DE202015007140U1

DE202015007140U1 - Pressing tool with a separable and abrasion-resistant surface

Info

Publication number: DE202015007140U1
Application number: DE202015007140.6U
Authority: DE
Original assignee: Rolf Espe
Current assignee: Hueck Rheinische GmbH
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2015-11-03
Anticipated expiration: 2025-10-14
Also published as: IT201600103082U1

Abstract

Metallisches Presswerkzeug (1) das als Pressblech und/oder Endlosband ausgebildet ist, deren Oberflächen strukturiert oder glatt mit verschiedenen Glanzgraden ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Presswerkzeugoberfläche eine Hartstoffschicht (3) aufweist, die aus Titancarbonitrid TiCN besteht und in einem PVD-Prozess durch Sputtern (Kathodenzerstäubung) abgeschieden wird.Metallic pressing tool (1) which is formed as a press plate and / or endless belt whose surfaces are structured or smoothly equipped with different gloss levels, characterized in that the pressing tool surface has a hard material layer (3) consisting of titanium carbonitride TiCN and in a PVD process is deposited by sputtering (cathode sputtering).

Description

Die Erfindung betrifft ein Presswerkzeug mit einer trennfähigen und abriebfesten Oberfläche, das als Pressblech und/oder Endlosband ausgebildet ist.The invention relates to a pressing tool with a separable and abrasion-resistant surface, which is designed as a press plate and / or endless belt.

Bei der Beschichtung von Holzwerkstoffplatten, die für den Möbelbau oder als Fußbodenplatten Anwendung finden, werden duroplastische Verbundstoffe eingesetzt. Unter Duroplaste versteht man räumlich vernetzte Aminoplastharze wie zum Beispiel Melamin-, Formaldehydkondensationsharze oder Harnstoff-Melaminformaldehydmischkondensate. Unter Druck und Temperatur kondensieren diese Harze zu irreversiblen und festen Oberflächen und nehmen dabei die Oberflächenstruktur des jeweiligen Presswerkzeuges an. Die plattenförmigen Holzwerkstoffe sind in der Praxis auch als Span-, MDF-(Medium Density Fibreboards) oder HDF-Platten (High Density Fibreboards) bekannt. Zur Ausbildung der Oberflächen werden bedruckte Dekorpapiere mit Holz-, Stein-, oder Gewebedessins eingesetzt, die mit vorkondensierten Aminoplastharzen imprägniert und in hydraulischen Heizpressen unter Druck und Temperatur endkondensiert werden. Als Oberflächengeber werden Pressbleche, zum Beispiel aus Edelstahl der Gattung gehärtete Chromstähle, eingesetzt. Die Oberflächen dieser Pressbleche können je nach Wunsch, glänzend, seidenmatt oder mit verschiedenen Strukturen ausgerüstet sein. Zum Schutz dieser relativ teuren Pressblechoberflächen und zur Erhöhung der Trenneigenschaft gegenüber den Aminoplastharzen beim Entformen, müssen die Blechoberflächen mit einer zuzüglichen Chromschicht ausgerüstet werden. Als Pressbleche können auch andere Stahlsorten oder sogar Messingbleche eingesetzt werden.When coating wood-based panels that are used for furniture construction or as floorboards, thermosetting composites are used. Thermosets are understood as meaning spatially crosslinked amino resins, for example melamine, formaldehyde condensation resins or urea-melamine-formaldehyde mixed condensates. Under pressure and temperature, these resins condense to irreversible and solid surfaces, taking on the surface structure of the respective pressing tool. The plate-shaped wood materials are known in practice as chip, MDF (Medium Density Fibreboards) or HDF (High Density Fibreboards). For the formation of the surfaces printed decorative papers with wood, stone or fabric dessins are used, which are impregnated with pre-condensed aminoplast resins and finally condensed in hydraulic heating presses under pressure and temperature. As surface donors, press plates, for example made of stainless steel of the type hardened chromium steels, are used. The surfaces of these press plates can, depending on requirements, be glossy, semi-gloss or with different structures. To protect these relatively expensive press plate surfaces and to increase the separation properties with respect to the aminoplast resins during demolding, the sheet surfaces must be equipped with an additional chromium layer. As press plates and other steel types or even brass sheets can be used.

