DE60215865T2

DE60215865T2 - Maschine zur kontinuierlichen herstellung von kunststoff-laminaten in einer kaltpresse

Info

Publication number: DE60215865T2
Application number: DE60215865T
Authority: DE
Inventors: Aldo Stabile
Original assignee: Thermo Engineering SRL
Current assignee: Thermo Engineering SRL
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2022-02-16
Also published as: CA2473982A1; ITMI20020153A1; ATE344138T1; EP1472089A1; JP4141960B2; US7258150B2; DE60215865D1; WO2003064156A1; EP1472089B1; JP2005515900A; US20050077001A1; TW524033B; ITMI20020153A0

Description

Die Erfindung betrifft die Anlagen für die Produktion von Kunststofflaminaten mit metallischen Folien, vor allem für bedruckte Schaltungen einschließlich Mehrschichtplatten. Bekannt sind die Kunststofflaminate für bedruckte Schaltungen, die durch Zusammenfügen in Paketen mit Thermodruck von Prepreg-Folien und einer metallischen Platte auf einer oder beiden Seiten des Produktes erhalten werden.
Zur Steigerung der Produktivität und um von der Thermopresse in jedem Zyklus eine Vielzahl von Kunststofflaminaten zu erhalten, werden die Pakete, zwischen denen Stahlplatten zum Ebnen eingelegt sind, zu Stapeln zusammengefügt.
Mit einer automatischen Beschickungsvorrichtung werden die Stapel in die verschiedenen Etagen einer Mehretagenpresse eingeführt, die in der Lage ist, gleichzeitig Druck und Wärme zu erzeugen.
Am Ende des Zyklus mit einer Dauer von 60–90 Minuten, mit einer Temperatur von bis zu 180° und einem Druck in der Größenordnung von 10–50 kg/cm² werden die mehreren Pakete aus der heißen Presse herausgezogen und in eine kalte Presse eingelegt, die den Kühlzyklus vornimmt. mehrere
Am Ende des Vorgangs zieht eine automatische Abladevorrichtung die Pakete heraus und befördert sie zu einer Aufpacklinie.
Das Aufpacken besteht im Trennen der Kunststofflaminate von den ebnenden Platten, die zu einer automatischen Reinigungs-/Wasch- und Trocknungslinie und danach in die Verpackungsabteilung geleitet werden.
Am Ende des thermischen Zyklus mit einer Dauer von über 100 Minuten, einschließlich Herunterkühlung auf 30–50°, erhält man ein kompaktes und steifes Produkt mit den einzelnen eng miteinander verbundenen Elementen.
Es ist offensichtlich, dass sich die für diese Fertigung geeigneten Pressen als komplex erweisen, eine Folge der Vielzahl an Etagen, der Notwendigkeit gleichzeitig durch Leitung Wärme und Druck mit genau definierten und präzisen Zyklen, mit möglichst gleichmäßigen Temperaturen in den verschiedenen Paketen des Stapels zu produzieren, obwohl, wie offensichtlich ist, nur die Pakete an den Enden mit den druck- und wärmeerzeugenden Platten in Berührung kommen.
Die Übertragung der Kalorien von den Heizplatten der Pressen auf die verschiedenen gestapelten Pakete und besonders auf die Pakete, die unter oder über den Paketen liegen, die mit genannten Platten in Berührung kommen, wird stark beeinträchtigt vom erforderlichen Durchdringen der verschiedenen Prepreg, die sehr schlechte Wärmeleiter sind, da sie aus Papier, Glasgewebe und Kunststoffen bestehen.
Auch das Herunterkühlen jedes Paketes am Ende des Zyklus erweist sich als stark gehemmt durch die Kompaktheit des Paketstapels.
Die Vielzahl der Etagen macht nicht nur den Aufbau der Presse höchst kompliziert, sondern auch das Beschicken und das Abladen der Pakete.
Um diese Probleme zu lösen, ist vor wenigen Jahren vom selben Erfinder die endotherme Aufheizung der Pakete erfunden worden, die als Wärmeerzeuger selbige Metallfolien, besonders aus Kupfer, nutzt, die zu jedem Paket gehören, die durch Anschließen an einer entsprechenden Stromquelle in elektrische Widerstände verwandelt werden.
Am Ende des Brennzyklus von 40–60 Minuten wird fortgefahren, wie in der bereits beschriebenen Methode.
