CN108430752B - 用于液压式热压机的挤压衬垫及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在液压式单层或多层热压机中使用的挤压衬垫(1)，包括优选包含金属线的支撑织物(S)和通过(硅)橡胶的交联制成的优选由硅酮弹性体构成的弹性体施涂物(4)。为了实现挤压衬垫(1)与具体热压机的几何条件的最佳适配而建议，由橡胶制成的弹性体施涂物(4)在3D打印工艺的过程中借助打印装置施涂到支撑织物(S)上，其中根据所需弹性体施涂物(4)的3D拓扑图的先前确定的数字化数据进行所述施涂。此外，提出了一种用于制造这种挤压衬垫(1)的方法。

Description

用于液压式热压机的挤压衬垫及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于在液压式单层或多层热压机中使用的挤压衬垫，该挤压衬垫包括优选具有金属线的支撑织物和由交联的橡胶、氟硅橡胶制成的弹性体施涂物。
此外，本发明涉及一种用于制造这种挤压衬垫的根据权利要求7的方法。
背景技术
在液压式热压机中根据现有技术用各种塑料涂覆木材面板，在此情况下然后将所述木材面板用于制造家具或用作地板面板。然而，也可以制造其它板材，如HPL倍耐板或抗倍特板(High Pressure Laminate，高压层压板)。在制造地板面板时，所谓的HDF板(HighDensity Fibreboard，高密度纤维板)通常被涂覆有印制或单色的合成树脂浸渍装饰纸。合成树脂通常由热固性树脂构成，热固性树脂在热压机中在压力和温度作用下最终缩合并形成不可逆的固态的表面。
在具有后继的干燥区的浸渍设备中，将所使用的精制浆料纸用大部分由三聚氰胺-/甲醛或其混合树脂三聚氰胺-/尿素和甲醛构成的预缩合的浸渍树脂进行浸渍并预缩合至特定的分子链长度。这样形成的纸(也称为合成树脂膜)随后可进一步用于压机设备中。
有时在装饰膜之上额外还使用薄的用树脂浸渍的覆盖纸(Overlaypapiere)。覆盖纸具有20g/m2至60g/m2的单位面积重量，并且额外地要么在树脂中要么在纸中还配设有耐磨的刚玉颗粒(Al2O3)。这些添加剂应该后来在涂层后提高地板面板的表面硬度并保护它们免受磨损。刚玉颗粒的硬度约为1800HV(维氏硬度)。
所使用的支撑材料是基于HDF的相对坚硬的木材面板，其表观密度为900kg/m 3至1100kg/m3。为了涂覆这种面板，需要可介于约40kg/m2至60kg/m2之间的高的单位挤压压力。特别地，这种挤压压力在表面还额外压花有结构的情况下是必需的。为了制造地板面板，例如通过供料装置将具有相应覆盖纸和印制装饰纸的HDF原板送入压机设备中。因为压制时间相对较短并且成品板以热态被取出，所以所使用的热压机被称为“短周期压机”，其中这涉及的是单层设备。
所需的挤压板和挤压衬垫被牢牢固定在设备中并被不断加热。分别位于加热板和挤压板之间的挤压衬垫用于压力平衡，所述压力平衡是必要的，因为设备具有厚度公差。通常，这些公差在0.25毫米和0.50毫米之间，但是在压机的横截面上不均匀分布。因此，通常需要专用的衬垫，这些衬底应当补偿这些不均匀分布的公差。如果这样的压力补偿不成功并且在压制过程中在表面上观察出现较大压力差，则这在三聚氰胺树脂表面中导致不透明位置。这是由于热固性树脂的缩合机理。在压机设备中的缩合期间，在压力和温度下生成水和甲醛，它们以蒸气形式被释放。由于在压制期间该系统通过大部分由钢构成的挤压板而封闭，因此所生成的水和甲醛蒸气必须扩散到纸幅和HDF板中。
