ОБЛИЦОВОЧНАЯ ПАНЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к конструкциям облицовочных панелей с рельефной поверхностью, и может быть использовано в изделиях, предназначенных для облицовки поверхностей как снаружи, так и внутри помещений.
Известна декоративная панель [1], содержащая металлическое основание и декоративный элемент в виде трафаретного печатного рисунка, при этом между металлическим основанием и декоративным элементом размещен слой из олова, выполненный, например, в виде анодированного покрытия, нанесенного на металлическое покрытие, причем площадь, занимаемая декоративным покрытием, составляет менее 50% площади основания.
Известна также функционально - декоративная стенная панель [2], содержащая закрепленное на стене плоское основание, выполненное из металлического листа, связанного посредством крепежных элементов с функционально-декоративными элементами, размещенными на внешней поверхности стенной панели, расположенный с внешней стороны стенной панели декоративный слой, связанный с основанием, и эластичную подложку, расположенную с внутренней стороны панели, декоративный слой выполнен из листового полимерного материала, эластичная подложка выполнена из гибкого листового материала, в декоративном слое и в основании выполнены отверстия, расположенные с регулярным шагом по вертикальной и горизонтальной осям, крепежные элементы для функционально - элементов выполнены с удерживающей головкой, расположенной с внутренней стороны стенной панели, при этом упомянутые отверстия выполнены по профилю, обеспечивающему свободную вставку головки крепежного элемента с лицевой стороны стенной панели и удержание крепежного элемента за указанную головку с внутренней стороны стенной панели, причем стенная панель разбита на секции, плотно примыкающие по торцам друг к другу при сборке стенной панели.
Недостатком известных панелей [1, 2] является их конструктивная сложность, обусловленная тем, что они не являются однослойными.
Известна металлическая облицовочная панель, выполненная из металлического листа прямоугольной формы с отогнутыми по всему его периметру краями, расположенными под острым углом к ее лицевой поверхности с декоративным рельефом, при этом декоративный рельеф образован прямолинейными и/или криволинейными удлиненными выступами (буртиками), сформированными методом механической обработки листового материала давлением и расположенными симметрично относительно точки пересечения диагоналей лицевой поверхности, а высота удлиненных выступов больше толщины металлического листа [3].
Недостаток описанной выше металлической облицовочной панели заключается в том, что она имеет невысокие эксплуатационные параметры. Действительно, использование методов механической обработки листового материала давлением для создания декоративного рельефа на лицевой поверхности панели с высотой удлиненных выступов больше толщины металлического листа, накладывает жесткие ограничения сверху на толщину металлического листа и механические свойства материала, из которого он изготовлен. Для изготовления известной металлической облицовочной панели не могут быть использованы обладающие высокими эксплуатационными параметрами металлические листы толщиной более 0,8 мм из высокопрочных легированных сталей, обладающие высокой коррозионной стойкостью и механической прочностью.
Известна также металлическая облицовочная панель [4], содержащая выполненное из алюминия основание прямоугольной формы, на лицевой поверхности которого выполнены выступы из приклеенных к основанию гранул природного камня.
Недостатками известного технического решения являются низкий срок службы металлической облицовочной панели, а также низкие эксплуатационные показатели, поскольку известное техническое решение не обеспечивает высокой долговечности металлической облицовочной панели.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является известная металлическая облицовочная панель [5], содержащая металлическое основание с декоративными элементами на его лицевой поверхности, выполненное из нержавеющей стали, а декоративные элементы - в виде углублений на ее лицевой поверхности, которые заподлицо или до уровня, расположенного не более чем на 0,14 мм от плоскости лицевой поверхности, заполнены способом изготовления порошковых покрытий краской соответствующего цвета.
Известное техническое решение имеет ограниченную область применения, обусловленную упрощенной технологией при ее изготовлении (порошковое покрытие краской, заполняющей углубления заподлицо или до уровня, расположенного не более чем на 0,14 мм от плоскости лицевой поверхности), что не позволяет достичь высокого качества изделия и обеспечить ему высокие потребительские характеристики.
Техническая задача, решаемая реализацией разработанной конструкции, состоит в создании нового типа облицовочных панелей.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в создании облицовочной панели в антивандальном исполнении при одновременном уменьшении возможности загрязнения поверхности облицовочной панели и увеличении длительности сохранения потребительских характеристик.
в.э.
угл.
в.э.
