<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von Blechen mit Oberflächenstruktur und beim Verfahren zu verwendende Vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blechen mit Oberflächenstruktur durch Aufbringen von die Blechoberfläche beim Walzen strukturierenden Stoffen auf die Bleche, und Auswalzen der so bedeckten Bleche sowie eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Durchführung des Verfahrens.
Solche Bleche mit reliefartiger Oberfläche werden z. B. als Pressbleche bei der Fertigung von Kunststoffplatten und-beschichtungen benötigt. Dabei soll sich die räumlich erhabene Struktur des Pressbleches auf den damit herzustellenden Kunststoffplatten abzeichnen und ein entsprechendes Muster hervorrufen. Es soll z. B. eine Holzmaserung vorgetäuscht werden.
Es ist bekannt, durch Walzen Bleche zu dessinieren. Meist verwendet man spezielle Strukturwalzen, deren Oberfläche sich beim Walzen auf die Blechoberfläche durch eine Art Prägevorgang überträgt. Erhabene Stellen auf der Walzenoberfläche erzeugen Vertiefungen im Walzgut.
Die Herstellung derartiger Walzen ist sehr teuer und lohnt sich nur bei der Fertigung von dessinierten Blechen in besonders hohen Stückzahlen. Für jedes gewünschte Dessin sind besondere Walzen erforderlich. Ein Wechsel der Oberflächenkonstruktur der Bleche bedingt jeweils einen Wechsel der Walzen, wobei das Walzengerüst für die Zeit des Aus-und Einbaues der Walzen stillgelegt werden muss.
Die Verfahrensweise hat den weiteren Nachteil, dass sich die Walzenoberfläche bereits nach einigen Walzungen verändert. Während erhabene Stellen einem starken Verschleiss unterliegen, sammelt sich in Vertiefungen der Abrieb des Walzgutes an.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Strukturierung von Blechen diese zusammen mit einem strukturierenden Stoff z. B. einer mustergemäss geschnittenen Folie zu walzen. Dabei wäre es erforderlich, dass die Eigenschaften des Bleches und der strukturierenden Auflage so genau aufeinander abgestimmt sind, dass sie praktisch aus ein und demselben Material bestehen. Bei nur lose aufeinanderliegendem Walzpaket ergibt sich auf Grund verschiedener Metalldicken und Festigkeitseigenschaften ein unterschiedliches Fliessverhalten im Walzspalt. Wird z. B. eine dünne Folie aus einem nichtmetallischen Werkstoff, die auf der ganzen Fläche einer hart gewalzten Messingblechtafel nur lose aufgelegt wird, gewalzt, so wird diese bereits beim ersten Stich bedeutend stärker, länger und breiter als der harte Blechwerkstoff.
Dieses unterschiedliche Verhalten ist bei grossen Flächen, wie sie für Bleche heute verwendet werden, von aussen her nicht zu beeinflussen und führt zu einer unregelmässigen Oberflächenkonstruktur des Bleches und weiter zu Falten und Rissen in der Folienauflage, die sich im Blechwerkstoff durch scharfe, störende Konturen abzeichnet.
Bei Verwendung einer nichtmetallischen Folie liegt hiebei ein unterschiedliches Fliessverhalten gegenüber den zu strukturierenden Blechen vor. Hiedurch wird eine exakte Abbildung des zu strukturierenden Stoffes überhaupt nicht erzielt.
Es ist ferner ein Verfahren zur Verzierung von Metallplatten mit einem reliefartigen Muster bekannt, nachdem auf eine Metallplatte eine Lage Pulver aufgebracht wird und darauf wahllos Flüssigkeitstropfen aufgespritzt werden, wonach eine zweite Metallplatte über die erste Platte gelegt und dieses Paket durch Druckwalzen geführt wird. Die Flüssigkeitstropfen breiten sich dabei unregelmässig
<Desc/Clms Page number 2>
aus und formen dabei Musterungen, so dass an bestimmten Stellen vertiefte und markierte Bereiche in die Plattenoberfläche gepresst werden. Dabei werden beide Platten an den einander zugewandten Oberflächen verformt. Bei Anwendung dieses Verfahrens sind also stets zwei Platten erforderlich, zwischen denen die Lage Pulver eingebracht wird. Es besteht also hier keine Möglichkeit, nur eine einzige Platte zu verformen.
