УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ КОМПЕНСИРУЮЩИЕ ПРОКЛАДКИ ДЛЯ ПРЕССА
IMPROVED COMPENSATING GASKETS FOR PRESS

Настоящее изобретение относится к компенсирующим прокладкам, используемым в прессе для изготовления слоистых пластиков, таких как декоративные слоистые пластики, ламинированные полы и печатные платы, в одноэтажных и многоэтажных прессах высокого давления и низкого давления.
Компенсирующие прокладки предназначены для компенсации изменений плотности в прессуемом листе ламината, чтобы, в результате, ко всем частям листа прилагалось равное давление. Кроме того, такие компенсирующие прокладки компенсируют любые неровности на поверхностях плит самого пресса и любой изгиб или коробление плит, на которые действует давление, что способствует производству плоского ламината, имеющего равномерную плотность. Таким образом, важно, чтобы компенсирующие прокладки были упругими и обладали естественной пружинистостью, чтобы компенсировать вышеупомянутые изменения плотности и неровности поверхности плит пресса, а также для того, чтобы расслабляться после каждой операции прессования и восстанавливать свою форму для повторного использования. Способность компенсирующих прокладок восстанавливать форму после каждого прессования, то есть их компенсационная способность, является важной характеристикой, обеспечивающей существенный срок службы и позволяющей избежать ненужных простоев пресса для замены таких компенсирующих прокладок.
Однако, поскольку назначением пресса является термообработка листа ламината, пока он находится под давлением, важно, чтобы компенсирующие прокладки также проводили теплоту от плит пресса к листу ламината. Рабочая температура таких прессов обычно достигает 220°С.
Как правило, известные компенсирующие прокладки являются плотно переплетенной комбинацией из термостойких жил, не содержащих асбест, и металлической проволоки. Металлическая проволока включена для приданий хорошей теплопроводности компенсирующим прокладкам для переноса теплоты через прокладку на лист ламината. Наоборот, неметаллические жилы должны делать прокладку пружинящей и упругой, что необходимо для релаксации компенсирующей прокладки после каждой операции прессования. Соотношение этих двух типов материала является параметром, который учитывается при создании компенсирующей прокладки для пресса в каждом конкретном случае. Обычно необходимо найти компромисс между теплопроводностью и упругостью или пружинистостью, необходимыми в каждом случае.
Известная компенсирующая прокладка описана в WO9613376. Компенсирующая прокладка содержит тканое полотно из термостойких жил, например медной проволоки, в котором существенная часть либо основы, либо утка содержит силиконовый эластомер. На практике, как показано на Фиг.1, основа 1 обычно содержит скрученные или собранные в пучок латунные или медные проволоки, а уток 2 обычно содержит металлическую проволоку, покрытую силиконом, в частности скрученный или собранный в пучок проволочный сердечник 3, на который экструдирована силиконовая оболочка 4. Благодаря наличию силикона 4 такая компенсирующая прокладка обладает высокой упругостью и пружинистостью, тогда как металлическая проволока обеспечивает хорошую теплопроводность покрытия от плит пресса к прессуемому материалу. Одним из недостатков компенсирующей прокладки такого типа является то, что при эксплуатации, при сжатии в ламинирующем прессе, в точках пересечения основы 1 и утка 2, действующие как ножницы скрученные или собранные в пучок проволочные сердечники 3 и металлическая проволока основы 1 стремятся прорезать силиконовую оболочку 4. В итоге это приводит к износу компенсирующей прокладки, поскольку со временем структура переплетения становится плоской до такой степени, что компенсирующая прокладка не способна к релаксации после каждой операции прессования и прокладка теряет свою упругость и пружинистость.
В WO20077129041 описана компенсирующая прокладка, которая уменьшает остроту вышеописанной проблемы. В этой компенсирующей прокладке проволоки внутри сердечника 3 утка не скручены или собраны в пучок, а проложены по существу параллельно друг другу и параллельно продольной оси сердечника 3, как показано на Фиг.2. Это позволяет проволокам сердечника 3 двигаться относительно друг друга и, следовательно, сплющиваться потенциально в одной плоскости, когда компенсирующая прокладка сдавливается при эксплуатации. Это уменьшает тенденцию к врезанию проволоки основы 1 в силиконовую оболочку 4 утка 2.
