CN105939843B - 用于具有结构化表面的陶瓷板的连续压带及带的制造和使用方法 - Google Patents

Abstract

制造用于创建具有结构化表面的陶瓷板的陶瓷模具的压头的连续压带或硫化基体（100）的方法，该方法包括以下步骤：将所述带或所述基体推进以所述带或所述基体的长度的约数的步长；在每个推进步长，使具有等于所述步长的宽度的一条带或基体接受导入了图像的至少一个压电控制喷墨打印头（104）的作用，以在所述带或所述基体上获得复制所述图像的、喷射材料的沉积，所述头可相对于所述带或所述基体横向地移动并且适合于喷射喷墨，该喷墨属于可通过紫外辐射受控地硬化的一类油墨；使由所述头射出的材料条受到使所述油墨硬化的紫外灯（107）的作用。

Description

用于具有结构化表面的陶瓷板的连续压带及带的制造和使用 方法

技术领域

本发明涉及陶瓷板的制造，该陶瓷板优选地具有小厚度，比如用于地板和墙包层的瓷砖，具有指定在视野内包括随机凸起的一侧，该随机凸起通常定义为结构化表面，或者具有结构化效果。

背景技术

所述“结构化”效果赋予了陶瓷产品特别令人愉快的审美价值，特别在仿造自然材料的情况下，比如木材或石材。

目前，借助于在用于陶瓷砖的普通模具中压制粉末，构造带有结构化可视侧的所述板或瓷砖，其中指定用于形成所述结构化侧面的压头包括将要呈现在所述瓷砖或板的表面上的图案的底片。

特别地，所述压头覆盖有一层弹性体，该弹性体在底片支撑所述结构化侧面的图案。

所述弹性体层如下构造。

借助于从三维数据开始的数控精密机械加工，实现刚性模具基体，该刚性模具基体在正片支撑所述图案(也就是完全类似于将要在所述陶瓷板或瓷砖上复制的图案)。

所述基体通常由铝或另一种合适的材料构成，该另一种合适的材料适合于通过除去刨花或激光烧蚀的快速机加工。

当所述基体完成时，该基体用于应用在所述压头的现用侧上的弹性体层(典型地硬度为90Shore A的聚氨酯)的硫化。所述基体通常定义为“硫化基体”。

所述硫化过程需要加热至适当温度(大约150°)及同时的加压动作。

在所述硫化结束时，弹性体层呈现在所述压头上，该弹性体层通常为几毫米厚并且支撑结构的底片轮廓。所述压头由此预备在用于陶瓷粉末压制的常规模具上安装成“可视侧”压头，使瓷砖产品能够具有与初始金属基体的表面完全相同的表面。

除了复杂和昂贵之外，这个方法不适用于实现适于连续带压实线的连续结构化表面压力传送带。

特别地，困难在于实现上压带，该上压带指定用于形成所述板的结构化侧面，在其上面将要创建凸起结构，该凸起结构总是多样和连续的，也就是不中断的。

进一步地，所述凸起结构的快速替换必须是可能的。

唯一能够实现高阻连续结构化钢带的现有技术是化学腐蚀，其中所述带覆盖有乳剂，该乳剂支撑底片图案，然后将所述带浸入侵蚀性溶池，该侵蚀性溶池腐蚀金属上不受保护的地方。

这个方法是非常复杂和费力的，并且具有负面的环境影响。

进一步地，所述化学腐蚀不能够以明显的审美限制精确地区分切口。

激光烧蚀同样展示出限制和缺点，因为所述带必须安装在水平轴转鼓上，这是由于呈现比例将会过分地大(直径大于2米)；并且意味着与经济和工业开发的产品不相容的工作时间(数十个小时)。

还有一个用于在基质上创建三维结构的方法，该方法借助于使用在紫外线的作用下硬化的油墨的喷墨打印机。

然而，在文件WO 02/053338中描述的这个方法不可用于实现结构化压带，该结构化压带具有连续创建陶瓷板的必要条件，因为现有技术的基质是不确定长度和不成环的带，并且受到喷墨的区域是曲面的。

进一步地，所述已知方法不适用于创建适于在常规模具中压制陶瓷砖的三维表面，因为利用所述已知方法创建的结构的性质不具备机械性和耐磨性特征，而这些特征是忍耐大量的加压周期和常规陶瓷模具中达到的高压所必需的。

