Способ изготовления формообразующих элементов с фактурированной поверхностью

(19) 29 С 41/3 1)5 В 2501 РЕТЕНИ АВТОРСКОМУ Е ТВУ леи или нанесени кокрасочного пок при термообработ методом вакуум-ф полужесткого мат поливинилхлорид последующим гал дением металла н ными поверхностя Недостаток из ит в том, что гравиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ(71) Ленинградское конструкторское бюротехнологического оснащения(56) Авторское свидетельство СССРМ 392158, кл, С 23 В 7/08, 1973.Авторское свидетельство СССРМ 532662, кл, С 25 О 1/10, 1976,Паздерский Н.А. Изготовление прессформ с рельефным рисунком. Пластическиемассы, 1989, 1 ч. 6, с. 88-89,(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ С ФАКТУРИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ(57) Использование: производство деталейиз термопластов и штампованных деталейиз металлов с декоративной поверхностью.Сущность изобретения: способ состоит изопераций изготовления фотошаблона, эксИзобретение относится к способам изготовления формообразующих элементов технологической оснастки (пресс-форм и штампов) с фактурированной поверхностью, предназначенных для литья деталей из термопластов и штамповки деталей из металлов с декоративной поверхностью.Известны способы изготовления формообразующих элементов технологической оснастки с фактурированными поверхностями, например, путем гравирования модепонирования, получения рельефной формы, переноса изображения с данной рельефной формы с использованием кислотостойкой краски на металлическую поверхность и последующего избирательного химического травления этой поверхности. Фотошаблон изготавливают посредством снятия с фактурированной поверхности копии с обратным рельефом из зластомерного материала и последующей отливки с нее фотошаблона из термореактивной полимерной композиции контрастных цветов. Рельефную форму получают из фотополимеризующейся композиции. В качестве эластомерного материала для изготовления копии применяют композиции на основе кремнеорганических каучуков, а в качестве термореактивных полимерных композиций используют связующие на основе эпоксидных смол, отверждаемых отвердителем щелочного типа с контрастными пигментами типа оксида цинка и сажи канальной, 2 з,п, ф-лы. ем на их поверхность ларытия, образующего узор ке, или получения модели ормования из листового ериала АБС - пластик + с тиснением под "кожу" с ьванопластическим оса;ка модели с фактурированми.вестных способов состоровальные работы требу 1773710ют больших затрат ручного труда рабочих высокой квалификации. и, следовательно, себестоимость оснастки высокая, а при нанесении лакокрасочнаго покрытия, во-первых, искажается размерная точность модели (ввиду неравномерности нанесения и усадки полимерного покрытия), во-вторых, ассортимент получаемых фактур весьма ограничен ("шагрень", "муар", "мороз"),что связано со свойствами полимерного материала давать при термообработке только определенный рисунок. Получение же модели с фактурированной поверхностью методом вакуум-формования также имеет ограничения, т,к. этим способом можно получить рисунок фактуры только из листа, имеющего определенное тиснение, а выпускаются такие листы с очень ограниченными рисунками текстур. 10 15 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способполучения фактурированной поверхности матриц пресс-форм избирательным травлением рисунка фактуры. Известный способ заключается в том, что изготавливают вычерчиванием на ватмане черно-белый оригинал с рисунком фактуры, а па нему -фотошаблон. Затем на стальнуо пластину .(как правило, из стали Ст,40 Х термообработанной до НКСГ=28-32) наносят слой светочувствительного материала (из жидкого Фоторезиста), сушат его и накладывают фотошаблон, после чего экспонируют изображение рисунка, проявляют необлученные участки (пробельные) и травят водным раствором хлорного железа или азо ой кислоты. На полученное металлическое клишенаносят кислатостайкую пасту или краску (смесь высокомолекулярных углеводородов, наполненных сажей), затем на клише накладывают конденсаторную бумагу (толщиной 10 - 12 мкм), прокатывают (на типографском столе) несколько раз и снимаютбумагу. Далее бумагу с полученным краскооттиском укладывают по всей поверхности матрицы, после чего производят операцию"тампонации" тампоном, смоченным в воде,листы бумаги тщательно прижимают к поверхности матрицы до намакания, Эту операцию производят до тех пор, пока бумага не будет отставать от поверхности матрицы пресс-формы. Затем снимают бумагу и на поверхности матриц остается рисунок Фактуры за счет перехода кислотостойкой пасты (краски) с бумаги на эту поверхность,после чего производят травление воднымраствором хлорного железа или азотной кислоты (в зависимости от содержания хрома и никеля в стали), 20 Недостатком известного способа является высокая трудоемкость, Согласно способу для получения рисунка фактурытребуется вычертить на ватмане черно-белый оригинал, а затем по нему получитьфоташаблон. При этом только вычерчиваниеоригинала в зависимости от сложности рисунка фактуры составляет 12 - 16 нормо-часов. В рассматриваемом источникепредлагается и другой способ получения фотошаблона - путем нанесения на образецкожи или кожезаменителя краски, контрастной по сравнению с цветом кожи, снятияизбытка краски с выступаощего рельефа ифотографирования образца. Однако этимспособам можно получить только рисункитех фактур, которые есть на выпускаемомфактурированном материале, а ассортимент таких материалов весьма ограничен.