Es ist schon aus den vorstehend angeführten Verfahrensschritten ersichtlich, dass durch dieses Verfahren z. B. ein einziges Blech nicht zweiseitig gemustert werden kann.
Einerseits wird dies dadurch verhindert, dass das Pulver nur zwischen zwei Platten eingebracht werden kann und nicht auf eine freie Oberfläche derselben und anderseits dadurch, dass bei Wenden der Platten die bereits gemusterte Oberfläche der entsprechenden Platte direkt über die Walze geführt wird, so dass hier wieder eine Veränderung bzw. Beschädigung der Musterung auftritt.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird ebenfalls wieder zwischen zwei Platten eine Einlage eingebracht. Es wird dabei eine gitterartig ausgestaltete Form verwendet. Beim Durchführen der beiden Platten zwischen zwei Walzen wird die Form in die Oberflächen der beiden Platten eingepresst. Auch hier sind also immer wieder zwei Platten erforderlich, wobei ausserdem wieder eine nur einseitige Oberflächenbearbeitung stattfindet. Ein beidseitiges Bemustern der Platten ist wieder nicht möglich, da auf der einen Oberfläche derselben die Walzen anliegen. Ein Einlegen der Form zwischen einer Platte und einer Walze ist infolge der Beschädigungsgefahr der Walzen nicht möglich. Ausserdem wäre dadurch die Gefahr des Verrutschens und einer verschiedenen Ausdehnung der Platten und der Form gegeben.
Nach einem weiteren bekannten Verfahren wird eine Ornamentplatte dadurch hergestellt, dass auf einem Stein mittels einer klebrigen Tinte Sand, Schmirgel od. dgl. festgehalten wird, worauf dann dieser Stein auf die Platten gepresst wird. An den mit Sand, Schmirgel od. dgl. versehenen Stellen wird nun die Platte aufgerauht und erhält dadurch eine ornamentartige Oberfläche. Es handelt sich hier um einen einzigen Arbeitsgang, bei dem die Platte an den Stein gepresst wird. Das Einpressen erfolgt jedoch nicht zwischen Walzen, da die verwendeten Materialien hiefür nicht geeignet wären. Es ist daher lediglich eine sehr geringe Oberflächenveränderung der Platten möglich. Dieses Verfahren wird daher auch kaum für Metallplatten Anwendung finden. In der Hauptsache wird damit Papiermaché bearbeitet.
Das Einpressen erfolgt also von einem härteren (Stein) auf einen weicheren Stoff (z. B. Papiermache).
Es sind auch Strukturierungsverfahren bekannt, bei denen ein mit Klebstoff auf einer Trägerbahn befestigtes Strukturierungsmittel auf einer Kunststoffolie abgedruckt wird. Weiter ist ein Verfahren bekannt, bei dem mittels eines auf einer Trägerbahn befindlichen Kolloidreliefs Abdrucke auf Kunststoffolien erzeugt werden. Die Herstellung von geprägten Kunststoffolien ist aber mit der Strukturierung von Metallblechen, welche ein völlig anderes Fliessverhalten zeigen, nicht zu vergleichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung von Blechen mit Oberflächenstruktur durch Walzen zu schaffen, das in kostensparender Weise mit kostensparenden Vorrichtungen ausgeführt wird. Gleichzeitig soll eine Vielzahl von reliefartigen Dessins ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der strukturierende Stoff vor dem Walzen mit den Blechen fest verbunden wird. Vorzugsweise wird zur Strukturierung der Blechoberfläche ein Lack, der abziehbar sein und Füllstofe enthalten kann, auf das Blech aufgebracht. Das nahezu fertiggewalzte Blech wird mit einem geeigneten Lack bedeckt und nach Antrocknen auf seine Enddicke gewalzt. Wider Erwarten bleibt die Lackschicht mit dem Blech fest verbunden. Sie macht die Dickenänderung des Bleches in gleichem relativen Masse mit, so dass weder Risse noch Falten in der Lackschicht auftreten.
Eine weitere überraschende Wirkung ist darin zu sehen, dass bei fest verklebtem Verbund mehrere Walzstiche hintereinander möglich sind. Bei einem losen Walzpaket dagegen ist es ausgeschlossen, mehr als ein einziges Mal zu walzen, da sich sonst Konturverschiebungen durch den Verzug des lose aufliegenden Materials, sowie Falten und Risse ergeben. Das mehrmalige Walzen des Verbundes ist jedoch unumgänglich, um einmal bei grossen Blechtafeln die erforderliche Abwalzung vornehmen zu können und zum andern, um plane Blechtafeln zu erhalten. Erfahrungsgemäss liegt der optimale Abwalzgrad zwischen 2 und 6% der Ausgangsdicke.
