ITUB20155663A1 - Processo di realizzazione di una lastra calcografica - Google Patents
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Description
D ESCRIZI O N E
PROCESSO DI REALIZZAZIONE DI UNA LASTRA CALCOGRAFICA
La presente invenzione ha per oggetto un processo di realizzazione di una lastra calcografica del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione. In particolare, l'invenzione ha per oggetto un processo attraverso cui ottenere una lastra per calcografia e in particolare, una lastra per “security printing", ossia per la stampa di articoli quali banconote, francobolli e simili.
Sono attualmente noti diversi processi di realizzazione di lastre calcografiche. Uno dei più noti, comprende innanzitutto, l'incisione di un calco in Kapton<®>riproducente, in negativo, il disegno della stampa.
Successivamente è depositata, tramite deposito chimico, un primo strato in argento rivestente la superficie incisa del calco in Kapton<®>. È poi realizzata una prima lastra, depositando, tramite galvanostegia, uno strato metallico, preferibilmente in Nichel, ricoprente lo strato di argento precedentemente depositato. Il calco e lo strato di argento sono poi separati dalla prima lastra in Nichel. Sulla detta prima lastra in Nichel è posto un distaccante, sul lato dove precedentemente era presente l’argento. Successivamente, sul lato del distaccante è nuovamente accresciuto un secondo strato in Nichel. Tale secondo strato in Nichel è poi distaccato dal primo strato in Nichel e rivestito con cromo esavalente, tramite galvanostegia.
Quest’ultimo strato in Nichel, rivestito in Cromo, è quindi sagomato come la lastra in Kapton<®>e, avendo ricalcato i recessi costituenti il negativo del calco in Kapton<®>, presenta i bassorilievi propri della stessa stampa.
Una differente tecnica di realizzazione è descritta nella domanda di brevetto US-A-2006/0254444. Tale tecnica prevede di realizzare direttamente una lastra in ottone incisa tramite laser e, successivamente, rivestita con cromo esavalente tramite galvanostegia.
Le tecniche note sopra citate presentano alcuni importanti inconvenienti.
Un primo inconveniente è dato dall’avere processi di realizzazione di una lastra calcografica particolarmente lunghi e laboriosi. Un altro inconveniente è quindi rappresentato dai conseguenti elevati costi di produzione che caratterizzano i processi di realizzazione delle lastre calcografiche.
Un altro inconveniente dei noti processi di realizzazione di queste lastre è da identificarsi nell’utilizzo del cromo esavalente. Infatti, secondo diversi recenti studi, il cromo esavalente è cancerogeno, per cui è necessario limitare, per gli addetti ai lavori, l’esposizione allo stesso. È inoltre molto problematico smaltire i reflui dati dall’utilizzo dello stesso cromo esavalente nei detti procedimenti. In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione è ideare un processo di realizzazione di una lastra calcografica in grado di ovviare sostanzialmente agli inconvenienti citati.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è avere un processo di realizzazione che permetta di ottenere, in maniera semplice e veloce, una lastra calcografica. Nell'ambito di detto compito tecnico è un importante scopo dell'invenzione avere un processo di realizzazione sostanzialmente privo dei problemi di sicurezza e salute legati aN'utilizzo del cromo esavalente ed alla gestione dei reflui che caratterizzano lo stesso cromo esavalente.
Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da un processo di realizzazione di una lastra calcografica come rivendicato nell’annessa Rivendicazione 1 .
Esecuzioni preferite sono evidenziate nelle rivendicazioni dipendenti.
Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di esecuzioni preferite dell'invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:
la Fig. 1 mostra uno schema di una lastra calcografica realizzata tramite il processo secondo l'invenzione; e
la Fig. 2 illustra la sequenza numerica di fasi perché compone il processo di realizzazione di una lastra calcografica secondo l’invenzione.
