Способ декоративного модифицирования поверхности изделия с применением УФ-отверждаемого полимера и изделие, изготовленное данным способом
METHOD FOR DECORATIVE MODIFICATION OF PRODUCT SURFACE WITH UV-CURING POLYMER AND PRODUCT PRODUCED BY THIS METHOD

Изобретение относится к области производства сувенирной продукции, медалей нумизматического, фаллеристического назначения, монетожетонной продукции и, в частности, к технологическим процессам декоративного модифицирования поверхностей указанного типа изделий для придания им художественной привлекательности с применением ЧПУ оборудования.
Известны технологические процессы декоративного модифицирования поверхности сувенирной и нумизматической продукции путем нанесения изображения на поверхность изделия способом тампонной печати, деколи. Известен способ декоративного модифицирования поверхностей монет, медалей, жетонов, изготовленных из пластичных при холодном деформировании металлов или их сплавов, и изделие, изготовленное по данному способу (RU 2465794, опубл. 10.11.2012), в котором осуществляют изготовление металлозаготовки, облагораживание ее поверхностей очисткой и полированием, холодное пластичное деформирование лицевой и/или оборотной поверхностей путем тиснения на них контрастных по классу шероховатости и тональности объемного матового декора и смежного с ним плоского зеркального декора. Изделие содержит на лицевой или/и оборотной поверхностях объемный матовый и плоский зеркальный декоры, которые на локальном участке или участках поверхностей имеют по внешнему контуру выступ.
В техническом решении патенту RU 2213667, опубл. 10.10.2003 при декоративной модификации изделий на поверхностях их выполняют мозаичный декор на основе монтируемых на поверхности металлических пластинок, инкрустированных стекловидным материалом, различной цветовой палитры. Монтаж металлических пластинок на декорируемой поверхности осуществляют при использовании связующего с клеевой основой. Предлагаемый (патентуемый) способ предполагает достичь визуально схожего эффекта при большей степени автоматизации и использования менее дорогостоящих материалов.
Недостатками существующих способов является:
1) недостаточная гибкость производства и экономическая нецелесообразность изготовления единичных изделий, обуславливаемые необходимостью изготовления печатных форм, оснастки и большими временными затратами на наладку тиража;
2) ограниченность существующих технологий производства нумизматической и сувенирной продукции для получения в один производственный цикл сочетания заданного рельефа, цветового решения и лакирования (частичной или выборочной) изображения для получения художественной привлекательности изделия - как правило, в предшествующем уровне техники для достижения данного результата используется сочетание нескольких последовательных операций и станков - чеканка, цветная деколь, лакирование.
Технический результат настоящего изобретения - расширение технологических возможностей процесса декоративного модифицирования поверхности сувенирной и нумизматической продукции, медалей нумизматического, фаллеристического назначения, монетожетонной продукции путем получения визуального эффекта лакирования, рельефного или цветного изображения, имитации чеканки с многоцветной тампонной печатью с использованием одного печатающего станка.
Предлагается способ декоративного модифицирования поверхности изделия, предпочтительно медали, монеты, жетона, заключающийся в послойном нанесении на поверхность полимера ультрафиолетового отверждения (УФ-отверждаемого полимера) и его полимеризации при этом нанесение УФ-отверждаемого полимера на участок поверхности или на несколько участков поверхности осуществляют в несколько слоев для получения рельефа, который может быть одноуровневым или многоуровневым. Вариативно нанесение УФ-отверждаемого полимера осуществляют с совмещением с существующим рельефом изделия, используют УФ-отверждаемый полимер с различным типом красящего пигмента для получения полноцветного изображения, используют УФ-отверждаемый полимер белого цвета с высокой укрывистой способностью до нанесения цветных слоев, используют прозрачный УФ-отверждаемый полимер, который наносят отдельными микрокаплями с коротким или длинным интервалом между нанесением отдельных микрокапель и их отверждения.
В результате применения способа изобретению согласно получают изделие, предпочтительно медаль, монета, жетон, на поверхность которого нанесено декоративное покрытие в один или несколько слоев на всей поверхности или на участке поверхности или на нескольких участках поверхности изделия, образующее одноуровневый или многоуровневый рельеф. Покрытие может быть цветным, образующим полноцветное изображение, и/или прозрачным. Прозрачное покрытие может быть глянцевое и/или матовое.