Bei der Beschichtung von HDF-Platten mit Melaminharzdekorfilmen kommen vielfach Pressbleche mit strukturierten Oberflächen zur Anwendung. Da die Melaminharzdekorfilme bei der Fußbodenplattenherstellung zuzüglich Korundteilchen Al₂O₃ zur Abriebsteigerung der Plattenoberflächen aufweisen, werden die Oberflächen der Pressbleche bereits nach kurzer Einsatzdauer beschädigt. Die verchromten Oberflächen haben eine Vickershärte von 900 bis maximal 1000 HV während die Korundpartikeln eine Härte von 1800 HV aufweisen. Daher kommt es durch die Relativbewegungen, die in den Pressenanlagen vorherrschen, zu diesen großen Abrieben. Die Entformung der Platten geschieht im heißen Zustand, daher sollten die Melaminharzoberflächen über eine gute Trenneigenschaft verfügen. Es wurde beobachtet, dass die Trenneigenschaften im heißen Zustand, bei verschiedenen Metallen sehr unterschiedlich sind. Die Temperaturen der Pressbleche betragen in der Regel zwischen 150°C und 180°C, daher werden dem Melaminharz bereits bei der Imprägnierung der Dekorpapiere Trennmittel zugesetzt. Trotzdem kommt es bei der Entformung der Melaminharzoberflächen immer wieder zu Haftungsproblemen, die den gesamten Fertigungsprozess in seinem Ablauf behindern. Haftungsprobleme sind nicht immer auf die Harzrezepturen der eingesetzten Tränkharze zurückzuführen, sondern entstehen auch je nach Strukturart der Pressbleche und deren verchromter Oberflächenausrüstung.In the coating of HDF boards with melamine resin decor films, press plates with structured surfaces are often used. Since the Melaminharzdekorfilme in the production of floor tiles plus corundum Al ₂ O ₃ to increase the abrasion of the plate surfaces, the surfaces of the press plates are damaged after a short period of use. The chrome-plated surfaces have a Vickers hardness of 900 to a maximum of 1000 HV, while the corundum particles have a hardness of 1800 HV. Therefore, it comes through the relative movements that prevail in the press lines, to these large abrasions. The demoulding of the slabs is hot, so the melamine resin surfaces should have good release properties. It has been observed that the hot separation properties are very different for different metals. The temperatures of the press plates are usually between 150 ° C and 180 ° C, therefore, the melamine resin is added during the impregnation of decorative papers release agent. Nonetheless, demolding of the melamine resin surfaces leads again and again to adhesion problems that impede the entire production process in its course. Adhesion problems are not always due to the resin formulations of the impregnating resins used, but also arise depending on the structure of the press plates and their chrome-plated surface finish.

