RU220011U1 - Гибкий вырубной штамп - Google Patents

Abstract

Заявленная полезная модель относится к обработке листовых и рулонных материалов давлением. Гибкий вырубной штамп содержит гибкую подложку из ферромагнитного металла и расположенные на ней металлические лезвия. Металлические поверхности подложки и лезвий последовательно покрыты фосфатным слоем и антиадгезионным слоем. Технический результат заключается в увеличении ресурса гибкого вырубного штампа и повышении качества высечки различных материалов. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Заявленная полезная модель относится к обработке листовых и рулонных материалов давлением, в частности, посредством вырубки, в частности, к ротационным штанцевальным формам, в частности к гибкому вырубному штампу [B26F 1/00, B26F 1/38, B26F 1/44].

Уровень техники

Гибкий вырубной штамп (иные названия: вырубной нож, штанцформа, высекательная пластина, гибкий штамп) представляет собой устройство в виде оснащенной лезвиями гибкой металлической подложки, выполненной с возможностью оборачиваться и удерживаться, в частности, магнитными силами, на поверхности вращающегося цилиндра штанцевальной машины и прижиматься с давлением к материалу, подлежащему вырубке, например, к бумаге на клеевой основе, термобумаге на клеевой основе, пластику, картону, тканому материалу, нетканному материалу.

Из уровня техники известен МЕХАНИЗМ ПОПЕРЕЧНОЙ РЕЗКИ КЛЕЙКОЙ ЭТИКЕТКИ [CN 208557769 U опубл. 01.03.2019], содержащий гибкую металлическую подложку и выполненные на ней лезвия.

Также из уровня техники известна РОТАЦИОННАЯ РЕЖУЩАЯ МАТРИЦА [US 5488889 A, 06.02.1996], содержащая гибкую металлическую подложку и выполненные на ней лезвия.

Ввиду своего назначения гибкие вырубные штампы имеют малую толщину металла подложки и лезвий, и в отсутствие защитного слоя имеют крайне малый ресурс, поскольку склонны повреждаться при вырубке даже таких тонких материалов, как бумага из-за возникающего трения, что приводит к повреждению не только лезвий, но подложки. Кроме того, при вырубке материала на клеевой подложке, клей налипает на лезвия, что ухудшает вырубную способность штампа, а также клей налипает на подложку и приводит к нежелательному приклеиванию высекаемого материала к штампу и выдёргиванию высекаемых элементов с накоплением их на рабочей поверхности штампа, что приводит к неработоспособности штампа и выбраковке тиража. Кроме того, клей воздействует на тонкий металл подложки и лезвия и вызывает его коррозию.

Для устранения указанных недостатков был разработан гибкий вырубной штамп, содержащий защитный антиадгезионный слой, снижающий трение штампа о вырубаемый материал и устраняющий прилипание клеевых составов к штампу при вырубке материалов на клеевой подложке.

Штамп такого типа рассматривается заявителем в качестве прототипа заявленной полезной модели и раскрыт в публикации УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РЕЗКИ САМОКЛЕЯЩИХСЯ ЭТИКЕТОК [CN106166763A опубл. 30.11.2016]. Известный штамп содержит гибкую металлическую подложку и выполненные на ней лезвия, причем штамп покрыт антиадгезионным материалом, который предотвращает прилипание клея клеевого слоя к штампу.

Несмотря на устранение ряда недостатков предшествующего уровня техники, прототип также не лишен недостатков. Антиадгезив представляет собой полимер, который очень тонким слоем наносится на защищаемый материал. Толщина такого слоя может достигать мономолекулярной толщины. При этом адгезионные свойства металла, а в особенности гладкого шлифованного или травленного металла, составляющего гибкую подложку и лезвия штампа, являются крайне низкими. В результате, защитное покрытие из антиадгезива является недолговечным и быстро повреждается при эксплуатации штампа, после чего утрачивает свои защитные свойства и гибкий штамп имеет ресурс больше, чем в вышеуказанных аналогах, но недостаточно высокий.

Раскрытие сущности полезной модели

Техническая проблема, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в создании гибкого вырубного штампа с более прочным защитным покрытием, повышенной коррозионной стойкостью, увеличенным ресурсом и высокими антиадгезионными свойствами.

Под ресурсом в целом понимается наработка устройства от начала его эксплуатации до утраты им способности выполнять свою функцию в соответствии с требованиями, принятыми в соответствующей области. Применительно к гибкому вырубному штампу под ресурсом понимается количество циклов вырубки до появления дефектов вырубки, в частности неполностью прорубания материала.