угл.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать облицовочную панель, выполненную из листового металла, на лицевой поверхности которой размещены элементы, образующие рисунок с рельефной структурой, содержащей выпуклые элементы и углубления, причем выпуклые элементы выполнены с размером в плане в поперечнике от 0,01 мм до 25 мм, а углубления выполнены с шириной, от 0,1 мм до 25 мм и глубиной, не превышающей 0,95d, где d - толщина листового металла, при этом рисунок выполнен с соблюдением условия S/S=0,05-19,0, где S - суммарная площадь выпуклых элементов, а S - суммарная площадь углублений, причем металлическое основание выполнено с толщиной d=0,02-5,0 мм. Металлическое основание предпочтительно выполнено из нержавеющей стали или алюминиевого сплава. Указанный рисунок может быть выполнен с регулярным расположением выпуклых элементов и углублений по лицевой поверхности панели с образованием орнамента. Также он может быть выполнен со случайным расположением выпуклых элементов и углублений по лицевой поверхности панели с образованием хаотичного рисунка. Также он может быть выполнен со смешанным регулярным и случайным расположением выпуклых элементов и углублений по лицевой поверхности панели с образованием рисунка, между элементами орнамента которого в случайном порядке размещены группы выпуклых элементов и углублений.
в.э.
угл.
в.э.
угл.
Также для достижения указанного технического результата предложено использовать облицовочную панель, основание которой выполнено из листового металла, на лицевой поверхности которого размещены выпуклые элементы и/или углубления, образующие рисунок с рельефной структурой, причем выпуклые элементы выполнены с размером в плане в поперечнике от 0,01 мм до 25 мм, а углубления выполнены с шириной от 0,01 мм до 25 мм и глубиной, не превышающей 0,95d, где d - толщина листового металла, и заполнены затвердевшей средой, при этом декоративный рисунок выполнен с соблюдением условия S/S=0,05-19,0, где S - суммарная площадь выпуклых элементов, а S - суммарная площадь углублений, причем металлическое основание выполнено с толщиной d=0,02-5,0 мм. При этом предпочтительно металлическое основание выполнено из нержавеющей стали или из алюминиевого сплава. Рисунок может быть выполнен с регулярным расположением выпуклых элементов и углублений по лицевой поверхности панели с образованием орнамента. Рисунок может быть выполнен и со случайным расположением выпуклых элементов и углублений по лицевой поверхности панели с образованием хаотичного рисунка, а также со смешанным регулярным и случайным расположением выпуклых элементов и углублений по лицевой поверхности панели с образованием рисунка, между элементами орнамента которого в случайном порядке размещены группы выпуклых элементов и углублений. В качестве затвердевшей среды, заполняющей углубления рельефа, могут быть применены полимеры, композиционный материал или краска.
Указанный технический результат достигается в предлагаемой облицовочной панели тремя вариантами выполнения рельефа поверхности при указанных его технических характеристиках (размерах):
- рельеф поверхности выполнен с регулярным расположением выпуклых элементов и углублений по лицевой поверхности панели с образованием орнамента;
- рельеф поверхности выполнен со случайным расположением выпуклых элементов и углублений по лицевой поверхности панели с образованием хаотичного рисунка;
- рельеф поверхности выполнен со смешанным регулярным и случайным расположением выпуклых элементов и углублений по лицевой поверхности панели с образованием рисунка, между элементами орнамента которого в случайном порядке размещены группы выпуклых элементов и углублений.
При этом в качестве затвердевшей среды, заполняющей углубления рельефа, применены полимеры или применен композиционный материал или краска.
При разработке конструкции облицовочной панели экспериментально было установлено, что ширина и глубина выступов и впадин декоративного рельефа для данных панелей имеют ключевое значение.
По результатам исследований и экспериментов установлено, что минимально возможная ширина, которую целесообразно получать экономически, составляет 0,01 мм. Дальнейшее уменьшение ширины нецелесообразно, поскольку человеческий глаз плохо различает такие мелкие объекты. Кроме того, с технологической точки зрения впадины менее 0,01 мм можно получить, применяя затратный способ фотолитографии. Объекты размеров больше 0,01 можно получать дешевыми способами, типа тампонной печати.
Использование микрорельефа с указанными размерами, заполненными окрашенным веществом (краска, окрашенный композит), позволяет защитить указанное окрашенное вещество, находящееся во впадинах рельефа, от повреждений твердыми предметами. В этом случае, металлические выступы, окружающие полимер имеют защитную функцию. Чем меньше ширина впадины, заполненной окрашенным веществом, тем меньше вероятность того, что в процессе эксплуатации окрашенное вещество будет повреждено. Обычно, в условиях городской эксплуатации, вандалы чаще применяют металлические монеты, ключи от замков, реже перочинные ножи, т.е. предметы, которые всегда под рукой у любого человека, находящегося в общественных местах.
Ниже приведены параметры монет:
- 10-ти копеечная монета имеет диаметр 17,5 мм и толщину 1,1 мм, изготовлена из сплава на основе меди.
