placas de fibras, por ejemplo MDF (placa de fibras de densidad media) o HDF (placas de fibras de alta densidad), así como placas de fibrocemento y placas de virutas aglomeradas por cemento, que se emplean, por ejemplo, en espesores de aproximadamente 3 a 50 mm para diferentes casos de aplicación.

En la mayoría de estos casos de aplicación es deseable que, además de un revestimiento decorativo, tal como, por ejemplo, una imitación a madera o una imitación a un enlosado para un piso de laminado atrayente tipo piedra, se obtenga también una estructura en la superficie.

Según el estado de la técnica, esto se produce, por ejemplo, en un procedimiento de revestimiento con melamina por medio de una matriz de estampación. En este caso, se impregna, por ejemplo, un papel impreso dotado de una óptica de madera con una resina de melamina, se seca el papel y luego se le prensa en una prensa de calentamiento con una chapa de estampación sobre una placa de virutas. El resultado es una placa de virutas de 12 mm de espesor que está revestida con una óptica de imitación a haya. Sobre la superficie con la óptica de imitación a haya se producen entonces por medio de la chapa de estampación unas estructuras con una profundidad de usualmente de 20 pm a 150 pm o 200 pm.

Independientemente de la clase de madera realmente impresa, estas estructuras se producen de manera análoga a la madera como una llamada estructura “all-over”. En procedimientos correspondientemente más caros con productos atrayentes de alto valor se emplea también un llamado poro síncrono en el que la chapa de estampación tiene una estructura que se aplica de manera síncrona a la óptica de madera impresa. En este caso, se tiene que, por ejemplo, un nudo impreso de una rama se puede percibir realmente con mayor profundidad que el resto de la óptica de madera impresa que se alza al lado con una altura algo mayor.

Aparte de este llamado procedimiento de prensado con melamina, existen otros procedimientos para revestir placas de materia de madera. En otro procedimiento conocido se barniza, por ejemplo, una placa de material de madera, se la imprime y luego se la provee de una capa de barniz de cubierta transparente. Para obtener aquí también una estructura superficial correspondiente existe la posibilidad de aplicar una estructura con un rodillo de barniz de cubierta estructurado. Este procedimiento se encuentra descrito, por ejemplo, en el documento DE 102007019871.

Todos estos procedimientos de estructuración de la superficie tienen en común el que son relativamente poco flexibles y, en caso de variación de una estructura, se tiene que cambiar la respectiva herramienta (el rodillo o la chapa de prensado).

Para orillar estos inconvenientes existe un procedimiento de aplicación digital de una estructura que se encuentra descrito en el documento DE 102009044802.

No obstante, este procedimiento digital adolece también de inconvenientes: Se emplea una gran cantidad de tinta endurecible por radiación que es muy cara. Además, no siempre se llega a lograr una cobertura total de la superficie por medio de la estructura impresa. Por otra parte, la tinta impresa es menos resistencia a los arañazos y menos consistente que en el caso de otros procedimientos anteriormente citados.

El documento EP 1902 849 A1 revela un procedimiento de impresión con chorros de tinta en el que se endurece parcialmente una capa de base y se imprime ésta seguidamente con tinta, introduciéndose gotitas de tinta en la capa de base.

El documento WO 2015/078449 A1 revela un procedimiento para la impresión con chorros de tinta o la impresión con tinta, en el que se aplica sobre un sustrato una capa líquida de absorción de tinta, se aplican a continuación sobre ésta unos medios de impresión líquidos y seguidamente se consolida la capa de absorción de tinta.

Ante este antecedente, el objetivo del procedimiento según la invención y del dispositivo según la invención es obtener las ventajas de la flexibilidad de una estructura digital y al mismo tiempo excluir los inconvenientes antes citados.

Esto se logra a través del procedimiento según la invención como se define en la reivindicación 1. Para ello, entre otros, en un primer paso se reviste con una capa de base líquida una pieza de trabajo a revestir, por ejemplo una placa de material de madera, una placa de fibrocemento o similar (pieza de trabajo plana) sobre una superficie de la pieza de trabajo. En un segundo paso se genera luego una estructura en esta capa de base aún líquida con ayuda de gotitas líquidas inyectadas, produciéndose cavidades en la capa de base líquida previamente aplicada por la inyección de las gotitas. En un tercer paso se fija esta estructura así generada mediante una fijación de la capa de base líquida. Esto se efectúa, por ejemplo, secando conjuntamente la capa de base líquida y las gotitas líquidas inyectadas. El dispositivo según la invención se define en la reivindicación 13. Otras ejecuciones ventajosas de la presente invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

Antes o después de la fijación de la capa de base líquida se pueden evaporar las gotitas inyectadas.

