BELMAR

Обладнання для фарбування

ПРО ТЕХНОЛОГІЇ

ПРО ПОЛІМЕРНЕ СУБЛІМАЦІЙНЕ ДЕКОРУВАННЯ

УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ПОЛІМЕРНОГО СУБЛІМАЦІЙНОГО ДЕКОРУВАННЯ

КОНТАКТИ

ЗАСТОСУВАННЯ ПРИНЦИПУ СУБЛІМАЦІЙНОГО ТЕРМОПЕРЕНОСУ ДЛЯ ПОЛІМЕРНОГО ДЕКОРУВАННЯ

Сучасний світ створений з різноманітних матеріалів, серед яких скло, метали та сплави, крім того, вони є однією з основних ланок сучасних будівельних конструкцій. При цьому матеріали використовуються як у природній колірній палітрі, так і в штучній, завдання якої полягає в гармонізації естетичних і функціональних якостей предметного середовища з метою благотворного впливу на людину.

Поняття «естетичної якості» передбачає, що розглядуваний предмет має індивідуальну оригінальність, незвичайність і, головне, має візуальну гармонію, оцінену через візуальне сприйняття предметів, яке, в свою чергу, відбувається через аналіз характеристик їх поверхні, а зокрема, його текстуру та колір.

Отже, головним завданням декорування є досягнення гармонійного поєднання матеріально-технічних якостей предмета з принципами естетичної цінності. Його успішне вирішення безпосередньо пов’язане з постійним розвитком і ускладненням художніх прийомів, які використовуються в дизайні, а також використанням прогресивних інноваційних технологій для їх реалізації.

За останні 30 років було проведено численні дослідження та розроблено різноманітні методи та технології декорування металевих виробів.

ОСНОВНІ З НИХ:

  • нанесення зображення шляхом руйнування поверхневого шару – всі види гравіювання;
  • нанесення зображення на металоконструкцію за технологіями Metalphoto , Gedacolor , Polychromal;
  • поверхневе нанесення зображення на метал: шовкографія, сублімаційний друк на металі Grawerton and Colorton;
  • введення органічного барвника в пори металу за допомогою технології металографії;
  • формування візерунка за технологією сублімаційного термопереносу;
  • і найбільш очевидне використання різних технік фарбування.

Кожна з технологій унікальна і має своє середовище застосування. Тому вибір однієї або кількох технологій в першу чергу визначається конкретними вимогами до якості покриттів та їх експлуатаційними характеристиками.
Якщо розглядати алюміній як будівельний матеріал (віконні та дверні, фасадні, розсувні системи тощо), то це, перш за все, альтернатива дереву. Тому при виборі способу декорування зазначених систем пріоритетними були вимоги забезпечення максимальної візуальної схожості з великоформатними дерев’яними елементами та виконання умов зовнішнього використання.
На перший погляд, цим вимогам відповідає технологія комбінованого порошкового фарбування (так звана технологія «мокрим по мокрому»), однак існують обмеження по зовнішньому вигляду і фактурі малюнка і практично немає повторюваності.
Як показали дослідження, метод полімерного декорування за принципом сублімаційного термопереносу не є складним для масового виробництва та оптимально вписується в технологічний процес порошкового фарбування. Підприємства, які займаються порошковим фарбуванням, можуть з легкістю впровадити цю технологію в свою виробничу лінію, і при цьому диверсифікувати виробництво і підвищити його рентабельність.

Технологія сублімації – це спосіб перенесення зображення.

Спочатку зображення в дзеркальному вигляді формується чорнилами на тимчасовому носії, як правило, це сублімаційна плівка. Потім за допомогою температури і тиску чорнила переходять з твердого стану в газоподібний, з проникненням барвника в полімерну структуру спеціально обробленої поверхні основи.

Обов’язковою умовою перенесення зображення на основу є полімерна структура самого матеріалу, або наявність на його поверхні полімерного покриття.

Назва “сублімаційний термоперенос” передбачає використання фізичного явища «сублімація», тобто зміна агрегатного стану речовини (фазовий перехід першого роду).

Тоді механізм декорування можна описати наступним чином: по-перше, при нагріванні кінетична енергія молекул барвника збільшується. Як тільки вона стає більшою за енергію сублімації Eo , яка дорівнює роботі, завдяки подоланню сил молекулярного притягання частинки здатні покинути поверхню барвника.

де : C c – константа, що залежить від матеріалу сублімаційного паперу, чорнил, а також від кількості та діапазону дисперсності барвника в їх складі;
Т – температура ;
k – постійна Больцмана.

