CN108349188A - 形成为压板的压制工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在液压式热压机中涂覆木质材料板的压制工具，所述压制工具形成为由耐高温的原始聚醚醚酮PEEK塑料制成的压板(1)并且其表面(2)是具有结构的或者是光滑而具有不同光泽度的。

Description

形成为压板的压制工具

本发明涉及一种形成为压板的压制工具，所述压制工具用于在液压压机设备中涂覆木质材料板。

经涂覆的木质工具板例如用作家具板材或地板，其表面配备有合成树脂膜。合成树脂膜一般由印刷的或单色的精制纤维素纸组成并且在所谓的浸渍设备中用预缩合的树脂浸透，随后在加热的干燥区中进一步缩合，直至约8％的确定的湿含量。合成树脂膜例如由基于三聚氰胺和甲醛的所谓氨基塑料树脂或者还由三聚氰胺/脲和甲醛的混合树脂组成。首先在确定的缩合温度和pH值下在具有搅拌器的反应容器中预缩合所述混合物，直到其已经实现所希望的粘度和交联度。所述的预缩合物用于纸的浸渍。纸的浸渍在浸没方法中进行。接着在水平的载气通道中在约125至155℃下干燥。所述加工步骤首先产生了进一步的缩聚，所述缩聚在干燥区之后被中断。合成树脂膜是固态的且可良好地运输，使得可以在液压压机设备中将其良好地加工。配制为MDF、HDF、颗粒板或叠层板的木质材料板的涂覆在所谓的可加热液压式压机设备中完成。加热板与对应的压板固定，所述压板的表面是结构化的或者是光滑且具有不同光泽度的。在加热板与压板之间插入由弹性材料制成的压垫，所述压垫应用于平衡压力并且补偿压板与压机设备的厚度公差。将由合成树脂膜和木质材料板组成的涂层产品送入经加热的压机设备中、将设备关闭并且施加对应所需的压制压力。在此，预缩合的氨基塑料树脂再次变为液态，继续进行树脂的缩合以及因此空间上的交联。在此树脂的粘度提高，直到在一定时间之后它们过渡到为固体且不可逆的状态。在此过程中，同样形成树脂表面并且所述树脂表面与所使用的压板的对应表面在结构和光泽度方面完全一致。根据现有技术基本上使用了由材料组MS 64的黄铜材料或者根据DIN1.4024对应于AISI 410、或根据DIN 1.4542对应于AISI 630的铬钢组成的金属压板。其他的金属材料由于其纯度、表面构造或其工艺数据而无法作为压板使用。在表面加工时，例如材料的纯度具有非常决定性的作用。所使用的铬钢不能具有缩孔，以便在稍后的表面加工中不出现缺陷。所列出的铬钢是真空熔融的并且因此在轧制过程中显示出一致且工整的金属结构。为了制造压板，必须首先将经轧制的粗板打磨，以便实现一定的厚度公差。所述厚度公差应尽可能小，一般实现0.10至0.15mm的公差。其他的加工步骤是随后的立轴打磨或精细打磨(Pflock-oder Feinstschliff)，以便尽可能去除公差打磨的磨痕(Schleifriefen)。接下来的抛光形成了表面构型的准备步骤。如果希望对表面设置结构，则可以根据现有技术在化学蚀刻方法中用由FeCl₃组成的蚀刻酸来制造所述结构。但是还可行的是，借助于激光器来进行对结构化而言必要的金属去除。为此使用固体激光器，其中消除时间非常长并且因此目前对于大的板尺寸还不够经济。可设想的另一种理论上的方法是在3D打印方法中的金属去除和因此赋予结构。上述两种方法目前都还未应用。因此蚀刻方法仍然是目前的生产用方法。在化学蚀刻方法中，首先在所准备的板表面上借助于丝网印刷、滚筒印刷或以喷墨打印头数字式地施加蚀刻保护剂后来受欢迎并固定的使用光敏层的较老的方法今天已经很少使用了。在施加蚀刻保护剂之后，将板在酸浴中用FeCl₃对应地处理。在此酸腐蚀没有蚀刻保护剂的自由的未印刷的面积并且进行对应于所希望的结构深度的金属去除。在其他的方法步骤中可以再将结构圆整或者对应地构型。经结构化的板表面的光泽度设定在使用对应于所希望的光泽度的不同喷射介质和喷射压力(Strahldücken)的喷射方法中进行。

最后的加工步骤是随后的镀铬，以便保护板表面免受摩擦并且实现针对氨基塑料树脂的良好的分离作用。根据化学蚀刻方法的结构制造是复杂且困难的生产方法，因为例如在蚀刻过程中无法测量结构深度。因此以蚀刻时间为依据并且假定结构深度对应地总是相同的。但是在实践中已经显示出，并不是这种情况，因为不同的参数对蚀刻速度且因此对结构的蚀刻深度有显著影响。酸的温度、在喷射蚀刻时酸的压力、酸的浓度都是影响蚀刻过程的因素。FeCl₃的另一个缺点是对健康的损害，它强烈刺激皮肤并且存在严重损伤眼睛的危险。

