EP1645339A1 - Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche und Platte mit einer strukturierten Oberfläche - Google Patents

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EP1645339A1
EP1645339A1 EP04028565A EP04028565A EP1645339A1 EP 1645339 A1 EP1645339 A1 EP 1645339A1 EP 04028565 A EP04028565 A EP 04028565A EP 04028565 A EP04028565 A EP 04028565A EP 1645339 A1 EP1645339 A1 EP 1645339A1
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Theodor Hymmen Holding GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Werkstück, bei dem eine erste Beschichtung auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht wird und bei dem eine zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung mit einer räumlich variierenden Verteilung der Auftragsmenge aufgebracht wird. Dadurch wird das technische Problem gelöst, in wirtschaftlicher Weise eine verbesserte Struktur in einer beschichteten Oberfläche zu erreichen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Werkstück sowie eine Vorrichtung zur Herstellung des Werkstückes.
Insbesondere ist die Erfindung anwendbar bei der Strukturierung von Lackoberflächen auf Holzwerkstoffwerkstücken.
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche und ein Werkstück mit einer strukturierten Oberfläche.
  • Die Erfindung findet bevorzugt Anwendung bei plattenförmigen Werkstücken, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Denn sämtliche Werkstücke können mit einer strukturierten Oberfläche versehen werden. Dennoch wird die Erfindung nachfolgend anhand einer Plattenherstellung, insbesondere für Fußbodenbeläge oder Möbelteile erläutert.
  • Insbesondere findet die vorliegende Erfindung Anwendung bei Werkstücken aus Holzwerkstoffen, insbesondere hergestellt aus Spanplatten, mitteldichten Faserplatten (MDF-Platten), hochdichten Faserplatten (HDF-Platten), Hartfaserplatten und Oriented Strand Board Platten (OSB-Platten). Ebenso kann die Erfindung bei Werkstücken angewendet werden, die aus einem anderen Material bestehen. Beispielsweise werden dazu Glas, Kunststoffe, Mineralwerkstoffe und Elektronikwerkstücke wie Platinen genannt. Grundsätzlich ist jedoch die Erfindung nicht auf eine Anwendung bei bestimmten Materialien beschränkt.
  • Ebenso ist die Dicke des Werkstückes kein beschränkendes Merkmal. Einerseits kann das Werkstück als dünne, wenige Millimeter dicke MDF-Platte ausgebildet sein. Andererseits kann das Werkstück mehrere Zentimeter dick sein. Die Bedingung ist jeweils nur, dass eine Beschichtung aufgebracht werden kann und das Werkstück handhabbar ist.
  • Eine strukturierte Lackoberfläche findet also beispielsweise bei plattenförmigen Werkstücken Anwendung, die im Bereich von Fußböden oder Möbelteilen eingesetzt werden. Dazu wird die zu lackierende Oberfläche in kostengünstiger Weise nach entsprechender Vorbehandlung zunächst grundiert, dann mit einem Dekor bedruckt und abschließend mit einer transparenten Versiegelungsschicht versehen. Die aufgebrachten Schichten können sich je nach gestellten Anforderungen aus mehreren Schichten zusammensetzen, beispielsweise um einen Mehrfarbdruck oder eine besonders feste Versiegelungsschicht zu realisieren. Bevorzugt besteht die Versiegelungsschicht aus einem härtbaren Lack, in diesem Fall wird nachfolgend von einem Versiegelungslack gesprochen.
  • Zwischen den Verarbeitungsschritten zum Auftragen der verschiedenen Schichten durchläuft das Werkstück in der Regel sogenannte Trockentunnels, in denen eine zumindest teilweise Vernetzung der Schichten durch Einwirkung von Wärme- und/oder Strahlungsenergie herbeigeführt wird. Die Härtung und ggf. Trocknung erfolgt dabei üblicher Weise mittels UV-Strahlung oder durch Elekronenstrahlung. Daneben sind auch Wärmestrahlungstechniken bekannt.
  • Um den so hergestellten Oberflächen ein authentischeres Aussehen zu verleihen kann die Versiegelungsschicht strukturiert werden. Diese Strukturen können auf das Dekor abgestimmt sein, so wird beispielsweise eine Oberfläche mit Holzdekor für gewöhnlich eine Porenstruktur erhalten.
  • Dazu sind zwei wesentliche Verfahren bekannt.
  • Das als "chemische Pore" bezeichnete Verfahren benutzt Druckfarben bzw. Trennmittel, die aufgrund ihrer Benetzungseigenschaften bewirken, dass auf sie aufgebrachte Versiegelungsschichten die Tendenz zeigen abzufließen, wodurch sich hier eine weniger dicke oder gar keine Versiegelungsschicht ausbildet und sich damit im ausgehärteten Zustand der Beschichtung eine Struktur ergibt. Das Trennmittel kann sogar ein Verdrängen des nachfolgend aufgetragenen Versiegelungslackes bewirken, der beim anschließenden Härten aufplatzt, so dass sich die gewünschte Porenstruktur als Risse in der Oberfläche bildet.
  • Eine "mechanische Pore" wird erhalten, indem nach dem Auftrag der Versiegelungsschicht diese nur teilweise vernetzt wird und dann vor der Endhärtung der Schicht mit Hilfe einer Prägewalze oder eines strukturierten Pressbandes die gewünschte Struktur eingepresst wird.
  • Mit beiden der genannten Verfahren lassen sich optisch und haptisch nur unbefriedigende Strukturen in beschichteten Oberflächen erzielen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem in wirtschaftlicher Weise eine verbesserte Struktur in einer beschichteten Oberfläche erreicht werden kann. Ebenso liegt das technische Problem zugrunde, ein Werkstück mit einer entsprechenden Oberflächenstruktur bereit zu stellen.
  • Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird zunächst durch ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Werkstück gelöst, bei dem eine erste Beschichtung auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht wird und bei dem eine zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung mit einer räumlich variierenden Verteilung der Auftragsmenge aufgebracht wird.
  • Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass die Struktur nicht in eine bestehende Schicht, insbesondere eine zumindest teilweise ausgehärtete Schicht eingebracht werden muss, sondern dass durch einen gezielt variierenden Auftrag einer zweiten Beschichtung die Oberflächenstruktur hergestellt werden kann. Durch die variierende Auftragsmenge der zweiten Beschichtung wird eine Oberflächenstruktur geschaffen, die haptisch und/oder optisch dem Betrachter einen Eindruck verschafft, der einer zu imitierende Oberflächenbeschaffenheit entspricht. Dazu sind in bevorzugter Weise die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung zumindest teilweise optisch transparent.
  • Räumlich variierende Auftragsmenge bedeutet dabei allgemein, dass die Auftragsmenge der zweiten Beschichtung nicht gleichmäßig über die zu beschichtende Oberfläche verteilt ist, sondern dass Zonen bzw. Bereiche mit höherer Auftragsmenge und Zonen bzw. Bereiche mit geringerer oder keiner Auftragsmenge vorgesehen sind. Da die Anwendung des Verfahrens nicht auf zweidimensionale Oberflächen beschränkt ist, wird allgemein von einer räumlichen, d.h. dreidimensionalen Verteilung gesprochen.
  • Nicht notwendig, aber bevorzugt ist es weiterhin, dass die erste Beschichtung eine vollflächige Beschichtung ist, die somit insbesondere auch Versiegelungseigenschaften für die darunter angeordnete Oberfläche des Trägermaterials des Werkstückes aufweist.