В WO20077129041 также описана возможность использования утка, в котором проволоки 3 расположены в одной плоскости внутри сердечника, когда на них никакое давление не действует. Это влечет экструзию эластомерной оболочки 4 с некруглым профилем сечения, например с овальным профилем сечения. Однако такой уток напоминает ленту и имеет существенно большую ширину, чем толщину. Плетение такого утка для создания удовлетворительной компенсирующей прокладки является трудной задачей, так как все уточные жилы стремятся перекрутиться во время плетения так, что полученная компенсирующая прокладка будет иметь неравномерную толщину и разные промежутки между жилами основы и утка из-за скруток в утке. Это нежелательно, поскольку количество точек контакта между основой и утком на любой данной площади полученной компенсирующей прокладки уменьшается, что, в свою очередь, снижает компенсирующую способность прокладки. Даже если бы была возможность плести прокладку с ленточным утком, который оставался бы не перекрученным, увеличение ширины утка в любом гладком или саржевом переплетении приводило бы к уменьшению количества прокладок уточной жилы на данной длине переплетенной ткани. Это также нежелательно, поскольку количество точек контакта между основой и плитами пресса на любой данной площади полученной прокладки уменьшается, что, в свою очередь, приводит к уменьшению теплопроводности прокладки.
Первой задачей настоящего изобретения является создание компенсирующей прокладки для пресса, в которой эластомерный материал образует большую долю объема компенсирующей прокладки, чем в известных прокладках, и тем самым создает увеличенную компенсирующую способность или "пружинный" эффект без существенного уменьшения теплопроводности прокладки.
В предпочтительных вариантах другой задачей настоящего изобретения является устранение вышеописанных недостатков известных прокладок и создание прокладки, в которой эластомерный материал дольше остается неповрежденным из-за прорезания металлическими жилами основы.
Согласно настоящему изобретению предлагается компенсирующая прокладка для применения в прессе для получения ламината, содержащая переплетенную ткань из термостойких жил, в которой по меньшей мере часть утка содержит сердечник, выполненный из пучка жил внутри экструдированной оболочки из эластомерного материала и по меньшей мере часть основы содержит металлические жилы, отличающаяся тем, что жилы, образующие пучок перед экструзией вокруг них оболочки, плотно пакуют и тем, что профиль поперечного сечения оболочки является правильным геометрическим профилем, не являющимся круговым профилем перед плетением ткани компенсирующей прокладки.
И в настоящем описании, и в формуле изобретения термин "плотно упакованный" следует толковать как означающий, что в любой плоскости поперечного сечения жил, образующих пучок, жилы расположены так, чтобы занимать минимальное практическое пространство и, следовательно, иметь наивысшую практическую плотность, при этом во время процесса экструзии всегда остается возможность небольшого дрейфа жил от идеального плотно упакованного положения. Расположение, описанное в WO20077129041, в котором уток имеет жилы, расположенные в одной плоскости в сердечнике, когда на них не действует никакое давление, таким образом, не попадает в объем приведенного определения, поскольку жилы не являются плотно упакованными перед экструзией вокруг них оболочки.
Известно, что сопротивление компенсирующей прокладки давлению зависит от плотности плетения. Когда такая компенсирующая прокладка находится в эксплуатации, это сопротивление становится тем большим, чем ближе расположены соседние эластомерные жилы утка друг к другу, когда к ним приложено давление. Было обнаружено, что замена профиля поперечного сечения эластомерной оболочки, который обычно является круглым, на правильный геометрический профиль, не являющийся круглым, сохраняя жилы в сердечнике в плотно упакованном пучке, позволяет увеличить количество эластомерного материала в прокладке, что влечет существенное повышение компенсирующей способности прокладки.
Предпочтительно, профиль поперечного сечения оболочки является правильным многоугольным профилем, который состоит из прямых или дуг. В случае ребристого профиля предпочтительно такой профиль имеет по меньшей мере шесть и, преимущественно, двенадцать ребер. Предпочтительно, ребра или все углы многоугольного профиля образуют выступы, проходящие наружу от поверхности утка от гипотетической вписанной окружности профиля.
