EP3539792A1 - Verfahren zum herstellen von strukturen auf einem substrat - Google Patents

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EP3539792A1
EP3539792A1 EP18162046.9A EP18162046A EP3539792A1 EP 3539792 A1 EP3539792 A1 EP 3539792A1 EP 18162046 A EP18162046 A EP 18162046A EP 3539792 A1 EP3539792 A1 EP 3539792A1
Authority
EP
European Patent Office
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substrate
pattern
forming film
decor
film
Prior art date
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Granted
Application number
EP18162046.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3539792B1 (de
Inventor
Pius Steinmann
Vito Monteleone
Oliver Grossmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swiss Krono Tec AG
Original Assignee
Swiss Krono Tec AG
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Publication date
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Priority to PL18162046T priority patent/PL3539792T3/pl
Publication of EP3539792A1 publication Critical patent/EP3539792A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/02—Dies; Accessories
    • B44B5/026—Dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C1/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
    • B44C1/24—Pressing or stamping ornamental designs on surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C3/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing ornamental structures
    • B44C3/02—Superimposing layers
    • B44C3/025—Superimposing layers to produce ornamental relief structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C5/00—Processes for producing special ornamental bodies
    • B44C5/04—Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing structures on a substrate.
  • the object of the invention is to propose a flexible method for producing structures on a substrate, which is suitable for both small and large numbers.
  • the structure to be transferred to the substrate can first be transferred to the substrate quickly and inexpensively by means of pattern-forming film.
  • the structure can be optimized if necessary, details are explained below.
  • patterns or smaller jobs for the substrate can be created in a simple manner by means of texturing film quickly, easily and at low cost.
  • the fast and inexpensive production of patterns allows z. As customers or sales staff, decor and structure to review and suggestions for improvement also to test or test until the desired optimum is reached.
  • the optimized structure is transferred to a press plate and transferred from the press plate to the substrate.
  • press plate preferably a press plate made of stainless steel is used for the larger amounts.
  • the risk that the structure could not fit when first producing the press plate, is excluded by the described flow.
  • the file storing the optimized structure is used to make the press plate. This ensures that the optimized structure is also used reliably for the production of large quantities of a substrate, which is provided with a decor and with a structure.
  • press plates are only produced if the structure is actually in demand and it is ensured that there is sufficient demand to justify the production of a cost-intensive press plate. This not only better allocates costs and thereby reduces overall, but also fewer press plates are in stock, which simplifies storage.
  • an optimization of the structure in particular to vote on the decor, take place.
  • the optimization takes place when the structure does not yet meet the requirements by changing the structure, either directly on the computer by editing the file or by the edited structure is edited and rescanned, then saved as a new file and then a new template film is produced with the changed structure.
  • This modified structure is then reprinted onto a substrate provided with the associated decor and reassessed. Possibly. the steps of optimizing are repeated.
  • the decor on the substrate can be optimized by the decor either on the computer changed by editing the file or a printed decor is rescanned, and is saved as a new file to then printed on the substrate to become. Printing is preferably done with digital printers, e.g. As laser or inkjet printers.
  • the patterning film is preferably made by printing by adding a patterning medium, e.g. As ink, pigments or particles are applied by means of a printer on a film.
  • the structuring medium may preferably be used in a digital application device, e.g. As a 3D printer, a laser printer or an inkjet printer are processed.
  • the medium can be processed as a solid or in liquid form.
  • the structure-giving medium is preferably applied by means of a digital printer, in particular an inkjet printer, a laser printer, a 2-D or 3-D printer in solid or liquid form. The medium is applied to the pattern-forming film and bound there.
  • the medium is applied not only as a layer on the surface of the pattern-forming film, but as an elevation, which projects beyond the surface of the film.
  • a two-dimensional decor creates a three-dimensional structure that, depending on the type of medium used, still dry, set or harden, z. B. by the action of temperature or radiation such as laser or UV light or electron radiation. It has surprisingly been found that the structure applied to the embossing side of the structuring film is sufficiently strong to emboss the surface of a substrate.
  • the height of the structure may preferably be from 1 ⁇ m to 1000 ⁇ m. It can vary to replicate a given model in detail.
  • the minimum height results from the minimum application quantity of the structure-giving medium, which is the application device.
  • the maximum application height is determined by the maximum embossing that can be introduced into the surface of the substrate. For example, repeating patterns or individual images (silhouettes of people, objects or areas such as city silhouettes), but also replicas of natural objects such. As wood grain, bark imitations or pictures of plants can be applied as a structure on the pattern forming film.
