EP1417090B1 - Verfahren zur bearbeitung und herstellung einer oberfläche mit einem glanzgrad - Google Patents

Verfahren zur bearbeitung und herstellung einer oberfläche mit einem glanzgrad Download PDF

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EP1417090B1
EP1417090B1 EP02762240A EP02762240A EP1417090B1 EP 1417090 B1 EP1417090 B1 EP 1417090B1 EP 02762240 A EP02762240 A EP 02762240A EP 02762240 A EP02762240 A EP 02762240A EP 1417090 B1 EP1417090 B1 EP 1417090B1
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EP
European Patent Office
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press tool
coating
press
carbon
diamond
Prior art date
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EP02762240A
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English (en)
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EP1417090A1 (de
Inventor
Rolf Espe
Oliver Espe
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Hueck Engraving GmbH and Co KG
Original Assignee
Hueck Engraving GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/06—Platens or press rams
    • B30B15/062—Press plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
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    • B30B15/065—Press rams
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    • B30B3/005—Roll constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B5/00—Presses characterised by the use of pressing means other than those mentioned in the preceding groups
    • B30B5/04—Presses characterised by the use of pressing means other than those mentioned in the preceding groups wherein the pressing means is in the form of an endless band

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an embossment on the Surface of a workpiece with a reproducible gloss level and a Press tool for applying the method.
  • the generic method or the pressing tool necessary for this purpose is mainly used in the coating of plate-shaped materials, in particular wood materials, with, for example Aminoplastharzfilmen.
  • the coating of the plate-shaped wood materials which are also known in practice as chip, MDF (Medium Density Fireboards), or HDF (High Density Fireboards), are usually made in hydraulic presses under pressure and temperature and for the Furniture industry needed.
  • laminate panels are made in the same way.
  • the surfaces to be processed can be made semi-gloss, glossy or high-gloss and, if necessary, provided with a surface structure.
  • the pressing tools are preferably provided with a hard chrome layer, which may be up to 20 microns thick.
  • the pressing tools hitherto on the market have a relatively short life. Even after 15,000 to a maximum of 25,000 press cycles, the pressing tools, despite the existing hard chrome plating, show a significant change in the gloss level, so that the surfaces of the press plates have to be reworked and chrome-plated.
  • the strong abrasion of the pressing tools is due to substances that are embedded in the surfaces to be processed. These are, for example, additives of corundum or aluminum oxide Al 2 O 3 , which are added to the surfaces in order to obtain the required abrasion values for floorboards. Since the required abrasion values are correspondingly high, they can be up to 15,000 Taber revolutions MEMA standard no.
  • the invention is therefore based on the object, a method and a pressing tool to demonstrate the application of the method with which the stability can be significantly increased.
  • Another object of the invention is to improve the chemical resistance of the Press plate surface to increase phenolic resin monomers.
  • the object is achieved by the use of a pressing tool with a coating on the pressing tool surface, which consists of carbon with diamond-like layers and has a surface hardness of over 1,800 HV according to Vickers, wherein a flowable surface material is pressed with the workpiece.
  • a pressing tool with a coating on the pressing tool surface, which consists of carbon with diamond-like layers and has a surface hardness of over 1,800 HV according to Vickers, wherein a flowable surface material is pressed with the workpiece.
  • the diamond-like layers of carbon as an additional coating, the surface hardness is significantly improved, so that the press tool used holds a higher stress level and no deterioration of the gloss level of the finished material is observed.
  • Such pressing tools are therefore very well suited for processing highly abrasion-resistant surfaces, which are enriched, for example, with additives such as corundum or aluminum oxide Al 2 O 3 or similar materials.
  • the surface hardness of the materials to be machined is below that of the coating of the pressing tool so as not to impair the service life.
  • the Al 2 O 3 -containing surfaces used hardly cause any abrasion on the press tool surfaces used, although a relative movement between the workpiece and the press tool is produced during the machining, which is responsible for the abrasion in the press tool.
  • the service life of the pressing tools is thus surprisingly significantly increased and, moreover, even with a large number of pressing operations, only a very small change in the degree of gloss in the machined workpiece occurs.
