ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕЛЬЕФА НА СВОЕЙ ПОВЕРХНОСТИ (ВАРИАНТЫ)
PRODUCT WITH RELIEF ELEMENTS ON SURFACE (VERSIONS)

Изобретение относится к конструкциям облицовочных панелей, листовым и рулонным материалам из металлов и биметаллов с рельефной поверхностью и может быть использовано в изделиях, предназначенных для облицовки поверхностей как снаружи, так и внутри помещений.
Разработанное изделие может быть использовано при изготовлении фасадов и интерьеров зданий и сооружений, в том числе для изготовления стеновых, напольных покрытий и потолков, для изготовления корпусов бытовой техники (холодильники, печи, котельное оборудование, шкафы и пр.), для изготовления металлической мебели, для изготовления технологического оборудования для торговли (кассовые места, стеллажи, холодильные шкафы, витрины, прилавки и пр.), для изготовления лифтов, эскалаторов и траволаторов, для изготовления элементов корпусов и экранов технологического оборудования, звукозащитных экранов, в качестве рулонных материалов для последующей наклейки на различные поверхности, в том числе на строительные материалы, на стены снаружи и внутри вагонов поездов и автотранспорта, на стены зданий и сооружений, на поверхности различного оборудования.
Изделие могут выпускать в виде рулона шириной от 100 до 2000 мм, в виде полос шириной 100х1500 мм, в виде листовых материалов мерной длины шириной от 500 до 2000 мм и длиной от 2000 до 10000 мм.
Изделие можно выпускать совместно с различными подложками и приклеивать их на различные подложки.
Изделие может быть использовано для изготовления биметаллических изделий, где толщина верхнего слоя от 0,05 до 2 мм, толщина нижнего слоя от 0,3 до 5 мм.
В дальнейшем при характеристике разработанного технического решения будет использован термин «субстанция». В рамках настоящего технического решения указанный термин «субстанция» означает смесь связующего и частиц твердых веществ, причем связующее может быть жидким или твердым, способным заполнить впадины рельефа рисунка на поверхности изделия.
Известна декоративная панель (RU, свидетельство на полезную модель 2786), 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% от площади основания.
Известна также функционально-декоративная стенная панель (RU, патент 54338), 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 функциональных 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 обеих панелей является их конструктивная сложность, обусловленная тем, что они не являются однослойными.
Известна (DE, патент 2903359) 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.
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 (DE, патент 3929761) также металлическая облицовочная панель, взятая в качестве прототипа и 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 можно признать (RU, патент 66383) металлическую облицовочную панель, содержащую 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 и создавать рисунки на изделии с широким спектром показателей 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.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать по первому варианту изделие, содержащее элементы рельефа на своей поверхности, заполненные затвердевшей субстанцией, причем субстанция содержит связующее и частицы, по меньшей мере, одного вещества твердостью от 3 до 1600 единиц по абсолютной шкале твердости, в субстанции использованы частицы веществ с размерами от 0,003 до 2 мм, при этом лицевая поверхность субстанции расположена выше рельефа на величину не более 5 мм.
Для изделий, выполненных из нержавеющей стали, алюминиевых сплавов, титана и других металлов и металлических сплавов, не подверженных коррозии, верхняя поверхность субстанции расположена выше рельефа на величину не более 3 мм.
В качестве связующего могут быть использованы фторполимер, каучук, меламин, полиуретан, термореактивные полимеры, эпоксидная смола, полиэфирная смола, акриловая смола, алкидная смола, этилсиликатная смола, эпоксиэфирная смола, поливинилхлоридная смола, кремнийорганическая смола, полифенилсилоксановая смола, глифталевая смола, формальдегидная смола, силиконовая смола, углеводородная смола, силиконовая смола, а также припои.
В частности могут быть использованы такие фторполимеры как:
TEFLON 7.FLUON, ALGOFLON F, POLYFLON М 12, 14, TEFLON 8, HOSTAFLON TF 1640, POLYFLON M30, FLUON G 307, TEFLON FEP, NEOFLON FEP, TEFLON 6, FLUON CD, POLYFLON F 103, 104, TEFZEL, HOSTAFLON ET, NEOFLON ETFE, KYNAR, SOLEF, NEOFLON VDF, KEL-F, VOLTALEF, NEOFLON CTEF, TEFLON 30, FLUON AD, HOSTAFLON TF5000, POLYFLON D.
В состав частиц может входить, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, содержащей: металл, нержавеющую сталь, феррохром, ферроникель, корунд, электрокорунд, кварц, стекло, ортоклаз, гипс, слюда, кальцит, флюорит, карбид вольфрама, карбид молибдена, карбид бора, карбид кремния, карбид титана, нитрид титана, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид углерода, бор-углерод-кремний, алмаз, купрошлак, никельшлак, оксид редкоземельных металлов, оксид железа, диоксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, гранит, керамика, минераллокерамика, твердый сплав на основе кобальта, титана, вольфрама, молибдена, ванадия, и/или сплавы боридов и карбидов подгруппы титана с карбидами и боридами лантаноидов, волокна.