En una variante de realización se pueden fijar también las gotitas inyectadas durante la fijación de la capa de base líquida.

Las gotitas pueden ser inyectadas según un patrón digital desde un cabezal de impresión digital o alternativamente desde una barra de toberas digitales de un dispositivo para generar una estructura sobre una superficie de la pieza de trabajo. Este dispositivo presenta una unidad de control o un dispositivo de control. La activación se realiza según un patrón digital que puede recuperarse, por ejemplo, de una memoria de datos perteneciente al dispositivo. El dispositivo de control puede controlar el suministro de las gotitas y así, por ejemplo, puede controlar correspondientemente el volumen de suministro y la velocidad de las gotitas al incidir en la capa de base.

En una variante de realización preferida la capa de base líquida y/o las gotitas inyectadas pueden consistir en un material endurecible por radiación.

La fijación puede efectuarse en forma de un endurecimiento por radiación UV o por radiación de electrones. A este fin, un dispositivo correspondiente presenta unos medios luminiscentes UV correspondientes o bien unos elementos generadores de haces de electrones.

Las gotitas inyectadas que se inyectan según un patrón digital o según el patrón digital, se coordinan con una imagen decorativa impresa previa o posteriormente sobre la superficie de tal manera que la estructura producida, al menos en zonas parciales de la superficie, esté aplicada sobre la pieza de trabajo de manera síncrona con respecto a la imagen decorativa impresa.

Las gotitas inyectadas pueden consistir en un material con un contenido de acrilato y se aplican según un patrón digital sobre la pieza de trabajo.

Después del paso de fijación de la capa de base líquida y de las gotitas inyectadas se puede realizar otro paso del procedimiento en el que se inyectan otras gotitas sobre la capa de base entonces fijada y a continuación se endurecen estas otras gotitas.

La multitud de gotitas pueden consistir en al menos dos materiales diferentes, con lo que en determinados sitios se aplican gotitas con un material y en determinados sitios se aplican gotitas con otra composición del material.

Después y/o durante la proyección de la multitud de gotitas en la capa de base aún líquida se puede producir una reacción química entre el material de las gotitas inyectadas y de la capa de base aún líquida de tal manera que el producto de reacción entre la capa de base y las gotitas no varíe óptica y/o hápticamente la estructura en el sitio considerado.

A continuación, se explica la invención con mayor detalle haciendo referencia a las figuras adjuntas. Éstas muestran:

la figura 1, una vista en corte de una pieza de trabajo antes de la aplicación de gotitas;

la figura 2, la pieza de trabajo durante la aplicación de gotitas;

la figura 3, la pieza de trabajo después de la aplicación de gotitas y después del endurecimiento;

la figura 4, en una vista desde arriba, la pieza de trabajo después de efectuada la aplicación de gotita; y

la figura 5, un dispositivo para generar una estructura sobre la pieza de trabajo.

A este respecto, la figura 1 muestra la pieza de trabajo 1 a proveer de una estructura, así como la capa de base líquida aplicada 2.

Además, en la figura 2 se pueden ver las gotitas inyectadas 3 que, indicadas en grupos diferentes, se representan como gotas individuales o como varias gotas yuxtapuestas.

El resultado de la inyección está representado en la figura 3, en la que las gotitas 3 han producido unas cavidades correspondientes en la capa de base líquida 2 previamente aplicada y se han depositado en el extremo de la cavidad. Según los parámetros empleados (material, velocidad de las gotitas, volumen de las gotitas, etc.), se tiene que, aparte de la cavidad obtenida, se pueden formar también por las gotitas unos resaltos originados por el barniz desalojado de la capa de base líquida.

En la figura 4 se puede ver desde arriba la pieza de trabajo 1 con la capa de base líquida 2 aplicada sobre ella. Se han insinuado a modo de croquis las estructuras correspondientes que han generado aquí las gotitas inyectadas 3.