  • the pressing tool here is the processing of a flowable surface material to form a smooth or textured surface by plasticizing, shaping and solidification within the pressing process.
  • the pressing tools for the processing of large-scale flat surfaces and of single or multi-layer workpieces, in particular plastic materials, plate-shaped wood materials, laminates with or without overlay papers or overlay films used.
  • the pressing tool is heated in a low temperature range, which is significantly below the recrystallization threshold of the press tool materials used and extends to the melting point of the plastics used, plastic coatings or overlay films.
  • thermoset films or coatings are preferably used for processing used, which are first plasticized by the heating, whereby a liquefaction of the not yet cured thermosets occurs and by the pressing process and the subsequent polycondensation spatial Structures are generated, which correspond to the desired surface structure of the Correspond to pressing tool. After completion of the design and subsequent Polycondensation of the thermosets used, a solidification occurs to the desired resistant surface of the workpieces leads. surprisingly It has been shown here that the service life of the press plates significantly increased compared to the previously used technology.
  • a pressing tool for plane surfaces in the form of a press plate, endless belt or a press roll is provided, which is provided for pressing a flowable surface material with a workpiece, wherein the pressing tool surface is formed adherent and a layer thickness of 0.1 to 10 microns and a Vickers has a surface hardness higher than 1,800 HV, so the press tools are provided with a highly abrasion-resistant protective layer and thus premature abrasion in the coating process of, for example, HDF plates with Al 2 O 3- containing overlay films even with a recurring relative movement between the pressing tool surface and the machining surface is prevented.
  • the pressing tools are provided here after the known surface pretreatment, such as tolerance grinding, polishing, structuring and matting, with a highly abrasion-resistant, adherent coating of carbon with diamond-like layers.
  • a coating which contains carbon with diamond-like layers, can be applied to the surfaces in a plasma-activated chemical vapor deposition process at relatively low temperatures below 200 ° C. The 200 ° C can be applied to the surfaces.
  • the deposition process takes place in a high-vacuum apparatus, wherein gaseous hydrocarbons are introduced after evacuation into the high-vacuum range. To improve the adhesion of the diamond-like layers of carbon on the tool surface, this can be chromed beforehand.
  • the press plate is doing on a Electrode arranged in the vacuum apparatus.
  • the press plate before be etched. This is preferably done in the same apparatus in which also the coating is deposited.
  • the etching is done by sputtering by means of noble gas, wherein the Example argon is advantageous.
  • the introduction of the noble gas is interrupted as soon as the gases responsible for the coating (hydrocarbons) be initiated.
  • the coating to the press plate surface may be an intermediate layer of silicon, silicon dioxide, titanium oxycarbide according to the known methods, for. B. by sputtering applied become.
  • An example of the coating with a highly abrasion resistant surface of the Press tool which is designed as a press plate, endless belt or press roll can be according to the invention is given by a steel sheet of the Material no. DIN 1.4006 or AISI 410 initially a tolerance cut on both sides receives, in order to produce the required plan parallelism, then a fine grinding and receives a polish to prepare the sheet for subsequent structuring. Thereafter, an etch reserve by roller pressure, screen printing or direct coating a photo layer applied. The thus prepared press sheet is then according to the known etching (Elysiertechnisch- electrolytic Metal removal, conventional etching with acids, etc.). The gloss level is then blown by means of glass beads or other blasting media produced.
  • etching Elysiertechnisch- electrolytic Metal removal, conventional etching with acids, etc.
  • the press plate with a chrome layer in one Plated chrome plating bath The chromium layer thickness was in the present case approx. 20 ⁇ m.
  • the press plate surface now became a coating Carbon with diamond-like layers and a layer thickness of about 2.5 microns applied in a high vacuum.
  • the press plate is a corresponding bias of, for example, 100 V AC voltage with a frequency of 25-30 MHz created.
  • that becomes Coating requires hydrocarbon gas, for example, ethylene in the Initiated apparatus, at the same time, the supply of argon is turned off.
  • the Gas pressure of the ethylene gas was 1.0 - 1.5 Pa.
