Спосіб нанесення порошкоподібного покриття на поверхню виробу

Реферат: UA 77402 U UA 77402 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі виготовлення декоративно-облицювальних матеріалів, зокрема стосується технології нанесення покриттів порошкоподібними фарбами, та може бути використана в різних галузях промисловості для отримання декоративних покриттів на виробах з металу та діелектричних матеріалів, наприклад скла, кераміки, пластмаси, гіпсу, дерева тощо. Відомий спосіб отримання декоративного покриття з порошкових фарб, який включає послідовні операції нанесення на підложку шару термотвердіючої смоли, розпилення на нього порошкового покриття необхідного кольорової гами, покривання зверху захисним шаром безбарвної смоли і сушіння виробу до повного затвердіння смол у всіх шарах покриття [див. патент Франції № 2680158 А1 з класу В44С 3/02, опублікований 12.06.1992 року]. Недоліком відомого рішення є технологічна складність, зумовлена використанням для з'єднання порошкового покриття з основою виробу проміжного агента (термотвердіючої смоли), а також низька продуктивність процесу, зумовлена необхідністю багатократної обробки поверхні підложки, та складність обладнання для реалізації способу. Вказані недоліки частково усунені у відомому способі нанесення порошкоподібного покриття, який включає розташування сухої порошкоподібної фарби на сухій поверхні підложки з наступною термообробкою і обробкою тиском через стрічку, що покриває оброблювану поверхню [див. патент Великобританії № 2078136 А з класів B05D1/00, B05D5/00, опублікований 06.01.1982 року]. Недоліком відомого рішення є складність нанесення рівномірного шару порошкоподібної фарби на підложку та його фіксації на підложці, а також трудомісткість проведення термообробки, що зумовлено налипанням фарби на обладнанні для нагрівання і пресування, яке, до речі, є громіздким, дорогим та складним в експлуатації. Найбільш близьким за своєю суттю та ефектом, що досягається, і який приймається за прототип, є спосіб нанесення порошкоподібного покриття на лицьову поверхню керамічної плитки обмежених розмірів, який включає нанесення порошкоподібної фарби шляхом розсіювання її через сито на попередньо нагріту оброблювану лицьову поверхню з наступною повторною термообробкою виробу з нанесеним покриттям до повної полімеризації порошкоподібної фарби [див. патент Російської Федерації № 2296626 С2 з класів B05D 1/12, В05С 9/14, опублікований 10.04.2007 року в Бюл. № 10]. Основним суттєвим недоліком відомого технічного рішення є те, що як виріб використовують керамічну плитку. Оскільки у такому виробі зворотна поверхня залишається необробленою та має природний неестетичний вигляд, така плитка може бути використана тільки як облицювальний матеріал для іншої поверхні, наприклад стіни чи підлоги. Тобто такий виріб має обмежену область використання через те, що виготовлений з непрозорого матеріалу - кераміки, а тому його недоцільно використовувати як самостійний елемент декору. Другим суттєвим недоліком відомого технічного рішення є те, що порошкоподібну фарбу наносять лише на одну сторону виробу, зокрема керамічної плитки. Це втрачена можливість надання естетичного вигляду виробу з обох боків. Третім суттєвим недоліком відомого технічного рішення є обмеженість розмірів виробів, зокрема керамічної плитки, які фарбують, що пов'язане із розмірами засобу для нанесення порошкової фарби. Цей недолік пояснюється наступним. Для максимальної рівномірності нанесення порошкової фарби сито повинно знаходитися на одному й тому ж місці над виробом. При пересуванні сита на нову позицію, важко дотриматися такої ж товщини шару порошку, який був нанесений на попередню ділянку. Тому вироби які, піддають фарбуванню, мають дуже обмежений розмір, зокрема, який не перевищує розміру сита. Четвертим суттєвим недоліком відомого технічного рішення є тривалість нанесення порошкової фарби - її розсіюванням на оброблювану поверхню через сито. Під час нанесення шару порошку в такий спосіб виріб починає поступово охолоджуватися, що постійно змінює умови зчеплення часток фарби з поверхньою виробу, та наприкінці нанесення порошку, останній зовсім вже не закріплюється на поверхні через нестачу температури виробу. Разом це призводить до неможливості отримання рівномірного покриття на всій поверхні виробу, якщо він має великі розміри. Ще одним суттєвим недоліком відомого технічного рішення є періодичність процесу нанесення порошкової фарби на поверхню виробу. При реалізації відомого способу не можливо налагодити безперебійне потокове виробництво, що зумовлено специфічними особливостями запропонованої технології: сито має певний обмежений об'єм, до того ж, згідно із відомою пропозицією, для забезпечення правильного процесу розсіювання в одному циклі виробництва ємність сита можна заповнити фарбою не більше ніж на третину обсягу, а тому потрібно час від часу зупиняти виробничий процес для наповнення сита. Отже, відомий спосіб відзначається низькою виробничою ефективністю. 