Ejemplo de realización 1:

Se alimenta primeramente una placa de virutas con un espesor de 12 mm al dispositivo según la invención. El dispositivo sirve para generar una estructura sobre una superficie de la pieza de trabajo con un dispositivo de transporte para la aportación y/o la evacuación de una pieza de trabajo provista de una capa de base líquida en una dirección de transporte, con uno o varios cabezales de impresión y/o una o varias barras de toberas para el suministro de gotitas sobre y/o dentro de la capa de base líquida y con un dispositivo de fijación que está pospuesto al cabezal o los cabezales de impresión en la dirección de transporte y que irradia calor y/o luz sobre la capa de base de la pieza de trabajo, presentando el dispositivo un dispositivo de control. Por luz ha de entenderse aquí no solo luz en el dominio de las longitudes de onda visibles, sino especialmente también luz UV y luz infrarroja.

En la variante de realización concreta de la figura 5 el dispositivo incluye unos cabezales de impresión digital 4, un equipo de secado 5, implementado como una lámpara UV-LED y un transportador continuo 6, aquí realizado como un transportador de cinta. Puede estar previsto también un dispositivo de suministro para aplicar la capa de base 2. La placa de virutas puede estar provista ya de antemano de una imprimación blanca. En una forma de realización alternativa es posible también que se imprima ya previamente sobre la placa de virutas ya imprimada una imagen decorativa, por ejemplo una imitación a madera, una imitación a un enlosado o bien una imagen fotorrealista. Seguidamente, se reviste la placa de virutas de 12 mm así pretratada con una capa de base líquida en forma de un barniz de acrilato, estando el espesor de la capa entre 5 gm y 200 gm, preferiblemente entre 10 gm y 60 gm. El barniz de acrilato (“capa de base líquida”) es en este ejemplo de realización una formulación con 30% en peso de un biacrilato HDDA, 40% en peso de un biacrilato DPGDA, 10% en peso de un reticulante transversal TM PTA, 3% en peso de fotoiniciador usual en la industria y 17% en peso de otros constituyentes. El barniz de acrilato tiene una viscosidad de 80 - 500 mPa s, preferiblemente 150 - 400 mPa s, medida a 25°C y presión normal con un reómetro (por ejemplo el modelo Kinexus de la firma Malvern).

Seguidamente, se alimenta la placa así prerrevestida a una unidad de impresión digital en la que se inyecta una tinta conteniendo también acrilato desde los cabezales de impresión digital 4 en la capa de base 2 aún líquida que contiene acrilato. La tinta conteniendo acrilato contiene 65% en peso de un metacrilato CTFA, 15% en peso de una N-vinilcaprolactama NFC, 8% en peso de un fotoiniciador y 12% en peso de otros constituyentes. La viscosidad de la tinta es de 8 - 30 mPa s a una temperatura de procesamiento de 20 - 45°C (medida con el reómetro Kinexus de la firma Malvern) y a presión normal. La tensión superficial es de 22 - 38 mN/m, medida en el tensiómetro modelo K100 de la firma Krüss a 20°C y presión normal. En este ejemplo de realización las gotitas tienen un volumen de 3 - 100 pl, en particular preferiblemente 6 - 60 pl. Las gotitas se aplican según el patrón de impresión digital, con lo que el dispositivo de impresión digital puede imprimir una “imagen” correspondiente como variación del espesor de capa en la capa de base aún líquida. Las gotitas pueden inyectarse a una distancia de 0,5 mm a 10 mm con respecto a la capa de base líquida; de manera especialmente preferida, la distancia es de 0,5 mm a 4 mm. Al incidir en la capa de base de, por ejemplo, 50 gm de espesor, las gotitas desalojan el material líquido en el sitio de incidencia. Según el tamaño de las gotitas y la velocidad de las mismas durante la inyección, el material de las gotitas puede penetrar en la capa de base líquida, con lo que se produce una cavidad de, por ejemplo, un 50% de la capa de base. Por tanto, en el ejemplo de aplicación aquí presentado se obtiene una profundidad de penetración de 25 gm. Como alternativa, y con un tamaño de gotitas y una velocidad correspondientemente modificados, la gotita puede penetrar también a menor profundidad y/o pueden lanzar el material desalojado hacia un lado de la gotita, con lo que se obtienen tanto una cavidad como unos resaltos adyacentes en la capa de base líquida. Después de la impresión de las gotitas se endurecen la capa de base líquida y las gotitas impresas. En una forma de realización especialmente preferida este endurecimiento se realiza dentro de menos de 5 segundos después de la impresión con la ayuda de UV-LEDs, los cuales endurecen el material de acrilato, que contiene también fotoiniciadores UV correspondientes, hasta el punto de que se solidifique la superficie y ya no pueda ocurrir un corrimiento adicional del líquido.

