СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ СТРУКТУРЫ НА ПРЕССОВОМ ШТАМПЕ ПОСРЕДСТВОМ НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЛОЕВ
METHOD OF MANUFACTURE OF SURFACE STRUCTURE ON PRESS TOOL BY DEPOSITING METAL LAYERS

Изобретение относится к способу изготовления поверхностной структуры на прессовом штампе, в частности прессующей пластины, бесконечной ленты или тиснильного валка.
Штампы для тиснения в виде прессующих пластин, бесконечных лент или тиснильных валков широко используются в деревообрабатывающей промышленности. При этом речь может идти об изготовлении мебели, а также об изготовлении панелей для внутренней отделки, причем панели могут использоваться в области стен, потолка и пола. При помощи штампов для тиснения видимая поверхность пластин материала тиснится таким образом, что может изготовляться необходимый мотив, предпочтительно подобная естественной копия природной поверхностной структуры. При этом дизайн поверхности может свободно выбираться, так что также могут выбираться графические структуры или узоры. Для изготовления пластин материала на слой-подложку, причем речь может идти о древесно-волокнистных плитах высокой и средней плотности, об ориентированно-стружечных плитах и о древесно-стружечных или фанерных плитах, накладываются пропитанные полимером листы бумаги. Листы бумаги состоят, по меньшей мере, из декоративной бумаги и оверлейной бумаги, которая располагается поверх декоративной бумаги. Количество слоев бумаги может свободно выбираться и зависит от предусмотренной цели применения, например могут накладываться несколько оверлейных слоев на декоративный слой, или несколько нижних слоев могут укладываться под декоративный слой.
Для предотвращения искривлений пластин материала предпочтительно обе стороны покрываются приблизительно одинаковым количеством оверлейных и нижних слоев бумаги и спрессовываются со слоем-подложкой.
В качестве полимера используются термореактивные полимеры, например в виде меламиновых, фенольных, аминовых или меламино-формальдегидных смол, которые допускают прозрачность слоя бумаги, так что отчетливо проявляется лишь оттиск декоративного слоя или цветной слой бумаги у готового продукта.
В прессовых установках, например в однопролетных прессах, пластины материала нагреваются и спрессовываются со слоями бумаги. Время прессования и температура определяют степень сшивания полимеров и их качество поверхности. По окончании времени прессования полимер достиг необходимой степени сшивания и находится в твердой фазе. Во время этого процесса поверхность полимера приобретает поверхностную структуру штампа для тиснения.
Кроме этого, пропитанные полимером слои бумаги, которые состоят, например, из картонной крафт-бумаги и облагороженной целлюлозы, могут спрессовываться друг с другом в виде слоя пластика высокого давления. При этом отдельные слои бумаги могут быть с печатью или со складками природной окраски, причем ввиду прозрачности слоев бумаги после пропитки полимерами отчетливо видны декоративные узоры или оттенки цвета. При этом варианты осуществления, так же как и у пластин материала, благодаря декоративной бумаге очень разнообразны, например они могут иметь имитации под камень, кожу, ткань или дерево, причем благодаря использованным прессовым штампам они после процесса прессования могут снабжаться расположенной одновременно структурой. При изготовлении ламинатных полов, например, декоративные структуры спрессовываются с одновременно проходящей структурой на прессующей пластине, и тем самым наиболее хорошо вызывается идентичность имитации под дерево. При этом использованные слои декоративной бумаги перекрываются тисненой структурой, то есть происходит соответствующее покрытию тиснение, так что углубления следуют, например, за формой мотива и тем самым наиболее хорошо подчеркивают естественность пластин материала или слоя пластика высокого давления. Слой пластика высокого давления может соединяться со слоем-подложкой, например, при помощи клея.
Для этого для отделки поверхности в качестве штампа для тиснения используется имеющая определенную структуру металлическая прессующая пластина или бесконечная лента, предпочтительно стальной лист. Если используются тиснильные валки, то они на наружной поверхности могут также иметь структуру, или они могут быть облицованы тиснильным листом. Для того чтобы улучшать износостойкость и антиадгезионные свойства металлической поверхности, штампы для тиснения дополнительно снабжаются покрытием. Говоря о покрытии, речь может идти, например, о хромовом покрытии.
