PL202216B1 - Sposób wytwarzania wytłaczanych powierzchni przedmiotów, zwłaszcza powierzchni o wysokim połysku względnie powierzchni dekoracyjnych płyt oraz narzędzie prasujące do stosowania tego sposobu - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania wyt laczanych powierzchni przedmiotów, zw laszcza powierzchni o wysokim po lysku wzgl ednie powierzchni dekoracyjnych p lyt, który charakteryzuje si e tym, ze stosuje si e narz edzie prasuj ace (1) z naniesion a w znany sposób na ze- wn etrzn a powierzchni e (2) narz edzia prasuj acego (1) tward a pow lok a (3) na bazie w egla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, o twardo sci przewy zsza- j acej 1800 HV (wed lug Vickersa), przy czym narz e- dzie prasuj ace (1) wyt lacza plastyczn a powierzchni e zewn etrzn a materia lu przedmiotu, zw laszcza p lyty. Narz edzie prasuj ace do wytwarzania wyt laczanych powierzchni przedmiotów, zw laszcza powierzchni o wysokim po lysku wzgl ednie powierzchni dekoracyj- nych p lyt, maj ace posta c p laskiego t locznika wzgl ed- nie ta smy bez ko nca, albo walca wyt laczaj acego, charakteryzuj ace si e tym, ze jest zaopatrzone w wy- tworzon a w znany sposób tward a pow lok e (3) na bazie w egla, w konfiguracji bezpostaciowego diamen- tu, trwale osadzona na zewn etrznej powierzchni (2) narz edzia prasuj acego (1), przy czym grubo sc tej pow loki wynosi od 0,1 µm do 10 µm, za s jej twardo sc wynosi powy zej 1800 HV (w skali Vickersa). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wytłaczanych powierzchni przedmiotów, zwłaszcza powierzchni o wysokim połysku względnie powierzchni dekoracyjnych płyt.

Przedmiotem wynalazku jest również narzędzie prasujące do wytwarzania wytłaczanych powierzchni przedmiotów, zwłaszcza powierzchni o wysokim połysku względnie powierzchni dekoracyjnych płyt, mające postać płaskiego tłocznika względnie taśmy bez końca, albo walca wytłaczającego.

Do obróbki płaskich płyt, zwłaszcza płyt drewnopodobnych, powleczonych warstwą aminoplastów stosuje się narzędzia prasujące. Na przykład znane jest powlekanie płaskich wielkoformatowych płyt drewnopodobnych, zwłaszcza płyt wiórowych oraz płyt ognioodpornych MDF (Medium Density Fireboards) lub HDF (High Density Fireboards) w ogrzewanych prasach hydraulicznych pod wysokim ciśnieniem i w podwyższonej temperaturze. W podobny sposób wytwarza się również płyty laminowane. W wyniku obróbki powierzchni płyt uzyskuje się jedwabisty mat, wysoki połysk względnie powierzchnie dekoracyjne o strukturze przestrzennej najczęściej imitującej słoje drewna.

W celu ochrony przed uszkodzeniem stosunkowo drogich narzędzi prasujących, ich zewnętrzna powierzchnia jest najczęściej zaopatrzona w twardą warstwę chromu o grubości do 20 μm.

Do powlekania płyt ognioodpornych HDF o powierzchni dodatkowo odpornej na ścieranie, stosowanych jako płyty podłogowe, stosuje się dotychczas narzędzia prasujące o stosunkowo niewielkiej żywotności, wynoszącej od 15000 do maksimum 25000 cyklów roboczych, po których obserwuje się trwałe zmiany powłoki chromowej, powodujące odpowiednie zmiany stopnia połysku lub wyrazistości powierzchni dekoracyjnej. W wyniku staje się wówczas konieczność ponownego chromowania powierzchni narzędzia.