Bisher werden alle Pressbleche mit den unterschiedlich eingesetzten Metallträgern galvanisch verchromt. Das bedeutet, die Chromüberzüge werden elektrochemisch auf eine elektrisch leitende Oberfläche abgeschieden. Zum Einsatz kommen wässerige Lösungen von Chrom(VI)-oxid (Chromsäure) mit Konzentrationen von 250 bis 600 g/l. Die schwefelsauren Elektrolyten bestehen aus 350–400 g/l Chromsäure und etwa 3,5–4 g/l Schwefelsäure bzw. Sulfat. Je nach Verchromungsart (Glanzverchromung, Hartverchromung) wird bei einer Temperatur von 40–60°C und bei Stromdichten zwischen 30 bis 70 A/dm² gearbeitet. Bei diesem Prozess der elektrolytischen Chromabscheidung handelt es sich um sehr toxikologische und karzinogen wirkende Elektrolyten. Die berufliche Exposition von Chrom(VI) konnte in den letzten Jahren und Jahrzehnten in vielen Fällen durch verbesserte Arbeitsplätze, Arbeitsabläufe und Hygienemaßnahmen verringert werden. Dennoch zeigen aktuelle Fälle, dass gerade bezüglich der toxischen Auswirkungen nach wie vor ein hoher Standard beim Schutz der Mitarbeiter unabdingbar ist. Gerade um die gesundheitlichen Schäden einer Langzeitexposition auf ein Minimum zu reduzieren und schädliche Umwelteinwirkungen zu vermeiden, müssen umfangreiche Maßnahmen durchgeführt werden. Dieses führt zu hohen Prozesskosten verbunden mit einem großen, gesundheitlichen Risiko. Im April 2013 wurden die für Verchromungen essenzielle Substanz Chromtrioxid (Chrom VI) und weitere Chromverbindungen in den Anhang XIV der EU-Verordnung Reach (Registration, Evaluation, Authorisation of Chemicals) aufgenommen. In dieser Verordnung sind besonders besorgniserregende Stoffe, so genannte SVHC-Substanzen (Substances of Very High Concern), gelistet. Damit ist erstmalig ein wirtschaftlicht wichtiger Stoff betroffen.So far, all press plates with the differently used metal carriers are electroplated. This means that the chrome coatings are deposited electrochemically on an electrically conductive surface. Aqueous solutions of chromium (VI) oxide (chromic acid) with concentrations of 250 to 600 g / l are used. The sulfuric acid electrolytes consist of 350-400 g / l chromic acid and about 3.5-4 g / l sulfuric acid or sulfate. Depending on the type of chrome plating (bright chrome plating, hard chrome plating), work is carried out at a temperature of 40-60 ° C and at current densities between 30 and 70 A / dm ² . This process of electrolytic chromium deposition is a very toxicological and carcinogenic electrolyte. Occupational exposure to chromium (VI) has in many cases been reduced in recent years and decades by improved workplaces, work processes and hygiene measures. However, recent cases show that a high standard of employee protection is still essential, especially with regard to the toxic effects. Especially in order to minimize the health damage of a long-term exposure to a minimum and to avoid damaging environmental effects, extensive measures must be carried out. This leads to high process costs associated with a large health risk. In April 2013 chromium trioxide (chromium VI) and other chromium compounds became essential for chromium plating Annex XIV of the EU Regulation Reach (Registration, Evaluation, Authorization of Chemicals) added. This Regulation lists substances of very high concern, Substances of Very High Concern (SVHC) substances. This is the first time that an economically important substance has been affected.

Ein weiterer Nachteil bei der elektrochemischen Chromabscheidung ist die Wasserstoffentwicklung, die wegen des negativen Standardpotentials des Cr zu relativ großen Mengen Wasserstoff führen. Der dabei entladene Wasserstoff hat entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der Chromüberzüge, da er sich als Chromhydrid mit einlagert. Je nach Zusammensetzung der Chromhydride kristallisieren diese in hexagonalen oder kubisch flächenzentrierten Gittern. Da Chrom kubisch raumzentriert kristallisiert, führt die damit verbundene Volumenabnahme um bis zu 15% zu Rissen, die zwar durch die Überlagerung ab einer Schichtdicke von 20 μm zuwachsen, aber doch im großen Maße vorhanden sind. Die Chromrissigkeit kann bei der Entformung von Melaminharzoberflächen zu Störungen führen, die durch lokale Anhaftungen je nach Vernetzungsgrad ausgelöst werden. Strukturierte Oberflächen, je nach Strukturausbildung, können den Effekt noch verstärken. So wurde an sehr tiefen Holzporen- oder linienförmigen Strukturen mit tiefer Flankenbildung Anhaftungen beobachtet, da der vorherrschende seitliche Pressdruck nicht groß genug ist um eine geschlossene Harzoberfläche auszubilden und die rissgebildeten Chromflächen diese verstärken.Another disadvantage of the electrochemical chromium deposition is the evolution of hydrogen, which leads to relatively large amounts of hydrogen because of the negative standard potential of Cr. The discharged hydrogen has a decisive influence on the properties of the chromium coatings, since it is incorporated as chromium hydride. Depending on the composition of the chromium hydrides, these crystallize in hexagonal or cubic face-centered lattices. Since chromium cubic body-centered crystallizes, the associated decrease in volume leads to cracks by up to 15%, although by the overlay from a layer thickness of Grow 20 microns, but are still present in large measure. The chrome cracking can lead to disturbances in the demoulding of melamine resin surfaces, which are triggered by local buildup depending on the degree of crosslinking. Structured surfaces, depending on structure formation, can enhance the effect even more. For example, attachments have been observed on very deep pored or linear structures with deep flanking since the prevailing lateral pressure is not large enough to form a closed resin surface and the fractured chrome surfaces reinforce it.