  • Im Folgenden wird in der Beschreibung der Ausgestaltungen der Erfindung jeweils von einer ersten Beschichtung und einer zweiten Beschichtung gesprochen. Dabei wird hervorgehoben, dass die erste Beschichtung und auch die zweite Beschichtung jeweils selber aus mindestens zwei separat aufgebrachten Schichten bzw. Teilschichten bestehen können. Insbesondere kann eine zweite Beschichtung aus zwei oder mehr Teilschichten bestehen, deren Strukturierungen sich gegenseitig überdecken und/oder ergänzen.
  • Als eine typische Anwendung des Verfahrens kann beispielsweise eine Holzoberfläche durch ein entsprechend farbiges Dekor einer unterhalb der ersten und zweiten Beschichtung angeordneten Druckschicht und durch eine an das Holzdekor angepasste Strukturierung der zweiten Beschichtung nachgemacht bzw. imitiert werden.
  • Dazu weist die variierende Verteilung der Auftragsmenge der zweiten Beschichtung in bevorzugter Weise eine linienförmige Struktur auf, die insbesondere typisch für die Oberflächenstruktur einer Holzoberfläche ist.
  • Ebenso kann die variierende Verteilung der Auftragsmenge der zweiten Beschichtung eine flächenförmige Struktur aufweisen, die gegebenenfalls auch mit einer linienförmigen Struktur verbunden wird.
  • Es gibt zwei Möglichkeiten die Oberflächenstruktur auszugestalten. Zum einen kann die Oberflächenstruktur der zweiten Beschichtung als negative Oberflächenstruktur erzeugt werden. Dabei sind die eigentlich als Vertiefung nachzubildenden Oberflächenstrukturen, bspw. Poren, als Erhebungen ausgebildet. Diese Struktur, deren Erhabenheit beispielsweise unterhalb von 1 mm, insbesondere unterhalb von 0,5 mm liegt, kann von einer menschlichen Hand und/oder optisch nicht von einer Struktur mit Vertiefungen unterschieden werden. Eine negative Oberflächenstruktur wird insbesondere durch eine Linienstruktur erzeugt.
  • Ein Vorteil der negativen, also erhabenen Pore liegt in der besseren Hygieneeigenschaften der Oberflächen im Vergleich zu einer vertiefte Poren aufweisenden Oberfläche. Denn an den erhabenen Strukturen können sich viel schlechter Verunreinigungen anlagern, als es bei Vertiefungen der Fall ist. Insbesondere wegen der geringen Größe der Poren können vertiefte Porenstrukturen, wie sie auch bei Laminatfußbodenpaneelen bekannt bekannt sind, sehr schlecht oder gar nicht gesäubert werden. Daher sind Platten mit negativen, erhabenen Poren für einen Einsatz Räumen mit besonderen Hygieneanforderungen sehr gut einsetzbar.
  • In bevorzugter Weise liegt die Dicke der Strukturen der zweiten Beschichtung unterhalb von 0,1 mm. Es sind je nach Auftragsmenge auch Dicken im Bereich von weniger als 0,01 mm oder sogar 0,005 mm möglich. Auch diesen geringen Dicken werden als strukturierte Oberfläche erkannt. Je geringer die Strukturdicke sein kann, desto geringer kann die Auftragsmenge eingestellt werden. Nicht zuletzt aus Kostengründen ist in der Regel eine möglichst geringe Dicke vorteilhaft.
  • Zum anderen kann die Oberflächenstruktur positiv ausgestaltet sein, wobei erhabene Oberflächenteile auch tatsächlich nachzubildende Oberflächenerhebungen darstellen. In diesem Fall wird die Oberflächenstruktur bevorzugt mit einer flächigen Oberflächenstruktur erzeugt, die ggf. linienförmige Zwischenräume freilässt, die dann beispielsweise als Poren erscheinen.
  • Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die räumlich variierende Verteilung der Auftragsmenge so ausgebildet ist, dass in den Bereichen, in denen eine Erhebung ausgebildet werden soll, eine maximale Beschichtungsmenge aufgebracht wird, während in den Bereichen, in denen keine Erhebung ausgebildet werden soll, keine Beschichtung aufgebracht wird. Diese Art des Auftrages ist insbesondere für eine Nachbildung einer Holzoberfläche geeignet. Weitere Ausgestaltungen liegen dazwischen, indem anstatt der maximalen bzw. minimalen Beschichtung mittlere Beschichtungswerte gewählt werden. Diese Ausgestaltung kann insbesondere für eine Nachbildung einer Steinoberfläche für Fliesen angewendet werden.
  • Zuvor ist die Beschaffenheit der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung nicht näher erläutert worden, da es bevorzugt auf die zu erzeugende Oberflächenstruktur ankommt. Daher kann das Material und die Art des Aufbringens der ersten und zweiten Beschichtung beliebig an die Anforderungen der Oberfläche angepasst werden.
  • Das bedeutet insbesondere, dass beliebige schichtbildende Materialien für die zweite Beschichtung verwendet werden können. Nachfolgend wird das Verfahren überwiegend anhand der bevorzugten Verwendung eines Lackes oder auch Versiegelungslackes beschrieben. Dennoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. So können beispielsweise auch Kunstharze, Kunststoffe oder auch natürliche Stoffe wie Mineralien eingesetzt werden, um die zweite Beschichtung herzustellen.
  • In den meisten zuvor beschriebenen Beispielen wird die zweite Beschichtung in Form einer insbesondere zähen Flüssigkeit aufgebracht. Um ein vollständiges Zerfließen der Struktur zu vermeiden, wird daher in bevorzugter Weise die zweite Beschichtung nach dem Auftrag zumindest teilweise ausgehärtet. Dabei ist es weiter bevorzugt, den zeitlichen Abstand zwischen Aufbringen der zweiten Beschichtung und dem Aushärten zu minimieren. Wird dagegen die zweite Beschichtung in Form eines überwiegend festen Materials, beispielsweise in Form einer Dispersion, aufgebracht, so kann der Arbeitsschritt des Aushärtens entfallen und beispielsweise lediglich ein Trocknungsschritt erforderlich sein.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Oberfläche wird dadurch erreicht, dass die zweite Beschichtung als Lack aufgebracht wird. Dabei kann insbesondere ein ansonsten auch als Versiegelungslack verwendeter Lack verwendet werden.
  • Eine bevorzugte Eigenschaft des Lackes besteht darin, dass der Lack einfach zu verarbeiten ist und zudem ein schichtbildendes Material darstellt.
  • Dazu wird weiterhin bevorzugt ein sogenannter high solid Lack verwendet. Ein high solid Lack weist einen hohen Anteil an Feststoffen bzw. Festkörpern auf, der Volumenanteil kann zwischen 75 und 100% liegen. Der Lösemittelgehalt liegt beispielsweise im Bereich von 3-25%. Teilweise wird auch die Bezeichnung 100% high solid Lack gebraucht, obwohl vor dem Auftragen des Lackes ein wenn auch geringer Anteil an Lösungsmittel enthalten sein muss. Wegen des hohen Anteils an Festkörpern entsteht nach dem Aushärten, also nach dem Verdunsten der Lösungsmittel eine merkbare Schicht aus diesen Festkörpern. Wegen des geringen Lösungsmittelanteils sind die high solid Lacke an sich zähflüssiger als andere Lacke und können schneller ausgehärtet werden. Da nur ein geringer Anteil verdunstet, kann beim Aushärten auch mit einem geringeren Schrumpfen der aufgebrachten Struktur gerechnet werden, was der exakten Definition der Strukturierung zugute kommt. Außerdem wird bevorzugt derselbe Lack wie in der darunter liegenden Schicht eingesetzt, weil dadurch wegen der gleichen Anwendungseigenschaften eine problemfreie Verarbeitung möglich ist. Gerade diese Eigenschaften macht die Anwendung von high solid Lacken beim Aufbau der zweiten Beschichtung vorteilhaft.