- 50-ти копеечная монета имеет диаметр 19,4 мм и толщину 1,4 мм, изготовлена из сплава на основе меди.
- монета достоинством 1 рубль имеет диаметр 20,5 мм и толщину 1,3 мм, изготовлена из сплава на основе стали.
- монета достоинством 2 рубля имеет диаметр 23 мм и толщину 1,8, изготовлена из сплава на основе стали.
- монета достоинством 2 рубля имеет диаметр 25 мм и толщину 1,8, изготовлена из сплава на основе стали.
Анализ геометрических размеров и применяемых материалов для изготовления монет указывает на то, что мелкие монеты достоинством 10 и 50 копеек, которые изготовлены из мягких сплавов на основе меди, не принесут декоративным покрытиям панелей значительного урона. Кроме, того, их небольшой размер не позволит вандалу без применения значительных физических усилий зажать монету между большим и указательным пальцами так, чтобы ее значительная часть выступала между пальцами. Однако монеты достоинством 1, 2 и 5 рублей вандал без особых усилий сможет зажать между пальцами, в особенности монету достоинством 5 рублей, которая имеет диаметр 25 мм и толщину 1,8 мм.
При отработке характеристик рельефа проводили эксперименты с листовыми материалами с текстурированной поверхностью, представляющей собой выступы и впадины, при этом впадины были заполнены полимерными порошковыми красками на основе эпоксидной смолы марки ЭД-20 с температурой отверждения порядка 200°С в печи в течение 5 минут. Использовали рельеф с шириной впадин в диапазоне от 0,01 мм до 50 мм. Впадины рельефа были полностью и наполовину заполнены затвердевшей краской. Усилие, которое прикладывалось к монете, находилось в диапазоне от 5 до 10 кГ. Образующая монеты имела накатку.
Учитывая тот факт, что краска имеет определенную твердость, зависящую от химического состава связующего (эпоксид, полиэфир, полиуретан), очевидно, что величина сопротивления процессу резания поверхности монетой изменяется. Кроме того, в состав красок часто входят заполнители в виде стеклянного микропорошка, имеющего высокую твердость. Кроме того, учитывали тот факт, что не каждый вандал может в течение длительного времени царапать тупой монетой по поверхности панели, поскольку это тяжело физически. Надо учитывать, что усилие резания, возникающее при царапаний монетой впадин декоративного рельефа должно быть очень большим, чтобы «достать» до дна окрашенной впадины (заполненной полимером или композитом).
Многочисленные эксперименты, проведенные с монетой достоинством 5 рублей, показали, что наибольшей допустимой шириной рельефа явился размер 25 мм.
То есть, оптимальная ширина впадин, заполненная краской находится в диапазоне от 0,01 до 25 мм.
Кроме того, необходимо отметить, что есть еще одна существенная потребительская характеристика отделочной панели - незаметность царапин.
Установлено опытным путем, что царапина на окрашенном металле становится заметной, когда появляется резкий контраст между окрашенной и неповрежденной поверхностью и отблеском оголенной поверхности металла. Если в результате вандализма на монотонно окрашенной поверхности появляется отблеск поверхности металла, то подсознательно человек понимает, что здесь есть царапина. При ширине менее 25 мм таких царапин будет меньше, так как их протяженность ограничена этими самыми 25 мм. Если царапины и появятся, то это будут не линии, а точки, мало заметные для глаза.
Кроме того, само покрытие представляет собой чередование (с точки зрения наблюдателя, не понимающего состав и структуру покрытия) окрашенных и неокрашенных участков, одни из которых имеют какой либо цвет. Все остальные участки представляют собой отблески поверхности металла и, прежде всего, нержавеющей стали. Стороннему наблюдателю без оптического инструментария трудно разобраться: очередной отблеск - это неокрашенный участок-выступ декоративного рельефа, или это мелкая царапина во впадине декоративного рельефа, появившаяся в результате вандализма.
При ширине элементов рельефа 0,1-25 мм становятся незаметными и отпечатки пальцев - одно из наиболее характерных загрязнений полированной поверхности.
При указанной ширине рельефа из него легко удалять осевшие пылевые и другие загрязнения.
