ПРЕСС-ПОДУШКА ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА
PRESS-PAD FOR HYDRAULIC PAD

Изобретение касается пресс-подушки для гидравлического пресса, содержащей первый непроницаемый для текучих сред слой, который содержит эластомерный материал и соединенные с ним волокна, и соединенный с первым слоем второй слой, который также непроницаем для текучих сред.
2
Такая пресс-подушка известна из документа EP 0235582 A2. Уже известная пресс-подушка должна служить, в частности, при производстве многослойных и гибких печатных плат для печатных электронных схем в так называемых прессах высокого давления. Пресс-подушки для производства материалов для электронных печатных плат изготавливаются с применением высоких давлений (приблизительно до 1000 Н/см или 100 бар) и одновременно высоких температур (приблизительно до 220°C) путем процесса ламинирования. Пресс-подушки сэндвичной конструкции содержат усиливающий слой из волокон, например, в виде расположенной посредине стекловолоконной ткани, чтобы уменьшить деформацию как при работе пресса, так и при извлечении готового прессованного материала, а также комплектации новой заготовкой для прессования, и тем самым повысить срок службы пресс-подушки. Кроме того, у пресс-подушек для производства печатных плат на поверхности часто расположены антиадгезионные слои, например, в виде пленки из политетрафторэтилена (ПТФЭ). Кроме того, важно во время эксплуатации таких пресс-подушек высокого давления предотвращать истирание волокон или частиц пресс-подушки, так как такое истирание загрязняло бы материал печатной платы и, тем самым, приводило бы к ухудшению его качества или даже технической непригодности.
2
Кроме того, пресс-подушки также очень часто применяются в области изготовления древесных материалов с покрытием поверхности. Такие ламинаты применяются, прежде всего, в области производства мебели и в качестве материалов пола. Так, например, на древесно-волокнистые плиты («стружечные плиты» или плиты МДФ - древесно-волокнистые плиты средней плотности) наносятся декоративные слои в виде износостойких полимерных пленок с самыми разными декорами (под дерево, под керамическую плитку, под камень и пр.). Соединение между декоративным слоем и подложкой из волокнистой плиты осуществляется обычно с применением меламиновой смолы, которая под воздействием давления и температуры (давление прессования до 50 бар или 500 Н/см и температура прессования до 220°C) доводится до отверждения в прессе для ламинирования.
Как при применении пресс-подушек в области производства печатных плат, так и при нанесении декоративных слоев на волокнистые материалы пресс-подушки выполняют задачу компенсации допусков толщины или, соответственно, высоты в области гидравлического пресса. Такие допуски толщины или высоты возникают вследствие отклонений размеров в области прессуемого материала (волокнистая плита или декоративная пленка или, соответственно, исходные материалы для печатных плат), однако, прежде всего, в области самого пресса. Так, размеры обогреваемых осаживающих плит прессовых установок обычно составляют несколько метров, так что наряду с допусками на изготовление при работе пресса возникают также проблемы с короблением плит вследствие различного распределения температур. Даже у так называемых пресс-прокладок, которые с обеих сторон вступают в контакт с прессуемым материалом, могут возникать допуски размеров. Таким образом, первое важное свойство пресс-подушек заключается в компенсации таких допусков размеров в области системы «обогреваемая плита - пресс-прокладка - прессуемый материал - пресс-прокладка - обогреваемая плита». Чтобы иметь возможность осуществлять такую компенсацию толщины в течение продолжительно времени без повреждения пресс-подушки, пресс-подушка должна обладать достаточными упругими, то есть пружинящими свойствами, которые после снятия давления снова самостоятельно возвращают ее в ее исходную форму. Обычно в известных пресс-подушках для получения желаемых пружинящих свойств применяются эластомерные материалы. В частности, силиконовые эластомеры, или фторэластомеры, или фторсиликоновые эластомеры часто применяются в пресс-подушках благодаря их хорошей термостойкости, а также стойкости в отношении различных химических субстанций.
Так как пресс-подушки должны обладать хорошей теплопроводностью, которая только вообще обеспечивает возможность необходимого быстрого теплового потока от обогреваемой плиты через пресс-подушку и пресс-прокладку в прессуемый материал, пресс-подушки регулярно включают в себя составные части из хорошо теплопроводящих материалов, в частности металлов. Часто для этой цели применяются медь, и/или латунь, и/или нержавеющая сталь, и/или другие металлические сплавы.