Dieses Verfahren bringt deutliche Vorteile, insbesondere für die Erzeugung und Übertragung der Wärme, dank der maximalen Einfachheit der erforderlichen Mittel, aber vor allem zur Lösung der Probleme, die bei den heutigen Heizpressen auftreten, um in kurzer Zeit das Durchdringen der Wärme der Pakete bis zu den ganz innen liegenden Paketen des Stapels zu erhalten.
Da das endotherme Aufheizen bei jedem Paket stattfindet, ermöglicht es die Gleichmäßigkeit der Temperatur in allen Paketen in kurzer Zeit und daher schnellere Produktionszyklen und bessere Erzeugnisse.
Es bleibt jedoch der Nachteil der Zusammensetzung der Pakete in Stapeln, vor allem unter Berücksichtigung der Tatsache, dass ein Band aus Kupfer oder einem anderen elektrisch stark leitenden Material im Zickzack zwischen dem einen und dem anderen der aus Prepreg-Folien bestehenden Pakete durchgeführt werden muss.
Diese Zusammensetzung kann sich, vor allem in gewissen Fällen, als komplex und unregelmäßig erweisen, wenn man auch die großen Abmessungen der Laminate berücksichtigt, obgleich wegen des Fortschritts der Technik die Notwendigkeit besteht, immer höhere Präzision zu erzielen, vor allem auf dem Gebiet der bedruckten Schaltungen und der Mehrschichtplatten.
Ein weiteres Problem tritt zum Zeitpunkt des Zerlegens des Stapels auf, da es notwendig ist, die Kupferbänder, die im Stapel ein Paket mit dem anderen verbinden, durchzuschneiden und zu beschneiden.
Mit dem vorherigen Patent USA Nr. 4 921 569 wird eine Anlage zur ununterbrochenen Fertigung von Kunststofflaminaten erfunden, die ein Paar metallische Ringbänder umfasst, das die Komponenten der Kunststofflaminate ins Innere der Anlage zieht und dabei einen ständigen Kontakt mit einem Paar elektrischer Widerstände unterhält, die sich am Eingang und am Ausgang der Presse befinden.
Im Innern der aus Bändern bestehenden Ringe sind zwei Platten angeordnet, die einen Druck gegeneinander und demnach auf genannte Komponenten ausüben.
Wie eindeutig hervorgeht, schafft die Anordnung der Druckplatten im Innern der Ringbänder unvermeidliche strukturelle und funktionelle Probleme.
Gegenstand der Erfindung ist eine kontinuierliche Anlage für die Fertigung von Kunststofflaminaten einschließlich der Mehrschichtigen, bestehend aus einer Kaltpresse mit unterer feststehender Platte und oberer beweglicher Platte.
An der oberen Fläche der unteren Platte der Presse befindet sich ein metallisches Stütz- und Zugband, um die Komponenten der Kunststofflaminate, bestehend aus Prepreg- und Kupferbändern, ins Innere der Presse zu ziehen.
Dieses metallische Band steht ständig in Verbindung mit einem Paar Elektroden, am Eingang bzw. am Ausgang der Presse vorgesehen, des Stromkreises eines Stromerzeugers von angemessener Leistungsstärke.
Am Ende des Ziehvorgangs genannter Komponenten der Kunststofflaminate in der Presse, was das Schließen sowohl der Presse als auch genannten Stromkreises bewirkt, fungiert der Abschnitt des genannten metallischen Bandes, der zwischen den beiden Elektroden liegt, als elektrischer Widerstand, der die zur Fertigung der Kunststofflaminate erforderliche Wärme erzeugt.
Elektrische motorisierte Mittel sorgen für das Abwickeln des oben genannten metallischen Bandes von einer Spule, die am Eingang der Presse sitzt, und für das Wiederaufwickeln auf eine Spule, die am Ausgang derselben sitzt.
Zweckgemäß ist das metallische Band aus Aluminium.
Die Bänder aus Prepreg und Kupfer werden von Spulen zugeführt und fahren mit Hilfe elektrischer motorisierter Mittel.
Die Komponenten der Kunststofflaminate umfassen eine Gruppe, die hier untere Gruppe genannt wird, die gleitend über der Fläche einer waagrechten Struktur vorgesehen ist, die oberhalb der Presse untergebracht ist, ungefähr auf der Höhe des metallischen Stütz- und Zugbandes, das im Innern der Presse liegt.
Am Abschnitt dieser unteren Gruppe, die auf der Fläche der waagrechten Struktur vorgesehen ist, kann auf einer oder mehreren Reihen eine Vielzahl von Mehrschichtplatten angeordnet werden.
