DE19717637A1 - Aluminiumhaltige Preßplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf laminierte, auf Aluminium/einer Aluminiumlegierung basierende Preßplatten, welche in Hitze- und Druckanwendungen zur Herstellung dekora­ tiver Laminate verwendet werden, und genauer auf eine verbes­ serte Preßplatte, welche eine Aluminiumhaltige Legierungs­ kernplatte und eine eloxierte glanzgeschliffene oder textu­ rierte Verkleidungsschicht aus Aluminium umfaßt und die Her­ stellung dekorativer Laminate mit qualitativ hochwertigen Oberflächen mit Schürf-, Kratz-, Schab- und Schleifver­ schleißbeständigkeit ermöglicht, sowie ebenfalls auf ein Ver­ fahren zur Herstellung der Preßplatten.

Die Herstellung dekorativer Laminate und deren Verwendung ist dem Fachmann wohlbekannt. Sie werden ausgedehnt für viele un­ terschiedliche Oberflächenanwendungen und strukturell ver­ wandte Anwendungen in Gewerbe-, Instituts- und Wohnbereichen verwendet, bei denen zufriedenstellende Eigenschaften wie Äs­ thetik, Haltbarkeit, Reinigungsfähigkeit und andere einzigar­ tige Eigenschaften erwünscht sind. Beispielsweise sind deko­ rative Laminate besonders gut geeignet für Wohn-, Instituts- und Büromöbel, Küchenarbeitsplatten (kitchen countertops), Badezimmereinrichtungen, Vitrinen, Wandtäfelungen, Türen, di­ rekt aufgetragene Fußbodenbeläge und Bodenfließen für den Zu­ gang zu Computerzimmern, Deckplatten von Arbeitsplätzen für Computer und elektronische Komponenteneinheiten, Laborbankar­ beitsplatten, Toilettentrennwände und viele andere Anwendun­ gen, bei denen neben ihrer innewohnenden dekorativen Erschei­ nung bestimmte verstärkte Eigenschaften wie Nachformbarkeit, Feuerbeständigkeit, Verschleißbeständigkeit, elektrostatische Entladung, Verfärbungsbeständigkeit gegen starke Chemikalien, Beständigkeit gegenüber falscher Verwendung sowie physikali­ sche Festigkeit erforderlich ist.

Dekorative Laminate können geeigneterweise in zwei allgemeine Kategorien unterteilt werden, nämlich in dekorative Hoch­ drucklaminate und dekorative Niederdrucklaminate, bezogen auf die unterschiedlichen und oft einzigartigen Zusammensetzun­ gen, Verarbeitungen, Eigenschaften und somit Anwendungen je­ des Typs. Dekorative Hochdrucklaminate sind mehr geeignet für Anwendungen mit "hoher Verwendung und Fehlverwendung", insbe­ sondere wenn "kalte" Biegbarkeit oder durch Wärme ausgelöste Nachverformbarkeit benötigt wird, beispielsweise bei waag­ rechten Arbeits- und Betriebsoberflächen und Bodenfließen, wo ihre im allgemeinen überlegenen Verschleißbeständigkeits- und Stoßbeständigkeitseigenschaften vorteilhaft sind. Dekorative Niederdrucklaminate sind am nützlichsten für Anwendungen mit geringem Verschleiß und für senkrechte Oberflächen, insbeson­ dere wenn die einfache Herstellung und Nontage wichtige Erwä­ gungen sind, wie bei Vitrinen und Wandvertäfelungen. Jedoch schließen sich derartige vorstehend genannte Anwendungen nicht gegenseitig aus, da beispielsweise dekorative Hoch­ drucklaminate gewöhnlich für Vitrinenflächen und -beläge und dekorative Niederdrucklaminate gewöhnlich für waagrechte ebenso wie für senkrechte Oberflächen (und zur strukturellen Unterstützung) in beispielsweise "zerlegbaren" und anderen preiswerten Möbelgegenständen verwendet werden. Ein bestimm­ ter Produkthersteller kann vorteilhaft beide zusammen verwen­ den, wie bei einem Büroschreibtisch mit einer Oberseite aus dekorativem Hochdrucklaminat und Sockeln und einer anspruchs­ losen Platte aus dekorativem Niederdrucklaminat.

Dekorative Hochdrucklaminate werden, wie der Name andeutet, unter relativ hohen Drucken von normalerweise 7,0 MPa (1000 psi) Überdruck oder mehr in einer erhitzten hydraulischen Flachbettpresse hergestellt, um den erforderlichen Harzfluß, die erforderliche Härtung und Festigung der verschiedenen Verbundschichten (oder Plättchen) zu einer vereinigten lami­ nierten Einheit zu erhalten. Das Laminat umfaßt typischerwei­ se eine Mehrzahl an Füllstoffen oder Kernschichten (Lagen), die am gewöhnlichsten aus mit einem heißhärtenden Phenol- Formaldehyd-Polymer (Phenolharz) imprägnierten Kraftpapier bestehen. Das verwendete Papier und/oder Phenolharz können modifiziert werden, damit dem letztendlichen Laminat bestimm­ te gewünschte Eigenschaften verliehen werden. Beispielsweise kann das Phenolharz mit einem Weichmacher zur Verbesserung der Nachverformbarkeit oder entweder das Kraftpapier oder das Phenolharz mit nicht entflammbaren Salzen oder anderen Addi­ tiven zur Verstärkung der Feuerfestigkeit modifiziert werden. Zusätzlich können andere auf Phenol basierende Verbindungen und Aldehyde zur Änderung der Eigenschaften des Basisharzes verwendet werden. Auf die Füllstofflagen werden eine oder mehrere dekorative Oberflächenschichten gegeben, welche am gewöhnlichsten hochveredelte Alpha-Cellulosepapiere umfassen, die mit einem heißhärtenden Melamin-Formaldehydharz (Melamin­ harz) behandelt sind. Wiederum können die Papiere und/oder das Melaminharz modifiziert werden, um bestimmte gewünschte Laminateigenschaften zu fördern. Beispielsweise können die Papiere einen Anteil Baumwoll-Linterfasern oder harter ab­ schleifender Schleifstaubpartikel enthalten, um jeweils die Nachverformbarkeits- oder Verschleißbeständigkeitseigenschaf­ ten zu verbessern; ähnlich kann das Harz mit Weichmachern wie o,p-Toluolsulfonamid oder verschiedenen Glykolen oder mit Schleifstaub modifiziert werden, um ebenfalls jeweils die Nachverformbarkeits- oder Verschleißbeständigkeitseigenschaf­ ten zu verstärken. Zusätzlich können andere Amine wie Aceto­ guanamin oder Harnstoff in der Harz-Formulierung ebenso wie andere Aldehyde vorteilhaft verwendet werden. Weiterhin wur­ den Polyhydroxyverbindungen wie verschiedene Zucker zur Modi­ fizierung des Melamin-Basisharzes verwendet, und eine Viel­ zahl Katalysatoren (normalerweise Säuren oder säurebildende Salze wie organische oder anorganische Säure/Aminsalze) und Preßplattentrennmittel (typischerweise vom Fettsäuresalztyp) werden im allgemeinen dem Melamin-Oberflächenharz ebenso zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften als auch zur Steuerung der Eigenschaften des letztendlichen Laminats zuge­ geben. Der Oberflächenaufbau des Laminats besteht im Fall von einfarbigen Papieren typischerweise aus einer einzelnen Lage aus pigmentiertem und enorm gefülltem Papier (mit Trübungs­ mitteln wie TiO₂ und Ton), oder aus einer Lage aus pigmen­ tiertem und gefülltem Papier, auf dessen oberste Oberfläche ein Muster oder Entwurf durch Tiefdruck oder anderweitig auf­ gedruckt ist (gewöhnlich als "Druckschicht" bezeichnet), und auf welche ein leichtes (40 g/m² oder weniger) natürliches oder getöntes Farbpapier mit geringer Trübung zum Schutz der Drucktintenreihe gelegt ist (gewöhnlich als "Auflage" be­ zeichnet), welche bei Druck im wesentlichen durchsichtig wird und dadurch das Muster darunter sichtbar macht und die ober­ ste Oberfläche des erhaltenen Laminats bildet. Im Fall einer Farbe ist die oberste Oberfläche des Laminats normalerweise das einfarbige dekorative Papier selbst, obwohl für bestimmte Anwendungen auch eine Auflage in Verbindung damit verwendet werden kann.