В основном среди известных пресс-подушек следует различать пресс-подушки, которые представляют собой текстильные изделия плоской формы, и пресс-подушки, которые включают в себя сплошной слой материала. Пресс-подушка, включающая в себя сплошной слой материала, известна, например, из документа DE 2319593 A или документа EP 1300235 A. Чтобы также при высоких давлениях прессования, а также во время манипулирования с пресс-подушками обеспечить их целостность в течение продолжительного времени, в применяемый силиконовый эластомер введена опорная ткань, например, из бронзовых нитей. Чтобы повысить теплопроводность, у пресс-подушки по EP 1300235 A предусмотрена поверхностная выступающая над эластомерным материалом часть металлической опорной ткани. Для еще большего повышения теплопроводности в эластомерный материал могут также вводиться частицы с высокой теплопроводностью (металлический порошок, кварцевый порошок). Как уже указывалось, кроме того, многие пресс-подушки представляют собой текстильные изделия плоской формы, которые, в частности, могут быть выполнены в виде ткани, трикотажа или нетканого материала. Таким образом, только за счет геометрии пресс-подушки или, соответственно, вработанных в нее волокон обеспечивается хорошая способность к изменению формы и поэтому хорошая компенсация толщины. Это справедливо, прежде всего, тогда, когда нити обладают высокой собственной упругостью в направлении, поперечном их продольной оси, в частности состоят из эластомерного материала или, соответственно, включают в себя прочную на растяжение сердцевинную нить (из металла или полимерного волокна), которая покрыта оболочкой из эластомерного материала. Такие пресс-подушки известны, например, из документов EP 0735949 A, EP 1136248 A и EP 1779999 A в виде тканых пресс-подушек. Пресс-подушки на основе трикотажа описаны, в частности, в документах EP 1033237 A, EP 1040910 A и EP 1040909 A. Чтобы придать пресс-подушке особенно хорошую точечную упругость, из документа EP 1386723 A известно попеременное применение нитей, снабженных оболочкой из эластомера, упругость которых поперек продольной оси нити попеременно выше или, соответственно, ниже. Кроме того, известны также пресс-подушки или, соответственно, комбинации пресс-подушка - пресс-прокладка, у которых взаимосвязанная полость пресс-подушки или комбинации наполнена текучим при температуре эксплуатации пресса материалом (EP 2189276).
Недостатком выполненных в виде матов пресс-подушек, известных из документа DE 2319593 A, является их сравнительно высокая жесткость и недостаточная точечная упругость. В отличие от этого пресс-подушки, которые выполнены в виде текстильных изделий плоской формы, являются сравнительно затратными в изготовлении. Это справедливо, в частности, когда применяются снабженные оболочкой нити, возможно также различных видов, для чего в первом шаге материал сердцевинной нити в ходе процесса экструзии должен быть снабжен эластомерным материалом оболочки. Осуществляемая во втором шаге текстильная техническая обработка (тканье или вязание) также требует высоких затрат, так как перерабатываемые эластомерные нити или, соответственно, металлические нити, в противоположность классическим текстильным материалам, поддаются обработке значительно труднее и с меньшей скоростью.
В основу изобретения положена задача предложить пресс-подушку, которая отличается хорошей точечной упругостью при одновременно простой возможности изготовления.
Исходя из пресс-подушки вышеназванного рода, положенная в основу изобретения задача решается за счет того, что первый слой на его обращенной ко второму слою стороне снабжен множеством каналов, в которых находится жидкотекучий по меньшей мере при температуре эксплуатации пресса материал и которые закрыты по меньшей мере вторым слоем непроницаемо для текучих сред.