Ein elektronisches Gerät zur Programmierung und Steuerung koordiniert das Öffnen und Schließen der Presse, das Verschieben des metallischen Stütz- und Zugbandes im Innern der Presse und die motorisierten Mittel für die Zuführung der Komponenten der Kunststofflaminate, wobei es die Arbeitszyklen regelt.
Nach Ende der Einführung der Komponenten des Laminats in die Presse, wobei diese im Falle der Mehrschichtplatten die Mehrschichtkomponenten selbst umfassen, und nach Ansteuerung der Schließung der Presse zwecks Zyklusbeginn, wird an der unteren Gruppe der Komponenten, die auf der Ablage- und Gleitfläche der waagrechten Struktur oberhalb der Presse liegen, eine neue mehrschichtige Serie vorbereitet.
Am Ende des Zyklus und beim Öffnen der Presse zieht das metallische Stütz- und Zugband die gefertigten Laminate und Mehrschichtplatten aus der Presse und führt gleichzeitig den neuen Teil an Komponenten, der auf genannter Ablage- und Gleitfläche bereitgestellt worden ist, in selbige Presse ein, was den Beginn eines neuen Produktionszyklus bewirkt.
Die Vorteile der Erfindung sind offensichtlich.
Die Produktion von Laminaten geht von Prepreg-Spulen und metallischen Bändern aus, die nicht geschnitten werden.
Es werden die glättenden Trennplatten abgeschafft und demnach die Probleme, die während der Bildung der Komponenten-Pakete entstehen, und die Probleme nach der Fertigung, nämlich das Aufpacken, Reinigen und mehrfache Bewegen genannter Platten.
Kalkuliert man eine maximale Zykluszeit von 10 Minuten (gegenwärtig dauert ein Zyklus für die Laminatfertigung mit kontinuierlicher Anlage 5 Minuten), so kann eine Presse mit Pressfläche von ca. 5 qm eine Laminatproduktion von 30 qm/h erzielen.
Mittels zweckmäßiger Vorrichtungen ist es möglich, den Fluss zu steuern, der sich als vollkommen linear erweist und von nicht mehr als 1–2 mm längs des gesamten Randes des Produktes.
Demnach ist es möglich, Prepreg mit hoher GEL-TME, also sehr flüssige, zu verwenden, mit dem Ergebnis einer höheren Gleichmäßigkeit in der Dicke und geringerer Spannungen auf den Laminaten.
Der Abfall durch das Beschneiden der Laminate wird erheblich reduziert.
Durch die Zufuhr von Druck und Wärme direkt auf jedes einzelne Kunststofflaminat erhält man Gleichmäßigkeit im Aufheizen und maximale Präzision in der Dicke.
Die Arbeitskräfte werden drastisch reduziert, mit wesentlich niedrigeren Betriebskosten und Investitionen als bei den gegenwärtigen Methoden.
Die Eigenschaften und der Sinn der Erfindung werden anhand der nachfolgenden und mit schematischen Abbildungen versehenen Durchführungsbeispiele noch deutlicher.
1) Die Anlage am Ende eines Zyklus und zu Beginn eines neuen Zyklus, Seitenansicht. 2) Die Anlage wie oben, Draufsicht.
Die Anlage (10) umfasst die Presse (11) mit feststehender Platte (12) und beweglicher Platte (13).
An den beiden längs verlaufenden Enden der feststehenden Platte (12) sind die Elektroden (30) und (31) angebracht und mittels Kabel (32) und (33) am Stromerzeuger (40) angeschlossen.
Im Innern der Presse kann auf der oberen Fläche (15) der Platte (12) in der von den Pfeilen angegebenen Richtung das Aluminiumband (20) unter der Zugeinwirkung eines Motors, der der Einfachheit halber nicht angegeben ist, gleiten, wozu es durch Umlenkwalzen (21) und (22) läuft und sich dabei von der Spule (25) abwickelt und sich auf die Spule (26) aufwickelt, wobei es mit der Spitze der Elektroden (30) und (31) in Berührung bleibt.
Auf diesem Aluminiumband liegt das Kupferband (50), das von der Spule (51) durch die Umlenkwalze (52) zugeführt wird.
Ungefähr auf der Höhe dieses Kupferbandes (50) in der Presse ist oberhalb der Presse eine Struktur mit Gleitfläche (60) angebracht und zwar für ein Paar Prepreg-Bänder (70) und (71), die sich von den Spulen (75) und (76) abwickeln, die von den Umlenkwalzen (72) und (73) in Übereinstimmung mit genannten Spulen und von der Umlenkwalze (74) in Übereinstimmung mit genannter Gleitfläche (60) gelenkt werden.