Silne ścieranie powierzchni narzędzia prasującego spowodowane jest najczęściej uwalnianiem się niektórych substancji chemicznych znajdujących się w materiale obrabianej powierzchni, a zwłaszcza dodatków zawartych w warstwie powierzchniowej, na przykład tlenku glinu Al2O3. AI2O3 mające współczynnik załamania 1,57 dobrze się spaja zwłaszcza z celulozą o współczynniku załamania 1,53 i z żywicą melaminową o współczynniku załamania 1,55, dzięki czemu uzyskuje się zwykle przezroczystą zewnętrzną warstwę żywicy melaminowej. Przezroczystość tę zachowuje powierzchnia płyty mimo stosowania chroniącej ją przed uszkodzeniem warstwy papieru na dekoracyjnej warstwie żywicy melaminowej. Rozkład cząsteczek Al2O3 w warstwie papieru jest niejednorodny, jednakże zwykle znajdują się one na jego powierzchni.

Powlekanie płyt ognioodpornych HDF wymaga nadania ruchu względnego między matrycą a obrabianą powierzchnią, wskutek czego cząsteczki tlenku aluminium trą się o cząsteczki chromu, zmniejszając odpowiednio gładkość powierzchni narzędzia i powodując jej przedwczesne ścieranie. W celu zwiększenia odporności na ścieranie stosuje się, zwłaszcza w produkcji płyt podłogowych z PDF, różne domieszki, które powodują jednak negatywne skutki dla żywotności narzędzia pokrytego warstwą chromu, co wynika z faktu, że AI2O3 ma twardość od 1800 do 2000 HV (w skali Vickersa), zaś warstwa chromu ma twardość jedynie od 900 do 1000 HV.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 509 875 A1 znany jest sposób powlekania przedmiotu, zwłaszcza metalowego, twardą powłoką na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, techniką nazywaną „plazma w obecności CVD (CVD - Chemical Vapour Deposition). Istota tego sposobu polega na wprowadzaniu gazu zawierającego węgiel z dodatkiem jednego albo kilku węglowodorów do komory próżniowej zawierającej metalową podporę, połączoną z generatorem prądu, na której znajduje się powlekany przedmiot, oraz na wywoływaniu wyładowań elektrycznych we wnętrzu tej komory. Dzięki temu temperatura powlekanej powierzchni przedmiotu wzrasta do około 120°C przy ciśnieniu umożliwiającym wzbudzenie fizyczne i chemiczne gazu i jego jonizację. W wyniku uzyskuje się twardą powłokę na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu. Istota sposobu według tego wynalazku polega na dodawaniu do gazu zawierającego węgiel około 70% węglowodorowego związku krzemowego, zwłaszcza silanu lub tetrametylosilanu jako czynnika pobudzającego, oraz 1% do 30% związku zawierającego przynajmniej jeden atom pierwiastka zbliżonego w tablicy Mendelejewa do węgla.

Sposób ten znajduje dotychczas zastosowanie w budowie maszyn, hydraulice, pneumatyce do wytwarzania form wtryskowych, a także w technice próżniowej.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania wytłaczanych powierzchni przedmiotów, zwłaszcza powierzchni o wysokim połysku względnie powierzchni dekoracyjnych płyt przy zastoPL 202 216 B1 sowaniu narzędzia prasującego o znacząco podwyższonej żywotności, a równocześnie powiększonej odporności jego powierzchni na działanie monomerów żywicy fenolowej.

Cel ten zrealizowano w sposobie wytwarzania wytłaczanych powierzchni przedmiotów, zwłaszcza powierzchni o wysokim połysku względnie powierzchni dekoracyjnych płyt według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że stosuje się narzędzie prasujące z naniesioną w znany sposób na zewnętrzną powierzchnię narzędzia prasującego twardą powłoką na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, o twardości przewyższającej 1800 HV (według Vickersa), przy czym narzędzie prasujące wytłacza plastyczną powierzchnię zewnętrzną materiału przedmiotu, zwłaszcza płyty.

Prasowaniu poddaje się powierzchnię obrabianego przedmiotu, zwłaszcza płyty, o wysokiej odporności na ścieranie, zawierającą dodatek korundu względnie tlenku glinu Al2O3 albo też podobnego materiału, przy czym twardość tej powierzchni jest mniejsza od twardości powłoki zewnętrznej powierzchni narzędzia prasującego.

Powierzchnię o wysokim połysku ewentualnie powierzchnię dekoracyjną plastycznego materiału przedmiotu, zwłaszcza pokrywającego powierzchnię płyty, uzyskuje się kolejno przez plastyfikację tego materiału, naniesienie odpowiedniej struktury powierzchni przez wytłoczenie oraz jego utwardzenie.

