DE3609239C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer plattenartigen Matrize, die ihrerseits zur Herstellung von Schichtstoffplatten, vorzugs­ weise von Hochdruck-Schichtstoffplatten (HPL), dient, wobei die herzustel­ lende Matrize einen Kern aus mehreren Schichten von mit Phenolharz oder einem anderen ähnlichen Kunststoff getränktem Trägermaterial, insbesonde­ re Papier, aufweist, wobei zunächst die Schichten von Trägermaterial zwi­ schen zwei Metallfolien, insbesondere zwei Kupferfolien, zur Bildung eines Gesamtstapels eingelegt werden und wobei danach die Schichten von Träger­ material gemeinsam mit den außenliegenden Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, mit hohem Druck, vorzugsweise einem Druck von bis zu 10 MPa (100 bar) und mehr, und bei hoher Temperatur, vorzugsweise einer Temperatur von 400 K bis 470 K, insbesondere von etwa 435 K, gepreßt werden, so daß die innige Verbindung der Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, mit den Schichten von Trägermaterial gemeinsam mit der innigen Verbindung der Schichten von Trägermaterial untereinander erfolgt.

Schichtstoffplatten bestehen aus einer Mehrzahl von mit härtbaren Kunst­ harzen getränkten Trägerbahnen aus Papier, Gewebe, Matten od. dgl., die durch Warmpressen miteinander verbunden werden. Diese Schichtstoffplatten sind bei der Herstellung beispielsweise 4100 mm lang und ca. 1300 mm breit, also ziemlich großflächig. Beim Warmpressen wird immer ein größerer Stapel von Schichtstoffplatten hergestellt, wobei plattenartige Matrizen zwischen jeweils zwei Schichtstoffplatten eingelegt werden. Die Matrizen dienen einerseits der Übertragung von Preßdruck und Preßtemperatur, ande­ rerseits als Strukturgeber für gewünschte Oberflächenstrukturen der Schichtstoffplatten. Selbstverständlich müssen die Matrizen die gleiche Größe haben wie die Schichtstoffplatten, die mit ihnen durch Warmpressen hergestellt werden. Bei der Herstellung von Hochdruck-Schichtstoffplatten (HPL) wird mit Preßdrücken bis zu 100 bar und mehr und Temperaturen von ca. 400 K bis 470 K gearbeitet. Mit einem Verfahren zur Herstellung einer derartigen Matrize befaßt sich die Erfindung.

Das bekannte Verfahren zur Herstellung einer plattenartigen Matrize, die ihrerseits zur Herstellung von Schichtstoffplatten dient, von dem die Er­ findung ausgeht (DE-GM 19 97 902), beinhaltet die Strukturgebung der Oberflächen der Metallfolien während des Preßvorgangs des Gesamtstapels. Damit kann nicht allen Wünschen nach Strukturgebung der Oberflächen ent­ sprochen werden, da nicht alle Arten von strukturgebenden Prägeelementen dem Warmpreßvorgang standhalten.

Neben den zuvor erläuterten plattenartigen Matrizen zur Herstellung von Schichtstoffplatten und dem Verfahren zur Herstellung dieser plattenarti­ gen Matrizen sind auch Matrizen in Form von Bändern, insbesondere Endlos­ bändern, bekannt, die zur kontinuierlichen Herstellung von Schichtstoffen auf Doppelbandpressen verwendet werden (DE-OS 32 49 394). Bei Doppelband­ pressen sind die Voraussetzungen hinsichtlich Druck und Temperatur ganz anders als bei Plattenpressen. Maximal sind Preßdrücke von 50 bar erreich­ bar bei Temperaturen um 420 K. Folglich sind die Bandmatrizen hinsichtlich des Drucks erheblich geringeren Beanspruchungen ausgesetzt als bei Platten­ pressen, andererseits sind an Bandmatrizen andere Anforderungen an die Flexibilität zu stellen.