  • FIG. 1 shows in an enlarged detail of a pressing tool 1 with a pressing tool surface 2 made of chrome steel DIN 1.4006 / AISI 410 1 with a 3 coating Carbon with diamond-like layers and a chromium layer 4 as Intermediate layer, which has a wood pore structure 5.
  • the pressing tools 1 are preferably used in the production of plastic-coated wood-based or laminate boards, which are used for example in the manufacture of furniture.
  • the pressing tools 1 may have a structure 5 embossed in their surface.
  • the embossing of such a structure 5 in the materials to be machined is done with the help of the pressing tools 1 in the form of large-size press plates or endless belts.
  • the pressing tools 1 consist either of steel or brass sheet with a surface structuring or of a copper or brass-coated steel plate, the surface structuring being incorporated into the further coating, which is subsequently optionally provided with a hard chrome plating and obtains a coating 3 according to the invention.
  • Such pressing tools 1 are installed in a pressing device with which the plastic-coated furniture boards, laminates or the like are manufactured.
  • a pressing device with which the plastic-coated furniture boards, laminates or the like are manufactured.
  • For continuous production here also presses with two rotating endless belts are known, between which the pressed material is pressed into sheets.
  • the surfaces facing the material to be pressed may have a structure 5 which is embossed into the press laminate.
  • laminates or overlay films which are provided with abrasion-resistant particles, for example corundum or aluminum oxide Al 2 O 3
  • the inventive design of a pressing tool 1 with a coating 3 made of carbon with diamond-like layers is used, which in addition to the existing structured surface is applied.
  • the particular advantage is that due to the existing hardness a much higher abrasion resistance compared to the surfaces to be machined is present and thus the stability is increased.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Prägung auf der Oberfläche eines Werkstückes mit einem reproduzierbaren Glanzgrad sowie ein Presswerkzeug zur Anwendung des Verfahrens.
Das gattungsgemäße Verfahren beziehungsweise das hierzu notwendige Presswerkzeug wird hauptsächlich bei der Beschichtung von plattenförmigen Werkstoffen, insbesondere Holzwerkstoffen, mit zum Beispiel Aminoplastharzfilmen, eingesetzt. Die Beschichtung der plattenförmigen Holzwerkstoffe, die in der Praxis auch als Span-, MDF- (Medium Density Fireboards), oder HDF-Platten (High Density Fireboards) bekannt sind, werden in der Regel in hydraulischen Heizpressen unter Druck und Temperatur vorgenommen und für die Möbelindustrie benötigt. Ebenso werden Laminatplatten auf die gleiche Weise gefertigt. Die zu bearbeitenden Oberflächen können seidenmatt, glänzend oder hochglänzend hergestellt werden und hierbei ggf. mit einer Oberflächenstruktur versehen werden. Um die relativ teueren Presswerkzeuge vor Beschädigungen der Oberfläche oder vorzeitigem Verschleiß zu schützen, werden die Presswerkzeuge vorzugsweise mit einer Hartchromschicht versehen, die bis zu 20 µm stark sein kann. Bei der Beschichtung von HDF-Platten mit abriebfesten Oberflächen, die im Fußbodenbereich verwendet werden, haben die bisher auf dem Markt befindlichen Presswerkzeuge eine relativ kurze Lebensdauer. Bereits nach 15.000 bis maximal 25.000 Presszyklen zeigen die Presswerkzeuge, trotz vorhandener Hartverchromung, eine deutliche Veränderung des Glanzgrades, sodass die Oberflächen der Pressbleche neu bearbeitet und verchromt werden müssen. Der starke Abrieb der Presswerkzeuge ist auf Substanzen zurückzuführen, die in den zu bearbeitenden Oberflächen eingebettet sind. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Zusätze aus Korund beziehungsweise Aluminiumoxid Al2O3, die den Oberflächen beigesetzt werden, um die geforderten Abriebwerte für Fußbodenplatten zu erhalten. Da die geforderten Abriebwerte entsprechend hoch sind, sie können bis zu 15.000 Taber-Umdrehungen MEMA Standard Nr. LD 1991 3.01 oder bis zu 6500 Taber-Umdrehungen gemäß neuer Norm pr EN 13329 liegen, werden diesen Oberflächen die o. g. Stoffe in feinsten Partikeln beigesetzt. Al2O3 fügt sich auf Grund seines Brechungsindex von 1,57 besonders gut in den Verbund Zellulose mit 1,53 und Melaminharz mit 1,55 ein und erzielt dadurch nach der Aushärtung der Melaminharze relativ transparente Oberflächen. Hochtransparente Oberflächen werden bevorzugt angestrebt, da der overlayfilm die Funktion hat den darunter liegenden dekorgebenden Melaminharzfilm vor Zerstörung der Dekorschicht zu schützen. Die Verteilung der Al2O3-Partikeln in dem overlayfilm ist sehr unterschiedlich, daher finden sich auch Teilchen an der Oberfläche. Bei der Beschichtung der HDF-Platten entstehen in der Pressenanlage Relativbewegungen, wodurch die Oberflächenteilchen des Aluminiumoxids auf der Chromschicht reiben und eine Glanzgradänderung der Presswerkzeugoberflächen und damit einen vorzeitigen Verschleiß bewirken. Durch die vorhandenen Beimischungen wird die Abriebfestigkeit der HDF-Fußbodenplatten verbessert, zeigen aber gegenüber den verchromten Presswerkzeugen den o. g. negativen Effekt. Aufgrund der großen Härteunterschiede, Al2O3 besitzt eine Härte nach Vickers von 1.800 bis 2.000 HV, während die Chromschicht nur 900 bis 1.000 HV aufweist, entsteht somit ein vorzeitiger Verschleiß der Werkzeugoberfläche und die Standfestigkeit wird extrem herabgesetzt.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP A 0 509 875 ist beispielsweise die Herstellung einer harten Schicht eines diamantartigen Pseudokohlenstoffs bekannt, wobei diese Beschichtung hauptsächlich für Formen aus Stahl oder Aluminium zur Herstellung von Kunststoffteilen vorgesehen ist. Weitere Einsatzgebiete werden in der Patentanmeldung beispielsweise für den Maschinenbau, die Hydraulik, Pneumatik, Anstrichtechniken, den Werkzeugbau und die Verformung von Kunststoffen sowie der Vakuumtechnik angegeben. Dadurch, dass sich diese Patentanmeldung ausschließlich mit der Herstellung der diamantartigen Pseudokohlenstoffschicht beschäftigt, sind jedoch allgemeine detaillierte Ausführungsbeispiele oder besondere Verwendungszwecke nicht offenbart.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Presswerkzeug zur Anwendung des Verfahrens aufzuzeigen, mit dem die Standfestigkeit wesentlich erhöht werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die chemische Beständigkeit der Pressplattenoberfläche gegen Phenolharz-Monomere zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Verwendung eines Presswerkzeuges mit einer Beschichtung auf der Presswerkzeugoberfläche gelöst, welche aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten besteht und eine Oberflächenhärte über 1.800 HV nach Vickers aufweist, wobei ein fließfähiges Oberflächenmaterial mit dem Werkstück verpresst wird. Durch die diamantähnlichen Schichten aus Kohlenstoff als zusätzliche Beschichtung wird die Oberflächenhärte wesentlich verbessert, sodass das eingesetzte Presswerkzeug einer höheren Beanspruchung Stand hält und keine Verschlechterung des Glanzgrades an dem fertiggestellten Werkstoff zu beobachten ist. Derartige Presswerkzeuge sind daher sehr gut für die Bearbeitung hoch abriebfester Oberflächen, die beispielsweise mit Zusatzstoffen wie Korund beziehungsweise Aluminiumoxid Al2O3 oder ähnlichen Materialien angereichert sind, geeignet. Hierbei ist gegebenenfalls darauf zu achten, dass die Oberflächenhärte der zu bearbeitenden Werkstoffe unterhalb der der Beschichtung des Presswerkzeuges liegt, um keine Beeinträchtigung der Standzeiten hervorzurufen. Bei einer derartigen Beschichtung hat sich gezeigt, dass die verwendeten Al2O3 haltigen Oberflächen kaum einen Abrieb auf den eingesetzten Presswerkzeugoberflächen hervorrufen, obwohl bei der Bearbeitung eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Presswerkzeug entsteht, die für den Abrieb beim Presswerkzeug verantwortlich ist. Durch die Verwendung der diamantähnlichen Schichten aus Kohlenstoff