Технический результат, достигаемый при решении вышеуказанной технической проблемы, заключается в увеличении ресурса гибкого вырубного штампа.

Указанная техническая проблема решается и указанный технический результат достигается за счет создания гибкого вырубного штампа, содержащего гибкую подложку из ферромагнитного металла и расположенные на ней лезвия, при этом металлические поверхности подложки и лезвий последовательно покрыты фосфатным слоем и антиадгезионным слоем.

В частности фосфатный слой представляет собой цинксодержащий фосфатный слой.

В частности фосфатный слой представляет собой цинккальцийфосфатный слой.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 на виде сверху показан заявленный вырубной штамп в разложенном виде;

На фиг. 2 на виде сбоку в разрезе показана деталь А с фиг.1;

На фиг.3 показана деталь Б с фиг.2.

На чертежах изображены: 1 – гибкая подложка; 2 – лезвие; 3 – металл; 4 – фосфатный слой; 5 – антиадгезионный слой.

Осуществление полезной модели

Заявленный гибкий вырубной штамп содержит гибкую подложку 1 из ферромагнитного металла и расположенные на ней лезвия 2, при этом поверхность металла 3 подложки и лезвий последовательно покрыта фосфатным слоем 4 и антиадгезионным слоем 5.

Гибкая металлическая подложка 1 выполнена из металла, обладающего ферромагнитными свойствами, в частности, из сплавов железа, никеля, кобальта, например, низкоуглеродистой стали, и имеет толщину от 0,3 до 2,0 мм. Указанная толщина обеспечивает гибкость металлической подложки и способность оборачиваться вокруг цилиндрического вырубного вала штанцевальной машины, а ферромагнитные свойства подложки обеспечивают возможность ее крепления к магнитному цилиндру для обеспечения возможности совместного вращения с ним.

Под гибкостью в настоящей заявке понимается способность изгибаться и оборачиваться вокруг цилиндрической поверхности без остаточных деформаций.

Лезвия 2 представляют собой выступающие из поверхности подложки заостренные металлические детали высотой от 0,5 до 1,5 мм и углом заточки от 30° до 120°. Высота и угол заточки лезвий определяется, в частности, толщиной и типом листового материала, для вырубки которого предназначен гибкий вырубной штамп.

Лезвия 2 выполняют на поверхности подложки известными из уровня техники способами, например, химическим травлением подложки и последующей фрезеровкой. Предпочтительно лезвия выполнены из того же металла, что и подложка.

Лезвия 2 образуют на поверхности подложки 1 закрытые или по существу закрытые контуры, определяющие форму вырубаемых в листовом материале элементов.

Фосфатный слой 4 представляет собой слой нерастворимых фосфатов солей фосфорной кислоты. Толщина фосфатного слоя обычно составляет от 5 до 100 мкм.

Специалистам хорошо известно использование защитного фосфатного слоя для дополнительной защиты металлических изделий от коррозии, увеличения их твердости и износостойкости, влагозащиты, а также повышения их адгезии за счет микропористой структуры фосфатного слоя, благодаря чему широко известно использование фосфатного слоя в качестве грунтовки металлических деталей. При этом фосфатный слой очень прочно связан с защищаемым металлом на молекулярном уровне за счет образования фосфатных солей железа. В результате фосфатный слой не трескается, не отслаивается и не разрушается при изгибании защищенной детали, что особенно предпочтительно для гибкого вырубного штампа, эксплуатируемого в изогнутом состоянии.

Предпочтительно фосфатный слой 4 представляет собой цинксодержащий фосфатный слой, например, цинкфосфатный, цинкжелезофосфатный, или цинккальцийфосфатный слой. Цинксодержащие фосфатные слои обладают наибольшей коррозионной стойкостью по сравнению с остальными типами фосфатных слоев за счет содержания коррозионностойких соединений цинка (например, гопеита и фосфофиллита).

Фосфатный слой 4 получают в процессе фосфатирования металла 3 подложки и лезвий. В зависимости от технологии и используемых компонентов, фосфатирование может быть химическим фосфатированием, черным фосфатированием, цинковым фосфатированием, холодным фосфатированием, фосфатированием в нагретых растворах или электрохимическим фосфатированием. Предпочтительно используется цинковое фосфатирование, в результате которого получают слой с содержанием цинка. В частности, используют цинковое фосфатирование с использованием фосфатирующего раствора композиции Interlox Phosphate 2325 MCIZ, образующий цинккальцийфосфатный слой, обладающий наибольшей прочностью среди цинксодержащих фосфатных слоев за счет включения в образуемые соли кальция.