Изготовление прессовых штампов в прошлом осуществлялось при помощи фильтрационного способа нанесения покрытия или альтернативно посредством нанесения светочувствительного слоя, который затем подвергается засветке, для того чтобы после окончательного проявления светочувствительного слоя подвергать прессующие пластины или бесконечные ленты процессу очистки, так что сохраняются лишь части светочувствительного слоя, которые образуют шаблон для последующего процесса травления. Альтернативно существует возможность того, что необходимый шаблон наносится при помощи цифровой печатной техники, для того чтобы подвергать предварительно обработанный прессовый штамп процессу травления. При этом данные декоративной бумаги могут точно использоваться также для нанесения шаблона, так что может изготовляться наиболее четкое, соответствующее покрытию тиснение у окончательно обработанных пластин материала. В последнем случае шаблон наносится при помощи печатающей головки, причем печатающая головка может перемещаться вдоль оси X и Y, или при неподвижной печатающей головке рабочий стол с расположенным на нем прессовым штампом перемещается под печатающей головкой.
В качестве дальнейшей альтернативы существует возможность производить непосредственное формирование структуры посредством водоструйного способа или при помощи лазерной техники. В этом случае шаблон не должен заранее наноситься для формирования поверхностной структуры.
Вне зависимости от того, в каком виде было произведено формирование структуры поверхностей прессовых штампов, они подвергаются нескольким процессам очистки и дополнительно могут покрываться слоем никеля, латуни или меди, для того чтобы улучшать затем поверхность другими металлическими покрытиями. Для этого предпочтительно используется слой хрома. Благодаря металлическим покрытиям поверхность приобретает желаемую степень блеска и необходимую поверхностную твердость. Степень блеска отвечает за то, что после произошедшего прессования обрабатываемых пластин материала при помощи прессовых штампов отпрессованная при этом структура приобретает различные оттенки и цветовые блики.
Все из указанных технологий приводят к трудоемкой обработке прессовых штампов, которые отражаются в конечном счете в производственных расходах. В частности, многократное травление прессовых штампов требует длительного времени обработки.
Поэтому ввиду вышеупомянутых причин в основе данного изобретения лежит задача создания нового способа, при котором можно практически полностью отказаться от способа травления.
Для решения задачи относительно способа для изготовления структурированной поверхности на прессовом штампе с изначально гладкой поверхностью предлагаются следующие шаги:
- по меньшей мере однократное нанесение шаблона, для того чтобы покрывать частичные области, и
- по меньшей мере однократное нанесение металлического слоя на непокрытые области для создания состоящей из выпуклостей поверхностной структуры.
Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления способа проистекают из зависимых пунктов формулы изобретения.
Для изготовления поверхностной структуры согласно предложенному способу исключается травление. Вместо этого на подготовленный прессовый штамп, при этом речь идет вначале лишь о стальном листе по меньшей мере однократно наносится шаблон, для того чтобы покрывать частичные области поверхности. После изготовления шаблона благодаря по меньшей мере однократному нанесению металлического слоя на непокрытые области первый металлический слой наносится для создания состоящей из выпуклостей поверхностной структуры.
Уже благодаря нанесению первого металлического покрытия осуществляется несложное формирование поверхностной структуры, которое благодаря многократному повторению отдельных шагов способа, таких как повторное нанесение шаблона и повторное нанесение металлического слоя, приводит к послойному созданию выпуклостей. В этом случае количество наносимых при этом слоев определяется лишь глубиной получаемой поверхностной структуры. В случае необходимости множество отдельных слоев могут наноситься друг на друга, причем для нанесения нового металлического слоя перед этим должен наноситься новый шаблон. Вследствие того, что таким образом благодаря расположению нескольких металлических слоев друг над другом в некоторой степени образовывается пирамидальная структура, в простейшем случае можно отказаться от удаления нанесенного ранее шаблона. Наоборот, дальнейший шаблон может наноситься непосредственно на имеющийся шаблон и на дальнейшие частичные области металлического слоя. Как только количество нанесенных слоев соответствует необходимой в последующем глубине структуры, все шаблоны могут удаляться за одну рабочую операцию. Само собой разумеется, альтернативно существует возможность того, что перед нанесением нового шаблона предшествующий шаблон удаляется.
