PL236570B1 - Sposób wytwarzania trójwymiarowych powierzchni strukturalnych zwłaszcza na płytach drewnopochodnych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania trójwymiarowych powierzchni strukturalnych na bazie materiałów impregnowanych żywicami syntetycznymi nakładanych na powierzchnie, zwłaszcza płyt drewnopochodnych.

Papiery dekoracyjne stosowane do pokrywania płyt drewnopochodnych np. płyt wiórowych, pilśniowych, hdf, mdf czy też warstwowych płyt fenolowych itp. stosowanych do produkcji mebli, drzwi, paneli podłogowych, paneli ściennych, i innych tego typu produktów składają się generalnie z włókien celulozowych i wypełniaczy. Posiadają przy tym odpowiednią gramaturę, gładkość, chłonność i wytrzymałość. Papier dekoracyjny zadrukowywany jest w specjalnych urządzeniach. Jednym z takich urządzeń jest maszyna rotacyjna wklęsłodrukowa, wielokolorowa. Urządzenie takie składa się z odwijaka odwijającego rolkę papieru dekoracyjnego przeznaczonego do zadruku. Prędkość i naciąg odwijanej wstędze papieru nadaje stacja wciągowa kierująca papier dalej do co najmniej jednej stacji drukarskiej, której głównym elementem jest wklęsłodrukowa rotacyjna forma drukarska np. obrotowy cylinder wkłęsłodrukowy. Prędkości przesuwu papieru obrotów cylindra są zsynchronizowane w celu umożliwienia optymalnego przeniesienie farby drukarskiej na papier. Przeniesienie farby z cylindra na papier odbywa się w polu kontaktu papieru z elastycznym wałkiem dociskowym zwanym preserem, dociskającym papier do cylindra. Farba o dobranym kolorze jest pompowana ze zbiornika do wanny drukarskiej umieszczonej pod cylindrem. W wannie drukarskiej umieszczony jest elastyczny wałek farbowy, który jest w ciągłym kontakcie z cylindrem, przez co farba drukarska jest dozowana na jego obracającą się powierzchnię. Nadmiar farby z powierzchni formy drukarskiej zbierany jest za pomocą rakla zbierającego. Farba po przejściu rakla zostaje tylko wewnątrz wklęsłych kałamarzyków stanowiących główny element formy drukarskiej, mający postać mikrozbiorników z farbą o różnej pojemności, których otwory znajdują się w linii kontaktu powierzchni cylindra z papierem. Kałamarzyki tworzą powierzchnię rastrową o określonym wzorze. Farba siłą adhezji przenoszona jest z kałamarzyków na papier. W ten sposób uprzednio przygotowany na powierzchni cylindra wzór przenoszony jest na papier dekoracyjny. Papier z utworzonym w stacji drukarskiej wzorem jest poddawany suszeniu w suszarni stacji drukarskiej czyli w przestrzeni z nadmuchiwanym podgrzanym powietrzem. Efekt prawidłowego suszenia jest zapewniony dzięki odpowiednio dobranym temperaturze powietrza i jego ilości w komorze suszącej dobieranej odpowiednio do prędkości przesuwu wstęgi papieru. W zależności od stopnia skomplikowania wzoru, zarówno pod względem kolorystycznym, jak i strukturalnym, wykorzystywane są kolejne stacje drukarskie urządzenia drukującego. W urządzeniu z większą ilością stacji drukarskich wstęga z komory suszącej stacji pierwszej kierowana jest do stacji kolejnej gdzie przechodzi analogiczny proces zadruku i suszenia, a dalej kierowana jest analogicznie do kolejnych stacji drukarskich. Po wydrukowaniu finalnego zadruku wstęga papieru jest wyciągana z maszyny drukarskiej przez stację wyciągową i ostatecznie na nawijaku zwijana jest w rolkę. Poszczególne elementy maszyny zapewniają odpowiedni naciąg wstęgi przesuwającego się papieru w całym urządzeniu, jak też pasowanie wzorów nanoszonych w poszczególnych stacjach drukarskich tworzących wzór w finalnej postaci zadrukowanej.