Применение такого профилированного утка означает, что плетение содержит больше эластомерного материала, чем если бы профиль сечения был круглым, поскольку некруглый профиль существенно деформируется в точках пересечения между утком и основой, чтобы создать такое же количество уточин или прокладок уточной жилы на дециметр по сравнению с плетением, в котором применяется уток с круглым профилем сечения. Однако количество эластомерного материала в любом данном объеме компенсирующей прокладки будет больше. Во время процесса плетения к эластомерному материалу утка в точках пересечения между утком и основой прилагается давление, которое приводит к локальной деформации эластомерного материала. Применение ребристого профиля или правильного многоугольного профиля означает, что ребра или выступающие углы таких профилей принимают это давление так, что нагрузка на единицу площади в точках контакта между утком и основой существенно выше, чем если бы использовался круглый профиль. Такая нагрузка легко сжимает ребра или угловые выступы в каждой точке пересечения, но лежащее ниже основное тело эластомерного профиля деформируется не больше, чем эластомерный профиль в утке с обычным круглым профилем, что является критичным.
Хотя может показаться, что простое увеличение диаметра оболочки с круглым профилем моет дать тот же эффект, поскольку эластомерным материалом типично является силоксан, который можно принудительно заправить на место, математически доказанным фактом является то, что каков бы ни был максимальный диаметр утка с круглым профилем, который можно удобно плести без уменьшения количества уточин на дециметр, при применении ребристого профиля или правильного многоугольного профиля, в котором вышеупомянутый максимальный диаметр является диаметром либо вписанной окружности ребристого профиля, либо вписанной окружности правильного многоугольного профиля, в плетение вводится существенно большее количество эластомерного материала.
Предпочтительные дополнительные признаки изобретения описаны в зависимых пунктах приложенной формулы.
Далее следует описание настоящего изобретения и примеров утка с разными профилями поперечного сечения для применения в вариантах изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает схематическое сечение известной компенсирующей прокладки перед применением.
Фиг.2 - вид в изометрии отрезка пучка жил, образующих сердечник уточной жилы известной компенсирующей прокладки.
Фиг.3а-3е изображают сечения в увеличенном оп сравнению с Фиг.1 масштабе уточных жил, имеющих пять разных профилей сечения соответственно по настоящему изобретению.
Фиг.4 изображает диаграмму, иллюстрирующую профиль головки экструдера для производства силоксановой жилы с квадратным профилем поперечного сечения.
Фиг.5а и 5b изображают схемы, иллюстрирующие сердечник утка для использования в компенсирующей прокладке по настоящему изобретению, выполненной из семи плотно упакованных жил и из трех плотно упакованных жил, соответственно.
Фиг.6 изображает сечение варианта компенсирующей прокладки по настоящему изобретению, сплетенной саржевым переплетением.
Как указано выше, эластомерный материал, применяемый для производства уточной жилы с оболочкой для компенсирующих прокладок, обычно является силоксаном, обычно силиконом или фторсиликоном, хотя можно использовать и другие эластомерные материалы. Уток с эластомерной оболочкой обычно производят путем экструзии эластомера на сердечник, состоящий из пучка жил, например проволочных жил, используя экструдер с Т-образной головкой. Пучок жил, образующих сердечник, проходит сквозь наконечник в поток эластомера и далее через головку экструдера, которая задает форму и толщину полученной оболочки.