  • Der weiterer Vorteil der Anwendung von high solid Lacken liegt darin, dass keine oder nur geringe Lösemittelprobleme bei der Verarbeitung zu erwarten sind, und dass nahezu das gesamte aufgetragene Material am Werkstück verbleibt und nicht beim Trocknen ein merklicher Teil entfernt wird. Ein weiterer Vorteil der high solid Lacke besteht darin, dass die Viskosität in weiten Grenzen einstellbar ist. Ebenso ist es vorteilhaft, dass beim Aushärten der high solid Lacke ein hoher Vernetzungsgrad entsteht, die zweite Beschichtung also sehr stabil wird. Insgesamt kann bei der Anwendung von high solid Lacken eine zweite Beschichtung erzeugt werden, die eine widerstandsfähige und dauerhafte strukturierte Oberfläche des Werkstückes bildet.
  • Insbesondere kann der Lack mit Nanopartikeln versehen sein, um eine besonders gute Versiegelungseigenschaft aufzuweisen. Daher kann das beschriebene Verfahren insbesondere bei lackierten Oberflächen zum Einsatz kommen. Die Abriebfestigkeit der Lackschicht, die aufgrund des Hinzufügens der Nanopartikel entsteht, kommt insbesondere Oberflächen zugute, die einer starken Beanspruchung ausgesetzt sind. Dieses gilt insbesondere für Fußbodenpaneele.
  • In weiter bevorzugter Weise wird auch die erste Beschichtung als Versiegelungslack aufgebracht, so dass die zwei Beschichtungen eine Versiegelung der darunter angeordneten Oberfläche darstellen. Der Versiegelungslack der ersten Beschichtung wird zwischen 65% und 95%, insbesondere zu 85% ausgehärtet, bevor die zweite Beschichtung aufgebracht wird. Dieser Grad der Aushärtung ermöglicht einerseits, dass sich die zweite Versiegelungslackschicht gut mit der ersten Versiegelungslackschicht verbindet. Andererseits wird eine gute Beständigkeit der aufgebrachten Struktur der zweiten Beschichtung erreicht, so dass diese nicht zerfliest.
  • Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den optischen Effekt der Struktur der zweiten Beschichtung hervorzuheben. Einerseits kann eine Einstellung eines unterschiedlichen Glanzgrades der zweiten Beschichtung im Vergleich mit dem Glanzgrad der ersten Beschichtung gewählt werden. So hat sich gezeigt, dass Bereiche mit erhöhtem Schichtauftrag an der fertigen Werkstückoberfläche einen höheren Glanzgrad erzielen, hingegen Bereiche mit verringertem Schichtauftrag einen verminderten Glanzgrad an der fertigen Werkstückoberfläche bewirken.
  • Andererseits kann die Farbe der zweiten Beschichtung unterschiedlich zur Farbe der ersten Beschichtung gewählt werden, um den optischen Eindruck der strukturierten Oberfläche zu betonen. Das bedeutet, dass die Beschichtungen entweder transparent oder zumindest teilweise oder vollständig undurchsichtig sein können. Je nach Anwendung des Verfahrens kann daher die Oberflächenstruktur in einer an sich transparenten und den Durchblick durch die Beschichtungen hindurch gestattenden Form oder in einer selbst die optische Oberflächengestaltung bildenden Form ausgebildet sein.
  • Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass die zweite Beschichtung als pigmentierter UV-härtbarer Lack aufgebracht wird, um den Glanzgrad und/oder die Farbe der zweiten Beschichtung einzustellen. Dazu ist zwar für eine geeignete Aushärtung eine UV-Lichtquelle erforderlich, jedoch werden in dieser Ausgestaltung des Verfahrens besonders gute Effekte erzielt.
  • Für die Durchführung des Verfahrens hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die zweite Beschichtung durch eine Walze mit einer strukturierten, insbesondere geprägten oder gestichelten Oberfläche aufgebracht wird. Somit können Techniken eingesetzt werden, die sich bereits bei anderen Anwendungen bereits etabliert haben. Die Walze weist an ihrem Umfang Zonen zur Aufnahme von mehr oder weniger Versiegelungslack auf, der auf die zu versiegelnde Oberfläche aufgebracht wird. Entsprechend der Viskosität des eingesetzten Versiegelungslackes und der Zeit zwischen Auftrag und Härtung wird kein oder nur ein teilweises Zerfließen der aufgebrachten Lackschicht erfolgen, womit dann Zonen mit geringerer Auftragsmenge vertieft und Zonen mit höherer Auftragsmenge erhaben in der fertigen Oberfläche entstehen.
  • Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Werkstück verwendet anstelle der zuvor beschriebenen Auftragswalzenanordnung eine digitale Auftragsvorrichtung zum Aufbringen der zweiten Beschichtung. Eine digitale Auftragsvorrichtung bedeutet dabei, dass die Vorrichtung individuell ansteuerbar den Versiegelungslack auf die Oberfläche des Werkstückes abgeben kann.
  • In besonders bevorzugter Weise kann eine Strahldrucktechnik eingesetzt werden, die insbesondere bei sogenannten Tintenstrahldruckern weit verbreitet ist. Bei dieser Strahltechnik werden durch separat ansteuerbare Düsen kleine Flüssigkeitströpfchen erzeugt, die in einem engen Raster auf die Oberfläche gespritzt werden.
  • Ebenso kann die digitale Auftragsvorrichtung die sogenannte Laserdrucktechnik eingesetzt werden. Bei dieser Technik wird mittels eines Laserstrahls eine Walzenoberfläche so vorbereitet, dass die Walzenoberfläche nur an vorgegebenen Stellen den Versiegelungslack aufnimmt, um ihn anschließend an die Oberfläche des Werkstückes wieder abzugeben.
  • Des weiteren können Mittel zum Erzeugen einer Punkteverteilung zur Ansteuerung der digitalen Auftragsvorrichtung vorgesehen sein. Somit kann die von der digitalen Auftragsvorrichtung aufzubringende Struktur anhand einer Punkteverteilung vorgegeben werden. Diese Mittel sind bevorzugt ein Computer oder Speicherelemente, in denen die Punkteverteilungen errechnet oder ausgelesen und verarbeitet werden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist eine optische Abtastvorrichtung zum Erfassen des Oberflächenmusters des Werkstückes vorgesehen. Die Abtastvorrichtung kann als Scanner, Zeilenkamera oder Flächenkamera ausgebildet sein und erfüllt den Zweck, kontinuierlich oder abschnittsweise die Oberfläche des Werkstückes zu erfassen. Diese Oberflächeninformation wird auf den Computer übertragen, der dann aus den Messwerten der optischen Abtastvorrichtung eine zu erzeugende Punkteverteilung errechnet.
  • Wird dann weiterhin eine Synchronisation zwischen der optischen Oberfläche des Werkstückes und der Strukturierung der zweiten Beschichtung gewünscht, so kann aus der Geschwindigkeit der Bewegung des zu bearbeitenden Werkstückes relativ zur Abtastvorrichtung und dem Abstand zur digitalen Auftragsvorrichtung eine Zeitverzögerung errechnet werden. Somit kann erreicht werden, dass die optische erfassbare Struktur der Oberfläche des Werkstückes und die haptisch erfassbare Oberfläche der zweiten Beschichtung zumindest abschnittsweise übereinstimmen. Diese Struktur wird nachfolgend auch als Synchronpore bezeichnet.