Nel presente documento, le misure, i valori, le forme e i riferimenti geometrici (come perpendicolarità e parallelismo), quando associati a parole come "circa" o altri simili termini quali "pressoché" o "sostanzialmente", sono da intendersi come a meno di errori di misura o imprecisioni dovute a errori di produzione e/o fabbricazione e, soprattutto, a meno di una lieve divergenza dal valore, dalla misura, dalla forma o riferimento geometrico cui è associato.
Con riferimento alle Figure citate, il processo di realizzazione di una lastra calcografica secondo l'invenzione è globalmente indicato con il numero 1 .
Esso è atto a permettere di realizzare una lastra calcografica 10 atta a essere utilizzata per security printing, ossia per la stampa di articoli come, ad esempio, banconote, francobolli e simili.
In particolare, il processo 1 permette di ottenere una lastra calcografica 10 comprendente una superficie di stampa 10a riportante almeno un’incisione e, quindi, riproducente la stampa di una superficie di una banconota, un francobollo, o simile.
La lastra calcografica 10 comprende una piastra di base 11 su cui, come in seguito descritto, è ricavata una superficie incisa 11a riproducente l’incisione; un rivestimento 12, della superficie incisa 11 a, definente la superficie di stampa La piastra di base 11 è in materiale metallico e, in dettaglio, realizzata preferibilmente in un materiale scelto tra ottone e acciaio, Nichel o in altre leghe, quali il bronzo e simili.
Il rivestimento 12 ha una durezza superiore a 700 HV e, preferibilmente, superiore a 1500 HV. In particolare, esso è in cromo metallo, o nitruro di cromo. In alternativa potrebbe essere preferibilmente realizzato in Nitruri o Carburi o Carbonitruri di uno dei seguenti materiali: Titanio, Zirconio, Titanio-Alluminio, Cromo-Alluminio, CrC o CrCN, o altro ancora.
Il processo di realizzazione 1 comprende, per sommi capi, una fase di incisione 2 di una piastra di base 11 presentante una superficie incisa 11 a; e almeno un processo di rivestimento 3 in cui la superficie incisa 11a è, preferibilmente pressoché interamente, rivestita con il rivestimento 12 completando la lastra calcografica 10.
Nella fase di incisione 2, la superficie incisa 11a è ottenuta per asportazione di materiale dalla piastra di base 11. In dettaglio, la superficie incisa 11a è ottenuta tramite incisione laser. Detto tipo di incisione laser è di per sé nota. Il processo di rivestimento 3 è realizzato tramite deposizione in alto vuoto, ossia tramite un procedimento di rivestimento realizzato in camere sottovuoto e, quindi, in ambienti con pressione interna molto bassa e, più precisamente, in alto vuoto (pressione interna sostanzialmente compresa tra 10<1>Pa e 10<"5>Pa). In particolare, la deposizione in alto vuoto utilizzata per il rivestimento 12 è preferibilmente PVD ( Physical Vapor Deposition), preferibilmente tramite tecniche di evaporazione ad arco catodico o magnetron sputtering, oppure anche PACVD ( Plasma-Assisted Chemical Vapour Deposition ) o PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition).
Di seguito è descritto un esempio preferito e vantaggioso del processo di rivestimento 3 consistente in un procedimento PVD ad arco catodico.
Il processo di rivestimento 3 comprende, inizialmente, il vincolo di una o più piastre base 11 su un dispositivo di supporto e disponibile in un contenitore definente una camera per deposizione in alto vuoto. Un esempio di tale dispositivo di supporto e di tale contenitore è descritto in EP-B-2832555 paragrafi [0Q19]-[0056] qui inglobati per riferimento.
Disposte le piastre di base 11 nella camera, il processo di rivestimento 3 comprende la messa sottovuoto della camera e, in particolare, la riduzione della pressione interna della camera a un valore sostanzialmente compreso tra 1x10<"3>e 5x10<"3>Pa.
Preferibilmente, contemporaneamente alla messa sottovuoto della camera, è realizzato il riscaldamento delle piastre la cui temperatura è, opportunamente, portata a sostanzialmente 100-200 °C.
