CN102159398B - 具有辐射加热功能的高效层压机 - Google Patents

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Abstract

一种高效层压机可快速加热且精确控制层压组件的温度以便形成具有出色结构和美观性能的最终产品。具体地，高效层压机可包括辐射加热组件。辐射加热组件可利用辐射加热来均匀加热一个或多个压板。所述压板继而可包括具有高热传导性的材料，使其将热量快速传递到层压组件。所述压板还可包括能够进行快速冷却的一个或多个流体通道。快速加热和冷却的能力可以在比传统压机更低的能量水平下加快层压面板的加工时间。

Description

具有辐射加热功能的高效层压机
技术领域
本发明总体涉及用于形成层压产品的压机。 
背景技术
层压面板在包括用作墙壁、分隔板、照明装置、显示器等的设计和建筑应用中具有广泛用途。在要求一定结构、光学和美观性能的许多应用中，由于层压树脂材料比例如玻璃或类似物成本更低，因此使用树脂材料的层压面板受到欢迎。另外，由于树脂材料相对容易以许多不同方式弯曲、模制、着色、成形、切割和调整，因此层压树脂材料对于制造和组装来说更加灵活。一种特别流行的技术是将例如织物、纸张、有色薄膜、印刷图像或三维物体（草、芦苇、岩石、花卉、金属等）装饰层嵌置在半透明的树脂片材之间。这些和其它的树脂面板通常使用加热层压技术进行制造，所述加热层压技术涉及施加压力和热量以便至少部分彼此熔化树脂片材以形成最终树脂面板产品。 
但是传统层压技术可能会造成面板损坏或产生缺陷，并且可能会将大量费用和低效率引入树脂面板的制造过程，如下面更加详细描述。在大多数传统层压过程中，组合压机将热量和压力施加到片材堆摞（通常称为层压组件、夹层构件或书册式件）以便将片材结合在一起。第二组合压机接着在压力下使得片材冷却以便形成所得的整体产品。在许多层压操作中，需要控制层压组件的加压、加热和冷却，以确保适当熔合以及所得产品的缺陷和应力最小。 
为了将层压组件压在一起，传统层压机使用大型、沉重的铸铁压板。特别是，活塞、液压缸或设备作用在压板上的有限接触点上，以便致动压板并将其压在一起。施加到有限接触点上的压力随着时间的延长会使得压板弯曲、翘曲或要不然产生变形。这些缺陷会沿着层压组件的表面形成不一致的压力，这通常造成最终产品具有不一致的规格、波浪形状或其它缺陷。另外，正常使用会使得压板表面刮伤、形成凹坑或要不然损坏，这会在通过这种压板形成的产品中造成类似相应的表面损伤。 
用于解决损伤的压板的一种可能的方法是简单地更换它们。不幸的是，传统压板的材料、尺寸和构造使得更换极为昂贵并且不可行。因此，制造商通常在层压组件和压板之间使用工具板和/或压力垫，以便补偿压板中的任何变形。工具板和压力垫可有助于提供平滑表面，并在层压组件上形成更加均匀的压力分布。但是工具板和压力垫的使用同样降低了层压过程的效率，并且增加了加工时间。特别是，制造商必须花费时间和精力来定位任何的工具板和压力垫。另外，压板和层压组件之间的附加层减小了去往层压组件的传热速率，并因此需要另外的热量、时间和成本。 
除了前文所述之外，传统压制过程可形成对于正被加工材料而言特定的多种缺陷。例如，在将三维物体嵌入树脂片材时，传统压制过程会压碎或要不然变形三维物体。特别是，在树脂片材开始熔化时，传统压机会在几个三维物体上集中不成比例大小的压力，由此形成具有缺陷的最终产品。为了避免这种情况，制造商通常在各个步骤中施加增加大小的热量和/或压力，以帮助确保树脂片材熔化并围绕三维物体成形，而不是使其压碎。但是，这种多步骤的过程会显著增加加工时间和总体的加工费用。 
除了传统压制过程的多种缺陷之外，传统层压机的加热过程也会具有多种缺陷和低效率。传统压机通常使得热油或蒸汽经过形成在压板内的蜿蜒流体通道来加热压板。在任何情况下，这种加热方法通常需要大型锅炉和管道系统，这些锅炉和管道系统庞大，并且相等不能机动。另外，热油有害环境并对工人造成安全隐患。类似地，蒸汽会对工人造成安全隐患，这是由于蒸汽必须具有相对高的压力以便达到加热压板所需的温度。 
传统压板通常由铸铁制成，这是由于铸铁的热保持能力及其可制造性能，从而允许蜿蜒流体通道的形成。但是压板的铸铁构造趋于使得精确温度控制难以进行，需要大量时间和能量来将压板加热或冷却到所需温度。为此，制造商通常使用“热”组合压机和单独的“冷”组合压机。两个组合压机的使用使得制造商将两个压机保持在所需温度，并且避免改变压板温度所需的时间和能量。 
但是需要将层压组件从热组合压机传送到冷组合压机的时间和精力增加了制造时间、形成了损坏材料的可能性或者为层压过程增加了低效率。另外，在这种情况下，制造商将通常长时间保持热组合压机的热量，甚至在各个任务之间。热组合压机在任务之间的加热和温度保持本身造成显著的成本。 
即使使用单独的热和冷压机，制造商还是将通常需要根据正被加工的材料的类型和规格来调节给定热或冷组合压机的温度。例如，如果制造商需要加工1/4英寸和1/2英寸规格的面板，制造商首先会针对一种规格（例如1/4英寸面板）调节压机的温度。在加工1/4英寸面板之后，制造商会接着针对1/2英寸规格的面板来调节温度。如上所述，在使用传统层压机时，这种温度调节趋于难以确定和保持精度。因此，如果工位经常加工多种不同面板规格或材料，与这些温度调节相关的时间和精力会造成显著的低制造效率。 
另外，传统层压机的冷却过程会给层压过程增加进一步的低效率和缺陷。例如，传统压板通常通过将冷却流体或空气流过形成在压板内的蜿蜒流体通道来冷却。但是，传统压板的不均匀冷却会出现问题，与出口相比，由于将低温冷却流体引入压板的流体通道通常在入口处更快速地冷却压板。这会妨碍层压组件的一部分适当冷却，需要较长的冷却时间或者将为层压过程添加低效率。 