Преимущество такого порядка действий заключается в том, что можно полностью отказаться от травления прессовых штампов при этих шагах способа. Изготовление поверхностной структуры осуществляется лишь посредством нанесения дальнейших металлических слоев, которые расположены друг над другом. В качестве металлического слоя может наноситься, например, слой никеля, меди или хрома. После завершения формирования поверхностной структуры дополнительно может наноситься твердый хромовый слой.
Согласно изобретению для нанесения шаблона предусмотрена цифровая печатная техника, причем предпочтительно используется ультрафиолетовый лак, который после нанесения облучается источником ультрафиолета для затвердевания. При этом нанесение шаблона осуществляется на рабочем столе при помощи печатающей головки, которая расположена с возможностью перемещения в заданной координатами X и Y плоскости. Альтернативно существует возможность того, что используется неподвижная печатающая головка, и рабочий стол перемещается в направлении X и Y совместно с прессовым штампом.
Для формирования поверхностной структуры в дальнейшем варианте осуществления способа предусмотрено то, что последующие шаблоны наносятся на приблизительно те же частичные области. При этом благодаря первому нанесенному шаблону задается в некотором роде область, которая образует последующие углубления, в то время как в противоположность этому на непокрытых областях последовательно образовывается поверхностная структура посредством нанесения нескольких металлических слоев. По этой причине либо отдельные шаблоны находятся друг над другом, если перед этим старые шаблоны не удаляются, либо те же области и краевые области металлического покрытия покрываются шаблонами, для того чтобы делать возможными дальнейшие процессы нанесения покрытия лишь в выпуклых областях. В этом отношении металлические слои наносятся друг на друга, вследствие чего послойная рельефная структура образовывается перпендикулярно к поверхности прессового штампа. Для того чтобы реализовывать пирамидальную структуру, нанесенные в последующем шаблоны отличаются становящейся более широкой толщиной линии, которая постоянно увеличивается, пока в конечном итоге не будут изготовляться всего лишь узкие области выпуклостей и тем самым последний металлический слой.
Для лучшей прилипаемости наносимых шаблонов или для необходимой предварительной обработки прессовых штампов в дальнейшем варианте осуществления изобретения предусмотрено то, что поверхность прессового штампа перед первым нанесением шаблона предварительно обрабатывается гальванически, химически или механически, для того чтобы получать например шероховатость металлической поверхности.
После того, как отдельные металлические слои были расположены в виде пирамиды друг над другом, в дальнейшем варианте осуществления изобретения предусмотрено то, что поверхность прессового штампа после нанесения последнего металлического слоя подвергается гальванической, химической или механической обработке. При этом мог бы применяться способ травления, для того чтобы производить скругление нанесенных послойно металлических слоев. Кроме того, при помощи дальнейших шагов обработки может проводиться улучшение прессового штампа, причем последующая обработка поверхности осуществляется, например, посредством электролитической полировки или механической полировки, для того чтобы устанавливать определенную степень блеска. Альтернативно существует возможность устанавливать степень блеска посредством травления или матового травления во время последующей обработки поверхности. При этом способе действия степень блеска устанавливается по всей поверхности прессового штампа, как правило, равномерно.