Im Gegensatz dazu werden dekorative Niederdrucklaminate in einer erhitzten hydraulischen Flachbettpresse bei beträcht­ lich niedrigeren Drücken von etwa 2,07 MPa (300 psi) Über­ druck und höheren Härtungstemperaturen hergestellt, wobei im allgemeinen sehr kurze Zykluszeiten und danach eine heiße Entnahme aus der Presse verwendet werden. Der Kern des Lami­ nats oder Substrats besteht normalerweise aus einer einzigen vereinigten Platte wie einer auf Holz basierenden Spanplatte oder einer Faserplatte mit mittlerer Dichte (MDF), obwohl an­ dere Plattenarten, beispielsweise eine Zementfaserplatte, für bestimmte Anwendungen verwendet werden können. Die Oberflä­ chen der Platte, typischerweise eine Spanplatte oder MDF- Platte, sind mit einer oder mehreren Lagen aus mit Melamin­ harz imprägnierten dekorativen Papieren bedeckt. Normalerwei­ se wird eine einzige Lage mit einer Farbe oder Druckpapier (ohne eine Auflage) als Oberfläche jeder Plattenfläche ver­ wendet, um die Platte "auszugleichen" und eine Verwerfung des Laminats zu verhindern, obwohl eine Auflage und andere Kombi­ nationen von Oberflächenpapieren für bestimmte Zwecke verwen­ det werden können. Die Zusammensetzung der dekorativen Ober­ flächenpapiere entsprechen im wesentlichen denen für dekora­ tive Hochdrucklaminate, obwohl bestimmte Eigenschaften wie Grundgewicht, Porösität, Dichte und pH zur Verbesserung der Verarbeitung etwas geändert werden können. Die allgemeine Be­ zeichnung "Melaminharz" wird auf fast gleiche Weise wie bei dekorativen Hochdrucklaminaten angewandt, insoweit das Basis­ harz mit Copolymeren, Weichmachern, Katalysatoren, Trennmit­ teln, Schleifstaub und zahlreichen anderen Reaktanden und Ad­ ditiven zur Verbesserung der Laminatverarbeitung und/oder seiner Eigenschaften modifiziert werden kann. Normalerweise ist das Oberflächenbasisharz vom Melaminharz-Typ, obwohl Harnstoff-Formaldehydharz entweder allein oder in Kombination mit dem Melaminharz vorteilhaft verwendet werden kann. Um den Harzfluß und die Härtung und damit die Bindung der dekorati­ ven Schichten an die Platte während der normalerweise einge­ setzten sehr kurzen Preßzyklen unter niedrigem Druck und ho­ her Temperatur zu erleichtern, werden die Oberflächenharze im Gegensatz zu den entsprechenden dekorativen Hochdrucklamina­ ten normalerweise beträchtlich weicher gemacht (zur Fließför­ derung) und einer stärkeren Katalyse unterworfen. Die kurzen Zykluszeiten sind nicht nur aus Produktivitätserwägungen, sondern auch zur Vermeidung einer übermäßigen Erhitzung der Substratplatte selbst gewünscht, welche eine Blasenbildung und sogar eine heftige " Explosion" der Platte während der Druckfreisetzung und der heißen Entnahme aus der Presse auf­ grund schneller Verflüchtigung von bis zu diesem Punkt in der Platte eingeschlossener Feuchtigkeit verursachen kann.

Der Fachmann wird anerkennen, daß die hier enthaltene Papier­ technologie und Harzchemie, welche mit der Herstellung von dekorativen Hochdruck- und Niederdrucklaminaten verbunden ist, nicht einschließlich und erschöpfend ist, sondern nur allgemein beschreibend sein soll. Genaue Beschreibungen der Verfahren für dekorative Hochdruck- und Niederdrucklaminate und die jeweils darin eingesetzte Ausrüstung werden nachste­ hend in größeren Einzelheiten diskutiert.

Die Herstellung dekorativer Laminate hat eine Reihe von Neue­ rungen erfahren, welche zu größeren und größeren Erwartungen des Verbrauchers hinsichtlich der Beständigkeit von dekorati­ ven Laminaten und der Beständigkeit gegen Kratz-, Schürf-, Schab- und Schleifbeschädigung geführt haben. Anstrengungen, derartige verschleißbeständige dekorative Laminate, insbeson­ dere dekorative Hochdrucklaminate zu erzeugen, schlossen eine Vielzahl an Mitteln zur Herstellung einer harten Oberfläche ein, welche gegenüber einem Abbau durch physikalisches Schleifen usw. beständig ist. Beispielsweise wurden harte Aluminiumoxid-Staubkörner von unterschiedlicher Größe in die Laminatoberfläche gegeben, um die Produktbeständigkeit zu verbessern. Jedoch zerstört die Verwendung von Aluminiumoxid- Staubkörnern zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit ei­ nes dekorativen Laminats selbst in kleinen Korngrößen und Konzentrationen die Oberflächenfeinstbeschaffenheit herkömm­ licher Edelstahlpreßplatten, welche früher zur Herstellung dekorativer Laminate eingesetzt worden sind.

Die physikalische Wechselwirkung des Schleifstaubs der Formu­ lierung mit der Oberfläche der Preßplatte führt zu winzigen Kratzern und zu einem geringeren Glanz, Trübung, hohem "Weichglut"-Fleck-Texturverschleiß und gelegentlich zu Me­ tallabrieb. Weiterhin führt, da die Oberflächenbeschaffenheit der Preßplatte ihre gesamte Oberflächenbeschaffenheit auf das letztendliche laminierte Produkt überträgt, damit beispiels­ weise eine Hochglanz- oder texturierte Oberflächenbeschaffen­ heit auf dem dekorativen Laminat gebildet wird, eine erhebli­ che Zerkratzung der Oberflächenfeinstbeschaffenheit der Preß­ platte dazu, daß die Preßplatte unverwendbar wird, und macht oft ein Aufpolieren der beschädigten Preßplatte unter be­ trächtlichen Kosten oder eine letztendliche Verschrottung er­ forderlich. Herkömmlich glanzgeschliffene Edelstahl-Preß­ platten erleiden normalerweise eine inakzeptabel ernsthafte Feinstverkratzung bei einer so geringen Verwendung wie einem Preßvorgang, der mit selbst relativ kleinen groben Aluminiu­ moxidkörnen durchgeführt wird. Texturierte Edelstahl-Preß­ platten werden ebenfalls durch grobe Aluminiumoxidkörner leicht feinstverkratzt. Obwohl dies im Vergleich zu den hoch­ glanzgeschliffenen Platten aufgrund dem im allgemeinen viel geringeren Ausgangsglanzniveau und der innewohnenden Textur nicht so augenscheinlich ist, macht die entstehende schritt­ weise Verschlechterung des Glanzes und die Texturerosion, insbesondere bei Verwendung von größerem Schleifstaub in hö­ heren Konzentrationen, eine gelegentliche Nachbearbeitung notwendig.

Chromplattierte Stahlpreßplatten erleiden nach relativ weni­ gen Preßvorgängen ebenfalls eine ernsthafte Feinstverkrat­ zung. Die Chromplattierung und die stromlose Abscheidung von Nickel nach dem Backen auf Edelstahlplatten wurden verwendet, lösen aber nicht befriedigend die Probleme der durch Schleif­ staub verursachten Feinstverkratzung und des Plattenver­ schleißes. Des weiteren wird durch Glanzschleifvorgänge, wel­ che für Hochglanzplatten verwendet werden, oder durch Stahl­ sandstrahlvorgänge, welche für texturierte Platten verwendet werden, leicht die dünn plattierte Schicht uneinheitlich ent­ fernt, was beträchtliche Kosten für das Abziehen und die er­ neute Plattierung der Oberfläche verursacht. Der Trend zu größeren Konzentrationen an sogar größeren Schleifstaub- Formulierungen verschlimmert diese Probleme nur noch.

Zur Herstellung dekorativer Laminate verwendete Preßplatten sind in ihrer Gesamtgeometrie ein bißchen einzigartig. Die hierfür grundsätzlich aus verschiedenen Stahlgraden, insbe­ sondere Edelstahl hergestellte Preßplatte ist eine flache Schicht mit rechteckigem Querschnitt mit vergleichbarer Länge und Breite, beispielsweise so groß wie jeweils 6,1 m (20 Feet) und 2,44 m (8 Feet). Während die Preßplatten entgegen­ gesetzte große ebene Oberflächenbereiche haben, sind sie ty­ pischerweise nur etwa 0,32 cm (1/8 inch) dick, obwohl ihre Dicken von etwa 0,16 cm (1/16 inch) bis 1,27 cm (1/2 inch) in Abhängigkeit von ihrer besonderen Anwendung variieren können.