因此，传统压机通常需要大量的前端工作，包括大量的能量和人工。例如使用传统的层压机对于给定装饰树脂面板的典型周期（组合的压制、加热和冷却）在最佳情况下通常是大约30分钟或更长。这种加工时间不包括根据正被加工的面板的材料或规格改变压机的温度所需的任何时间。另外，这种操作周期通常需要至少6－8名人员。 
另外，如上所述，传统压机的压制和加热系统会使得压机相对庞大和沉重（在某些情况下传统压机可以有几吨重）。这使得许多传统压机不能移动。 
发明内容
本发明的实施方式包括用于以增加的效率且同时形成具有出色结构和美观性能的最终产品的方式将热量和压力施加到层压组件上的系统、方法和设备。特别是，本发明的实施方式包括可以通过提供快速且均匀地加热和冷却来减小层压加工时间的设备。另外，本发明的实施方式包括在需要比传统层压过程少的能量和人工的同时快速和高效地加工层压组件的设备。 
例如，被构造成利用辐射加热来快速加热且精确控制层压组件的温度的层压机的一种实施方式可包括第一和第二压板，所述压板各自包括多个在其中延伸的流体通道。另外，层压机可包括被构造成加热第一和第二压板的一个或多个辐射加热组件。层压机还可包括被构造成朝着第一和第二压板中的另一个压制第一和第二压板中的一个或多个的致动器。 
同样，用于被构造成利用辐射加热来快速加热和均匀压制层压树脂组件以形成装饰性建筑树脂结构的高效层压机的压制部件的一种实施方式可包括具有壳体和具有多个流体通道的压板的流体密封封闭件。压制部件还可包括被定位在流体密封封闭件内在壳体和压板之间的一个或多个辐射加热元件。 
另外，用于利用辐射来快速和均匀加热层压组件以便形成整体产品的方法的一种实施方式可涉及将层压组件放置在相对的压板之间。该方法还可涉及在相对压板周围辐射热量，由此均匀加热层压组件。另外，该方法可涉及致动相对压板中的一个或多个，以便在相对压板之间均匀压制层压组件。该方法还可涉及通过使得冷却介质泵送经过形成在相对压板内的多个流体通道来冷却相对压板。 
除前文所述之外，以低压力在层压机中快速形成装饰性建筑树脂面板的方法的一种实施方式可涉及将层压组件定位在层压机内。该方法还可涉及将大约5磅/平方英寸和大约40磅/平方英寸之间的连续压力施加到层压组件上。该方法还另外涉及在所需温度下加热层压组件，同时保持连续的压力，使得层压组件的一个或多个树脂片材至少部分熔化并形成大致整体的树脂面板结构。该方法还可涉及冷却整体树脂面板，并且保持连续的压力。 
本发明的示例性实施方式的另外特征和优点将在随后的说明书中给出，并且将从说明中部分明白，或者可以通过这些示例性实施方式的实践来掌握。这些实施方式的特征和优点可以通过所附权利要求中特别给出的器械和组合来实现和获得。这些和其它特征将从随后的说明书和所附权利要求书中变得更加明白，或者可以通过此后给出的这些示例性实施方式的实践来掌握。 
附图说明
为了描述可以获得本发明的上述和其它优点和特征的方式，通过参考附图所示的具体实施例而对以上简要描述的本发明进行更加特别的描述。应该注意到附图没有按照比例进行绘制，并且出于说明目的，在所有附图中，类似结构或功能的元件通常类似的附图标记来总体表示。理解到这些附图只描述本发明的典型实施例，因此不认为限制其范围，通过使用附图，将更加具体和详细地描述和说明本发明，附图中： 
图1表示根据本发明的一种实施方式的层压机的透视图；
图2A表示根据本发明的一种实施方式的处于缩回构型的图1的层压机的压制组件的侧视透视截面图；
图2B表示根据本发明的一种实施方式的处于扩张构型的图1的层压机的压制组件的侧视透视截面图；
图3表示根据本发明的一种实施方式的辐射加热组件的顶部透视图；
图4表示在根据本发明的一种实施方式的通过辐射快速和均匀加热层压组件以形成整体产品的方法中的一系列步骤的流程图；以及
图5表示在根据本发明的一种实施方式的在低压下快速形成装饰性建筑树脂面板的方法中的一系列步骤的流程图。
具体实施方式
本发明涉及用于以增加的效率将热量和压力施加到层压组件并同时形成具有出色结构和美观性能的最终产品的系统、方法和设备。特别是，本发明的实施方式包括可以通过提供快速加热和均匀的加热和冷却来减小层压过程时间的设备。另外，本发明的实施方式包括可以快速和高效地处理层压组件并同时需要比传统层压工艺少的能量和人力的设备。 
更具体地，本发明的一种或多种实施方式包括一种层压机，该层压机使用来自一个或多个加热元件的辐射热量来高效地加热一个或多个相对压板的层压机。本领域的技术人员将会理解考虑到这里的披露通过使用辐射加热，层压机可快速和精确的加热层压组件，并由此增加热传递效率，减小功率需要，并减少加工时间。另外，层压机可减小或消除“热点”，并且另外均匀加热层压组件。 
另外，辐射加热的使用可消除加热层压机的例如锅炉和管道系统的大型基础设施的需要。例如，辐射层压机可只需要用于加热压板的电力。减小尺寸、重量和基础设施要求的组合可使得本发明的层压机的一种或多种实施方式得以容易移动。这可提供有利的优点，并提供具有很大灵活性的制造设备。 
具有辐射加热的高效层压机还可以是有利于环境的。例如，辐射加热器的重新使用可消除有害油的需要以及相关的环境问题。另外，由于快速和精确地加热和冷却层压机的能力，一个或多个辐射加热层压机可使用许多传统层压机所需功率的10-20百分比的功率来加工大型树脂面板。 
首要的事情是，下面主要参考装饰性树脂面板的加工来描述本发明的多种实施方式。但是本领域的技术人员将会理解特别是基于树脂的面板只是本发明的设备、系统和方法可以制造的一种类型的产品。例如，一种或多种实施方式可不仅加工树脂“面板”，还可加工玻璃面板。另外，本领域的技术人员将会理解本发明的一种或多种实施方式还可加工具有不同材料组分的其他类型的结构，例如包括木材、石材、纤维玻璃或类似物的物体，可以或不可以主要展现出这里描述的面板形式的尺寸。这种结构可例如包括电路板、薄膜、织物等。因此这里对面板或甚至树脂面板的参考主要用来便于描述。 