Посредством расположения и размера каналов возможно индивидуальное и простое регулирование упругих свойств пресс-подушки по ее площади. Также за счет упругих свойств эластомерного материала, с одной стороны, и жидкотекучего при температуре эксплуатации пресса материала в каналах, с другой стороны, возможно варьирование свойств пресс-подушки в соответствии с изобретением в очень широких пределах. Кроме того, возможна простая реализация различных эффективных упругих свойств в различных зонах пресс-подушки.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления дополнительно к первому и второму слоям предусмотрен третий слой, который на обращенной от второго слоя стороне первого слоя соединен с ним и также является непроницаемым для текучих сред. При этом либо первый слой также на его обращенной к третьему слою стороне снабжен другим множеством каналов, либо третий слой на его обращенной к первому слою стороне снабжен другим множеством каналов. В последнем случае третий слой, так же как и первый слой, включает в себя эластомерный материал и соединенные с ним волокна. В каждом случае другое множество каналов закрыто соединением между первым слоем и третьим слоем непроницаемо для текучих сред.
Вышеуказанным образом образуются, таким образом, два уровня каналов, благодаря чему еще больше увеличиваются возможности конфигурации распределения упругости, а также характеристика упругости.
Обычно предлагаемая изобретением пресс-подушка, по образцу имеющихся прессовых установок, является прямоугольной и по меньшей мере в одной краевой области, предпочтительно во всех краевых областях в окружном направлении, не имеет каналов. Ширина, в зависимости от соответствующего формата обогреваемой плиты, по меньшей мере одной краевой области составляет предпочтительно от 1 см до 20 см. В вышеназванных краевых областях можно простым способом создать полноповерхностное сплошное соединение между первым слоем и вторым слоем или, соответственно, между первым слоем и третьим слоем, так как может быть реализован контакт по сравнительно большой площади. Поэтому краевые области пригодны, в частности, для закрытия каналов в их торцевом направлении, чтобы и в этом направлении достичь непроницаемости для текучих сред.
Особенно предпочтительно, если первый слой и второй слой и/или первый слой и третий слой склеены или сварены друг с другом, при этом, в частности, предпочтительно возможно также применение технологии лазерной сварки или ультразвуковой сварки.
По одному из предпочтительных усовершенствованных вариантов осуществления изобретения множество каналов включает в себя первую группу каналов, которые проходят параллельно друг другу, при этом предпочтительно имеется вторая группа каналов, которые, в свою очередь, проходят параллельно друг другу и перпендикулярно каналам первой группы. При этом возможно, чтобы каналы обеих групп сообщались друг с другом или нет. В первом из названных случаев возникает, таким образом, система скрещивающихся и соединенных друг с другом каналов. Тогда эти каналы распространяются предпочтительно в одной плоскости или, соответственно, образуют единый «слой каналов». В случае, если две эти группы не сообщаются друг с другом, они, если смотреть в направлении толщины пресс-подушки, предпочтительно находятся на расстоянии друг от друга, так что получаются два отдельных друг от друга «слоя каналов». У скрещивающихся групп каналов достигается особенно гомогенное распределение каналов по площади пресс-подушки, так что локальные отклонения упругости пресс-подушки могут быть небольшими.
Что касается изготовления предлагаемой изобретением пресс-подушки, каналы могут быть выполнены в соответствующем слое по технологии прототипирования, в частности методом литья или ракельным методом в соответствующую форму, или по технологии обработки давлением, в частности методом тиснения, штампования или резания, или со снятием материала, в частности путем лазерной обработки или фрезерования. Чтобы получить особенно хорошо скалькулированную характеристику упругости пресс-подушки по всей ее площади, определенное количество каналов или, соответственно, все каналы полностью должны быть заполнены жидкотекучим при температуре эксплуатации пресса материалом. Под «жидкотекучим при температуре эксплуатации пресса материалом» должна пониматься любая текучая среда, то есть как сжимаемая текучая среда (газ), так и любая несжимаемая текучая среда (жидкость). Материал может находиться при температурах ниже температуры эксплуатации также в твердом агрегатном состоянии. В качестве текучих сред для предлагаемой изобретением пресс-подушки рассматриваются, в частности, воздух или другие (инертные) газы, или масла (минеральные или синтетические масла или их смеси), или (инертные) жидкости, или металлы с низкой точкой плавления. При этом речь идет, в частности, о свинце или олове, или сплавах, которые содержат по меньшей мере один из вышеназванных элементов, и которые при температуре помещения возможно находятся в твердом агрегатном состоянии.
