BR0211825B1 - método para produzir uma estampagem em um relevo sobre uma superfìcie de uma peça de trabalho e ferramenta de prensagem. - Google Patents
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Description
MÉTODO PARA PRODUZIR UMA ESTAMPAGEM EM UM RELEVO SOBRE UMASUPERFÍCIE DE UMA PEÇA DE TRABALHO E FERRAMENTA DEPRENSAGEM
A invenção se refere a um método para oprocessamento e a produção de uma superfície de ummaterial, possuindo um grau de lustro reproduzivel, bemcomo uma ferramenta de prensagem para a utilização dométodo.
0 método do tipo geral; isto é, a ferramenta deprensagem requerida para ele, é principalmente usada para orevestimento de materiais do tipo painel, particularmentemateriais de madeira, que possuem filmes de resina amino-plásticas, por exemplo. O revestimento sobre os materiaisde madeira do tipo painel, que são também conhecidos comopainéis de compensados, painéis MDF [painéis de fibras demédia densidade (médium density fiber boards)], ou painéisHDF [painéis de fibras de alta densidade (high densityfiber boards)], é geralmente aplicado em prensashidráulicas aquecidas, sob pressão e temperatura, enecessárias na indústria de mobiliário. Igualmente, ospainéis laminados são produzidos do mesmo modo. Assuperfícies a serem processadas podem ser produzidas paraterem um acabamento acetinado, um acabamento brilhoso, ouum acabamento de alto brilho e, nesse contexto, podem serprovidas com uma estrutura de superfície, se necessário. Afim de proteger as ferramentas de prensagem relativamentecaras dos danos à superfície ou de um desgaste prematuropor atrito, as ferramentas de prensagem são preferivelmenteprovidas com uma camada de cromo duro, que pode ter umaespessura de até 20 μιτι. No revestimento dos painéis de HDFque possuem superfícies resistentes ao atrito, que sãousados no setor de pavimentação de pisos, as ferramentas deprensagem existentes no mercado até o momento possuem umavicia útil relativamente curta. Após apenas 15.000 atémaximamente 25.000 ciclos de prensagem, as ferramentas deprensagem demonstram uma clara alteração no grau de lustro,a despeito do revestimento de cromo duro existente, de modoque as superfícies das chapas de prensagem precisam ternovo acabamento e chapeadas em cromo. 0 grande desgaste poratrito das ferramentas de prensagem é atribuível àssubstâncias que estão embutidas nas superfícies a seremprocessadas. Estas são, por exemplo, aditivos de coríndon;isto é, óxido de alumínio AI2O3, que são acrescentados àssuperfícies a fim de se obter os requeridos valores deresistência ao desgaste por atrito para os painéis de piso.Uma vez que os valores de resistência ao desgaste poratrito são conseqüentemente altos (eles podem ser de até15.OOC revoluções Taber Padrão MEMA No. LD 1991 3.01 ou até6.500 revoluções Taber de acordo com o novo padrão pr EN"3329), as substâncias acima mencionadas são acrescentadasa essas superfícies como partículas as finas possíveis.Devido ao seu índice de refração de 1,57, o Al2O3 secombina particularmente bem com a celulose a 1,53 e resinamelamina a 1,55, e consegue superfícies relativamentetransparentes após a cura das resinas melamina. Surierficiesaltamente transparentes são preferivelmente objetivadas umavez que o filme de recobrimento tem a função de proteger ofilme de resina melamina, que se situa por debaixo dele eproduz o efeito decorativo, da destruição da camadadecorativa. Δ distribuição das partículas de Al2O3 no filmede recobrimento pode variar grandemente, e portanto,existem também partículas na superfície. Nesse revestimentodos painéis de HDF, movimentos relativos ocorrem no sistemade prensagem, induzindo desse modo as partículassuperficiais de óxido de alumínio a se atritarem sobre acamada de cromo e ocasionar uma alteração no grau de lustrodas superfícies da ferramenta de prensagem e desse modo umprematuro desgaste por atrito. Devido às misturasexistentes, a resistência ao desgaste por atrito dospainéis de HDF de piso é aumentada, mas elas demonstram oefeito negativo acima mencionado com respeito àsferramentas de prensagem chapeadas em cromo. Devido àsgrandes diferenças em dureza (o Al2O3 possui uma durezaVickers de 1.8 00 a 2.000 HV, enquanto a camada de cromopossui apenas de 900 a 1.000 HV), o prematuro desgaste poratrito da superfície da ferramenta portanto ocorre, e o tempode vida útil é grandemente reduzido.