因此，并如同从以下说明书和权利要求更加完全理解那样，本发明的至少一种实施方式包括一种具有被构造成对树脂材料的各层进行压制、加热和冷却的压制组件的层压机。例如，图1表示了根据本发明的一种实施方式的层压机100的透视图。如图1所示，层压机100可包括用于支承或安装一个或多个压制组件104的框架102。例如，图1表示层压机100可包括具有上部压制部件106和下部压制部件108的至少一个压制组件104。上部和下部压制部件106可包括杀过那把压板组件110a。类似地，下部压制部件108可包括下部压板组件110b。 
如这里更加详细描述那样，层压机100可将热量和压力施加到层压组件112以便形成整体产品。如这里使用那样，术语“层压组件”指的是层压机可以经由热量和压力的施加至少部分形成在一起的两个或多个材料层。例如，层压组件112包括第一树脂片材、装饰图像层（例如薄膜、植物、无机材料、纤维等）以及第二树脂片材2。在其他情况下，层压组件112还可或替代地包括基底（例如树脂或玻璃片材）以及相邻的装饰图像层，或没有附加图像层或者可能只有薄膜层的一对基底（例如多个树脂和/或玻璃片材）。 
在任何情况下，上部和下部压制部件106、108可通过围绕层压组件112将上部和/或下部压板组件110a、110b压在一起而将压力施加到层压组件112。在上部和下部压板组件110a、110b将层压组件112压在一起的同时，辐射加热源可加热上部和/或下部压板组件110a、110b，以及层压组件112，以造成层压组件112的各层至少部分形成在一起。另外，冷却源可接着冷却上部和下部压板组件110a、110b以及层压组件112，以便形成整体产品。 
如图1所示，在一种或多种实施方式中，上部和下部压制部件106、108是相同的，并且相对彼此在镜像位置上被安装到框架102。另外，制造商可相对于框架102选择性地运动上部压制部件106和/或下部压制部件108，以便打开压制组件104。换言之，层压机100可使得制造商增加上部和下部压制部件106、108之间的空间，使得层压组件112得以放置、定位和移除。 
例如根据至少一种实施方式，框架102可包括剪刀式升降机（未示出），制造商可以操纵该升降机相对彼此地升高或降低一个或多个压制部件106、108。另外，图1表示框架102可替代地包括多个支承件114，制造商可沿着支承件滑动和选择性地锁定上部压制部件106和/或下部压制部件108，以便打开和关闭压制组件104。在替代或另外的实施方式中，框架102可包括制造商可围绕其枢转上部压制部件106以便打开压制组件104的铰链组件。 
另外，层压机可包括使得制造商从上部压制部件106下方拉出下部压制部件108的导轨或滑动系统。通过从上部压制部件106下方拉出下部压制部件108，制造商可提供足够的空间，使得层压组件112直接层叠和放置在下部压板组件110b上。通过将层压组件112粘接层叠在下部压板组件110b上，制造商可通过消除层叠台、转移托盘和通常用来将预先组装的层压组件112转移和加载到层压机100内的其它机构来增加加工速度。 
另外，图1表示了具有单个压制组件104的层压机100。因此，图1所示的层压机100具有一次加工单个层压组件112（或者单组组合层压组件112）的能力。但是本发明不局限于此。例如，根据一种或多种实施方式，层压机100可包括多个压制组件104，使得层压机100可同时加工多个层压组件112（或多组层压组件112）。 
特别是，层压机100可包括大致垂直或水平叠置或对准的压制组件104。本领域的技术人员将会理解在这种实施方式中，制造商会使得每个压制组件104的加工周期交错，以便增加加工效率并减少人工。例如，在层压机100包括两个压制组件104时，制造商会将层压组件112组装和定位在第一压制组件104内，而第二压制组件104压制、加热和冷却另一层压组件112。一旦第二压制组件104完成，形成整体产品，制造商会在其中组装和定位另一层压组件112，同时第一压制组件104加工其层压组件。 
如上所述，层压机100可使用辐射加热来快速和精确地加热和/或调节上部和下部压板组件110a、110b的温度。例如，图2A表示层压机100的压制组件104在未致动或收缩构型的侧视透视截面图。如图2A所示，上部压制部件106和下部压制部件108可各自包括可移动地连接到外部壳体204的内部壳体202。 
图2A还表示了上部压板组件110a可包括通过框架组件208a连接其上的第一压板206a。类似地，下部压板组件110b可包括通过框架组件208b连接其上的第二压板206b。另外，图2A表示第一和第二压板206a、206b（或“压板206”）可包括用于冷却和/或加热压板206的多个流体通道242，如下面更加详细描述那样。 
另外，如上所述，压制组件104可包括用于加热和另外控制压板206的温度的一个或多个辐射加热组件。例如，图2A表示在一种或多种实施方式中，每个上部压制部件106和下部压制部件108可分别包括第一和第二辐射加热组件270a、270b。 
图2A还表示第一和第二辐射加热组件270a、270b可各自包括多光辐射加热元件272。根据一种或多种实施方式，辐射加热元件272可包括红外加热器。例如，辐射加热元件272可包括辐射加热器，例如石英加热元件、陶瓷红外加热元件或带金属护套的红外加热器的加热器。如图2A所示，在一种或多种实施方式中，多个辐射加热元件272可包括卤素灯。 
在任何情况下，辐射加热元件272可经由辐射来加热压板206，而不是经由传导、对流及其组合。通过使用辐射加热来加热压板206，第一和第二辐射加热组件270a、270b可通过将每个压板206a、206b的至少大部分同样地暴露于辐射来有助于减小或消除“热点”和“冷点”。因此，根据一种或多种实施方式，辐射加热组件270a、270b可均匀或大致均匀地加热压板206以及层压组件112。 