发明内容

本专利的对象首先是用于制造陶瓷模具的压头的方法，该陶瓷模具指定用于压制具有结构化表面的陶瓷板或瓷砖。

本发明的又一个对象是用于制造闭环压带的方法，该闭环压带用于具有结构化表面的陶瓷板的连续压制。

本发明的再一个对象是用于陶瓷模具的压头和用于陶瓷板的连续压制的闭环连续压带，该陶瓷板具有指定用于与陶瓷粉末接触的表面，根据适当预设的三维几何，所述陶瓷粉末与所述陶瓷板是一致的。

根据属于本申请的申请PCT/IB2012/001977中的举例说明，所述闭合带必须展示适用于连续高压压缩设备的压缩动作的特征和必要条件。

特别地，为了能够承受预加拉力的累积应力及所述粉末的压碎作用，所述带必须展示对牵引力的高阻；为了抵抗由于绕张力辊的连续绕组和退绕的交替弯曲应力，所述带必须展示高弹性极限；所述带必须展示高度的尺寸稳定性并且不存在运动副，运动副将引起视觉可见的表面缺陷，或者生产的陶瓷板上通过触摸可辨认的缺陷。

进一步地，所述带必须展示结构化表面，也就是包括无缝的无中断的凸起图案，并且所述带必须能抵抗高压制力和由于所述粉末的磨损。

所述结构化表面必须紧密地粘附至基带，并且在有限的成本下是可行的而且是很快速的。

特别地，本发明的凸起结构在所述基体上实现，该基体指定用于形成模具的压头的或直接在所述连续压带上的结构化表面，特别地利用加色合成法，特别地利用带有光硬化塑性材料的喷墨打印法，也就是包括热硬化部分的塑性材料。

在待喷射的油墨为100％的光硬化类型的情况下，也就是由丙烯酸盐或环氧单体或低聚物构成，添加有光引发剂物质，网状仅在合适灯产生的紫外辐射的作用下出现。

可替换地，为了赋予所述带上展示的层特别的阻力特性，上面所引的油墨可以是双极型，带有紫外线和热量混合网状。

此类型的油墨包括可从10％至90％不等的单体和低聚物，其选自下组：纯丙烯酸类、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、乙烯基类、环氧树脂。

这些单体和低聚物受紫外线作用不成网状，但需要在某一温度的热处理下的自由基聚合，该温度包括在150℃到200℃之间，至少持续15分钟。

因此，紫外线起临时块的作用，通过对紫外线敏感的部分作用，该临时块防止所述图案退化；最后的热处理决定性地固定整块。通常，所述结构可以利用不同材料(光硬化和双级)的一系列应用层来实现。

在压头的情况下，钢基体位于特定牵引装置上，该牵引装置在梁下逐步推进，在该梁上移动头可以沿相对于所述基体的轴的横向方向滑动，滑动在两个方向上进行。

所述移动头支撑一系列压电控制型的喷墨头，该系列喷墨头可以在每一步长对压头的一部分在对应于该步长的全部宽度上打印。

在所述头的每个片段上，所述基体以与所述头的全部打印宽度p(也就是因数p_s)相等的步长推进。

每个头借助于合适图像以已知方式导入，以便获得复制所述基体上的图像的喷射材料的一次沉积。

所述基体用于在所述模具的压头的可视侧对橡胶层硫化，该橡胶层能够抵抗在打印操作期间由粉末引起的磨损。

可替换地，喷射用于创建所述结构化表面的材料沉积可以直接在所述压头的可视侧上完成。

在连续压带的情况下，由非吸收性材料制成的光滑压带固定在一对辊上并且是张紧的，该非吸收性材料通常为金属或由包括玻璃、碳或芳纶纤维的复合材料构成。

梁位于所述带的上面水平部分之上，移动头可以在该梁上以相对于所述带的轴的横向方向滑动，滑动在两个方向上进行。

所述带利用机动牵引装置逐步转动；所述移动头支撑一系列的压电控制喷墨头，并且可以在每一步长对带的一部分沿全部宽度打印，该部分等于步长。

在所述头的每个片段上，所述带以与所述头的全部打印宽度p(或因数p_s)相等的步长推进。

如在先前的情况下，为了在所述带上获得复制图像的喷射材料的一次沉积，每个头借助于合适图案以已知的方式导入。

发送至所述头的信息通过完全类似于正常数字图像来处理图形图像获得，不同之处在于关于色彩的数据是多余的。

为此，使用了带有至少8位的色彩深度的灰度图像(对应于256灰度阴影)；所述电子控制系统将正确地解释所述数据，在所述图像具有暗色相的地方分派更多墨滴体积。

通过空间地分配油墨滴，将已知类型的适当的“翻录”算法用于优化阴影的可变性，这样是为了获得预期效果，在所需色调较暗的地方浓缩油墨滴，并且在所需色调较明的地方稀释油墨滴。

