制備疏水或超疏水表面形貌的方法
【專利說(shuō)明】制備疏水或超疏水表面形貌的方法
[0001]本發(fā)明涉及在壓板、環(huán)形帶或壓印乳輥形式的壓制工具的平坦或結(jié)構(gòu)化的表面上制備疏水或超疏水表面形貌的方法，所述壓制工具用于制備材料板、塑料膜、分離膜、PVC表面和LVT(豪華乙烯基瓷磚)。
[0002]需要通常的壓制工具從而例如制備由基材層(優(yōu)選木質(zhì)基材層)組成的材料板，在所述基材層上鋪設(shè)用樹脂浸漬的紙張。為此使用至少一張裝飾紙和覆蓋紙，否則出于制造技術(shù)的原因不僅需要襯墊紙而且需要覆蓋紙，或任選多張具有剛玉的覆蓋紙，從而改進(jìn)表面的耐磨性。
[0003]為了避免材料板的彎曲，優(yōu)選兩側(cè)覆蓋近似相同數(shù)目的覆蓋紙和襯墊紙。
[0004]在壓制裝置中加熱和壓制材料板，使得例如氨基樹脂形式的熱固性樹脂固化。在固化的過(guò)程中，壓板的表面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至材料板，使得材料板不僅獲得希望的紋理，而且還獲得直達(dá)裝飾紙的浮雕式的覆蓋順應(yīng)性深度結(jié)構(gòu)。為此目的，紙層用熱固性樹脂浸漬，因此不僅可以進(jìn)行固化，而且同時(shí)實(shí)現(xiàn)單個(gè)紙層的透明度，使得在成品(即紙板)中裝飾層可以透照。材料板的基材層優(yōu)選由木質(zhì)基材或紙層組成，所述木質(zhì)基材或紙層被經(jīng)浸漬和經(jīng)印刷的紙幅覆蓋并且在壓制裝置中用相應(yīng)的鋼壓板或黃銅壓板進(jìn)行壓制。根據(jù)存在的客戶需求，壓板在此可以具有平坦或結(jié)構(gòu)化的表面。然后通常對(duì)表面進(jìn)行鍍鉻，因此相比于熱固性樹脂實(shí)現(xiàn)良好的分離性能并且還實(shí)現(xiàn)表面硬度，所述表面硬度允許用同一個(gè)壓制工具進(jìn)行盡可能多的壓制過(guò)程。鉻層還用于保護(hù)結(jié)構(gòu)化表面免于損壞。
[0005]所使用的木質(zhì)基材層可以是HDF板、MDF板、OSB板、硬紙板或膠合板，相反HPL板僅為例如由牛皮紙和名貴木漿紙組成的多層紙幅，所述多層紙幅以重新印刷或單色的形式制備。在此，設(shè)計(jì)選擇由于覆蓋紙而非常多樣，例如可以具有石材仿制品、皮革仿制品、織物仿制品或木材仿制品，其中在使用具有同步設(shè)置的結(jié)構(gòu)的壓板進(jìn)行壓制過(guò)程之后，單個(gè)裝飾面被結(jié)構(gòu)重疊，即覆蓋順應(yīng)性壓印，使得凹處例如順應(yīng)木紋的走向，因此特別凸顯材料板的自然性。在制備層壓地板時(shí)，例如在壓制裝置中的壓板上壓制裝飾結(jié)構(gòu)和同步走向的結(jié)構(gòu)，因此特別強(qiáng)化木材仿制品的真實(shí)性。還有可能通過(guò)對(duì)壓制工具進(jìn)行特定處理以局部不同的光澤度制備表面，使得經(jīng)壓制的材料板的下陷的層具有比周圍區(qū)域更低或任選更高的光澤度。制備的材料板可以一方面用于家具工業(yè)另一方面用于內(nèi)部裝修，即用于地板以及墻面嵌板和天花板嵌板。
[0006]可惜發(fā)現(xiàn)這種表面的清潔性較差。特別是在地板區(qū)域中，其中層壓板通過(guò)其槽和榫結(jié)合，當(dāng)用含水清潔體系處理時(shí)產(chǎn)生問題。盡管接縫通常密封，特別是在木質(zhì)基材的情況下由于水的進(jìn)入造成基材層中的厚度膨脹，并且造成不希望的邊緣翹起和厚度不均。
[0007]此外，家具板或墻板和天花板中的某些結(jié)構(gòu)幾乎只能進(jìn)行機(jī)械清潔，并且造成表面的損壞。結(jié)構(gòu)化和平坦的三聚氰胺樹脂表面的清潔目前沒有得到滿意的解決并且需要改進(jìn)。