  • Zuvor ist das Auftragen der zweiten Beschichtung anhand von Walzenanordnungen und anhand von digitalen Auftragstechniken beschrieben worden. Darauf ist das beschriebene Verfahren jedoch nicht beschränkt. Es ist auch denkbar, das Material der zweiten Beschichtung in anderer Weise aufzubringen.
  • Beispielsweise kann das beim Auftragen flüssige Material aufgetropft oder aufgesprüht werden, um eine mehr oder weniger dichte Zufallsverteilung des Materials zu erreichen. Ebenso kann eine zähe Flüssigkeit in Schlieren aufgetragen werden, in dem die Flüssigkeit aus oberhalb des Werkstückes angeordneten Öffnungen, ggf. in Intervallen ausfließt.
  • Darüber hinaus kann die zweite Beschichtung auch als Folie aufgebracht werden, die in einem separaten Arbeitsschritt auf die erste Beschichtung abgelegt und befestigt, beispielsweise verklebt wird. Auch in dieser Weise kann eine strukturierte zweite Beschichtung erzeugt werden.
  • Die Oberfläche des Werkstückes unterhalb der beiden beschriebenen Beschichtungen kann in vielfältiger Weise beschichtet sein.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann daher beispielsweise unter der ersten Beschichtung eine oder mehrere der nachfolgenden Beschichtungen der Oberfläche aufgebracht werden, die insbesondere die optische Struktur (Dekor) der Oberfläche des Werkstückes bestimmen:
    • eine mindestens eine Schicht aufweisende Haftvermittlerschicht,
    • eine mindestens eine Schicht aufweisende Grundierungsschicht,
    • eine mindestens eine Schicht aufweisende Walzgrundschicht,
    • eine mindestens eine Schicht aufweisende und das Dekor darstellende Druckschicht,
    • eine mindestens eine Schicht aufweisende korundhaltige Lackschicht und
    • eine mindestens eine Schicht aufweisende Schleiflackschicht.
  • Wie sich aus der zuvor dargelegten Beschreibung des Verfahrens ergibt, hat sich gezeigt, dass es möglich ist durch einen mengenmäßig abgestimmten Auftrag einer zweiten Beschichtung, insbesondere eines Versiegelungsmediums mit nachfolgender Härtung, eine qualitativ hochwertige Strukturierung der beschichteten Oberfläche zu erhalten.
  • Werden die unterschiedlichen Auftragsmengen in der Versiegelungsschicht in Abstimmung mit dem Dekor gewählt, kann eine Struktur erreicht werden, die mit dem Dekor übereinstimmt. Beispielsweise kann somit eine Oberfläche bereitgestellt werden, die ein Holzdekor mit einer abgestimmten Porenstruktur aufweist. Das Material, das durch das Dekor dargestellt werden soll, wird dadurch verbessert imitiert. Man kann auch von einer sogenannten Synchronpore sprechen. Hierbei ist es erneut bevorzugt, dass die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung zumindest teilweise transparent sind, damit das darunter liegende Dekor durch die beiden Beschichtungen erkennbar bleibt.
  • Es ist aber auch möglich auf ein Dekor, insbesondere eine dekorative Druckschicht, zu verzichten und durch Auswahl einer entsprechend gefärbten Versiegelungsschicht bestehend aus mindestens einer ersten Beschichtung und mindestens einer zweiten Beschichtung eine farbige Oberfläche mit beliebiger Struktur zu schaffen.
  • In bevorzugter Weise werden mit Hilfe von UV-Strahlung härtende Lacke für die zuvor beschriebene Lackbeschichtung verwendet. Es sind aber auch alle anderen Lacke oder auch Kunstharze für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens anwendbar, soweit mit diesen die an die fertige Werkstückoberfläche gestellten Anforderungen wie z.B. Kratzfestigkeit, Abriebbeständigkeit oder Haftfestigkeit erreicht werden können.
  • Zuvor ist das Verfahren insbesondere für eine lackierte Oberfläche eines Werkstückes beschrieben worden. Darauf ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt. Denn die zweite Beschichtung kann auch auf eine Laminatbeschichtung als erste Beschichtung aufgebracht werden. In diesem Fall wird eine an sich nicht für die Versiegelung der Oberfläche erforderliche zweite Beschichtung, insbesondere als Lackschicht aufgebracht, deren eigentlicher Zweck die Strukturierung der Oberfläche ist.
  • Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann daher auch auf einem Substrat erfolgen, das nicht direkt mit einem Dekor versehen ist, sondern bei dem ein bedrucktes Papier aufgebracht, insbesondere auflaminiert ist. Solche Papiere sind aus der Schichtstoffherstellung bekannt. Diese zumeist mit Harnstoff/Melaminharzen getränkten Papiere werden unter Anwendung von erhöhter Temperatur und Druck mit dem Substrat zu einem Schichtkörper verpresst. Durch das zuvor beschriebene Verfahren können diese Werkstücke dann mit einer zusätzlichen Schicht versehen werden, so dass der Schichtköper mit einer Oberflächenstruktur versehen wird.
  • Zur Verbesserung der Eigenschaften der eingesetzten Beschichtungsstoffe können diese mit verschiedenen Additiven und Füllstoffen versehen sein. So können etwa Hartpartikel vorgesehen sein um die Kratz- und Abriebfestigkeit zu verbessern oder sogenannte UV-Absorber, die ein vorzeitiges Vergilben der Oberfläche verhindern.
  • Das oben aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß auch durch ein Werkstück mit einer strukturierten Oberfläche, insbesondere hergestellt nach einem zuvor beschriebenen Verfahren gelöst. Das Werkstück weist dazu ein Trägermaterial, eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung auf, die eine räumlich variierende Verteilung der Auftragsmenge aufweist.
  • Weitere Ausgestaltungen des Werkstückes sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei sich jeweils die gleichen Eigenschaften und Vorteile ergeben, wie sie anhand des zuvor beschriebenen Verfahrens beschrieben worden sind.
  • Das oben aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß auch durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Werkstücks mit einer strukturierten Oberfläche, insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens gelöst. Die Vorrichtung weist eine Bearbeitungsstation zum Aufbringen einer ersten Beschichtung auf die Oberfläche des Werkstückes und eine Bearbeitungsstation zum Aufbringen einer zweiten Beschichtung auf die erste Beschichtung mit einer räumlich variierende Verteilung der Auftragsmenge auf.
  • Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben, die auch in der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wozu auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen
  • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen einer strukturierten Oberfläche auf plattenförmigen Werkstücken mit einer Auftragswalzenanordnung,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer Auftragswalze für ein direktes Aufbringen einer zweiten Beschichtung,
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer Auftragswalze für ein indirektes Aufbringen einer zweiten Beschichtung,
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung einer Auftragswalze mit einem profilierten Rakel für ein direktes Aufbringen einer linienförmigen zweiten Beschichtung,
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen einer strukturierten Oberfläche auf plattenförmigen Werkstücken mit einer digitalen Auftragsvorrichtung,
    Fig. 6a,b
    eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer strukturierten Oberfläche,
    Fig. 7a-c
    eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer strukturierten Oberfläche und
    Fig. 8
    eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer strukturierten Oberfläche.
  • Fig. 1 zeigt in einer schematischen Form eine Vorrichtung zum Herstellen einer strukturierten Oberfläche auf einem Werkstück, das vorliegend als Platte 2 ausgebildet ist. Wenn im Folgenden die Anwendung des Verfahrens auf plattenförmige Werkstücke beschrieben wird, bedeutet dieses nicht, dass die vorliegende Erfindung auf derartige Werkstücke beschränkt ist.