В предпочтительном варианте реализации содержание частиц в субстанции составляет от 2 до 92 мас.%.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать по второму варианту изделие, содержащее элементы рельефа на своей поверхности, заполненные затвердевшей субстанцией, причем субстанция содержит связующее и частицы, в состав которых входит, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы: металл, нержавеющая сталь, феррохром, ферроникель, корунд, электрокорунд, кварц, стекло, ортоклаз, гипс, слюда, кальцит, флюорит, карбид вольфрама, карбид молибдена, карбид бора, карбид кремния, карбид титана, нитрид титана, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид углерода, бор-углерод-кремний, алмаз, купрошлак, никельшлак, оксид редкоземельных металлов, оксид железа, диоксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, гранит, керамика, минералокерамика, твердый сплав на основе кобальта, титана, вольфрама, молибдена, ванадия, и/или сплавы боридов и карбидов подгруппы титана с карбидами и боридами лантаноидов, волокна, причем в субстанции использованы частицы веществ с размерами от 0,003 до 2 мм, при этом субстанция расположена на уровне поверхности изделия или на величину, не превышающую 10 мм ниже уровня поверхности.
Для изделий, выполненных из нержавеющей стали, алюминиевых сплавов, титана и других металлов и металлических сплавов, не подверженных коррозии, лицевая поверхность субстанции расположена не ниже рельефа на величину не свыше 0,4 мм или расположена заподлицо с поверхностью.
В качестве связующего могут быть использованы фторполимер, каучук, меламин, полиуретан, термореактивные полимеры, эпоксидная смола, полиэфирная смола, акриловая смола, алкидная смола, этилсиликатная смола, эпоксиэфирная смола, поливинилхлоридная смола, кремнийорганическая смола, полифенилсилоксановая смола, глифталевая смола, формальдегидная смола, силиконовая смола, углеводородная смола, силиконовая смола, а также припои.
В частности могут быть использованы такие фторполимеры как:
TEFLON 7. FLUON, ALGOFLON F, POLYFLON М 12, 14, TEFLON 8, HOSTAFLON TF 1640, POLYFLON M30, FLUON G 307, TEFLON FEP, NEOFLON FEP, TEFLON 6, FLUON CD, POLYFLON F 103, 104, TEFZEL, HOSTAFLON ET, NEOFLON ETFE, KYNAR, SOLEF, NEOFLON VDF, KEL-F, VOLTALEF, NEOFLON CTEF, TEFLON 30, FLUON AD, HOSTAFLON TF5000, POLYFLON D.
Предпочтительно содержание частиц в субстанции составляет от 2 до 92 мас.%.
Для придания субстанции и готовому изделию декоративных свойств в связующее может быть дополнительно введено красящее вещество в виде красителей, пигментов.
При реализации обоих вариантов очень перспективно использовать технологии, смешивая частицы припоя с частицами твердых материалов (типа частиц алмаза) с последующим спеканием смеси. Полученную субстанцию разогревают и заполняют ей рельеф изделия. Также возможнее вариант, когда смесь, содержащую частицы припоя, смешивают с частицами, например, алмаза, заполняют ими впадины рельефа и спекают.
Выбор частиц с высокой твердостью обусловлен наличием высоких механических нагрузок при эксплуатации изделий, сопровождающийся износом. Указанные высокие механические нагрузки могут возникнуть при действиях вандалов, а также при эксплуатации изделия в местах с повышенным износом - в поездах, в аэропортах, в магазинах для защиты поверхности от сумок пассажиров, предметов пассажиров и самих пассажиров. Поскольку обычное связующее - полимер с невысокими характеристиками по твердости и износу, то в полимерное связующее необходимо вводить твердый наполнитель, который и воспринимает нагрузку. Чем больше размер частиц наполнителя, чем тверже композиционный материал, содержащий эти частицы, а также тем выше показатели антифрикционности затвердевшей субстанции. Экспериментально установлено, что использование частиц с твердостью менее 3 по абсолютной шкале не обеспечивает достижение технического результата.
Известны два идеальных случая защиты изделия от механического повреждения. Первый случай характеризует вариант, когда частицы различных размеров занимают максимальный объем (до 92% в затвердевшей субстанции), а второй случай характеризует вариант, когда сам размер частицы максимален по отношению к геометрическим размерам впадины микрорельефа.