Для того чтобы устанавливать различную степень блеска, в дальнейшем варианте осуществления изобретения предусмотрено то, что в качестве последующей обработки поверхности осуществляется сплошная и/или частичная установка степени блеска, причем степень блеска устанавливается посредством нанесения металлического покрытия, посредством химического способа или посредством механического способа. В этом случае альтернативно существует также возможность производить установку степени блеска посредством травления или матового травления. В данном случае это, по существу, зависит от цели применения пластин материала, в случае, если изготовленные пластины материала используются для мебельной промышленности, то осуществляется химический или механический способ обработки для установления степени блеска и последующее твердое хромирование. Если же пластины материала используются для изготовления панелей пола, то для установления степени блеска могут без проблем наноситься дальнейшие металлические покрытия, причем первая степень блеска в области выпуклости прессовых штампов может устанавливаться уже при формировании поверхностной структуры.
В дальнейшем варианте осуществления изобретения предусмотрено то, что в качестве последующей обработки поверхности осуществляется сплошная и/или частичная установка степени блеска. При этом благодаря образованию частичных твердых хромовых слоев существует также возможность оказывать влияние на степень блеска и показывать, например, углубления в другой степени блеска, чем выпуклости, сначала в виде обратного отпечатка на прессовом штампе, а затем после прессования на поверхности пластины материала. При этом какие области должны иметь низкую степень блеска, а какие области высокую степень блеска, находится исключительно на усмотрении клиента, который хочет производить конечную продукцию. Благодаря указанным шагам способа существует в принципе произвольная возможность исполнения с точки зрения степени блеска.
При этом основная идея изобретения относительно данного способа заключается в том, что исключается травление для изготовления поверхностной структуры, и после нанесения отдельных шаблонов осуществляется частичное покрытие металлическим слоем, причем это может повторяться многократно, пока послойно не образуется необходимая поверхностная структура.
Далее в основе изобретения лежит задача по предоставлению устройства для применения способа.
Соответствующее изобретению устройство состоит из опорного устройства для прессовых штампов для обработки поверхности, причем для управления нанесением шаблона используются оцифрованные данные сформированной поверхностной структуры и осуществляется движение печатающей головки в направлении координат X и Y в пределах заданной плоскости, или при неподвижной печатающей головке опорное устройство может перемещаться в направлении X и Y, и может наноситься по меньшей мере один шаблон, который покрывает по меньшей мере частичные области, для того чтобы в гальваническом устройстве наносить по меньшей мере одно первое металлическое покрытие на непокрытые области. Этот процесс может по меньшей мере однократно, предпочтительно многократно повторяться, так что образуется расположенная послойно поверхностная структура на прессовых штампах. При этом предпочтительно на уже изготовленные слои наносятся дальнейшие слои, которые позволяют производить формирование поверхностной структуры с отказом от способа травления. При этом необходимый шаблон наносится на поверхность будущего прессового штампа, предпочтительно стального листа, для того чтобы затем в гальваническом устройстве, предпочтительно в гальванической ванне, осаждать первый металлический слой.
После извлечения из гальванической ванны поверхность очищается, и первый шаблон может удаляться. После этого может наноситься второй шаблон, и процесс может повторяться относительно металлического покрытия. Оба процесса могут многократно осуществляться друг за другом, так что образуется послойное создание поверхностной структуры. Однако альтернативно к соответствующему удалению шаблона при этой технике изготовления существует также возможность оставлять шаблоны на поверхности, так как каждый дальнейший нанесенный шаблон имеет более широкую толщину линии, чем предыдущий шаблон. Таким образом, после завершения формирования поверхностной структуры можно было бы удалять все шаблоны за одну рабочую операцию или несколько нанесенных шаблонов за один рабочий шаг. Это является возможным в известной степени, как например не следует опасаться отслаивания шаблона ввиду манипуляций и многократного нанесения.
Далее изобретение предусматривает использование прессового штампа, а именно в виде прессующей пластины, бесконечной ленты или цилиндрического тиснильного валка, который был изготовлен по любому из пунктов формулы изобретения относительно способа и производится для прессования и/или тиснения пластин материала с поверхностью, наделенной структурой подобной естественной, до глубины в 500 мкм, причем формирование поверхностной структуры осуществляется посредством послойного нанесения металлического слоя.
Сверх этого, изобретение относится к пластине материала, которая была изготовлена с использованием прессового штампа по любому из шагов способа с нанесенной послойно поверхностной структурой.