In dem Deutschen Gebrauchsmuster 201 13 503.5 und dem Europäischen Patent 1417090 wird über ein Verfahren zur Bearbeitung und Herstellung einer Oberfläche mit einem Glanzgrad berichtet. Dabei wird eine diamantähnliche Beschichtung auf einer Presswerkzeugoberfläche erwähnt, die eine Oberflächenhärte über 1800 HV nach Vickers aufweist. Dieser Überzug, der Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten enthält, wird in einem plasmaaktivierten Abscheidungsprozess aus der Gasphase, nach dem CVD Verfahren (Chemical Vapour Deposition) auf die Oberflächen aufgebracht. Dabei ist zur besseren Haftfähigkeit der Schichten ein Überzug aus Chrom erforderlich, der ebenfalls in einem elektrochemischen Prozess stattfindet. Dabei lassen sich auch nicht alle Edelstähle, besonders nicht die mit hohem Nickelgehalt, ohne Verchromung beschichten. Weiterhin wird von einem Zwischenschichtauftrag in Form von Titannitrid, Silicium, Siliciumdioxid und Titanoxicarbit berichtet, der vor der Kohlenstoffabscheidung mittels Plasmalichtbogen aufgetragen wird.By doing German utility model 201 13 503.5 and the European Patent 1417090 is reported on a method for processing and producing a surface with a gloss level. A diamond-like coating on a die surface having a surface hardness above 1800 Vickers is mentioned. This coating, which contains carbon with diamond-like layers, is applied to the surfaces in a plasma-activated deposition process from the gas phase, according to the CVD method (Chemical Vapor Deposition). In this case, a coating of chromium is required for better adhesion of the layers, which also takes place in an electrochemical process. Not all stainless steels, especially those with a high nickel content, can be coated without chromium plating. Furthermore, an interlayer coating in the form of titanium nitride, silicon, silica and titanium oxycarbitol, which is applied by plasma arc prior to carbon deposition, is reported.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Presswerkzeug beziehungsweise ein Pressblech mit den Merkmalen des Oberbegriffs Anspruch 1 so auszubilden, dass zum Beispiel die Pressbleche mit einer trennfähigen und hochabriebfesten Oberfläche ausgerüstet werden, um bei der Beschichtung von duroplastischen Oberflächen gute Trenneigenschaften und beispielsweise gegenüber Korundteilchen eine hohe Abriebbeständigkeit aufweisen. Weiterhin wird dabei eine toxische Belastung von Chromtrioxid (Chrom VI) vermieden.The invention is therefore based on the object, a pressing tool or a press plate with the features of the preamble of claim 1 in such a way that, for example, the press plates are equipped with a separable and highly abrasion resistant surface to the coating of thermosetting surfaces good release properties and, for example, corundum particles have a high abrasion resistance. Furthermore, a toxic load of chromium trioxide (chromium VI) is avoided.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Verwendung eines Presswerkzeuges mit einer Beschichtung auf der Presswerkzeugoberfläche gelöst, die aus einer Hartschicht, zum Beispiel Chromnitrid-, Chromcarbonnitrid-, Titannitrid- oder Titancarbonnitrid, besteht und Oberflächenhärten über 2000 HV bis 3500 HV nach Vickers aufweisen. Durch die aufgeführten Hartschichten auf den Pressblechoberflächen wurden überraschenderweise gute Trenneigenschaften gegenüber den ausgehärteten Duroplastharzoberflächen festgestellt. Die Melaminharzdekorpapiere die mit Korundpartikeln Al₂O₃ angereichert waren, ergaben keinen Verschleiß auf den sogenannten Hartschichten, obwohl bei der Beschichtung eine Relativbewegung zwischen Werkstoff und Pressblech entsteht, die für den Abrieb beim Pressblech verantwortlich ist. Überraschenderweise konnte die Einsatzdauer der Pressbleche