CN1541157A - 处理和制造具有光泽度的表面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法用于处理和制造具有可再现的光泽表面的材料以及采用该方法的挤压工具(1)。为了提高挤压工具(1)的耐用度，按照本发明建议挤压工具(1)设有一涂层(3)，该涂层(3)包括具有类似金刚石层的碳并且牢固粘附地构成在挤压工具表面(2)上，其层厚为0.1－10μm并且表面硬度具有超过1800HV的维氏硬度。借此在处理高耐磨的材料的过程中显著降低挤压工具表面(2)的磨损。

Description

处理和制造具有光 泽度的表面的方法 

技术领域

本发明涉及一种方法用于处理和制造具有可再现的光泽度的材料表面以及采用该方法的挤压工具。

背景技术

这种方法或为此需要的挤压工具主要用于具有例如氨基塑料树脂膜的板形材料、特别是木材的涂层中。在实际中作为刨花板、MDF板(中密度耐火板)或HDF板(高密度耐火板)的板形木材的涂层也是已知的，其一般以液压的热压在压力和温度作用下完成并且对于家具工业是需要的。同样按相同的方式制造层压板。待处理的表面可以制成无丝光的、光泽的或高光泽的并且在这方面必要时可以设有一种表面结构。为了保护较昂贵的挤压工具以防其表面损坏或过早的磨损，挤压工具优选设有硬铬层，其厚度可达20μm。在地板领域采用的具有耐磨表面的HDF板的涂层中至今在市场上的挤压工具具有较短的使用寿命。在15000到最大25000挤压循环以后，尽管存在硬镀铬层，挤压工具的光泽度呈现出明显的变化，从而压板的表面必须重新处理并镀铬。挤压工具的强烈磨损归因于嵌入待处理的表面中的物质。其中涉及例如由刚玉即氧化铝Al₂O₃构成的添加物，其被添加在表面上，以便得到对地板要求的耐磨值。由于要求的耐磨值是相应高的，其可以达到MEMA标准Nr.LD1991 3.01的15000Taber(泰伯磨耗试验)转数或达到按新标准pr EN13329的6500Taber转数，将上述材料以极细的粒子添加在这些表面上。Al₂O₃由于其1.57的折射指数特别好地适应于与具有1.53的纤维素和具有1.55的三聚氰胺树脂相结合并因此在三聚氰胺树脂硬化以后得到较透明的表面。优选力求高透明的表面，因为贴面膜(Overlayfilm)具有保护位于其下面的显示装饰的三聚氰胺树脂膜的功能以免装饰层破坏。Al₂O₃粒子在贴面膜中的分布是很不同的，因此在表面上也出现粒子。在HDF板的涂层中在挤压装置内发生相对运动，因此造成氧化铝的表面粒子在铬层上摩擦并引起挤压工具表面的光泽度变化并从而引起过早的磨损。由于存在的附加物改进了HDF地板的耐磨性，但对镀铬的挤压工具来说显示上述的负面的效果。由于大的硬度差，Al₂O₃的硬度按维氏硬度(Vickers)为1800至2000HV，而铬层的硬度只有900至1000HV，因此产生工具表面的过早的磨损并大大降低其耐用度。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种方法和采用该方法的挤压工具，借其可显著提高耐用度。

按照本发明该目的通过采用一种在挤压工具表面上具有涂层的挤压工具来达到，该涂层包括具有类似金刚石层的碳并且表面硬度具有超过1800HV的维氏硬度。通过包括碳的类似金刚石层作为附加的涂层，显著改进了表面硬度，从而使用的挤压工具经受住较高的应力并且在完成的材料上没有观察到光泽度的恶化。因此这样的挤压工具很好地适用于处理高耐磨的表面，其例如加有添加物如刚玉即氧化铝Al₂O₂或类似的材料。在这方面必要时应该考虑使待处理的材料的表面硬度低于挤压工具涂层的硬度，以便不会降低其耐用度。在这样的涂层的情况下已表明含有采用的Al₂O₃的表面几乎不在使用的挤压工具表面上引起磨损，虽然在处理过程中材料与挤压工具之间发生相对运动。其对挤压工具的磨损是有责任的。由于采用包括碳的类似金刚石层以惊人的方式显著提高了挤压工具的使用寿命，并且即使经过大量的挤压过程在处理过的材料上也只出现极小的光泽度的变化。在这方面利用挤压工具进行可流动的表面材料的处理以便通过在挤压过程内的增塑、成型和固化构成一光滑的或具有构造的表面。优选将挤压工具用于处理大尺寸的平面和单层或多层的材料特别是具有或没有贴面纸或贴面膜的塑料、板形木材和层压板。为了待处理的材料的增塑在低温范围内进行挤压工具的加热，该温度范围明显低于采用的挤压工具材料的再结晶门限值并且达到采用的塑料、塑料涂层或贴面膜的熔点。因此可以在低温范围内实现待处理的表面的变形而不损害挤压工具的基础材料，该变形与表面的最后的硬化相结合。