Согласно же каталога образцов фактурированных поверхностей существует 60 видовразличных рисунков, Кроме того, изготовленный таким образом Фотооригинал неимеет требуемой контрастности, поэтомупри получении фоташаблона по нему приходится несколько раэ переконтачивать и корректировать изображение до требуемойконтрастности, что тоже связано с высокойтрудоемкостью,Изготовление металлического клишеили рельефной формы также является трудоемкой операцией. Это объясняется тем,что в качестве светочувствительных слоев(защитного рельефа) используются кислотостойкие жидкие фоторезисты, которые, вопервых, являются нетехнологичными ввидусложной технологии приготовления, нанесения и сушки, во-вторых, они являются дефицитными, т.к, выпуск их весьма ограниченпо причине возрастающей замены жидкихФотореэистов на сухие пленочные.При изготовлении непосредственно металлических клише(рельефных форм) расходуются инструментальные стали, которыепри травлении безвозмездно уходят в отходы,Целью изобретения является снижениетрудоемкости изготовления формообразу:ощих элементов с фактурированной поверхностгло,Поставленная цель достигается тем, чтооперацию изготовления фотошаблона осуществляют посредствам снятия с Фактурированной поверхности копии с обратнымрельефам иэ эластомерного материала и последующей отливки с ней фотошаблона изтермореактивной композиции контрастныхцветов. Рельефную форму получают из фотополимериэу 1 ощейся композиции, а в качестве эластомерного материала для55 изготовления копии с обратным рельефом применяют композиции на основе кремне- органических каучуков, а в качестве термореактивной полимерной композиции контрастных цветов используют связующие на основе эпоксидных смол, отверждаемых отвердителем щелочного типа с контрастными пигментами оксид цинка и сажа канальная,Цель достигается, т.к, снижается трудоемкость в результате уменьшения числа операций для изготовления формообразующих элементов с фактурированной поверхностью и снижения продолжительности этих операций, а также за счет изготовления эластичных матриц, отливки в них образцов из термореактивной полимерной композиции и получения фотополимерной рельефной формы вместо изготовления черно-белого фотооригинала на ватмане, по нему пленочного фотошаблона и затем металлической рельефной формы по известному способу,Сравнительная трудоемкость изготовления формообразующих элементов с фактурированными поверхностями по предлагаемому способу и прототипу указана в таблице,Сущность предлагаемого способа заключается в следующем,По эталону-каталогу образцов фактур поверхностей изготовляют негативную копию из эластомерной композиции (матрицу), в которой отливают изтермореактивной полимерной композиции образцы с различными фактурами контрастных цветов (черно-белого). На полученные контрастные образцы, используемые в качестве фото- шаблонов, заливается фотополимеризующаяся композиция и производится экспонирование рисунка фактуры (контактным способом), после чего проявляются необлученные участки композиции (пробельные участки). Фотополимерная композиция, снятая с образца, представляет собой фотополимерную форму, На фотополимерную форму наносят кислотостойкую пасту (краску), переносят изображение на конденсаторную бумагу, а с нее на формообразующую поверхность технологической оснастки и производят травление азотной кислотой или хлорным железом в пробельных участках изображения,Указанные признаки отличают предлагаемое техническое решение от прототипа, поэтому считаем, что заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна".Нам неизвестны технические решения, сходные с заявляемым, поэтому считаем,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 что заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".