1 UA 77402 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Наступним суттєвим недоліком відомого технічного рішення є функціональне обмеження, пов'язане із використанням вищезгаданого пристрою (сита), спеціально сконструйованого для реалізації даного способу (див. відповідно опис до патенту Російської Федерації № 2296626). Так, зважаючи на те, що процес розсіювання по суті є розпиленням порошкоподібної фарби над оброблюваною поверхнею, звичайно існує ризик погіршення санітарних умов на виробництві (через запиленість повітря), тому для реалізації вказаного способу не може бути використане будь-яке інше відоме обладнання, окрім заявленого (конструкція вказаного сита дозволяє розсіювати фарбу над поверхнею оброблюваного виробу на відстані 1-2 см, що виключає потрапляння часток фарби у повітря). Звичайно, це суттєво звужує сферу застосування відомого способу. Також важливим недоліком відомого технічного рішення є ускладненість способу операціями контролю за роботою обладнання. Відповідно до заявленої пропозиції, під час нанесення фарби обов'язково потрібно слідкувати за натягом сітки сита, перевіряти, щоб кут прогину не перевищував 5° по периметру, оскільки це призведе до нерівномірного розподілу фарби по оброблюваній поверхні. При цьому для рівномірного розсіювання сито необхідно струшувати з частою і рівною амплітудою, прикладати вібрацію, рух сита в процесі розсіювання над поверхнею виробу повинен бути плавним і виконуватися суворо по певних траєкторіях. Вказані деталі, без сумнівів, ускладнюють виробничий процес, а також вимагають програмування обладнання та залучення висококваліфікованого персоналу, що в цілому сприяє високій собівартості готової продукції. Останнім недоліком відомого технічного рішення є необґрунтована обмеженість щодо стану виробу безпосередньо перед нанесенням покриття - нагріта поверхня. З таким же ж успіхом порошкоподібна фарба може наноситися й на холодну поверхню - все одно виріб повертається у піч для полімеризації фарби. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення продуктивності нанесення порошкового покриття, розширення номенклатури виробів, пофарбованих в такий спосіб, та розширення температурного діапазону підготовки поверхні виробу для нанесення фарби за рахунок використання як робочі обидві сторони виробу необмежених розмірів шляхом зміни матеріалу виробу, на яку наносять покриття, та самого принципу нанесення порошку. Поставлена задача вирішується тим, що у способі нанесення порошкоподібного покриття на поверхню виробу, який включає нанесення порошкоподібної фарби на попередньо підготовлену поверхню і термообробку виробу з покриттям до повної полімеризації порошкоподібної фарби, згідно з пропозицією, порошкоподібну фарбу вільно насипають на нагріту або ненагріту поверхню прозорого або напівпрозорого виробу необмежених розмірів, після чого будь-яким відомим механічним шляхом розподіляють по поверхні виробу перед його термообробкою. Крім того, первинний шар порошкоподібної фарби може бути нанесений на ненагріту поверхню виробу з подальшим його розплавленням і полімеризацією. Тобто температурний стан поверхні може бути будь-яким - це не має значення. Крім того, у разі потреби, після повної полімеризації порошкоподібної фарби, ще нагрітий виріб перевертають догори іншою стороною та повністю повторюють процес нанесення покриття. Завдяки використанню прозорого чи напівпрозорого матеріалу виробу, обидва його боки, навіть без покриття другої сторони, мають приємний естетичний вигляд, достатній для використання виробу самостійно як елемента декору або у складі з іншими виробами, наприклад у електронагрівальних обігрівачах як декоративної нагрівної панелі. До того ж, прозорість матеріалу дозволяє застосовувати підсвічення виробу, що ще у більшому ступені розширює область використання, наприклад як світильників необмежених розмірів. Завдяки можливості нанесення порошкоподібної фарби на другу сторону виробу з'являється можливість наносити різні кольори (малюнки, рельєфи тощо) та саме так розширити номенклатуру виробів, використовувати їх як самостійні елементи, наприклад панно. Завдяки розширенню температурного діапазону попередньо підготовленої поверхні виробу (від холодної до нагрітої) збільшуються