Wenn die ebenen Oberflächen der Preßplatten poliert und an­ schließend zu ihrem letztendlichen Zustand glanzgeschliffen werden, nehmen sie idealerweise die Erscheinung einer spie­ gelartigen Schicht an. Um diese erforderliche Beschaffenheit zu erhalten, müssen mikroskopische Oberflächenunterbrechungen und Unregelmäßigkeiten jeglicher Art minimiert werden. Klei­ nere Ungenauigkeiten in der Oberfläche der Preßplatten werden während des Pressens und der Härtungsvorgänge auf die Ober­ fläche des Laminats übertragen und führen daher zur Erzeugung eines minderwertigen und mit inakzeptabler Glanzbeschaffen­ heit versehenen Laminats.

Die Begriffe Polieren und Glanzschleifen sollten geklärt wer­ den, da es oft Mißverständnisse zwischen der dekorativen la­ minierenden und der metalloberflächenbearbeitenden Industrie gibt. Bei der ersteren werden die zwei Begriffe leicht syn­ onym verwendet, und es ist nicht ungewöhnlich, sich zur Her­ stellung von dekorativen Hochglanzlaminaten auf "polierte" Preßplatten zu beziehen, welche tatsächlich nachfolgend zu einer spiegelartigen Beschaffenheit glanzgeschliffen wurden, wobei als die Beschaffenheit beschreibende Namen "poliert", "glänzend", "schimmernd" und "lackiert" eingeschlossen sind. Jedoch gibt es in der metalloberflächenbearbeitenden Indu­ strie eine genaue Unterscheidung zwischen den zwei Verfahren wie in "The American Society for Metals (ASM) Handbook (Ninth Edition, Volume 5, Surface Cleaning, Finishing and Coating, 1982, S. 107-116) beschrieben. Polieren, typischerweise mit endlosen Stoffriemen, die mit einem Schleifmittel beladen sind, wird zur Entfernung zermahlender Linien, Kratzer, Ver­ tiefungen, Dellen und anderer Oberflächendefekte verwendet. Oft wird eine Reihe schleifender Riemen, fortschreitend von gröberem Schleifstaub zu feinerem Schleifstaub, beispielswei­ se mit 180 Grit-Polieren beginnend, gefolgt von nacheinander 240-, 320- und schließlich 400 Grit-Polieren zur Herstellung für die letztendlichen Glanzschleifvorgänge verwendet.

Nach dem Polieren auf die gewünschte Glätte kann die Oberflä­ che anschließend glanzgeschliffen werden, normalerweise unter Verwendung eines Stoffscheibenrads oder von "Mop"-Einheiten in Verbindung mit relativ feinen Schleifmitteln, welche typi­ scherweise in emulgierten "Fettsäureschmieren" oder in fe­ sten, schmelzbaren Wachsen gebunden sind. Es gibt zwei unter­ schiedliche Arten von Glanzschleifen. Aufeinanderfolgend wird zuerst ein "Hartglanzschleifen" mit einem mittelharten und starren Mop und einer gemäßigt aggressiven Verbindung oder "Rouge" verwendet, um verbliebene Polierstellen zu entfernen und die Oberfläche weiter zu glätten. Schließlich wird ein "Farbglanzschleifen" mit einem weichen "schlaffen" Mop und sehr feinem Rouge verwendet, um nach dem anfänglichen Hart­ glanzschleifvorgang verbliebene Stellen zu entfernen, was zu einer sehr glatten, kratzerfreien, spiegelartigen Hochglanz­ beschaffenheit führt.

Texturierte Preßplatten werden hergestellt, indem ihre ebenen Oberflächen mechanisch kugelgestrahlt, mechanisch geprägt oder chemisch geätzt oder mit Kombinationen davon behandelt werden, und sind normalerweise von weit geringerem Glanz als glanzgeschliffene Preßplatten. Das Glanzniveau des Laminats steht in direktem Bezug zum Glanz der Preßplatte, von der es hergestellt wird. Je größer der Glanz der Platte ist, um so größer ist der Glanz der entstehenden Laminatoberfläche, und um so mehr wird ein Plattenverschleiß auf beiden erscheinen.

Zusätzlich zum Nichtvorhandensein von Oberflächenuneinheit­ lichkeiten müssen die großen ebenen Oberflächen, welche zur Übertragung einer Oberflächenbeschaffenheit auf eine cellulo­ seunterstütztes viskose Harzmatrix verwendet werden, im größtmöglichen Ausmaß frei von Verwerfung sein. Eine Verwer­ fung nimmt im allgemeinen zwei Formen an; die erste ist ein regelmäßiger Bogen, welcher über die gesamte Längs- oder Querrichtung erscheint. In gemäßigten Niveaus ist dieser Bo­ gen tolerierbar, so lange die Preßplatte unter dem Druck der Presse eine nahezu perfekte ebene Ausrichtung annimmt. Die zweite Art von Verwerfung manifestiert sich in Form örtlicher Störungen und Buckel, wobei die unterschiedlichen relativen Höhen der Preßplatte von einer hypothetischen perfekt ebenen Oberfläche aus bestimmt werden. Diese zweite Art von Verwer­ fung ist vollständig unangenehm, da sie oft nicht unter dem Druck der Presse korrigiert wird und so gelegentlich zu einer defekten Laminaterscheinung und zum Verschrotten der Preß­ platte führt.

Somit ist das Niveau der Herstellungsgenauigkeit, welche zur Fertigung und Aufrechterhaltung einer insgesamt defektfreien Makro- und Mikrobeschaffenheit und einer verwerfungsfreien Oberfläche auf beiden Seiten der Preßplatte erforderlich ist, kritisch. Beispielsweise werden zur Herstellung von dekorati­ ven Hochdrucklaminaten Preßplatten im allgemeinen in einer aufeinandergestapelten Anordnung mit zwei dazwischen befind­ lichen Verbundstoffen aus laminatharzimprägierten Papieren verwendet, deren in Kontakt mit den Platten befindlichen Oberflächen entgegengesetzte Richtungen einnehmen. Mehrfach­ schichten aus überlappendem Laminatmaterial und Preßplatten, sogenannte "Packungen" oder Bücher", werden dann in eine Presse zur thermischen Härtungs- und Druckbehandlungsverfe­ stigung geladen. Wenn entweder eine übermäßiger Verwerfung der ersten Art oder irgendeine Verwerfung der zweiten Art in den Preßplatten oder eine Uneinheitlichkeit in der Oberflä­ chenbeschaffenheit vorhanden ist, werden beträchtlich schäd­ liche Defekte in der entstehenden dekorativen Laminaterschei­ nung auftreten.

Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein gehärte­ tes flaches Arbeitsstück, zum Beispiel eine Preßplatte, mit einer quälitativ hochwertigen Mikrobeschaffenheit und stark ausgeweiteter Betriebsdauer und ohne nachteilige Verwerfung zur wirtschaftlichen Herstellung verschleißbeständiger deko­ rativer Laminate mit verbesserter Beständigkeit gegenüber Schürf-, Kratz-, Schab- und Schleifbeschädigung, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer eloxierten Aluminium-Preß­ platte, welche eine beträchtlich größere Verschleißbeständig­ keit bei der Herstellung dekorativer Laminate bietet, bereit­ zustellen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Preßplatte nach Anspruch 1, durch ein Preßgerät nach Anspruch 11 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Preßplatte nach Anspruch 14 gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die be­ gleitenden Zeichnungen genauer erläutert.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine Preßplatte aus Alu­ minium oder einer Aluminiumlegierung zur Herstellung dekora­ tiver Laminatschichten in einem Preßgerät für dekorative La­ minate. Die Preßplatte umfaßt eine im wesentlichen flache Kernplatte, welche entgegengesetzte ebene Preßoberflächen mit beträchtlicher Fläche hat. Die Kernplatte besteht aus einer Aluminiumlegierung mit einer 0,2%-igen Quetschgrenzspannung oder einer Streckgrenze bei 0,2% Dehnung von nicht weniger als etwa 180 MPa bei 140°C. Eine geeignete Kernplattenzusam­ mensetzung kann aus entweder der 2000- oder 6000-Reihe der Aluminium-Legierungen gewählt werden, welche in "The American Society for Metals (ASM) Handbook® Desk Edition, 1985, S. 6,8-6,11," ausgeführt sind. Diese Aluminiumlegierungen enthal­ ten geeignete Mengen an legierungsbildenden Elementen, durch welche die notwendigen minimalen Quetschgrenzspannungseigen­ schaften geliefert werden.