A partir da Patente Européia EP A 0 509 875, porexemplo, a produção de uma camada dura de um pseudocarbonodo tipo adiamantada é conhecida, por meio do que esserevestimento é principalmente pretendido para moldesproduzidos de aço ou de alumínio, para a produção de partesplásticas. Outras áreas de uso são indicadas no presentepedido de patente, por exemplo, para a construção demáquinas hidráulicas, pneumáticas, tecnologias derevestimentos, construção de ferramentas, e formação deplásticos, bem como tecnologia a vácuo. Pelo fato de queesse pedido de patente lidar exclusivamente com a produçãoda camada pseudocarbono do tipo adiamantada, entretanto,não são detalhadas modalidades exemplares ou são reveladosespeciais propósitos de uso.
Uma outra tarefa da invenção consiste do aumento daresistência química da superfície da placa de prensagem aosmonômeros de resina fenólica.
Δ invenção é, portanto, baseada na tarefa deindicar um método e uma ferramenta de prensagem para uso dométodo, com o que a vida útil pode ser significativamenteaumentada.
De acordo com a invenção, a tarefa é realizada pormeio do uso de uma ferramenta de prensagem que possui umrevestimento sobre a superfície da ferramenta de prensagemque consiste de carbono com camadas do tipo adiamantadas, eque possui uma dureza de superfície de acordo com Vickersde mais de 1.800 HV. Por meio das camadas do tipoadiamantadas de carbono como um revestimento adicional, adureza da superfície é significativamente aprimorada, demodo que a ferramenta de prensagem usada resiste aestresses maiores, e não é observada deterioração do grauce lustro sobre o material acabado. Tais ferramentas deprensagem são, portanto, muito bem adequadas para oprocessamento de superfícies que são altamente resistentesao desgaste por atrito, as quais são enriquecidas, porexemplo, com aditivos tais como coríndon; isto é, óxido dealumínio AI7O3 ou materiais similares. Nesse contexto, deveser necessário ter certeza de que a dureza da superfíciedos materiais a serem processados se situa abaixo daquelado revestimento da ferramenta de prensagem, a fim de nãoprovocar qualquer deterioração do tempo de vida útil. Nocaso de um tal revestimento, foi mostrado que assuperfícies que contêm AI2O3 que foram usadas dificilmentecausam qualquer desgaste por atrito sobre as superfíciesdas ferramentas de prensagem que são usadas, embora ocorraum movimento relativo entre o material e a ferramenta deprensagem durante o processamento, o qual é responsávelpelo desgaste por atrito da ferramenta de prensagem. Devidoao uso das camadas de carbono do tipo adiamantadas, operíodo de uso das ferramentas de prensagem é portantosignificativamente aumentado, de modo surpreendente, eadicionalmente, apenas uma alteração extremamente ligeirano grau de lustro do material processado ocorre, mesmo emnúmeros grandes de ciclos de prensagem. Nesse contexto, oprocessamento de um material de superfície capaz de fluirocorre com a ferramenta de prensagem, a fim de formar umasuperfície lisa ou estruturada, mediante a plastificação,moldagem, e solidificação dentro do processo de prensagem.Preferivelmente, as ferramentas de prensagem são usadaspara o processamento de superfícies planas de formato amploe de materiais de uma camada ou de multicamadas,particularmente materiais plásticos, materiais de madeirado tipo chapa, laminados com ou sem papéis de cobertura oufilmes de cobertura. Para a plastificação dos materiais aserem processados, o aquecimento da ferramenta de prensagemocorre em uma baixa faixa de temperatura, que claramente sesitua abaixo do limiar de recristalização dos materiais queestão sendo usados na ferramenta de prensagem, e vai até oponto de derretimento dos plásticos, revestimentosplásticos, ou filmes de cobertura que estão sendo usados.Portanto a deformação das superfícies a serem processadaspode ocorrer em uma baixa faixa de temperatura, semqualquer efeito nocivo sobre os materiais básicos daferramenta de processamento, cuja deformação está conexacom um endurecimento final da superfície.