钢板或黄铜板由于其重量而难以固定到压机设备中，特别是在上板的情况下需要非常高的夹持压力。但是当板不正确地安装到设备中时，高夹持压力还可能导致板的张紧。由于板的重量，产生了大垂度，在关闭压机时所述板受到向水平位置的压迫并由此遭受拉伸。在压力下出现进一步的拉伸，因为加热板温度显著高于板温度。如果板在位于加热板之外的夹持装置中不能拉伸，则造成已知的塑性的板张紧。在冷状态下所述板不再是平坦的并且因此也无法再次加工且必须报废。在使用钢板的情况下已经显示出，压垫的磨损是非常不利的。钢板的背面具有一定的粗糙度，因为在压制过程中存在相对运动，所以板背面在压垫上摩擦，所述压垫配备有呈Cu或Ms丝形式的柔软的金属丝。

金属丝是必需的，以便通过压板将热传递从加热板传输到压制品上。然后摩擦导致薄的金属丝，所述薄的金属丝不再能承受垫内部的高拉伸应力并且撕裂。由此垫不可用。因而，在涂覆木质材料板时使用金属压板是不能令人满意的。

因此本发明的基本目的在于，提供一种改进的、形成为压板的压制工具。

本发明的目的通过一种用于在液压式热压机中涂覆木质材料板的压制工具来实现，所述压制工具形成为由耐高温的原始聚醚醚酮PEEK塑料制成的压板并且其表面是结构化的或者是光滑且具有不同光泽度的。本发明的目的尤其通过一种用于在液压式热压机中涂覆木质材料板的、形成为压板的压制工具来实现，其表面是结构化的或者是光滑且具有不同光泽度的，其中所述压板由耐高温的原始聚醚醚酮PEEK塑料组成并且其软化点高于所述压机设备的加工温度。

聚醚醚酮相对较轻并且在其处理上更有利，存在多种方法用于进行结构化，所述方法是对健康无害的且过程安全的并且由此可以消除金属压板的负面性能。虽然密度明显较小(1.31kg/dm³，带有30％CA的PEEK为1.41kg/dm³)，但PEEK板出人意料地显示出高强度。DIN 1.4542或AISI 630的质量的钢板显示出7.8kg/dm³的密度。这意味着，6200x 2400mm规格的5mm厚的压板产生了约580kg的总重量，而相同数量级的PEEK板相反仅重97kg或具有30％CA的PEEK板仅重105kg。可以看到，钢板为塑料板的几乎6倍重。因此，塑料板可以显著更容易地机械固定在压机设备中并且不会导致所描述的在金属压板的情况下可能出现的问题。但是还可行的是，塑料板在压机设备中通过化学机理直接与压垫固定。由于板的较小的垂度和有利的摩擦系数，压垫、特别是其金属丝针对摩擦受到保护并因而延长了垫的使用寿命。在表面的结构化时，在塑料板的情况下有不同的生产方法可用。因为不使用例如FeCl₃来处理所述表面，所以这些方法是环保的且对健康无害的。一种结构化类型是熔融沉积造型FDM方法，也称为熔融敷层、熔融单丝制造FFF。在熔融敷层方法中，首先，与正常的印刷机一样，将多点格栅施加到面积上，其中通过加热将(通过借助于喷嘴挤出而施加的)线状塑料液化、以及随后通过冷却而固化使所述点出现在工作平面的格栅中的所希望位置。结构的构成通常如下重复进行，分别逐行地贯穿工作平面，然后将工作平面堆叠式地向上推移，使得逐层地产生结构。依据所希望的结构深度，层厚度介于25至1250μm之间。数据传输借助于CAD技术来完成。

由聚醚醚酮PEEK制成的所述压板可以富含至少10至50％的碳纤维或者至少10至50％的石墨粉末或者至少10至50％的导热材料。

所述压板可以由聚酰亚胺PI、聚酰胺酰亚胺PAI、聚醚酮PEK、聚醚酮醚酮酮PEKEKK、聚苯硫醚PPS、聚芳醚酮PAEK、聚苯并咪唑PBI、或液晶聚合物LCP组成。

激光技术提供了其他制造结构的技术。与在金属压板制造中不同，在PEEK板中可以使用CO₂激光器，其具有显著高于金属去除时的消除时间。在金属板制造中，根据EP 2289 708 B1，提出借助于激光器进行结构化，其中激光器是脉冲式纤维激光器。然而在实践中显示出，在脉冲式激光器情况下的去除速度是非常低的。与任何激光器一样，CO₂激光器也是基于通过外部能量供应而泵送的所谓的激光活性介质，在此情况下为二氧化碳CO₂。然后，在所述介质自身中进行原子过程，所述过程在利用复杂的设备结构的情况下最终实现了链式反应并且由此实现了激光的发射。CO₂激光器也被称为气体激光器。气体激光器比例如固体激光器明显更容易实现更大体积的激光活性材料，其方式为简单地将其容器设计为足够大并且使对应量的气体流入。体积对可实现的激光强度有直接影响，由此还可以实现高功率。CO₂激光具有长波长，因此它很好地被塑料吸收，而金属表面强烈地反射所述激光并且因此去除量较小。200至300瓦特的功率对于塑料已经足以达到良好的去除速率。借助于建立预先取得的结构的3-D拓扑的经数字化的数据来进行在x和y坐标上对激光的控制，深度确定了所述3-D拓扑的与表面结构垂直的z坐标。