如果在树脂液相期间不发生该扩散，则蒸气泡随着树脂粘度增大而保持被截留。这些截留的蒸气泡由于不同的折射率空气/树脂＝1.0:1.55而展示出不透明表面，这些不透明表面被评定为缺陷。特别是对于深色的装饰表面，这些缺陷作为所谓的“白色斑点”是可见的。这导致这种板材因有缺陷而被丢弃。
如上所述，通常的压机设备的厚度公差为至多0.5毫米。为了仍然在压机所有位置(在横截面上观察)处都确保所需的最小挤压压力，可以有两种选择：一种选择是在整个设备表面上都升高挤压压力，使得在板表面的每个位置处都存在所需的挤压压力，以便形成封闭且透明的表面，即防止气泡形成。然而已经发现，特别是当不使用补偿式挤压衬垫时，局部过高的挤压压力也会导致浸渍树脂在相关位置处的流动性的剧烈升高(粘度降低)。过高的树脂流量导致局部树脂过少的表面，因为在这种情况下，树脂过多地渗透到装饰纸的纤维素纤维中，并且在相关位置处则会在装饰纸上形成不足出现的树脂层。缺乏树脂结果同样不再干净地塑造挤压板光泽度，并且其显示出所谓的光泽沾污的表面。
作为普遍升高挤压压力的替代方案，也可以使用挤压衬垫，所述挤压衬垫即使在热压机中具有大的厚度公差的情况下也能够产生足够的压力分布和压力补偿，从而不存在具有过低的挤压压力的位置。在这种情况下，对每个压机的个别情况进行调整有时是不可避免的，尽管也是非常耗费的。因为根据现有技术，挤压衬垫通常在其整个表面上均具有恒定的厚度并且通常由不同材料的线形成。然而，各种已知的实施方式通常不满足当今流行的涂覆工艺所提出的要求。
在DE 23 19 593中公开了一种用作支撑织物的金属织物，其随后用未交联的硅树脂(或称为硅酮树脂)涂覆，然后在分开的步骤中进行固化或交联。已知的挤压衬垫的两侧必须彼此分开地涂覆，然后使涂层固化。
DE 90 17 587 U1描述了一种挤压衬垫，其由包含芳族聚酰胺纱以及其它不同纱线材料的柔性衬垫织物制成。已知的挤压衬垫还包含基于挤压衬垫总重量的高达70％份额的金属线，由此挤压衬垫的热导率被设定为所需值。
EP 0 173 763 A2描述了一种用于高压和低压压机的挤压衬垫，所述挤压衬垫由不同材料制成，例如，具有金属线的由芳族聚酰胺制成的纱线，金属线，由橡胶或橡胶混合物制成的耐热丝，具有或没有金属线的由硅酮(或称为聚硅氧烷)或硅酮混合物制成的耐热丝。
其它现有技术包括在EP 0 735 949 B1中描述的挤压衬垫。在该挤压衬垫中，经线和/或纬线具有硅酮弹性体。在织物中例如可包含由硅酮制成的实心线，或者可包含具有由金属线构成的芯并且被硅酮包覆的线。
另一种挤压衬垫由EP 1 136 248 A1已知。该挤压衬垫的织物具有相当大份额的含氟弹性体和/或硅酮-含氟弹性体。该织物还可包含相当大份额的共混弹性体，所述共混弹性体通过使由硅橡胶和氟橡胶或硅-氟橡胶构成的混合物进行交联而制成。所描述的弹性体的类型在此可以设计为线状材料并构造成相应的织物，该织物此外具有作为经线或纬线绞合的金属线。
此外，从EP 1 300 235 A1已知一种挤压衬垫，其具有带有这样的线的纺织载体，这些线中的至少一部分形成导热线，这些导热线要么直接地要么通过与其它导热线的接触而导致热量从挤压衬垫的一个外侧被传递到相对置的外侧。载体在相交的线的区域具有由橡胶弹性材料制成的衬垫层。该挤压衬垫的特点在于，衬垫层的厚度低于载体的厚度并且衬垫层以如下方式嵌入载体中，即导热线在挤压衬垫的两个外侧上均突出于挤压衬垫。在这种情况下，衬垫层应当通过刮涂工艺引入纺织织物中。