wird überraschender Weise die Einsatzdauer der Presswerkzeuge somit erheblich gesteigert und zudem tritt auch bei einer großen Zahl von Pressvorgängen eine nur äußerst geringe Veränderung des Glanzgrades bei dem bearbeiteten Werkstück ein. Mit dem Presswerkzeug erfolgt hierbei die Bearbeitung eines fließfähigen Oberflächenmaterials zur Ausbildung einer glatten oder strukturierten Oberfläche durch Plastifizierung, Formgestaltung und Verfestigung innerhalb des Pressvorgangs. Vorzugsweise werden die Presswerkzeuge für die Bearbeitung großformatiger Planflächen und von ein- oder mehrschichtigen Werkstücken, insbesondere Kunststoffmaterialien, plattenförmigen Holzwerkstoffen, Laminaten mit oder ohne Overlaypapiere oder Overlayfolien, eingesetzt. Zur Plastifizierung der zu bearbeitenden Materialien erfolgt eine Aufheizung des Presswerkzeuges in einem niedrigen Temperaturbereich, der deutlich unterhalb der Rekristallisationsschwelle der verwendeten Presswerkzeugmaterialien liegt und bis zum Schmelzpunkt der verwendeten Kunststoffe, Kunststoffbeschichtungen oder Overlayfilme reicht. Somit kann ohne Beeinträchtigung der Grundmaterialien des Presswerkzeuges in einem niedrigen Temperaturbereich eine Umformung der zu bearbeitenden Oberflächenmaterialien erfolgen, die mit einer abschließenden Aushärtung der Oberfläche verbunden ist.
Vorzugsweise werden hierbei zur Bearbeitung Duroplastfolien oder Beschichtungen eingesetzt, die durch die erfolgte Erwärmung zunächst plastifiziert werden, wodurch eine Verflüssigung der noch nicht ausgehärteten Duroplaste eintritt und durch den Pressvorgang und die anschließende Polykondensation räumliche Strukturen erzeugt werden, die der gewünschten Oberflächenstruktur des Presswerkzeuges entsprechen. Nach erfolgter Formgestaltung und anschließender Polykondensation der verwendeten Duroplaste tritt eine Verfestigung ein, die zu der gewünschten widerstandsfähigen Oberfläche der Werkstücke führt. Überraschender Weise hat sich hierbei gezeigt, dass sich die Standzeit der Pressbleche gegenüber der bisher angewendeten Technologie erheblich vergrößert.
Zur Anwendung des Verfahrens ist ein Presswerkzeug für Planflächen in Form eines Pressbleches, Endlosbandes oder einer Presswalze vorgesehen, welches zur Verpressung eines fließfähigen Oberflächenmaterials mit einem Werkstück vorgesehen ist, wobei die Presswerkzeugoberfläche festhaftend ausgebildet ist und eine Schichtdicke von 0,1 bis 10 µm und eine Oberflächenhärte über 1.800 HV nach Vickers aufweist, sodass die Presswerkzeuge mit einer hoch abriebfesten Schutzschicht versehen sind und dadurch ein vorzeitiger Abrieb bei dem Beschichtungsvorgang von zum Beispiel HDF-Platten mit Al2O3 haltigen Overlayfilmen selbst bei einer ständig wiederkehrenden Relativbewegung zwischen Presswerkzeugoberfläche und der zur bearbeitenden Oberfläche verhindert wird. Die Presswerkzeuge werden hierbei nach der bekannten Oberflächenvorbehandlung, wie Toleranzschleifen, Polieren, Strukturieren und Mattieren, mit einem hoch abriebfesten, festhaftenden Überzug von Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten versehen. Bei einem derartigen Überzug hat sich überraschender Weise gezeigt, dass die verwendeten Al2O3 haltigen Overlayfilme kaum einen Abrieb auf den eingesetzten Pressblechoberflächen erzeugen und daher die Einsatzdauer beziehungsweise Standzeit der Pressbleche oder Presswerkzeuge erheblich vergrößert wird. Dieser Überzug, der Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten enthält, kann in einem plasmaaktivierten Abscheidungsprozess aus der Gasphase (chemical vapour deposition) bei relativ niedrigen Temperaturen unter 200°C auf die Oberflächen aufgebracht werden. Der 200°C auf die Oberflächen aufgebracht werden. Der Abscheidungsprozess findet in einer Hochvakuumapparatur statt, wobei nach dem Evakuieren bis in den Hochvakuumbereich gasförmige Kohlenwasserstoffe eingeleitet werden. Zur Verbesserung der Haftung der diamantähnlichen Schichten aus Kohlenstoff auf der Werkzeugoberfläche kann diese zuvor verchromt werden.