Po wykonaniu zadruku papier dekoracyjny nawinięty w zwój jest gotowy do impregnacji. Impregnacja to proces nasączania papieru dekoracyjnego żywicą prowadzony w impregniarkach. Na stacji odwijaka impregniarki następuje odwijanie wstęgi papieru z rolki i kierowanie wstęgi do wanny z środkiem impregnującym. Jako impregnat najczęściej stosuje się żywice syntetyczne aminoplasty i duroplasty, a w szczególności żywice melaminowe i/lub mocznikowe. Wstęga papieru jest w całości zanurzona w płynnej żywicy lub żywica nanoszona jest na papier za pomocą stacji dozujących. Po wprowadzeniu w papier żywicy całość wstęgi jest suszona temperaturowo, najczęściej przy pomocy dmuchaw podgrzanego powietrza. Proces impregnacji może być prowadzony jednokrotnie lub dwukrotnie. Po zakończeniu procesu impregnacji wysuszona i zaimpregnowana wstęga papieru jest cięta na arkusze lub zwijana w rolki. W ten sposób powstaje zaimpregnowany papier dekoracyjny nazywany impregnatem. W znanym stanie techniki istnieją dwie znane metody metody tworzymy dwa rodzaje tworzenia strukturalnych trójwymiarowych powierzchni: synchroniczną i asynchroniczną.

Powierzchnia synchroniczna, w której trójwymiarowa struktura na finalnej powierzchni płyty dokładnie odzwierciedla poszczególne elementy wzoru zadrukowanego na papierze dekoracyjnym. Powierzchnia asynchroniczna, w której struktura trójwymiarowa na finalnej powierzchni płyty tworzy inny wzór niż ten zadrukowany na papierze dekoracyjnym. W obu przypadkach struktury trójwymiarowe tworzone są w warstwie żywic syntetycznych stosowanych do impregnacji papierów dekoracyjnych i stanowią dokładne odzwierciedlenia powierzchni roboczej matrycy prasującej. W przypadku trójwymiarowych

PL 236 570 B1 synchronicznych struktur wykonanie matrycy prasującej odbywa się na podstawie danych uzyskanych od wykonawcy form drukarskich nanoszących wzór na papier dekoracyjny. Tymi danymi są np.: dane tego wzoru w postaci cyfrowej bądź zadrukowany arkusz papieru z określonym wzorem. Te same dane wykorzystywane są zarówno przez producenta matrycy, jak i wykonawcę form drukarskich.

W przypadku gdy chcemy na płycie wykonać synchroniczną powierzchnię trójwymiarową zadrukowany i zaimpregnowany papier dekoracyjny cięty jest w ten sposób by dopasować wzór na nim wydrukowany do wzoru powierzchni roboczej matrycy. Przycięty arkusz jest pozycjonowany w prasie. Pozycjonowanie wymaga zastosowania skomplikowanych i kosztownych urządzeń rozmieszczających arkusz zaimpregnowanego papieru dekoracyjnego dokładnie na płycie pod matrycą prasującą pras y, synchronizując wydrukowany wzór na papierze z wzorem powierzchni roboczej matrycy. Po dopasowaniu arkusza do wzoru matrycy wykonywane jest zaprasowanie arkusza impregnatu na płycie drewnopochodnej przy odpowiednim ciśnieniu, temperaturze i czasie dobranym tak by otrzymać końcową powierzchnię o zadanych parametrach. Powstała synchroniczna trójwymiarowa powierzchnia płyty dokładnie odzwierciedla powierzchnię roboczą matrycy prasującej.

W przypadku wykonywania struktur asynchronicznych pozycjonowanie wzoru arkuszy impregnatów względem matrycy prasującej nie ma znaczenia. Znane sposoby wytwarzania różnorodnych trójwymiarowych strukturalnych powierzchni na płytach drewnopochodnych polegają zatem głównie na zastosowaniu w procesie prasowania odpowiedniej matrycy o trójwymiarowej strukturze powierzchni roboczej stanowiącej formę prasującą, przy czym w przypadku wykonania powierzchni synchronicznej struktura powierzchni roboczej matrycy stanowi dokładne odzwierciedlenie elementów wzoru nanoszonego na papier dekoracyjny, natomiast w przypadku powierzchni asynchronicznej brak takiej synchronizacji.