在所有先前已知的挤压衬垫中，织物的制造都在相应的织机上进行。先前已知的挤压衬垫在其整个区域上均具有均匀的、即恒定的厚度，因此只能有限地补偿压机设备中存在的厚度公差。为了在运行中即使在挤压板之间的距离较大的位置处也确保所需的单位挤压压力，在压机设备的整个区域上都升高挤压压力。如已经解释的那样，这导致部分极其高的挤压压力和局部不可接受的树脂移位，这又表现为表面缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种挤压衬垫及其制造方法，该挤压衬垫这样补偿厚度公差以及进而补偿在压机运行中伴随而来的在压机设备内的压力和温度差异，使得挤压压力和温度在挤压衬垫和挤压制品的整个区域上都尽可能相等，因此即使是在复杂的压花结构的情况下也能产生无瑕表面。
基于上述类型的挤压衬垫，该技术问题通过以下方式实现，即，在3D打印工艺中通过打印装置将弹性体施涂物施涂在支撑织物上，其中所述施涂根据所期望的弹性体施涂物的3D拓扑图的先前确定的数字化数据进行。
因此，根据本发明，考虑了压机设备的、挤压板的和必要时还有木材板的不同厚度公差。在创建虚拟图之后，将对于压机设备或对于挤压制品而言特定的数据输入到用于控制打印装置的计算机程序中。由此计算出对于在打印操作期间所需的打印装置的X、Y和Z轴的定位而必需的空间坐标。在创建打印指令之后，则进行相应橡胶的优选地逐层式施涂。在基础织物的制造中考虑了在随后的挤压操作期间在压机设备中出现的局部温差。
为了随后施加弹性体施涂物，首先制造支撑织物，所述支撑织物优选由金属线构成，因为它们具有良好的导热性能。适合的金属线例如是铜、黄铜、青铜、铝或钢。然而，根据需要可以使用其它金属。根据所需热导率的要求，金属织物也可以由不同的金属线构成，以便例如考虑压机设备内不同的热量分布。支撑织物的具体连接类型不是强制性给定的，而是说取决于相应的涂覆设备、即压机设备的技术条件进行选择。已被证明有利的是连接类型“布连接(Tuchbindung)”(＝平纹连接)。对于金属织物的编织过程，推荐使用绞合金属线作为纬线和/或经线。如果需要支撑织物的均匀导热性，则经线和纬线同样选择成相同的金属类型。在压机设备中热量分布不均匀的情况下，这可以已然在织物制造中、根据压机设备的热分布图案得以考虑。相应的经线和/或纬线则需要具有不同热导率的金属线。为此，预先用热电偶或热成像相机测量相应压机设备的加热板的热分布区域。然后绘制分布图案，并将相应的区域转移到海报尺寸。接下来可以按照该图案来确定经线和纬线，并将这些区域印制在金属织物中。
橡胶施涂在支撑织物上是通过3D打印装置完成的，并且优选逐层地按照先前创建和在打印装置的控制软件中实施的打印指令来实现。在压机设备中存在的不同厚度公差同样是先前准确确定并考虑在内的。为此，使用已知的方法，例如，测量由于挤压过程而导致的铅或锡线的变形，特别是其厚度的变化。打印纸(例如，可用于针式打印机)也可有助于借助打印纸的不同变色而使不同压力的区域可被识别。
一旦确定了所有数据，便可通过CAD程序创建挤压衬垫的构造图并计算空间坐标X，Y，Z，这些空间坐标是创建打印程序所必需的。打印装置可以通过数字化数据精确控制，从而可以再次进行衬垫层的几乎完全相同的再现。
根据本发明的挤压衬垫及其制备方法的特点在于，可以施涂以弹性体施涂物形式的部分不同的衬垫层，所述弹性体施涂物非常精确地考虑了相应压机设备的几何条件，以便在后来的挤压操作中避免挤压区域中较大的压力差。相比之下，根据现有技术，挤压衬垫仅在编织过程中制造，其中弹性体材料作为相同厚度的包覆层已经被包含在待编织的线中或其中均匀厚度的橡胶层被施涂(刮涂)到厚度普遍相同的载体织物或支撑织物上，并且然后固化。在两种制造方法中均不提供部分不同的衬垫厚度，这是因为制造过程不容易实现这点。
为了制造根据本发明的挤压衬垫，将在第一步骤中制造的、优选金属的支撑织物平坦地张紧并固定在打印装置的打印台上。在制造衬垫层期间沿着工作台的纵向边缘引导打印头，其中该纵向边缘在此优选地是Y轴。垂直于Y轴，即在X轴的方向上，打印头来回移动。UV光源连接在下游并在打印头后面以类似的方式引导。如果希望提高打印装置的效率和产率，则同一台打印机内的多个打印头和UV光源还可以在时间上并行使用。