优选在这方面用于处理热固性塑料膜或涂层，其通过进行的加热首先增塑，借此使还未硬化的热固性塑料发生液化并且通过挤压过程和随后的缩聚产生立体结构，其相应于要求的挤压工具的表面结构。在完成采用的热固性塑料的成型和随后的缩聚以后发生硬化，其导致要求的材料的耐抗表面。在这方面以惊人的方式表明，相对于至今应用的生产技术显著提高了压板的耐用度。

为了采用该方法提供一种用于平面的挤压工具，其形式为一压板、连续带或一压辊并且具有硬化的涂层用于材料、特别是由可流动的物料制成的材料的表面处理，其中该涂层包括具有类似金刚石层的碳并且牢固粘附地构成在挤压工具表面上，其层厚为0.1至10μm并且表面硬度具有超过1800HV的维氏硬度，从而挤压工具设有高耐磨的保护层并因此在例如含有Al₂O₃贴面膜的HDF板的涂层过程中，即使在挤压工具表面与待处理的表面之间持续反复的相对运动中也可防止过早的磨损。在这方面，挤压工具经过已知的表面预处理如容差磨削、抛光、构造和消光以后，设有例如具有类似金刚石层的碳的高耐磨的牢固粘附的涂层。这样的涂层已惊人地表明含有采用的Al₂O₃的贴面膜几乎不在使用的压板表面上产生磨损并因而显著提高了压板或挤压工具的使用寿命即耐用度。这样的包括具有类似金刚石层的碳的涂层可以在一等离子体活化的沉积过程中由气相(化学气相沉积)在低于200℃的较低的温度下沉积在表面上。该沉积过程在高真空装置中进行，其中在抽成真空以后将气态碳氢化合物一直引入高真空区域。为了改善包括碳的类似金刚石层在工具表面上的粘附，后者可以首先镀铬。

为了形成涂层，需要对挤压工具例如压板施加一偏电压(直流电压或交流电压)达几个kV，优选为100至800伏。其中将压板设置在真空装置中的一个电极上。此外，为了形成涂层需要使采用的碳氢化合物气体在等离子体中裂变以后一方面形成碳而另一方面形成富有能量的离子。

建议在高频电场中进行沉积，以便一方面沉积较厚的层而另一方面确保处理的可再现性。

此外，为了涂层的更好的粘附应该首先蚀刻压板。这优选在同样沉积涂层的同一装置中进行。

借助于惰性气体通过阴极溅射实现蚀刻，其中例如氩是有利的。一旦引入对涂层有责任的气体(碳氢化合物)就中断惰性气体的引入。

为了进一步改善涂层在压板表面上的粘附强度，可以按已知的方法，例如通过阴极溅射涂覆由硅、二氧化硅、碳酸钛(Titanoxicarbid)构成的中间层。

也已证实这样的优点，即通过压板表面的事先的镀铬提高涂层的粘附能力。包含高的铬成分的优质钢板也可以涂覆碳包括的类似金刚石层而不需事先的附加镀铬。在这方面重要的是，使用的金属是良好的碳化物形成者。包含高镍成分的优质钢相应地难以涂层，在这里建议首先涂覆以上建议的中间层。

在较低温度下的沉积也已证实具有优点，因为金属结构或金属组织不受影响，例如在以下实施例中的优质钢的情况下，因为涂层温度明显低于钢的再结晶门限值。此外防止压板如在较高温度下通常发生的挠曲。

对于具有高耐磨的表面的挤压工具的涂层的一个实例，其中挤压工具可以构成为压板、连续带或压辊，按照本发明特征在于，将Nr.DIN1.4006或AISI 410的材料的钢板首先在两面磨削到容差，以便制造要求的平面平行度，然后精磨和抛光，以便为随后的构造化而预处理该板。然后通过滚筒印刷、网印刷或感光层的直接涂层涂上一防蚀剂(tzreserve)。然后将这样预处理过的压板按已知的蚀刻方法(电解加工法-电解金属剥蚀、传统的酸蚀刻等)构造之。随后借助于玻璃珠或其他的喷射介质以喷气方法产生光泽度。之后将压板在一镀铬浴中镀铬层。铬层厚度在当前情况下约为20μm。现在在高真空中在压板表面上沉积具有类似金刚石层的碳的涂层并且层厚约为2.5μm。该沉积按上述方法在一等离子活化的沉积过程中由气相(碳氢化合物)完成。在压板上施加一适当的偏电压，例如频率为25-30MHz的100V交流电压。在产生一高真空以后，为了更好的粘接，首先借助于阴极溅射以例如氩气在0.03-0.06Pa的压力下进行一蚀刻过程。然后将为涂层需要的碳氢化合物气体例如乙烯引入装置中，同时切断氩气的供给。乙烯气体的气压为1.0-1.5Pa。