En otro paso se produce después el endurecimiento final mediante una radiación UV más intensa.

En una forma de realización alternativa del procedimiento según la invención se tiene que, después de la primera aplicación de la capa de base líquida y la aplicación de las gotitas y el primer endurecimiento, se puede efectuar una segunda pasada en la que se aplica una capa de base líquida adicional y se inyectan también gotitas.

En otra forma de realización alternativa se tiene que, después de la generación de esta estructura tridimensional con una profundidad de 2 gm - 100 gm, en particular preferiblemente 3 gm - 50 gm, se puede imprimir una imagen decorativa sobre la superficie ya estructurada previamente según la invención. En una forma de realización preferida el proceso de impresión se efectúa también con ayuda de una impresora de chorros de tinta. En este caso, se coordina la imagen decorativa con la estructura tridimensional de modo que los elementos decorativos de la imagen, al menos en zonas parciales de la superficie, sean síncronos con respecto a la estructura tridimensional previamente generada. El término síncrono significa aquí que la formación de la imagen decorativa alcanza una desviación de posición de menos de 5 mm, en particular preferiblemente menos de 1 mm, con respecto a la estructura tridimensional situada debajo. Se miden aquí desviaciones entre partes de la imagen, por ejemplo un nudo de rama decorativamente impreso y la estructura correspondientemente asociada, por ejemplo una cavidad redonda de igual dimensión que el nudo de rama impreso.

En una forma de realización alternativa se imprime primeramente la imagen decorativa antes de la estructuración de la superficie sobre la pieza de trabajo, por ejemplo la placa de material de madera. La superficie de material de madera ha adquirido antes de la impresión de la imagen una capa receptora de impresión adecuada realizada como un revestimiento que en una forma de realización consiste en un barnizado blanco. Sobre éste se imprime luego la imagen decorativa, preferiblemente también mediante un procedimiento de chorros de tinta. Seguidamente, se efectúa en el procedimiento según la invención el revestimiento con la capa de base líquida, la cual es transparente en este caso para reconocer la imagen decorativamente impresa debajo de ella. Después de la aplicación de esta capa de base líquida se genera entonces con la inyección de las gotitas la estructura según la invención, la cual se fija después mediante el endurecimiento subsiguiente de la capa líquida y de las gotitas. En esta forma de realización se genera también una estructura síncrona entre la imagen situada debajo y la estructura aplicada. Esta estructura síncrona se genera por ajuste de datos de imagen electrónicos que se emplean tanto para la impresión de la imagen decorativa situada debajo como para la inyección de las gotitas en la capa de base líquida.

Ejemplo de realización 2:

Se transporta una placa de fibrocemento de 10 mm de espesor a un dispositivo de aplicación con rodillo en el que se aplica sobre la placa de fibrocemento mediante aplicación con rodillo, con un espesor de capa de 40 pm, un barniz de acrilato acuoso coloreado de blanco con dióxido de titanio. El barniz de acrilato acuoso tiene una viscosidad de 300 a 600 mPa s. Seguidamente, se alimenta la placa de fibrocemento así provista de la capa de base líquida a una impresora digital en la que se inyecta una tinta acuosa con gotitas de un volumen de 10 - 40 pL. La estructura así obtenida se preseca seguidamente en un radiador IR y luego se seca finalmente en un canal de toberas para fijar la estructura superficial así obtenida.

En una forma de realización alternativa la capa de base aplicadâ en estado líquido puede consistir en un sistema de barniz acuoso o en un sistema de barniz basado en disolvente. Éste se seca después de la inyección de las gotitas, por ejemplo en un secador de toberas, y adquiere así la estructura.

En una forma de realización alternativa se imprime primero digitalmente sobre una pieza de trabajo lisa una tinta basada en disolvente que reacciona con el barniz de acrilato acuoso aplicado en estado líquido en un segundo paso de tal manera que la tinta impresa en el primer paso desaloje el barniz en estos sitios. Debido a este desalojamiento se produce en el sitio correspondiente una estructura que se seca y se fija después en el paso subsiguiente por secado del barniz de acrilato acuoso.