технологічні можливості способу розфарбування виробу. Крім того, коли виріб холодний, майстер може більш точніше й виразніше реалізовувати свій творчий задум, оскільки йому не заважає розігрітий виріб (небезпечність опіку через випадкове торкання виробу), та саме так у більшій мірі задовольняти естетичні потреби споживачів. Завдяки можливості насипання шару порошкоподібної фарби шляхом дозованої її подачі на поверхню виробу, наприклад за допомогою рухомого сита, чи вільного насипання фарби з подальшим її розподілом по поверхні виробу будь-яким відомим механічним засобом, наприклад за допомогою механізованого шпателя, гребінки тощо, забезпечується прискорення процесу нанесення порошкоподібної фарби, а отже, дотримуватися однакового температурного 2 UA 77402 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 режиму підігрітою поверхні, що забезпечує однакове зчеплення частинок фарби з поверхнею виробу, та підвищує якість готової продукції. Тому запропонований спосіб забезпечує орієнтований та рівномірний розподіл порошкоподібного покриття на поверхні виробу і при цьому може бути реалізований із застосуванням відомого, простого й технологічного обладнання, що дозволяє значно розширити сферу застосування відомого способу у промислових масштабах - для виготовлення великих партій виробів одночасно, або виробів великих розмірів, наприклад панно. Отже, уся сукупність суттєвих ознак запропонованого рішення щодо способу нанесення порошкоподібного покриття на поверхню будь-якого за розмірами виробу забезпечує досягнення необхідного технічного результату, сформульованого у постановці задачі. Запропонований спосіб здійснюють наступним чином (як приклад). Як матеріал виробу використовують, наприклад, звичайне листове скло. Причому розміри виробу обмежуються лише розмірами печі для здійснення термообробки виробу. Якщо використовується для цього тунельна піч - довжина виробу - не обмежена. Поверхню майбутнього виробу спочатку готують до нанесення покриття - механічно очищують та знежирюють. Після цього виріб поміщають у піч, розігріту приблизно до 100-250 °C, і витримують там деякий час для повного прогрівання (час розігрівання виробу залежить від його товщини та теплофізичних властивостей матеріалу виробу). Потім виріб виймають із печі. На поверхню виробу насипають шар порошкоподібної фарби шляхом дозованої подачі, наприклад, за допомогою звичайного рухомого лотка (хоча не виключається й ручне нанесення шару фарби, якщо виріб має невеликі розміри). Нанесена фарба при контакті з нагрітою поверхнею розм'якшується і частково оплавляється. За рахунок цього частинки фарби, особливо у зоні безпосередньо контакту із нагрітою поверхнею, набувають адгезивних властивостей і приклеюються до останньої. Далі на поверхні нанесеного покриття формують або бажаний рельєф за допомогою пристроїв відповідної вертикальної конфігурації, або контурний малюнок за допомогою форми відповідної конфігурації, одночасно із цим видаляють надлишки фарби. Потім виріб з нанесеним покриттям знову поміщають у піч, розігріту до температури, що забезпечує повну полімеризацію або затвердіння фарби, наприклад до 100-250 °C (температура полімеризації залежить від властивостей конкретної марки фарби, зокрема її температурного режиму деструктуризації молекул). Шар порошкоподібної фарби при цьому остаточно розплавляється, окремі частки з'єднуються одна з одною і утворюють цілісне покриття. Якщо порошкоподібну фарбу наносять на холодну поверхню виробу, у попередньому його розігріванні немає сенсу. У разі потреби, у подальшому виріб з печі виймають, перевертають та наносять на другу сторону фарбове покриття аналогічним способом (повністю повторюють процедуру). Після цього готовий виріб остаточно виймають з печі і охолоджують при кімнатній температурі. При цьому, незалежно від того, на одну чи на обидві сторони було нанесене покриття, все однак обидві сторони мають приємний естетичний вигляд через прозорість матеріалу, через який з непокритого боку видно пофарбування іншого боку. Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці. Спосіб нанесення порошкоподібного покриття на поверхню виробу, що пропонується, не містить у своєму складі жодних технологічних операцій або елементів устаткування, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, зокрема у галузі виготовлення декоративних виробів, а отже є прийнятним для промислового застосування. При цьому запропоноване рішення має технічні та інші переваги перед відомими аналогами, зокрема має високу технологічність і дозволяє отримати високоякісне покриття простими методами без громіздкого і дорогого устаткування, будь-яких розмірів з різним покриттям на його сторонах, що підтверджує можливість досягнення необхідного технічного результату об'єктом, що заявляється. У відомих джерелах інформації не виявлено способів нанесення порошкоподібного покриття на поверхню виробу із вказаною у пропозиції сукупністю суттєвих ознак, а тому запропоноване технічне рішення вважається таким, що може отримати правовий захист. Суттєва відмінність запропонованого способу від прототипу полягає у зміні матеріалу виробу на прозоре чи напівпрозоре, необмеженість розмірів виробу та зміни принципу нанесення порошкоподібного покриття, зокрема у насипанні шару фарби відповідно до заданої висоти покриття з наступним формуванням рельєфу поверхні чи форми малюнку і, одночасно, з видаленням надлишку фарби перед повторною термообробкою виробу. Вказана відмінність забезпечує прискорення процесу отримання покриття та підвищення якості готової продукції, надання естетичності обом сторонам виробу для самостійного його використання як елементу декору. Жоден із відомих способів нанесення порошкоподібного покриття на поверхню виробу 3 UA 77402 U 5 10 15 20 25 30 35 не може мати перераховані властивості, оскільки взагалі не передбачає у своєму складі сукупності всіх перерахованих суттєвих ознак. До основних технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - розширення номенклатури виробів через використання прозорого чи напівпрозорого матеріалу для них; - розширення області використання виробів через естетичний вигляд обох боків; - розширення можливостей отримання більш різноманітних виробів через можливість нанесення фарбового покриття на зворотну сторону виробу; - необмеженість розмірів виробу через підвищення швидкості нанесення порошкоподібної фарби на розігріту поверхню виробу; - підвищення технологічності і продуктивності способу, зокрема прискорення процесу отримання покриття та підвищення якості готової продукції за рахунок зміни принципу нанесення порошкоподібного покриття; - забезпечення простоти виконання та розширення функціональних можливостей способу за рахунок можливості застосування відомого виробничого обладнання. Після опису запропонованого способу нанесення порошкоподібного покриття на поверхню виробу фахівцям у даній галузі знань повинно бути наочним, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним, будучи представленим даним прикладом. Численні можливі варіанти реалізації способу, зокрема матеріал оброблюваної поверхні, склад порошкоподібної фарби, різновиди обладнання тощо, можуть змінюватися залежно від бажаних характеристик готової продукції та, зрозуміло, знаходяться в межах об'єму одного із звичайних і природних підходів в даній області знань, і розглядаються такими, що знаходяться в межах об'єму запропонованого технічного рішення. Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є те, що нанесення покриття виконують шляхом насипання на оброблювану поверхню з прозорого чи напівпрозорого матеріалу виробу необмежених розмірів шару порошкоподібної фарби відповідно до заданої висоти покриття з наступним формуванням рельєфу поверхні покриття чи контуру малюнку і, одночасно, видаленням надлишку фарби перед повторною термообробкою виробу, що в сукупності забезпечує необхідний технічний результат. Зміна окремих елементів запропонованих технологічних удосконалень на інші, природно, обмежує спектр переваг, перерахованих вище, і не може вважатися новим технічним рішенням в даній області знань, оскільки інші подібні конструкції вже не вимагатимуть будь-якого творчого підходу від інженерів-конструкторів, і не можуть вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідними до захисту охоронними документами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 1. Спосіб нанесення порошкоподібного покриття на поверхню виробу, який включає нанесення порошкоподібної фарби на попередньо підготовлену поверхню і термообробку виробу з покриттям до повної полімеризації порошкоподібної фарби, який відрізняється тим, що порошкоподібну фарбу вільно насипають на нагріту або ненагріту поверхню прозорого або напівпрозорого виробу необмежених розмірів, після чого будь-яким відомим механічним шляхом розподіляють її по поверхні виробу перед його термообробкою. 2. Спосіб нанесення порошкоподібного покриття на поверхню виробу по п. 1, який відрізняється тим, що після повної полімеризації порошкоподібної фарби з одної сторони ще нагрітий виріб перевертають догори іншою стороною та повністю повторюють процес нанесення покриття такою ж чи іншою порошкоподібною фарбою. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4