  • the structure is applied to the structure-forming film on the basis of a digital data record. It is advantageous that e.g. in lifelike reproductions of wood grains of the same digital data set, which is used for the manufacture of the structure, can also be used to decorate a decorative film, eg. B. to print a paper foil or a plastic film with a two-dimensional decor in color. After or before the decoration is produced, the corresponding structure is printed on the film with the identical data record. In this way, substrates can be made uniform, z. For example, a decorative film or decorative paper can be laminated onto the substrate, then either the decorative film or a further coating which is applied to the decorative film can be provided with a three-dimensional structure by means of the pattern-forming film.
  • a decorative film or decorative paper can be laminated onto the substrate, then either the decorative film or a further coating which is applied to the decorative film can be provided with a three-dimensional structure by means of the pattern-forming film.
  • a high-resolution structure can be generated.
  • details of the structure can be applied in a resolution of 25 dpi to 4800 dpi.
  • the structure-giving medium can be applied very differentiated and finely distributed in different thickness on the printing side of the pattern-forming film.
  • the three-dimensional structure, which is produced on the printing side of the pattern-forming film, can be applied with different thicknesses, based on the surface of the printed page, from about 1 .mu.m to about 1000 .mu.m, so that pronounced relief-like structures are applied which are tactilely perceptible on the surface of the substrate.
  • the texturing film can be chosen from a variety of materials.
  • the texturing film can z. B. made of metal, especially aluminum. It can also be made of plastic, paper, cardboard or a composite material. It can be designed in one or more layers. If the texturing film is made of plastic, it preferably has one or a combination of the following plastics: polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyurethane, thermoplastic polyurethane, polyacetate, polycarbonate, polyimide, polystyrene, polyvinyl chloride or polytetrafluoroethylene.
  • polyethylene high density polyethylene
  • polypropylene polyethylene terephthalate
  • polyurethane polyurethane
  • thermoplastic polyurethane polyacetate
  • polycarbonate polyimide
  • polystyrene polyvinyl chloride or polytetrafluoroethylene.
  • the pattern-forming film may also have a coating, for.
  • a coating for.
  • the coating can improve the adhesion of the structure-imparting medium to the pattern-forming film, or it can influence the surface property of the pattern-forming film, for example, B. allow a matte or glossy surfaces.
  • At least the printing side of the pattern-forming film may have a matt or glossy to high-gloss surface. Accordingly, the print side creates a dull or glossy or glossy surface on the substrate.
  • a solid or liquid medium z. B. by a 3D printer, a laser printer or an inkjet printer applied to the printing side of a film, which is the pattern-forming film.
  • the structuring medium intimately bonds to the print side of the film so that it will adhere completely to the print side during embossing and also during removal of the patterning film from the substrate.
  • the medium can harden when z. B. form by the action of temperature and / or radiation polymers or solid particles with each other and / or connect to the pressure side of the pattern forming film, for example, weld, fuse or glue.
  • B sintered by laser radiation, UV radiation or other radiation to a solid structure, fused or welded. If the medium is applied in liquid form, it often contains monomers or oligomers or solid particles, which then likewise polymerize under the action of radiation, are sintered or glued or welded. If the liquid medium consists exclusively of a substance which is used to produce the structure, the otherwise necessary removal of the solvent or water is eliminated.
  • Structure-providing media, either in liquid form referred to as inks or as solid particles are known per se.
  • the applied to the print side structure which is imprinted after embossing in the surface of the substrate as a negative, can either be a self-contained motif, but it can also reproduce a motif multiple times or they can only reproduce the part of a motif.
  • z. B. wood structures or other natural structures such.
  • This information can also, since they are transferred to the surface of the substrate, be used for subsequent processing steps of the substrate, for. B. to give instructions for dividing the substrate into individual parts.
  • This further information may also be applied by the digital applicator or may be applied by other applicators.
  • the application of a structure to the surface of a substrate comprises the steps of providing a substrate having a surface and providing a pattern-forming film having a printing side, to which at least portions of a structuring medium is applied which forms a structure. Furthermore, the method comprises placing the printing side of the pattern-forming film on the surface of the substrate and pressing the substrate and pattern-forming film in a press, wherein the Structure, which is applied on the printing side of the structure-forming film, imprinted into the surface of the substrate, since in the press smooth, non-structured press plates are used.
  • the medium imparting the structure applied to the printing side of the pattern-forming film comes into direct contact with the surface of the substrate in order to produce there a negative of the structure applied on the printing side.
  • the surface of the substrate is embossed according to the invention relief and thus also shows a structure.
  • the pressure of the press is required to impress the structure into the surface of the substrate.
  • the pressure is usually from 10 N / mm 2 to 1000 N / mm 2 .
  • an elevated temperature is also used, so that the surface of the substrate is better deformable.
  • the temperature is z. From 40 ° C to 300 ° C, preferably from 140 ° C to 200 ° C.
