УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ПРЯМОЙ ПЕЧАТИ ДЕКОРАТИВНЫХ ПАНЕЛЕЙ
DEVICE AND METHOD OF IMPROVED DIRECT PRINTING OF DECORATIVE PANELS

Настоящее изобретение относится к устройству для усовершенствованной прямой печати декоративных панелей и способу усовершенствованной прямой печати декоративных панелей.
Термин «декоративная панель» в контексте настоящего изобретения означает стеновые, потолочные панели или панели пола, содержащие декор, нанесенный на несущую плиту. Декоративные панели используются разными способами в области обустройства внутреннего пространства помещений, а также для декоративной облицовки конструкций, например в конструкциях выставочных стендов. Одной из самых общеизвестных областей применения декоративных панелей является их использование в качестве напольного покрытия. При этом декоративные панели часто содержат декор, который имитирует натуральный материал.
Примерами таких имитируемых натуральных материалов являются породы дерева, такие как клен, дуб, береза, древесина вишневого дерева, ясень, орех, каштан, венге или экзотическая древесина, такая как панга-панга, красное дерево, бамбук и бубинга. Кроме того, часто имитируют такие натуральные материалы, как каменные поверхности или керамические поверхности.
До сих пор такие декоративные панели часто изготавливают в виде ламинатов, в которых декоративную бумагу с предварительно напечатанным желаемым декором наносят на несущую плиту, а на упомянутый декоративный слой, в свою очередь, наносят так называемый оверлей. Затем, при желании, на сторону несущей плиты, противоположную декоративной бумаге, наносят уравновешивающую бумагу, и полученную слоистую структуру прочно соединяют вместе посредством соответствующего давления и/или адгезивов, активируемых при нагревании.
В зависимости от требуемых областей применения декоративных панелей они могут быть изготовлены из разных материалов. При этом, в частности, в зависимости от области применения можно выбирать материал несущей плиты. Так, например, несущая плита может состоять из древесного материала, поскольку декоративная панель не подвергается воздействию чрезмерной влажности или погодных условий. Если же, например, панель должна использоваться во влажных помещениях или на открытой площадке, то несущая плита, например, может состоять из пластмассы.
При этом древесные материалы в контексте настоящего изобретения, помимо цельных древесных материалов, включают такие материалы, как фанерная плита, составной пиломатериал, столярная плита, облицовочная фанера, профилированный клееный брус, пиломатериал с параллельными прядями и изгибаемая фанера. Кроме того, древесные материалы в контексте настоящего изобретения включают древесностружечные плиты, такие как прессшпан, экструдированные плиты, ориентированные несущие плиты (oriented structural board - OSB) и многослойный древесностружечный пиломатериал, а также древесноволокнистые материалы, такие как древесноволокнистые изоляционные панели (HFD), твердые и полутвердые древесноволокнистые плиты (MB, HFH) и, в частности, древесноволокнистые плиты средней плотности (medium-density fibreboard - MDF) и древесноволокнистые плиты высокой плотности (high-density fibreboard - HDF). Кроме того, древесными материалами в контексте настоящего изобретения являются современные древесные материалы, такие как древеснополимерные материалы (древесно-пластмассовые композиционные материалы, wood plastic composite - WPC), сэндвич-панели, изготовленные из легкого заполняющего материала, такого как пенопласт, твердый пенопласт или бумажные соты, и слоя древесины, нанесенного на него, а также древесностружечные плиты, минерально упрочненные например, цементом. Кроме того, древесным материалом в контексте настоящего изобретения является пробка.
Пластмассы, которые используются в изготовлении соответствующих панелей, представляют собой, например, термопласты, такие как поливинилхлорид, полиолефины (такие как полиэтилен (РЕ), полипропилен (РР), полиамиды (РА), полиуретаны (PU), полистирол (PS), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), полиметилметакрилат (РММА), поликарбонат (РС), полиэтилентерефталат (РЕТ), полиэфирэфиркетон (РЕЕК) или их смеси или сополимеры. Упомянутые пластмассы могут включать в себя обычные наполнители, такие как карбонат кальция (мел), оксид алюминия, силикагель, кварцевую муку, древесную муку, гипс. Кроме того, они могут подвергаться окрашиванию известным способом.