In seguito al vincolo della piastra di base 11 possono seguire delle fasi di preparazione delle piastre di base 11 , quali fasi di attivazione superficiale e/o delle lastre mediante uno o più tecniche scelte tra una o più delle seguenti tecniche di seguito dettagliate: Plasma etching mediante glow discharge; lon etching; Sputter cleaning.
Il Plasma etching mediante glow discharge prevede che, all’interno della camera da vuoto siano introdotti uno o più gas scelti fra Argon, Azoto, Ossigeno, Idrogeno, fino ad una pressione totale, all’interno della camera, compresa fra O.SPa e 4Pa e viene innescata una scarica mediante applicazione di una differenza di potenziale fra i substrati da trattare, a potenziale negativo, e le pareti della camera, a massa, compresa fra 400V e 1200V generando cosi un plasma.
La tecnica lon etching prevede che, all’interno della camera da vuoto, sia introdotto uno o più gas scelti fra Argon e Azoto fino ad una pressione totale, all’interno della camera, compresa fra 10<"2>Pa e 1 Pa. La stessa tecnica prevede inoltre che, contemporaneamente, vengano accese una o più sorgenti di evaporazione ad arco catodico equipaggiate con target, ad esempio in Cromo o negli altri materiali precedentemente citati, con una corrente compresa fra 80A e 200A e sia posizionato uno schermo fra le sorgenti e le lastre da trattare, in modo tale da impedire la deposizione diretta dei materiali evaporati dalle sorgenti stesse. In seguito è indotta una polarizzazione dei substrati mediante applicazione di una differenza di potenziale fra i substrati da trattare, a potenziale negativo, e le pareti della camera, a massa, compresa fra 400V e 1200V. Gli ioni dei gas introdotti e generati dal bombardamento degli ioni metallici prodotti durante il processo di evaporazione vengono attratti dalla polarizzazione applicata bombardando la superficie dei substrati (bombardamento ionico con ioni gassosi).
La tecnica di Sputter cieaning prevede che, all’interno della camera da vuoto siano introdotti uno o più gas scelti fra Argon e Azoto fino ad una pressione totale, all’interno della camera, compresa fra 10<"2>Pa e 1 Pa. La stessa tecnica inoltre prevede che contemporaneamente siano accese una o più sorgenti di evaporazione ad arco catodico equipaggiate con target, ad esempio in Cromo o negli altri materiali precedentemente citati, con una corrente compresa fra 80A e 200A, sia indotta una polarizzazione dei substrati mediante applicazione di una differenza di potenziale fra i substrati da trattare, a potenziale negativo, e le pareti della camera, a massa, compresa fra 400V e 1200V. Gli ioni metallici generati durante il processo di evaporazione vengono attratti dalla polarizzazione applicata bombardando la superficie dei substrati (bombardamento ionico con ioni metallici).
In seguito alle fasi di preparazione possono essere realizzate una o più fasi di accrescimento di strati detti strati di adesione.
Nelle dette fasi di accrescimento degli strati di adesione sono introdotti, nella camera da vuoto, uno o più gas scelti fra Argon e Azoto fino ad una pressione totale (all'interno della camera) compresa fra 0.1 Pa e 4 Pa.
Contemporaneamente, sono accese una o più sorgenti di evaporazione ad arco catodico equipaggiate con target preferibilmente di Cromo, o negli altri materiali precedentemente citati, con una corrente compresa fra 80 A e 200 A. È indotta una polarizzazione dei substrati mediante applicazione di una differenza di potenziale fra i substrati da trattare, a potenziale negativo, e le pareti della camera, a massa, compresa fra 50V e 400V. Gli ioni metallici generati durante il processo di evaporazione vengono attratti dalla polarizzazione applicata condensando sulla superficie delle lastre e costituendo uno o più strati metallici, ad esempio di Cromo o Nitruro di Cromo o negli altri materiali precedentemente citati.