В то время как множество каналов также частично могут быть расположены как в первом и втором слоях, так и в первом и третьем слоях из-за более простой возможности изготовления особенно предпочтительно, если второй слой и/или третий слой представляет собой пленку с толщиной от 10 мкм до 1000 мкм и включает в себя полимер или состоит из полимера, предпочтительно, например, политетрафторэтилен (ПТФЭ) или фторкаучук, или силиконовые или, соответственно, фторсиликоновые эластомеры. Чтобы на долгое время обеспечить целостность пресс-подушки, даже при высокой постоянно изменяющейся нагрузке давлением, первый слой, и/или второй слой, и/или третий слой может включать в себя опорную ткань, которая введена в эластомерный материал, предпочтительно силиконовый эластомер, или фторэластомер, или фторсиликоновый эластомер, или композитный эластомер, содержащий по меньшей мере два из вышеназванных эластомеров. Мера, повышающая стабильность пресс-подушки, может заключаться в том, что содержащиеся по меньшей мере в первом слое волокна представляют собой высокожаропрочные полимерные волокна, в частности волокна из арамида, кевлара, полиэстера, меламиновой смолы, карбона, стекла, или металлическую проволоку, в частности проволоку из латуни, меди, нержавеющей стали. Причем эти волокна могут находиться в виде моноволоконных или комплексных нитей, причем предпочтительно волокна находятся в виде отдельных штапельных волокон с длиной от 1 мм до 50 мм и/или в виде текстильного изделия плоской формы, в частности ткани, трикотажа, вязаного полотна, нетканого материала или сетчатого полотна.
Так как эластомерные материалы по своей природе обладают скорее умеренной теплопроводностью, эластомерный материал первого слоя и/или третьего слоя и/или жидкотекучий при температуре эксплуатации пресса материал могут содержать частицы с высокой теплопроводностью, в частности металлический порошок или кварцевый порошок. Таким образом, в частности, у прессовых установок, которые эксплуатируются с коротким временем цикла, можно ускорять передачу тепла к прессуемому материалу, благодаря чему, в свою очередь, может быть выбрана более низкая температура обогреваемых плит.
Обычно доля площади каналов относительно общей площади пресс-подушки составляет предпочтительно от 5% до 50%, предпочтительно от 10% до 20%. Если каналы расположены в нескольких «слоях каналов», необходимо учитывать каналы во всех слоях. Если каналы расположены конгруэнтно друг над другом в нескольких слоях, при расчете вышеуказанной доли площади надо учитывать только каналы одного единственного слоя.
В то время как распределение каналов в области обогреваемых плит или, соответственно, пресс-прокладок у «непроблематичных» прессовых установок чаще всего является равномерным, у проблематичных в отношении давления прессовых установок с различным распределением давления может быть преднамеренно предусмотрено неравномерное распределение каналов. Эта неравномерность может быть при этом такова, что в определенных областях пресс-подушки расстояние между соседними каналами больше или меньше, чем в других областях пресс-подушки, и/или в определенных областях пресс-подушки размеры каналов, в частности их ширина и/или глубина, больше или меньше, чем в других областях пресс-подушки.
Наконец, в соответствии с изобретением предусмотрено также, что ширина каналов составляет от 5 мм до 20 мм, и/или глубина каналов, измеренная в направлении, перпендикулярном поверхности пресс-подушки, составляет от 1 мм до 5 мм, и/или расстояние в свету между соседними параллельными каналами составляет от 1 мм до 50 мм.
Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью нескольких примеров осуществления пресс-подушки, которые изображены на чертежах.
Показано:
фиг.1: вертикальное сечение пресса с обогреваемыми плитами,
фиг.2: вертикальное сечение первого варианта осуществления пресс-подушки в покомпонентном изображении,
фиг.3: вертикальное сечение второго варианта осуществления пресс-подушки,
фиг.4: вертикальное сечение третьего варианта осуществления пресс-подушки,
фиг.5: вид в перспективе первого слоя пресс-подушки, показанной на фиг.3, и
фиг.6: вид сверху угловой области первого слоя пресс-подушки, показанной на фиг.3.