Далее изобретение разъясняется более подробно при помощи чертежей. На чертежах показаны:
фиг. 1 - на виде в перспективе прессующая пластина с поверхностной структурой;
фиг. 2 - на сильно увеличенном виде в поперечном разрезе известная из фиг. 1 прессующая пластина с нанесенной послойно поверхностной структурой; и
фиг. 3 - на виде сверху устройство для осуществления соответствующего изобретению способа.
Фиг. 1 показывает на виде в перспективе прессующую пластину 1 с поверхностной структурой, которая может состоять из листовой стали или латуни. На поверхности 2 прессующей пластины 1 воспроизведена текстура 3 древесины, которая была изготовлена, например, посредством многократного нанесения шаблона и последующего металлического покрытия. В принципе может изготовляться любая поверхностная структура, например имитация поверхности природного камня определенного географического узора или альтернативных древесных структур.
При этом проходящее по периметру окаймление 4 служит для установки и захвата внутри неизображенного, гидравлического, одноэтажного или многоэтажного пресса.
Фиг. 2 показывает на сильно увеличенном виде в разрезе прессующую пластину 1, причем видно то, что прессующая пластина 1 состоит из несущего тела 8, на котором друг над другом расположены отдельные слои 9 из металла. При этом слоистая структура образовывается посредством нанесения шаблона на частичные области несущего тела 8 и последующего металлического покрытия, которое может многократно повторяться. Для этого в каждом случае необходимо наносить новый шаблон и новое металлическое покрытие до необходимой глубины структуры, которая образована посредством выпуклых областей 5 и расположенных глубже областей 6. На виде сверху области 5 и 6 составляют в итоге структуру, которая образована, например, как на фиг. 1, с имитацией рисунка древесины. При этом соответствующий изобретению способ предусматривает то, что исключается травление поверхностной структуры, и вместо этого после каждого нанесения шаблона наносятся отдельные металлические слои. При этом через количество металлических слоев 9 может устанавливаться глубина профиля. В завершение на металлические слои 9 наносится твердый хромовый слой 7, который может распространяться, например, по всей поверхности прессующей пластины 1. Однако альтернативно здесь существует также возможность наносить твердый хромовый слой 7 лишь в зоне расположенных глубже областей 6, в то время как в противоположность этому выпуклые области 5 покрываются другим хромовым слоем, который имеет, например, другую степень блеска. Благодаря этой мере может осуществляться не только формирование структуры, но и установка степени блеска изготовляемых при помощи прессующих пластин 1 пластин материала.
Фиг. 3 показывает на виде сверху устройство 40 для осуществления соответствующего изобретению способа при помощи печатающей головки 46. Устройство 40 состоит из опорного стола 41 с плоской рабочей поверхностью 42. В пределах рабочей поверхности 42 выполнены углубления 43, которые соединены с вакуумным насосом, так что расположенная на рабочей поверхности 42 прессующая пластина 1 может присасываться и тем самым фиксироваться для дальнейших процессов обработки. По траверсе 45 печатающая головка 46 может перемещаться в направлении координаты Y. В противоположность этому траверса 45 может перемещаться в направлении координаты X, так что печатающая головка 46 может достигать любой точки поверхности прессующей пластины 1. Вместо перемещения печатающей головки 46 могла бы также использоваться неподвижная печатающая головка 46, и рабочая поверхность 42 с расположенной на ней прессующей пластиной 1 могла бы перемещаться в направлении X и Y.
При помощи блока 47 управления реализуется способность перемещения траверсы 45 и печатающей головки 46, причем эта способность к перемещению управляется при помощи оцифрованных данных сформированной трехмерной структуры. После изготовления шаблона прессующая пластина 1 может снабжаться металлическим слоем.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 прессующая пластина
2 поверхность
3 текстура древесины
4 окаймление
5 область
6 область
7 твердый хромовый слой
8 несущее тело
9 слой
10 твердое хромирование
40 устройство
41 опорный стол
42 рабочая поверхность
43 углубление
45 траверса
46 печатающая головка
47 блок управления