Für die Bildung der Schicht ist es erforderlich dem Presswerkzeug z. B. Pressblech eine elektrische Vorspannung (Gleich- oder Wechselspannung) bis zu einigen kV, vorzugsweise 100 bis 800 Volt, anzulegen. Das Pressblech wird dabei auf einer Elektrode in der Vakuumapparatur angeordnet. Weiterhin ist es für die Bildung der Schichten erforderlich, dass die verwendeten Kohlenwasserstoffgase nach der Aufspaltung im Plasma einmal Kohlenstoff und zum anderen energiereiche Ionen bilden.
Es wird empfohlen, die Abscheidung in einem Hochfrequenzfeld vorzunehmen, um einmal dickere Schichten abzuscheiden und zum anderen die Reproduzierbarkeit des Prozess zu gewährleisten.
Weiterhin sollte zur besseren Haftung der Beschichtung das Pressblech vorher angeätzt werden. Dieses erfolgt vorzugsweise in derselben Apparatur, in der auch der Überzug abgeschieden wird.
Die Anätzung geschieht durch Kathodenzerstäubung mittels Edelgas, wobei zum Beispiel Argon vorteilhaft ist. Die Einleitung des Edelgases wird unterbrochen, sobald die Gase die für den Überzug verantwortlich sind (Kohlenwasserstoffe) eingeleitet werden.
Zur weiteren Verbesserung der Haftfestigkeit des Überzugs an der Pressblechoberfläche, kann eine Zwischenschicht aus Silicium, Siliciumdioxid, Titanoxicarbid nach den bekannten Verfahren, z. B. durch Kathodenzerstäubung, aufgebracht werden.
Es hat sich ebenfalls als Vorteil herausgestellt, dass die Haftfähigkeit des Überzugs durch die vorherige Verchromung der Pressblechoberfläche gesteigert wird. Edelstahlbleche mit einem hohen Chromanteil lassen sich ebenfalls ohne vorherige Zusatzverchromung mit diamantähnlichen Schichten aus Kohlenstoff überziehen. Wichtig ist dabei, dass die eingesetzten Metalle gute Carbidbildner sind. Edelstähle mit hohen Nickelanteilen lassen sich entsprechend schlechter beschichten, hier empfiehlt es sich vorher die empfohlenen Zwischenschichten aufzubringen.
Die Abscheidung bei relativ niedrigen Temperaturen hat sich ebenfalls als Vorteil herausgestellt, da die Metallstruktur oder das Metallgefüge, beispielsweise bei Edelstahl im nachstehenden Ausführungsbeispiel, nicht beeinflusst wird, da die Beschichtungstemperatur deutlich unter der Rekristallisationsschwelle für Stähle liegt. Weiterhin wird das Verwerfen der Pressbleche, wie es bei höheren Temperaturen üblich ist, verhindert.