В контексте настоящего изобретения термин «прямая печать» означает нанесение декора непосредственно на несущую плиту панели или на слой неотпечатанного волокнистого материала, нанесенный на несущую плиту. В отличие от обычных способов, в которых декоративный слой с предварительно отпечатанным желаемым декором наносят на несущую плиту, при прямой печати декор наносят посредством печати непосредственно в процессе изготовления панели. При этом могут быть использованы разные способы печати, такие как флексография, офсетная печать или шелкотрафаретная печать. При этом, в частности, могут быть использованы способы цифровой печати, например способы струйной печати и способы лазерной печати.
В контексте настоящего изобретения термин «волокнистые материалы» означает такие материалы, как бумага и нетканые материалы на основе растительных волокон, волокон животного происхождения, минеральных или даже искусственных волокон, а также картон. Примерами волокнистых материалов на основе растительных волокон, помимо бумаги и нетканых материалов, изготовленных из целлюлозных волокон, является биомасса, такая как солома, кукурузная солома, бамбук, листья, экстракты из морских водорослей, конопля, хлопок или волокна масличной пальмы. Примерами волокон животного происхождения являются материалы на основе кератина, такие как шерсть или конский волос. Примерами материалов на основе минеральных волокон являются минеральная вата или стекловата.
2
2
Для защиты нанесенного декоративного слоя на него обычно наносят слой износа или верхний слой. Слой износа и/или верхний слой в контексте настоящего изобретения представляет собой слой, наносимый в качестве наружной отделки, которая в, частности, предохраняет декоративный слой от износа или повреждения под влиянием грязи, влаги или механических ударов, например истирания. При этом для повышения износостойкости упомянутый слой износа может включать в себя твердые материалы, такие как нитрид титана, карбид титана, нитрид кремния, карбид кремния, карбид бора, карбид вольфрама, карбид тантала, оксид алюминия (корунд), оксид цинка или их смеси. При этом количество твердого материала в составе слоя износа может находиться в пределах 5-40% по весу, предпочтительно, 15-25% по весу. Твердый материал имеет средний диаметр ядра в пределах 10-250 мкм, более предпочтительно, в пределах 10-100 мкм. Таким образом, предпочтительным способом может быть обеспечено стабильное распределение состава слоя износа и может быть предотвращено и разложение или осаждение твердого материала в составе слоя износа. Для образования соответствующего слоя износа в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрено нанесение состава, включающего твердый материал и приспособленного для отверждения под действием излучения, с концентрацией в пределах 10-250 г/м, предпочтительно, в пределах 25-100 г/м. Нанесение может быть осуществлено, например, посредством валиков, таких как резиновые валики, или посредством наливных устройств. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, твердый материал во время нанесения состава слоя износа не включают в состав, а разбрасывают в виде частиц на нанесенный состав слоя износа и затем подвергают отверждению.
Во многих случаях в таких слоях износа или верхних слоях предусмотрено совмещение текстуры поверхности с декором. Совмещение текстуры поверхности с декором означает, что поверхность декоративной панели имеет осязаемую структуру, которая соответствует ее форме, и рисунок соответствует нанесенному декору, для того чтобы обеспечить воспроизведение натурального материала как можно ближе к оригиналу, даже по осязанию. При этом может быть предусмотрено, что несущая плита уже содержит текстуру, и совмещение печатающего инструмента для нанесения декора с несущей плитой осуществляется посредством текстуры несущей плиты, которая обнаруживается оптическими методами. При этом для совмещения печатающего инструмента и несущей плиты друг относительно друга относительное перемещение печатающего инструмента и несущей плиты, необходимое для совмещения, осуществляется посредством сдвига несущей плиты или посредством сдвига печатающего инструмента. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, структурирование декоративной панели осуществляют после нанесения верхнего слоя и/или слоя износа. Для этой цели может быть предпочтительно наносить в качестве верхнего слоя и/или слоя износа отверждаемый состав, и процесс отверждения осуществляется только до такой степени, чтобы только достигнуть частичного отверждения верхнего слоя и/или слоя износа. В частично отвержденном таким образом слое посредством соответствующих инструментов, таких как валик с твердой металлической структурой или матрица, посредством выдавливания образуют требуемую текстуру поверхности. При этом процесс выдавливания осуществляется в соответствии с применяемым декором. Для того чтобы обеспечить достаточное совмещение образуемой текстуры и декором, может быть предусмотрено, что несущая плита и инструмент для выдавливания рельефа должны быть совмещены друг с другом в результате соответствующих относительных перемещений. После образования требуемой текстуры в частично отвержденном верхнем слое и/или слое износа осуществляется дополнительный этап отверждения уже текстурированного верхнего слоя и/или слоя износа.