erheblich gesteigert und keine Veränderung des Glanzgrades festgestellt werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist keine elektrochemische Verchromung der Stahlbleche nötig, um beispielsweise eine bessere Haftung zu erzielen. Die Pressbleche mit einer entsprechenden Hartschicht, zum Beispiel Titancarbonitrid TiCN, sind besonders gut für die Herstellung von abriebfesten Oberflächen geeignet. Die Pressbleche werden beispielsweise bei der Herstellung von Fußbodenplatten eingesetzt, wobei der Träger aus einer HDF-Platte und die Oberflächenmaterialien aus einem 20 bis 40 g/m² Overlaypapier mit Korundteilchen Al₂O₃ angereichert und einem bedruckten Dekorpapier von 80 bis 100 g/m² besteht. Beide Papiere sind mit einem Melaminharz imprägniert. Die HDF-Platte wird zusammen mit den Oberflächenmaterialien in einer hydraulischen Heizpresse eingefahren, die bereits beheizt ist und dann mit dem erforderlichen Druck beaufschlagt wird. Die Pressbleche sind dabei in der Anlage fest fixiert, zum Druckausgleich wird ein elastisches Presspolster zwischen Heizplatte und Pressblech eingesetzt. Während des Pressvorgangs werden die Melaminharze flüssig und unter Abspaltung von H₂O und CH₂O beginnt die räumliche Vernetzung, die Harze nehmen dabei eine feste und irreversible Oberfläche an, wobei auch die Pressblechoberfläche in Struktur und Glanzgrad abgebildet wird. Das Pressgut zeigte keine Anhaftungen an den Pressblechen und die Oberflächenstruktur und der Glanzgrad wurde entsprechend dem eingesetzten Pressblech abgebildet.According to the invention, the object is achieved by the use of a pressing tool with a coating on the pressing tool surface, which consists of a hard layer, for example chromium nitride, chromium carbonitride, titanium nitride or titanium carbonitride, and has surface hardnesses above 2000 HV to 3500 HV according to Vickers. The hard coatings listed on the press plate surfaces surprisingly good release properties compared to the cured Duroplastharzoberflächen were found. The Melaminharzdekorpapiere which were enriched with corundum particles Al ₂ O ₃ , gave no wear on the so-called hard coatings, although in the coating, a relative movement between the material and the press plate is formed, which is responsible for the abrasion of the press plate. Surprisingly, the duration of use of the press plates increased significantly and no change in the gloss level can be found. According to the method of the invention, no electrochemical chromium plating of the steel sheets is necessary in order, for example, to achieve better adhesion. The press plates with a corresponding hard layer, for example titanium carbonitride TiCN, are particularly well suited for the production of abrasion-resistant surfaces. The press plates are used, for example, in the manufacture of floorboards, wherein the carrier of an HDF plate and the surface materials of a 20 to 40 g / m ² overlay paper enriched with corundum particles Al ₂ O ₃ and a printed decor paper from 80 to 100 g / m ² exists. Both papers are impregnated with a melamine resin. The HDF board, along with the surface materials, is retracted in a hydraulic press that is already heated and then pressurized to the required pressure. The press plates are firmly fixed in the system, for pressure equalization, an elastic press pad between hot plate and press plate is used. During the pressing process, the melamine resins are liquid and with the elimination of H ₂ O and CH ₂ O, the spatial crosslinking begins, the resins take on a solid and irreversible surface, wherein the press plate surface is also shown in structure and gloss. The pressed material showed no adhesion to the press plates and the surface structure and the gloss level was mapped according to the press plate used.