  • the pressure is applied by a press, usually a short-cycle press (KT press) or by a continuous press.
  • a pressing time of a maximum of 150 seconds is sufficient, usually 10 seconds to 30 seconds, at least a pressing time of 5 seconds is sufficient to image the structure on the printing side of the pattern-forming film as negative, and thus also as a structure on the surface of the substrate .
  • the pressing conditions are chosen depending on the substrate to be embossed. Optimal press conditions determined by the expert with a few exploratory experiments.
  • Suitable substrates are all materials which can be embossed by the pattern-forming film, typically wood or wood-based materials, plastics, in particular thermoplastics, metals, in particular metal foils, but also ceramic materials. Wood fiber or chipboard, plywood, laminated wood and OSB boards are among the wooden materials that are referred to in the context of the invention as wood-based materials.
  • the materials can also be used as an intermediate, for. B. before or during drying, pressing or curing when they are in a manufacturing state in which they are still soft enough to be embossed.
  • the materials can also be heated for embossing the surface or otherwise softened temporarily to allow embossing of the surface.
  • the substrate has a surface coating which is embossed by the pattern-forming film.
  • This surface coating which then forms the surface of the substrate, may preferably consist of a lacquer or a synthetic resin. Lacquer or synthetic resin can advantageously be highly viscous or dried, but not yet cured. Also, gelled paints, z. B. UV or radiation-curing coatings can be embossed in a simple manner by the pattern-forming film, so that the surface coating as a structure shows an exact and detailed negative of the applied to the printing side of the pattern forming film structure.
  • Typical synthetic resin coatings may well be suitable as a surface coating of a substrate in order to be pressed with the pattern-forming film according to the invention, in particular if the press is operated at a pressing temperature of about 140 ° C. to about 200 ° C.
  • the synthetic resin is preferably used as a precondensed or dried but not yet cured surface coating z. B. used by wood-based panels. It liquefies in the press at the temperatures mentioned. In this state, it can be embossed by the pattern-forming film. In the course of the pressing process, the resin cures at the temperatures mentioned, so that a permanent structure can be embossed into the surface.
  • Typical synthetic resins are melamine resin, phenol-formaldehyde resin and urea resins.
  • lacquers are acrylate- or metacrylate-based lacquers, polyurethane lacquers, epoxy lacquers, or water-based lacquers. Preference is given to using UV- or radiation-curing lacquers and also thermally curing lacquers, because these lacquers can be gelled (partially hardened) to match the pattern-forming film according to the invention, so that after the pressing process an optimal reproduction of the structure of the pattern-forming foil in the lacquer surface is mapped, e.g. , B. because the paint is no longer bleeding. During the pressing process or afterwards, the varnish can be fully cured.
  • the inventive method begins to submit a provided with a structure decor, z. As a wood or stone surface or an artificially designed surface. Then the decor and then the structure are scanned and stored in separate files.
  • the resolution can range from 25 dpi (dots per inch) to 4800 dpi.
  • the decor is based on the data stored in the respective file on the substrate, for.
  • a decorative paper or the surface of a wood-based panel in particular a wood-based panel with a resin layer applied thereto, printed.
  • a digital printer, z As a laser printer or an inkjet printer used.
  • the structure stored in the respective file is printed on a structure-forming foil.
  • the texturing film is made of a plastic, here PET (polyethylene terephthalate). However, it can be made from a wide range of materials including various plastics, metal, paper, cardboard or composites. The suitable plastics are listed in the general description.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the ink or other media applied by the printer adheres firmly to the film and is of a density suitable for embossing a substrate with a decoration applied thereto.
  • the structure is embossed by means of the pattern-forming film on the provided with the decor substrate.
  • a stack of pressed material from the substrate, which is provided with a decor, and the pattern-forming film is introduced into the press.
  • the substrate in the present case is an 8 mm fiberboard and the decor is applied as a resin impregnated decor paper on an upper side of the fiberboard.
  • the pressed material stack is pressed between smooth, non-structured press plates. Embossing is preferably carried out in a short-cycle press (KT press). In the simplest case, only the pressure of the press is required to impress the structure into the surface of the substrate.
  • the pressure is usually from 10 N / mm 2 to 1000 N / mm 2 .
  • an elevated temperature is additionally used so that the surface of the substrate is better deformable.
  • the temperature is usually in a range from 40 ° C to 300 ° C, preferably from 140 ° C to 200 ° C, in this case at 160 ° C.
  • the decor and the structure are-as in the present embodiment-coordinated, then after a first pressing of the structure on the decor to check whether the structure and the decor are optimally matched.
  • it must be checked whether the structure originally removed from the original in the pressed version is also optimal or whether there is still a need for optimization, eg.