П р и м е р 1. На матрице пресс-формы, изготовленной механической обработкой металла из стали марки 12 ХНЗА, предназначенной для литья корпусных деталей на видеокамеру из АБС пластика марки ПСМД-А, требовалось нанести рисунок фактуры (номер МХ 1579 "паутинка" по эталону-каталогу образцов фактур). Эталоны-каталоги образцов фактур представляли собой пластмассовые доски (4 шт.) размером 210 х 270 мм, на каждой из которых скомпоновано 15 видов фактур (размером 50 хб 5 мм) черного цвета. После обезжиривания эталона-образца нефрасом марки С 2-80/120 или СЗ/120 устанавливали опоку, герметизировали ее пластилином и наносили кистью слой облицовочной композиции, состоящей из кремнийорганического каучука марки КЛСЕБ и вулканизационной системы из тетразтоксилана и дибутилдилауриноксистаниана (катализатор К), взятых в соотношении 100;4 мас, ч. Нанесение облицовочного слоя обеспечивало высокое качество формообразующей поверхности, так как при нанесении кистью тонкого слоя композиции исключалось появление в материале воздушных раковин. Количество облицовочных слоев - 2, время между их нанесением 40-50 мин (время желирования слоя). Затем приготавливали эластомерную композицию требуемого качества, того же состава, что и на облицовочную композицию, Приготовленную композицию медленно заливали в опоку тонкой струей, причем за один раз порция заливаемой композиции составляла не более 0,5 кг.При этом последующую заливку производили только после частичной вулканизации предыдущей порции (через 2,5 - 3,0 ч), Последнюю порцию заливали тонким слоем (5 мм) и на него накладывали перфорированную плиту из винипласта толщиной 10 мм с отверстиями 610 мм, равномерно расположенными по всей поверхности на расстоянии 25 - 30 мм друг от друга. Перфорированная плита обеспечивала жесткость эластичной матрицы и являлась опорной поверхностью, Эластичная композиция выходила в отверстия, за счет чего достигалось крепление плиты и материала матрицы, а после вулканизации эластомерного материала последний срезался скальпелем заподлицо с осостю плиты.После вулканизации эластомерного материала производили разъем эталона-образца и эластичной матрицы, Эластичная матрица точно копировала рисунок фактуры эталона-образца. 3 эластичной матрице от 1 (73710ливали образцы с рисунком Фактур из низковязной термореактивной полимерной композиции холодного отверждения следующего состава, мас. ч,:Смола эпоксидная марки УП-132 100 Отвердитель марки УП-138 21 Оксид цинка 100-150 Залитую композицию вакуумировали при остаточном давлении 133,32 Па в течение 10-15 мин. После отверждения эпоксидной композиции(24 ч при 20 +5 С) отливку отделяли от эластомерной матрицы, Приготавливали эпоксидную композицию контрастного цвета следующего состава, мас. ч,;Смола эпоксидная УП-132 100 Отвердитель марки УП-138 21 Сажа канальная марки П5 - 10 Приготовленную композицию (черного цвета) заливали на образец с рисунком фактуры (белого цвета), вакуумировали и избыток композиции убирали ракелем (из синтетического каучука полиуретанового) с выступающих частей рельефа, Таким образом получали образец с рисунком фактуры контрастных цветов, заменяющий в дальнейшем фотошаблон.На образец с рисунком фактуры наносили тонкий слой вазелинового масла и прикатывали валиком (резиновым) полиэтилентерефталатную пленку (толщиной 10 мм), Затем на подготовленную таким образом подложку фотошаблон устанавливали П-образную ростовую планку толщиной 1,4 мм, предварительно смазанную вазелиновым маслом, и накладывали на нее кварцевое стекло, поверхност;, которого предварительно была смазана вазелиновым маслом и защищена полиэтилентерефталатной пленкой. Элементы формующекопировального пакета фиксировались и закреплялись посредством скоб, шпилек и гаек. В собранный пакет заливали фотополимеризующуюся композицию на основе ненасыщенных полиэфиров (Ликофот-Т 22-ТУ 29 УССР 208-87), состоящую из ненасыщенной полиэфирной смолы ПН, фотоинициатора,2 диметокси- -2-фенилацетофенона, фотосенсибилизатора нитрозодифениламина, взятых при концентрациях ( ) соответственно;99,23:0,75:0,02. Затем включали источник УФ-излучения с длиной волны 320 - 400 нм (лампа ДРГТ) и экспонировали изображение детали контактным способом. Далее разбирали формующекопировальный пакет и проявляли необлученные участки композиции водным раствором (10 г/л) кальцинированной соды. После проявления рельефа поверхности проводили задубливание ее светочувствительного слоя одновременным 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 УФ-облучением (лампой ЛУФ) и термообработкой при температуре 105-115 С.В результате получали фотополимерное клише (рельефную Форму) толщиной 1,4 мм с глубиной рельефа О,б - 0,8 мм, Фотополимерную рельефную форму (для придания жесткости) наклеивали на оправку посредством двухсторонней липкой ленты с полиэтилентерефталатной основой, На поверхность фотополимерной формы наносили кислотостойкую пасту следующего состава, мас, (,; типографская краска 15-25; полизобутилен 13 - 20; церезин 45-55:. парафин 10 - 20: полиэтилен 2 - 5, накладывали конденсаторную бумагу, прикатывали ее валиком, потом бумагу снимали и прижимали со стороны нанесенной краски (краскооттиска с формы) к поверхности матрицы. После отделения бумаги на внутренней (формообразующей) поверхности матрицы получили краскооттиск рисунка фактуры. Затем места. не защищенные кислотостойкой краской травили водным раствором азотной кислоты (концентрацией 41 - 42/) на глубину 0,04-0,05 мм по времени. В результате применения вышеописанной технологии получили матрицу пресс-формы с фактурированной поверхностью, в которой отливали пластмассовые детали с требуемым рисунком фактуры.