Молекули барвника, що входять до складу сублімаційних чорнил, мають здатність дифундувати всередину структури певних матеріалів (наприклад, поліефірів).
Тому, коли молекули при нагріванні «затиснуті» між основою, пофарбованою порошковою фарбою, і сублімаційним папером, попередня обробка поверхні якого не дозволяє барвнику проникнути в її структуру, відбувається процес контактного перенесення. Сам візерунок відбивається зі збереженням геометрії і контрасту за рахунок їх дифузії.

У цьому випадку залежність коефіцієнта дифузії D0 від температури

де :
𝑪 𝒅 – константа, що залежить від фізико-хімічних характеристик полімерної підкладки;
𝜺 𝟎 – це енергія активації.

Формули (1) і (2) показують лише загальний характер поведінки кривих двох процесів. Вибір оптимальних режимів з урахуванням усіх змінних факторів – це вже завдання, яке далеко виходить за рамки нашого огляду.

Проникаючи в структуру полімеру, невпорядкований рух молекул зменшується, оскільки упаковка частинок у полімері щільніша, ніж у газах. У цьому випадку молекули починають зближуватися одна з одною і виникають при цьому сили тяжіння, які сприяють їх упорядкованій упаковці. В результаті всередині структури полімерного шару формується довговічне кольорове зображення, яке відповідає високим вимогам в області зорового сприйняття, повністю захищене від зовнішніх впливів, чого практично неможливо досягти іншими альтернативними методами.

ОСНОВНІ ЕТАПИ ТА ТЕХНОЛОГІЯ ДЕКОРУВАННЯ

Виходячи з основних положень, процес термотрансферної сублімації можна розділити на наступні етапи:

  • створення полімерного покриття на поверхні виробу;
  • формування зображення на тимчасовому носії;
  • розташування тимчасового носія відносно поверхні, що декорується;
  • забезпечення рівномірного максимального притискання тимчасового носія до поверхні, що декорується;
  • термічний вплив з підтриманням заданої температури і тиску по всій поверхні контакту тимчасового носія з поверхнею виробу;
  • вилучення тимчасового носія;
  • оцінка якості отриманого зображення.

Тепер розглянемо це крок за кроком:

  • полімерне покриття на поверхні виробу створюється за стандартною технологією порошкового фарбування;
  • зображення на тимчасовому носії, причому, як правило, використовується або трансферний папір, або спеціальна полімерна плівка – формується одним із способів: струменевий друк, трафаретний друк, офсетний друк. Навколо технології сублімаційного декорування металевих виробів, у сенсі дизайнерської діяльності, донедавна утворювався певний “вакуум”. І це той сегмент, за який більшою мірою відповідають виробники сублімаційних плівок. Існує чітка дистанція між стрімко прогресуючим розвитком технічної оснащеності обладнання та відносним “застоєм” у вдосконаленні підходів і технічних засобів реалізації конструктивних якостей сублімаційних переносів. Аналіз загального асортименту продукції основних виробників сублімаційних плівок показав, що за останні 15 років інтенсивного розвитку нових технологій не відбувалося. Єдиним виробником, якого ми виділили із загального списку, є італійська компанія MIROGLIO TEXTILE SRL – SUBLITEX, яка приділяє особливу увагу пошуку нових тенденцій у сфері створення продукту з принципово іншими показниками якості дизайну, за рахунок їх підвищення. з тактильними відчуттями. Наша думка: компанія “MIROGLIO TEXTILE SRL – SUBLITEX”, на даний момент, є лідером в інноваційних розробках трансферного друку і це підтверджує їх новий продукт – плівки для сублімаційного декору на основі суперпозиції сублімаційного барвника і полімерів, які утворюють зображення у форматі 3D, так звана – технологія SUBLITOUCH. Декорована поверхня має як візуальний, так і тактильний 3D ефект. Ця технологія запатентована і в 2012 році визнана “Продуктом року”.
  • позиціонування та затиск носія, при декоруванні профільованих виробів, забезпечується намотуванням та фіксацією сублімаційної плівки на деталі (метод «панчохи») з подальшим вакуумуванням внутрішнього простору між плівкою та деталлю. Для плоских виробів використовується метод “мембранного преса”, коли максимальний контакт плівки з поверхнею забезпечується шляхом створення вакууму між верхньою та нижньою кришками, які виготовлені з найтоншої силіконової мембрани. Вакуумування відбувається протягом усього технологічного циклу до моменту виходу продукту з печі;
  • завершальним етапом декорування є власне перенесення зображення. Для цього використовуються спеціальні печі, що забезпечують температурний режим від 150°С до 220°С. Тривалість впливу температури від 1 до 10 хвилин;
  • і останнє: оцінка якості отриманого зображення.