  • the color in the precision of the vote on the decor or the arrangement and execution of the structure in terms of the depth of the embossing. The same applies to the decor. Even if the decor seemed to be well suited as a template, it should be checked in the finished pressed version if there is any further need for optimization.
  • the improvement of shades or the sharpness of the contours are adjusted.
  • the files for the structure and the decor are revised and adjusted according to the need for optimization, if the changes can be made directly to the file by means of a computer. If not, a printout of the structure and / or decor is printed, edited, and rescanned so that there is a changed file each time.
  • the structure is reprinted onto a patterning sheet according to the adjusted file and pressed onto a decorative substrate as described above. Is the decor has also been adjusted, the customized decor is previously printed on the substrate, so that it can be checked whether the modified version of the structure and possibly the decor fit together. This process can be repeated until the result is satisfactorily optimized. It is obvious that the production of a pattern-forming film is quick and uncomplicated and much cheaper, even in relation to small sample press plates of about 50 cm x 50 cm.
  • Trial prints and small individual orders can be produced solely using the pattern-forming film.
  • larger amounts of patterned substrates can be made more economically by using a structured press sheet.
  • the optimized file is used to produce a structured press plate, so that even large quantities of a substrate provided with a structure can be produced economically.
  • structured press plates are only produced if it is actually economical, whereas previously it had to be speculated whether the production of a specific structured press plate would be economically viable.
  • the storage of structured press plates is much easier because only such press plates are made, which are actually required for the production of large quantities of structured substrates.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Printing Methods (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Strukturen auf einem Substrat. Um ein schnelles und preiswertes Verfahren zum Herstellen von Strukturen auf einem Substrat zu gewährleisten, ist ein Verfahren mit den folgenden Schritten vorgesehen:Vorlegen eines Dekors, das mit einer Struktur versehen ist,Scannen des Dekors und der Struktur in separaten Dateien,Drucken des Dekors auf ein Substrat,Drucken der Struktur auf eine Strukturgeberfolie,Prägen der Struktur mittels der Strukturgeberfolien auf ein mit dem Dekor versehenes Substrat,ggf. Optimieren der Struktur und erneutes Drucken der Struktur auf eine Strukturgeberfolie und Prägen der Struktur mittels der Strukturgeberfolie auf ein mit dem Dekor versehenes Substrat,Übertragen der ggf. optimierten Struktur auf ein Prägeblech.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Strukturen auf einem Substrat.
  • Das Herstellen von Strukturen auf einem Substrat, insbesondere auf Papier- oder Holzwerkstoffoberflächen ist an sich bekannt. Beispielsweise beschreibt die EP 2 179 863 A1 das Dekorieren, aber auch das Strukturieren eines Substrats mittels einer Strukturgeberfolie. Dieses Verfahren ist gut für kleine Stückzahlen geeignet, für Massenprodukte sind die Kosten der Strukturgeberfolie jedoch zu hoch.
  • Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein flexibles Verfahren zum Herstellen von Strukturen auf einem Substrat vorzuschlagen, das sowohl für kleine als auch für große Stückzahlen geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1.
  • Die erfindungsgemäße Lösung sieht ein Verfahren vor, bei dem zum Herstellen von Strukturen folgende Schritte vorgesehen sind:
    • das Vorlegen eines Dekors, das mit einer Struktur versehen ist,
    • das Scannen des Dekors und der Struktur und das Speichern in separaten Dateien,
    • das Drucken des Dekors auf ein Substrat,
    • das Drucken der Struktur auf eine Strukturgeberfolie,
    • das Prägen der Struktur mittels der Strukturgeberfolien auf ein mit dem Dekor versehenes Substrat,
    • ggf. das Optimieren der Struktur und erneutes Drucken der Struktur auf eine Strukturgeberfolie und Prägen der Struktur mittels der Strukturgeberfolie auf ein mit dem Dekor versehenes Substrat und
    • das Übertragen der ggf. optimierten Struktur auf ein Prägeblech.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die auf das Substrat zu übertragende Struktur zunächst schnell und preiswert mittels Strukturgeberfolie auf das Substrat übertragen werden. Die Struktur kann bei Bedarf optimiert werden, Details dazu werden nachfolgend erläutert. Damit können auf einfache Weise Muster oder kleinere Aufträge für das Substrat mittels Strukturgeberfolie schnell, unkompliziert und zu geringen Kosten erstellt werden. Insbesondere die schnelle und preiswerte Herstellung von Mustern erlaubt es z. B. Kunden oder Vertriebsmitarbeitern, Dekor und Struktur zu prüfen und Verbesserungsvorschläge ebenfalls zu prüfen bzw. zu testen, bis das gewünschte Optimum erreicht ist.