Важными факторами, которые влияют на глубину рельефа, являются:
- свойство окрашенного наполнителя рельефа скрывать поверхность металла (чтобы поверхность металла не просвечивала через слой окрашенного наполнителя). Экспериментально установлено, что для этого можно использовать ровный слой окрашенного наполнителя толщиной 20-200 мкм;
- под воздействием солнечных лучей, и, прежде всего ультрафиолета, наполнитель рельефа - краска теряет толщину за счет разрушения макромолекул красителя и возгонки результатов разрушения макромолекул;
- уменьшение глубины рельефа при сохранении эксплутационных характеристик облицовочной панели, позволяет уменьшить толщину панели, что приводит к уменьшению ее себестоимости за счет уменьшения массы материала, упрощению технологии изготовления панели, а также облегчению закрепления ее на стене;
- размеры заполнителей окрашенного вещества. Экспериментально установлено, что глубина рельефа должна быть в 2-4 раза больше, чем диаметр наибольшей частицы заполнителя.
С учетом выше изложенного, была поставлена серия экспериментов, показавшая, что глубина рельефа не должна превышать величину 0,95d, где d - толщина листового металла.
в.э.
угл.
в.э.
угл.
Эксперименты по различению царапин, отпечатков пальцев, очистки поверхности показали, что декоративный рисунок должен быть выполнен с соблюдением условия S/S=0,05-19,0, где S - суммарная площадь выпуклых элементов, a S - суммарная площадь углублений, причем металлическое основание выполнено с толщиной d=0,02-5,0 мм.
Сущность предлагаемой облицовочной панели поясняется чертежами:
на фиг.1 изображен фрагмент металлической облицовочной панели, вид со стороны ее лицевой поверхности;
на фиг.2 - приведен поперечный разрез по А-А панели, показанной на фиг.1;
- на фиг.3 показан рельефный рисунок на лицевой стороне облицовочной панели с регулярно расположенными рельефными элементами;
- на фиг.4 показан рельефный рисунок на лицевой стороне со случайно расположенными рельефными элементами;
- на фиг.5-8 показан рельефный рисунок с заполнением углублений, заполненных затвердевшей средой.
в.э.
угл.
в.э.
угл.
На облицовочной панели 1 (фиг.1, фиг.2) выпуклые элементы 2 выполнены с размером в плане в поперечнике от 0,01 мм до 25 мм, а углубления 3 выполнены с шириной, от 0,01 мм до 25 мм и глубиной, не превышающей 0,95d, где d - толщина листового металла, причем декоративный рисунок выполнен с соблюдением условия S/S=0,05-19,0, где S - суммарная площадь выпуклых элементов, а S - суммарная площадь углублений.
Предлагаемая облицовочная панель изготавливается и работает следующим образом.
Металлическую облицовочную панель 1 (фиг.1) изготавливают, например, из листа нержавеющей стали или из листа алюминиевого сплавов.
Рельефный рисунок с указанными геометрическими параметрами может быть получен, например, методом химического травления с предварительным нанесением защитной маски путем тампонной печати и травления незащищенных маской участков травильным раствором с получением в металлической ленте рельефного рисунка с углублениями, вытравленными до указанной выше величины.
Затем осуществляют заполнение углублений рельефного рисунка краской с ее последующим отвердением с использованием ультрафиолетового и/или инфракрасного излучения (фиг.5 - фиг.8).
в.э.
угл.
в.э.
угл.
При этом декоративный рисунок выполняют с соблюдением условия S/S=0,05-19,0, где S - суммарная площадь выпуклых элементов, а S - суммарная площадь углублений.
Приведенные соотношения параметров, полученные после серии длительных экспериментов позволяют получать рельефные рисунки практически любой сложности. Тем самым, конструктивные признаки, отличающие предлагаемую облицовочную панель от прототипа, связаны причинно-следственной связью с достигаемым техническим результатом - создание облицовочной панели в антивандальном исполнении при одновременном уменьшении возможности загрязнения поверхности облицовочной панели и увеличении длительности сохранения потребительских характеристик.
Крепление панели к поверхности, которую необходимо облицевать, осуществляется известными методами - наклеивают соответствующим составом или закрепляют механическими крепежными элементами.
Применяемые в конструкции материалы имеют высокую стойкость к внешним воздействиям и обеспечивают высокую долговечность изделия.
Облицовочная панель предпочтительно изготавливают из листа нержавеющей стали (марок Х18Н25С2, Х18Н9, 08Х18Н10, 08Х18Н9Т, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т др.) или из листа алюминиевого сплавов марок АК-1, АЛ-7, АЛ-8, АЛ-9 толщиной 0,1-5,0 мм.
Источники информации:
1. Патент РФ №2780, М.Кл. В44С 5/04, 1995 г.
2. Патент РФ №54338, М.Кл. B44F 5/00, 2006 г.
3. Патент ФРГ №2903359, М.Кл. B44F, В44С, 1980 г.
4. Патент ФРГ №3929761, М.Кл. B44F, 1991.
5. Патент РФ №66383, МПК Е04F 13/12, 2006 г.