Um eine Messingblechtafel der Abmessung 125 X 130 cm von 3, 1 auf 3, 0 mm abzuwalzen, sind sechs bis acht Walzstiche und ebensoviele Richtstiche notwendig. Es hat sich die überraschende Tatsache gezeigt, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren alle diese Walzstiche gemacht werden können, ohne dass die Folien neu eingelegt werden müssen.
Bei vielen als strukturierender Stoff in Frage kommenden Werkstoffen, wie beispielsweise Papier, macht zudem die Versprödung dieses Werkstoffes durch das Auswalzen bereits einen zweiten Walzstich unmöglich. Papier zerbröckelt nämlich einfach. Bei einem weiteren Walzstich würden sich Falten und
<Desc/Clms Page number 3>
Überlappungen des Papiers auf der Blechoberfläche abzeichnen. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren ist es dagegen möglich, selbst mit zur Versprödung neigenden Werkstoffen, wie beispielsweise Papier, nahezu eine unbegrenzte Anzahl von Walzstichen durchzuführen, ohne dass die erwähnten Kalamitäten eintreten.
Das Aufbringen der Lackschicht erfolgt durch Aufspritzen oder-giessen in gleichmässiger Dicke.
Für eine gleichmässig narbige Oberfläche ist dem Lack ein Füllstoff beizusetzen, von dessen Teilchengrösse und-form die Rauhigkeit abhängt. Der Füllstoff verbessert die Konsistenz, da er das Ausschwitzen des Lösungsmittels verringert und eine Art Stützgerüst für den Lack bildet. So können mit Hilfe verschiedener Füllstoffe die verschiedensten Oberflächeneffekte von der feinsten Seidenmattierung bis zu einer groben Narbigkeit erreicht werden. Soll die Oberflächenstruktur des Bleches gerichtet sein, beispielsweise in Form einer Maserung, so wird die Lackschicht noch im zähflüssigen Zustand dementsprechend gemasert, was durch Überstreichen oder überrollen erfolgt. In allen Fällen wird stellenweise die Dicke der Lackschicht verändert. Die Lackschicht bleibt auch nach dem Walzen geteilt.
Zum überstreichen werden Schwämme mit verschiedener Härte und Porigkeit und kammartig ausgebildete Geräte verwendet. Auch Strichzeichnungen, Namenszüge u. dgl. werden auf diese Weise auf die Lackschicht aufgebracht.
Zum Überrollen kommen Geräte zur Anwendung, die im wesentlichen aus einer zylindrischen Rolle, vorzugsweise aus Kunststoff oder Gummi und einem Abstreifer aus Filz oder Schaumgummi bestehen. Beide Teile werden in einer Gabel gehalten, in welcher die Rolle drehbar gelagert ist. Diese Rolle weist eine Profilierung entsprechend der gewünschten Maserung auf. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird diese Rolle aus einzelnen dünnen Scheibchen zusammengesetzt, die zusammen mit kleineren Distanzscheibchen auf einer Welle sitzen. Die Scheibchen sind entsprechend dem gewünschten Verlauf der Maserlinien am Umfang gewellt und eingekerbt. Die Breite der Maserlinie ergibt sich aus der Dicke der Scheibchen und kann ebenso wie der Verlauf der Linien beliebig variiert werden.
Damit alle Scheibchen einer Rolle auch bei nicht ganz ebenem Blech die Lackschicht durchdringen, werden diese elastisch gelagert, wobei zwischen der gemeinsamen Welle und der Bohrung der Scheibchen eine elastische Kunststoff-oder Gummischicht in Form eines Schlauches angeordnet wird.
Das Profilieren der Lackschicht geschieht in besonderen Anwendungsfällen durch das Aufdrücken eines Stemoels od. dgl. Die Lackschicht lässt sich grundsätzlich auch im getrockneten Zustand profilieren, entweder wenn die hiezu verwendeten Werkzeuge erwärmt werden und so die Schicht stellenweise aufschmelzen, oder, wenn die Werkzeuge so gestaltet sind, dass sie die Lackschicht stellenweise aufschürfen.