图3表示辐射加热组件270的透视图。图3表示制造商可以构造辐射加热元件272，以有助于热量在内部壳体202中的扩散，以及压板206的均匀或大致均匀加热。例如，加热组件270可包括彼此平行延伸的多个加热元件272a。另外，制造商可根据平行辐射加热元件272a的分散能力以最佳的距离均匀地分隔平行辐射加热元件272a。另外，根据至少一种实施方式，加热组件270还可包括沿着平行辐射加热元件272a的每端延伸的一个或多个垂直的辐射加热元件272b。垂直辐射加热元件272b可有助于补偿任何死带，平行辐射加热元件272a会沿着其边缘具有这些死带，并且可因此有助于热量在压板206上均匀分布。 
图3还表示辐射加热组件270可包括用于将辐射加热元件272固定在上部和下部压制部件106、108内的一对安装组件300a、300b。安装组件300a、300b可将辐射加热元件272彼此分开，并且于压板206分开。另外，在一种或多种实施方式中，安装组件300a、300b可包括在加热和冷却过程中对单个辐射加热元件272的任何扩张和收缩进行补偿的能力。 
例如，安装组件300a、300b可各自包括上部杆302和下部杆304。下部杆304可直接支承多个平行辐射加热元件272a的底表面。上部杆302继而可将下部杆304连接到压制部件106、108（图2A）。制造商可构造上部杆302和下部杆304之间的连接，以便在其中提供空间，使得平行辐射加热元件272a没有限制地扩张和收缩。类似地，杆306可支承垂直辐射加热元件272b的底表面，并且将其连接到下部杆304，并具有足够的空间来扩张和收缩。 
再次参考图2A，多个辐射加热元件272可经由辐射发出能量，能量继而通过压板206a、206b吸收，并被传递到层压组件112。本领域的技术人员将会理解考虑到这里的披露，压制部件106、108可包括多种结构和材料来将来自辐射加热元件272的辐射均匀地朝着压板206引导。例如，根据一种或多种实施方式，内部壳体202可包括反射陶瓷材料，以有助于热量在压制部件106、108内扩散。另外，图2A标示第一和第二辐射加热组件270a、270b可包括将辐射加热元件272发出的热量朝着压板206引导离开外部壳体204反射器板274.替代地，外部壳体204的内表面可用作反射器板，并且将热量朝着压板206引导。 
另外，制造商可以构造压板206，从而具有高效吸收辐射加热元件272发出的热量，并且将其快速传递到层压组件112。例如，压板206可包括具有高热传导性的材料，使得热量得以快速传递。例如，压板206可包括铜、铝、或者类似的传导金属或合成物及其混合物和合金。本领域的技术人员将会理解考虑到这里的披露这种材料可具有铸铁的大约5倍或更多的热传导性。除了可以更快加热和冷却之外，压板206的高热传导材料可允许压板206快速冷却以及快速温度变化。 
另外，制造商可将材料施加到压板206的表面上，以便形成具有低反射率/低发射率的高吸收性表面。在本发明的实施方式中，例如制造商可在压板206的背面涂覆黑铬，这是由于它增加能量吸收的能力。特别是在压板206包括具有高热传导性的材料（例如铝）时，这种高吸收性表面可有助于压板206的快速和高效加热。 
除了材料之外，每个压板206可具有相对小的厚度，可使得第一和第二辐射加热组件270a、270b快速加热压板206。实际上，根据一种或多种实施方式，压板206可各自具有大约1/8英寸和大约1/2英寸之间厚度。压板206的相对小的厚度使其可以从多个辐射加热元件272快速吸收热量，并且将其引导到层压组件112。另外，压板206的相对小的厚度可使得压板206快速冷却或改变温度。 
因此，辐射加热元件272可以与压板206的高的热传导性相结合地工作，使得压板206和层压组件112快速加热。特别是，这种组合可将压板206快速加热到所需温度，并且具有比传统压机所具有的精度更大的精度。这些加热能力在与快速冷却压板206的能力相结合时可使得单个压制组件104可以快速和高效地加热和冷却层压组件112。 
在本发明的一种或多种实施方式中，冷却源118（图1）可通过使得冷却介质（水、乙二醇、空气或类似流体）经过流体通道242来冷却压板206。例如，泵118可通过使得冷水泵送经过流体通道242来冷却压板206。本领域的技术人员将会理解考虑到这里的披露压板206的高的热传导性和较小的厚度可以类似地实现快速冷却，如同实现快速加热那样。 
另外，为了增加压板206的冷却速度，冷却源118可使得冷却介质在两个方向上经过压板206。例如，冷却源118可使得冷却介质在第一方向上泵送经过一半的流体通道242，并且可使得冷却介质在第二相反方向上泵送经过另一半的流体通道242。冷却介质的交叉流动可增加压板206的冷却速度。另外，冷却介质的交叉流动可有助于防止压板206的一侧或区域比另一侧更快冷却。 
另外，为了在冷却周期之后加速加热过程，冷却源118可使得空气经过流体通道242，以便从流体通道242清除任何冷却介质。通过消除使得来自流体通道242的冷却介质沸腾的需要，从流体通道242清除任何的冷却介质可加速压板206的随后加热。另外，在加热压板206之前通过空气对流体通道242进行清除可保持流体通道242清洁，并防止残留物随着时间而积累。 
因此，根据至少一种实施方式，上部和下部压制部件106、108可各自包括流体密封封闭件或箱体。例如，每个压制部件106、108可包括内部壳体202、外部壳体204、上部和下部压板组件110a、110b及其部件之间的一个或多个密封件212。密封件212可防止流体逃离或进入压制部件106、108。另外，由于上部和下部压制部件106、108是流体密封的，流体致动器116（图1）可调节上部和下部压制部件106、108内的流体量以及压板206施加到层压组件112上的压力大小。 