  • Mehrere Platten 2 sind auf einem Förderband 4 angeordnet, die einzeln der Reihe nach verschiedenen Bearbeitungsstationen zugeführt werden. Die Förderrichtung ist in Fig. 1 mit einem Pfeil angedeutet und verläuft von links nach rechts. Anstelle mehrerer einzelner Platten 2 kann auch ein großflächiges Werkstück oder ein endlos hergestelltes Werkstück bearbeitet werden, das nach der im Folgenden beschriebenen Bearbeitung in einzelne Platten 2 zerteilt wird.
  • Die in Fig. 1 dargestellten Bearbeitungsstationen 6 und 8 haben gemeinsam, dass mit ihnen jeweils eine Beschichtung aufgebracht wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen die beiden Beschichtungen aus einem gleichen Lack. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, es können also durch die Bearbeitungsstationen auch Beschichtungen aus unterschiedlichen Materialien aufgebracht werden. So können neben Lacken auch Farben oder Kunstharze aufgebracht werden.
  • Es ist auch möglich, dass nur die Bearbeitungsstation 8 vorgesehen ist, die eine zweite Beschichtung auf eine bereits mit dem Werkstück 2 verbundene erste Beschichtung wie eine Laminatbeschichtung aufbringt.
  • In der Bearbeitungsstation 6 wird eine erste im Wesentlichen vollflächige Beschichtung aus einem Lack aufgebracht. Dazu weist die Bearbeitungsstation eine Auftragswalze 10 auf, die eine gleichmäßige Schicht aus Lack auf die Oberfläche der Platten 2 aufbringt. In der nachgeschalteten Nachbearbeitungsvorrichtung 12 wird die aufgebrachte Beschichtung zumindest teilweise getrocknet und ausgehärtet. Die Nachbearbeitungsvorrichtung 12 kann beispielsweise mittels eines Warmluftstroms oder mittels einer elektromagnetischen Strahlung, insbesondere UV-Strahlung die Trocknung und Aushärtung bewirken. Dazu weist die Nachbearbeitungsvorrichtung 12 entsprechende Mittel zum Erzeugen des Warmluftstroms bzw. der Strahlung auf.
  • In der Bearbeitungsstation 8 wird mittels einer Auftragswalze 14 eine Beschichtung aus einem Lack direkt aufgetragen, wobei die Auftragsmenge räumlich variiert. Dadurch kommt es zu einer beabsichtigten Strukturierung der oberen Lackschicht. Die räumliche Strukturierung der Lackschicht wird dabei insbesondere durch eine Gravurwalze erzeugt, in deren Oberfläche unterschiedliche Abschnitte mit verschieden hohen Niveaus ausgebildet sind.
  • Üblicher Weise wird die Oberfläche einer Gravurwalze mittels Sticheln oder Gravieren bearbeitet, um einzelne Vertiefungen, sogenannten Näpfchen, meist in Rautenform, mit unterschiedlicher Tiefe zu erzeugen. Beim Drucken wird eine Farbe oder ein Lack aufgetragen, der in den Vertiefungen aufgenommen wird, um während des Übertragens auf ein anderes Medium teilweise aus den Vertiefungen auf die Oberfläche des Mediums abgegeben zu werden.
  • In der nachgeschalteten Nachbearbeitungsvorrichtung 16 wird dann die zuletzt aufgebrachte Beschichtung zumindest teilweise ausgehärtet, damit die räumlich unterschiedlichen Strukturierung fixiert wird, bevor diese sich aufgrund eines Zerfließens wieder ausgleicht. Bei diesem Aushärtungsschritt kann es auch zu einem ggf. noch nicht abgeschlossenen Aushärten der darunter angeordneten, in der ersten Bearbeitungssstation 6 aufgebrachten Beschichtung kommen.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die beiden Lackschichten aus dem gleichen Lack bestehen, da dadurch das Verbinden der beiden Beschichtungen erleichtert wird. Im Gegensatz dazu können aber auch unterschiedliche Zusammensetzung der beiden Beschichtungen gewählt werden, um beispielsweise die Oberflächeneffekte der Strukturierung hervorzuheben und zu verstärken. Die Unterschiede können dabei beispielsweise in der Farbe der beiden Beschichtungen oder im Glanzgrad bestehen.
  • Fig. 2 zeigt eine Auftragswalze 14, die im Direktdruckverfahren den Lack auf die Oberfläche der Platte 2 aufbringt. Der Pfeil deutet wiederum die Bewegungsrichtung der Platte 2 an. Die strukturierte Mantelfläche 15 der Auftragswalze 14 (die Strukturierung ist nicht im Detail zu erkennen) nimmt den Lack auf, wobei die Menge des Lackes L über eine Rakel 17 eingestellt wird. Durch eine Drehung der Auftragswalze 14 wird dann der Lack strukturiert, also mit einer räumlich variierenden Verteilung auf die Oberfläche der Platte 2 direkt übertragen. Daher wird dieses Verfahren auch direktes Druckverfahren genannt.
  • Fig. 3 zeigt die gleiche Walze 14, die in dieser Ausführungsform nicht als direkte Auftragswalze eingesetzt wird, sondern den anhaftenden Lack zunächst auf eine separate Auftragswalze 19 überträgt, die bevorzugt eine elastische, vorzugsweise gummierte Walzenoberfläche aufweist. Von der Auftragswalze 19 wird dann der von der Walze 14 übertragene Lack auf die Oberfläche der Platte 2 aufgebracht. Der verbleibende Rest des Lackes L wird bei der weiteren Drehung der Auftragswalze 19 mit Hilfe einer weiteren Rakel 21 gerakelt, bevor erneut Lack von der Walze 14 übertragen wird. Dieses Verfahren wird auch indirektes Druckverfahren genannt.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Auftragswalzenanordnung. Hierbei werden auf eine Auftragswalze 14 mit glatter Oberfläche mittels einer profilierten Rakel 17 separate Lackstränge aufgebracht. Nach dem Auftragen auf der Oberfläche der Platte 2 ergibt sich dann eine Linienstruktur. Die Dichte der Lackstränge, deren Abstände und deren Durchmesser können durch eine Einstellung der Profilierung frei gewählt werden. Darüber hinaus ist durch eine vorzugsweise oszillierende Bewegung der Rakel quer zur Bewegungsrichtung der Platte 2 ein Erzeugen einer wellenförmigen Anordnung der Lackstränge auf der Plattenoberfläche möglich.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Rakelanordnung besteht darin, dass anstelle der einen profilierten Rakel 17 zwei identisch profilierte Rakel vorgesehen sind. Sind beide Rakel aufeinander ausgerichtet, dann werden die Lackstränge auf der Walzenoberfläche aufgebracht. Sind die beiden Rakel gegeneinander verschoben, so wird der Auftrag der Lackstränge unterbrochen. Durch ein gezieltes Verschieben gegeneinander können damit unterbrochene Strukturen erzeugt werden.
  • Fig. 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einer Platte 2, bei der anstelle der zuvor beschriebenen Auftragswalzenanordnung eine digitale Auftragsvorrichtung 30 zum Aufbringen der zweiten Beschichtung vorgesehen ist. Bei dem vorliegenden Beispiel wird eine Strahldrucktechnik eingesetzt, die insbesondere bei sogenannten Tintenstrahldruckern weit verbreitet ist. In Fig. 5 ist unterhalb der Auftragsvorrichtung ein kurzer Strich eingezeichnet, der die Reihe der Tröpfchenstrahlen andeutet. Hierbei wird angenommen, dass die Auftragsvorrichtung quer zur Bewegungsrichtung der Platte 2 zeilenweise den Lack aufbringt. Ebenso ist es auch möglich, jeweils eine Fläche mit Tröpfchen zu beaufschlagen, um somit die Geschwindigkeit des Aufbringens zu erhöhen.