La durata di ciascuna di queste fasi è preferibilmente compresa fra 5’ e 120’ e la temperatura all'interno della camera viene mantenuta costante ad un valore compreso fra 100° e 200°C.
Successivamente alla fase di accrescimento degli strati di adesione seguono una o più fasi di accrescimento di strati detti strati di rivestimento veri e propri. Nelle dette fasi di accrescimento degli strati di rivestimento sono introdotti, nella camera da vuoto, uno o più gas scelti fra Argon, Azoto, Metano, Acetilene, fino ad una pressione totale, all'interno della camera, compresa fra 0.1 Pa e 4 Pa. Contemporaneamente sono accese una o più sorgenti di evaporazione ad arco catodico equipaggiate con target preferibilmente di Cromo, o negli altri materiali precedentemente citati, con una corrente compresa fra 80 A e 200 A. È indotta una polarizzazione dei substrati mediante applicazione di una differenza di potenziale fra i substrati da trattare, a potenziale negativo, e le pareti della camera, a massa, compresa fra 50 V e 400 V. Gli ioni metallici generati durante il processo di evaporazione vengono attratti dalla polarizzazione applicata condensando sulla superficie delle lastre e costituendo uno o più strati, ad esempio di Cromo o Nitruro di Cromo. La durata di ciascuna di queste fasi è preferibilmente compresa fra 5’ e 120’ e la temperatura all'interno della camera viene mantenuta costante ad un valore compreso fra 100° e 200°C.
Il processo di realizzazione 1 , indipendentemente dalla tecnica di deposizione utilizzata, comprende almeno una fase di pulizia 4 atta ad eliminare contaminanti e altre impurità dalla piastra di base 11.
In particolare, il processo 1 può comprendere uno o più processi di pulizia 4 eseguiti prima della fase di incisione 2 e/o tra le fasi 2 e 3.
Il processo di pulizia 4 comprende almeno una fase di lavaggio 41 d’impurità dalla piastra di base 11 ; almeno una fase di risciacquo 42 della piastra di base 11 , e una fase di asciugatura 43 della piastra di base 11 .
Sono preferibilmente realizzate una pluralità di fasi di lavaggio 41 , preferibilmente due. Ciascuna fase di lavaggio 41 è eseguita tramite lavaggio con detergenti e cavitazione, seguito da un primo risciacquo con acqua, ad esempio con acqua di rete. Il detergente può essere acido o alcalino, preferibilmente sono realizzate due fasi di lavaggio 41 , una con detergente acido e uno alcalino. La temperatura dell’acqua è sostanzialmente compresa tra 20°C e 80°C. La cavitazione è fatta usando trasduttori a ultrasuoni con densità di potenza preferibilmente compresa fra 5W/L e 10W/L. Ogni fase di lavaggio 41 ha una durata pressoché compresa tra 30 secondi e 10 minuti. Sono preferibilmente realizzate una pluralità di fasi di risciacquo 42, in seguito alle fasi di lavaggio, preferibilmente da due a sette.
Ogni fase di risciacquo 42 è eseguita immergendo la piastra di base 11 in una vasca contenente acqua priva di detergente e, opportunamente, avente temperatura sostanzialmente compresa 20°C - 60°C. Essa ha una durata pressoché compresa tra 20 secondi e 3 minuti ed è operata tramite immersione e/o cavitazione. In dettaglio, questa fase prevede immersione e, preferibilmente, immersione e cavitazione.
L'immersione è eseguita disponendo la piastra 11 in una vasca contenente acqua demineralizzata con conducibilità pressoché compresa fra 0.01pS/cm e 5pS/cm. Preferibilmente, le dette fasi di risciacquo 42 sono eseguite con acqua demineralizzata a conducibilità decrescente.
L’acqua ha una temperatura sostanzialmente compresa fra 20°C e 50°C.
La cavitazione è eseguita grazie a trasduttori a ultrasuoni aventi densità di potenza pressoché compresa fra 5W/L e 10W/L.