Preferivelmente, nesse contexto, filmes oucciberturas de duro-plástico são usadas para processamento,quais são primeiramente plastificados por meio do os aquecimento que ocorre, causando desse modo a liquefaçãodos duro-plásticos que ainda não tenham endurecido, e asestruturas espaciais são geradas por meio do processo deprensagem e a subseqüente policondensação, cujas estruturascorrespondem à estrutura de superfície desejada daferramenta de prensagem. Após a moldagem e subseqüentepolicondensação dos duro-plásticos que estão sendo usadotenha ocorrido, ocorre a solidificação, o que resulta nadesejada superfície resistente dos materiais. De modosurpreendente, é mostrado, nesse contexto, que o tempo devida útil das chapas de prensagem é significativamenteaumentado se comparado com a tecnologia usadaantecedentemente.
A fim de usar o método, uma ferramenta de prensagempara superfícies planas, na forma de uma chapa deprensagem, uma correia sem fim, ou um rolo de prensagem éprovido, o qual é provido com uma peça de trabalho parapressionar um material de superfície capaz de fluir, pormeio do que a superfície da ferramenta de prensagem éestruturada para ser firmemente aderente e possuir umaespessura de camada de 0,1 μm a 10 μπι e uma dureza desuperfície de acordo com Vickers de mais de 1.800 HV, demodo que as ferramentas de prensagem sejam providas com umacamada protetora que é altamente resistente ao desgaste poratrito, e desse modo o prematuro desgaste por atrito éprevenido no processo de revestimento dos painéis de HDFque possuem filmes de cobertura contendo Al2O3, porexemplo, mesmo no caso de um movimento relativoconstantemente recorrente entre a superfície da ferramentade prensagem e a superfície a ser processada. Nessecontexto, as ferramentas de prensagem são providas com umacobertura firmemente aderente que é altamente resistente aodesgaste por atrito, feita de carbono com camadas do tipoadiamantadas, por exemplo, após os conhecidos pré-cratamentos de superfície, tais como tolerância araladuras, polimento, estruturação, e acabamento fosco. Noiü caso de um tal revestimento, foi surpreendentemente
mostrado que os filmes de cobertura que contêm AI2O3 quesão usados praticamente não geram desgaste por atrito nassuperfícies das chapas de prensagem que são usadas, e que,portanto, o período de uso; isto é, o tempo de vida útildas chapas de prensagem ou das ferramentas de prensagem ésignificativamente aumentado. Esse revestimento, que contémcarbono com camadas do tipo adiamantadas, pode ser aplicadoàs superfícies em um processo de deposição ativado porplasma a partir da fase gasosa (deposição de vaporquímico), em temperaturas relativamente baixas abaixo de200 °C. 0 processo de deposição ocorre em um equipamento dealto vácuo, por meio do que os hidrocarbonetos sãointroduzidos de todos os modos para o interior da região dealto vácuo, após a evacuação. A fim de melhorar a aderênciadas camadas do tipo adiamantadas de carbono sobre asuperfície da ferramenta, esta última pode serprimeiramente chapeada em cromo.
Para a formação da camada, é necessário aplicar umavoltagem de polarização elétrica (voltagem continua ouvoltagem alternada) à ferramenta de prensagem ou chapa deprensagem, até vários kV, preferivelmente de 100 a 800volts. Nesse contexto, a chapa de prensagem é dispostasobre um eletrodo no equipamento de vácuo. Além disso, énecessário para a formação das camadas que os gaseshidrocarbonetos usados formem carbono, por um lado, e ionsricos em energia, por outro lado, após terem sido aiviaiaosno plasma.