另外，每个压制部件106、108可保持流体密封箱体，同时压板206相对于外部壳体204运动，并且压制部件106、108扩张和收缩。例如图2A表示一种或多种实施方式可包括每个压制部件106、108的内部壳体202和外部壳体204之间的滑动密封件220。滑动密封件220可防止流体逃离或进入压制部件106、108，同时还使得压板206和内部壳体202相对于外部壳体204运动。 
替代地，代替滑动密封件220，每个压制部件106、108可包括将压板206连接到外部壳体204上的柔性囊体。柔性囊体可在压板206和外部壳体204之间提供密封，并且还使得压板206根据上部和下班压制部件106、108内的流体压力而彼此朝着或离开运动。 
为了致动上部和下部压制部件106、108，流体致动器116（图1）可将流体经由管（未示出）泵送到形成在上部和下部压制部件106、108内的一个或多个孔230内。根据至少一种实施方式，流体可包括气体、蒸汽或液体。例如，流体可包括惰性气体，例如空气或氮气。在这种实施方式中，流体致动器116可包括空气压缩机或泵。在任何情况下，流体致动器116可通过流体对上部和下部压制部件106、108加压。压制部件106、108的加压可在压板206上分布均匀或大致均匀的流体压力。本领域的技术人员将会理解考虑到这里的披露，流体压力在压板206上的均匀或大致均匀的分布可以使得对传统压板形成的翘曲或损坏最小或消除。 
另外，如下面更加详细描述那样，压板206上的均匀或大致均匀的流体压力还可减小或消除对有助于在层压组件112的外表面上均匀或一致地分布来自于压板206的压力的附加机构的需要。压力垫、工具板以及类似机构的消除可加速压制组件104的加热和冷却速度，这是由于消除了压板206和层压组件112之间的中间层。增加的热传递速度可以减小加工时间、功率需求，并且另外增加了层压过程的效率。 
在任何情况下，流体致动器116可增加或减小压制部件106、108内的压力，以造成压制部件106、108朝着彼此扩张或收缩。例如，图2A表示处于未扩张或未致动状态的上部和下部压制部件106、108，其中上部压板组件110a和下部压板组件110b分开距离“x”。相比之下，图2B表示处于扩张或致动状态下的上部和下部压制部件106、108，其中上部压板组件110a和下部压板组件110b分开距离x-d。本领域的技术人员将会理解“d”可以是上部和/或下部压板组件110a、110b中的一个或多个朝着彼此运动的距离。本领域的技术人员将会理解，通过将热量和压力施加到层压组件112，压制组件104可形成整体产品250，如下面更加详细描述那样。 
作为形成整体产品的预先步骤，制造商可将层压组件112放置在第二压板206b上。例如图2A表示制造商可将第一树脂层232放置在下部压制部件108的第二压板206b上，将装饰图像层234放置在第一树脂层232上，并且将第二树脂层236放置在装饰图像层234上，以便形成层压组件112。如上所述，装饰图像层234可包括织物、纸张、彩色薄膜、印刷图像或三维物体。例如图2A表示装饰图像层234在这种情况下包括茅草层。 
在已经将层压组件112定位在第二压板206b之后，制造商可在层压组件112上关闭压制组件104。例如，图2A表示制造商可在层压组件112上降低上部压制部件106，直到第一压板206a接近或邻靠层压组件112的上层236。 
此时，第一和第二辐射加热组件270a、270b可对压板206进行辐射，使其加热到所需温度，如上面详细描述那样。替代地，第一和第二辐射加热组件270a、270b可在制造商将层压组件112叠置在第二压板206b上之前或同时预先加热压板206。在本发明的又一实施方式中，第一和第二辐射加热组件270a、270b可在流体致动器116使其压靠层压组件112时开始加热压板206。 
在任何情况下，如名称所暗示那样，流体致动器116可为上部和下部压制部件106、108填充流体。由于上部和下部压制部件106、108填充流体，均匀或大致均匀的流体压力可作用在压板206的至少大部分的表面区域上，压板继而压制层压组件112。由于流体致动器116增加上部和下部压制部件106、108内的压力，压板206可相对于外部壳体204运动，增加层压组件112上的压板压力。特别是，根据至少一种实施方式，一个或多个压板206可从缩回构型（图2A）运动一个距离“d”到扩张构型（图2B）。来自于压板206的热量和压力的组合可至少部分地将层压组件112的树脂层232、236熔化和成形在一起，以便形成整体产品250或面板（图2B）。 
如上所述，一种或多种实施方式还可或替代地包括柔性压板。如这里使用那样，术语“柔性压板”指的是由如下的材料形成的压板，该材料至少部分刚性，但可以可逆地在一个或多个方向上小程度地柔曲、弯曲或偏移，以响应所施加的压力。例如根据至少一种实施方式的柔性压板包括至少可以从平面构型柔曲或弯曲的一部分。例如，图2A和2B表示了每个压板206可包括相对薄的材料片材，例如铝片材（或类似的传导和/或柔性金属或合成物）。另外，图2A 和2B表示压板206可包括多个连接的压板延伸部209，压板延伸部209彼此相对柔曲或弯曲成平面构型，或从平面构型柔曲或弯曲。 
本领域的技术人员将会理解考虑到这里的披露通过流体致动器116产生的流体压力可与压板206的柔性结合工作，以有助于确保压力在层压组件112上均匀或大致均匀的分布。例如，由于流体致动器116通过流体对压制部件106、108加压，作用在压板206上的流体压力可造成压板206围绕层压组件112少量柔曲、弯曲或偏移，并因此使得压板206与层压组件112内的任何相应缺陷或轮廓相符。因此，至少一种实施方式的压板206可执行类似的功能，并且代替传统的压力垫和工具板。如以上描述，消除了压力垫和工具板可增加压机的加工速度，并且另外增加了层压过程的效率。 