An die ebenen Oberflächen der Kernplatte ist eine Verkleidung aus Aluminium mit einer Reinheit von nicht weniger als etwa 99% vollständig gebunden. Aluminium oder Aluminiumlegierun­ gen, welche aus der im vorstehend genannten Nachschlagewerk ausgeführten 1000-Reihe ausgewählt sind, sind zur Verwendung geeignet. Die Reinheit der Aluminiumverkleidung ist wichtig, da durch sie der Erhalt einer Hochglanz-Oberflächenbeschaf­ fenheit möglich wird, welche im wesentlichen frei von sicht­ baren Defekten einschließlich Anzeichen von Korngrenzen ist. Einige der Kernplattenlegierungen, welche erfindungsgemäß verwendet werden können, sind für die Entwicklung von Kornli­ niendefekten während der Eloxierung anfälliger als andere, was von der Art und der Konzentration der legierungsbildenden Elemente abhängig ist, welche die bestimmte Legierung umfaßt. Durch die im wesentlichen reine Aluminium-Verkleidung über der Kernplattenlegierung wird das mit jeder der ausgewählten erfindungsgemäßen Kernplattenlegierungen verbundene Problem der Kornliniendefekte vermieden und als solches eine breitere Auswahl an Legierungen beruhend auf den optimalen gewünschten mechanischen Eigenschaften möglich. Auf der Oberfläche der Aluminiumverkleidung ist mittels eines Eloxierungsverfahrens ein kontinuierlicher Film aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) bereitge­ stellt, welcher eine bis zu etwa 50 µm (Mikron) reichende Dicke hat. Der Aluminiumoxidfilm wird nachfolgend unter Ver­ wendung einer geeigneten Glanzschleifausrüstung und glanz­ schleifenden Verbindung oder "rouge" glanzgeschliffen, um die Plattenoberfläche mit der gewünschten spiegelartigen Beschaf­ fenheit zu versehen. Die Reinheit der Aluminiumverkleidung ist für texturierte Platten nicht so kritisch, obwohl ausge­ wählte Materialien der 1000-Reihe immer noch bevorzugt sind. Die im Vergleich zur härteren Kernplattenlegierung relativ weiche Aluminiumverkleidung erleichtert die mechanische Prä­ gung eines Texturplans in die Plattenoberfläche. Nach der Texturierung der Plattenoberfläche durch ein geeignetes Ver­ fahren wird die Oberfläche wie vorstehend eloxiert.

Die erfindungsgemäße Preßplatte wird durch Bereitstellung ei­ ner Kernplatte, welche auf einer Aluminiumlegierung basiert und die notwendige Zusammensetzung hat, um eine 0,2%-ige Quetschgrenzspannung von nicht weniger als etwa 180 MPa bei 140°C zu erreichen, und anschließender Verkleidung der Kern­ platte mit einer Schicht aus Aluminium mit einer Reinheit von nicht weniger als etwa 99% hergestellt. Die Bindung der Alu­ miniumschicht an die Kernplatte wird mittels Diffusionsbin­ dung durch die Verwendung von Hitze und Druck beim Walzen der Materialpaarungen erreicht. Nachdem das Aluminium an die Ba­ sisplatte aus einer Aluminiumlegierung diffusionsgebunden und die Plattenoberfläche nachfolgend mit der gewünschten Be­ schaffenheit oder Textur hergestellt worden ist, wird die Verkleidungsschicht oxidiert, wie durch Eloxieren, um einen integrierten Film aus Aluminiumoxid mit einer bis zu etwa 50 µm (Mikron) reichenden Dicke und vorzugsweise im Bereich von etwa 10 bis 50 µm (Mikron) Dicke bereitzustellen.

Die Erfindung wird durch die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer typischen Preßplat­ te;

Fig. 2 eine entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 entnommene Schnittansicht durch den erfindungsgemäßen Preßplattenver­ bundstoff aus Aluminiumoxid-Aluminium-Aluminiumhaltiger Le­ gierung-Aluminium-Aluminiumoxid; und

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Abschnitts einer stellvertre­ tenden Hochdruckflachbettpreß- und Packeinheit, in welcher die erfindungsgemäßen Preßplatten verwendet werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen hat die erfin­ dungsgemäße Preßplatte 10 eine im wesentlichen rechteckige Form und entgegengesetzte ebene Preßoberflächen 11 und 12 mit beträchtlicher Fläche. Die Preßplatte umfaßt eine Anzahl in­ dividueller Schichten, genauer eine Kernplatte 15 und obere und untere Aluminium-Verkleidungsschichten 16 und 17, welche die freigelegten ebenen Oberflächen 11 und 12 bilden. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 der Zeichnungen hat die im wesentlichen flache Kernplatte entgegengesetzte ebene Preßoberflächen mit beträchtlicher Fläche, wie vorstehend erwähnt. Die Kernplatte muß aus einer Aluminiumlegierung bestehen, welche eine über­ schüssige 0,2%-ige Quetschgrenzspannung von etwa 180 MPa bei 140°C aufweist.

Für diesen Zweck geeignete Legierungen sind solche, die aus den 2000- und 6000-Reihen aus Legierungen ausgewählt sind, welche in "The American Society for Metals (ASM) Handbook® Desk Edition (1985) ausgeführt sind. Derartige Legierungen schließen die nachstehend gezeigten ein. In Tabelle 1 ist ih­ re Streckgrenze bei 0,2% Dehnung, d. h. 0,2%-iger Quetsch­ grenzspannung bei verschiedenen Temperaturen angezeigt. In Tabelle 11 sind die nominalen Elementzusammensetzungen der Legierungen gezeigt, unter Anerkennung, daß in der Praxis be­ stimmte Grenzen an Elementkonzentrationen für jede Legierung aufgestellt worden sind.

Tabelle 1

Tabelle II

Die Aluminiumlegierungen der 2000- und 6000-Reihe sind hitze­ behandelbare verarbeitete Aluminiumlegierungen. Kupfer ist das hauptsächliche legierungsbildende Element für die Legie­ rungen der 2000-Reihe, während Magnesium und Silicium die hauptsächlichen legierungsbildenden Elemente der Legierungen der 6000-Reihe sind. Im allgemeinen besitzen die Legierungen der 2000-Reihe größere Streckgrenzen als die Legierungen der 6000-Reihe und sind daher zur erfindungsgemäßen Verwendung hinsichtlich der Preßplattenfestigkeit und Dimensionsstabili­ tät bevorzugt. Jedoch sind die Legierungen der 2000-Reihe aufgrund ihres hohen Kupfergehalts für die Entwicklung von Korngrenzendefekten während des elektrolytischen Eloxierungs­ verfahrens anfälliger, weshalb insbesondere die im wesentli­ chen reine Aluminiumverkleidungseloxalschicht auf den diese Legierungen umfassenden Kernplatten erforderlich ist, um der­ artige Kornliniendefekte erfindungsgemäß auszuschalten.

Es sollte selbstverständlich sein, daß Aluminiumlegierungen, welche zur Verwendung in erfindungsgemäßen Kernplatten geeig­ net sind, nicht auf solche begrenzt sind, welche in den vor­ stehenden Tabellen I und II aufgeführt sind, und daß nicht alle Legierungen der 2000- und 6000-Reihe geeignet sind, da einige nicht die Anforderung der minimalen Streckgrenze von 180 MPa bei 140°C erfüllen. Neben der Legierung selbst ist die andere wichtige Erwägung bei der Bestimmung der Streck­ grenze dieser hitzebehandelbaren Legierungen die Art des Här­ tens. Der Legierungs-Kennbuchstabe für eine stabile Härte ist "T", gefolgt von einer oder mehreren Zahlen, welche die spe­ zielle Behandlungsfolge anzeigen. Im allgemeinen ist die Streckgrenze um so größer, je größer die erste Zahl ist, wo­ bei die Härten T6 (lösungsheißbehandelt und künstlich geal­ tert) und T8 (lösungsheißbehandelt, kalt bearbeitet und künstlich gealtert) bevorzugt sind, wobei durch ein derarti­ ges Härten die mechanischen Eigenschaften und Dimensionssta­ bilität der Legierungen durch Ausscheidungswärmebehandlung wesentlich verbessert werden. Keine der Legierungen der 2000- und 6000-Reihe mit einer "O"-Härtebezeichnung, welche an­ zeigt, daß sie nur geglüht und nicht hitzebehandelt wurden, ist für die erfindungsgemäße Verwendung geeignet, da sie sehr geringe Streckgrenzen haben, d. h. normalerweise weniger als 100 MPa bei 25°C. Die Streckgrenze sinkt normalerweise derart mit erhöhter Temperatur, daß jede Legierung mit einer Streck­ grenze von mindestens 180 MPa bei 150°C wie in Tabelle 1 ge­ zeigt bei 140°C eine sogar größere Streckgrenze hat, womit das erfindungsgemäße Kriterium des kritischen Werts erfüllt oder übertroffen wird. Eine zur erfindungsgemäßen Verwendung bevorzugte Aluminiumlegierung ist 2014-T6 aufgrund ihrer ge­ forderten physikalischen Eigenschaften, einfachen Erhältlich­ keit aus Luftfahrtindustrieanwendungen und ihres Preises.

