Wykorzystanie ablacji laserowej w zdobniczym grawerowaniu płytek ceramicznych

• Autorzy: Borkowski J. , Piestrzyńska-Dziedziejko W.

Warianty tytułu

EN

The use of laser ablation in ornamental engraving of ceramic tiles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań własnych przeprowadzonych dla potrzeb dekoracyjnej obróbki powierzchni ceramicznych laserem molekularnym CO2. Zaprezentowano osprzęt technologiczny stosowany do laserowego grawerowania wykonywanego w warunkach standardowych i w środowisku wodnym, a także aparaturę wykorzystywaną do pomiarów różnych parametrów oraz analizowania uzyskanych wyników. Badania przeprowadzone za pomocą laserowego miernika cząstek wykazały (rys. 3 i 4), że cząstki ceramiki erodowane w środowisku wodnym są większe od cząstek powstających podczas grawerowania tradycyjnego. Pomiar chropowatości powierzchni przeprowadzony profilometrem 3D potwierdził występowanie większej chropowatości powierzchni wytwarzanej podczas grawerowania w środowisku wodnym (rys. 7). Erodowane cząstki ceramiczne poddawano obserwacji na mikroskopie skaningowym oraz wstępnemu pomiarowi ich wielkości (rys. 2). Opracowany sposób laserowego erodowania ceramiki pod warstwą wody powoduje powstawanie specyficznej chropowatości powierzchni, zapewniającej lepsze przywieranie do niej barwnika (rys. 9, 10). Pozwala to na uzyskiwanie atrakcyjniejszych, wielobarwnych grafik na płytkach ceramiki ściennej (rys. 11).

EN

The paper presents the results of research conducted for the needs of decorative machining of ceramic surfaces utilizing a CO2 molecular laser. In addition, the technological equipment for material laser engraving performed in standard conditions as well as in an aqueous environment and other apparatus needed for research and measurement are presented. The research results using laser measuring apparatus for fraction analysis (Fig. 3 and 4) show that the ceramic particles eroded in an aqueous environment are larger than those produced during conventional engraving. 3D surface roughness measurement confirms the occurrence of higher surface roughness in the case of engraving in an aqueous environment (Fig. 7). The eroded ceramic particles were then observed on an SEM microscope and initially measured (Fig. 2). The developed method of ceramic materials engraving under water with a laser creates a specific surface roughness, which also provides better adhesion of the dye to the substrate (Fig. 9 and 10). This last feature allows one to obtain attractive multicolored graphics engraved on ceramic wall tiles (Fig. 11).

Słowa kluczowe

PL

dekorowanie; ceramika; laser CO2; grawerowanie; adhezja

EN

ceramic decoration; CO2 laser; engraving; adhesion

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 1
• Strony: 39--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Borkowski J.

• Instytut Niekonwencjonalnych Technologii Hydrostrumieniowych, Politechnika Koszalińska

autor

Piestrzyńska-Dziedziejko W.

• Instytut Niekonwencjonalnych Technologii Hydrostrumieniowych, Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• [1] Oczoś K.: Kształtowanie ceramicznych materiałów technicznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. Rzeszów (1996) 426.
• [2] Awgustnik A. J.: Ceramika. Warszawa (1980) 461÷469.
• [3] Chmielewska D., Gebel R., Marczak J., Olszyna A., Sarzyński A., Strzelec M., Synowiec B.: Laserowa dekoracja wyrobów ceramicznych. Szkło i Ceramika 62 (2011) 13÷16.
• [4] Sarzyński A., Chmielewska D., Gebel R., Marczak J., Olszyna A., Strzelec M., Traczyk S.: Laserowe nanoszenie mineralnych warstw barwnych na podłoża ceramiczne. Prace Instytutu Elektrotechniki, zeszyt 256 (2012) 320÷336.
• [5] Chu C. K., Gay R., Hoheisel W.: Computer aided decoration of ceramic tableware. Part I: 3-D decoration. Computers & Graphice 21 (5) (1997) 641÷653.
• [6] Chu C. K., Gay R., Hoheisel W.: Computer aided decoration of ceramic tableware. Part II: Rapid tooling. Computers & Graphice 21 (5) (1997) 655÷672.
• [7] Chmielewska D., Gebel R., Marczak J., Olszyna A., Sarzyński A., Strzelec M., Synowiec B.: Metodyka badań w inżynierii procesowej laserowej dekoracji porcelany: Część I – badania profilometryczne. Inżynieria Materiałowa 5 (183) (2011) 826÷834.
• [8] Sarzyński A., Chmielewska D., Marczak J., Olszyna A., Strzelec M., Szamałek K.: Aktywacja pigmentów ceramicznych za pomocą promieniowania laserowego. Prace Instytutu Elektrotechniki, zeszyt 256 (2012) 238÷247.
• [9] Chmielewska D., Gebel R., Marczak J., Olszyna A., Sarzyński A., Strzelec M., Synowiec B.: Analiza zjawisk zachodzących w procesie laserowego zdobienia wyrobów porcelanowych. Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials 63 (3) (2011) 499÷505.
• [10] Ciupiński Ł., Onyszczuk T., Garbacz H., Marczak J., Koss A., Kurzydłowski K. J.: Metody inżynierii materiałowej w diagnostyce czyszczenia laserowego metalowych dzieł sztuki. Inżynieria Materiałowa 3 (2011) 142÷151.
• [11] Marczak J.: Metody kontroli grubości warstw wierzchnich usuwanych podczas ablacji laserowej. Inżynieria Materiałowa 3 (2011) 176÷189.
• [12] Burakowski T., Marczak J., Napadłek W.: Istota ablacyjnego czyszczenia laserowego materiałów. Prace Instytutu Elektrotechniki, zeszyt 228 (2006) 125÷133.
• [13] Sola D., Escartin A., Cases R., Pena J. I.: Laser ablation of advanced ceramics and glass-ceramic materials: Reference position dependence. Applied Surface Science 257 (2011) 5413÷5419.
• [14] Oliveira V., Vilar R., Conde O.: Excimer laser ablation of Al2O3-TiC ceramics: laser induced modifications of surface topography and structure. Applied Surface Science 127-129 (1998) 831÷836.
• [15] http://icimb.pl/farby-do-zdobienia-wyrobow-ceramicznych, dostęp 06.02.2013 r.[16] http://www.mennica-metale.com.pl/strona-glowna/oferta/farby-z-metali-szlachetnych.html, dostęp 06.02.2013 r.
• [17] Chmielewska D., Synowiec B., Olszyna A., Marczak J., Sarzyński A., Strzelec M.: Migration of elements in colour layers deposited on a ceramic substrate under the influence of laser treatment. Physics Procedia 5 (2010) 407÷415.
• [18] Klocke F., Derichs C., Ader C., Demmer A.: Investigations on laser sintering of ceramic slurries. Prod. Eng. Res. Devel. 1 (2007) 279÷284.