  • Wenn das gewünschte Optimum erreicht ist und wenn Dekor und Struktur in größeren Mengen produziert werden sollen, wird die optimierte Struktur auf ein Pressblech übertragen und vom Pressblech auf das Substrat übertragen. Damit wird für die größeren Mengen das in diesem Fall wirtschaftlichere Pressblech, bevorzugt ein Pressblech aus Edelstahl eingesetzt. Das Risiko, dass die Struktur beim ersten Herstellen des Pressblechs doch nicht passen könnte, ist durch den geschilderten Vorlauf ausgeschlossen. Die Datei, in der die optimierte Struktur gespeichert ist, wird zum Herstellen des Pressblechs verwendet. Damit ist gewährleistet, dass die optimierte Struktur zuverlässig auch zur Herstellung großer Mengen eines Substrats eingesetzt wird, das mit einem Dekor und mit einer Struktur versehen ist. Zugleich werden nur noch dann Pressbleche gefertigt, wenn die Struktur tatsächlich nachgefragt ist und gesichert ist, dass ausreichend Nachfrage besteht, um die Herstellung eines kostenintensiven Pressblechs zu rechtfertigen. Damit werden nicht nur Kosten besser zugeordnet und dadurch insgesamt gesenkt, vielmehr befinden sich auch weniger Pressbleche am Lager, was die Lagerhaltung vereinfacht.
  • Vorteilhaft sind Dekor und Struktur aufeinander abgestimmt, insbesondere bei Dekoren und Strukturen, die Naturstoffe wie Holz oder Stein nachahmen.
  • Nach einer weiter vorteilhaften Ausführung kann eine Optimierung der Struktur, insbesondere zur Abstimmung auf das Dekor, erfolgen. Die Optimierung erfolgt, wenn die Struktur den Anforderungen noch nicht genügt, indem die Struktur verändert wird, entweder direkt am Rechner durch Bearbeiten der Datei oder aber indem die ausgedruckte Struktur bearbeitet und neu gescannt wird, sodann als neue Datei gespeichert wird und danach eine neue Strukturgeberfolie mit der geänderten Struktur hergestellt wird. Diese geänderte Struktur wird dann erneut auf ein mit dem zugehörigen Dekor versehenes Substrat gedruckt und erneut beurteilt. Ggf. werden die Schritte des Optimierens wiederholt. In gleicher Weise kann nach einer Fortbildung der Erfindung auch das Dekor auf dem Substrat optimiert werden, indem das Dekor entweder am Rechner durch Bearbeiten der Datei verändert oder ein ausgedrucktes Dekor neu gescannt wird, und als neue Datei gespeichert wird, um dann auf das Substrat gedruckt zu werden. Das Drucken erfolgt vorzugsweise mit Digitaldruckern, z. B. Laser- oder Tintenstrahldruckern.
  • Die Strukturgeberfolie wird vorzugsweise durch Drucken hergestellt, indem ein Struktur gebendes Medium, z. B. Tinte, Pigmente oder Partikel mittels eines Druckers auf eine Folie aufgetragen werden. Das Struktur gebende Medium kann vorzugsweise in einer digitalen Auftragsvorrichtung, z. B. einem 3D-Drucker, einem Laserdrucker oder einem Tintenstrahldrucker verarbeitet werden. Das Medium kann als Feststoff oder in flüssiger Form verarbeitet werden. Bevorzugt wird das Struktur gebende Medium mittels eines Digitaldruckers, insbesondere eines Tintenstrahldruckers, eines Laserdruckers, eines 2-D oder 3-D-Druckers in fester oder flüssiger Form aufgetragen. Das Medium wird dabei auf die Strukturgeberfolie aufgetragen und dort gebunden. Es bildet dort eine Struktur aus, das heißt, dass das Medium nicht nur als Schicht auf der Oberfläche der Strukturgeberfolie, sondern als Erhebung aufgetragen wird, die über die Oberfläche der Folie hinausragt. Im Gegensatz zu einem zweidimensionalen Dekor entsteht damit eine dreidimensionale Struktur, die, je nach Art des verwendeten Mediums, noch trocknen, abbinden oder aushärten muss, z. B. durch Einwirken von Temperatur oder Strahlung wie Laser oder UV-Licht oder Elektronenstrahlung. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die auf die Prägeseite der Strukturgeberfolie aufgetragene Struktur ausreichend fest ist, um die Oberfläche eines Substrats zu prägen.