In der nachstehenden Tabelle III ist der Effekt des Härtens auf die Streckgrenze einer Legierung veranschaulicht. Von den drei ⁶⁰⁶I-Legierungsmaterialien ist nur das mit der T6-Härte in der erfindungsgemäßen Praxis geeignet.

Tabelle III

Daher sind Legierungen wie 2014-T6, 2024-T6, 2024-T81 und 6061-T6 spezifisch gehärtete Legierungen in den 2000- und 6000-Reihen, welche zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Preßplatte geeignet sind. Spezifisch gehärtete Legierungen innerhalb dieser Klassen besitzen die zur Verwendung in Preß­ platten notwendige Dimensionsstabilität. Dimensional zeigen diese gehärteten Legierungen keine meßbare Schrumpfung, Kriechdehnung oder Verwerfung bei fortlaufender Verwendung unter den Bedingungen eines typischen dekorativen Hochdruck­ laminierungsverfahrens, d. h. Preßplatten mit einer nominalen Dicke von 0,32 cm (1/8 inch), Temperaturen von 125 bis 150°C sowie Drücke von 7,0 bis 11,2 MPa (1000 bis 1600 psi) Über­ druck bei wiederholten Heiz- und Abkühlungszyklen.

Bei einem typischen dekorativen Niederdrucklaminierungsver­ fahren, unter Verwendung eines "Kurz-Zyklus"-Preßystems mit einer Öffnung, sind die Verfahrenstemperaturen beträchtlich höher, normalerweise im Bereich von 170 bis 190°C. Jedoch sind im allgemeinen die Legierungen, welche bei den niedrige­ ren Hochdrucklaminierungstemperaturen geeignet sind, auch bei den höheren Niederdrucklaminierungstemperaturen geeignet, ob­ wohl eine gewisse Veränderung der Plattengeometrie wie eine erhöhte Dicke für optimale Ergebnisse vorteilhaft sein könn­ te. Zusätzlich können spezifische Legierungen aus der 2000- Legierungsklasse ausgewählt werden, welche selbst bei diesen erhöhten Temperaturen die geforderten physikalischen Eigen­ schaften aufweisen. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, fällt die Streckgrenze für einige der Legierungen, die als für Hoch­ drucklaminatpreßplatten geeignet ausgewählt wurden, unter den kritischen Wert von 180 MPa bei Temperaturen oberhalb von 150°C und nähert sich an die für das Niederdrucklaminierungs­ verfahren verwendeten an. Jedoch sind diese Legierungen auf­ grund innewohnender Unterschiede in den Plattendimensionen und dem Verarbeitungsverfahren im Vergleich zu einem typi­ schen Hochdrucklaminierungspreßverfahren immer noch im allge­ meinen zur Verwendung als erfindungsgemäße Kernplatten geeig­ net. Normalerweise werden Niederdruckpreßplatten an den obe­ ren und unteren Heizplatten in der Presse befestigt. Die Heizplatten und Platten befinden sich unter erwärmten iso­ thermischen Bedingungen ohne die mit einem Hochdrucklaminie­ rungsverfahren verbundenen wiederholten Heiz- und Abkühlungs­ zyklen. Somit werden ausgelöste Spannungen, welche mit wie­ derholtem thermischen Ausdehnen und Zusammenziehen der Preß­ platten verbunden und unter dem in einer Hochdruckpresse er­ zeugten hochspezifischen Druck seitlich eingeschränkt sind, verhindert. Zusätzlich sind, da eine während der Heiz- /Kühlzyklen benötigte Wärmeübertragungseffizienz oder eine lichte Höhe nicht zu berücksichtigen ist, die Niederdruck­ preßplatten im allgemeinen dicker als Hochdruckpreßplatten, typischerweise im Bereich von 0,64 cm (1/4 inch) bis 1,27 cm (1/2 inch). Während die erhöhte Dicke der Niederdruckverfah­ rensplatten deren Streckgrenze an sich nicht wesentlich er­ höht, wohnt den dickeren Preßplatten eine größere Dimensions­ stabilität und geringere Anfälligkeit gegenüber Verwerfung inne. Wie ebenfalls aus Tabelle I ersichtlich, gibt es spezi­ fische gehärtete Aluminiumlegierungen der 2000-Reihe, welche ihre Streckgrenze oberhalb des kritischen 180 MPa-Werts selbst bei den höheren Niederdrucklaminierungspreßtemperatu­ ren beibehalten, wie beispielsweise die Legierungen 2219-T81 und 2618-T61.

An die entgegengesetzten ebenen Oberflächen der Kernplatte 15 sind dünne Verkleidungsschichten 16 und 17 aus Aluminium mit einer Reinheit von nicht weniger als etwa 99% vollständig ge­ bunden. Zur Verwendung als Verkleidung geeignete Legierungen sind die Aluminiumlegierungstypen der 1000-Reihe, beispiels­ weise die Legierungstypen 1070, 1050 und 1030. Am besten sollte die Verkleidungsschicht dünn sein und nach der nach­ folgenden Oxidation keine erkennbaren Beeinträchtigungen durch Kornlinien zeigen. Vorzugsweise sollte die Aluminium­ schicht eine Dicke im Bereich von etwa 50 bis 100 µm (Mikron) haben. Verkleidungsschichten mit einer Dicke außerhalb des bevorzugten Bereichs können verwendet werden, sind aber nicht zu empfehlen. Die Verkleidungsschicht aus Aluminium muß dick genug sein, um ein Polieren und Glanzschleifen oder eine Texturierung der Schicht vor dem Eloxieren durchführen und danach die gewünschte optimale eloxierte Oberflächendicke er­ halten zu können, darf aber nicht zu dick sein, damit nach dem Eloxieren keine weiche, dehnbare Grenzfläche zwischen der eloxierten Schicht und der darunterliegenden Legierungskern­ platte verbleibt, welche die Platteneigenschaften ungünstig beeinflussen würde.

Wie vorstehend genannt werden die dünnen Verkleidungsschich­ ten 16 und 17 aus Aluminium vollständig an die Kernplatte 15 gebunden, was vorzugsweise durch die Erzeugung einer durch das Anlegen von Wärme und Druck an den Verbundstoff erhalte­ nen Diffusionsschicht 20 bewirkt wird. Diese zwischenliegende Diffusionsschicht besteht aus einem abnehmenden aluminiumrei­ chen Gefälle, welches sich von der Rückseite der Aluminium- Verkleidung bis in den Legierungskern erstreckt, und als sol­ ches gibt es keine ausgeprägte bindende Grenzfläche zwischen der Oberflächenschicht der Aluminium-Verkleidung und dem Substrat aus der Aluminiumlegierung, was beispielsweise der Fall wäre, wenn eine Aluminiumfolie chemisch an ein Substrat gehaftet wäre. Beispielsweise kann die Diffusionsbindung der Verkleidungsschichten 16 und 17 an den Kern 15 in der Mühle bewerkstelligt werden, wo typischerweise eine dicke Platte der Aluminiumlegierung zwischen zwei dünnere, im wesentlichen reine Aluminiumplatten oder -schichten sandwichartig gegeben wird und die versammelten Materialien gleichzeitig heißge­ walzt, um eine doppelseitig mit Aluminium verkleidete Alumi­ niumlegierungsplatte mit der gewünschten letztendlichen Dicke herzustellen, gewickelt und nachfolgend zu Platten gezogen und hitzebehandelt werden, um den Legierungskern zu härten. Die Platte aus der Aluminiumlegierung umfaßt typischerweise etwa 93 bis 97% der gesamten Dicke und Masse der Einheit, und jede der reinen Aluminiumplatten umfaßt etwa 1,5% bis 3,5% der gesamten Dicke und Masse der Einheit, wodurch eine letzt­ endlich 3 mm dicke Platte mit einer etwa 50 bis 100 µm dicken Aluminium-Verkleidung auf jeder Fläche erzeugt wird.