取得一具有由包括类似金刚石层的碳构成的涂层的压板，其表面硬度约为3000HV。由此覆层即涂层在其硬度上明显超过用于贴面膜中的氧化铝的值并且产生明显小于只镀铬的压板表面的磨损量。

附图说明

本发明借助于唯一的附图再加以说明。该图示出一挤压工具1的局部剖面放大图，其具有由按DIN 1.4006/AISI 410 1的铬钢构成的挤压工具表面2，该表面2上具有由包括类似金刚石层的碳构成的涂层3并具有作为中间层的铬层4，该表面具有木空隙结构5。

具体实施方式

挤压工具1优选用于制造塑料涂层的木板或层压板，其例如应用于制造家具中。为了表面构造，挤压工具1在其表面上可以具有一压制的结构5。借助于以大尺寸的压板或连续带的形式的挤压工具1实现这样的结构5在待处理的材料中的压制，挤压工具1包括具有表面构造的钢板或黄铜板或者包括具有铜或黄铜涂层的钢板。这里在另外的涂层中制出表面构造。其随后在必要时设有硬镀铬并且得到按照本发明的涂层3。将这样的挤压工具1装入一挤压装置中，借其制造塑料涂层的家具制造板、层压板等。为了连续的制造，在这方面具有两个循环的连续带的挤压机也是已知的，将挤压材料在其中间挤压成板。在该两个实施例中其面向挤压材料的表面具有一结构5，其被压入挤压的层压板中。至此采用了层压板或贴面膜，它们设有耐磨的粒子，例如刚玉即氧化铝Al₂O₃，按照本发明的实施形式可以使用具有包括类似金刚石层的碳构成的涂层3的挤压工具1，该涂层3被附加地涂覆在存在的有构造的表面上。其特别的优点在于，由于存在的硬度，与待处理的表面相比其具有显著较高的耐磨性并从而提高其耐用度。

          附图标记清单

1挤压工具               4铬层

2挤压工具表面           5木空隙结构(Holzporenstruktur)

3涂层

Claims (15)

1.一种用于处理和制造具有可再现的光泽度的材料表面的方法，其特征在于，采用一在挤压工具表面(2)上具有涂层(3)的挤压工具(1)，该涂层(3)包括具有类似金刚石层的碳并且具有超过1800HV的维氏硬度的表面硬度。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，处理具有由添加刚玉即氧化铝Al₂O₃或类似材料产生的高耐磨表面的材料，其表面硬度低于涂层(3)的硬度。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，处理可流动的表面材料以便通过增塑、成型和固化构成一光滑的或有构造的表面。

4.按照权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，处理单层或多层的材料，特别是具有或没有贴面纸的塑料，板形木材和层压材料。

5.按照权利要求1至4之一项或多项所述的方法，其特征在于，将挤压工具(1)在明显低于采用的挤压工具材料的再结晶门限值的低温下加热到采用的塑料、塑料涂层或贴面纸的熔点。

6.按照权利要求1至5之一项或多项所述的方法，其特征在于，处理材料的大尺寸平面。

7.按照权利要求1至6之一项或多项所述的方法，其特征在于，处理作为材料或材料涂层的热固性塑料。

8.一种采用按照权利要求1至7之一项或多项所述的用于平面的挤压工具(1)，其形式为一压板、连续带或一压辊并且具有硬化的涂层(3)，用于材料、特别是由可流动的物料制成的材料的表面处理，其特征在于，涂层(3)包括具有类似金刚石层的碳并且牢固粘附地构成在挤压工具表面(2)上，其层厚为0.1至10μm并且表面硬度具有超过1800HV的维氏硬度。

9.按照权利要求8所述的挤压工具，其特征在于，涂层(3)包括非晶形的碳。

10.按照权利要求8或9所述的挤压工具，其特征在于，设定用于处理的挤压工具表面(2)构成为光滑的或有构造的。

11.按照权利要求8-9或10所述的挤压工具，其特征在于，基础材料包括钢、特别是优质钢或是黄铜材料。

12.按照权利要求8至11之一项或多项所述的挤压工具，其特征在于，挤压工具表面(2)在涂覆由具有类似金刚石层的碳构成的涂层(3)以前利用一种惰性气体借助于阴极溅射蚀刻。

13.按照权利要求8至12之一项或多项所述的挤压工具，其特征在于，在由具有类似金刚石层的碳构成的涂层(3)之间设有一由铬在挤压工具表面(2)上构成的中间层。

14.按照权利要求8至13之一项或多项所述的挤压工具，其特征在于，在由具有类似金刚石层的碳构成的涂层(3)之间通过阴极溅射涂覆包括由硅、二氧化硅、碳酸钛构成的中间层或者该中间层包括氮化钛并且在高真空中借助于等离子体电弧沉积。

15.按照权利要求8至14之一项或多项所述的挤压工具，其特征在于，由具有类似金刚石层的碳构成的涂层(3)在一等离子体活化的沉积过程中由气相(化学气相沉积)在低于200℃的低温下在高真空中涂覆在挤压工具表面(2)上。

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