BR112018008253B1 - Ferramenta de prensagem projetada como placa de prensagem - Google Patents

Abstract

ferramenta de prensagem para revestimento de painéis. a invenção refere-se a uma ferramenta de prensagem para revestimento de painéis à base de madeira em prensas de aquecimento hidráulicas, que é projetada como uma chapa de prensagem (1) feita de um material plástico resistente a alta temperatura da proveniência polieteretercetona peek e cuja superfície (2) é estruturada ou lisa, provida com diferentes graus de brilho.

Description

[001] A invenção refere-se a uma ferramenta de prensagem projetada como uma placa de prensagem para revestir painéis à base de madeira em instalações de prensagem hidráulicas.

[002] Os painéis a base de madeira revestidos são usados, por exemplo, como painéis de móveis ou tábuas de assoalho cujas superfícies são revestidas com filmes de resina sintética. Os filmes de resina sintética são normalmente feitos de papel de celulose alfa impresso ou unicolor e são impregnados nas chamadas plantas de impregnação com as resinas pré-condensadas e depois condensados em uma zona de secagem aquecida, até um determinado teor de umidade de cerca de 8%. Os filmes de resina sintética são feitos, por exemplo, das chamadas resinas aminoplásticas à base de melamina e formaldeído ou também de resinas mistas de melamina / ureia e formaldeído. Essas misturas são primeiramente pré-condensadas a uma certa temperatura de condensação e a um pH em um reator com agitador até atingirem a viscosidade desejada e o grau de reticulação. Esses pré-condensados são usados para impregnação de papel. A impregnação dos papéis ocorre no processo de impregnação. Segue-se a secagem em canais de ar de arraste horizontais a aproximadamente 125 a 155 °C. Essa etapa do processo representa inicialmente uma policondensação adicional que é interrompida após a zona de secagem. Os filmes de resina sintética são inicialmente sólidos e fáceis de transportar, de modo que possam ser bem processados nas linhas de prensagem hidráulicas. O revestimento dos painéis à base de madeira, que são formulados como painéis de MDF, HDF, aglomerado ou compensado, ocorre nas chamadas instalações de prensagem aquecidas hidraulicamente. As placas de aquecimento são fixadas com placas de prensa correspondentes cujas superfícies são estruturadas ou lisas, providas com diferentes graus de brilho. Almofadas de prensa feitas de materiais elásticos são usadas entre as placas de aquecimento e as placas de prensagem, que servem para equalizar a pressão e compensar as tolerâncias de espessura das chapas de prensagem e instalação de prensagem. O material de revestimento, que consiste nos filmes de resina sintética e nos painéis à base de madeira, é introduzido nas instalações de prensagem aquecidas, o sistema fecha e é submetido à pressão de prensagem correspondentemente necessária. Nesse caso, as resinas aminoplásticas pré-condensadas tornam-se líquidas novamente, a condensação das resinas e, portanto, a reticulação espacial progridem. Nesse caso, a viscosidade das resinas aumenta até que sejam convertida após um certo tempo, no estado sólido e irreversível. Nesse processo, a superfície das resinas também é formada e assume exatamente a superfície correspondente das placas de prensagem usadas na estrutura e no grau de brilho. De acordo com o estado da técnica, são utilizadas por princípio, chapas de prensagem metálicas, que consistem de um material de latão do grupo de material MS 64 ou aços cromo de acordo com a norma DIN 1.4024 conforme AISI 410 ou DIN 1.4542 conforme AISI 630. Outros materiais metálicos não podem ser usados como placas de prensagem devido à sua pureza, formação de superfície ou seus dados técnicos. Para o tratamento de superfície, por exemplo, a pureza do material desempenha um papel crucial. Os aços-cromo utilizados não devem ter espaços vazios para que não ocorram defeitos durante o tratamento de superfície subsequente. Os aços-cromo listados são fundidos a vácuo e, portanto, mostram uma estrutura metálica uniforme e limpa durante o processo de laminação. Para a produção das chapas de prensagem, as chapas em bruto laminadas devem primeiro ser polidas para obter uma certa tolerância de espessura. Ela deve ser pequena, se possível, como regra, são obtidas tolerâncias de 0,10 a 0,15 mm. Outras fases de processamento são, então, a retífica de precisão ou de cavilha para eliminar as marcas de retífica da retífica de tolerância quanto possível. Um polimento subsequente forma o estágio de preparação para a configuração da superfície. Se a superfície for dotada de uma estrutura, esta poderá ser produzida de acordo com o estado da técnica em um processo de gravação química com um ácido de ataque consistindo em FeCl3. Mas é também possível a remoção de metal, que se torna necessária para a estruturação, por meio de um laser. Para isso são usados lasers de estado sólido, sendo que os tempos de ablação são muito longos e, portanto, são atualmente antieconômicos para os grandes formatos de chapa metálica. Outro método teórico é a deposição de metal e, portanto, a aplicação de estrutura por processo de impressão 3D é concebível. Ambos os métodos listados ainda não são usados atualmente. Portanto, o método de gravação continua sendo o método atualmente produtivo. No processo de gravação química, um protetor fotorresistivo é aplicado pela primeira vez à superfície da folha metálica preparada por meio de serigrafia, impressão por cilindros ou digitalmente com um cabeçote de impressão a jato de tinta. Um método mais antigo com uma fotocamada que é posteriormente exposta e fixada, raramente é usado hoje. Depois que o protetor fotorresistivo é aplicado, a chapa metálica é tratada correspondentemente em um banho de ácido com FeCl3. Nesse caso, as superfícies livres não impressas, sem o protetor fotorresistivo, são atacadas e é feita uma erosão de metal de acordo com a profundidade estrutural desejada. Em outras etapas do processo, as estruturas podem ser arredondadas ou configuradas correspondentemente. O ajuste do grau de brilho das superfícies de chapa metálica estruturada ocorre em um processo de jateamento com diferentes meios de jateamento e pressões de jateamento, correspondendo ao grau desejado de brilho.