Специалисты легко могут изготовить головки для получения профилей сечения, показанных на Фиг.3а-3е, однако следует понимать, что головка не всегда может являться зеркальным отражением полученного профиля утка. Это происходит потому, что поток силоксана должен быть равномерным во всех частях головки. Острые углы в головке создают лишнее гидродинамическое сопротивление, что приводит к появлению шероховатых кромок на полученном изделии. Этот эффект можно устранить, создав все углы с небольшим радиусом. Неравномерный поток также возникает, когда некоторые части отверстия головки имеют меньшую площадь сечения, чем другие. Это можно исправить, создав на сужении более короткую площадку. Площадка укорачивается высверливанием или механическим удалением части толщины головки экструдера. Наоборот, равномерный поток можно получить, замедлив поток в больших отверстиях головки. Это делается установкой перегородки на верхней по потоку стороне головки для замедления потока. Например, как показано на Фиг.4, в головке 5 экструдера для получения силоксановой жилы квадратного поперечного сечения стороны 6 "квадратного" отверстия головки выполнены выпуклыми, чтобы в полученной жиле сформировать прямые стороны. Это сделано потому, что при выходе из головки 5 силоксан разбухает.
1
2
3
В большинстве известных компенсирующих прокладок, например таких, как показана на Фиг.1, сердечник 3 утка 2 содержит семь проволочных жил 8, которые могут быть либо скручены, либо лежать параллельно друг другу и продольной оси сердечника 3, как показано на Фиг.2. Типично каждая жила 8 имеет диаметр 0,2 мм так, что общий диаметр d проволоки равен 0,6 мм. При наличии силоксановой оболочки 4 наружный диаметр d покрытого силиконом утка 2 типично составляет 1,4 мм, то есть толщина d стенки силикона равна 0,4 мм, когда прокладка находится в свободном состоянии. Однако, если применяется уток, который имеет некруглый правильный геометрический профиль, можно увеличить количество эластомера для любого данного диаметра вписанной окружности этого геометрического профиля.
На Фиг.3а-3е показаны поперечные сечения утков, имеющих пять разных правильных геометрических профилей сечения, а именно треугольный профиль, квадратный профиль, пятиугольный профиль, шестиугольный профиль и ребристый профиль соответственно. В случае многоугольных профилей, а именно треугольного, квадратного, пятиугольного и шестиугольного профилей, углы выполнены скругленными, что требуется для процесса экструзии. В случае ребристого профиля, предпочтительно ребра выполнены полукруглыми, но можно использовать и другие формы ребер, например треугольные. В показанных вариантах стороны многоугольных профилей образованы прямыми, но эти многоугольники могут иметь и дугообразные стороны, например, как многоугольники Рело.
В приведенной ниже таблице 1 приведены оценочные величины увеличения объема эластомера оболочки 9, которое может быть получено с помощью показанных профилей, по сравнению с круглым профилем. Расчет основан на вписанной окружности 10 диаметром 1,4 мм, которая показана штриховыми линиями на Фиг.3а-3е, и на профилях, в сердечнике 12 которых используются либо три жилы 11 диаметром 0,2 мм либо 7 жил диаметром 0,2 мм. В случае ребристого профиля, показанного на Фиг.3е, расчет проводился исходя из допущения, что имеется 12 полукруглых ребер 13, равномерно разнесенных по вписанной окружности 9, и каждое ребро имеет радиус 0,125 мм.
Таблица 1
Профиль
% увеличения объема эластомера
3 жилы в сердечнике
7 жил в сердечнике
Треугольник
103%
113%
Квадрат
29%
32%
Пятиугольник
16%
18%
Шестиугольник
11%
12%
Ребристый профиль
20%
22%
Видно, что наибольший прирост объема достигается с треугольным профилем. Однако с практической точки зрения такой профиль создает трудности, поскольку угловые выступы выступают за диаметр вписанной окружности 10 довольно далеко и труднее поддаются сжатию в точке пересечения утка и основы. Без увеличения натяжения основы, что может быть нежелательно, это может привести к уменьшению количества уточин на дециметр, что не соответствует цели изобретения. Поэтому лучшими из рассматриваемых профилей остаются квадратный и ребристый профили. Однако использование утка квадратного профиля также влечет потенциальные проблемы. В идеале, уток квадратного профиля следует вставлять в плетение так, чтобы жилы утка были точно выровнены друг с другом, чтобы поверхность прокладки выглядела плоской. Однако вставлять такие жилы утка в плетение без некоторой степени перекручивания представляется невозможным. С учетом того, что некоторую степень скручивания приходится допустить, возникает другая проблема, связанная с тем, что положение любого скручивания вряд ли будет равномерным по ширине ткани и между разными прокладками уточной жилы. Это придаст полученной прокладке неравномерный внешний вид.