Одна проблема, которая может возникать во время прямой печати декоративных панелей, заключается в том, что в процессе изготовления происходит ухудшение качества отпечатка. В зависимости от выбранного способа печати может происходить заметное расплывание отпечатка. Если, например, для нанесения декора используют способ струйной печати, то по истечении некоторого периода времени возникает отчетливо наблюдаемое расплывание в отпечатке декора, которое не может быть обусловлено возможными загрязнениями печатающей головки или изменением чернил.
В связи с этим целью настоящего изобретения является создание устройства и способа, которые способны устранить проблему, известную в уровне техники.
Данная цель достигается при помощи устройства по п.1 и способа по п.8. Варианты осуществления настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы и в дополнительном описании.
Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, предлагается устройство для печати панели, которое содержит средства подачи для несущей плиты, предназначенной для печати, и печатающий механизм, отличающееся тем, что упомянутое устройство для печати панели содержит по меньшей мере одно средство для отведения электростатических зарядов от несущей плиты и по меньшей мере одно средство для подведения электростатических зарядов к несущей плите, расположенное позади по ходу от упомянутого средства для отведения электростатических зарядов.
Неожиданно было обнаружено, что создание средства для отведения электростатических зарядов от несущей плиты, предназначенной для печати, в сочетании с по меньшей мере одним средством для подведения электростатических зарядов к упомянутой несущей плите, расположенным позади по ходу от упомянутого средства для отведения электростатических зарядов, приспособлено для устранения предотвращения расплываний в процессе изготовления. Неопределенный электростатический заряд в несущей плите, подлежащей печати, который накапливается в процессе изготовления, приводит к неопределенному отклонению капель краски или чернил на их пути от печатающей головки к поверхности, подлежащей печати. При этом предполагается, что электростатическое поле, которое постепенно увеличивается на несущей плите, отклоняет обычно положительно заряженные частицы чернил непредсказуемым образом так, что они не попадают в нужную точку на поверхности, подлежащей печати. Вызываемая таким образом неточность нанесения краски приводит к заметному расплыванию отпечатка. В зависимости от скорости изготовления и выбранного материала несущей плиты, данный эффект наблюдается в разной степени так, что предполагается, что несущие плиты электростатически заряжаются в зависимости от материала несущей плиты вследствие их перемещения в производственном помещении, и данная зарядка является достаточной, чтобы вызывать наблюдаемый эффект.
Поскольку средство для подведения электростатических зарядов к несущей плите предусмотрено посредством регулирования определенного электростатического заряда упомянутой несущей плиты и, в частности, поверхности несущей плиты, соответственно, может быть предотвращено нежелательное отклонение капель чернил вследствие непредсказуемой электризации. При этом неожиданно было обнаружено, что может быть дополнительно улучшен отпечаток по сравнению с одним отводом электростатических зарядов.
Поскольку упомянутое средство для подведения электростатических зарядов к несущей плите расположено позади по ходу, т.е. в направлении перемещения несущей плиты, от средства для отведения электростатических зарядов от несущей плиты и, в частности, на расстояние от нее, соответственно, очень точный электростатический заряд может быть приложен к несущей плите. Поскольку первоначально электростатические заряды полностью удалены, несущая плита может иметь очень равномерный и заданный электростатический заряд, и может быть предотвращена зарядка, соответственно, в процессе печати вследствие локальных пиковых зарядов. При этом упомянутый способ, т.е. положительная или отрицательная полярность, и величина привнесенного или приложенного заряда могут выбираться в зависимости от материала несущей плиты и/или способа печати, и/или других факторов.
Например, средство для подведения электростатических зарядов к несущей плите, такое как зарядная система, может содержать генератор зарядов для положительной (+) или отрицательной (-) полярности, а также может быть соединена с сетевым адаптером или источником электропитания, чтобы прикладывать заряды к несущей плите или поверхности несущей плиты.
