制备疏水或超疏水表面形貌的方法
【专利说明】制备疏水或超疏水表面形貌的方法
[0001]本发明涉及在压板、环形带或压印乳辊形式的压制工具的平坦或结构化的表面上制备疏水或超疏水表面形貌的方法，所述压制工具用于制备材料板、塑料膜、分离膜、PVC表面和LVT(豪华乙烯基瓷砖)。
[0002]需要通常的压制工具从而例如制备由基材层(优选木质基材层)组成的材料板，在所述基材层上铺设用树脂浸渍的纸张。为此使用至少一张装饰纸和覆盖纸，否则出于制造技术的原因不仅需要衬垫纸而且需要覆盖纸，或任选多张具有刚玉的覆盖纸，从而改进表面的耐磨性。
[0003]为了避免材料板的弯曲，优选两侧覆盖近似相同数目的覆盖纸和衬垫纸。
[0004]在压制装置中加热和压制材料板，使得例如氨基树脂形式的热固性树脂固化。在固化的过程中，压板的表面结构转移至材料板，使得材料板不仅获得希望的纹理，而且还获得直达装饰纸的浮雕式的覆盖顺应性深度结构。为此目的，纸层用热固性树脂浸渍，因此不仅可以进行固化，而且同时实现单个纸层的透明度，使得在成品(即纸板)中装饰层可以透照。材料板的基材层优选由木质基材或纸层组成，所述木质基材或纸层被经浸渍和经印刷的纸幅覆盖并且在压制装置中用相应的钢压板或黄铜压板进行压制。根据存在的客户需求，压板在此可以具有平坦或结构化的表面。然后通常对表面进行镀铬，因此相比于热固性树脂实现良好的分离性能并且还实现表面硬度，所述表面硬度允许用同一个压制工具进行尽可能多的压制过程。铬层还用于保护结构化表面免于损坏。
[0005]所使用的木质基材层可以是HDF板、MDF板、OSB板、硬纸板或胶合板，相反HPL板仅为例如由牛皮纸和名贵木浆纸组成的多层纸幅，所述多层纸幅以重新印刷或单色的形式制备。在此，设计选择由于覆盖纸而非常多样，例如可以具有石材仿制品、皮革仿制品、织物仿制品或木材仿制品，其中在使用具有同步设置的结构的压板进行压制过程之后，单个装饰面被结构重叠，即覆盖顺应性压印，使得凹处例如顺应木纹的走向，因此特别凸显材料板的自然性。在制备层压地板时，例如在压制装置中的压板上压制装饰结构和同步走向的结构，因此特别强化木材仿制品的真实性。还有可能通过对压制工具进行特定处理以局部不同的光泽度制备表面，使得经压制的材料板的下陷的层具有比周围区域更低或任选更高的光泽度。制备的材料板可以一方面用于家具工业另一方面用于内部装修，即用于地板以及墙面嵌板和天花板嵌板。
[0006]可惜发现这种表面的清洁性较差。特别是在地板区域中，其中层压板通过其槽和榫结合，当用含水清洁体系处理时产生问题。尽管接缝通常密封，特别是在木质基材的情况下由于水的进入造成基材层中的厚度膨胀，并且造成不希望的边缘翘起和厚度不均。
[0007]此外，家具板或墙板和天花板中的某些结构几乎只能进行机械清洁，并且造成表面的损坏。结构化和平坦的三聚氰胺树脂表面的清洁目前没有得到满意的解决并且需要改进。
[0008]通过欧洲申请EPO 772 514 BI例如已知一种容易清洁的表面，其中结构化凸部由疏水性聚合物或持久疏水化材料组成。
[0009]通过CH-PS-26 82 58已知一种防水表面的制备，所述表面与水形成超过120°的接触角，因此减少污染。所述表面在此以如下方式实现:额外施加粉末层(例如高岭土、滑石、黏土或硅胶)，其中粉末预先通过有机硅化合物进行疏水化。
[0010]上述技术不涉及三聚氰胺树脂表面，并且由于额外施加塑料层因此不可用于指定的目标应用。
[0011]除了制备主要用于家具工业或内部装修的材料板之外，借助于压制工具同样可以制备具有疏水或超疏水表面形貌的塑料膜。除了塑料膜之外，可以以相同方式制备分离膜、PVC表面和乙烯基瓷砖(LVT)。
[0012]为了简化借助于压制工具制备疏水或超疏水的表面形貌，因此本发明所基于的目的在于，提供一种制备压制工具的新型方法，通过所述方法可以为地板、家具板、天花板、墙板和HPL板、塑料膜、分离膜、LVT (豪华乙烯基瓷砖)和PVC表面设置容易清洁的表面。