Обычно трещины в композиционных материалах проходят по границам раздела сред в материале, который обладает наименьшей трещиностойкостью. В данном случае - это полимерсвязующее. При этом надо учитывать, что если в полимер введены в качестве заполнителя частицы алмаза, обладающего твердостью 1600 единиц по абсолютной шкале, то именно частицы алмаза и будут работать против износа и воспринимать нагрузки. Чем больше частиц алмаза в субстанции, чем его частицы более крупные (по сравнению с вместилищем - впадиной рельефа), тем выше антифрикционные характеристики материала, поскольку алмаз сам является почти идеальным абразивом - режущим инструментом. Кроме того, в такой затвердевшей субстанции меньше возможностей для появления трещин в полимерном связующем, поскольку его в данном случае мало: в субстанции присутствует в основном алмаз, и мало возможностей для распространения трещин в полимерной матрице (связующем).
Различные вариации соотношений заполнителя и связующего нужны для разных поверхностей, для разных нагрузок. Различные твердости нужны для разных материалов, где разные нагрузки и разные изнашивающие инструменты вандалов. Там где источником разрушения служит металлическая монета, можно применять корунд, эльбор, карбид бора, карбид титана, карбид вольфрама, карбид кремния. Там где вандал использует придорожный камень (например, гранит), нужно применять алмаз, эльбор.
Основным применением разработанного изделия будет вариант, где в качестве подложки будут использованы нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы, другие металлические сплавы, а также различные изделия из бетона на основе цемента, гранита, керамогранита и иной керамики, полимербетона на основе полимерных связующих, а также пластмассовые изделия, где для предотвращения истирания будут вкраплены сверхтвердые частицы.
В дальнейшем изобретение будет иллюстрировано примерами реализации.
1. На заготовку, представляющую собой полосу нержавеющей стали толщиной 0, 2 мм, наносят методом трафаретной печати рисунок рельефа с линейным размером впадин 0,4-0,5 мм. Методом струйного травления создают рельеф на свободной поверхности полосы. Поверхность пластины промывают и просушивают. На поверхность с рельефом наносят субстанцию, содержащую эпоксидную смолу в качестве связующего и частицы корунда размером 0,3-0,4 мм. Содержание порошка в субстанции примерно 80 мас.%. Излишки субстанции с поверхности полосы удаляют механически. После затвердевания (полимеризации) полимерной основы изделие готово к использованию.
Проведенные испытания показали, что поверхность изделия устойчива к царапанию монетой из медно-никелевого сплава, а также ключом от английского замка. На поверхности с рельефом практически не заметны отпечатки пальцев и другие жировые загрязнения. Поверхность изделия, использованная для внутренней отделки офисного помещения, не требует каких-либо ремонтных работ в течение, по меньшей мере, 50 лет.
2. Пример осуществлен аналогично примеру 1, но использована полоса из нержавеющей стали толщиной 3,0 мм. Величина линейного размера рельефа составляет 0,2-0,3 мм. Субстанция содержит полиэфирную смолу и частицы алмаза размером 0,040-0,050 мм. Содержание частиц примерно 50 мас.%.
Результаты аналогичны примеру 1.
3. Пример осуществлен аналогично примеру 1, но использована полоса из нержавеющей стали толщиной 3,0 мм. Величина линейного размера рельефа составляет 0,3-0,4 мм. Субстанция содержит полиэфирную смолу и частицы алмаза размером 0,050-0,063 мм. Содержание частиц примерно 80 мас.%.
Результаты аналогичны примеру 1.
4. Пример осуществлен аналогично примеру 1, но использована полоса из дюралюминия толщиной 2,0 мм. Величина линейного размера рельефа составляет 0,8-1,2 мм. Субстанция содержит каучук и частицы алмазаэлектрокорунда размером 0,2-0,3 мм. Содержание частиц примерно 70 мас.%.
Результаты аналогичны примеру 1.
5. Пример осуществляли аналогично примеру 4, но использовали частицы стеклопорошка размером 1,0-1,3 мм. На поверхности изделия видны царапины от действия монеты из медно-никелевого сплава и ключа от английского замка. Через 5-6 лет поверхность потеряет товарный вид.
6. На заготовку, представляющую собой полосу нержавеющей стали, толщиной 0,2 мм, наносят методом литографии рисунок рельефа с линейным размером впадин 0,4-0,5 мм. Методом струйного травления создают рельеф на свободной поверхности полосы. Поверхность пластины промывают и просушивают. На поверхность полосы с трафаретом наносят субстанцию, содержащую частицы никельшлака размером 0,5-0,7 мм и полифенилсилоксановую смолу при содержании частиц примерно 65 мас.%. После полимеризации смолы на поверхность дополнительно наносят частицы никельшлака того же размера. Механически удаляют излишки нанесенной субстанции и частиц никельшлака. Изделие готово к использованию.
Результаты аналогичны примеру 1.
7. Пример осуществляли аналогично примеру 6, но использовали субстанцию, содержащую частицы карбида кремния размером 0,8-1,2 мм и фенолформальдегидную смолу при содержании частиц примерно 70 мас.%.
Результаты аналогичны примеру 1.
Реализация изобретения в параметрах, введенных в независимые пункты формулы изобретения, всегда приводит к достижению указанного технического результата.