Поверх фосфатного слоя 4 нанесен антиадгезионный слой 5, образованный антиадгезивом, то есть веществом с антиадгезионными свойствами. При этом толщина антиадгезионный слоя толщиной менее 200 нм, вплоть до мономолекулярной толщины.

Антиадгезив представляет собой полимерную композицию с антиадгезионными свойствами, например, фторсодержащий полимер, в частности, производные перфторполиэфира с молекулярной массой более 3000, политетрафторэтилен, силиконовые полимочевинные полимеры, кремнеорганичные, фторсодержащие полимеры, а также разветвленные полимеры из длинных алкиловых цепочек. Низкая адгезия обусловлена очень низким поверхностным натяжением и несмачиваемостью водой, жирами и большинством органических растворителей. В частности, в качестве антиадгезионного состава для формирования антиадгезионного слоя может быть использована полимерная композиция «Эпилам СФК-20» или антиадгезионный состав "Техсил АСГ".

Антиадгезионный слой 5 за счет своих антиадгезионных свойств обеспечивает снижение трения гибкого вырубного штампа о материал, в частности, режущей кромки лезвия о вырубаемый материал, что повышает износостойкость штампа, а также защищает его от налипания клеевых составов, что позволяет лезвию сохранять остроту лезвия при эксплуатации штампа и устраняет коррозионное воздействие клеевых составов на металл штапма. Кроме того, несмачиваемость антиадгезива водой обуславливает защиту от коррозионного воздействия влаги.

Как указано выше, микропористая структура фосфатного слоя обеспечивает его высокую адгезионную способность, обуславливающую значительно более качественное крепление антиадгезионного слоя на гибком вырубном штампе по сравнению с известными решениями, в которых антиадгезионный слой наносится непосредственно на металл подложки и лезвий. При этом даже если антиадгезионный слой окажется поврежден при эксплуатации гибкого вырубного ножа, под ним располагается фосфатный слой, который также обладает защитными свойствами, в частности, как указано выше, является твердым, износостойким и коррозионностойким, а также обладающий антиадгезионными свойствами по отношению к различным типам клеевого слоя (в том числе усиленным) вырубаемых материалов.

Таким образом, защитному покрытию, образованному из фосфатного слоя и антиадгезионного слоя, синергично присущи преимущества каждого из слоев, в результате чего оно обладает высокой прочностью и устойчивостью к истиранию и повреждению при эксплуатации гибкого вырубного ножа. Более прочное защитное покрытие обеспечивает большую прочность режущей кромки и ее сопротивляемость коррозии, что позволяет повысить ресурс гибкого вырубного штампа.

Для подтверждения влияния разработанного защитного покрытия на ресурс гибкого вырубного штампа заявителем были проведены испытания для четырех штампов с различными сочетаниями слоев, лезвия которых выполнены в виде четырех закрытых прямоугольных контуров. В ходе испытаний ресурс штампов определялся, как количество циклов вырубки до появления первого неполностью вырубленного прямоугольника в материале. В качестве материалов были использованы бумага на клеевой основе, картон и тканый материал. В качестве антиадгезива была использована полимерная композиция «Эпилам СФК-20». Результаты испытаний сведены в Таблицу 1, в которой получившийся ресурс гибкого вырубного штампа с антиадгезионным слоем принят за условную единицу для каждого вида материала.

Таблица 1 – Результаты испытаний

Защитные слои	Ресурс при работе с бумагой на клеевой основе, у.е.	Ресурс при работе с картоном, у.е.	Ресурс при работе с тканым материалом, у.е.
1. Антиадгезионный	1	1	1
1.Фосфатный 2. Антиадгезионный	1,44	1,36	1,29
1.Цинкфосфатный 2. Антиадгезионный	1,55	1,35	1,31
1.Цинккальцийфосфатный 2.Антиадгезионный	1,62	1,38	1,34

Claims (3)

1. Гибкий вырубной штамп, содержащий гибкую подложку из ферромагнитного металла и расположенные на ней металлические лезвия, при этом металлические поверхности подложки и лезвий последовательно покрыты фосфатным слоем и антиадгезионным слоем.

2. Гибкий вырубной штамп по п.1, в котором фосфатный слой представляет собой цинксодержащий фосфатный слой.

3. Гибкий вырубной штамп по п.2, в котором фосфатный слой представляет собой цинккальцийфосфатный слой.