En general, es posible una combinación cualquiera de los diferentes pasos del procedimiento, es decir, impresión de una imagen decorativa, aplicación de una capa de base líquida, inyección de gotitas en la capa de base líquida, fijación y endurecimiento de la capa de base, eventualmente impresión de una imagen decorativa sobre una estructura existente previamente producida y también impresión de una estructura según el estado de la técnica ya antes citado correspondiente al documento DE 102009044802. La mejor combinación de estos pasos del procedimiento depende de las profundidades de las estructuras y las vivezas de los bordes de dichas estructuras que se deban generar. En cualquier caso, la composición de la capa de base líquida depende de la combinación elegida de los pasos del procedimiento. Así, en una forma de realización del procedimiento según la invención la capa de base líquida es de un material transparente, preferiblemente un acrilato, que contiene fotoiniciadores y se endurece por radiación UV. En otra forma de realización alternativa del procedimiento según la invención la capa de base líquida está coloreada de blanco para imprimir la imagen óptica sobre la estructura generada. Según el caso de aplicación para la capa de base líquida, son posibles también otros colores.

Símbolos de referencia

1 Pieza de trabajo

2 Capa de base

3 Gotitas

4 Cabezales de impresión digital

5 Radiadores UV

6 Transportador de cinta

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para producir una estructura sobre una superficie de una pieza de trabajo plana (1), que comprende los pasos siguientes:

(A) aplicar una capa de base líquida (2) sobre una superficie de la pieza de trabajo (1);

(B) inyectar una multitud de gotitas (3) en la capa de base (2) aún líquida de tal manera que se modifique el espesor de la capa de base (2) en los sitios en los que se inyectan las gotitas (3), produciéndose unas cavidades debido a la inyección de las gotitas (3) en la capa de base líquida (2) previamente aplicada, inyectándose las gotitas inyectadas (3) según un patrón digital que se coordina con una imagen decorativa previa o posteriormente sobre la superficie de tal manera que la estructura producida, al menos en zonas parciales de la superficie, sea síncrona con respecto a la imagen decorativa impresa,

(C) fijar la capa de base líquida (2).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que antes o después de la fijación de la capa de base líquida (2) se evaporan las gotitas inyectadas (3).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que, al fijar la capa de base líquida (2), se fijan también las gotitas inyectadas (3).

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se produce por la inyección de las gotitas (3) en la capa de base líquida (2) previamente aplicada una estructura tridimensional con una profundidad de 2 pm - 100 pm, preferiblemente 3 pm - 50 pm.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las gotitas (3) se inyectan según un patrón digital desde un cabezal de impresión digital y/o una barra de toberas digitales de un dispositivo para generar una estructura sobre una superficie.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa de base líquida (2) y/o las gotitas inyectadas (3) consisten en un material endurecible por radiación.

7. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado por que la fijación del paso (C) se implementa en forma de un endurecimiento por radiación UV y/o por radiación de electrones.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las gotitas inyectadas (3) según un patrón digital consisten en un material que contiene acrilato.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, después del paso (C) de fijación de la capa de base líquida (2), se realiza un paso adicional (D) del procedimiento en el que se inyectan más gotitas (3) sobre la capa de base (2) entonces fijada y a continuación se endurecen estas gotitas.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, durante el paso (B), la multitud de gotitas (3) consisten en al menos dos materiales diferentes, con lo que en determinados sitios se aplican gotitas con un material y en determinados sitios se aplican gotitas con otra composición del material.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, después de la inyección de la multitud de gotitas (3) en la capa de base (2) aún líquida, se produce una reacción química entre el material de las gotitas inyectadas (3) y la capa de base (2) aún líquida de tal manera que el producto de reacción entre la capa de base (2) y las gotitas (3) no varía óptica y/o hápticamente la estructura en el sitio considerado.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se varía según un patrón digital el volumen de las gotitas (3) durante la inyección.

13. Dispositivo para generar una estructura sobre una superficie, que comprende un dispositivo de transporte (6) para aportar y/o evacuar en una dirección de transporte una pieza de trabajo provista de una capa de base líquida (2), uno o varios cabezales de impresión (4) y/o una o varias barras de toberas digitales para suministrar gotitas sobre y/o a la capa de base líquida (2), y un dispositivo de fijación (5) que está dispuesto detrás de los cabezales de impresión (2) y/o las barras de toberas en la dirección de transporte y que irradia calor y/o luz hacia la capa de base de la pieza de trabajo para su fijación, presentando el dispositivo un dispositivo de control que está concebido para realizar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.