[003] A última etapa de processamento é a cromação subsequente para proteger as superfícies das chapas contra a abrasão e para obter um bom efeito de separação em relação às resinas aminoplásticas. A fabricação da estrutura após o processo de ataque químico é um processo de produção complexo e difícil, uma vez que as profundidades da estrutura não são mensuráveis durante o processo de causticação, por exemplo. Portanto, depende do tempo de corrosão e pressupõe que a profundidade da textura será sempre a mesma. Na prática, no entanto, tem sido demonstrado que esse não é o caso, porque vários parâmetros têm uma influência considerável sobre a taxa de causticação e, portanto, sobre a profundidade de causticação da estrutura. Temperatura de ácido, pressão de ácido durante a causticação por atomização, concentração de ácido são todos fatores que influenciam o processo de causticação. Outra desvantagem do FeCl3 é a nocividade à saúde, este irrita a pele e há risco de lesões oculares graves.

[004] As chapas de aço ou de latão podem ser mal fixadas devido ao seu peso, nos sistemas de prensagem, especialmente no caso das chapas superiores são necessárias pressões de fixação muito altas. Pressões de fixação elevadas também podem levar à distorção das chapas se forem instaladas incorretamente nos sistemas. Devido ao peso das chapas forma-se uma grande folga suspensa, durante o fechamento da prensa elas são forçadas a uma posição horizontal e, portanto, sofrem uma expansão. Uma expansão adicional ocorre sob pressão porque a temperatura de placas de aquecimento é substancialmente mais elevada do que a temperatura da chapa. Se as chapas nos dispositivos de fixação, que estão localizados fora das placas de aquecimento, não puderem se expandir, ocorrerão as conhecidas deformações de chapas de plástico. No estado frio, as chapas não são mais planas e, portanto, não podem ser recondicionadas e devem ser descartadas. Na utilização de chapas de aço, foi demonstrado que o desgaste da prensa é muito desfavorável. As partes traseiras das chapas de aço apresentam uma certa rugosidade, uma vez que ocorrem movimentos relativos durante o processo de prensagem, as partes traseiras de chapa atritam através das almofadas de prensagem, que são equipadas com fios de metal macio na forma de fios Cu ou Ms. Os fios de metal são necessários para transmitir o transporte de calor da placa de aquecimento através da chapa de prensagem para o material de prensagem. A abrasão então produz fios de metal finos que não podem mais absorver as tensões de tração elevadas dentro da almofada e rasgam. As almofadas se tornam assim inutilizáveis. O uso de chapas de prensagem metálicas no revestimento de painéis à base de madeira não é, portanto, satisfatório.