Obróbce poddaje się jedno- względnie wielowarstwowy materiał, zwłaszcza płyty drewniane względnie drewnopodobne pokryte powłoką z tworzywa sztucznego, płyty z tworzywa sztucznego oraz laminaty pokryte lub nie pokryte nakładkami papierowymi.

W trakcie wytłaczania materiału narzędzie prasujące ogrzewa się do temperatury niższej od progu rekrystalizacji materiału narzędzia i korzystnie równej punktowi mięknięcia wytłaczanego tworzywa sztucznego względnie powłoki z tego tworzywa, albo też laminaty pokryte lub nie pokryte powłoką papierową.

Obróbce poddaje się wielkoformatowe płaskie powierzchnie materiału z tworzywa sztucznego względnie powłoki z tworzywa sztucznego, albo też z laminatu pokrytego względnie nie pokrytego nakładką papierową.

Obróbce poddaje się materiały, powłoki względnie laminaty z tworzywa sztucznego stanowiącego duroplasty.

Celem wynalazku jest również opracowanie struktury narzędzia prasującego o znacząco przedłużonej żywotności i odporności jego powierzchni na działanie monomerów żywicy fenolowej.

Cel ten zrealizowano w narzędziu prasującym według wynalazku, które charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzone w wytworzoną w znany sposób twardą powłokę na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, trwale osadzoną na zewnętrznej powierzchni narzędzia prasującego, przy czym grubość tej powłoki wynosi od 0,1 μm do 10 μm, zaś jej twardość wynosi powyżej 1800 HV (w skali Vickersa).

Twarda powłoka narzędzia według wynalazku jest korzystnie wytworzona w znany sposób z amorficznego węgla.

Powierzchnia zewnętrzna narzędzia według wynalazku jest korzystnie gładka względnie stanowi przestrzenną strukturę dekoracyjną, zwłaszcza imitacyjną.

Narzędzie według wynalazku jest korzystnie wykonane ze stali, zwłaszcza ze stali stopowej lub z mosiądzu.

Przed naniesieniem twardej powłoki na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, jego powierzchnię korzystnie wytrawia się gazem szlachetnym przez napylanie katodowe.

Narzędzie według wynalazku jest korzystnie zaopatrzone w warstwę pośrednią z chromu, znajdującą się na powierzchni ze stali względnie mosiądzu, lecz pod twardą powłoką na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu.

Narzędzie według wynalazku jest korzystnie zaopatrzone w, znajdującą się pod twardą powłoką na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, warstwę pośrednią z krzemu, tlenku krzemu, węglika krzemu naniesioną za pomocą rozpylania katodowego albo też w warstwę pośrednią z azotynu tytanu naniesioną za pomocą napylania plazmowego.

Badania eksploatacyjne narzędzia prasującego według wynalazku wykazały, że jego żywotność jest około dwukrotnie wyższa w porównaniu do żywotności podobnych narzędzi znanych ze stanu techniki. Ponadto narzędzie to charakteryzuje się lepszymi parametrami obrabianej powierzchni, większą tolerancją na ścieranie, polerowanie względnie wytwarzanie struktury przestrzennej powierzchni dekoracyjnych, zwłaszcza imitujących. Okazało się również, że stosując na narzędziu prasującym nakładki papierowe z zawartością AI2O3, uzyskuje się dalsze zwiększenie żywotności narzędzia.

PL 202 216 B1

Narzędzie prasujące według wynalazku jest uwidocznione w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym na rysunku, przedstawiającym część tego narzędzia w postaci obrotowego walca, mającego powierzchnię stanowiącą odwzorowanie negatywowe powierzchni wytłaczanej na przedmiocie, zwłaszcza płycie, w przekroju poprzecznym.

Narzędzie prasujące 1, wykonane korzystnie ze stali stopowej, zwłaszcza chromowej, jest zaopatrzone w twardą powłokę 3 na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, pokrywającą jej powierzchnię 2 oraz ewentualnie warstwę pośrednią 4, wykonaną przykładowo z chromu. Powłoka 3 ma zewnętrzną powierzchnię dekoracyjną odpowiadającą przykładowo strukturze 5 słojów lub porów drewna.