Bei Bandmatrizen ist ein Verfahren zur Herstellung bekannt, bei dem zu­ nächst eine Schicht von mit Phenolharz oder einem anderen ähnlichen Kunst­ stoff getränktem Papier in einer Doppelbandpresse zwischen Strukturgebern gepreßt und nach dem Aushärten verkupfert und verchromt wird. Alternativ ist es auch bekannt, eine Bandmatrize dadurch herzustellen, daß zwei Me­ tallbänder, insbesondere Kupferbänder, mit dazwischen eingebrachter Klebe­ schicht aus duroplastischem Material und außen aufliegenden Beiläuferbän­ dern zur Strukturgebung der Oberflächen in einer Doppelbandpresse gepreßt werden, wobei nach dem Preßvorgang die Beiläuferbänder von den Metallbän­ dern getrennt werden. Die dadurch hergestellte Bandmatrize besteht also letztlich aus den beiden Metallbändern mit der dazwischen liegenden Kle­ berschicht aus duroplastischem Material, über die im Inneren der Bandma­ trize durch das bei den gegebenen Preßtemperaturen fließende duroplastische Material eine Ausfüllung aller Hohlräume, eine Abpolsterung und eine Druck­ verteilung gewährleistet ist. Insgesamt ist es also bei Bandmatrizen be­ kannt, mit niedrigen Kosten eine Standzeit und eine Oberflächenqualität durch Beschichtung mit einem Hartmetall zu erreichen, die mit reinen Blechmatrizen bzw. Metallbändern vergleichbar sind.

Die Übertragung der bei der Herstellung von Bandmatrizen zur Verwendung auf Doppelbandpressen bekannten Verfahrensschritte auf die Herstellung von plattenartigen Matrizen ist wegen der anderen Randbedingungen, ins­ besondere der erheblich höheren Drücke, nicht ohne weiteres möglich. Da­ zu bedarf es besonderer Überlegungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehen­ den Art anzugeben, bei dem unter Beibehaltung aller Vorteile in verfahrens­ technischer Hinsicht alle Arten von Oberflächenstrukturen verwirklicht wer­ den können.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe ge­ löst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß mit schon von vornherein die ge­ wünschte Struktur der Oberflächen aufweisenden Metallfolien, insbesondere Kupferfolien gearbeitet wird und beim Preßvorgang eine weitere Strukturge­ bung der Oberflächen nicht erfolgt, daß die Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, zum Preßvorgang zwischen abpolsternde und druckverteilende Schichten wie Folien, Platten od. dgl. eingelegt werden und daß die abpol­ sternden und druckverteilenden Schichten nach dem Preßvorgang von den Me­ tallfolien, insbesondere Kupferfolien, getrennt werden.

Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, sind durch die Strukturgebung der Oberflächen noch zusätzlich versteift und widerstandsfähiger gemacht worden. Derartige dünne, schon von vornherein die gewünschte Struktur der Oberflächen auf­ weisende Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, sind als solche bekannt und am Markt erhältlich, werden nämlich bislang als Metall-Bandmatrizen für die kontinuierliche Herstellung von Schichtstoffen auf Doppelbandpres­ sen eingesetzt. Die Erfindung lehrt nun, wie derartige bekannte Metallfo­ lien mit Oberflächenstruktur zur Herstellung von plattenartigen Matrizen mit einem mehrschichtigen Phenolkern eingesetzt werden können.

Ein besonderes Problem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin zu verhindern, daß die Struktur der Oberflächen während des Preßvorgangs bei den zum Teil ja erheblichen Preßdrücken nicht zerstört bzw. verändert wird. Hierzu lehrt die Erfindung die Verwendung abpolsternder Materialien. Zum Abpolstern sind Materialien zu verwenden, die auf die zu erwartenden Preßdrücke und Preßtemperaturen abgestimmt sind.

Hinsichtlich der vorzugsweise zu wählenden Dickenbereiche gilt, daß mit Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, mit einer Dicke von etwa 0,5 mm bis 1,3 mm, insbesondere von etwa 0,7 mm bis 1,1 mm, gearbeitet wird oder daß mit Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, mit einer Dicke von etwa 0,1 mm bis 0,3 mm, insbesondere von etwa 0,15 mm bis 0,25 mm, gearbeitet wird.