[005] É portanto tarefa da invenção fornecer uma ferramenta de prensagem aperfeiçoada, projetada como chapa de prensagem.

[006] A tarefa da invenção é solucionada por uma ferramenta de prensagem para revestimento de painéis à base de madeira em prensas de aquecimento hidráulicas, que é concebida como uma chapa de prensagem feita de um plástico resistente a altas temperaturas da procedência polieteretercetona PEEK e cuja superfície é estruturada ou lisa provida com diferentes graus de brilho. A tarefa da invenção é solucionada em particular por uma ferramenta de prensagem concebida como ferramenta de prensagem para revestimento de painéis à base de madeira em prensas de aquecimento hidráulicas cuja superfície é estruturada ou lisa provida com diferentes graus de brilho, sendo que a chapa de prensagem consiste em um plástico resistente à alta temperatura de polieteretercetona PEEK e o seu ponto de amolecimento situa-se acima da temperatura de processamento dos sistemas de prensagem.

[007] As polieteretercetonas são relativamente leves e mais vantajosas quanto ao seu manuseio, para a estruturação estão disponíveis vários processos, que são mais saudáveis e seguros em termos de processo, e as propriedades negativas das chapas de prensagem metálicas podem assim ser eliminadas. Surpreendentemente, as chapas de PEEK mostraram alta resistência apesar da densidade muito menor de 1,31 kg / dm3e PEEK com 30% CA de 1,41 kg / dm3. Uma chapa de aço de qualidade DIN 1.4542 ou AISI 630 apresenta uma densidade de 7,8 kg / dm3. Isso significa uma chapa de prensagem de formato 6.200 x 2.400 mm com 5 mm de espessura, resulta em um peso total de 580 kg, enquanto uma chapa PEEK na mesma ordem de grandeza pesa apenas 97 kg ou uma chapa PEEK com 30% CA 105 kg. Verifica-se que a chapa de aço é quase 6 vezes mais pesada que uma chapa de plástico. Portanto, as chapas de plástico podem ser mecanicamente fixadas muito mais facilmente no sistema de prensagem e não acarretam os problemas descritos que podem ocorrer nas chapas de prensagem metálicas. Mas também é possível fixar as chapas de plástico no sistema de prensagem diretamente com as almofadas de prensagem em um mecanismo químico. Devido à baixa folga das chapas e ao fator de fricção favorável, as almofadas de prensagem, especialmente seus fios metálicos, são protegidos contra abrasão e, assim, prolongam a vida útil das almofadas. Ao estruturar as superfícies, diferentes processos de produção estão disponíveis para as chapas de plástico. Como não são tratados com meios cáusticos como o FeCl3, os métodos são ecologicamente corretos e não prejudiciais à saúde. Um tipo de estruturação é o método Fused Deposition Modeling (Modelagem por Depósito de Material Fundido) FDM, também conhecido como modelagem por deposição fundida Fused Filament Fabrication (Fabricação por Filamento Fundido) FFF. No processo de modelagem por deposição fundida, primeiramente, tal como no caso de uma impressora normal, uma grade de pontos é aplicada sobre uma superfície, sendo que os pontos se formam pela liquefação de um plástico em forma de arame por aquecimento, aplicação por extrusão por meio de um bocal, assim como de um endurecimento subsequente por resfriamento até a posição desejada em uma grade do plano de trabalho. A construção da estrutura é feita como de costume, percorrendo repetidamente um plano de trabalho linha por linha e, em seguida, o plano de trabalho é deslocado para cima, de modo que uma estrutura seja formada em camadas. Dependendo da profundidade da estrutura desejada, as espessuras das camadas situam-se entre 25 e 1.250 μm. A transferência de dados ocorre por meio da tecnologia CAD.

[008] A chapa de prensagem pode ser feita de polieteretercetona PEEK com pelo menos 10 a 50% enriquecida com uma fibra de carbono ou com pelo menos 10 a 50% de um pó de grafite ou com pelo menos 10 a 50% de um material termicamente condutor.