[0013]根据本发明为了实现所述目的而使用一种方法，所述方法用于在压板、环形带或压印乳辊形式的压制工具的平坦或结构化的表面上制备疏水或超疏水的表面形貌，所述方法包括如下步骤:
[0014]-准备具有微结构的表面模型，
[0015]-用树脂对表面进行印模，
[0016]-用3D显微镜扫描模制的表面，
[0017]-将来自具有深度测量的扫描方法的数字化数据转换成灰度位图，
[0018]-使用灰度位图控制研磨表面处理的加工过程或施加用于化学加工压制工具的掩膜从而制备表面形貌。
[0019]通过从属权利要求得到本发明的其它有利的实施方案。
[0020]对以这种方式结构化的表面进行的研究表明，一定的表面形貌在污染时具有自清洁作用。在此，表面形貌包括自然界中出现的已知结构，例如在莲叶、白菜叶或其它相似构造的植物叶中存在的结构。替代性地，还有可能仿制甲壳虫的外骨骼的表面结构。为此，首先准备天然模板，使得可以通过浇铸树脂对表面进行印模，而不会损坏表面并且因此实现逼真的复制。在浇注树脂固化之后形成阴模，所述阴模准备对表面进行印模。通过3D显微镜对表面进行印模和因此的数字化，所述3D显微镜确定表面模型的数字化数据，所述数字化数据对于其它过程步骤来说是必需的。为此合适的例如是Keyence公司的3D显微镜。
[0021]3D显微镜的优点在于，不仅获取二维表面，而且还获取最终希望在压制工具的表面上展现的当前表面模型的深度。在此有可能额外使用3D扫描仪的当前数字化数据，然后可以考虑3D扫描仪的数据以及3D显微镜的数据用于制备灰度位图。
[0022]通过根据本发明的方法，可以借助于3D显微镜通过扫描以数字化数据的形式获取自然界中已知的微结构，所述数字化数据被转化成灰度位图。灰度位图然后用于控制研磨表面处理的加工过程或施加用于化学加工压制工具的掩膜。因此可以借助于所述方法在压制工具的平坦或结构化的表面上制备表面形貌。通过所使用的3D显微镜，不仅获取二维结构，而且还获取表面模型的深度。此外，表面模型的深度还用以例如在表面研磨处理时控制激光射线、水射流或其它研磨技术。就压制工具的表面的化学加工而言，可以借助于数字化数据(灰度位图)施加掩膜，其中在该情况下借助于确定的深度决定蚀刻时间。
[0023]掩膜的施加在此优选适用于化学表面处理，即适用于蚀刻压制工具的表面。掩膜的施加可以在平板上进行，也可以在压制工具的已经结构化的表面上进行，从而制备微结构以实现疏水或超疏水的表面形貌。在此优选由UV漆制备待施加的掩膜，所述UV漆用UV灯至少局部地、优选全面地固化，从而保证对蚀刻浴的必需的抵抗力。进行蚀刻之后除去掩膜，从而可以进行其它处理步骤(如果必需的话)。
[0024]完成蚀刻方法并且除去掩膜之后，可以额外地对表面结构进行电解抛光或机械抛光，从而额外地修圆所获得的结构。作为最后的方法步骤，然后通常进行硬质镀铬，使得压制工具然后用在水力单板或多板热压机中，其中根据边缘压制技术通过用三聚氰胺树脂浸渍的装饰纸在相应基材的上侧和下侧进行覆盖，并且在板表面上形成压制工具的负结构化表面，使得经印模的结构模板的表面对应于表面形貌。这样制备的表面具有较大的易清洁性，其中特别是污染颗粒在表面上的附着力更小并且因此更容易除去。在此，根据本发明的方法可以用在不锈钢环形带、压板以及压印乳辊上。
[0025]在需要的情况下，为了升高表面内的结构化精确度，额外使用3D扫描仪，其中在该情况下可以使用来自3D扫描仪的数据和来自3D显微镜的数据的组合从而制备灰度位图。
[0026]除了施加掩膜之外，在所述方法的另一个实施方案中，在压制工具的表面上至少局部地，优选全面地设置耐蚀刻的保护层，然后借助于通过灰度位图控制的激光局部地除去保护层。然后可以使这样预处理的压制工具经受蚀刻方法，其中仅蚀刻暴露的金属表面。所述方法的优点在于，相比于金属表面的直接加工，激光射线的强度可以明显更低。由此，还可以在激光射线的更高强度下极度缩短压板的加工时间。还有利的是，可以以无图案形式制备通常长度为7至14米的待加工的压制工具。通过借