Таким образом, посредством создания средства для отведения электростатических зарядов от несущей плиты, подлежащей печати, в сочетании с по меньшей мере одним средством для подведения электростатических зарядов к несущей плите, расположенным позади по ходу от упомянутого средства для отведения электростатических зарядов от несущей плиты, можно значительно улучшить отпечаток при прямой печати на несущей плите.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, упомянутое средство для отведения электростатических зарядов от несущей плиты и/или упомянутое средство для подведения электростатических зарядов к несущей плите выполнено в виде пластины, содержащей поверхность, которая продолжается по существу параллельно поверхности несущей плиты и направлена в сторону несущей плиты. В частности, данная поверхность упомянутой пластины, служащая в качестве поверхности активной зарядки и разрядки, соответственно, может продолжаться по всей ширине несущей плиты, т.е. по существу в ориентации, перпендикулярной направлению перемещения несущей плиты по всей протяженности несущей плиты. При этом поверхность упомянутой пластины, продолжающаяся по существу параллельно поверхности несущей плиты, может, в частности, означать, что упомянутая пластина по меньшей мере в пределах участка, который подвергается электростатической разрядке или зарядке, имеет по существу одинаковое расстояние, например, с отклонением ≤20%, в частности ≤10%, например ≤1%, от несущей плиты.
Такая пластина, в частности, может представлять собой элемент, который выполнен приблизительно прямоугольным и содержит две выровненные параллельные поверхности, которые расположены в направлении несущей плиты и в противоположном направлении. Например, упомянутое средство для отведения электростатических зарядов от несущей плиты и/или упомянутое средство для подведения электростатических зарядов к несущей плите могут быть выполнены в виде плоского отшлифованного бруска. В частности, при такой конфигурации могут быть предотвращены коронные разряды и могут быть эффективно предотвращены пиковые заряды или изменения заряда так, что разряд и, в частности, электростатическая зарядка при образовании очень равномерного распределения зарядов могут быть реализованы очень равномерно и определено, так что отпечаток также может быть очень определенным и очень качественным. При этом электростатическая зарядка может быть реализована посредством приложения заданного напряжения к упомянутому бруску, при этом можно оказывать влияние на величину электростатического заряда или регулировать тип и величину напряжения. При этом электрическая зарядка может быть улучшена посредством электрического контакта упомянутого бруска с движущейся несущей плитой. То же самое относится к электростатической разрядке, причем в данном случае разрядка может быть также реализована посредством приложения напряжения или посредством подсоединения к электрическому потенциалу земли.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, упомянутое средство для отведения электростатических зарядов по меньшей мере содержит валик, щетку или выступ, выполненные из электропроводного материала, который электрически контактирует с несущей плитой по меньшей мере в области печатающего механизма и который подсоединен к электрическому потенциалу земли. Электрический потенциал земли, например, может быть обеспечен посредством заземления.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, разряд электрического заряда реализован через валик, который представляет собой часть упомянутых средств подачи печатающего механизма. Таким образом, может быть получена компактная конструкция устройства. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, множество средств, используемых для перемещения несущей плиты в производственной линии для изготовления декоративных панелей, выполнены с возможностью отведения возникающих электростатических зарядов через данные средства.
3
-1
Упомянутые пластина, валик, щетка или выступ по меньшей мере в области контакта с несущей плитой выполнены из материала с проводимостью ≥1·10 См. При этом, в частности, может быть предусмотрено, что электрическое сопротивление между несущей плитой и потенциалом земли составляет ≤0,5 Ом, предпочтительно, ≤0,05 Ом.