Sollen grössere Flächenteile nicht mit Lack bedeckt, also später im Walzgut erhaben sein, so werden diese Partien vor dem Aufbringen der Lackschicht mit einer Schablone abgedeckt, wie es beim Aufmalen von Schriften bekannt ist. Diese Verfahrensweise kann z. B. zur Herstellung von ornamentverzierten Oberflächen dienen.
Beim Walzen dieses festen Verbundes zwischen aufgetrocknetem Lack und Blech ebnet sich die Oberfläche weitgehend ein, so dass an Stellen geringerer Dicke der Lackschicht oder unterbrochener Schicht die Blechdicke weniger verringert wird als an den dick beschichteten, benachbarten Stellen. Die Blechdicke wird hiebei im Mittel nur um wenige Prozent (2 bis 6%) verringert. Nach dem Fertigwalzen, was in einem oder mehreren Stichen erfolgen kann, wird die Lackschicht vom Blech abgezogen oder mit einem Verdünnungsmittel abgelöst, wonach die aufgewalzte Oberflächenstruktur zum Vorschein kommt. Die Bleche werden danach in üblicher Weise gerichtet, geschnitten und nach Bedarf galvanisiert.
In gleicher Weise können auch beidseitig beschichtete Bleche ausgewalzt werden, wenn die Bleche auf beiden Seiten ein Dessin aufweisen sollen, wie beispielsweise Pressbleche, die zur Herstellung von dünnen Kunststoffplatten in mehreren Lagen eingesetzt werden.
Die Höhe der Profilierung wird durch die Dicke der Lackschicht und den Grad der Abwalzung beeinflusst.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird an Stelle des Lackes eine Folie aus Kunststoff oder Papier auf die Blechoberfläche aufgebracht. Diese Folie weist dem gewünschten Dessin entsprechend eine Profilierung auf. Die feste Verbindung mit der Blechoberfläche wird durch Kleben erreicht. Vorzugsweise ist die Folie selbstklebend. Überraschenderweise macht die aufgeklebte Folie die Längung so gut mit, dass z. B. sogar Prägungen in einer weichen Plastikfolie auf das Blech übertragen werden können, ohne dass irgendwelche Verzerrungen zu befürchten wären.
Im folgenden Ausführungsbeispiel wird die Herstellung eines Pressbleches mit einer dem Negativ
<Desc/Clms Page number 4>
einer Holzmaserung entsprechenden Oberflächentextur beschrieben. Auf eine kaltgewalzte Blechtafel aus Ms63 mit den Abmessungen 3, 1 X 1100 X 2100 mm wird beidseitig eine Lackschicht von etwa 20 jUm gleichmässig aufgespritzt. Nach Zugabe von feinsten Kieselsäureteilchen als Füllstoff, der zuerst in das Lacklösungsmittel eindispergiert wird, ist das Gemisch spritzfähig. Das Mischungsverhältnis Lack/Verdünnungsmittel/Füllstoff beträgt volumenmässig 2/2/1.
Unmittelbar nach dem Aufspritzen wird die Lackschicht mit einem auf die beschriebene Weise gestalteten Rollengerät aus Scheibchen gemasert. Um ein Kleben des Lackes an den Scheibchen zu verhindern, werden diese zuvor mit Silicon eingesprüht. Nach einer Trockenzeit von etwa 2 h kann das Blech in mehreren Stichen auf einem Flachwalzengerüst auf die Enddicke von 3, 0 mm abgewalzt werden. Danach wird die Lackschicht von Hand abgezogen und restliche Teile mit einer Bronzedrahtbürste entfernt. Schliesslich erfolgt in üblicher Weise das Richten des Bleches auf einer Vielrollen-Richtmaschine, das Besäumen der Blechtafel auf die Endmasse und das Galvanisieren der Blechoberfläche.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist bei allen Blechwerkstoffen anwendbar, die walzbar sind. Die Einfachheit des Verfahrens erlaubt es, im normalen Walzwerksbetrieb mit den üblichen Glattwalzen ein-und beidseitig dessinierte Bleche herzustellen. Das Aufbringen, Profilieren und Abziehen der Lackschicht bzw. der Folie wird ohne grossen Aufwand in den üblichen Fertigungsablauf eingeschoben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Blechen mit Oberflächenstruktur durch Aufbringen von die Blechoberfläche beim Walzen strukturierenden Stoffen auf die Bleche, und Auswalzen der bedeckten
EMI4.1