对于衬垫层的优选逐层式施涂，优选使用特定的橡胶混合物，其优选含有铂催化剂。在此，橡胶分子的交联通过UV光进行。打印装置的喷嘴相对快速地将橡胶液滴相继地在支撑织物上精确放置在CAD程序规定的地方。因此从虚拟图层层地形成了三维衬垫层。定位在打印装置上的UV光源在已汇合成窄条的打印的液滴上方移动并且将(硅)橡胶交联或硫化成(硅酮)弹性体。打印装置然后再次施加另一层(硅)橡胶，其与已经硫化的层连接。单个相叠施涂的层的数量取决于弹性体施涂物的预定厚度，其中该厚度例如在所选坐标系的Z轴方向上延伸。
附图说明
接下来将参考附图中示出的挤压衬垫的实施例更详细地解释本发明。
图1：具有相交的经线和纬线的挤压衬垫的俯视图；
图2：纬线以及粘附到其上的硅酮弹性体的一个放大截取的部分；
图3：如图2所示的部分，但纬线在挤压压力下处于压缩状态。
具体实施方式
挤压衬垫1具有支撑织物S，该支撑织物S由相交的经线2和纬线3形成，经线2和纬线3分别由绞合的金属线构成。在此，X坐标在纬线3的方向上延伸，Y坐标在经线2的方向上延伸，Z坐标既垂直于X坐标又垂直于Y坐标延伸。Z坐标因此在挤压衬垫1的厚度方向上延伸。
在当前情况下，以条带6形式的硅酮弹性体施涂物4平行于纬线3延伸。硅酮弹性体施涂物4的条带6具有明显大于纬线3的直径D的宽度B(这里：约3倍至4倍)，其中硅酮弹性体施涂物4的各个条带6不接触，所以在纬线3的方向上分别在相邻的纬线3之间还余留有同样条带形的、被各个经线2中断的自由空间7。这些自由空间7的宽度大致相当于纬线3的直径D。
图2以放大的透视图示出了从图2中截取的部分5。借助平行于Z坐标的穿过纬线3的假想剖面，可以看出，条带形的硅酮弹性体施涂物4具有施涂高度Z，施涂宽度Y和施涂长度X，其中在分别两个相邻的经线2之间延伸的施涂物长度在X坐标的方向上分别并行设置(aneinandergesetzt)，以便实现硅酮弹性体施涂物4在纬线3的整个长度上都在挤压衬垫1中延伸的长度。
从图3中可以看出，在挤压工序中，在挤压压力的作用下，硅酮弹性体施涂物4和金属纬线3都被压缩。由此，硅酮弹性体施涂物将其横截面形状从具有相对锐利边缘的矩形改变为椭圆形，即，具有彼此平行的顶侧和底侧和倒圆角的侧线，即凸出的侧面的椭圆形。在纬线3的情况下，发生从在无负荷状态下的圆形横截面到在压力作用下的同样椭圆形横截面的变形，其中在Z坐标方向上测量的厚度D'在此相对于原始直径D相应地减小。
从图3中可以看出，在挤压压力下所有下部金属线或在旋转所述挤压衬垫1时所有上部金属线(“下部”和“上部”分别相对于经线2和纬线3的相交点而言)都与加热板和/或挤压板(二者均未在图3中示出)紧密且均匀接触。由此能够实现从加热板到挤压制品上在挤压压力下均匀的热量流动，这对涂覆表面的品质具有非常积极的影响。
根据现有技术，所有挤压衬垫仅部分地传递热量，因为它们仅提供与加热板的点对点接触。对于带有硅酮线的编织的挤压衬垫，只有裸露的、处于高位的金属线与加热板接触。在表面涂覆有硅酮弹性体的衬垫的情况下，同样只有突出超过硅酮弹性体层的金属线可以形成导热式接触。与此相反，根据本发明的挤压衬垫1仅在一侧、即涂覆侧上具有衬垫层，即，硅酮弹性体施涂物4。未涂覆的一侧与此相反地显示出较大的金属区域作为接触区域，这就是为什么在压机设备中发生非常快速的热量流动。