Оскільки кількісних критеріїв немає, візуальний аналіз сформованого зображення проводиться за наступними параметрами:

  • відхилення у відтворенні кольору;
  • нечіткі контури;
  • нерівномірне фарбування;
  • неповне перенесення чорнила з тимчасового носія.

Практична сторона оптимізації характеристик обладнання та умов декорування, спрямована на підвищення його якості, передбачає, що параметри всіх елементів, що складають технологічний цикл, відомі з належною точністю. Поряд з досить повним описом характеристик передачі покриття, вакууму, теплових зв’язків, на даний момент немає настільки ж детальної інформації про аналогічні характеристики тимчасового носія зображення.

ТОВ “БЕЛМАР” проводить експериментальні дослідження по вимірюванню порогових характеристик сублімаційних плівок шляхом однократного відбитка спеціальної синусоїдальної мішені, що дозволяє визначати відразу кілька точок кривої порогового контрасту з частотами, відповідними роздільній здатності. Продовження роботи в цьому напрямку, мабуть, дасть змогу визначити більш повні практичні рекомендації щодо технології декорування з урахуванням обраного критерію якості вихідного зображення.

ОЦІНКА ВПЛИВУ РІЗНИХ ФАКТОРІВ НА ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРИТТІВ

Проведені нами дослідження щодо оцінки якості покриття, а також зображення, отримане при полімерному декоруванні, свідчать про складність і різноманітність питань, пов’язаних з проблемою врахування всіх закономірностей. Обтяжливим фактором є також майже повна відсутність у літературі необхідних теоретичних та експериментальних даних. Тому окремі висновки та висновки, висловлені авторами, випливають із логічних передпосилок і є предметом для подальшого дослідження.

По-перше, полімерне декорування, за використовуваними фізичними принципами, є синтезом двох технологій – порошкового полімерного покриття та сублімаційного термопереносу. Кожна технологія має свої критерії оцінки якості вихідного ефекту. Та якщо на полімерне покриття є національний стандарт – то на декорування нормативних документів немає.

Питання: Як оцінити вплив різних факторів на алюмінієвий віконно-дверний профіль, декорований за технологією сублімаційного термопереносу?

З одного боку – це захисне покриття, з іншого боку, ми стикаємося з образотворчими властивостями утвореного малюнка, тобто зображення. У світлі сучасних уявлень процес побудови образу можна описати за допомогою апарату просторових або частотних характеристик. У цьому випадку оригіналом слід вважати переказ, тобто відбиток, зроблений на тимчасовому носії, а зображенням – малюнок, отриманий на підкладці за технологією сублімаційного термопереносу.
Потім роздільна здатність налаштування декорування визначається як абсциса точки перетину результуючої контрастно-частотної характеристики (КЧХ) і порогового контрасту зорового аналізатора. Результуючий КЧХ є продуктом складових ланок КЧХ.

У першому наближенні можна виділити основні елементи, що визначають візуальні властивості системи декорування:

  • полімерна основа, (товщина шару порошку, вид порошку, температура формування, текстура шару);
  • термовакуумного перенесення (абсолютна температура, сила пресування, час витримки, спосіб нагрівання, стабільність параметрів);
  • сублімаційна плівка (матеріал, товщина, характеристики еластичності, якість друку, питомий вихід сублімаційної фарби при термоперенесенні, температура та вологість навколишнього середовища).

Отримання математичного виразу для передатних характеристик кожної ланки з урахуванням впливу різних факторів зажадає пристойної кількості фізичних експериментів і, в той же час, немає повної впевненості в тому, що отримані емпіричні залежності можуть бути ефективно використані в реальних робочих умовах.

Тому все це можна розглядати як рекомендації щодо пошуку шляхів реалізації потенціалу систем декорування. У міру обробки результатів експерименту ми намагатимемося інформувати читача.

Сьогодні на практиці оцінку якості оздоблення з урахуванням ступеня впливу різних факторів, пошук шляхів усунення або виправлення різного роду спотворень, на нашу думку, доцільно проводити по відношенню до зорового сприйняття подібності сформованого образу та “первинного”.

При необхідності отримання будь-яких кількісних результатів можна використовувати метод статистичної обробки експертних оцінок.

Водночас ми не заперечуємо й інших можливих підходів.

Публікація в журналі "ПОКРАСКА"

ФОТОГАЛЕРЕЯ ПОЛІМЕРНОГО СУБЛІМАЦІЙНОГО ДЕКОРУВАННЯ