W znanych metodach w praktyce dla wykonania trójwymiarowej powierzchni o odpowiedniej strukturze każdorazowo wymagane jest wykonanie kosztownej formy prasującej odzwierciedlającej pożądaną strukturę. Zmiana struktury powierzchni finalnej wiąże się z obowiązkową czasochłonną wymianą formy prasującej (matrycy) w prasie co skutkuje postojem prasy. W przypadku synchronicznej powierzchni każdy wzór papieru dekoracyjnego nakładanego na płytę drewnopochodną wymaga osobnej matrycy. Zmiana wzoru wiąże się z dużymi kosztami i nakładami pracy. Kosztowne i kłopotliwe jest też pozycjonowanie impregnatu względem matrycy w prasie. Zaimpregnowany papier dekoracyjny musi być bowiem przed prasowaniem dokładnie ułożony na płycie drewnopochodnej, a całość dokładnie umieszczona i spasowana z matrycą w prasie. W przeciwnym wypadku uzyskanie powierzchni synchronicznej jest niemożliwe.

Celem wynalazku jest opracowanie ulepszonego sposobu wytwarzania trójwymiarowej powierzchni strukturalnej płyt drewnopochodnych, w którym finalna struktura powierzchni po procesie prasowania nie zależałaby wyłącznie od powierzchni matrycy prasującej. Ponadto celem wynalazku jest opracowanie, sposobu pozwalającego uniknąć pracochłonnego i długotrwałego przygotowywania matryc, odpowiadających pojedynczym wzorom papieru dekoracyjnego nakładanego na płytę i związanych z tym kosztów, a także uniknięcia kosztów inwestycji w systemy dokładnego pozycjonowania w prasie płyt z impregnatem względem matrycy przy wykonywaniu trójwymiarowych powierzchni synchronicznych.

Sposób wytwarzania trójwymiarowych powierzchni strukturalnych wykonywanych na bazie papierów dekoracyjnych stosowanych jako pokrycia zwłaszcza powierzchni płyt drewnopochodnych, w którym wzór na papier dekoracyjny jest nanoszony metodą zadruku, w urządzeniu wyposażonym w co najmniej jeden zbiornik z farbą drukarską oraz co najmniej jedną formę drukarską posiadającą powierzchnię z wzorem utworzonym przez wklęsłe kałamarzyki stanowiące mikrozbiorniki farby o różnej pojemności, przy czym farba z kałamarzyków przenoszona jest na poruszającą się wstęgę papieru w momencie kontaktu papieru dekoracyjnego z formą drukarską tworząc na papierze wzór odpowiadający wzorowi utworzonemu przez kałamarzyki na powierzchni formy drukarskiej, po czym papier dekoracyjny z finalnie zadrukowanym wzorem suszy się w komorze urządzenia drukującego, a po wysuszeniu impregnuje się żywicami syntetycznymi, zwłaszcza melaminowymi i/lub mocznikowymi, a następnie po wysuszeniu w komorze impregniarki zaprasowuje się w prasie na powierzchni płyty za pomocą matrycy prasującej, charakteryzuje się tym, że przed impregnacją, na etapie zadruku wzoru, na papier dekoracyjny nanoszona jest mieszanina farby drukarskiej, z pigmentem lub bez, i środka spęczniającego w postaci mikrosfer stanowiących pęcherzyki gazu zamknięte w kapsułkach o rozmiarach od 2 gm do 180 gm, powiększających swoją objętość pod wpływem rosnącej temperatury, przy czym mieszanina farby i środka spęczniającego zawiera wagowo od 0,3% do 45% środka spęczniającego, a papier dekoracyjny z utworzonym finalnym wzorem z zakodowaną strukturą trójwymiarową po wyjściu z urządzenia drukującego i zaimpregnowaniu zaprasowuje się na powierzchni zwłaszcza płyty drewnopochodnej

PL 236 570 B1 przy pomocy matrycy prasującej o dowolnej powierzchni roboczej, przy czym maksymalna temperatura w procesie prasowania jest wyższa od maksymalnych temperatur w urządzeniu drukującym i impregniarce.