Схематично изображенный на фиг.1 пресс 1 имеет зеркально симметричную относительно горизонтальной центральной плоскости 2 конструкцию и включает в себя две снабженные множеством нагревательных каналов 3 обогреваемые плиты 4, а также две металлических пресс-прокладки 5, которые своими обращенными друг к другу, в частности гравированными, поверхностями обращены к расположенному в центре прессуемому материалу. Прессуемый материал представляет собой, например, предназначенную для нанесения покрытия МДФ-плиту, обложенную с обеих сторон декоративной пленкой, которая должна соединяться с МДФ-плитой посредством меламиновой смолы под действием давления и температуры.
Для компенсации допусков толщины в прессуемом материале 6, а также прочих разностей высоты как в пресс-прокладках 5, так и в обогреваемых плитах 4 (например, вследствие коробления) между каждой пресс-прокладкой 5 и соответствующей обогреваемой плитой 4 находится пресс-подушка 7. Пресс-подушка выдается краевыми областями 8 со всех сторон за прямоугольную обогреваемую плиту 4 и имеющую такой же размер пресс-прокладку 5, что служит для целей крепления.
Конструкция пресс-подушки 7 более подробно наглядно показана на вертикальном сечении на фиг.2. Пресс-подушка 7 показана на своего рода покомпонентном изображении, на котором центральный первый слой 9 и верхний второй слой 10, а также нижний третий слой 11 ради ясности расположены на расстоянии друг от друга. Однако в действительности эти вышеназванные три слоя 9, 10, 11 прочно и, в частности, непроницаемо для текучих сред соединены друг с другом, что также будет подробнее поясняться ниже.
Пресс-подушка 7, а также первый слой 9 имеют симметричную относительно центральной плоскости 2 конструкцию. В центральной плоскости 2 внутри первого слоя 9 находится введенная в его эластомерный материал, в частности силиконовый эластомер, опорная ткань 12 в полотняном переплетении, от которой видны волнообразно проходящая основная нить и обрезанные уточные нити. Над верхней стороной 13 первого слоя 9 и под нижней стороной 14 первого слоя 9 находятся второй слой 10 и третий слой 11.
Существенным для предлагаемой изобретением пресс-подушки 7 является наличие первого множества каналов 15 в верхней стороне 13 первого слоя 9 и - в случае настоящего примера осуществления - также второго множества каналов 16 в нижней стороне 14 первого слоя 9. Как каналы 15, так и каналы 16 проходят соответственно внутри своей «группы», но также в отношении каналов 15, 16 обеих групп параллельно друг другу, и расположены эквидистантно относительно друга друг. Каналы 15 в верхней стороне 13 первого слоя 9 при этом расположены со смещением на величину половины расстояния до каждого из соседних каналов 15, 16, так что получается характерное расположение «в шахматном порядке».
Чтобы получить закрытые непроницаемо для текучих сред каналы 15, 16, верхняя сторона 13 первого слоя 9 склеена или сварена со вторым слоем 10. Возможный клеевой слой из известного клея на чертежах, простоты ради, не показан. Второй слой 10 представляет собой пленку, например, из силиконового эластомера. То же самое, со ссылкой на нижнюю сторону пресс-подушки 7, справедливо для соединения третьего слоя 11 с нижней стороной 14 первого слоя 9. Как позднее будет описано еще более подробно со ссылкой на другой пример осуществления изобретения, краевые области пресс-подушки 7 в окружном направлении не имеют каналов 15, 16, так что последние также с торцевой стороны закрыты непроницаемо для текучих сред. В настоящем случае пресс-подушки 7 каналов 15, 16 наполнены воздухом. Но возможно также наполнение любым другим газом, также как и наполнение любыми жидкостями, или металлом, или, соответственно, металлическим сплавом, который или, соответственно, которая при температуре эксплуатации пресса (равной приблизительно от 80 до 220°C) находится в жидком состоянии.
В противоположность трехслойной конструкции, в соответствии с фиг.2 пресс-подушка 17, показанная на фиг.2, имеет только двухслойную конструкцию. Здесь имеется непроницаемое для текучих сред соединение между первым слоем 19 и вторым слоем 20. Начинаясь от верхней стороны 21 первого слоя 19, в первом слое 19 находятся каналы 22. Каналы 22 проходят параллельно и эквидистантно на расстоянии 23 друг от друга в направлении, измеренном параллельно верхней стороне 21 пресс-подушки 17.