Der Auftrag der tribologischen Hartstoffschicht, zum Beispiel Titancarbonitrid TiCN, wird im vakuumgestützten und plasmaaktivierten PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) abgeschieden. Ein Beispiel für die Beschichtung mit einer trennfähigen und abriebfesten Oberfläche eines Pressbleches ist zunächst die Bereitstellung des Bleches in Form eines Stahlbleches der Werkstoff Nummer DIN 1.4006 oder AISI 410. Dieses Blech erhält einen Toleranzschliff um die Planparallelität des Bleches herzustellen. Danach erfolgt ein Pflockschliff oder Feinschliff um die Schleiflängstriefen auf dem Blech zu entfernen, eine Politur schließt sich für die Strukturierung an. Auf der so vorbereiteten Blechoberfläche wird für die Strukturierung eine Ätzreserve durch Walzendruck, Siebdruck oder mittels digitalen Druckkopf aufgetragen. Die ältere Methode der Direktbeschichtung mittels Fotoschicht ist ebenfalls denkbar. Das vorbereitete Pressblech wird nun nach den bekannten Ätzverfahren (Elysierverfahren oder Elektrolytischer Metallabtrag oder Säureätzen mit FeCl₃) strukturiert. Eine anschließende mechanische Politur oder Elektropolitur sorgt für die gewünschten Rundungen der Struktur. Der Glanzgrad wird mit unterschiedlichen Strahlmedien im Blasverfahren eingestellt. In der Zeichnung 1 wird beispielsweise das so vorbereitete strukturierte Pressblech (Substrat) 1 in einer Vakuumkammer (Rezipient) 2 für die Hartschichtabscheidung TiCN 3 auf den Substrathalter 4 abgelegt. Danach wird mittels Vakuumpumpe 12 ein Vakuum erzeugt. Die in 1 beispielsweise aufgeführte Anordnung beschreibt ein PVD Magnetron-Sputterverfahren. Beim Sputterprozeß (auch Kathodenzerstäubung) werden Gasionen aus einem Plasmaprozeß auf ein Target 14 aus dem aufzuwachsenden Material beschleunigt. Das Targetmaterial besteht hierbei aus Titan. Dort wird das Material freigeschlagen (gesputtert), das anschließend auf dem Substrat 1 abgelagert wird. Nach Erzeugung des Vakuums, wobei der Arbeitsdruck zwischen 0,5 bis 12 Pa liegen sollte, wird das inerte Gas Argon mittels eines Drosselventils 13 und anschließend das Reaktionsgas N₂ Stickstoff und CH₄ Acethylen zur Bildung der TiCN Schicht 3 eingelassen. Am Targethalter 8 wird ein negatives Potential von bis zu einigen hundert Volt Spannung 10 angelegt, damit werden die Ar-Ionen 11 auf das Target beschleunigt um dort Material abzutragen und Sekundärelektronen zu erzeugen. Diese Elektronen sorgen für eine weitere Ionisierung des Gases. Abhängig von dem Druck des Gases und dem Elektrodenabstand entsteht eine Durchschlagsspannung die für eine selbsterhaltene Glimmerhaltung sorgt. Bei ausreichender Ionisierungsrate entsteht ein stabil brennendes Plasma 6 , aus dem ausreichend viele Ionen 11 zum Sputtern des Materials zur Verfügung stehen. Um die Ionisierungsrate durch die ausgetretenen Sekundärelektronen zu erhöhen, wird bei dem Magnetronsputtern unter dem Targethalter 8 ein starker Permament-Magnet 9 angebracht. In dem Magnetfeld bzw. deren Feldlinien 7 werden die Elektronen gebündelt und kreisen über die Targetoberfläche 14. Durch die längere Verweilzeit im Gas, sorgen sie durch Stöße für eine größere Ionisation und das Zünden des Plasmas kann bei Drücken erfolgen, die bis zu einhundert mal geringer sind als beim konventionellen Sputtern. Dadurch werden höhere Abtragsraten realisiert und das abgesputterte Material 5 besitzt eine höhere kinetische Energie beim Auftreffen auf das Substrat 1. Es kommt dabei zu weniger Streuung des Materials auf dem Weg zum Substrat und zu einer dichteren Hartschicht 3 TiCN. Die hohe kinetische Energie der abgestäubten Atome sorgt auch für eine sehr gute Schichtadhäsion, die resultierende Beschichtung besitzt eine hohe Homogenität und es entstehen sehr glatte, dichte und defektfreie Schichten. Durch Variation der einzelnen Beschichtungsparameter sind beim Magnetron-Sputterverfahren die Bedingungen des Plasmas einstellbar und damit auch die Eigenschaften der Schichten, so ist die Schichtdicke beispielsweise genau steuerbar. Als Stand der Technik sind verschiedene Variationen der Sputterdeposition bekannt, als Beispiele werden hier genannt.