Im Falle dass eins der Prepregs der Spulen (75) oder (76) am Ende ankommt, wird der Anfang der neuen Prepreg-Spule mit der Vorrichtung (78) an jene angeschweißt, die nicht zu Ende ist, was das Mitziehen ermöglicht.
Ungefähr bündig mit der unteren Fläche der beweglichen Platte (13) der Presse (11) ist ein zweites Paar Prepreg-Bänder (80) und (81) vorgesehen, die sich von den Spulen (82) und (83) abwickeln, die von den Umlenkwalzen (85) und (86) in Übereinstimmung mit genannten Spulen und von der Umlenkwalze (87) in Übereinstimmung mit genannter unteren Fläche der Platte (13) gelenkt werden.
Zu diesem Paar Prepreg-Bänder (80) und (81) wird ein Kupferband (90) hinzugefügt, das sich von der Spule (91) abwickelt und von den Umlenkwalzen (95) und (87) geführt wird.
Das Haften zwischen diesen Bändern (80), (81) und (90) wird durch eine zweite Heizvorrichtung (100) gewährleistet, die im wesentlichen die gleiche ist wie die bereits beschriebene Vorrichtung (78).
Wie bereits geklärt, zeigen die Abbildungen die Anlage mit geöffneter Presse, am Ende eines Zyklus und am Anfang eines neuen Zyklus.
Im beendeten Zyklus hat die Phase, die dem Thermopressen und demnach dem Schließen der Presse entspricht, das Anhalten des Bandes (20) und aller anderen Prepreg-Bänder (70), (71), (80), (81) und der Kupferbänder (50) und (90) bewirkt.
Während dieser Phase sind am Abschnitt des Paares Prepreg-Bänder (70) und (71), der auf der Fläche der Struktur (60) verläuft, die Mehrschichtplatten (130) in zwei Reihen abgelegt worden.
Der Beginn eines neuen Zyklus bewirkt die Wiederaufnahme der Bewegung des Bandes (20) und aller anderen Bänder und demnach verlassen die gepressten Mehrschichtplatten (120) die Presse indem sie den Mehrschichtplatten, wie (110), folgen, die schon in einem vorherigen Zyklus gepresst worden sind, und er bewirkt, dass die Prepreg-Bänder (70) und (71) die Mehrschichtplatten (130), die auf selbigen während des vorhergehenden Zyklus abgelegt worden sind, ins Innere der Presse mitziehen.
Diese Mehrschichtplatten (130) liegen danach zwischen dem Paar Prepreg-Bänder (70) und (71), das mit dem Kupferband (50) verbunden ist, und dem Paar Prepreg-Bänder (80–81), das mit dem Kupferband (90) verbunden ist.
Demnach bewirkt dies sowohl das Schließen der Presse als auch, mittels Elektroden (30) und (31), des Stromkreises des Generators (40), was den Beginn eines neuen Zyklus der Thermopressung ermöglicht und das Ablegen neuer Mehrschichtplatten auf den Prepreg-Bändern (70) und (71), die von der Fläche der Struktur (60) oberhalb der Presse getragen werden.
Am Ende des Zyklus öffnet sich die Presse und die Anlage steht wieder so, wie sie auf den Abbildungen zu sehen ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Kontinuierliche Anlage (10) für die Fertigung von Kunststofflaminaten einschließlich Mehrschichtplatten (110, 120, 130), die eine Kaltpresse (11) mit unterer feststehender Platte (12) umfasst, auf der ein Aluminiumband (20) vorgesehen ist, das Kupferbänder (50, 90) und Prepreg-Bänder (70, 71, 80, 81) stützt und in die Presse zieht, die teilweise über die Fläche einer oberhalb liegenden Struktur (60) gleiten, um auf genannten Bändern (70, 71) das Ablegen von Mehrschichtplatten (130) zu ermöglichen, wobei genanntes Aluminiumband (20) in ständigem Kontakt mit einem Paar Elektroden (30, 31) steht, am Eingang bzw. am Ausgang der Presse vorgesehen, des Stromkreises eines Stromerzeugers (40), so dass beim Schließen der Presse und des genannten Stromkreises der Abschnitt des metallischen Bandes (20) zwischen den beiden Elektroden (30, 31) sich wie ein elektrischer Widerstand verhält und dabei die zum Pressen erforderliche Wärme erzeugt.