另一种制造结构的变体是模具压制。与在金属中不同，在塑料中可以通过温度和压力作用来制造结构。首先在钢板中制造用作母版的阴模结构。这个母版用作所有其他塑料压板的结构赋形器。在压力和低于塑料熔点但仍高于软化点的温度下将阴模结构压入塑料板中并由此获得阳模结构。在压力下将压制品冷却直到低于所采用的塑料的软化点并且然后取出压制品。

根据此方法能够制造可重现的结构。与金属压板情况下以化学蚀刻方法制造结构相反，所述结构都相同的并且没有显示出任何偏差。以此方式能够实现过程安全并且不造成健康损害的结构制造。在结构化之后可以将板表面与在金属压板的情况下一样地进一步加工。光泽度设定借助于在某一喷射压力下的喷射介质、依据所希望的光泽度来进行。为了保护表面，同样可以将塑料板镀铬，但是建议预先施加Cu层。所述层可以例如通过塑料的还原性镀铜来进行，或者使用产品Baymetec和Baycoflex来应用塑料的无电流镀铜。在镀铜之后可以在电镀浴中进行常见的镀铬。在实验中已经显示出，不是每种塑料都适合用于液压式热压机中的压板以进行塑料涂覆。塑料的软化点必须远高于在热压机中主导的加工温度。所述加工温度一般介于190与220℃之间。富集约30％碳纤维或石墨的聚醚醚酮PEEK塑料出人意料地良好适合于制造压板。尽管塑料相对于金属具有较差的导热性，但是这种差距可以通过富集碳纤维或通过石墨粉而在很大程度上得以补偿。此外，塑料板由于其轻质性而显示出对加热板的更好且更紧密的固定，使得在金属压板中由于大的垂度而出现的热损失在此并不发生。这个优点同样补偿了不同的导热数值。

不同的光泽度也可以通过对由耐高温的原始聚醚醚酮制成的压板的表面的差异涂覆来实现，类似于EP 2 060 658 B1中所描述的。

在示意性附图中示出本发明的一个实施例，图中示出形成为压制工具的压板1。

压板1由耐高温的塑料聚醚醚酮塑料组成并且包括表面2，所述表面是结构化的或者是光滑且具有不同光泽度的。

在当前实施例的情况下，压板1富含至少10至50％的碳纤维或者至少10至50％的石墨粉末或者至少10至50％的导热材料。

压板1可以例如由聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酮、聚醚酮醚酮酮、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚苯并咪唑、或液晶聚合物LCP组成。

在当前实施例的情况下，压板1的表面2的结构化借助于CO₂激光器3来制造。尤其使用预先取得的与所述表面2的结构化相关联的结构的3-D拓扑的经数字化的数据来控制所述CO₂激光器3的X、Y和Z坐标。

压板3的表面2的结构化也可以借助于模具压制来进行或者根据熔融沉积造型方法来制造。

Claims (13)

1.用于在液压式热压机中涂覆木质材料板的压制工具，所述压制工具形成为由耐高温的原始聚醚醚酮PEEK塑料制成的压板(1)并且其表面(2)是结构化的或者是光滑且具有不同光泽度的。

2.根据权利要求1所述的压制工具，其中由聚醚醚酮PEEK制成的所述压板(1)富含至少10至50％的碳纤维或者至少10至50％的石墨粉末或者至少10至50％的导热材料。

3.根据权利要求1或2所述的压制工具，其中所述压板(1)由聚酰亚胺PI组成。

4.根据权利要求1或2所述的压制工具，其中所述压板(1)由聚酰胺酰亚胺PAI组成。

5.根据权利要求1或2所述的压制工具，其中所述压板(1)由聚醚酮PEK组成。

6.根据权利要求1或2所述的压制工具，其中所述压板(1)由聚醚酮醚酮酮PEKEKK组成。

7.根据权利要求1或2所述的压制工具，其中所述压板(1)由聚苯硫醚PPS组成。

8.根据权利要求1或2所述的压制工具，其中所述压板(1)由聚芳醚酮PAEK组成。

9.根据权利要求1或2所述的压制工具，其中所述压板(1)由聚苯并咪唑PBI组成。

10.根据权利要求1或2所述的压制工具，其中所述压板(1)由液晶聚合物LCP组成。

11.根据权利要求1至11之一所述的压制工具，其中所述压板(1)的表面(2)的结构化借助于模具压制来进行。

12.根据权利要求1至11之一所述的压制工具，其中所述压板(1)的表面(2)的结构化根据熔融沉积造型FDM方法来制造。

13.根据权利要求1至11之一所述的压制工具，其中所述压板(1)的表面(2)的结构化借助于CO₂激光器(3)来制造并且使用预先取得的与所述表面(2)的结构化相关联的结构的3-D拓扑的经数字化的数据来控制所述CO₂激光器(3)的X、Y和Z坐标。