[009] A chapa de prensagem pode consistir de poliimida PI, poliamida imida PAI, poliéter cetona PEK, uma poliéter cetona éter cetona cetona PEKEKK, um sulfeto de polifenileno PPS, uma poliariletercetona PAEK, um polibenzimidazol PBI ou um polímero de cristal líquido LCP.

[010] Outra tecnologia para produção de estrutura é a tecnologia laser. Ao contrário do caso de produção de chapas de prensagem metálicas, no caso da chapa PEEK, pode ser utilizado um laser de CO2 que tem tempos de ablação significativamente mais altos do que com a ablação metálica. No caso da produção de chapas metálicas, a estruturação por meio de um laser é proposta de acordo com o documento de patente EP 2 289 708 B1, sendo que o laser é um laser de fibra pulsado. Na prática, no entanto, foi demonstrado que a taxa de remoção no caso do laser de fibra pulsado é muito pequena. Como qualquer laser, o laser de CO2 baseia- se no fato de que um assim chamado meio laser-ativo, nesse caso dióxido de carbono CO2, é bombeado por alimentação externa de energia. No meio propriamente dito, em seguida, transcorrem processos atômicos, que em última análise, causam uma reação em cadeia e, assim, a emissão de luz laser, utilizando uma estrutura de dispositivo complexa. O laser de CO2 também é chamado de laser a gás. No caso do laser a gás, é muito mais fácil obter um volume maior do material laser-ativo do que, por exemplo, o laser de estado sólido, simplesmente dimensionando o recipiente com um tamanho suficiente para tanto e permitindo que uma quantidade correspondentemente grande de gás circule. O volume tem uma influência direta sobre a intensidade alcançável do laser, assim também será possível atingir elevados desempenhos. O laser de CO2 tem um comprimento de onda longo, por isso é bem absorvido pelos plásticos, enquanto as superfícies de metal refletem e, portanto, a remoção é menor. Uma potência de 200 a 300 watts já é suficiente para que os plásticos atinjam boas taxas de remoção. Ao criar dados digitalizados de uma topografia 3D de uma estrutura anteriormente levantada, o laser é controlado em uma coordenada x e uma coordenada y, a profundidade determina a coordenada z da topografia 3-D perpendicular à estrutura da superfície.

[011] Outra variante de produção de estrutura é a prensagem de matrizes. Em contraste com os metais, as estruturas podem ser produzidas pela ação da temperatura e da pressão nos plásticos. Primeiramente, em uma chapa de aço, é produzida uma estrutura negativa que serve como padrão mestre. Esse padrão mestre serve como um estruturador para todas as outras chapas de plástico de prensagem. Sob pressão e temperatura que fica abaixo do ponto de fusão do plástico, mas ainda acima do ponto de amolecimento, a estrutura negativa é impressa na chapa de plástico e assim recebe uma estrutura positiva. Sob pressão, esfria-se o material de prensagem até um ponto abaixo do ponto de amolecimento do plástico usado e então remove-se o material de prensagem.

[012] Podem ser produzidas estruturas reproduzíveis por esse método. Ao contrário da produção de estruturas no caso de chapas de prensagem metálicas no processo de causticação química, essas estruturas são todas idênticas e não apresentam desvios. Dessa forma, é possível uma produção de estrutura, que seja segura e não represente um risco para a saúde. Após a estruturação, as superfícies das chapas também podem ser processadas como as chapas de prensagem metálicas. O ajuste do grau de brilho ocorre através de meios de jateamento a uma certa pressão do jato, dependendo do grau de brilho desejado. Para proteger as superfícies, as chapas de plástico também podem ser cromadas, mas é aconselhável aplicar uma camada de Cu previamente. Isso pode ser feito, por exemplo, por um revestimento de cobreagem redutora para plásticos ou se aplica a cobreagem desenergizada de plásticos, com os produtos Baymetec e Baycoflex. Após a cobreagem, a cromagem habitual pode ser feita em banhos galvânicos. Foi demonstrado nos testes que nem todo plástico é adequado para o uso de chapas de prensagem em prensas de aquecimento hidráulicas para revestimento plástico. O ponto de amolecimento dos plásticos deve estar muito acima da temperatura de processamento existente nas prensas de aquecimento. Esta geralmente situa-se entre 190 e 220 °C. O plástico polieteretercetona PEEK com um enriquecimento de cerca de 30% de fibra de carbono ou grafite se adequou surpreendentemente bem à produção de chapas de prensagem. Embora os plásticos tenham uma condutividade térmica mais baixa do que os metais, essas diferenças poderiam ser amplamente compensadas pelo enriquecimento de uma fibra de carbono ou pó de grafite. Além disso, as chapas de plástico mostram, pela sua leveza, uma fixação melhor e mais estreita com as placas de aquecimento, de modo que a perda de calor, que ocorre no caso das chapas de prensagem metálicas, devido à grande folga, não ocorre nesse caso. Essas vantagens também compensam as diferentes condutividades térmicas.