Такие проблемы со скручиванием утка не в такой степени возникают в ребристом профиле отчасти потому, что количество ребер снимает любое требование к ориентации утка конкретным образом. Это является одной из причин применения ребристого профиля с большим количеством ребер 13. Предпочтительно такой профиль имеет по меньшей мере шесть и, преимущественно до двенадцати ребер 13, что является практическим максимумом, принимая во внимания размеры утка. Кроме того, для любого данного увеличения объемного количества эластомера, используемого для любого данного размера вписанной окружности 10, чем больше количество ребер использовано для достижения такого увеличения, тем легче они сжимаются в точках пересечения основы и утка. Это снижает остроту описанной выше проблемы треугольного профиля и является еще одной причиной использования профиля с двенадцатью ребрами 13.
В вышеприведенной Таблице 1 показаны оценочные величины объемного увеличения эластомера в оболочке, которые могут быть получены с помощью ребристого профиля на основе вписанной окружности 10 диаметром 1,4 мм с двенадцатью полукруглыми ребрами 13, равномерно разнесенными вокруг профиля и каждое из которых имеет радиус 0,125 мм. Предпочтительно, оболочка 9 имеет вписанную окружность диаметром от 1,25 до 2,0 мм, включительно, и ребра 13, каждое из которых имеет радиус от 0,1 мм до 0,2 мм, включительно. В нижеприведенной Таблице 2 приведены оценочные величины объемного увеличения эластомера в оболочке 9, которое может быть достигнуто, используя вписанные окружности 1 и полукруглые ребра 13 разного размера, предполагая в каждом случае, что имеется двенадцать ребер 13, равномерно разнесенных по вписанной окружности 10.
Таблица 2
Диаметр вписанной окружности
% объемного увеличения количества эластомера
12 ребер радиусом0,1 мм
12 ребер радиусом 0,125 мм
12 ребер радиусом 0,15 мм
12 ребер радиусом0,18 мм
1,25 мм
17%
26%
37%
непрактично
1,5 мм
11%
18%
25%
36%
2,0 мм
6%
10%
14%
20%
Из этих результатов вино, что уток с вписанной окружностью диаметром 1,25 мм и с двенадцатью ребрами радиусом 0,15 мм или уток с вписанной окружностью диаметром 1,5 мм и двенадцатью ребрами радиусом 0,18 мм дают наибольшее увеличение объемного содержания эластомера.
В настоящем изобретении жилы 11, образующие сердечник 12 утка, предпочтительно являются металлическими жилами, но могут содержать любые из следующих, а именно: медную проволоку, проволоку из нержавеющей стали, проволоку из медного сплава, арамидное волокно, стекловолокно или стеклянные жилы и волокно из ароматического полиамида. Выбор жил 11 зависит от назначения компенсирующей прокладки, требуемой степени теплопроводности и требуемой упругости или пружинистости. Однако, поскольку жилы из нержавеющей стали имеют больший предел прочность на разрыв и больший предел прочности на сдвиг, чем медная проволока, сердечник 12 из трех жил 11 из нержавеющей стали покажет такой же предел прочности на разрыв и на сдвиг, что и сердечник 12 из семи жил из медной проволоки. Поэтому, поскольку требуется довести до максимума объем эластомера в утке, предпочтительно вместо семи жил 8 из медной проволоки, как показано на Фиг.1 и 2, где представлен прототип, для формирования сердечника 12 использовать три жилы 11 из проволоки из нержавеющей стали, как показано на Фиг.3а и 3е. Пространство, освобожденное "потерянными" четырьмя жилами, заполняется большим количеством эластомера. Применение нержавеющей стали для сердечника 12 также дает преимущество, заключающееся в том, что любые проблемы, относящиеся к усталости металла из-за пружинистости прокладки, уменьшаются, так как медная проволока более подвержена усталости, чем проволока из нержавеющей стали.