Grundsätzlich ist es möglich, bei dem beanspruchten Verfahren nach dem eigentlichen Preßvorgang die Zwischenschicht bzw. die Beschichtung aus einem Hartmetall aufzubringen. Da jedoch die gewünschte Struktur der Ober­ flächen hier schon von vornherein vorliegt empfiehlt es sich, daß hier mit Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, gearbeitet wird, die von vorn­ herein eine Beschichtung aus Hartmetall, insbesondere aus Chrom, aufweisen.

Längere Untersuchungen haben gezeigt, daß es für die Herstellung einer plattenartigen Matrize der in Rede stehenden Art hinsichtlich der abpol­ sternden und druckverteilenden Schichten besonders zweckmäßig ist, wenn mit mit Phenolharz oder einem anderen ähnlichen Kunststoff getränktem Träger­ material, insbesondere Papier, als abpolsternden und druckverteilenden Schichten gearbeitet wird. Die sowieso vorhandenen und bekannten mit Phe­ nolharz od. dgl. getränkten Papierbahnen eignen sich nach den angestellten Untersuchungen hervorragend für die Abpolsterung und Druckverteilung und sind überdies außerordentlich preisgünstig und verfahrenstechnisch gut handhabbar. Die Verwendung von mit Phenolharz od. dgl. getränktem Träger­ material, insbesondere Papier, als abpolsternde und druckverteilende Schicht auf der Außenseite der Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, trägt der Tatsache Rechnung, daß bei den gegebenen Preßtemperaturen das Phenolharz od. dgl. fließt, alle Hohlräume der Oberflächenstruktur aus­ füllt und eine optimale Druckverteilung ergibt. Dadurch ist jede Beschä­ digung oder auch nur Beeinträchtigung der Oberflächenstruktur ausgeschlos­ sen, und zwar auf systematisch optimale Weise, da für die den Kern der Matrize bildenden Schichten im wesentlichen dasselbe Material verwendet wird für die abpolsternden und druckverteilenden Schichten.

Wie zuvor angesprochen worden ist, sind zum Abpolstern Materialien zu ver­ wenden, die auf die zu erwartenden Preßdrücke und Preßtemperaturen abge­ stimmt sind. Dabei kann es sich empfehlen, zum Preßvorgang zwischen die Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, und die abpolsternden und druck­ verteilenden Schichten nochmals sehr dünne, sich feinsten Strukturen an­ passende Trennschichten einzulegen. Das ist beispielsweise bei Polyäthy­ lenfolien als abpolsternde und druckverteilende Schichten zweckmäßig. Sol­ che Trennschichten können sehr feine Papierbahnen od. dgl. sein.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte plattenartige Ma­ trize ist in jedem Fall wie eine reine Blechmatrize selbsttrennend, so daß zusätzliche Trennmedien nur dann verwendet werden müssen, wenn mit deren Hilfe besondere Oberflächeneffekte erreicht werden sollen. Das gilt sowohl für optische Oberflächeneffekte als auch für haptische Oberflächen­ effekte, also Oberflächeneffekte, die für den Tasteindruck von mit derar­ tigen Matrizen hergestellten Schichtstoffplatten bedeutsam sind.

Ganz generell sind für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch folgende Erläuterungen hilfreich:
Kupferfolien einer sehr geringen Dicke, beispielsweise einer Dicke von 0,2 mm und weniger, sind aus dem Bereich der Herstellung von Leiterplat­ ten für elektrische und elektronische Schaltungen bekannt. Solche oder ähnliche Kupferfolien können auch hier verwendet werden. Dabei kann ein Klebemittel zur Verbindung der Kupferfolie mit den Schichten aus Träger­ material gesondert aufgebracht werden, die Kupferfolie kann aber auch auf der zu verklebenden Seite mit einem Acrylatkleber od. dgl. beschichtet sein.