[0008]通過(guò)歐洲申請(qǐng)EPO 772 514 BI例如已知一種容易清潔的表面，其中結(jié)構(gòu)化凸部由疏水性聚合物或持久疏水化材料組成。
[0009]通過(guò)CH-PS-26 82 58已知一種防水表面的制備，所述表面與水形成超過(guò)120°的接觸角，因此減少污染。所述表面在此以如下方式實(shí)現(xiàn):額外施加粉末層(例如高嶺土、滑石、黏土或硅膠)，其中粉末預(yù)先通過(guò)有機(jī)硅化合物進(jìn)行疏水化。
[0010]上述技術(shù)不涉及三聚氰胺樹脂表面，并且由于額外施加塑料層因此不可用于指定的目標(biāo)應(yīng)用。
[0011]除了制備主要用于家具工業(yè)或內(nèi)部裝修的材料板之外，借助于壓制工具同樣可以制備具有疏水或超疏水表面形貌的塑料膜。除了塑料膜之外，可以以相同方式制備分離膜、PVC表面和乙烯基瓷磚(LVT)。
[0012]為了簡(jiǎn)化借助于壓制工具制備疏水或超疏水的表面形貌，因此本發(fā)明所基于的目的在于，提供一種制備壓制工具的新型方法，通過(guò)所述方法可以為地板、家具板、天花板、墻板和HPL板、塑料膜、分離膜、LVT (豪華乙烯基瓷磚)和PVC表面設(shè)置容易清潔的表面。
[0013]根據(jù)本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)所述目的而使用一種方法，所述方法用于在壓板、環(huán)形帶或壓印乳輥形式的壓制工具的平坦或結(jié)構(gòu)化的表面上制備疏水或超疏水的表面形貌，所述方法包括如下步驟:
[0014]-準(zhǔn)備具有微結(jié)構(gòu)的表面模型，
[0015]-用樹脂對(duì)表面進(jìn)行印模，
[0016]-用3D顯微鏡掃描模制的表面，
[0017]-將來(lái)自具有深度測(cè)量的掃描方法的數(shù)字化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成灰度位圖，
[0018]-使用灰度位圖控制研磨表面處理的加工過(guò)程或施加用于化學(xué)加工壓制工具的掩膜從而制備表面形貌。
[0019]通過(guò)從屬權(quán)利要求得到本發(fā)明的其它有利的實(shí)施方案。
[0020]對(duì)以這種方式結(jié)構(gòu)化的表面進(jìn)行的研究表明，一定的表面形貌在污染時(shí)具有自清潔作用。在此，表面形貌包括自然界中出現(xiàn)的已知結(jié)構(gòu)，例如在蓮葉、白菜葉或其它相似構(gòu)造的植物葉中存在的結(jié)構(gòu)。替代性地，還有可能仿制甲殼蟲的外骨骼的表面結(jié)構(gòu)。為此，首先準(zhǔn)備天然模板，使得可以通過(guò)澆鑄樹脂對(duì)表面進(jìn)行印模，而不會(huì)損壞表面并且因此實(shí)現(xiàn)逼真的復(fù)制。在澆注樹脂固化之后形成陰模，所述陰模準(zhǔn)備對(duì)表面進(jìn)行印模。通過(guò)3D顯微鏡對(duì)表面進(jìn)行印模和因此的數(shù)字化，所述3D顯微鏡確定表面模型的數(shù)字化數(shù)據(jù)，所述數(shù)字化數(shù)據(jù)對(duì)于其它過(guò)程步驟來(lái)說(shuō)是必需的。為此合適的例如是Keyence公司的3D顯微鏡。
[0021]3D顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)在于，不僅獲取二維表面，而且還獲取最終希望在壓制工具的表面上展現(xiàn)的當(dāng)前表面模型的深度。在此有可能額外使用3D掃描儀的當(dāng)前數(shù)字化數(shù)據(jù)，然后可以考慮3D掃描儀的數(shù)據(jù)以及3D顯微鏡的數(shù)據(jù)用于制備灰度位圖。