Предлагаемая технология декоративной модификации поверхности изделий, получаемых по данной технологии осуществляется с использованием ЧПУ оборудования с печатными элементами (пьезоэлектрическими печатными головами) для нанесения УФ-отверждаемого полимера с заданными характеристикаим в жидком виде на подготовленную поверхность изделия, с последующей фотоплоимеризацией (отверждением) в количестве циклов достаточном для достижения одного или нескольких художественных эффектов в произвольных комбинациях на одном изделии:
1. цветное изображение, получаемое использованием УФ-отверждаемого полимера с красителем (пигментом) заданного цвета;
2. полноцветное изображение, получаемое использованием УФ-отверждаемого полимера с красителями как минимум 4-х базовых цветов по стандарту CMYK (голубой, малиновый, желтый, черный), сочетание которых дает широкий результирующий спектр цветов и оттенков для многоцветной (полноцветной) печати, что позволяет достигать фотореалистичных изображений;
3. использование УФ-отверждаемого полимера высокой укрывистости (т.е. способностью пигмента или пигментированного лакокрасочного материала при равномерном нанесении перекрывать цвет поверхности, на которую он был нанесен) белого цвета позволяет увеличить визуальную привлекательность изображения, производя нанесение данного слоя УФ-отверждаемого полимера до последующих цветных слоев, причем визуальный эффект проявляется тем сильнее, чем сильнее цвет поверхности изделия отличается от белого цвета;
4. для металлических и глянцевых поверхностей нанесение слоев УФ-отверждаемого полимера без использования укрывистого слоя белого цвета в качестве подложки под последующие цветные слои позволяет получить художественный эффект «металлизированной» краски, в качестве металлического блеска используя естественный блеск металлической либо глянцевой поверхности. Использование первичного слоя укрывистого белого фотополимера в качестве контуража для границ последующих цветных слоев усиливает визуальный эффект на контрастности отражающих свойств (блеска) разных элементов наносимого узора;
5. использование УФ-отверждаемого полимера без красящего пигмента позволяет получить визуальный эффект лакирования поверхности.
6. при нанесении УФ-отверждаемого полимера без красящего пигмента с использованием пьезоэлектрических печатных голов при реуглировании интервала до фотоинициации (закрепления) УФ-отверждаемого полимера возможно получить эффекты матового или глянцевого лакирования. При малом интервале отдельные наносимые микрокапли УФ-отверждаемого полимера затвердевают (фотополимеризуются) раздельно, создавая шероховатую (визуально - матовую) поверхность. При длительном интервале отдельные наносимые микрокапли УФ-отверждаемого полимера стекаются и соединяются в большие участки фотополимерной композиции и выравниваются под действием поверхностного натяжения, что при дальнейшей фотополимеризации дает гладкую (визуально - глянцевую) поверхность;
7. нанесение УФ-отверждаемого полимера без красящего слоя выборочно (не на всю поверхность изделия) позволяет получить художественный эффект, выделяя определенные элементы наносимого изображения.
8. при многослойном наложении УФ-отверждаемого полимера с промежуточной фотополимеризацией получается многоуровневый рельеф, который позволяет увеличить художественную составляющую композиции, а также использоваться как самостоятельный эффект для имитации эффекта объемной чеканки изделия или объемного литья изделия.
В настоящем изобретении нанесение УФ-отверждаемого полимера предполагается осуществлять автоматическим способом с использованием любого оборудования УФ-печати, состоящего из непосредственно печатающего блока с пьезоэлектрическими печатными головами и управляющего компьютера (блока ЧПУ), и позволяющего наносить материал в жидком состоянии согласно заданной программе. Используется стандартный УФ-отверждаемый полимер (чернила и лаки любых представленных на рынке производителей, например Mimaki, Roland или других), прозрачный или цветной. Изделие может быть выполнено из любого материала, например, металла (нержавеющая сталь, алюминий, сплавы из меди, латуни и т.п.), пластика (стеклопластика, полипропилена, полиэтилентерефталата (ПЭТФ), поликарбоната, акриловой смолы и т.п.), керамики, стекла, фарфора. Под поверхностью понимается любая поверхность изделия, включая лицевую или оборотную сторону монеты, медали, жетона.