Bei einer Hartmetallbeschichtung aus Chrom empfiehlt sich eine Zwischen­ schicht aus Nickel bzw. einer Nickel/Bor-Legierung, wodurch beim stromlo­ sen Einhängen in die als Galvanisierflüssigkeit dienende Chromsäure ein ansonsten auftretendes Ansätzen der Grundbeschichtung aus Kupfer verhin­ dert werden kann. Im übrigen ergibt eine Zwischenschicht weitere Möglich­ keiten zur Erzielung besonderer Oberflächenstrukturen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungs­ beispiel darstellenden Zeichnung nochmals erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer plattenartigen Matrize zur Her­ stellung von Schichtstoffplatten während eines ersten Verfah­ rensschritts ihrer Herstellung,

Fig. 2 die Matrize aus Fig. 1 während eines zweiten Verfahrensschritts ihrer Herstellung und

Fig. 3 die Matrize aus Fig. 1 während eines dritten bzw. vierten Schritts ihrer Herstellung.

Die in Fig. 1 in einem ersten Verfahrensschritt ihrer Herstellung darge­ stellte plattenartige Matrize ist zur Herstellung von Schichtstoffplatten bestimmt und weist zunächst einen Kern aus mehreren Schichten 1 von mit Phenolharz oder einem anderen ähnlichen Kunststoff getränktem Trägermate­ rial auf. Als Trägermaterial kommt insbesondere Papier, häufig sogenanntes Natronkraftpapier, in Frage. Wesentlich ist in Fig. 1, daß die Schichten 1 von Trägermaterial zwischen zwei Metallfolien 2, im vorliegenden und be­ vorzugten Ausführungsbeispiel zwei Kupferfolien, zur Bildung eines Gesamt­ stapels eingelegt werden. Fig. 1 zeigt, wie die Kupferfolie 2 soeben auf die oberste Schicht 1 von Trägermaterial aufgeklebt wird. Gestrichelt ist angedeutet, daß auch auf der Unterseite des Stapels von Schichten 1 von Trägermaterial eine Kupferfolie 2 aufgeklebt wird. Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist die Kupferfolie 2 auf der mit der Schicht 1 zu ver­ bindenden Seite mit einer Klebeschicht 3, im hier dargestellten Ausführungs­ beispiel aus einem Acrylatkleber od. dgl., versehen.

Fig. 2 läßt erkennen, daß nach der Bildung des Gesamtstapels gemäß Fig. 1 in einem zweiten Verfahrensschritt die Schichten 1 von Trägermaterial ge­ meinsam mit den außenliegenden Kupferfolien 2 mit hohem Druck und hoher Temperatur gepreßt werden, so daß eine innige Verbindung der Kupferfo­ lien 2 mit den Schichten 1 gemeinsam mit einer innigen Verbindung der Schichten 1 untereinander erfolgt. Die Pfeile deuten den Warmpreßvorgang mit einem Druck p von ca. 100 bar und einer Temperatur T von ca. 435 K im hier dargestellten Ausführungsbeispiel an.

Am Ende des Verfahrensschrittes, der in Fig. 2 dargestellt ist, liegt also eine plattenartige Matrize vor, die sich als inniger Verbund aus den Schich­ ten 1 und den als Grundbeschichtung dienenden Kupferfolien 2 darstellt. Im nächsten, in Fig. 3 dargestellten Verfahrensschritt bei der Herstellung der Matrize erfolgt nun zunächst die Aufbringung einer Zwischenschicht aus Nik­ kel. Im in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Matrize in einem Galvanisierbadbehälter 4 in einer Galvanisierflüssigkeit 5 galvanisch vernickelt. Die Niederschlagung von Nickel auf den Kupferfolien 2 ist hier durch Pfeile symbolisch angedeutet. Diesem Verfahrensschritt folgt in ent­ sprechender Weise der abschließende Verfahrensschritt, in dem eine Beschich­ tung aus einem Hartmetall, im dargestellten Ausführungsbeispiel aus Chrom, aufgebracht wird. In gleicher Weise, wie das in Fig. 3 dargestellt ist, wird hier in einem Galvanisierbadbehälter 4 mit Chromsäure als Galvanisier­ flüssigkeit 5 die Matrize nunmehr galvanisch verchromt. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Aufbringen einer Zwischenschicht aus Nickel entfal­ len zu lassen, d. h. die Grundbeschichtung aus Kupfer direkt mit der Be­ schichtung aus einem Hartmetall, insbesondere aus Chrom, zu versehen.