  • Die Höhe der Struktur kann bevorzugt von 1 µm bis 1000 µm betragen. Sie kann variieren, um ein vorgegebenes Modell detailgenau nachzubilden. Die minimale Höhe ergibt sich durch die minimale Auftragsmenge des Struktur gebenden Mediums, die die Auftragsvorrichtung mindestens verarbeiten kann, die maximale Auftragshöhe ergibt sich durch die maximale Prägung, die in die Oberfläche des Substrats eingebracht werden kann. Es können beispielsweise sich wiederholende Muster oder individuelle Bilder (Silhouetten von Personen, Gegenständen oder Gegenden wie z. B. Stadtsilhouetten), aber auch Nachbildungen von Naturobjekten wie z. B. Holzmaserung, Rindennachbildungen oder Abbildungen von Pflanzen als Struktur auf die Strukturgeberfolie aufgetragen werden.
  • Die Struktur wird in der Regel auf der Grundlage eines digitalen Datensatzes auf die Strukturgeberfolie aufgetragen. Vorteilhaft ist, dass z.B. bei naturgetreuen Nachbildungen von Holzmaserungen der gleiche digitale Datensatz, der für das Herstellen der Struktur genutzt wird, auch eingesetzt werden kann, um eine Dekorfolie, z. B. eine Papierfolie oder eine Kunststofffolie mit einem zweidimensionalen Dekor farblich zu bedrucken. Nach oder vor dem Erzeugen des Dekors wird mit dem identischen Datensatz die korrespondierende Struktur auf die Folie erhöht gedruckt. Auf diese Weise können Substrate einheitlich gestaltet werden, z. B. kann eine Dekorfolie oder ein Dekorpapier auf das Substrat auflaminiert werden, anschließend kann entweder die Dekorfolie oder eine weitere Beschichtung, die auf die Dekorfolie aufgetragen wird, mittels der Strukturgeberfolie mit einer dreidimensionalen Struktur versehen werden.
  • Durch die einfache und preiswerte Herstellung der Strukturgeberfolie mittels einer digitalen Auftragsvorrichtung kann eine Folie zur einmaligen Verwendung oder eine mehrfach verwendbare Folie hergestellt werden. Damit können Muster, Einzelaufträge und Kleinserien wirtschaftlich hergestellt werden.
  • In Abhängigkeit von der Auflösung der digitalen Auftragsvorrichtung kann eine hoch aufgelöste Struktur erzeugt werden. So können Details der Struktur in einer Auflösung von 25 dpi bis 4800 dpi aufgetragen werden. Durch die digitale Auftragsvorrichtung kann das Struktur gebende Medium sehr differenziert und fein verteilt in unterschiedlicher Dicke auf die Druckseite der Strukturgeberfolie aufgetragen werden. Die dreidimensionale Struktur, die auf der Druckseite der Strukturgeberfolie erzeugt wird, kann, bezogen auf die Oberfläche der Druckseite, unterschiedlich dick aufgetragen sein, von ca. 1 µm bis ca. 1000 µm, so dass ausgeprägte reliefartige Strukturen aufgetragen werden können, die meist an der Oberfläche des Substrats taktil wahrnehmbar sind.
  • Die Strukturgeberfolie kann aus einer Vielzahl von Werkstoffen gewählt werden. Die Strukturgeberfolie kann z. B. aus Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt sein. Sie kann auch aus Kunststoff, Papier, Pappe oder einem Verbundwerkstoff hergestellt sein. Sie kann ein- oder mehrschichtig ausgeführt sein. Ist die Strukturgeberfolie aus Kunststoff hergestellt, so weist sie bevorzugt einen oder eine Kombination der nachfolgend aufgeführten Kunststoffe auf: Polyethylen, hochdichtes Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephtalat, Polyurethan, thermoplastisches Polyurethan, Polyacetat, Polycarbonat, Polyimid, Polystyrol, Polyvinylchlorid oder Polytetrafluorethylen. Zur Herstellung der Strukturgeberfolie können auch Mischungen der vorgenannten Werkstoffe eingesetzt werden, z. B. Mischungen verschiedener Kunststoffe oder Schichten unterschiedlicher Werkstoffe. Optional kann die Strukturgeberfolie auch eine Beschichtung aufweisen, z. B. einen Lack oder einen Primer. Die Beschichtung kann beispielsweise die Haftung des Struktur gebenden Mediums an der Strukturgeberfolie verbessern oder sie kann die Oberflächeneigenschaft der Strukturgeberfolie beeinflussen, z. B. eine matte oder hochglänzende Oberflächen ermöglichen.
  • Mindestens die Druckseite der Strukturgeberfolie kann eine matte oder glänzende bis hochglänzende Oberfläche aufweisen. Entsprechend erzeugt die Druckseite eine matte oder glänzende bzw. hochglänzende Oberfläche auf dem Substrat.