É recomendado realizar a deposição em um campo dealta freqüência, a fim de depositar camadas espessas, poruma razão, e para garantir a reprodutibilidade do processo,por outra razão.
Além disso, para melhor aderência do revestimento,a chapa de prensagem precisa ser primeiramente gravada.Isso preferivelmente ocorre no mesmo equipamento no qual orevestimento é também depositado.
A gravação é realizada por meio de atomizaçãocatódica por meio de gás nobre, pelo que o argônio évantajoso, por exemplo. A introdução do gás nobre éinterrompida tão logo os gases que são responsáveis para orevestimento (hidrocarbonetos) sejam introduzidos.
A fim de adicionalmente melhorar a capacidade deaderência na superfície da chapa de prensagem, uma camadaintermediária de silício, dióxido de silício, oxicarburetode titânio, pode ser aplicada de acordo com os métodosconhecidos, por exemplo, por meio de atomização catódica.
Foi também provado ser uma vantagem que acapacidade de aderência do revestimento seja aumentadamediante o antecipado chapeamento de cromo da superfície dachapa de prensagem. Chapas em aço inoxidável possuindo umaalta proporção de cromo podem ser também revestidas comcamadas do tipo adiamantadas de carbono, sem antecipadocnapeamento adicional de cromo. É importante nesse contextoque os metais usados sejam bons agentes de formação decarburetos. Aços inoxidáveis com altas proporções de níquelsão, portanto, mais difíceis de se revestir, e nesse caso érecomendado aplicar camadas intermediárias das recomendadasacima.
A deposição em temperaturas relativamente baixastem também provado ser uma vantagem, uma vez que aestrutura do metal ou a rede cristalina do metal não éinfluenciada, por exemplo, no caso do aço inoxidável namodalidade exemplar a seguir, porque a temperatura dorevestimento se situa claramente abaixo do limiar derecristalização para os aços. Além disso, a distorção daschapas de prensagem, como usualmente ocorre em temperaturasmais elevadas, é prevenida.
Um exemplo da aplicação de um revestimento com umasuperfície da ferramenta de prensagem que é altamenteresistência ao desgaste por atrito é proporcionado, deacordo com a invenção, pelo fato de que uma chapa de aço domaterial No. CIN 1.4006 ou ASI 410 é primeiramentedesbastada até a tolerância em ambos os lados, a fim deproduzir o paralelismo plano que é requerido, em seguida éusado abrasivo fino e polimento, a fim de preparar o metalem chapa para o subseqüente processo de estruturação. Emseguida, uma reserva de gravação é aplicada por meio de umaimpressão por rolo, impressão por serigrafia, ou poraplicação direta de uma camada foto-resistente. A chapa deprensagem preparada desse modo é em seguida estruturada deacordo com os métodos conhecidos de gravação (usinagemeletrolitica, remoção eletrolitica do material, gravaçãoconvencional com ácidos, etc.). O grau de lustro ésubseqüentemente produzido por meio de pérolas de vidro ououtros meios de abrasão, usando o método a sopro.Posteriormente, a chapa de processamento é recoberta comuma camada de cromo, em um banho de chapeamento de cromo.No presente caso, a espessura da camada de cromo foi deaproximadamente 20 μπκ Nesse ponto, um revestimento decarbono com camadas do tipo adiamantadas e uma camada deespessura de aproximadamente 2,5 μπ\ foi aplicada em um altovácuo. A deposição ocorre de acordo com o método descritoacima; a partir da fase gasosa (hidrocarboneto), em umprocesso de deposição ativado por plasma. Uma voltagempolarizada apropriada de 100 V de voltagem alternada, porexemplo, com uma freqüência de 25-30 MHz.