La fase di risciacquo 42 ha una durata pressoché compresa tra 10 secondi e 5 minuti.
Al termine della fase di risciacquo 42 si ha la fase di asciugatura 43.
In questa fase 43, la piastra di base 11 è posta in un forno o altro dispositivo similare atto a portare la piastra a una temperatura pressoché compresa fra 20°C e 200 °C e, in particolare, tra 70 e 120°C.
La fase di asciugatura ha durata pressoché compresa tra 5 e 20 minuti.
L'invenzione consente importanti vantaggi.
Un primo importante vantaggio è dato dal fatto che il processo di realizzazione 1 , al contrario di quelli noti, risulta particolarmente semplice e veloce. La semplicità del procedimento di realizzazione 1 è, inoltre, dovuta al fatto che lo stesso procedimento non prevede la realizzazione di un calco in Kapton<®>e le successive complesse fasi, ma prevede l'incisione diretta e il rivestimento della lastra di stampa.
Tale semplicità comporta una riduzione dei costi di produzione e quindi dei costi lastra calcografica 10.
Un altro importante vantaggio è dato dall'essenza dell' utilizzo di cromo esavalente. Infatti, i processi in alto vuoto descritti consentono di realizzare il rivestimento 12 per mezzo di cromo metallo, che è opportunamente utilizzato, in luogo del cromo esavalente. Il cromo metallo non presenta rischi analoghi a quelli citati circa il cromo esavalente, che deve essere invece utilizzato nei procedimenti galvanici. Possono essere utilizzati anche altri metalli putì o in lega.
L'invenzione è suscettibile di varianti rientranti nell'ambito del concetto inventivo descritto nelle rivendicazioni indipendenti e dei relativi equivalenti tecnici. In tale ambito, tutti i dettagli sono sostituibili da elementi equivalenti e i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.
Claims (11)
- RIVEN DI CAZI O N I 1. Processo di realizzazione (1) di una lastra calcografica (10) comprendente una superficie di stampa (1 Oa) riportante una incisione; detto processo di realizzazione (1) essendo - caratterizzato dal fatto di comprendere - una fase di incisione (2), tramite incisione laser, di una piastra di base (11) in materiale metallico per realizzare una superficie incisa (11 a) riproducente detta incisione; - un processo di rivestimento (3) in cui, tramite deposizione in alto vuoto, è realizzato un rivestimento (12) di detta superficie incisa (11 a) avente durezza almeno pari a 700 HV e definente detta superficie di stampa (10a).
- 2. Processo di realizzazione (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta deposizione in alto vuoto è realizzata tramite procedimento PVD.
- 3. Processo di realizzazione (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detta deposizione in alto vuoto è realizzata tramite procedimento PVD magneton sputte ring.
- 4. Processo di realizzazione (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta deposizione in alto vuoto è realizzata tramite procedimento PECVD o PACVD.
- 5. Processo di realizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto rivestimento (12) ha una durezza almeno pari a 1500 HV.
- 6. Processo di realizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto rivestimento (12) è in realizzato in un materiale scelto tra cromo e nitruro di cromo.
- 7. Processo di realizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto rivestimento (12) è in realizzato in cromo metallo.
- 8. Processo di realizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni 1 -4, in cui detto rivestimento (12) è in realizzato in un materiale scelto tra Nitruri o Carburi o Carbonitruri di uno dei seguenti materiali: Titanio, Zirconio, Titanio-Alluminio, Cromo-Alluminio.
- 9. Processo di realizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni 1 -7, in cui detto piastra di base (11) è in ottone.
- 10. Processo di realizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta piastra di base (11) è in acciaio.
- 11. Processo di realizzazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente un processo di pulizia (4) comprende almeno una fase di lavaggio (41) di detta piastra di base (11); almeno una fase di risciacquo (42) di detta piastra di base (11); e una fase di asciugatura (43) di detta piastra di base (11).
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