Narzędzie prasujące 1 jest stosowane do wytwarzania płyt drewnopodobnych powleczonych względnie laminowanych tworzywem sztucznym i wykorzystywanych w produkcji mebli. Zewnętrzna powierzchnia narzędzia prasującego 1 ma charakter dekoracyjny i jest odwzorowywana na powierzchni powłoki pokrywającej wytwarzane płyty. Narzędzie prasujące 1 ma korzystnie postać płaskiego tłocznika względnie taśmy bez końca, albo też obrotowej matrycy i jest wykonane z blachy stalowej, korzystnie stopowej lub mosiężnej. W przypadku blachy stalowej korzystne jest powleczenie jej miedzią lub mosiądzem, a następnie utworzenie warstwy pośredniej 4 za pomocą chromowania elektrolitycznego. Możliwe jest również stosowanie warstwy pośredniej wytworzonej z krzemu, tlenku krzemu lub węglika krzemu, naniesionej za pomocą rozpylania katodowego po uprzednim jej wytrawieniu gazem szlachetnym. W niektórych przypadkach korzystne jest również stosowanie warstwy pośredniej 4 z azotynu tytanu, naniesionej za pomocą napylania plazmowego.

Na warstwę pośrednią 4 nanosi się twardą powłokę 3 na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu w znanym procesie plazmowego wytrącania z fazy gazowej, w temperaturze poniżej 200°C w próżni, z równoczesnym poddaniem narzędzia 1 napięciu elektrycznemu 100 kV prądu przemiennego o częstotliwości 25 MHz do 30 MHz. Jako fazę gazową stosuje się gaz zawierający węglowodory, na przykład etylen o ciśnieniu od 1,0 Pa do 1,5 Pa oraz równocześnie gazowy argon. Sposobem tym można uzyskać twardą powłokę na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu o twardości wynoszącej do 3000 HV, a więc znacząco wyższej od twardości tlenku glinu zawartego na przykład w nakładce papierowej. Uzyskana twarda powłoka 3 charakteryzuje się ponadto zwiększoną odpornością na ścieranie oraz chemiczne oddziaływanie składników zawartych w wytłaczanych tworzywach sztucznych. Dzięki stosunkowo niskiej temperaturze procesu powlekania plazmowego, znacząco niższej od temperatury rekrystalizacji stali, eliminuje się możliwość zarówno zmian struktury materiału narzędzia, jak i jego odkształceń termicznych. Grubość twardej powłoki 3 winna wynosić od 0,1 μm do 10 μm, zaś twardość powierzchni - powyżej 1800 HV (w skali Vickersa). Uzyskana powłoka 3 z amorficznego węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu jest korzystnie zaopatrzona w zewnętrzną powierzchnię 2, stanowiącą odwzorowanie negatywowe dekoracyjnej powierzchni wytłaczanej na powłoce z tworzywa sztucznego, zwłaszcza duroplastu, pokrywającej obrabianą płytę, albo też w przypadku wytwarzania wytłaczanych powierzchni o wysokiej gładkości - może być idealnie płaska w przypadku narzędzi prasujących płaskich lub idealnie cylindryczna w przypadku narzędzi prasujących w postaci obrotowej matrycy. Odpowiednią strukturę powierzchni zewnętrznej 2 narzędzia prasującego uzyskuje się za pomocą wyciskania, druku sitowego albo też nakładania podwarstwy, po czym poddaje się ją trawieniu, na przykład termoelektrolitycznemu. Natomiast powierzchnię o wysokiej gładkości uzyskuje się przez pęcherzykowanie za pomocą perełek szklanych lub odpowiedniego źródła promieniowania.