W opracowanym sposobie utworzony w urządzeniu drukującym finalny wzór tworzy zakodowaną strukturę trójwymiarową. Po zaimpregnowaniu go prasowanie odbywa się za pomocą matrycy prasującej o dowolnej powierzchni roboczej, przy czym proces wzrostu środka spęczniającego rozpoczyna się w prasie w początkowym etapie prasowania w momencie uplastyczniania się żywicy, przed jej ostatecznym utwardzeniem, a temperatura w procesie prasowania jest wyższa od temperatur suszenia w komorach urządzenia drukującego i impregnarki, które to temperatury również zadruku i impregnacji nie mogą powodować ostatecznego wzrostu objętości mikrosfer, w ten sposób tworzy się finalną powierzchnię strukturalną gotowego produktu powstającą w wyniku pęcznienia środka spęczniającego.

W opracowanym według wynalazku sposobie uzyskujemy możliwość wykonania trójwymiarowej struktury synchronicznej powierzchni końcowej bez konieczności stosowania odpowiednio wykonanych strukturalnych matryc prasujących z elementami struktury idealnie pasujących do wzoru na zadrukowanym papierze dekoracyjnym oraz bez konieczności stosowania systemów pozycjonujących impregnat synchronicznie względem matrycy w prasie.

Przy wykorzystaniu identycznej matrycy prasującej w prasie można uzyskiwać różnorodne trójwymiarowe struktury powierzchni końcowej wyrobu gotowego, gdzie struktura ta jest zadawana już przed impregnacją na etapie zadruku środka spęczniającego.

Sposób według wynalazku w przykładzie wykonania dotyczy tworzenia synchronicznej trójwymiarowej powierzchni strukturalnej na papierze dekoracyjnym stanowiącym pokrycie dla płyty wiórowej.

Zadruk papieru dekoracyjnego odbywa się na maszynie rotacyjnej wklęsłodrukowej czterokolorowej. Maszyna drukarska zadrukowuje papier dekoracyjny o gramaturze 70 g/m² i szerokości 1,85 m przy prędkości 250 m/min. Przy temperaturach suszenia w kolejnych czterech komorach powietrznych odpowiednio: 130°C; 125°C; 128°C; 100°C. Zadruk odbywa się po kolei w czterech stacjach drukarskich z których każda jest wyposażona w formę drukarską, czyli cylinder obrotowy, który przenosi farbę na papier dekoracyjny w polu kontaktu z gumowym wałkiem dociskowym - preserem. Do zadruku wykorzystywane są wodorozcieńczalne farby drukarskie o różnych odcieniach kolorystycznych.

Podczas zadruku papieru dekoracyjnego, na czwartej stacji drukarskiej przy pomocy specjalnego cylindra wklęsłodrukowego o wzorze synchronicznym do poszczególnych elementów głównego wzoru drukowanego dekoru, nadrukowywany jest wzór mieszanką farby drukarskiej z udziałem 15% środka spęczniającego. Cylinder wklęsłodrukowy nanosi na papier 3 g/m² takiej mieszanki. Ostatecznie po zadruku zadrukowany papier dekoracyjny jest nawijany w zwój. Gotowa rolka zadrukowanego papieru dekoracyjnego jest gotowa do impregnacji.