1. DC-Sputtern
2. HF Sputtern
3. Ionenstrahlsputtern
4. Magnetronsputtern
5. Reaktives Sputtern

The application of the tribological hard material layer, for example titanium carbonitride TiCN, is deposited by vacuum-assisted and plasma-activated PVD (Physical Vapor Deposition). An example of the coating with a separable and abrasion-resistant surface of a press plate is first the provision of the sheet in the form of a steel sheet of the material number DIN 1.4006 or AISI 410. This sheet is given a tolerance cut to produce the plane parallelism of the sheet. This is followed by a putty or fine grinding to remove the grinding longitudinal strands on the plate, a polish joins for structuring. For the structuring, an etching reserve is applied on the sheet surface prepared in this way by roller printing, screen printing or by means of a digital print head. The older method of direct coating by means of photo layer is also conceivable. The prepared pressed sheet is then patterned by the known etching methods (Elysier method or electrolytic metal removal or acid etching with FeCl ₃ ). A subsequent mechanical polish or Electropolishing ensures the desired curves of the structure. The gloss level is adjusted with different blasting media by blowing. In the drawing 1 For example, the prepared structured pressed sheet (substrate) 1 in a vacuum chamber (recipient) 2 for hard-film deposition TiCN 3 on the substrate holder 4 stored. Thereafter, by means of a vacuum pump 12 creates a vacuum. In the 1 For example, the arrangement described describes a PVD magnetron sputtering process. In the sputtering process (also cathode sputtering) gas ions from a plasma process on a target 14 accelerated from the growing material. The target material here consists of titanium. There, the material is released (sputtered), which then on the substrate 1 is deposited. After generation of the vacuum, the working pressure should be between 0.5 to 12 Pa, the inert gas is argon by means of a throttle valve 13 and then the reaction gas N ₂ nitrogen and CH ₄ acetylene to form the TiCN layer 3 admitted. On the target holder 8th becomes a negative potential of up to several hundred volts of voltage 10 created, so that the Ar ions 11 Accelerated to the target in order to remove material there and to generate secondary electrons. These electrons provide for further ionization of the gas. Depending on the pressure of the gas and the distance between the electrodes, a breakdown voltage is created which ensures self-contained mica. With sufficient ionization rate, a stable burning plasma is produced 6 , out of which enough ions 11 be available for sputtering of the material. In order to increase the ionization rate by the leaked secondary electrons, in the magnetron sputtering under the target holder 8th a strong permanent magnet 9 appropriate. In the magnetic field or its field lines 7 The electrons are bundled and circle over the target surface 14 , Due to the longer residence time in the gas, they provide for greater ionization through collisions and the ignition of the plasma can be carried out at pressures that are up to one hundred times lower than in conventional sputtering. As a result, higher removal rates are realized and the sputtered material 5 has a higher kinetic energy when hitting the substrate 1 , There is less scattering of the material on the way to the substrate and a denser hard layer 3 TiCN. The high kinetic energy of the sputtered atoms also ensures a very good layer adhesion, the resulting coating has a high homogeneity and very smooth, dense and defect-free layers are formed. By varying the individual coating parameters, the magnetron sputtering process can be used to set the conditions of the plasma and thus also the properties of the layers. For example, the layer thickness can be precisely controlled. As the prior art, various variations of the sputtering deposition are known, as examples are mentioned here.