П р и м е р 2. На матрице штампа, изготовленной механической обработкой металла из стали Х 12 М толщиной 0,5 мм, предназначенной для вытяжки листа требовалось нанести рисунок фактуры (номер УХ 1574 - крупная шагрень по эталону-каталогу образцов фактур). Аналогично примеру 1 по эталону-каталогу изготовили негативную копию (эластомерную форму), а в ней пластмассовый образец контрастных цветов, Затем по образцу изготовили фотополимерную рельефную форму, перенесли рисунок фактуры на матрицу штампа и избирательным травлением (пробельных участков) в водном растворе хлорного железа концентрацией 42 получили рисунок фактуры глубиной 0,07 - 0,08 мм, В полученной матрице Формовали стальные деталл с наружной Фактурированной поверхностью.Ипользование предлагаемого способа изготовления формообразующих элементов с фактурированной поверхностью по сравнению с применением существующих способов позволяет снизить трудоемкость изготовления формообразующих элементов технологической оснастки с фактурированной поверхностью, расширить область применения фотополимерных материалов,При использовании изобретения в отрасли экономический эффект достигается за1773710 10 ванной поверхности и последующей отливки шаблона из термореактивной полимерной композиции контрастных цветов.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я 5 тем, что рельефную форму получают из фотополимеризующейся композиции.3. Способ поп.1, отл ича ю щи йс ятем, что в качестве эластомерного материала для копии с обратным рельефом приме няют композиции на основекремнийорганических каучуков, а в качестве термореактивной полимерной композиции контрастных цветов используют связующие на основе эпоксидных смол, отверждаемых 15 отвердителем щелочного типа, с контрастными пигментами типа оксид цинка и сажи канальной. Показатель по предлагаемому способу г по прототипу Вычерчивание черно-белого оригинала на ватманеИзготовление фотошаблона по оригиналу Изготовление металлического клише(рельефной формы), состоя щеее из следующих операций;пескоструйная обработка стальной спастины; обезжиривание;нанесение фоторезиста;сушка фоторезиста;экспонирование;проявление необлученных участков; травление пробельных участков; чистка гравированной пластины Подготовка поверхности формообразующего элементаПодготовка клише, нанесение кислотостойкой пасты, прикатывание конденсаторной бумагиПеренос изображения рисунка фактур с бумаги на поверхность формообразующего элементаТравление формообразующей поверхности формообразующего элементаЧистка поверхности формообразующего элементаИзготовление эластичной матрицы по эталону-каталогу фактур поверхностей Изготовление образцов с фактурами поверхностей из термореактивной полимерной композиции в эластоме ных мат ицах 10 2 1,4 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,1 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 О,З 0,3 0,3 О,З 0,2 0,2 0,5 10 О,счет снижения трудоемкости изготовления формообразующих элементов с фактурированной поверхностью.Формула изобретения 1, Способ изготовления формообразующих элементов с фактурированной поверхностью, включающий операции изготовления фотошаблона, экспонирования, получения рельефной формы, переноса изображения с данной рельефной формы с использованием кислотостойкой краски на металлическую поверхность и последующего избирательного химического травления этой поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости, операцию изготовления фотошаблона осуществляют снятием копии с обратным рельефом из эластомерного материала с фактурироТрудоемкость изготовления,но мо-час1773710 12 Продолжение таблиць Трудоемкость изготовления,но ма-час Показатель по прототипу по предлагаемому способу г Изготовление фотополимерного клише (рельефной формы), состоящее иэ следующих операций;сборка формующекопировального пакета; заливка фотополимеризующейся композиции;экспонирование;разборка формующекопировального пакета; проявление необлученных участков композицииэадубливание фотополимерного клишеИтого: 1,0 0.200,15 0,20 0,20 0,10,153,6 14,8 Составитель Л.ДаурцевТехред М.Моргентал Корректор С, Юско Редактор Заказ 3896 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Технологическое время (время непосредственной занятости работника по техпроцессу),