Fig. 2 macht deutlich, daß hier mit schon von vornherein die gewünschte Struktur der Oberflächen aufweisenden Kupferfolien 2 gearbeitet wird. Beim Preßvorgang erfolgt eine weitere Strukturgebung normalerweise nicht mehr. Der Preßvorgang dient lediglich der innigen Verbindung der strukturierten Kupferfolien 2 mit den Schichten 1 und der Schichten 1 untereinander zu einem Gesamt-Sandwich-Verbund.

Das dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren erlaubt es, mit Kupferfolien 2 zu arbeiten, die von vornherein eine Beschichtung aus Hartmetall, insbesondere aus Chrom, aufweisen, ggf. aufgebracht auf einer Zwischenschicht. Dadurch kann dann der in Fig. 3 dargestellte Verfahrensschritt entfallen.

Nicht dargestellt ist in den Figuren, daß die Metallfolien zum Preßvorgang zwischen abpolsternde und druckverteilende Schichten wie Folien, Platten od. dgl. eingelegt werden und daß die abpolsternden und druckverteilenden Schichten nach dem Preßvorgang von den Metallfolien getrennt werden, daß zum Preßvorgang zwischen die Metallfolien, und die abpolsternden und druckverteilenden Schichten sehr dünne, sich feinsten Strukturen anpassen­ de Trennschichten eingelegt werden und daß mit mit Phenolharz oder einem anderen ähnlichen Kunststoff getränktem Trägermaterial, insbesondere Pa­ pier als abpolsternden und druckverteilenden Schichten gearbeitet wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer plattenartigen Matrize, die ihrerseits zur Herstellung von Schichtstoffplatten, vorzugsweise von Hochdruck-Schicht­ stoffplatten (HPL), dient, wobei die herzustellende Matrize einen Kern aus mehreren Schichten von mit Phenolharz oder einem anderen ähnlichen Kunst­ stoff getränktem Trägermaterial, insbesondere Papier, aufweist, wobei zu­ nächst die Schichten von Trägermaterial zwischen zwei Metallfolien, ins­ besondere zwei Kupferfolien, zur Bildung eines Gesamtstapels eingelegt werden und wobei danach die Schichten von Trägermaterial gemeinsam mit den außenliegenden Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, mit hohem Druck, vorzugsweise einem Druck von bis zu 10 MPa und mehr, und bei hoher Tempe­ ratur, vorzugsweise einer Temperatur von 400 K bis 470 K, insbesondere von etwa 435 K, gepreßt werden, so daß die innige Verbindung der Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, mit den Schichten von Trägermaterial gemeinsam mit der innigen Verbindung der Schichten von Trägermaterial untereinander erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß mit schon von vornherein die gewünschte Struktur der Oberflächen aufweisenden Metall­ folien, insbesondere Kupferfolien gearbeitet wird und beim Preßvorgang eine weitere Strukturgebung der Oberflächen nicht erfolgt, daß die Metall­ folien, insbesondere Kupferfolien, zum Preßvorgang zwischen abpolsternde und druckverteilende Schichten wie Folien, Platten od. dgl. eingelegt werden und daß die abpolsternden und druckverteilenden Schichten nach dem Preßvorgang von den Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, mit einer Dicke von etwa 0,5 mm bis 1,3 mm, ins­ besondere von etwa 0,7 mm bis 1,1 mm, gearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, mit einer Dicke von etwa 0,1 mm bis 0,3 mm, ins­ besondere von etwa 0,15 mm bis 0,25 mm, gearbeitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, gearbeitet wird, die von vornherein eine Beschichtung aus Hartmetall, insbesondere aus Chrom, auf­ weisen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit Phenolharz oder einem anderen ähnlichen Kunststoff getränktem Trä­ germaterial, insbesondere Papier, als abpolsternden und druckverteilenden Schichten gearbeitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Preßvorgang zwischen die Metallfolien, insbesondere Kupferfolien, und die abpolsternden und druckverteilenden Schichten sehr dünne, sich feinsten Strukturen anpassende Trennschichten eingelegt werden.