另外，压板206的柔曲能力可使得压板206调节或补偿某些例如非平面（或者不完全是平面）的层压材料的非平面材料或其它轮廓材料的加工。特别是，压板206可围绕包括例如较大片的图像层234的较大三维物体的层压组件柔曲，以防止装饰图像层的多个部分接收由压制组件104产生的不适当量的压板压力。同样，压板206的柔性可有助于消除或减小所得整体产品250内的气袋和气泡。特别是，在层压组件112的各层熔化和成形在一起时调节和柔曲，压板206可有助于在压板206将压力施加到层压组件112上时将气泡推动或压迫离开层压组件112的各层之间。 
根据本发明的一种或多种实施方式，压板206的柔性还可制造平滑和平的最终产品250。例如，在至少一种实施方式中，流体致动器116可在压制部件106、108内形成真空，真空将压板206缩回到内部壳体202内。在流体致动器116增加压制部件106、108内的流体压力时，流体压力可迫使压板206离开内部壳体202并压靠层压组件112。在流体压力将被加热的压板206压靠层压组件112时，柔性而又刚性的压板206可使得层压组件112变平和平滑以形成具有大致均匀规格的平滑整体产品250。 
因此，图1-3和相应的文字，提供了用于以快速和高效的方式形成结构牢固的树脂面板的多种不同的部件和机构。除了以上描述之外，本发明的实施方式还可就实现特殊结果的方法中一个或多个步骤来描述。例如，图4表示用于根据本发明的一个或多个原理通过辐射来快速和均匀加热层压组件以便制造整体产品的一种示例性方法的流程图。下面参考图1-3的部件和视图来描述图4的步骤。 
例如，图4表示形成装饰性建筑树脂面板的方法可包括将层压组件放置在压板之间的步骤402。步骤402可涉及将层压组件放置在相对压板之间。例如，图2A表示了制造商将层压组件112定位在相对压板206a、206b之间。 
另外，图4表示根据本发明的一种实施方式的方法可包括对压板进行辐射的步骤404。步骤404可涉及通过热量对相对压板进行辐射，由此均匀加热层压组件。例如，图2A表示多个卤素灯272可经由辐射发出能量，或者辐射加热，辐射能量接着通过压板206吸收，并传递到层压组件112.在本发明的这种实施方式中，通过卤素灯272发出的辐射可以快速而又精确的方式均匀或大致均匀地加热压板206。 
在任何情况下，步骤404可涉及加热层压组件112，而不经由压力垫或工具板传递热量。例如，图2A和2B表示热量可直接从压板206传递到层压组件112，而不必经过任何中间层。在本发明的一种或多种实施方式中，来自压板206的热量可在传递到层压组件112之前经过垫板、可撕下纸张或带纹理的纸张。在任何情况下，压板206可快速和高效地加热层压组件112。例如，根据本发明的一种或多种实施方式，步骤404的整个加热可包括8分钟或更少。 
图4还表示了根据本发明的一种实施方式的方法可包括压制层压组件的步骤406。步骤406可涉及致动一个或多个相对的压板，以便在相对压板之间均匀地压制层压组件。例如，图2A-2B表示流体致动器116（图1）可将流体经由管（未示出）泵送到形成在上部和下部压制部件106、108内的一个或多个孔230内。随着流体填充上部和下部压制部件106、108，压板206可在层压组件112的各层上施加均匀或大致均匀的压力。 
在本发明的一种或多种实施方式中，步骤406还可涉及在一个或多个相对压板的至少大部分上施加大致均匀的压力。例如图2A和2B表示流体之前116可增加上部和下部压制部件106、108内的流体压力，由此在一个或多个相对的第一和第二压板206a、206b的至少大部分上施加大致均匀的压力。本领域的技术人员将会理解考虑到这里的披露，流体压力可造成第一压板206a和第二压板206b中的一个或多个朝着另一相应的压板206运动离开上部壳体204。 
在一种或多种实施方式中，步骤406还可涉及围绕层压组件的一个或多个表面内的一个或多个轮廓柔曲的一个或多个压板206。步骤406可涉及在柔性压板上施加大致均匀的流体压力，在树脂片材熔化和形成在一起时，造成压板至少部分成形树脂片材的轮廓。例如，流体致动器116可对压制部件106、108加压，造成薄的铝压板206小程度地柔曲或弯曲。另外或替代地，压板206的一个或多个压板延伸部209可枢转或柔曲，由此在层压组件112的外表面232、236上施加大致均匀的压力。 
另外，图4表示该方法包括冷却层压组件的步骤408。步骤408可涉及通过使得冷却介质泵送经过形成在相对压板内的多个流体通道来冷却相对压板。例如，图2A表示冷却源118（图1）可将冷却介质（水、空气或其它冷却流体）泵送经过形成在压板206内的流体通道242。在至少一种实施方式中，冷却源118可使得冷却介质在两个方向上经过压板206。例如，冷却源118可使得冷却介质在第一方向上经过一半的流体通道242，并且可使得冷却介质在第二相反方向上经过另一半的流体通道242。 
本领域的技术人员将会理解本发明的一种或多种设备和系统可使得树脂面板以使用传统层压机和方法不能得到的速度进行层压。例如，根据一种或多种实施方式，层压机可在大约5-大约20分钟内将具有大约1/8英寸和大约1英寸之间厚度的一个或多个树脂片材层压一起，或者层压到装饰性图像层。大约5-大约20分钟的加工时间可包括整个周期，即加热压板206、使得层压组件受到热量和压力并在压力下冷却层压组件。大约5分钟-大约20分钟之间的加工时间可显著小于将传统压机的压板加热到所需加工温度所需的时间，更不用说加热和冷却层压组件所需的时间。 
另外，一种或多种实施方式可涉及在大约5-大约15分钟内将具有大约1/4英寸和大约1/2英寸之间厚度的一个或多个树脂片材层压一起，或者层压到装饰性图像层。本发明的又一实施方式可涉及在大约7-大约12分钟内将具有大约1/4英寸厚度的一个或多个树脂片材层压一起，或者层压到装饰性图像层。减少的加工时间可以较少的成本得到较大的生产率，并且增加层压过程的效率。 