Ein Beispiel für die Beschichtung mit einer hochabriebfesten Oberfläche des Presswerkzeuges, das als Pressblech, Endlosband oder Presswalze ausgebildet sein kann, ist nach der Erfindung dadurch gegeben, dass ein Stahlblech der Werkstoff Nr. DIN 1.4006 oder AISI 410 zunächst beidseitig einen Toleranzschliff erhält, um die geforderte Planparallelität herzustellen, danach einen Feinschliff und eine Politur erhält, um das Blech für die anschließende Strukturierung vorzubereiten. Danach wird eine Ätzreserve durch Walzendruck, Siebdruck oder Direktbeschichtung einer Fotoschicht aufgetragen. Das so vorbereitete Pressblech wird dann nach den bekannten Ätzverfahren (Elysierverfahren- elektrolytischer Metallabtrag, konventionelles Ätzen mit Säuren usw.) strukturiert. Der Glanzgrad wird anschließend mittels Glasperlen oder anderen Strahlmedien im Blasverfahren hergestellt. Danach wird das Pressblech mit einer Chromschicht in einem Verchromungsbad überzogen. Die Chromschichtdicke betrug im vorliegenden Fall ca. 20 µm. Auf der Pressblechoberfläche wurde nun eine Beschichtung aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten und einer Schichtdicke von ca. 2,5 µm im Hochvakuum aufgebracht. Die Abscheidung erfolgt nach dem zuvor beschriebenen Verfahren, aus der Gasphase (Kohlenwasserstoff) in einem plasmaaktivierten Abscheidungsprozess. Dem Pressblech wird eine entsprechende Vorspannung von zum Beispiel 100 V Wechselspannung mit einer Frequenz von 25 - 30 MHz angelegt. Nachdem ein Hochvakuum erzeugt wurde, wird zur besseren Haftvermittlung ein Ätzprozess mittels Kathodenzerstäubung mit zum Beispiel Argongas bei einem Druck von 0,03 - 0,06 Pa vorgeschaltet. Danach wird das zur Beschichtung benötige Kohlenwasserstoffgas zum Beispiel Äthylen in die Apparatur eingeleitet, gleichzeitig wird die Zuführung von Argon abgeschaltet. Der Gasdruck des Äthylengases betrug 1,0 - 1,5 Pa.
Es wurde ein Pressblech mit einer Beschichtung aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten erzielt, wobei die Oberflächenhärte ca. 3000 HV aufwies. Damit liegt der Überzug beziehungsweise die Beschichtung in seiner Härte deutlich über den Wert des Aluminiumoxids, welches in den Overlayfilmen eingesetzt wird und es ergaben sich deutlich geringere Abriebwerte im Vergleich zu Pressblechoberflächen die nur verchromt waren.
Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur nochmals erläutert. Die Figur zeigt in einer Ausschnittsvergrößerung ein Presswerkzeug 1 mit einer Presswerkzeugoberfläche 2 aus Chromstahl DIN 1.4006/ AISI 410 1 mit einer Beschichtung 3 aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten und einer Chromschicht 4 als Zwischenschicht, die eine Holzporenstruktur 5 aufweist.
Die Presswerkzeuge 1 werden bevorzugt bei der Herstellung von kunststoffbeschichteten Holzwerkstoff- oder Laminatplatten, die beispielsweise bei der Herstellung von Möbeln verwendet werden, eingesetzt. Zur Oberflächengestaltung können die Presswerkzeuge 1 eine in ihrer Oberfläche eingeprägte Struktur 5 aufweisen. Das Einprägen einer solchen Struktur 5 in die zu bearbeitenden Werkstoffe geschieht mit Hilfe der Presswerkzeuge 1 in Form von großformatigen Pressblechen oder Endlosbändern. Die Presswerkzeuge 1 bestehen entweder aus Stahl- oder Messingblech mit einer Oberflächenstrukturierung oder aus einer mit Kupfer oder Messing beschichteten Stahlplatte, wobei die Oberflächenstrukturierung in die weitere Beschichtung eingearbeitet ist, die anschließend ggf. mit einer Hartverchromung versehen wird und eine erfindungsgemäße Beschichtung 3 erhält. Solche Presswerkzeuge 1 werden in einer Pressvorrichtung eingebaut, mit der die kunststoffbeschichteten Möbelbauplatten, Laminate oder dergleichen gefertigt werden. Zur kontinuierlichen Fertigung sind hierbei auch Pressen mit zwei umlaufenden Endlosbändern bekannt, zwischen denen das Pressgut zu Platten gepresst wird. Bei beiden Ausführungen können die dem Pressgut zugewandten Flächen eine Struktur 5 aufweisen, die in das Presslaminat eingeprägt wird. Soweit Laminate oder Overlayfolien eingesetzt werden, die mit abriebfesten Partikeln, beispielsweise Korund beziehungsweise Aluminiumoxid Al2O3, versehen sind, kommt die erfindungsgemäße Ausführung eines Presswerkzeugs 1 mit einer Beschichtung 3 aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten zum Einsatz, die zusätzlich auf die vorhandene strukturierte Oberfläche aufgebracht wird. Der besondere Vorteil liegt darin, dass aufgrund der vorhandenen Härte eine wesentlich höhere Abriebfestigkeit gegenüber den zu bearbeitenden Oberflächen vorhanden ist und somit die Standfestigkeit vergrößert wird.