1. DC sputtering
2. HF sputtering
3. Ion beam sputtering
4. Magnetron sputtering
5. Reactive sputtering

Es sind auch Mischformen von allen Varianten in der Praxis möglich.Mixed forms of all variants are also possible in practice.

Die abgeschiedene Hartschicht TiCN mit einer Schichtdicke von ca. 10 μm auf einem Stahl-Pressblech, zeigte eine Oberflächenhärte von ca. 3500 HV ± 500 nach Vickers. Bei der Beschichtung von Flooringplatten mit Melaminharz imprägnierten Papieren, die eine Anreicherung von Al₂O₃ Partikeln aufwiesen, war kein Abrieb auf der Pressblechoberfläche sichtbar. Die Oberflächen zeigten gute Trenneigenschaften.The deposited hard layer TiCN with a layer thickness of approx. 10 μm on a steel press plate showed a surface hardness of approx. 3500 HV ± 500 according to Vickers. In the coating of flooring boards with melamine resin impregnated papers that had an accumulation of Al ₂ O ₃ particles, no abrasion was visible on the press plate surface. The surfaces showed good release properties.

Mit unterschiedlichen Hartstoffschichten ist auch die Härte der Pressblechoberflächen einstellbar.With different layers of hard material and the hardness of the press plate surfaces is adjustable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 20113503 U [0006]
EP 1417090 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Annex XIV of the EU Regulation Reach (Registration, Evaluation, Authorization of Chemicals) [0004]
DIN 1.4006 [0009]

Claims

Metallic pressing tool ( 1 ) which is formed as a press plate and / or endless belt whose surfaces are structured or smoothly equipped with different degrees of gloss, characterized in that the pressing tool surface is a hard material layer ( 3 ), which consists of titanium carbonitride TiCN and deposited in a PVD process by sputtering (cathode sputtering).

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the hard material layer ( 3 ) is made of chromium nitride CrN and deposited by sputtering in a PVD process.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the hard material layer ( 3 ) consists of titanium nitride TiN and is deposited by sputtering in a PVD process.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the hard material layer ( 3 ) is made of titanium aluminum nitride TiAlN and deposited by sputtering in a PVD process.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claims 1 to 4, characterized in that the hard material layer ( 3 ) is firmly adhering and have layer thicknesses of 0.1 to 20 microns.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claims 1 to 5, characterized in that the surface hardness of the hard material layer ( 3 ) from 2000 HV to 3500 HV according to Vickers.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claims 1 to 6, characterized in that the hard material layer ( 3 ) is deposited in the PVD process at a temperature which is below the tempering temperature of the metallic tool used.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claims 1 to 7, characterized in that the hard material layer ( 3 ) is deposited in a magnetron sputter deposition.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claims 1 to 7, characterized in that the hard material layer ( 3 ) is deposited in a DC sputter deposition.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claims 1 to 7, characterized in that the hard material layer ( 3 ) is deposited in an ion beam sputter deposition.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claims 1 to 7, characterized in that the hard material layer ( 3 ) is deposited in a reactive sputtering deposit.

Metallic pressing tool ( 1 ) according to claims 1 to 11, characterized in that the hard material layer ( 3 ) is deposited from a mixed form of Sputterdepositionen from claims 8 to 11.