[0022]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法，可以借助于3D顯微鏡通過(guò)掃描以數(shù)字化數(shù)據(jù)的形式獲取自然界中已知的微結(jié)構(gòu)，所述數(shù)字化數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)化成灰度位圖?；叶任粓D然后用于控制研磨表面處理的加工過(guò)程或施加用于化學(xué)加工壓制工具的掩膜。因此可以借助于所述方法在壓制工具的平坦或結(jié)構(gòu)化的表面上制備表面形貌。通過(guò)所使用的3D顯微鏡，不僅獲取二維結(jié)構(gòu)，而且還獲取表面模型的深度。此外，表面模型的深度還用以例如在表面研磨處理時(shí)控制激光射線、水射流或其它研磨技術(shù)。就壓制工具的表面的化學(xué)加工而言，可以借助于數(shù)字化數(shù)據(jù)(灰度位圖)施加掩膜，其中在該情況下借助于確定的深度決定蝕刻時(shí)間。
[0023]掩膜的施加在此優(yōu)選適用于化學(xué)表面處理，即適用于蝕刻壓制工具的表面。掩膜的施加可以在平板上進(jìn)行，也可以在壓制工具的已經(jīng)結(jié)構(gòu)化的表面上進(jìn)行，從而制備微結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)疏水或超疏水的表面形貌。在此優(yōu)選由UV漆制備待施加的掩膜，所述UV漆用UV燈至少局部地、優(yōu)選全面地固化，從而保證對(duì)蝕刻浴的必需的抵抗力。進(jìn)行蝕刻之后除去掩膜，從而可以進(jìn)行其它處理步驟(如果必需的話)。
[0024]完成蝕刻方法并且除去掩膜之后，可以額外地對(duì)表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行電解拋光或機(jī)械拋光，從而額外地修圓所獲得的結(jié)構(gòu)。作為最后的方法步驟，然后通常進(jìn)行硬質(zhì)鍍鉻，使得壓制工具然后用在水力單板或多板熱壓機(jī)中，其中根據(jù)邊緣壓制技術(shù)通過(guò)用三聚氰胺樹脂浸漬的裝飾紙?jiān)谙鄳?yīng)基材的上側(cè)和下側(cè)進(jìn)行覆蓋，并且在板表面上形成壓制工具的負(fù)結(jié)構(gòu)化表面，使得經(jīng)印模的結(jié)構(gòu)模板的表面對(duì)應(yīng)于表面形貌。這樣制備的表面具有較大的易清潔性，其中特別是污染顆粒在表面上的附著力更小并且因此更容易除去。在此，根據(jù)本發(fā)明的方法可以用在不銹鋼環(huán)形帶、壓板以及壓印乳輥上。
[0025]在需要的情況下，為了升高表面內(nèi)的結(jié)構(gòu)化精確度，額外使用3D掃描儀，其中在該情況下可以使用來(lái)自3D掃描儀的數(shù)據(jù)和來(lái)自3D顯微鏡的數(shù)據(jù)的組合從而制備灰度位圖。
[0026]除了施加掩膜之外，在所述方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，在壓制工具的表面上至少局部地，優(yōu)選全面地設(shè)置耐蝕刻的保護(hù)層，然后借助于通過(guò)灰度位圖控制的激光局部地除去保護(hù)層。然后可以使這樣預(yù)處理的壓制工具經(jīng)受蝕刻方法，其中僅蝕刻暴露的金屬表面。所述方法的優(yōu)點(diǎn)在于，相比于金屬表面的直接加工，激光射線的強(qiáng)度可以明顯更低。由此，還可以在激光射線的更高強(qiáng)度下極度縮短壓板的加工時(shí)間。還有利的是，可以以無(wú)圖案形式制備通常長(zhǎng)度為7至14米的待加工的壓制工具。通過(guò)借