  • Wie bereits zuvor beschrieben, wird ein festes oder flüssiges Medium z. B. durch einen 3D-Drucker, einen Laserdrucker oder einen Tintenstrahldrucker auf die Druckseite einer Folie aufgetragen, die so zur Strukturgeberfolie wird. Das Struktur gebende Medium verbindet sich unlösbar mit der Druckseite der Folie, so dass es während des Prägens und auch während des Entfernens der Strukturgeberfolie vom Substrat vollständig an der Druckseite haften bleibt. Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass das Struktur gebende Medium durch Trocknen an der Druckseite haftet, indem beispielsweise Wasser oder Lösungsmittel verdunstet. Alternativ kann das Medium aushärten, wenn sich z. B. durch Einwirken von Temperatur und/oder Strahlung Polymere ausbilden oder Feststoffpartikel miteinander und/oder mit der Druckseite der Strukturgeberfolie verbinden, beispielsweise verschweißen, verschmelzen oder verkleben. Typisch wird ein durch einen 3D-Drucker verarbeitetes Medium in Form von Feststoffpartikeln aufgetragen und z. B. durch Laserstrahlung, UV-Strahlung oder andere Strahlung zu einer festen Struktur gesintert, verschmolzen oder verschweißt. Wird das Medium flüssig aufgetragen, so enthält es häufig Monomere oder Oligomere oder Feststoffpartikel, die dann ebenfalls unter Einwirkung von Strahlung polymerisieren, gesintert werden oder verklebt bzw. verschweißt werden. Besteht das flüssige Medium ausschließlich aus einer Substanz, die zur Herstellung der Struktur genutzt wird, entfällt das ansonsten notwendige Entfernen des Lösungsmittels bzw. Wassers. Struktur gebende Medien, entweder in flüssiger Form als Tinten bezeichnet oder als Feststoffpartikel sind an sich bekannt.
  • Die auf die Druckseite aufgebrachte Struktur, die nach dem Prägen in der Oberfläche des Substrats als Negativ abgebildet wird, kann entweder ein in sich abgeschlossenes Motiv sein, sie kann aber auch ein Motiv mehrfach wiedergeben oder sie kann nur den Teil eines Motivs wiedergeben. Typisch werden z. B. Holzstrukturen oder andere Naturstrukturen wie z. B. Steinstrukturen abgebildet. Es können aber auch jegliche andere Motive wie z. B. Logos, Skylines oder dergleichen hergestellt werden.
  • Vorteilhaft werden unabhängig vom Motiv weitere Informationen auf die Druckseite aufgebracht, z. B. Druckmarken oder andere Informationen, die das Ausrichten der Strukturgeberfolie bezogen auf das Substrat oder eine Presse betreffen, in der die Strukturgeberfolie und das Substrat verpresst werden, um die Struktur auf die Oberfläche des Substrats zu übertragen. Diese Informationen können auch, da sie auf die Oberfläche des Substrats übertragen werden, für spätere Bearbeitungsschritte des Substrats genutzt werden, z. B. um Hinweise zum Aufteilen des Substrats in Einzelteile zu geben. Diese weiteren Informationen können ebenfalls durch die digitale Auftragsvorrichtung aufgebracht werden oder sie können durch andere Auftragsvorrichtungen angebracht werden.
  • Das Aufbringen einer Struktur auf die Oberfläche eines Substrats umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Substrats mit einer Oberfläche und des Bereitstellens einer Strukturgeberfolie mit einer Druckseite, auf die mindestens abschnittsweise ein Struktur gebendes Medium aufgetragen ist, das eine Struktur bildet. Weiter umfasst das Verfahren das Auflegen der Druckseite der Strukturgeberfolie auf die Oberfläche des Substrats und das Pressen von Substrat und Strukturgeberfolie in einer Presse, wobei sich die Struktur, die auf der Druckseite der Strukturgeberfolie aufgetragen ist, in die Oberfläche des Substrats einprägt, da in der Presse glatte, nicht-strukturierte Pressbleche eingesetzt werden. Das auf die Druckseite der Strukturgeberfolie aufgebrachte Struktur gebende Medium kommt also in unmittelbaren Kontakt mit der Oberfläche des Substrats, um dort ein Negativ der auf der Druckseite aufgebrachten Struktur zu erzeugen. Die Oberfläche des Substrats wird erfindungsgemäß reliefartig geprägt und zeigt damit ebenfalls eine Struktur.
  • Im einfachsten Fall ist nur der Druck der Presse erforderlich, um die Struktur in die Oberfläche des Substrats einzuprägen. Der Druck beträgt üblicherweise von 10 N/mm2 bis 1000 N/mm2. Meist wird jedoch auch zusätzlich eine erhöhte Temperatur angewandt, damit die Oberfläche des Substrats besser verformbar ist. Die Temperatur beträgt z. B. von 40 °C bis 300 °C, vorzugsweise von 140 °C bis 200 °C.