Хотя настоящее изобретение можно использовать с сердечником 12, в котором жилы 11 свиты или собраны в пучок, что значит, что они скручены друг с другом, предпочтительно сердечник 12 содержит пучок жил, проходящих по существу параллельно друг другу и продольной оси сердечника, как показано на Фиг.2. Это позволяет жилам 11 сжиматься под давлением так, что они двигаются относительно друг друга и сплющиваются при использовании. Такая компенсирующая прокладка дольше остается целой, поскольку тенденция прорезания эластомерного материала металлическими жилами уменьшена.
В дополнение к вышеизложенному жилы 11, образующие сердечник 12, должны быть плотно упакованы, как определено выше, чтобы они занимали минимальное практическое пространство. Это значит, что в поперечном сечении жилы 11 одного ряда уложены между жилами соседних рядов. Если имеется семь жил, они будут расположены в форме шестиугольника, как показано на Фиг.5а, тогда как если имеется три жилы, они будут расположены треугольником, как показано на Фиг.5b. Плотная упаковка позволяет увеличить до максимума толщину экструдированной эластомерной оболочки, окружающей сердечник 12. Для этого жилы, образующие пучок, который подается в головку экструдера, плотно упаковывают, перед тем как вокруг них будет экструдирована оболочка. Если жилы 11 скручены друг с другом, например, если они свиты или собраны в пучок, тогда скручивание пучка будет удерживать жилы в плотно упакованной конфигурации в любом случае. Однако если жилы лежат параллельно друг другу и продольной оси пучка, тогда в плотно упакованной конфигурации их удерживает головка экструдера, когда они эти жилы проходят через экструдер. Однако, когда пучок проходит сквозь головку, возникнет небольшое свободное движение жил, чтобы избежать заклинивания, поэтому на практике может возникать небольшой дрейф параллельных жил из плотно упакованной конфигурации после экструзии оболочки 9.
Основу также нужно выбирать с учетом предполагаемого назначения компенсирующей прокладки. Основа плетется вокруг утка сверху вниз относительно прокладки. Поэтому она образует основной канал переноса теплоты через компенсирующую прокладку. Следовательно, большая часть и предпочтительно вся основа обычно содержит металлические жилы и может иметь форму металлической проволоки, в частности медной проволоки, проволоки из латуни или других медных сплавов, все из которых имеют высокую теплопроводность. Предпочтительно, основа также содержит множество по существу параллельных не скрученных металлических жил, например семь параллельных жил, чтобы они также сплющивались под давлением при эксплуатации. Поскольку с основой, содержащей множество полностью параллельных не скрученных металлических жил, трудно работать, преимущественно основа имеет по меньшей мере некоторую степень скручивания. Предпочтительно, поэтому, основа состоит из множества металлических жил, каждая из которых имеет диаметр порядка 0,2 мм с витком по меньшей мере в 25 мм. Такой виток является улучшением по сравнению с обычным витком в 15 мм, но чем больше виток и, следовательно, чем меньше величина скручивания металлических жил, тем лучше.
Компенсирующая прокладка по настоящему изобретению может быть соткана полотняным плетением, подобным тому, которое схематически показано на Фиг.1, где имеется единственная прокладка уточной нити под каждой "волной" основы, или саржевым плетением, в котором имеются две прокладки саржевой нити под каждой "волной" основы. Возможны и другие виды плетения. Пример варианта компенсирующей прокладки по настоящему изобретению схематически показан на Фиг.6. Этот вариант соткан саржевым плетением с утком 14, имеющим ребристый профиль, как описано выше, и основой 15. Показаны четыре нити основы 15, каждая из которых обозначена либо разной штриховкой, в случае трех из четырех нитей, или отсутствием штриховки. На пересечении основы 15 с утком 14 ребра 13 оболочки утка деформированы и эффективно смяты, но в остальных частях утка ребра остаются выступающими. Ребра увеличивают содержание эластомера в компенсирующей прокладке, не уменьшая теплопроводность основы 15.
Из вышеизложенного понятно, что согласно настоящему изобретению предлагается компенсирующая прокладка для пресса, которая имеет увеличенное количество эластомерного материала и, следовательно, улучшенную компенсирующую способность без заметного уменьшения теплопроводности прокладки.