Bezugszeichenliste
1
Presswerkzeug
2
Presswerkzeugoberfläche
3
Beschichtung
4
Chromschicht
5
Holzporenstruktur

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Prägung auf der Oberfläche eines Werkstücks
    gekennzeichnet durch
    die Verwendung eines Presswerkzeuges (1) mit einer Beschichtung (3) auf der Presswerkzeugoberfläche (2), welche aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten besteht und eine Oberflächenhärte über 1.800 HV nach Vickers aufweist, wobei ein fließfähiges Oberflächenmaterial mit dem Werkstück verpresst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch die Bearbeitung von Werkstoffen mit einer hoch abriebfesten Oberfläche durch Zusatz von Korund beziehungsweise Aluminiumoxid Al2O3 oder ähnlichen Materialien, deren Oberflächenhärte unterhalb der der Beschichtung (3) liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch die Ausbildung einer glatten oder strukturierten Oberfläche durch Plastifizierung, Formgestaltung und Verfestigung.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    gekennzeichnet durch die Bearbeitung von ein oder mehrschichtigen Werkstücken, insbesondere aus Kunststoffmaterialien, plattenförmigen Holzwerkstoffen, oder Laminaten mit oder ohne Overlaypapiere.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    gekennzeichnet durch die Aufheizung des Presswerkzeuges (1) in einem niedrigen Temperaturbereich deutlich unterhalb der Rekristallisationsschwelle der verwendeten Presswerkzeugmaterialien bis zum Schmelzpunkt der verwendeten Kunststoffe, Kunststoffbeschichtungen oder Overlaypapiere.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    gekennzeichnet durch die Bearbeitung großformatiger Planflächen der Werkstücke.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
    gekennzeichnet durch die Bearbeitung von Duroplasten als Werkstoff oder Werkstoffbeschichtung.
  8. Presswerkzeug (1) zur Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 in Form eines Pressbleches, Endlosbandes oder einer Presswalze,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Verpressung eines fließfähigen Oberflächenmaterials mit einem Werkstück die Presswerkzeugoberfläche (2) eine festhaftend ausgebildete, gehärtete Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten aufweist, wobei die Beschichtung eine Schichtdicke von 0,1 bis 10 µm und eine Oberflächenhärte von über 1.800 HV nach Vickers aufweist.
  9. Presswerkzeug nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) aus amorphem Kohlenstoff besteht.
  10. Presswerkzeug nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bearbeitung vorgesehene Presswerkzeugoberfläche (2) glatt oder strukturiert ausgebildet ist.
  11. Presswerkzeug nach Anspruch 8, 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial des Presswerkzeuges aus Stahl, insbesondere Edelstahl besteht oder ein Messingwerkstoff ist.
  12. Presswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Presswerkzeugoberfläche (2) vor dem Auftrag der Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten mit einem Edelgas mittels Kathodenzerstäubung angeätzt ist.
  13. Presswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten eine Zwischenschicht aus Chrom auf der Presswerkzeugoberfläche (2) vorhanden ist.
  14. Presswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten eine Zwischenschicht aus Silizium, Siliziumdioxid, Titanoxicarbit durch Kathodenzerstäubung aufgebracht wird oder dass die Zwischenschicht aus Titannitrit besteht und im Hochvakuum mittels eines Plasmalichtbogens abgeschieden wird.
  15. Presswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten in einem plasmaaktivierten Abscheidungsprozess aus der Gasphase (chemical vapour deposition) bei niedrigen Temperaturen unter 200°Celsius im Hochvakuum auf der Presswerkzeugoberfläche (2) erfolgt.
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