Глубина 24 каналов 22 (измеренная от верхней стороны 21 первого слоя 19) составляет приблизительно 1 мм. Измеренная перпендикулярно глубине 24 ширина 25 составляет 2 мм. Толщина 26a первого слоя 19 составляет 2 мм, в отличие от чего толщина 26b второго слоя 20 составляет приблизительно 1 мм.
Из вида, показанного на фиг.5, понятно, что пресс-подушка 17, показанная на фиг.3, включает в себя не только первую группу параллельных друг другу каналов 22, но также и вторую группу проходящих перпендикулярно к ним, в пределах второй группы проходящих параллельно и эквидистантно каналов 28. Таким образом, на верхней стороне 21 первого слоя 19 образуется своего рода клетчатый рисунок.
На фиг.6 наглядно показано, что окружные краевые области 30 пресс-подушки 17 не имеют каналов. Краевые области 29, 30 имеют ширину 31, 32, равную приблизительно 1 см. Краевые области 29, 30 выступают предпочтительно за обогреваемые плиты 4 и пресс-прокладки 5 пресса 1 по бокам и, таким образом, в противоположность снабженной каналами 22, 28 центральной части пресс-подушки 17 не находятся в области передачи усилий давления во время работы пресса. Из-за наличия краевых областей 29, 30 каналы 22, 28 заканчиваются перед краями 33, 34 пресс-подушки 17 и, таким образом, обеспечивают непроницаемое для текучих сред закрытие каналов 22, 28 с торцевой стороны.
Один из альтернативных вариантов осуществления пресс-подушки 27 показан на вертикальном сечении на фиг.4. Пресс-подушка 27 состоит из первого слоя 39 и непроницаемо для текучих сред склеенного с ним второго слоя 40, которые оба состоят из эластомерного материала, в частности силиконового эластомера, и оба имеют одну и ту же толщину 35, равную приблизительно 1 мм.
Эквидистантно и параллельно друг другу проходящие каналы 36 пресс-подушки 27 в поперечном сечении имеют круглую форму и соответственно выполнены наполовину в первом слое 39 и втором слое 40. В каждом слое 39, 40 находятся, таким образом, полукруглые в поперечном сечении половины каналов, которые при объединении имеющих идентичную конструкцию первого и второго слоев 39, 40 в полный канал 36 дополняют друг друга, образуя круглое поперечное сечение. Поэтому при изготовлении пресс-подушки 27, с одной стороны, важно, чтобы расстояние 38 между соседними каналами 36 было точно одинаковым и чтобы непроницаемое для текучих сред соединение первого и второго слоев 39, 40 осуществлялось точно так, чтобы каналы 36 образовывали круглое поперечное сечение. Диаметр 37 каналов 36 составляет 1,5 мм, что при общей толщине 41 пресс-подушки, равной 3,5 мм, соответствует доле (длины), равной приблизительно 43%.
Эластомерные материалы всех вышеназванных пресс-подушек 7, 17, 27 с целью повышения теплопроводности могут быть снабжены частицами из теплопроводного материала, в частности металлического порошка. То же самое справедливо также для материала, которым наполнены каналы 15, 16, 22, 28, предположительно представляющего собой жидкость, такую как, например, масло.
Спецификация позиций
1 Пресс
2 Центральная плоскость
3 Нагревательный канал
4 Обогреваемая плита
5 Пресс-прокладка
6 Прессуемый материал
7 Пресс-подушка
8 Краевая область
9 Первый слой
10 Второй слой
11 Третий слой
12 Опорная ткань
13 Верхняя сторона
14 Нижняя сторона
15 Канал
16 Канал
17 Пресс-подушка
18a Толщина
18b Толщина
19 Слой
20 Слой
21 Верхняя сторона
22 Канал
23 Расстояние
24 Глубина
25 Ширина
26a Толщина
26b Толщина
27 Пресс-подушка
28 Канал
29 Краевая область
30 Краевая область
31 Ширина
32 Ширина
33 Край
34 Край
35 Толщина
36 Канал
37 Диаметр
38 Расстояние
39 Первый слой
40 Второй слой
41 Толщина