В настоящем изобретении нанесение каждого слоя УФ-отверждаемого полимера чередуется с этапом фотополимеризации нанесенного слоя при помощи излучения (УФ или иного диапазона, в соответствии с диапазоном фотоинициации (отверждения) используемого УФ-отверждаемого полимера).
В настоящем изобретении общий вид получаемого изделия зависит от сочетания различных УФ-отверждаемых полимеров (прозрачного, белого или любых других цветов) и режимов фотополимеризации, что позволяет получать различные виды декоративных покрытий на изделии: цветное, рельефное изображение, изображение с эффектом матового или глянцевого лака.
Предлагаемый способ декоративного модифицирования поверхности изделия иллюстрируется примером изготовления медали с барельефом. Предлагаемый способ декоративного модифицирования поверхности изделия включает осуществление ниже описанных технологических операций:
1) в качестве изделия используется заготовка из металла (в данном случае медно-никелевый сплав) определенной формы. Для медалей и сувенирных монет - как правило, плоская заготовка круглой формы (фиг. 1);
2) при наличии технических загрязнений используемая заготовка может быть очищена, например, этиловым спиртом. В случае сложных загрязнений возможна очистка поверхности с использованием слабых растворов кислот (уксусной, ортофосфорной, соляной), причем в данном случае наблюдается повышение адгезии материала заготовки со слоем УФ-отверждаемого полимера;
3) для достижения наилучшего сцепления наносимого изображения допустимо нанесение специального грунтовочного слоя (праймера), повышающего адгезию наносимой УФ-отверждаемого полимера к поверхности заготовки;
4) в соответствии с требуемым результатом составляется программа для управления печатающим станком с ЧПУ, использующем пьезоэлетрические печатные головы, для точного и дозированного нанесения УФ-отверждаемого полимера в жидком виде на поверхность заготовки;
5) для получения рельефного изображения УФ-отверждаемый полимер наносится выборочно (в соответствии с составленной программой) в несколько слоев, причем между нанесением последующего слоя производится фотополимеризация (отверждение) предыдущего слоя при помощи излучения заданного диапазона). Требуемая высота рельефа достигается многократным наложением слоев. Использование программного управления позволяет использование различных по контуру и площади заполнения слоев фотополимерной композиции, что позволяет изготавливать не только плоский рельеф, но и многоуровневый рельеф (барельеф), что увеличивает художественную и эстетическую составляющую получаемого изделия;
6) для получения цветного изделия используется УФ-отверждаемый полимер с добавлением красящих пигментов;
7) для получения многоцветного (полноцветного) изображения фотографического качества необходимо использование как минимум четырех цветных УФ-отверждаемых полимеров различных цветов по стандарту CMYK (голубой, розовый, желтый, черный), при этом многоцветное (полноцветное) изображение достигается составлением нужных оттенков из четырех заданных цветов;
8) для увеличения насыщенности и яркости используемого изображения возмоно использование дополнительного УФ-отверждаемого полимера белого цвета с высокой укрывистой способностью. Применение такого белого слоя до нанесения цветных слоев общую яркость получаемого изображения, в особенности на заготовках из материалов темного цвета;
9) для получения дополнительных визуальных эффектов возможно использование прозрачного УФ-отверждаемого полимера (без красящих пигментов), что дает визуальное восприятие матового лакированного покрытия (при коротком интервале между нанесением отдельных микрокапель УФ-отверждаемого полимера и их отверждения) и глянцевого лакированного покрытия (при долгом интервале между нанесением отдельных микрокапель УФ-отверждаемого полимера и их отверждения, достаточным для слияния отдельных микрокапель в общую гладкую поверхность, выровненную поверхностным натяжением).
В результате описанных технологических приемов получаемое изделие (фиг. 2, фиг. 3) имеет плоский рельеф (слово «пример»), объемный многоуровневый рельеф (элемент звезда) в сочетании с цветным изображением и возможностью дополнительной художественной акцентуации глянцевым или матовым покрытием на деталях изображения на лицевой или/и оборотной поверхностях. Сочетание на получаемом металлическом изделии рельефного и цветного декора имитирует чеканку и многоцветную тампонную печать. Таким образом, несколько процессов обработки изделия, традиционно выполняемых на разном оборудовании в несколько этапов и требующих дополнительного изготовления оснастки и форм, получено с использованием одного печатающего станка.
Технологический процесс изготовления изделий по настоящему изобретению промышленно апробирован.