  • Weiterhin ist ein Computer 31 als Mittel zum Erzeugen einer Punkteverteilung zur Ansteuerung der digitalen Auftragsvorrichtung mit der Auftragsvorrichtung 30 verbunden. Der Computer 31 bereitet digitale Ansteuerinformationen auf und überträgt diese auf die Auftragsvorrichtung.
  • An die digitale Auftragsvorrichtung schließt sich wie zuvor auch an die anderen Auftragsvorrichtungen eine Nachbearbeitungsvorrichtung 32 an, um die zuvor aufgebrachte zweite Beschichtung zu trocknen und zumindest teilweise auszuhärten.
  • Weiterhin ist in vorteilhafter Weise eine optische Abtastvorrichtung 34 vorgesehen, um das Oberflächenmuster der Oberfläche der Platte 2 oder ggf. der ersten Beschichtung zu erfassen. Während des Betriebes erfasst die optische Abtastvorrichtung die Oberfläche und überträgt die erfassten Daten auf den Computer 31. Der Computer 31 errechnet dann aus den Messwerten der optischen Abtastvorrichtung 34 eine zu erzeugende Punkteverteilung. Diese wird dann mit der digitalen Auftragsvorrichtung 30 als zweite Beschichtung aufgebracht.
  • Die optische Abtastvorrichtung kann als Scanner, als Zeilenkamera oder als Flächenkamera ausgebildet sein. Ziel ist es in jedem Fall, dass die optische Abtastvorrichtung die Oberfläche mit einer Auflösung erfasst bzw. die aufgenommenen Daten mit einer Auflösung auswertet, mit der die digitale Auftragsvorrichtung die strukturierte zweite Beschichtung aufbringen soll.
  • Durch eine von der Fördergeschwindigkeit der Platte 2 und vom Abstand zwischen der optischen Abtastvorrichtung 34 und der digitalen Auftragsvorrichtung 30 abhängige Zeitverzögerung kann zudem erreicht werden, dass die digitale Auftragsvorrichtung 30 die strukturierte zweite Beschichtung so auf die Oberfläche aufbringt, dass die Oberflächenstruktur mit dem optischen Muster zumindest teilweise übereinstimmt. Mit anderen Worten kann in dieser Weise eine synchrone haptische und optische Oberflächengestaltung der Platte 2 erreicht werden.
  • In Fig. 1 ist weiterhin dargestellt, dass die Oberfläche der Platten 2 vor dem Auftrag der beiden zuvor beschriebenen Beschichtungen mittels der Bearbeitungsstationen 6 und 8 mittels zweier weiterer Bearbeitungsstationen 18 und 20 mit jeweils einer Beschichtung versehen werden. Dieses können insbesondere Lackschichten sein, mit denen eine zweifarbige Oberfläche, ein Dekor erzeugt wird. Die Bearbeitungsstationen 18 und 20 weisen in ähnlicher Weise, wie zuvor beschrieben worden ist, Auftragvorrichtungen und Nachbearbeitungsvorrichtungen auf, ohne dass diese hier näher beschrieben werden.
  • Die Vorlackierung stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform dar, denn die damit hergestellten Oberflächen sind vollständig lackiert und können somit in einer Anlage hergestellt werden. Die Vorlackierung in den beiden Bearbeitungsstationen 18 und 20 kann aber auch durch eine andere beliebige Beschichtungsanlage ersetzt werden. Insbesondere kann eine Anlage zur Laminatbeschichtung oder Furnierbeschichtung vorgesehen sein, die anschließend durch die Bearbeitungsstationen 6 und 8 mit den zuvor beschriebenen Beschichtungen versehen werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, dass die beiden Bearbeitungsstationen 18 und 20 ein in der Fläche variierendes Muster aufbringen, beispielsweise ein Holzdekor. Dazu sind die beiden Auftragswalzen der Bearbeitungsstationen 18 und 20 synchronisiert, um zueinander passende und sich ergänzende Farbmuster aufzubringen. Darüber hinaus ist die Gravurwalze 14 mit einer Oberflächengravur versehen, deren Abbild ebenfalls mit dem von den Bearbeitungsstationen 18 und 20 aufgebrachten Druckbildern übereinstimmt. Des Weiteren ist die Drehung der Gravurwalze 14 so mit der Drehung der Auftragwalzen der Bearbeitungsstationen 18 und 20 synchronisiert, dass die räumlich variierende Verteilung der zweiten Beschichtung mit dem durch die Bearbeitungsstationen 18 und 20 aufgebrachten Druckbild übereinstimmt. Somit kann eine mit dem aufgedruckten Muster synchronisierte variierende Verteilung der obersten Lackschicht, beispielsweise eine Porenstruktur passend zum Holzdekor erreicht werden.
  • Selbstverständlich können noch weitere Bearbeitungsstationen zu den beschriebenen Bearbeitungsstationen 18 und 20 hinzugefügt werden.
  • Fig. 6a und 6b zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer strukturierten Oberfläche einer Platte 2. Auf dem Material der Platte 2 ist eine erste Beschichtung 22 aus einem Lack oder auch aus einem anderen Material vollflächig aufgebracht worden. Auf die erste Beschichtung 22 ist weiterhin eine zweite Beschichtung 24 aufgebracht worden, die eine räumlich variierende Verteilung der Auftragsmenge aufweist. Die Variation bedeutet in diesem Fall eine Porenstruktur, die beispielsweise ein Holzdekor imitieren soll. Die Poren sind dabei als längliche Aussparungen 26 ausgebildet, wie sich insbesondere aus der Vergrößerung in Fig. 6b ergibt. Die zweite Beschichtung 24 besteht also aus den Bereichen, die nicht als Vertiefung ausgebildet sind.
  • Die Poren 26 sind in dieser schematischen Darstellung im Wesentlichen im Querschnitt rechteckig mit leicht abgerundeten Kanten dargestellt. In der Praxis kann allerdings eine deutlicher von der Rechteckform abweichende Verteilung auftreten, da die Bereiche der zweiten Beschichtung 24 in den Randbereichen der Aussparungen 26 vor einem Aushärten teilweise zerfließen. Abgerundete Ecken sind daher bei realen Aussparungen 26 zu erwarten.
  • Die in Fig. 6a dargestellte räumliche Verteilung der Auftragsmenge der zweiten Beschichtung führt zu einer Porenstruktur, bei der die Poren tatsächlich Vertiefungen in der Beschichtung 24 darstellen. Eine solche Struktur kann auch als positive Oberflächenstruktur bezeichnet werden.
  • Die Fig. 7a bis 7c zeigen eine ähnliche Oberflächenstruktur einer zweiten Beschichtung 24, bei der die Poren als Erhöhungen 28 ausgebildet sind. Eine solche Oberflächenstruktur kann daher als negative Oberflächenstruktur bezeichnet werden. Denn die eigentlich als Vertiefung zu erwartenden Poren sind als Erhebungen ausgebildet. Wie bereits oben erwähnt worden ist, ist die Größe der Strukturen so gering, dass bei einer normalen Betrachtung durch einen Benutzer die negative Oberflächenstruktur nicht von einer positiven Oberflächenstruktur unterschieden werden kann.