Bezug 1)

Claims

„Anlage (10) zur Produktion von Kunststofflaminaten und Mehrschichtlaminaten (110, 120, 130), bestehend aus: – Kaltpresse (11) mit feststehender Unterplatte (12) und verfahrbarem oberem Arbeitstisch (13); – Metallband (20), auf der Oberfläche (15) der Unterplatte (12) der Presse (11) angebracht, zur Auflage und zum Transport der Bestandteile der Kunststofflaminate in der Presse, bestehend aus Pre-Preg-Bändern (70, 71, 80, 81) und Kupferbändern (50, 90), mit motorbetriebenen Mitteln zur Abwicklung des benannten Metallbandes (20) von einer Rolle (25) im Einlauf der Presse (11) und zur Aufwicklung auf eine im Auslauf der gleichen Presse installierten Rolle (26); – Elektrodenpaar (30, 31), jeweils angebracht im Einlauf und Auslauf der Presse und angeschlossen an den elektrischen Kreis eines Stromerzeugers (40) mit angemessener Leistung, wobei das benannte Metallband (20) mit dem benannten Elektrodenpaar (30, 31), in kontinuierlichem Kontakt gehalten wird, so daß, wenn die benannten Komponenten der Kunststofflaminate durch die Presse gezogen werden und das Schließen der Presse sowie des elektrischen Kreises bewirken, sich der Bereich des benannten Metallbandes (20), welcher zwischen den beiden Elektroden (30, 30) liegt, wie ein elektrischer Widerstand verhält und die zum Pressen erforderliche Wärme erzeugt".
Anlage (10), wie beschrieben unter Inanspruchnahme 1), welche sich dadurch auszeichnet, daß das Metallband (20) aus Aluminium ist.
Anlage (10), wie beschrieben unter Inanspruchnahme 1), welche sich dadurch auszeichnet, daß die Pre-Preg-Bänder (70, 71, 80, 81) sowie die Kupferbänder (50, 90) von den Rollen (75, 76, 82, 83) zugeführt und mit Hilfe von motorbetriebenen elektrischen Mitteln befördert werden.
Anlage (10), wie beschrieben unter Inanspruchnahme 1), welche sich dadurch auszeichnet, daß die Bestandteile (50, 70, 71, 80, 81, 90) der Kunststofflaminate eine Komponentengruppe (70, 71) bilden, welche hier als untere Komponentengruppe bezeichnet wird und welche verschiebbar auf der Ebene eines horizontalen Rahmens (60) aufgelegt wird, welcher sich vor der Presse (11) sowie beinahe in Höhe des Metallbandes (20) angebracht ist und welcher der Ablage und der Beförderung im Inneren der gleichen Presse dient.
Anlage (10), wie beschrieben unter Inanspruchnahme 4), welche sich dadurch auszeichnet, daß auf den Bereich der unteren Komponentengruppe (70, 71), welcher auf der Ebene des Rahmens (60) aufliegt, auf einem oder mehreren Streifen ein Vielfaches des Mehrschichtwerkstoffes (130) aufgelegt wird.
Anlage (10), wie beschrieben unter Inanspruchnahmen 1) und 5), welche sich dadurch auszeichnet, daß ein elektronischer Rechner zur Programmierung und Steuerung das Öffnen und Schließen der Presse (11), die Beförderung des Metallbandes (20) zur Auflage und Mitnahme in der benannten Presse sowie die motorbetriebenen Mittel zur Zuführung der Bestandteile (50, 70, 71, 80, 81, 90) der Kunststofflaminate taktet und die Arbeitszyklen steuert.
Anlage (10), wie beschrieben unter Inanspruchnahmen 1), 4) und 5), welche sich dadurch auszeichnet, daß nach der letzten Einführung in die Presse (11) der Bestandteile (50, 70, 71, 80, 81, 90) der Laminate, einschließlich, im Fall von Mehrschichtwerkstoffen, der Mehrschichtwerkstoffe selbst (120), nach dem Schließen der benannten Presse zum Zyklusstart, auf die untere Komponentengruppe (70, 71), welche auf der Ebene zur Ablage und zum Transport des benannten horizontalen Rahmens (60) vor der Presse aufliegen, eine neue Reihe der Mehrschichtwerkstoffe (130) aufgelegt wird, und welche sich dadurch auszeichnet, daß am Zyklusende und bei Öffnen der benannten Presse das Metallband (20) zur Auflage und Mitnahme die erzeugten Laminate und Mehrschichtwerkstoffe (120) aus der Presse herausführt und gleichzeitig vom Einlauf der Presse aus den neuen Bereich der Bestandteile (50, 70, 71, 80, 81, 90) und anschließend des Mehrschichtwerkstoffes (130), welche auf der unteren Gruppe der benannten Bestandteile aufliegen, beim erneuten Zyklusstart einführt.