除了快速加工之外，本发明的一种或多种层压机可以未料想到和令人吃惊的低压力来加工树脂面板。例如，传统层压过程通常需要至少大约90psi的最小压力来形成装饰性建筑树脂面板。但是本发明的一种或多种层压机可在单个步骤中使用大约40psi或更小的最大压力来形成具有出色结构性能的装饰性建筑树脂面板。例如，本发明的一种或多种实施方式可使用大约5psi和大约40psi之间的压力将具有大约1/8英寸和大约1英寸之间厚度的一个或多个树脂片材层压一起，或者层压到装饰性图像层。在一种或多种实施方式中，压力可包括大约10psi到大约25psi。在又一实施方式中，压力可包括大约15psi到大约25psi。 
本领域的技术人员将会理解这种小的压力可提供多种优点。例如，较小的加工压力可使得层压机在树脂片材之间嵌入精致的装饰性图像层，而不损坏图像层。另外，较低压力可使得层压机不太庞大，并不对多种制造材料和设备造成太大压力。 
令人吃惊的是，本发明的一种或多种层压机可以收缩的低压力加工树脂面板，同时还可在与传统层压过程大致相同的温度下加热树脂材料。例如，在至少一种实施方式中，层压机可使用大约5psi和大约40psi之间的压力将具有大约1/8英寸和大约1英寸之间厚度的一个或多个树脂片材层压一起，或者层压到装饰性图像层，同时将一个或多个树脂片材加热到大约220℉和大约350℉之间的温度。 
例如，图5表示根据本发明的一种或多种原理以低压力快速形成装饰性建筑树脂面板的一种示例性方法的流程图。下面参考图1-3的部件和视图来描述图5的步骤。 
例如，图5表示形成装饰性建筑树脂面板的方法包括将层压组件放置在压板之间的步骤502。步骤502可涉及将层压组件定位在层压机内。例如，图2A表示制造商在层压机100的相对压板206a和206b之间将包括装饰性图像层234的组装的层压组件112定位在第一树脂片材232上，将第二树脂片材236定位在装饰性图像层234上或周围。 
本领域的技术人员将会理解步骤502可涉及将具有大约1/8英寸和大约1英寸之间尺寸的一个或多个树脂片材232、234定位在层压机内。另外，步骤502可涉及定位具有大约6英寸和大约5英尺之间长度以及大约6英寸和大约10英尺之间宽度的一个或多个树脂片材232、234。因此，相对于图5描述的方法可涉及形成构造成用于建筑实施方式中的建造材料的树脂面板。 
图5还表示根据本发明的一种实施方式的方法可包括以低压力压制层压组件的步骤504。步骤504可涉及将大约5磅/平方英寸和大约40磅/平方英寸之间的连续压力施加到层压组件。例如，图2A-2B表示流体致动器116（图1）可使得流体喷射经过管（未示出）进入形成在上部和下部压制部件106、108内的一个或多个孔230。随着流体填充上部和下部压制部件106、108，压板206可在层压组件112的各层上施加均匀或大致均匀的压力，使其压在一起。 
在一种或多种实施方式中，步骤504可涉及将大约10磅/平方英寸和大约25磅/平方英寸之间的压力施加到层压组件。另外，步骤504可涉及将将大约15磅/平方英寸和大约20磅/平方英寸之间的压力施加到层压组件。本领域的技术人员将会理解在本发明的至少一种实施方式中，相对于步骤504描述的压力可以是在层压过程中施加到层压组件的最大压力。 
另外，图5表示根据本发明的一种实施方式的方法可包括加热层压组件的步骤506。步骤506可涉及在所需温度下加热层压组件，同时保持连续压力，使得层压组件的一个或树脂片材至少部分熔化和形成大致整体的树脂面板结构。例如，图2A表示多个灯272（例如卤素灯）可经由辐射发出能量，能量接着在压板206压靠层压组件112时通过压板206吸收并被传递到层压组件112。在本发明的这种实施方式中，通过卤素灯272发出的辐射可以快速而精确的方式均匀或大致均匀地加热压板206。 
另外，步骤506可涉及将层压组件加热到大约220℉和大约350℉之间的所需温度或更高或更低的压力。由此，步骤506可涉及将压板206加热到大约220℉和大约480℉之间的温度或大约230℉和大约400℉之间的温度或大约230℉和大约350℉之间的温度或更高或更低的温度。 
步骤506可涉及将压板206的温度加热到显著高于层压组件的所需温度的温度，以便使得层压组件快速达到所需温度。步骤506可接着涉及降低或调整压板206的温度（例如断开或降低通过辐射加热元件发出的能量），以有助于确保层压机的温度不升高到显著高于所需温度。例如，在希望将层压组件加热到230℉附近时，步骤506可涉及将压板206的温度加热到300和480℉之间。这可将层压组件快速加热所需温度附近。步骤506可涉及断开或降低去往压板206的热量，由此使得热量“浸入”层压组件，而不使得层压组件显著高于所需温度。 
另外，图5表示该方法包括冷却层压组件的步骤508。步骤508可涉及冷却层压组件，同时保持连续的压力。例如，参考图2A冷却源118（图1）可将冷却介质（水、空气或其它冷却流体）泵送经过形成在压板206内的流体通道242，同时压板206贴靠层压组件致动。因此，图5的方法可涉及加热和冷却层压组件，而不从层压组件释放压力（即对压力放气）。 
另外，图5所示方法的整组步骤（即施加连续压力、加热和冷却层压组件）可在大约5分钟和大约20分钟之间。在至少一种实施方式中，图5的整个方法可包括在大约5分钟和大约15分钟之间。在一种或多种实施方式中，图5的整个方法可包括在大约7分钟和大约12分钟之间。 
因此，这里描述的示意图和方法可提供多种方式来形成美观、装饰性、适用于建筑的基于树脂的面板。另外，这些树脂面板可以是大致半透明和透明的，以便提供所需美观。另外，本发明的实施方式提供了形成装饰性、适用于建筑的基于树脂的面板的方法，而不在加工过程中损坏面板。 
特别是，本发明的实施方式可形成具有出色美观性能的结构上有用的面板，该面板没有拱曲、翘曲或翻边，这是由于它们以避免非均匀温度和压力梯度的方式形成。这可通过将热量和压力均匀和同时施加到层压组件的相对侧上并且确保每个表面同等地暴露于任何热源来实现。 