Im Anschluß an die Bindung der Aluminium-Verkleidung an die Kernplatte und der nachfolgenden Herstellung der Oberfläche mit der gewünschten Textur und Beschaffenheit wird die ver­ kleidete Platte dann oxidiert, damit ein kontinuierlicher Film aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) 21 von bis zu etwa 50 µm (Mikron) Dicke gebildet wird. Die Oxidation wird vorteilhaft durch Verwendung eines Harteloxierungsverfahrens bewirkt, durch welches eine harte, nicht poröse Schicht gebildet wird, welche einer mit Schleifstaub verbundenen Feinstzerkratzung und einer anderen oberflächlichen Zerkratzung und Beschädi­ gung beim Polieren widersteht. Die Eloxierung der Verklei­ dungsschichten 16 und 17 sollte unter Betriebsbedingungen und Zeiträumen durchgeführt werden, welche für die Bildung einer Aluminiumoxidschicht mit einer vorzugsweise im Bereich von etwa 10 bis 50 µm (Mikron) liegenden Dicke ausreichend sind. Es ist aus zwei Gründen wichtig, daß die Schichtdicke in die­ sem Bereich liegt. Die Raten des thermischen Ausdehnens und Zusammenziehens der Oberflächenschicht aus Aluminiumoxid und des metallischen Aluminiumkerns während eines Heiz-/Abkühl- Preßzyklus sind unterschiedlich, wodurch die Oberfläche Spannungen ausgesetzt wird. Zusätzlich gibt es während der routinemäßigen mechanischen Handhabung der Platten zwischen den Zyklen unter Verwendung von Vakuumhubwerken und mögli­ cherweise Fördergeräten eine bestimmte Menge an auftretender Plattenwalkung, durch welche die relativ spröde eloxierte Oberflächenschicht beansprucht werden kann. Es wurde ermit­ telt, daß durch Dicken innerhalb des vorstehenden Bereichs das Springen oder Reißen der Oxidschicht verhindert werden kann, das sonst durch die mechanische Handhabung und die wäh­ rend der Druckvorgänge stattfindenden Wärmezyklen verursacht werden könnte. Eloxierte Schichten mit einer Dicke außerhalb des bevorzugten Bereichs können verwendet werden, sind aber nicht zu empfehlen. Dickere Schichten sind anfälliger für Bruchfehler, während durch dünnere Schichten nicht die ge­ wünschten Plattenoberflächeneigenschaften hinsichtlich Härte, Feinstverkratzungsbeständigkeit und Beschaffenheitsbeständig­ keit bereitgestellt werden kann. Im Anschluß an die Eloxie­ rung zur Herstellung der Schutzschicht aus Aluminiumoxid kann die Oxidschicht dann mit einem geeigneten glanzschleifenden Mittel wie Rouge glanzgeschliffen werden, womit eine glänzen­ de Platte im wesentlichen ohne irgendwelche Oberflächendefek­ te geliefert werden kann, so daß die Platte zur Herstellung qualitativ hochwertiger Laminate mit glänzender Beschaffen­ heit befähigt ist.

Wahlweise kann das gewünschte Glanzniveau eloxierter textu­ rierter Platten am besten durch Einstellung des Glanzes der texturierten Aluminium-Verkleidung vor dem Eloxieren durch ein geeignetes Verfahren wie chemisches Ätzen zur Glanzminde­ rung oder chemisches Polieren zur Glanzerhöhung eingerichtet werden.

Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Preßplatten herge­ stellte dekorative Hochdrucklaminate können unter Verwendung des in Fig. 3 gezeigten Geräts gefertigt werden, in welchem Preßplatten mit dazwischen gelegten Verbundstoffen aus Lami­ nat und harzimprägnierten behandelten Papieren, welche in entgegengesetzten Richtungen liegen, verwendet werden. Eine Plattendicke von 2,5 bis 3,2 mm (0,100 bis 0,125 inch) ist bevorzugt. In Fig. 3 werden Mehrfachschichten aus Preßplatten 10, Laminatmaterial 25, Trennschichten 26 und Polstern 27 auf Trägertellern oder "Pfannen" 30 gegeben, um "Packungen" 31 zu bilden, welche anschließend zur Temperatur- und Druckbehand­ lungsfestigung und zur Härtung in eine Presse 35 zwischen Heiz/Kühlplatten 36 geladen werden. Es ist zu beachten, daß durch die Begrenzung des Freiraums für die Materialbewegung in die Presse 35 zwischen den Heiz/Kühlplatten 36 durch die Pressenöffnung oder den "lichten Raum" 40, d. h. dem Abstand zwischen den zwei Platten bei vollständiger Öffnung der Pres­ se 35, wie aus Fig. 3 ersichtlich eine übermäßige Plattenver­ werfung der ersten Art die Möglichkeit zur Bewegung der Pac­ kung 31 in die Presse 35 behindern kann.

Nach einer Härtungsphase von etwa 45 bis 90 Minuten typi­ scherweise bei Temperaturen von 125°C bis 150°C und Drücken von 7,0 bis 11,2 MPa (1000 psig bis 1600 psig) Überdruck mit nachfolgender Abkühlung und Entleerung der Presse sind ver­ schiedene Grade physikalischer Anstrengung notwendig, um die Packung 31 in ihre Preßplatten- und oberflächenbearbeiteten Laminat-Bestandteile zu zerlegen. Beispielsweise stellte sich die Ablösbarkeit texturierter Platten im allgemeinen als ge­ ringer als diejenige glanzgeschliffener glänzender Platten heraus. Des weiteren können ein "Aufrauhen" oder auf der Preßplatte 10 nach der Trennung vom Laminat verbleibende kleine Ablagerungen aus Harz und faserartigem Material auf­ treten, was zur nachfolgenden Übertragung auf und Verunreini­ gung der Oberfläche des nachfolgend mit der gleichen Preß­ platte 10 gepreßten Laminats führt. Im schlimmsten Fall kann die gesamte Laminatschicht an die Preßplatte 10 physikalisch gebunden werden, was zu ernsthaften Problemen bei der Nachbe­ arbeitung der Platte führen kann.

Eine vor kurzem erfolgte Entwicklung im herkömmlichen dekora­ tiven Hochdrucklaminatverfahren, bei welchem normalerweise unter den vorstehend beschriebenen Verfahrensbedingungen eine Presse mit mehreren Öffnungen, typischerweise mit 12 bis 24 oder mehr lichten Räumen, und aus jeweils 7 bis 9 Platten und 12 bis 18 Laminaten bestehende Packungseinheiten eingesetzt werden, ist das Konzept eines "Schnell-Zyklus"-Preßvorgangs. Erfindungsgemäße Preßplatten sind bei diesem modifizierten dekorativen Hochdrucklaminatverfahren ebenso verwendbar, wo­ bei bei diesem Verfahren die Preßkapazität im allgemeinen auf 4 bis 6 Öffnungen eingeschränkt ist, die Packungen normaler­ weise nur jeweils 3 bis 4 Platten und 4 bis 8 Laminate umfas­ sen und ein relativ kurzer Wärmezyklus-Zeitraum von 15 bis 30 Minuten Erhitzen und Abkühlen verwendet wird und im wesentli­ chen die gleichen Temperatur- und Druckhärtungsbedingungen wie beim herkömmlichen dekorativen Hochdrucklaminatverfahren mit einer großen Presse verwendet werden. Die Vorteile des "Schnell-Zyklus"-Verfahrens werden im allgemeinen in der In­ dustrie als Verringerung der Preßplatteninvestition und Stei­ gerung der Flexibilität des Preßprogramms erkannt, obwohl ein gewisser Kompromiß bei der Preßkapazität in Kauf genommen werden muß. Eine vor noch kürzerer Zeit erfolgte Entwicklung zur Herstellung dekorativer Hochdrucklaminate ist die Verwen­ dung einer "Kurz-Zyklus"-Presse mit einer einzigen Öffnung, in welcher ein Paar Laminate zwischen an den oberen und unte­ ren Heizplatten befestigten Platten gepreßt werden, typi­ scherweise unter Verwendung eines 1 oder 2 Minuten andauern­ den Härtungszyklus mit nachfolgender Heißentnahme normaler­ weise zur Zuführung zu einer zweiten "Presse" zum Abkühlen. Die erfindungsgemäßen Platten können in diesem isothermischen Verfahren mit vorteilhaften Ergebnissen aus vorstehend disku­ tierten Gründen verwendet werden. Dieses Verfahren entspricht dem für dekorative Niederdrucklaminate mit der Ausnahme, daß geringere Temperaturen und höhere Drücke, welche für ein her­ kömmliches dekoratives Hochdrucklaminierungsverfahren typisch sind, verwendet werden. Ein derartiges Verfahren hat den hauptsächlichen Vorteil, daß die Preßplatteninvestition mini­ miert wird.