  • Die zweite Beschichtung 24 besteht also aus den Bereichen, die als Erhebungen, also beispielsweise als negative Poren aufgebracht worden sind. Die Flächenbelegung der zweiten Beschichtung ist daher erheblich geringer als beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6a und 6b.
  • Insbesondere Fig. 7b zeigt in einer Vergrößerung die Querschnittsform der negativen Pore. Wie bereits zum Querschnitt der positiven Pore nach Fig. 6a und 6b beschrieben worden ist, ist hier die Querschnittsform der Pore mit abgerundeten Kanten dargestellt. Diese Form ist zu erwarten, wenn der aufgetragene Lack vor dem Aushärten teilweise an den sich ausbildenden Kanten zerfließt.
  • Fig. 7b zeigt einen kontinuierlichen Verlauf der Erhebung bzw. der negativen Pore 28. Fig. 7c zeigt im Unterschied dazu eine innerhalb der aufgetragenen negativen Pore 28 vorhandene Unterstruktur. Diese Unterstruktur besteht aus einzelnen beabstandeten Einzelerhebungen 29, die aufgrund der oben beschriebenen Auftragstechniken entstehen.
  • Zum einen kann diese Unterstruktur beim Auftragen mittels einer geprägten oder gestichelten Walzenmanteloberfläche entstehen, wenn also die Oberfläche einzelne Näpfchen aufweist, die jeweils den anhaftenden Lack abgeben. Da die Näpfchen beabstandet sind, sind auch die abgegebenen Lacktröpfchen auf der ersten Beschichtung 22 beabstandet angeordnet und führen somit zu der Unterstruktur.
  • Zum anderen kann bei einer Verwendung einer digitalen Auftragsvorrichtung eine solche Struktur entstehen. Denn auch hier wird der Lack in Tröpfchenform auf die erste Beschichtung 22 aufgebracht, so dass sich je nach Abstand der Tröpfchen auf der Oberfläche der ersten Beschichtung 22 eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Unterstruktur ausbildet.
  • In Fig. 7c sind die Einzelerhebungen rechteckigförmig dargestellt worden. Es gilt aber auch hier der oben bereits erwähnte Effekt des auftretenden teilweisen Zerfließens vor dem Aushärten, so dass davon auszugehen ist, dass die Einzelerhebungen miteinander zumindest teilweise zerfließen. Dieser Effekt tritt hierbei um so mehr auf, als dass die Einzelerhebungen viel näher aneinander angeordnet sind, als es für die zuvor beschrieben gesamte Porenstruktur nach Fig. 7b der Fall ist.
  • Fig. 8 zeigt beispielhaft ein geometrisches Muster der räumliche variierenden Verteilung der Auftragsmenge der zweiten Beschichtung. Das dargestellte Muster stellt ein Rautenmuster dar, das vertiefte und erhöhte Rauten aufweist. Bei dieser Form der räumlichen Verteilung kann nicht zwischen einer negativen oder einer positiven Struktur unterschieden werden, das gleich viele erhabene wie vertiefte Bereiche vorhanden sind.
  • Im Folgenden wird eine mögliche Untersuchungsmethode angegeben werden, mit der eine Oberflächenstruktur der zuvor beschriebenen untersucht werden kann. Dabei kommt es darauf an, auch Strukturen im Bereich von 0,01 mm auflösen und erkennen zu können.
  • Das Verfahren basiert auf dem Prinzip des bekannten Lichtschnittverfahrens mit optischer Triangulation, wobei eine Relativbewegung von Messzelle und Messobjekt vorausgesetzt ist. Die Funktionsweise besteht darin, den zu vermessenden Oberflächenbereich mit einer geeigneten Lichtquelle (Laser) linienhaft zu beleuchten und mit Hilfe einer Flächenkamera den auf dem Objekt abgebildeten Lichtstreifen zu erfassen. Dabei sind die Flächennormalen der Beleuchtung und der Kamera unter einem Triangulationswinkel zueinander verkippt. Die Kamera sieht dann die Projektionslinie als eine, die Kontur des Prüflings nachbildende Höhenlinie, aus deren Koordinaten und den dazugehörigen Positionen ein dreidimensionales Profil errechnet werden kann. Die Auflösung der bekannten Techniken erreicht eine Genauigkeit in der vertikalen Richtung von weniger als 0,1 µm.
  • Mit Hilfe eines solchen Verfahrens kann die strukturierte Oberfläche der zweiten Beschichtung untersucht und analysiert werden.
  • Ebenso ist eine Analyse der Oberflächenstrukturen mit Hilfe von Mikroskopen möglich.

Claims (54)

  1. Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Werkstück,
    - bei dem eine erste Beschichtung auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht wird und
    - bei dem eine zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung mit einer räumlich variierenden Verteilung der Auftragsmenge aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    bei dem die variierende Verteilung der Auftragsmenge der zweiten Beschichtung eine linienförmige Struktur aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    bei dem die variierende Verteilung der Auftragsmenge der zweiten Beschichtung eine flächenförmige Struktur aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    bei dem die Oberflächenstruktur der zweiten Beschichtung als negative Oberflächenstruktur erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    bei dem die Oberflächenstruktur der zweiten Beschichtung als positive Oberflächenstruktur erzeugt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    bei dem die zweite Beschichtung als Lack, insbesondere als Versiegelungslack, vorzugsweise versehen mit Nanopartikeln aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    bei dem die erste Beschichtung als Lack, insbesondere als Versiegelungslack, vorzugsweise versehen mit Nanopartikeln, aufgebracht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
    bei dem der Lack als high solid Lack ausgebildet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
    bei dem der Lack der ersten Beschichtung zwischen 65% und 95%, insbesondere zu 85% ausgehärtet wird, bevor die zweite Beschichtung aufgebracht wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    bei dem der Glanzgrad der zweiten Beschichtung unterschiedlich zum Glanzgrad der ersten Beschichtung ausgebildet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    bei dem die Farbe der zweiten Beschichtung unterschiedlich zur Farbe der ersten Beschichtung ausgebildet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
    bei dem die zweite Beschichtung als pigmentierter UV-härtbarer Versiegelungslack aufgebracht wird, um den Glanzgrad und/oder die Farbe der zweiten Beschichtung einzustellen.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    bei dem die zweite Beschichtung als Schicht aus einem Kunstharz, einem Kunststoff oder aus einem natürlichen Stoff aufgebracht wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    bei dem die zweite Beschichtung nach dem Auftrag ausgehärtet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    bei dem die zweite Beschichtung mit Hilfe eines Direktdruckverfahrens oder eines Indirektdruckverfahrens aufgebracht wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15,
    bei dem die zweite Beschichtung mit einer strukturierten oder gerasterten, insbesondere geprägten oder gestichelten Walze mit metallischer Mantelfläche aufgebracht wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15,
    bei dem die zweite Beschichtung mit einer Walze mit glatter gummierter oder metallischer Mantelfläche aufgebracht wird, wobei der Versiegelungslack mit einem profilierten Rakel auf der Mantelfläche verteilt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    bei dem die zweite Beschichtung mit Hilfe einer digitalen Auftragsvorrichtung aufgebracht wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18,
    bei dem die zweite Beschichtung mit Hilfe eines Tröpfchenstrahldruckverfahrens oder eines Laserdruckverfahrens aufgebracht wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19,
    bei dem die zweite Beschichtung mit einer vorgegebenen Punkteverteilung aufgebracht wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19,
    bei dem die zweite Beschichtung mit einer zufallsgenerierten Punkteverteilung aufgebracht wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19,
    - bei dem das Oberflächenmuster der Oberfläche des Werkstückes oder der ersten Beschichtung mit Hilfe einer optischen Abtastvorrichtung erfasst wird,
    - bei dem aus den Messwerten der optischen Abtastvorrichtung eine zu erzeugende Punkteverteilung errechnet wird und
    - bei dem die zweite Beschichtung durch die digitale Auftragsvorrichtung mit der errechneten Punkteverteilung aufgebracht wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
    bei dem die Verteilung der räumlich variierenden Auftragsmenge zumindest teilweise mit dem Oberflächenmuster des Werkstückes übereinstimmt
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
    bei dem unter der ersten Beschichtung eine oder mehrere der nachfolgenden Beschichtungen der Oberfläche aufgebracht werden:
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende Haftvermittlerschicht,
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende Grundierungsschicht,
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende Walzgrundschicht,
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende und das Dekor darstellende Druckschicht,
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende korundhaltige Lackschicht und
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende Schleiflackschicht.