如果挤压衬垫1在压力下被压缩，则硅酮弹性体施涂物4如图3所示地这样被压缩，使得涂层侧上的金属经线2和纬线3同样与加热板或挤压板(取决于插入压机设备时的定向)非常紧密地接触。这可以通过比较在按照图2的无负荷状态下相对于按照图3的压缩状态嵌入硅酮弹性体施涂物4中的纬线3的顶侧O与挤压衬垫1的表面之间的距离A和A'而看出。通过在按照图3的压缩状态下硅酮弹性体施涂物4在Y方向上的移动，(压缩的)纬线3比处于无负荷状态下更加接近硅酮弹性体施涂物4的表面8(并且因此还更加接近挤压衬垫1的表面)，由此改善了衬垫的导热性。在硅酮弹性体施涂物4的底侧上，纬线3在挤压衬垫1的无负荷状态(图2)和负荷状态(图3)下都直接位于硅酮弹性体施涂物4的表面上，由此在这里也可以实现非常好的传热。在按照图3的挤压衬垫的压缩状态下，通过所示出的纬线3向椭圆形的扩宽来进一步改善导热式接触。应该注意的是，在制造挤压衬垫1的过程中，未交联的硅橡胶的施涂是从图1以及图2和3中可见的挤压衬垫1的顶侧进行的。尽管挤压衬垫1的彼此交织的经线2和纬线3具有波纹状的走向，但是条带状的硅酮弹性体施涂物4分别形成了平坦的表面，相对于该平坦表面，嵌入的纬线3在它们的长度上观察分别具有相对于硅酮弹性体施涂物4的条带6的朝上指向的表面8而言不同的上部距离。
附图标记列表
1 挤压衬垫
2 经线
3 纬线
4 硅酮弹性体施涂物
5 截取的部分
6 条带
7 自由空间
8 表面
B 宽度
D 直径
D' 厚度
O 顶侧
S 支撑织物

Claims (9)

1.一种用于在液压式单层或多层热压机中使用的挤压衬垫(1)，包括包含金属线的支撑织物(S)和由交联的橡胶制成的弹性体施涂物(4)，其特征在于，弹性体施涂物(4)在3D打印工艺中借助打印装置施涂到支撑织物(S)上，其中根据所需弹性体施涂物(4)的3D拓扑图的、在考虑热压机中的不同厚度公差的情况下先前确定的数字化数据进行所述施涂，以提供能够补偿所述厚度公差的、具有不同局部厚度的挤压衬垫(1)。
2.根据权利要求1所述的挤压衬垫，其特征在于，所述橡胶在铂催化剂的存在下交联。
3.根据权利要求1所述的挤压衬垫，其特征在于，铂催化的橡胶通过UV光被交联或硫化。
4.根据权利要求1所述的挤压衬垫，其特征在于，所述橡胶是硅橡胶、氟硅橡胶、氟橡胶或混合物或两种或更多种上述橡胶的共混物。
5.根据权利要求1所述的挤压衬垫，其特征在于，弹性体施涂物(4)的层与施涂在所述层上方的弹性体施涂物(4)的层相连。
6.根据权利要求1所述的挤压衬垫，其特征在于，支撑织物(S)包括具有不同热导率的金属线，这些金属线根据存在于热压机的加热板中的热分布区而在挤压衬垫(1)上分布地布置。
7.一种制造用于在液压式单层或多层热压机中使用的挤压衬垫(1)的方法，所述挤压衬垫包括包含金属线的支撑织物(S)和由交联的橡胶制成的弹性体施涂物(4)，其特征在于，在打印装置中通过3D打印工艺在所述支撑织物(S)上施涂至少一种橡胶，所述橡胶交联成弹性体施涂物(4)，其中根据所期望的弹性体施涂物(4)的3D拓扑图的在考虑热压机中的厚度公差的情况下先前确定的数字化数据进行所述橡胶的施涂，以提供能够补偿所述厚度公差的、具有不同的局部厚度的挤压衬垫(1)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据先前确定的X、Y和Z坐标进行打印装置的控制，所述X、Y和Z坐标对应于施涂长度X、施涂宽度Y和施涂高度Z。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，进行以条带(6)的形式的橡胶的施涂，所述条带平行于支撑织物(S)的经线(2)和/或纬线(3)地延伸，其中在彼此平行的条带(6)之间形成自由空间(7)。
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