Zaletą narzędzia prasującego według wynalazku jest prawie dwukrotnie zwiększona jego żywotność, będąca wynikiem zwiększonej twardości powłoki na bazie węgla z konfiguracją bezpostaciowego diamentu, jak i jego zwiększona odporność na ścieranie oraz na działanie chemiczne składników w wytłaczanej powierzchni tworzywa sztucznego.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wytłaczanych powierzchni przedmiotów, zwłaszcza powierzchni o wysokim połysku względnie powierzchni dekoracyjnych płyt, znamienny tym, że stosuje się narzędzie prasujące (1) z naniesioną w znany sposób na zewnętrzną powierzchnię (2) narzędzia prasującego (1) twardą powłoką (3) na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, o twardości przewyżPL 202 216 B1 szającej 1800 HV (według Vickersa), przy czym narzędzie prasujące (1) wytłacza plastyczną powierzchnię zewnętrzną materiału przedmiotu, zwłaszcza płyty.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prasowaniu poddaje się powierzchnię obrabianego przedmiotu, zwłaszcza płyty, o wysokiej odporności na ścieranie, zawierającą dodatek korundu względnie tlenku glinu Al2O3 albo też podobnego materiału, przy czym twardość tej powierzchni jest mniejsza od twardości powłoki (3) zewnętrznej powierzchni (2) narzędzia prasującego (1).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię o wysokim połysku ewentualnie powierzchnię dekoracyjną plastycznego materiału przedmiotu, zwłaszcza pokrywającego powierzchnię płyty, uzyskuje się kolejno przez plastyfikację tego materiału, naniesienie odpowiedniej struktury powierzchni przez wytłoczenie oraz jego utwardzenie.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbce poddaje się jedno- względnie wielowarstwowy materiał, zwłaszcza płyty drewniane względnie drewnopodobne pokryte powłoką z tworzywa sztucznego, płyty z tworzywa sztucznego oraz laminaty pokryte lub nie pokryte nakładkami papierowymi.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie wytłaczania materiału narzędzie prasujące (1 ogrzewa się do temperatury niższej od progu rekrystalizacji materiału narzędzia i korzystnie równej punktowi mięknięcia wytłaczanego tworzywa sztucznego względnie powłoki z tego tworzywa, albo też laminaty pokryte lub nie pokryte powłoką papierową.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbce poddaje się wielkoformatowe płaskie powierzchnie materiału z tworzywa sztucznego względnie powłoki z tworzywa sztucznego, albo też z laminatu pokrytego względnie nie pokrytego nakładką papierową.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że obróbce poddaje się materiały, powłoki względnie laminaty z tworzywa sztucznego stanowiącego duroplasty.
8. 8. Narzędzie prasujące do wytwarzania wytłaczanych powierzchni przedmiotów, zwłaszcza powierzchni o wysokim połysku względnie powierzchni dekoracyjnych płyt, mające postać płaskiego tłocznika względnie taśmy bez końca, albo walca wytłaczającego, znamienne tym, że jest zaopatrzone w wytworzoną w znany sposób twardą powłokę (3) na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, trwale osadzoną na zewnętrznej powierzchni (2) narzędzia prasującego (1), przy czym grubość tej powłoki wynosi od 0,1 um do 10 um, zaś jej twardość wynosi powyżej 1800 HV (w skali Vickersa).
9. 9. Narzędzie według zastrz. 8, znamienne tym, że jego twarda powłoka (3) jest wytworzona w znany sposób z amorficznego węgla.
10. 10. Narzędzie według zastrz. 8, znamienne tym, że jego powierzchnia zewnętrzna (2) jest gładka względnie stanowi przestrzenną strukturę dekoracyjną, zwłaszcza imitacyjną.
11. 11. Narzędzie według zastrz. 8, znamienne tym, że jest wykonane ze stali, zwłaszcza ze stali stopowej lub z mosiądzu.
12. 12. Narzędzie według zastrz. 8, znamienne tym, że przed naniesieniem twardej powłoki (3) na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, jego powierzchnię wytrawia się gazem szlachetnym przez napylanie katodowe.
13. 13. Narzędzie według zastrz. 8, znamienne tym, że jest zaopatrzone w warstwę pośrednią z chromu, znajdującą się na powierzchni ze stali względnie mosiądzu, lecz pod twardą powłoką (3) na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu.
14. 14. Narzędzie według zastrz. 8, znamienne tym, że jest zaopatrzone w, znajdującą się pod twardą powłoką (3) na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, warstwę pośrednią z krzemu, tlenku krzemu, węglika krzemu naniesioną za pomocą rozpylania katodowego.
15. 15. Narzędzie według zastrz. 8, znamienne tym, że jest zaopatrzone w, znajdującą się pod twardą powłoką (3) na bazie węgla w konfiguracji bezpostaciowego diamentu, warstwę pośrednią z azotynu tytanu naniesioną za pomocą napylania plazmowego.