从所述头投射的油墨可以是能够完美粘附至所述带的紫外网状油墨，并且一旦受紫外线辐射，该紫外网状油墨立即成网状并变硬，从所述头投射的油墨还可以是紫外网状油墨和热网状油墨的混合物。

通常使用紫外灯完成网状，该紫外灯直接安装在所述头上，位于所述打印头的侧面，以便在每个片段上当墨滴沉积时就立即将其凝固。

为了实现所述热网状，使用了加热装置，该加热装置对完全成形的三维结构作用。

属于紫外控制硬化油墨一类的由所述头投射的材料通常是丙烯酸盐或环氧单体和低聚物的混合物，添加有光引发剂物质。在正常条件下，这些材料是易排泄液体(粘度为大约10mPa·s)；当这些材料被适当波长的紫外线冲击时，电子键结构被修改，从而激活网状过程并启动快速硬化，直到凝固。所述液体完全凝固并且不存在挥发性(并因此成污染物)溶剂。

所述紫外线紧跟着所述墨滴的投射正常地应用，所述墨滴呈液态落在所述带上，并且通过紫外灯的片段凝固，所述紫外灯牢固地约束为相对于所述喷墨头的横向运动。

一旦凝固，材料的墨滴覆盖在后面的片段中，直到获得理想的厚度。

单一片段的紫外线可以调整至较低能级，以便仅实现凝固(阻塞)的启动，并且因此使后面的层能够更好地粘附。在应用的最后，应用了更高强度的紫外处理。

替代紫外油墨的使用，可以使用双组分塑性材料(例如聚氨酯)依次(采用不同头)投射双组分(在聚氨酯的情况下，例如多元醇和异氰酸酯)的叠加墨滴，该双组分在混合期间直接在带1的表面上凝固。这些材料通过热作用硬化。

可替换地，为了赋予所述带上的层特定的阻力特性，上述油墨可以是双极型，带有紫外和热混合网状。

在这种情况下，除了所述紫外灯以外，明显地存在有加热模块，该加热模块完成热硬化树脂的硬化。

当所述紫外灯同所述喷墨头一起作用时，所述加热模块在打印结束时作用。

尽管所述带由具有高弹性模量的材料构成，一旦安装在打印设备上并适当地张紧，无论如何会有延长，该延长通常不同于评估。

当一个片段完成的凸起的打印不得不以高精度(大约0.05-0.1mm)合型时，上述延长可能产生问题。为了排除这个问题，本发明的方法包括利用编码器精确地检测所述带的位置。

一旦原始带已装载并完成张紧，所述带就设置成旋转。所述头在所述带的外环上打印几个参照标记，所述几个参照标记不包括在粉末的破碎中，并且光学检测系统在获得所述张紧带的准确纵向延长的同时确定所述标记的位置。

此时，根据本发明，所述打印头的电子控制系统自动适应待打印的图形图像，通过小矫正实体(拉伸函数)按比例延长图形图像或限制图形图像，而不被肉眼察觉。这样，所述带的打印完美地适应实际尺寸，既没有叠加效应也没有任何未打印条纹。

在一种可能的操作配置中，所述头具有四个1001GS6型的压电式喷射头(制造商Xaar GB)，具有d＝70mm的打印宽度，并且如此设置以便恰好包含同一条打印带。

在这些条件下，以360dpi的分辨率完成打印，也就是根据70μm步长的方格网设置所述墨滴；该墨滴具有最大体积为42皮升(1皮升＝10^-12公升)，并且打印脚步具有直径为大约80μm。根据所述液体的物理和流变参数(密度、粘度、表面张力、温度等)以及所述带的表面，每个脚步的厚度估计为大约8-10μm。

总之，由此可以确定的是，在每个打印片段处所述图案沿垂直于所述带表面的方向Z拓展大约10μm。

通过增加在同一条打印带上运行的头的数量，也就是减小步长p_s(因此增加子步长的数量n，从而p＝n*p_s)，很多叠加墨滴可以轻易地在图案的每个像素上沉积。

例如，通过将同一个图案导入四个头，并且应用系数n＝4减小步长，就会有16墨滴用于所述带上的每个物理像素；因此，在打印系统的片段结束时，所述带会展示凸起(根据引入控制系统的图案图形)，该凸起在最高点的厚度会达到160μm。