Proces impregnacji odbywa się w impregniarce przy prędkości przesuwu wstęgi papieru równej 45 m/min, w której papier nasączany jest impregnatem, początkowo żywicą mocznikową i poddawany jest suszeniu do maksymalnej temperatury 135°C przy pomocy ogrzanego powietrza. W kolejnej stacji impregniarki nanoszona jest żywica melaminowa i suszona przy maksymalnej temperaturze do 160°C. W ten sposób wstępnie kondensowane żywice są suche na tyle, że pozwalają składować zaimpregnowany papier - impregnaty w pociętych arkuszach o wymiarach dopasowanych do płyt wiórowych, na które są nakładane. Po nałożeniu na płytę wiórową impregnat jest utwardzany pod wpływem temperatury 200°C i ciśnienia 30 kg/cm² w prasie taktowej gdzie czas prasowania wynosi 18 sekund. Do prasowania w prasie stosuje się matrycę o gładkiej powierzchni roboczej o połysku 35% (przy kącie padania 60°). W takich warunkach żywica syntetyczna w początkowej fazie prasowania zmiękczana jest przed jej ostatecznym utwardzeniem i przepływa przez papierowy szkielet do warstwy płyty wiórowej powlekając jej powierzchnię. Zewnętrzna strona impregnatu, mająca kontakt z gładką matrycą prasy, w tym czasie odzwierciedla dokładnie jej gładką strukturę. Jednocześnie środek spęczniający zastosowany podczas zadruku papieru dekoracyjnego jest aktywowany temperaturowo w prasie. W momencie gdy żywica syntetyczna jest zmiękczona sfery kuliste środka spęczniającego po przekroczeniu temperatury aktywacji 160°C gwałtownie powiększają swoją objętość powodując miejscową zmianę jednorodności żywicy. Po czym następuje końcowe utwardzanie żywicy syntetycznej. Miejscowa zmiana struktury żywicy syntetycznej odzwierciedla dokładnie wzór formy drukarskiej zastosowanej do naniesienia mieszanki ze środkiem spęczniającym w czwartej kolumnie maszyny drukarskiej. W taki sposób zostaje utworzona synchroniczna trójwymiarowa struktura na powierzchni melaminowej płyty wiórowej niezależna od powierzchni roboczej matrycy prasującej.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób wytwarzania trójwymiarowych powierzchni strukturalnych, zwłaszcza na płytach drewnopochodnych, których powierzchnie pokrywane są papierem dekoracyjnym, w którym wzór na papier dekoracyjny jest nanoszony metodą zadruku w urządzeniu wyposażonym w co najmniej jeden zbiornik z farbą drukarską oraz co najmniej jedną formę drukarską posiadającą powierzchnię z wzorem utworzonym przez wklęsłe kałamarzyki stanowiące mikrozbiorniki farby o różnej pojemności, przy czym farba z kałamarzyków przenoszona jest na poruszająca się wstęgę papieru w momencie jego kontaktu z formą drukarską tworząc na papierze wzór odpowiadający wzorowi utworzonemu przez kałamarzyki na powierzchni formy drukarskiej, po czym papier dekoracyjny z finalnie zadrukowanym wzorem suszy się w komorze urządzenia drukującego, a po wysuszeniu impregnuje się żywicami syntetycznymi, zwłaszcza melaminowymi i/lub mocznikowymi, a następnie po wysuszeniu w komorze impregniarki zaprasowuje się w prasie na powierzchni płyty, znamienny tym, że przed impregnacją, na etapie zadruku wzoru, na papier dekoracyjny nanoszona jest mieszanina farby drukarskiej, z pigmentem lub bez, i środka spęczniającego w postaci mikrosfer stanowiących pęcherzyki gazu zamknięte w kapsułkach o rozmiarach od 2 μm do 180 μm, powiększających swoją objętość pod wpływem rosnącej temperatury, przy czym mieszanina farby i środka spęczniającego zawiera wagowo od 0,3% do 45% środka spęczniającego, a papier dekoracyjny z utworzonym finalnym wzorem z zakodowaną strukturą trójwymiarową po wyjściu z urządzenia drukującego i zaimpregnowaniu zaprasowuje się na powierzchni zwłaszcza płyty drewnopochodnej przy pomocy matrycy prasującej o dowolnej powierzchni roboczej, przy czym maksymalna temperatura w procesie prasowania jest wyższa od maksymalnych temperatur w urządzeniu drukującym i impregniarce.