Упомянутые брусок, валик, щетка или выступ, посредством которого несущая плита может контактировать, например, в области контакта с несущей плитой, выполнены из электропроводного металла, такого как сталь, хром, медь, алюминий, серебро или электропроводный сплав, такой как латунь или бронза. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, упомянутые валик, щетка или выступ по меньшей мере частично состоят из электропроводной пластмассы. Примерами пригодных электропроводных пластмасс являются поли-3,4-этилен диокситиофен, легированный политиофен, легированный полиацетилен, полианилин и полипиррол. Преимущество таких электропроводных пластмасс по сравнению с металлами заключается в том, что пластмассы мягче металлов, так что может быть предотвращено возможное повреждение несущей плиты в результате царапания. В качестве альтернативы, может быть предусмотрено, что упомянутый валик, щетка или выступ по меньшей мере в точках контакта с несущей плитой состоят из электропроводной ткани. Это может быть, например, искусственная ткань, в которую вплетены металлические нити.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, может быть предусмотрено ионизирующее средство, расположенное впереди по ходу от печатающего механизма, посредством которого ионизированный воздушный поток направляется над несущей плитой, подлежащей печати. Обнаружено, что подача смещения ионизированным воздухом приспособлена для уменьшения или увеличения электростатического заряда несущей плиты.
В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, упомянутый печатающий механизм содержит струйную печатающую головку.
Что касается способа, упомянутая цель достигается посредством способа прямой печати декоративных панелей, включающих технологические этапы:
- создания несущей плиты, подлежащей печати;
- подачи упомянутой несущей плиты к печатающему механизму; и
- печати декора на несущей плите посредством упомянутого печатающего механизма;
причем упомянутый способ отличается тем, что упомянутая несущая плита подвергается обработке посредством изменения электростатического заряда несущей плиты, прежде чем несущую плиту подают к печатающему механизму и/или во время процесса печати в печатающем механизме, посредством сначала электростатической разрядки несущей плиты и затем подведения определенной величины заряда к несущей плите.
Что касается данных технических признаков и преимуществ упомянутого способа, это полностью соотносится с описанием упомянутого устройства и наоборот.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, упомянутый процесс разрядки осуществляется в пределах диапазона 7 кВ или более, в частности 10 кВ или более, например в пределах 7 кВ или более и 15 кВ или менее. В качестве альтернативы или дополнения, упомянутый процесс электростатической разрядки может быть осуществлен независимо от типа заряда в пределах диапазона от более 0 кВ до 15 кВ или менее, например 10 кВ или менее. Неожиданно было обнаружено, что, в частности, процесс разрядки на заданную величину заряда и/или процесс зарядки на заданную величина заряда может обеспечить очень качественный отпечаток.
3
-1
В соответствии с одним вариантом осуществления упомянутого способа упомянутое средство для уменьшения электростатического заряда предусматривает электрический контакт несущей плиты с потенциалом земли. При этом может быть предусмотрено, что упомянутый контакт несущей плиты реализован посредством бруска, валика, щетки или выступа, изготовленных из материала с электрической проводимостью ≥1·10 См.
В соответствии с другим вариантом осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, может быть предусмотрено, что к несущей плите подают смещение ионизированным воздушным потоком перед и/или во время перемещения к печатающему механизму. Было обнаружено, что подача смещения ионизированным воздушным потоком приспособлена для значительного уменьшения или увеличения электростатического заряда в несущих плитах.
Ниже изобретение описано со ссылкой на чертеж.
На фиг.1 показано устройство 100 для печати панели. Устройство 100 содержит средства 110 для подачи несущей плиты 600, подлежащей печати, посредством которых несущую плиту 600 подают к печатающему механизму 120. Печатающий механизм 120 содержит струйную печатающую головку для нанесения отпечатка на несущую плиту под контролем компьютерной системы. Устройство 100 содержит средство 130 для отведения электростатических зарядов от несущей плиты 600, которое может контактировать с несущей плитой 600, и дополнительно содержит средство 170 для подведения электростатических зарядов к несущей плите 600, которое расположено позади по ходу от средства 130 для отведения электростатических зарядов от несущей плиты 600 и может также контактировать с несущей плитой 600. Причем средство 130 и средство 170 расположены в области средств 110 подачи и образованы из прямоугольного бруска, выполненного из электропроводного материала, причем средство 130 разрядки подсоединено к потенциалу земли посредством заземления 150, и средство 170 заряда подсоединено к сетевому адаптеру 180 или источнику электропитания.
Перечень ссылочных позиций
100 Устройство для печати панели
110 Средства подачи
120 Печатающий механизм
130 Средство разрядки
150 Заземление
170 Средство подведения заряда
180 Сетевой адаптер
600 Несущая плита.