如果所述图案图形的最大“深度”的这个值是不足够的，可以重复打印(明显与先前打印同步)一定数量的次数，直到达到理想的高度。

在重复打印4次的情况下(理论最大高度为4*4*4*10μm＝640μm)，已经实验式地获得区域，该区域已达到超过500μm的高度。

如果所述带的表面的结构将要改变，在本发明中，这可以在创建所述结构的同一台机器上完成，在油墨的分配头的上游存在有移除系统，该移除系统可以移除在其上面创建的结构。

在本方法的另一个变体中，在所述带上创建结构的站不是关于带压实工具的单独机器，而代替的是压实工具的集成配件，位于所述带的方便非活跃区域(例如上部区域)。在这个压制步长期间，所述站明显是不运行的，然而当一个新结构正在创建时，压制是未激活的。

附图说明

本发明的优点及结构和功能特点将从下文细节描述中体现出来，参考附加图纸目录的附图，其中：

图1为用于创建基体的结构化表面的机器的主视图；

图2为图1的机器的侧视图；

图3为图1的III-III截面图；

图4为用于创建压带的结构化表面的机器的主视图；

图5为图4的机器的侧视图；

图6为图4的VI-VI截面图；

图7为用于创建与板成型机整合的结构化表面的机器的侧视图；

图8为图7的俯视图；

图9为图7的IX-IX截面图。

具体实施方式

图1至3说明了位于传送带101上的基体100，该传送带101以相等步长p或p的分数p_s推进。

所述带指定用于容纳至少两个基体100，该至少两个基体100完美对齐设置并且与所述带的一侧是等距离的。

所述基体的定位装置的描述被省略，因为这对于本领域的专家是显而易见的。

上面运行有打印头104的梁103位于相对于所述带101的移动方向的横向方向。

用于移动所述头104的机械装置没有说明，因为这对于本领域的专家是已知的。

所述打印头104支撑喷墨头141，该喷墨头141装饰与所述步长p或p_s相等的一条基体。

紫外灯142位于所述头141的下游，沿所述移动方向，使刚刚放置在所述带上的材料硬化。

传感器144位于所述打印头104上，能够在推进期间跟随所述基体的边缘，从而以恢复所述基体的任何横向误差为目标，命令打印装置适当的修正。

全宽度加热装置107，比如红外线加热装置，位于所述梁的下游并且相对于所述带的推进是横向的。

位置检测传感器，例如光电设备105，标志所述板100的位置，从而开始打印周期。

图4至8检测位于两个辊2之间的处于拉力下的带1，该两个辊2的其中一个以p或p_s的实体机动地逐步推进。

所述带1由从以下材料中挑选的一种材料构成：钢、不锈钢、碳和/或芳纶和/或玻璃纤维的复合材料，并且展示从0.5mm至2mm的厚度。

上面运行有打印头的梁3相对于所述带的移动方向是横向的，并且压在所述带上。

用于移动所述头4的机械装置没有说明，因为这对于本领域的专家是已知的。

打印头4支撑喷墨头41，该喷墨头41能够装饰步长p或p_s的一条带1。

紫外灯位于所述头41的下游，沿移动方向，该紫外灯使刚刚放置在所述带上的材料硬化。

在图7所示的特定实施例中，上面带1可以以未安装或原始形式直接安装在板成型机上，并且压在下面带10上，该下面带10支撑粉末层5。

在图5和图7所示的两个实施例中，研磨装置6位于所述梁3的上游的某一位置，用于从带1的上表面移除所述凸起结构。

所述研磨装置6包括水平轴旋转刷61，该水平轴旋转刷61由电动机组(未示出)高速牵引，该电动机组由加压装置(未示出)压在所述带1上。刷子61的牵制效应引起所述凸起结构的部分的分离，通过除尘设备62(见图5)使分离的部分远离工作区域。

最后，传感器31位于所述梁3的一端附近，读取一系列的等距离参考310，该等距离参考310由所述头4先前打印在所述带的一条边上并且与所述打印无关，这是为了在张紧之后控制其精确的发展，以便适应打印图案的尺寸。

进一步地，传感器4位于所述打印头4上，检测所述带的最小横向偏差，以便实时适应图案的位置。

应用举例1

宽度为2000mm、总延伸为7500mm并且成环的原始压带拉伸地安装在两个辊上，所述两个辊具有彼此平行的水平轴，该水平轴彼此间的距离为大约2500mm，所述两个辊具有直径为750mm。所述打印系统自动地张紧所述带，施加的力为大约100kN，等于大约25N/mm。