  25. Verfahren nach Anspruch 24,
    bei dem die zweite Beschichtung mit einer räumlichen Verteilung aufgebracht wird, die an das mit der unter der ersten Beschichtung aufgebrachten Beschichtung aufgedruckte Dekor angepasst ist.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
    bei dem eine Laminatbeschichtung als erste Beschichtung aufgebracht wird.
  27. Werkstück mit einer strukturierten Oberfläche, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26,
    - mit einem Trägermaterial (2),
    - mit einer ersten Beschichtung (22) und
    - mit einer zweiten Beschichtung (24), die eine räumlich variierende Verteilung der Auftragsmenge aufweist.
  28. Werkstück nach Anspruch 27,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die variierende Verteilung der Auftragsmenge der zweiten Beschichtung (24) eine linienförmige Struktur (26,28) bildet.
  29. Werkstück nach Anspruch 27,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die variierende Verteilung der Auftragsmenge der zweiten Beschichtung (24) eine flächenförmige Struktur bildet.
  30. Werkstück nach einem der Ansprüche 27 bis 29,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Oberflächenstruktur der zweiten Beschichtung (24) eine negative Oberflächenstruktur bildet.
  31. Werkstück nach einem der Ansprüche 27 bis 29,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Oberflächenstruktur der zweiten Beschichtung (24) eine positive Oberflächenstruktur bildet.
  32. Werkstück nach einem der Ansprüche 27 bis 29,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erhabenen Abschnitte der zweiten Beschichtung (24) eine Unterstruktur aufweisen, die aus einzelnen beabstandeten Einzelerhebungen (29) besteht.
  33. Werkstück nach einem der Ansprüche 27 bis 32,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite Beschichtung (24) aus einem Lack, vorzugsweise Versiegelungslack, insbesondere versehen mit Nanopartikeln, besteht.
  34. Werkstück nach einem der Ansprüche 27 bis 33,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Beschichtung (24) aus einem Lack, vorzugsweise Versiegelungslack, insbesondere versehen mit Nanopartikeln, besteht.
  35. Werkstück nach einem der Ansprüche 27 bis 34,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Glanzgrad der zweiten Beschichtung (24) unterschiedlich zum Glanzgrad der ersten Beschichtung ausgebildet ist.
  36. Werkstück nach einem der Ansprüche 27 bis 35,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Farbe der zweiten Beschichtung (24) unterschiedlich zur Farbe der ersten Beschichtung ausgebildet ist.
  37. Werkstück nach einem der Ansprüche 27 bis 36,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass unter der ersten Beschichtung (22) eine oder mehrere der nachfolgenden Beschichtungen der Oberfläche vorgesehen ist:
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende Haftvermittlerschicht,
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende Grundierungsschicht,
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende und das Dekor darstellende Druckschicht,
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende Walzgrundschicht,
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende korundhaltige Lackschicht und
    - eine mindestens eine Schicht aufweisende Schleiflackschicht.
  38. Werkstück nach Anspruch 37,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite Beschichtung (24) mit einer räumlichen Verteilung aufgebracht ist, die an das mit der unter der ersten Beschichtung (22) aufgebrachten Beschichtung aufgedruckte Dekor angepasst ist.
  39. Werkstück nach einem der Ansprüche 27 bis 36,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Laminatbeschichtung als erste Beschichtung vorgesehen ist.
  40. Vorrichtung zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Werkstück (2),
    - mit einer Bearbeitungsstation (6) zum Aufbringen einer erster Beschichtung auf die Oberfläche des Werkstückes und
    - mit einer Bearbeitungsstation (8) zum Aufbringen einer zweiten Beschichtung auf die erste Beschichtung mit einer räumlich variierende Verteilung der Auftragsmenge.
  41. Vorrichtung nach Anspruch 40,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bearbeitungsstation (8) und ggf. die Bearbeitungsstation (6) eine Nachbearbeitungsvorrichtung (12,16) zum Trocknen und/oder Aushärten der zweiten Beschichtung und ggf. der ersten Beschichtung aufweisen.
  42. Vorrichtung nach Anspruch 40 oder 41,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bearbeitungsstation (8) eine Auftragswalze (14) für eine variierende Verteilung der Auftragsmenge der zweiten Beschichtung aufweist.
  43. Vorrichtung nach Anspruch 42,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auftragswalze (14) ein Direktdruckverfahren oder ein Indirektdruckverfahren durchführt.
  44. Vorrichtung nach Anspruch 42 oder 43,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auftragswalze (14) eine linienförmige Oberflächenstruktur aufweist.
  45. Vorrichtung nach Anspruch 42 oder 43,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auftragswalze (14) eine flächenförmige Oberflächenstruktur aufweist.
  46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 45,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auftragswalze (14) eine Oberflächenstruktur zum Erzeugen einer negativen Oberflächenstruktur der zweiten Beschichtung aufweist.
  47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 45,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auftragswalze (14) eine Oberflächenstruktur zum Erzeugen einer positiven Oberflächenstruktur der zweiten Beschichtung aufweist.
  48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 47,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auftragswalze (14) eine strukturierte oder gerasterte, insbesondere geprägte oder gestichelte Walze aufweist.
  49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 47,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auftragswalze (14) eine Walze mit glatter gummierter oder metallischer Mantelfläche aufweist, wobei ein profilierter Rakel zum Verteilen des Versiegelungslackes auf der Mantelfläche vorgesehen ist.
  50. Vorrichtung nach Anspruch 40 oder 41,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine digitale Auftragsvorrichtung zum Aufbringen der zweiten Beschichtung vorgesehen ist.
  51. Vorrichtung nach Anspruch 50,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die digitale Auftragsvorrichtung als Tintenstrahldrucker oder als Laserdrucker ausgebildet ist.
  52. Vorrichtung nach Anspruch 50 oder 51,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Mittel zum Erzeugen einer Punkteverteilung zur Ansteuerung der digitalen Auftragsvorrichtung vorgesehen sind.
  53. Vorrichtung nach Anspruch 52,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass eine optische Abtastvorrichtung zum Erfassen des Oberflächenmusters der Oberfläche des Werkstückes (2) vorgesehen ist und
    - dass die Mittel zum Erzeugen einer Punkteverteilung aus den Messwerten der optischen Abtastvorrichtung eine zu erzeugende Punkteverteilung errechnen.
  54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 53,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine Bearbeitungsstation (18,20) zum Aufbringen einer oder mehrere Beschichtungen unter der ersten Beschichtung der Oberfläche vorgesehen sind.
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