Erfindungsgemäße Preßplatten können auch zur Herstellung de­ korativer Niederdrucklaminate verwendet werden, beispielswei­ se für solche, welche im Gegensatz zu einer Vielzahl der mit Phenolharz imprägnierten celluloseartigen Kernschichten des dekorativen Hochdrucklaminat-Typs ein Spanplattensubstrat oder Faserplattensubstrat mit mittlerer Dichte enthalten und mit einer Oberfläche aus einer tintenbehandelten oder einfar­ bigen Schicht und gegebenenfalls auch mit einer Auflagen­ schicht versehen sind. Dekorative Niederdrucklaminate werden am gewöhnlichsten in einer Heißentnahmepresse mit einer ein­ zigen Öffnung hergestellt, wobei an jeder der zwei isother­ misch erhitzten Preßplatten eine Preßplatte befestigt ist. Im Gegensatz zur Härtungsphase von etwa 45 bis 90 Minuten bei Temperaturen von etwa 125°C bis 150°C und Drücken im Bereich von 7,0 bis 11,2 MPa (1000 bis 1600 psig) Überdruck zum Pres­ sen eines dekorativen Hochdrucklaminats haben dekorative Nie­ derdrucklaminate typischerweise Zykluszeiträume von etwa 30 Sekunden bis zu 1 Minute bei Drücken von etwa 1,4 bis 2,1 MPa (200 bis 300 csig) Überdruck und Temperaturen von etwa 170°C bis 190°C. Durch die Verwendung von Schleifstaubmaterialien in der Laminatoberfläche werden normalerweise zusammen mit den schnellen Zyklus raten, welche bei der Herstellung dekora­ tiver Niederdrucklaminate verwendet werden, schnell die Preß­ platten derartiger Anwendungen verdorben. Daher sollte die erfindungsgemäße Einrichtung auf einen breiten Bereich deko­ rativer Laminatprodukte und -verfahren anwendbar sein.

Zusätzlich zur visuellen Untersuchung einer Preßplatte zur Bestimmung ihrer Oberflächenqualität kann die Oberflächenbe­ schaffenheit des mit der Preßplatte hergestellten Laminats ebenfalls zur Bestimmung der Qualität der Preßplattenoberflä­ chenbeschaffenheit verwendet werden. Gewöhnlich werden ISO 60-Gradmessungen zur Charakterisierung von Laminatbeschaffen­ heiten verwendet. Texturierte oberflächenbearbeitete Laminate werden gewöhnlich mit einer Vielzahl an Glanzniveaus herge­ stellt. Da der Markt in den letzten Jahren kritischer gewor­ den ist, werden nun auch trübungsfreie Hochglanzlaminat­ oberflächen mit verbesserten Verschleißeigenschaften ver­ langt. Beispielsweise ist die in der nachstehenden Tabelle IV gezeigte Skala in der Industrie zur Einordnung der Qualität des Oberflächenzustands eines Hochglanzlaminats allgemein ak­ zeptiert:

Tabelle IV

Der Laminatglanz wird normalerweise mit einem 60°-Glanzmeter gemessen, von dem viele Ausführungen und Modelle leicht er­ hältlich sind, welche alle nach dem gleiche Prinzip arbeiten. Ein Strahl aus geeichtem intensivem Licht wird auf eine Ober­ fläche des Laminats mit einem Winkel von 60° zur Normalen der Laminatoberfläche geworfen (d. h. mit einem Einfallswinkel von 30° von der Ebene der Laminatoberfläche). Geometrisch entge­ gengesetzt zur Lichtquelle befindet sich eine Lichterfas­ sungsvorrichtung, welche die Intensität des vom Laminat re­ flektierten Lichtstrahls mißt, die dann vom Meßgerät in einen Glanzwert umgewandelt wird (entweder in analoger oder, heut­ zutage mehr üblich, in digitaler Form).

Das Glanzmeter wird anfänglich gegen eine schwarze Hochglanz­ fliese mit einem dem Meßgerät zugeführten bekannten Glanzwert (normalerweise 9411 Glanzeinheiten oder Grad) geeicht. Gemäß dem ISO-(International Standards Organization)-Verfahren ist festgelegt, daß das Glanzmeter so geeicht wird, daß es genau mit dem Glanzwert der schwarzen Standardfliese übereinstimmt. Es muß für den Fachmann selbstverständlich sein, daß mehrere Faktoren den relativen Glanz des Oberflächenzustands eines Laminats beeinflussen, von denen die wichtigsten die Mikro­ textur (Grad des Glanzschleifens oder Kugelstrahl-Überbla­ sens) und Makrotextur (Struktur) der Plattenoberfläche sind, gegen die es gepreßt wurde, die verwirrende Effekte auf das durch ein Meßgerät gemessene Glanzniveau haben.

Mit Ausnahme bei einer perfekten Spiegeloberfläche geht eine gewisse Menge an Lichtintensität von der Lichtquelle des Meß­ geräts zur Lichterfassungseinrichtung verloren, da durch un­ ebene Unregelmäßigkeiten auf der Plattenoberfläche eine Lichtstreuung verursacht wird. Die Unregelmäßigkeiten können bezüglich zur "Mikrobeschaffenheit" einer Plattenoberfläche im Nanometerbereich (nm), genauso wie beim Vergleich mit der Rauheit und Topographie einer Plattenmakrotexturstruktur (d. h. jeweils Hügel und Täler bei verätzten oder geprägten Platten, oder Kämme und Krater im Fall einer kugelgestrahlten Plattenoberfläche) im Mikrometer-(µm)- und sogar im Millime­ terbereich (mm) vorhanden sein. Durch all diese Unterbrechun­ gen wird eine gewisse Menge Licht gestreut und das wahrgenom­ mene Glanzniveau des Oberflächenzustands sowohl instrumentell als auch visuell verringert, obwohl beide "Messungen" nicht notwendigerweise immer in absoluter Übereinstimmung zueinan­ der sind. Im-allgemeinen wird um so mehr Licht gestreut und das gemessene und wahrgenommene Glanzniveau um so geringer sein, je größer die Mikrotextur und Makrotextur in der Ober­ flächenbeschaffenheit ist.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Vorteile der er­ findungsgemäßen eloxierten Aluminium-Preßplatten.

Beispiel 1

Eine Testplatte mit einer natürlichen Größe von 3,0 m (10 Feet) × 1,22 m (4 Feet), umfassend eine Kernplatte aus einer 2014-T6-Aluminiumlegierung, welche etwa 3,0 mm (0,118 inch) dick war und auf beiden Seiten eine 65 µm (Mikron) dicke Ver­ kleidung aus 1050-Aluminium hatte, wurde zunächst zur Entfer­ nung kleinerer Oberflächenunebenheiten glanzgeschliffen und anschließend zur Bildung einer Oxidschicht mit einer meßbaren Dicke von etwa 30 µm (Mikron) harteloxiert. Die Platte wurde nachfolgend zu einer Hochglanzspiegeloberfläche glanzge­ schliffen. Diese Platte wurde dann bei der Herstellung von 100 dekorativen Hochdrucklaminatpreßlingen verwendet. Während dieses Tests wurde eine schnelle Ablösung und einfache Tren­ nung des Paars aus Testplatte und Laminaten ohne beobachtba­ ren aufrauhenden Rest auf der Platte erhalten. Nach dem an­ fänglichen Test von 100 Pressungen wurde gefunden, daß sich die Dimensionen der Preßplatte nicht geändert hatten, diese überhaupt keine Verwerfungen zeigte und der Glanz gut blieb. Diese Platte wurde nachfolgend in mehr als 1000 zusätzlichen Zyklen zur Herstellung einer Vielzahl von Hochdrucklaminat­ produkten gepreßt, ohne daß irgendeine Verwerfung oder Ver­ schlechterung der eloxierten Oberflächenschicht (Spannungs­ brüche, Rißbildung usw.) oder des Glanzniveaus auftrat.

Beispiel 2

Eine zu Beispiel 1 identische Platte wurde zur Herstellung von Laminaten mit glänzender Oberflächenbeschaffenheit für 200 Pressungen verwendet. Die Laminatoberfläche enthielt Alu­ miniumoxid-Schleifstaub mit einem Durchmesser von 9 um (Mikron) in einer Konzentration von 1,0 bis 1,5 g/m² (was et­ wa 0,7 bis 1,1 Gew.-% Schleifstaub im flüssigen Melamin- Oberflächenharz entspricht). Der Glanz der Laminatoberfläche wurde während des Tests periodisch ermittelt, wobei die fol­ genden Ergebnisse erhalten wurden:

Tabelle V

Die Platte blieb während des gesamten Tests perfekt. Nach dem Test ergab die visuelle Begutachtung der Platte keine Ände­ rung der Oberflächenbeschaffenheit oder irgendeine durch Schleifstaub verursachte Feinstzerkratzung. Andererseits ist es im Stand der Technik wohlbekannt, daß herkömmliche glän­ zende Edelstahl-Preßplatten außerordentlich empfindlich ge­ genüber mit Schleifstaub verbundener Feinstzerkratzung sind, selbst wenn relativ feine Partikel in geringen Konzentratio­ nen in der Laminatoberfläche verwendet werden. Insbesondere ist in der US-Patentschrift Nr. 5 244 375 (Laurence et al., 1993) offenbart, daß beim Pressen gegen Laminate, deren deko­ ratives Oberflächenpapier mit Melaminharz behandelt wurde, welches 1% Flüssigkeitsgewicht an Aluminiumoxidschleifstaub mit einem Durchmesser von 6 um (Mikron) enthielt, eine glän­ zende Standard-A.I.S.I.-410-Edelstahlpreßplatte nach nur ei­ nem einzigen Preßvorgang ernsthaft zu einem gewerblich inak­ zeptablen Oberflächenzustand feinstzerkratzt wird, und daß durch den "Schutz" einer A.I.S.I.-410-Edelstahlpreßplatte mit einer harten Chrombeschichtung die Gebrauchsdauer auf nur 8 Preßvorgänge ausgedehnt wird, bevor eine gewerblich inakzep­ table Feinstzerkratzung auftritt. Eindeutig sollte die Lami­ natoberfläche, welche einen Aluminiumoxid-Schleifstaub mit einem Durchmesser von 9 µm (Mikron) enthält und gegenüber der erfindungsgemäßen eloxierten Aluminium-Testplatte verwendet wurde, sogar noch aggressiver und schädlicher für eine glän­ zende Plattenoberfläche sein. Eine glänzende Plattenoberflä­ che ist im Vergleich zu einer texturierten Platte mit gerin­ gerem Glanz der am meisten kritische Test für die Härte und Feinstzerkratzungsbeständigkeit einer Plattenoberfläche.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen veranschauli­ chen lediglich das Prinzip der Erfindung. Andere Anordnungen und Vorteile können von Fachleuten entwickelt werden, ohne daß dabei vom Geist und Umfang der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise könnten die hier beschriebenen eloxierten Alu­ miniumplatten vorteilhaft in Anwendungen verwendet werden, welche von der Herstellung dekorativer Laminate verschieden sind, und bei denen eine erhöhte Härte und Verschleißbestän­ digkeit einer "Druckkissenplatte" aus Aluminium gewünscht wird, wie bei der Herstellung von Faserplatten-, Spanplat­ ten-, Holzfaserplatten- und Sperrholzschichtprodukten.

Entsprechend sollte die Erfindung nicht auf die vorstehende genaue Beschreibung und die vorstehenden Anwendungen be­ grenzt, sondern nur durch den Geist und Umfang der begleiten­ den Ansprüche eingeschränkt sein.

Wie vorstehend beschrieben hat eine Preßplatte zur Herstel­ lung dekorativer Laminate eine Kernplatte aus einer Alumini­ umlegierung, welche eine 0,2%-ige Quetschgrenzspannung von nicht weniger als etwa 180 MPa bei 140°C aufweist, eine voll­ ständig an entgegengesetzte Oberflächen der Kernplatte gebun­ dene Verkleidungsschicht aus Aluminium sowie eine Schicht aus Aluminiumoxid, welche auf der Aluminiumhaltigen Verkleidung gebildet ist und im wesentlichen keine Kornlinieneffekte auf­ weist.

Claims (18)

1. Aluminiumhaltige Preßplatte (10) zur Herstellung dekora­ tiver Laminate aus dekorativen Laminatmaterialien in einem Preßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (10) umfaßt:

• (a) eine im wesentlichen flache Kernplatte (15) mit entgegen­ gesetzten ebenen Preßoberflächen mit beträchtlicher Fläche, wobei die Kernplatte (15) aus einer Aluminiumlegierung mit einer 0,2%igen Quetschgrenzspannung von nicht weniger als etwa 180 MPa bei 140°C besteht;
• (b) eine dünne Verkleidungsschicht (16, 17) aus Aluminium mit einer Reinheit von nicht weniger als 99%, welche vollständig an die entgegengesetzten ebenen Oberflächen der Kernplatte (15) gebunden ist; und
• (c) eine kontinuierliche Schicht (21) aus Aluminiumoxid auf der Aluminium-Verkleidung (16, 17), wobei die Al₂O₃-Schicht (21) im wesentlichen keine Kornlinieneffekte aufweist und im wesentlichen die Oberflächenbeschaffenheit des dekorativen Laminats bestimmt.

2. Aluminiumhaltige Preßplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernplatte (15) eine Zusammensetzung hat, welche aus der 2000- oder 6000-Reihe von Aluminiumlegierungen ausgewählt ist.

3. Aluminiumhaltige Preßplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungsschicht (16, 17) eine Zusammensetzung hat, welche aus der 1000-Reihe von Aluminium-Legierungen ausge­ wählt ist.

4. Aluminiumhaltige Preßplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Verkleidungsschicht (16, 17) aus Aluminium eine Dicke hat, welche aus dem Bereich von etwa 50 bis 100 µm (Mikron) ausgewählt ist.

5. Aluminiumhaltige Preßplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste ungebundene Oberfläche der dünnen Verkleidungs­ schicht (16, 17) poliert und glanzgeschliffen oder texturiert ist.

6. Aluminiumhaltige Preßplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxidschicht (21) auf der Aluminium-Verkleidung (16, 17) eine Dicke von bis zu etwa 50 µm (Mikron) hat.

7. Aluminiumhaltige Preßplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxidschicht (21) auf der Aluminium-Verkleidung (16, 17) eine glanzgeschliffene Hochglanz-Oberflächenbe­ schaffenheit hat.

8. Aluminiumhaltige Preßplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Verkleidungsschicht (16, 17) an die Kernplatte (15) diffusionsgebunden ist.

9. Aluminiumhaltige Preßplatte nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (21) aus Al₂O₃ eine Dicke hat, welche aus dem Be­ reich von etwa 10 bis 50 µm (Mikron) ausgewählt ist.

10. Aluminiumhaltige Preßplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (21) aus Al₂O₃ etwa 30 µm (Mikron) be­ trägt.

11. Preßgerät (35) zur Herstellung dekorativer Laminat­ schichten, gekennzeichnet durch

• (a) eine Einrichtung zum Halten harzartiger Mischungen und Substratmaterialien in Form einer im wesentlichen ebenen Schicht;
• (b) eine aluminiumhaltige Preßplatte (10) mit (i) einem Kern (15) aus einer Aluminiumlegierung mit ei­ ner 0,2%-igen Quetschgrenzspannung von nicht weniger als etwa 180 MPa bei 140°C;
• (ii) einer dünnen Verkleidungsschicht (16, 17) aus Alu­ minium mit einer Reinheit von nicht weniger als 99%, welche vollständig an die entgegengesetzten ebenen Oberflächen des Kerns gebunden ist; und

(iii) einer kontinuierlichen Schicht (21) aus Al₂O₃mit einer Dicke von bis zu etwa 50 µm (Mikron) auf der Aluminium- Verkleidung (16, 17), wobei die Al₂O₃-Schicht im wesentlichen keine Kornlinieneffekte aufweist; und

• (c) eine Einrichtung zum Drängen der Al₂O₃-Schicht (21) gegen die harzartige Mischung und das Substratmaterial unter Bil­ dung einer im allgemeinen ebenen Laminatschicht.

12. Preßplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Aluminium-Verkleidung (16, 17) aus dem Bereich von etwa 50 bis 100 µm (Mikron) ausgewählt ist.

13. Preßplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Al₂O₃-Schicht (21) aus dem Bereich von etwa 10 bis 50 µm (Mikron) ausgewählt ist.

14. Verfahren zur Herstellung einer aluminiumhaltigen Preß­ platte zur Herstellung dekorativer Laminatschichten, gekennzeichnet durch

• (a) die Bereitstellung einer aluminiumhaltigen Kernplatte (15) mit entgegengesetzten ebenen Preßoberflächen von beträchtli­ cher Fläche, wobei die Kernplatte (15) aus einer Aluminiumle­ gierung mit einer 0,2%-igen Quetschgrenzspannung von nicht weniger als etwa 180 MPa bei 140°C besteht;
• (b) die Diffusionsbindung einer dünnen Verkleidungsschicht (16, 17) aus Aluminium mit einer Reinheit von nicht weniger als 99% an die ebenen Oberflächen des Kerns; und
• (c) die Oxidation der dünnen Verkleidungsschicht (16, 17) un­ ter Bildung einer Schicht (21) aus Al₂O₃.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Texturierung oder Oberflächenbearbeitung durch Polieren und Glanzschleifen der Oberfläche der dünnen Verkleidungsschicht (16, 17) vor der Oxidation eingeschlossen ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation der dünnen Verkleidung (16, 17) unter Bedingun­ gen durchgeführt wird, daß eine Schicht (21) aus Al₂O₃ mit einer Dicke im Bereich von etwa 10 bis 50 µm (Mikron) gebil­ det wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Al₂O₃-Schicht (21) zu einer hochschimmernden spiegelarti­ gen Oberflächenbeschaffenheit glanzgeschliffen wird.