E aplicada à chapa de prensagem. Após um alto vácuoser produzido, um processo de gravação por meio deatomização catódica com gás argônio, por exemplo, a umapressão de 0,03-0,06 Pa, ocorre primeiramente para melhorpromoção da aderência. Em seguida, o gás hidrocarbonetonecessário para o processo de revestimento, por exemplo,etileno, é introduzido para o interior do equipamento, e aomesmo tempo, a alimentação de argônio é interrompida. Apressão gasosa do gás de etileno foi de 1,0-1,5 Pa.
Uma chapa de prensagem possuindo um revestimentofeito de carbono com camadas do tipo adiamantadas foiconseguida, por meio do que a dureza superficial foi deaproximadamente 3.000 HV. Com isto, o revestimento estáclaramente acima do valor, em termos de dureza, daquele dooxido de alumínio que é usado nos filmes de recobrimento, evalores de desgaste por atrito claramente menores feiramobtidos em comparação com as superfícies de chapas deprensagem que foram apenas chapeadas em cromo.
A invenção será explanada uma vez mais, usando umaúnica figura. A Figura mostra uma ferramenta de prensagem 1possuindo uma superfície da ferramenta de prensagem 2 feita(de aço-cromo DIN 1.4006 ou ANSI 410 1, com um revestimento3 feito de carbono com camadas do tipo adiamantadas, e umacamada de cromo 4 como uma camada intermediária, que possuiuma estrutura de madeira porosa 5.As ferramentas de prensagem 1 são usadaspreferivelmente na produção de material de madeirarevestida de plástico ou painéis laminados, os quais sãousados na produção de mobiliário, por exemplo. Para aestruturação da superfície, as ferramentas de prensagem 1podem ter uma estrutura 5 estampada em relevo em suassuperfícies. A estampagem em relevo de uma tal estrutura 5para o interior dos materiais a serem processados ocorreusando as ferramentas de prensagem 1; na forma de chapas deprensagem de formado amplo ou de correias sem fim. Asferramentas de prensagem 1 consistem ou de uma chapa de açoou de latão possuindo uma estruturação de superfície, ou deuma placa de aço revestida com cobre ou latão, por meio doque a estruturação da superfície é trabalhada para dentrodo revestimento adicional, que é subseqüentemente providocom um chapeamento de cromo duro, se necessário, e recebeum revestimento 3 de acordo com a invenção. Taisferramentas de prensagem 1 são instaladas dentro de umdispositivo de prensagem, com o qual os painéis, laminados,ou similares revestidos de plástico para construção demobiliário são produzidos. A fim de conseguir produçãocontínua, prensas possuindo duas correias sem fim quecorrem continuamente são também conhecidas, entre as quaisos artigos prensados são prensados para produzir ospainéis. Em ambas as modalidades, as superfícies que estãovoltadas para os artigos prensados podem ter uma estruturaque é gravada em relevo dentro do laminado prensado. Namedida que os laminados ou os filmes de revestimento sãousados, os quais são providos com partículas resistentes aodesgaste por atrito, por exemplo, o coríndon; isto é ooxido de alumínio Al2O3, a modalidade de acordo com ainvenção de uma ferramenta de prensagem 1 possuindo umrevestimento 3 feito de carbono com camadas do tipoadiamantadas é usada, cujo revestimento é adicionalmenteaplicado à superfície estruturada existente. A vantagemparticular é que devido à dureza existente, uma resistênciaao desgaste por atrito significativamente maior estápresente, como comparado com as superfícies a seremprocessadas, e desse modo o tempo de vida útil é aumentado.
Lista de Referência:1 ferramenta de prensagem
2 superfície da ferramenta de prensagem
3 revestimento
4 camada de cromo
5 estrutura em madeira porosa
Claims (15)
1. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA ESTAMPAGEM EM RELEVOSOBRE UMA SUPERFÍCIE DE UMA PEÇA DE TRABALHO, caracterizadoporuso de uma ferramenta de prensagem (1) possuindo umrevestimento (3) sobre a superfície da ferramenta deprensagem (2), o qual consiste de carbono com camadas dotipo adiamantadas, e possui uma dureza de superfície deacordo com Vickers de mais de 1.800 HV, por meio do que ummaterial de superfície capaz de fluir é prensado usando apeça de trabalho.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por processamento de materiais que possuemuma superfície que é altamente resistente ao desgaste poratrito, por meio da adição de coríndon, isto é, óxido dealumínio Al2O3 ou de materiais similares, a durezasuperficial dos quais está abaixo daquela do revestimento(3) .