打印系统配置有4个1001GS6型头(制造商Xaar GB)，所述4个1001GS6头设置在一个电池内，能够以360dpi(像素间步长＝70μm)的最佳分辨率给每个墨滴分配42皮升。打印宽度为70mm。

所述带以头的宽度的1/4的纵向步长推进(p_s＝17.5mm)；这样，四个不同的喷嘴经过所述带的同一点，以4倍系数增加打印点的密度。

通过将同一个图形图案导入所述4个头，以4倍系数获得分配数量的进一步倍增。

将打印过程重复3次，获得在所述带上每个像素的最大增长系数为4*4*3＝48滴，等于大约480μm的理论高度。在打印结束时测量的实际最大高度(通过一台三维轮廓仪)为400μm。

使用的油墨为紫外硬化型，属于Unico Digital(BE)生产的Unijet Thunder1000系列。

在打印之前，通过在张紧带的外边缘打印一系列的标记，评估张紧带的实际长度，该实际长度通过光学传感器读取。使待打印的图案(初始长度7500mm)线性变形以适应检测到的长度，以便完美地覆盖所述带的外表面。

本发明的方法的申请的结果是适合于连续压缩线的压力传送带，该压力传送带在其外表面上具有凸起，该凸起在0至2mm之间变化，优选地在1至1mm之间变化，通过由紫外线聚合的液体材料的喷墨应用来实现，也就是可通过混合两种或更多种液体成分聚合。

由本方法促使的所述带的“结构化”处理能够达到以下目的：凸起的极好的空间定义(根据使用的喷墨头，达到360dpi及更多)；在带的全部延伸上具有无尽的凸起的可能性；凸起的高度的精确控制(超过10μm的分辨率)；实现厚度(理论上无限制，实际上大约1mm)的高传输的可能性；短实现时间(大约30min/sq.mt)；经济方案及高使用灵活性。

本发明不限于已描述的实施例，并且不背离权利要求的范围的任何变体和改进都可以引入本发明，例如所述压带，一旦配置有结构化表面，就可以剖切成多个部分，每个部分适用于应用至陶瓷粉的普通模具的压头的现用侧。

Claims (9)

1.制造用于创建具有结构化表面的陶瓷板的陶瓷模具的压头的连续压带的方法，该方法包括以下步骤：

将所述连续压带推进以所述连续压带的长度的约数的步长；

在每个推进步长，使具有等于所述步长的宽度的一条连续压带接受由图像引导的至少一个压电控制喷墨打印头的作用，以在所述连续压带上获得复制所述图像的、喷射材料的沉积，所述喷墨打印头可相对于所述连续压带横向地移动并且适合于喷射喷墨，该喷墨属于可通过紫外辐射受控地硬化的一类油墨；

使由所述喷墨打印头射出的材料条接受用于使所述油墨硬化的紫外灯的作用；

在同一连续压条上重复打印和硬化操作至少一次，

其特征在于，一条原始的连续压带拉伸地设置在两个辊之间，并且随着所述连续压带的张紧而检测所述连续压带的长度，以便获得张紧的连续压带的精确延长，也是为了使所述喷墨打印头的电子控制系统能够自动适应待打印至所述连续压带的有效长度的图形图案的尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续压带由选自以下材料的材料构成：金属，或玻璃、碳或芳纶纤维的复合材料。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油墨是丙烯酸盐或环氧单体和低聚物的混合物，添加有光引发剂物质。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除了最后片段，单一片段的紫外能量已调至能够仅实现硬化的开始的能级，以便使应用在后续片段的油墨层能够更好地粘附。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，喷射的所述油墨包括分数在10％和90％之间的单体和低聚物，该单体和低聚物从以下族中挑选：纯丙烯酸类、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、乙烯基类、环氧树脂，所述油墨通过紫外线和热作用启动凝固。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括使所述连续压带跟随所有层的应用而受到热处理的进一步行动，该热处理在包含在150°和200°之间的某一温度处持续至少15分钟。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将图案处理成灰度等级来获取待发送至所述喷墨打印头的信息，采用对应于256灰度阴影的至少8位的色彩深度。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于对固定在所述连续压带上的一系列参照标记的光控制，检测张紧的连续压带的延长及其准确的发展。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述喷墨打印头的作用的上游，所述连续压带受到研磨装置的作用，该研磨装置清洁先前打印的图案的表面。