另外，本领域的技术人员将会理解考虑到这里的披露，使用加热和冷却的单个压机可以消除在不同组合压机之间输送树脂层压材料的输送机的需要，并且消除所需的施加。在与所述的加热能力相结合时，本发明的一种或多种压机可在10分钟这样短暂的时间内完成加热和冷却周期。另外，两个人员（而不是传统压机通常要求的6-8个人员）就可以加工产品。 
特别是，本发明的一种或多种实施方式还可减小能量浪费。加热组件可只在层压过程中需要热量时将热量施加到压板组件。因此，通过在各个任务之间加热压机，没有浪费能量。另外，本发明的一种或多种实施方式可将均匀或大致均匀的压力施加到层压组件，而不使用压力垫或工具板，没有经由这些中间层浪费的能量。 
另外，本发明可以其它具体形式体现，而不偏离其精神或本质特征。例如，除了以上描述之外，本领域的技术人员将会理解根据本发明制造的面板可形成多种形状和尺寸。另外，这里描述的结构和过程可在本发明实施方式的描述的范围内以多种方式变化。所描述的实施例在所有方面只认为是示例性的，而没有限制含义。本发明的范围因此通过所附权利要求书而不是以上说明书指明。来源于权利要求书的等同含义和范围内的所有变化都被保护在其范围内。 

Claims (20)

1.一种层压机，该层压机被构造成快速加热且精确控制层压组件的温度，该层压机包括：
第一和第二压板，所述第一和第二压板各自包括延伸穿过其中的多个流体通道，第一和第二压板中的每个具有在大约1/8英寸和大约1/2英寸之间的厚度；
一种或多种材料，所述一种或多种材料被构造成有助于热量在第一和第二压板内扩散；以及
致动器，所述致动器被构造成使得第一和第二压板朝着彼此压制，其中压板是柔性的并包括至少一部分能够从平面构型柔曲和能够围绕层压组件少量柔曲，因此使得压板与层压组件内的任何相应缺陷或轮廓相符，以有助于确保压力在层压组件上均匀或大致均匀的分布。
2.根据权利要求1所述的层压机，包括具有一个或多个辐射加热组件的热源。
3.根据权利要求1所述的层压机，其中第一和第二压板各自包括多个连接的压板延伸部。
4.根据权利要求1所述的层压机，其中第一和第二压板包括铝。
5.根据权利要求1所述的层压机，还包括在第一和第二压板中的一个或多个上涂覆的高度吸收材料。
6.根据权利要求1所述的层压机，其中所述致动器包括被构造成在第一和第二压板中的一个或多个上施加大致均匀的流体压力的空气压缩机或泵。
7.一种用于被构造成快速加热和均匀压制层压树脂组件以形成装饰性建筑树脂结构的高效层压机中的压制部件，所述压制部件包括：
流体密封封闭件，所述流体密封封闭件包括外部壳体、柔性囊体和具有多个流体通道的压板；
其中柔性囊体将压板连接到外部壳体，并使得压板根据流体密封封闭件内的流体压力运动；
其中压板是柔性的并包括至少一部分能够从平面构型柔曲和能够围绕层压组件少量柔曲，因此使得压板与层压组件内的任何相应缺陷或轮廓相符，以有助于确保压力在层压组件上均匀或大致均匀的分布。
8.根据权利要求7所述的压制部件，其中所述压板包括铝。
9.根据权利要求7所述的压制部件，其中所述压板包括具有高热传导性的柔性材料。
10.一种用于快速且均匀加热层压组件以便形成整体产品的方法，所述方法包括以下步骤：
将层压组件放置在相对压板之间；
加热相对压板，由此均匀加热层压组件；
致动所述相对压板中的一个或多个，以便在相对压板之间通过大约5磅/平方英寸和大约40磅/平方英寸之间的压力来均匀压制层压组件；以及
通过将冷却介质泵送经过形成在相对压板内的多个封闭的流体通道来冷却相对层压组件，以便形成整体产品，其中压板是柔性的并包括至少一部分能够从平面构型柔曲和能够围绕层压组件少量柔曲，因此使得压板与层压组件内的任何相应缺陷或轮廓相符，以有助于确保压力在层压组件上均匀或大致均匀的分布。
11.根据权利要求10所述的方法，其中加热相对压板包括通过一个或多个卤素灯辐射相对压板。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括调节一个或多个压制部件内的空气压力，以便调节施加到层压组件上的压力。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在层压组件的相对压板中的一个或多个的至少大部分上施加大致均匀的压力；
其中相对压板中的一个或多个围绕层压组件的一个或多个表面内的一个或多个轮廓柔曲。
14.一种在低压力下使用根据权利要求1至6任一项的层压机快速形成装饰性建筑树脂面板的方法，所述方法包括以下步骤：
将层压组件定位在所述层压机内；
将在大约5磅/平方英寸和大约40磅/平方英寸之间的连续压力施加到层压组件上；
在所需温度下加热层压组件，同时保持连续压力，使得层压组件的一个或多个树脂片材至少部分熔化并形成大致整体的树脂面板结构；以及
冷却整体的树脂面板，同时保持连续压力。
15.根据权利要求14所述的方法，其中施加连续压力包括将在大约15磅/平方英寸和大约20磅/平方英寸之间的压力施加到层压组件上。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括将一个或多个压板加热到大约230℉和大约400℉之间的温度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中加热一个或多个压板包括通过一个或多个辐射加热元件对一个或多个压板进行辐射。
18.根据权利要求14所述的方法，其中施加连续压力、加热和冷却层压组件的过程在大约5分钟和大约15分钟之间。
19.根据权利要求14所述的方法，其中一个或多个树脂层包括具有大约1/8英寸和大约1英寸之间的厚度的树脂片材。
20.根据权利要求14所述的方法，还包括将一个或多个压板的温度快速升高到高于所需温度的温度，以便快速加热层压组件，并且接着快速降低压板的温度，以便将层压组件保持在大致所需温度。
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