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado por formação de uma superfície lisa ouestruturada, por meio de plastificação, moldagem, esolidificação.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, 2, ou-3, caracterizado por processamento de materiais em umacamada ou multicamadas, particularmente materiaisplásticos, material de madeira moldado como chapas,laminados com ou sem papéis de cobertura.
5. Método, de acordo com uma ou mais dasreivindicações 1 a 4, caracterizado por aquecimento daferramenta de prensagem (1) em uma baixa faixa detemperatura, claramente abaixo da temperatura derecristalização dos materiais da ferramenta de prensagemque estão sendo usados, até o ponto de derretimento dosplásticos, revestimentos plásticos, ou papéis de coberturaque estão sendo usados.
6. Método, de acordo com uma ou mais dasreivindicações 1 a 5, caracterizado por processamento desuperfícies planas de grande formado dos materiais.
7. Método, de acordo com uma ou mais dasreivindicações 1 a 6, caracterizado por processamento deduro-plásticos como o material ou o material derevest imento.
8. Ferramenta de prensagem, para uso do método, deacordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 7, na formade uma chapa de prensagem, correia sem fim, ou rolo deprensagem, caracterizada pelo fato de que para prensar ummaterial de superfície capaz de fluir, com uma peça detrabalho, a superfície da ferramenta de prensagem (2)possui um revestimento endurecido, firmemente aderente (3)de carbono com camadas do tipo adiamantadas, por meio doque o revestimento possui uma espessura de camada de 0,1 μπ\a 10 μιη e uma dureza superficial de acordo com Vickers demais de 1.8 00 HV.
9. Ferramenta de prensagem (1), de acordo com areivindicação 8, caracterizada pelo fato de que orevestimento (3) consiste de carbono amorfo.
10. Ferramenta de prensagem, de acordo com areivindicação 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que asuperfície da ferramenta de prensagem (2) provida paraprocessamento é configurada para ser lisa ou estruturada.
11. Ferramenta de prensagem, de acordo com areivindicação 8, 9, ou 10, caracterizada pelo fato de que omaterial básico consiste de aço, particularmente açoinoxidável, ou é um material de latão.
12. Ferramenta de prensagem, de acordo com uma oumais das reivindicações 8 a 11, caracterizada pelo fato deque a superfície da ferramenta de prensagem (2) é gravadacom um gás nobre, por meio de atomização catódica, antes daaplicação do revestimento (3) de carbono com camadas dotipo adiamantadas.
13. Ferramenta de prensagem, de acordo com uma oumais das reivindicações 8 a 12, caracterizada pelo fato deque uma camada intermediária de cromo está presente sobre asuperfície da ferramenta de prensagem (2), entre orevestimento (3) de carbono com camadas do tipoadiamantadas.
14. Ferramenta de prensagem, de acordo com uma oumais das reivindicações 8 a 13, caracterizada pelo fato deque uma camada intermediária de silício, dióxido desilício, oxicarbureto de titânio é aplicada entre orevestimento (3) de carbono com camadas do tipoadiamantadas, ou que a camada intermediária consiste denitrito de titânio e é depositada em um alto vácuo por meiode um arco de plasma.
15. Ferramenta de prensagem, de acordo com uma oumais das reivindicações 8 a 14, caracterizada pelo fato deque a aplicação do revestimento (3) de carbono com camadasdo tipo adiamantadas por sobre a superfície da ferramentade prensagem (2) ocorre em um processo de deposição ativadopor plasma a partir da fase gasosa (deposição por vaporquímico) em baixas temperaturas abaixo de 200 °C, em umalto vácuo.
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