[013] Os diferentes graus de brilho também podem ser conseguidos através de vários revestimentos da superfície da chapa de prensagem feita de um plástico resistente a alta temperatura de polieteretercetona, semelhante ao descrito no documento de patente EP 2 060 658 B1.

[014] Uma forma de concretização da invenção é mostrada na figura esquemática anexa, que mostra uma ferramenta de prensagem projetada como uma chapa de prensagem 1.

[015] A chapa de prensagem 1 consiste em um plástico de polieteretercetona resistente a altas temperaturas e compreende uma superfície 2, que é estruturada ou lisa provida com diferentes graus de brilho.

[016] No caso do presente exemplo de concretização, a chapa de prensagem 1 é enriquecida com pelo menos 10 a 50% de uma fibra de carbono ou com pelo menos 10 a 50% de um pó de grafite ou com pelo menos 10 a 50% de um material termicamente condutor.

[017] A chapa de prensagem 1 pode ser composta, por exemplo, de uma poliimida, uma poliamida-imida, uma poliéter cetona, uma polieteretona éter cetona cetona, um sulfureto de polifenileno, uma poliariletercetona, um polibenzimidazol ou um polímero de cristal líquido LCP.

[018] A estruturação da superfície 2 da chapa de prensagem 1 foi produzida no caso do presente exemplo de concretização por meio de um laser de CO2 3. Em particular, os dados digitalizados de uma topografia 3-D de uma estrutura previamente adquirida, associada à estruturação da superfície 2 foram utilizados para controlar as coordenadas X, Y e Z do laser de CO2 3.

[019] A estruturação da superfície 2 da chapa de prensagem 3 também pode ser realizada por meio de prensagem de matriz ou fabricada de acordo com o método de modelagem por deposição fundida.

Claims (4)

1. Ferramenta de prensagem para revestimento de painéis à base de madeira em prensas de aquecimento hidráulicas a qual é projetada como uma chapa de prensagem (1) feita de um plástico resistente a elevadas temperaturas da proveniência polieteretercetona PEEK e cuja superfície (2) é estruturada ou lisa provida com diferentes graus de brilho, caracterizada pora chapa de prensagem (1) feita de polieteretercetona PEEK ser enriquecida com pelo menos 10 a 50% de uma fibra de carbono ou pelo menos 10 a 50% de um pó de grafite ou pelo menos 10 a 50% de um material termicamente condutor.

2. Ferramenta de prensagem, de acordo a reivindicação 1, caracterizada pora estruturação da superfície (2) da chapa de prensagem (1) ser realizada por meio de uma prensagem de matriz.

3. Ferramenta de prensagem, de acordo a reivindicação 1, caracterizada pora estruturação da superfície (2) da chapa de prensagem (1) ser produzida de acordo com o método FusedDepostionModeling FDM .

4. Ferramenta de prensagem, de acordo a reivindicação 1, caracterizada pora estruturação da superfície (2) da chapa de prensagem (1) ser produzida por meio de um laser de CO2 (3) e dados digitalizados de uma topografia 3-D de uma estrutura, anteriormente levantada, associada à estruturação da superfície (2) serem empregados para um controle de coordenadas X, Y e Z do laser 3 de CO2 (3).

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