  • Der Druck wird durch eine Presse, üblicherweise eine Kurztaktpresse (KT-Presse) oder durch eine kontinuierliche Presse aufgebracht. In der Regel genügt eine Pressdauer von maximal 150 Sekunden, meist genügen 10 Sekunden bis 30 Sekunden, mindestens ist eine Pressdauer von 5 Sekunden ausreichend, um die Struktur auf der Druckseite der Strukturgeberfolie als Negativ, und damit ebenfalls als Struktur auf der Oberfläche des Substrats abzubilden. Die Pressbedingungen werden in Abhängigkeit vom zu prägenden Substrat gewählt. Optimale Pressbedingungen ermittelt der Fachmann mit wenigen orientierenden Versuchen.
  • Als Substrat sind sämtliche Werkstoffe geeignet, die sich durch die Strukturgeberfolie prägen lassen, typisch Holz oder Holzwerkstoffe, Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe, Metalle, insbesondere Metallfolien, aber auch keramische Werkstoffe. Holzfaser- oder Spanplatten, Sperrholz, Schichtholz und OSB-Platten zählen zu den Holzwerkstoffen, die im Rahmen der Erfindung als Holzwerkstoffe bezeichnet werden. Die Werkstoffe können auch als Zwischenprodukt, z. B. vor oder während des Trocknens, Pressens oder Aushärtens geprägt werden, wenn sie sich in einem Fertigungszustand befinden, in dem sie noch weich genug sind, geprägt zu werden. Die Werkstoffe können zum Prägen der Oberfläche auch erwärmt oder in anderer Weise temporär erweicht werden, um ein Prägen der Oberfläche zu ermöglichen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Substrat eine Oberflächenbeschichtung auf, die durch die Strukturgeberfolie geprägt wird. Diese Oberflächenbeschichtung, die dann die Oberfläche des Substrats bildet, kann bevorzugt aus einem Lack oder einem Kunstharz bestehen. Lack oder Kunstharz können vorteilhaft hochviskos oder getrocknet, aber noch nicht ausgehärtet sein. Auch angelierte Lacke, z. B. UV-oder strahlungshärtende Lacke können auf einfache Weise durch die Strukturgeberfolie geprägt werden, so dass die Oberflächenbeschichtung als Struktur ein exaktes und detailgenaues Negativ der auf die Druckseite der Strukturgeberfolie aufgebrachten Struktur zeigt.
  • Typische Kunstharzbeschichtungen können als Oberflächenbeschichtung eines Substrats gut geeignet sein, um mit der erfindungsgemäßen Strukturgeberfolie verpresst zu werden, insbesondere, wenn die Presse mit einer Presstemperatur von ca. 140 °C bis ca. 200 °C betrieben wird. Das Kunstharz wird bevorzugt als vorkondensierte bzw. getrocknete aber noch nicht ausgehärtete Oberflächenbeschichtung z. B. von Holzwerkstoffplatten eingesetzt. Es verflüssigt sich in der Presse bei den genannten Temperaturen. In diesem Zustand kann es durch die Strukturgeberfolie geprägt werden. Im weiteren Verlauf des Pressvorgangs härtet das Kunstharz bei den genannten Temperaturen aus, so dass eine dauerhafte Struktur in die Oberfläche eingeprägt werden kann. Typische Kunstharze sind Melaminharz, Phenolformaldehydharz und Harnstoffharze.
  • Aber auch Lacke können ohne Weiteres eingesetzt werden. Häufig verwendete Lacke sind acrylat- oder metacrylatbasierte Lacke, Polyurethanlacke, Epoxidlacke, oder wasserbasierende Lacke. Vorzugsweise werden UV- oder strahlungshärtende Lacke sowie thermisch härtende Lacke verwendet, weil diese Lacke in passgenauer Abstimmung auf die erfindungsgemäße Strukturgeberfolie angeliert (teilweise gehärtet) werden können, so dass nach dem Pressvorgang eine optimale Wiedergabe der Struktur der Strukturgeberfolie in der Lackoberfläche abgebildet ist, z. B. weil der Lack nicht mehr verfließt. Während des Pressvorgangs oder anschließend daran kann der Lack vollständig ausgehärtet werden.
  • Hat sich herausgestellt, dass ausreichend Nachfrage für eine Struktur gegeben ist, so dass es wirtschaftlich ist, ein Pressblech aus Metall, insbesondere Edelstahl, zum Herstellen der Struktur einzusetzen, wird die Datei mit der ggf. optimierten Struktur zur Herstellung eines Pressblechs eingesetzt und das so strukturierte Pressblech wird an Stelle eines nicht-strukturierten Pressblechs in die Presse eingesetzt. Nun wird zum Herstellen einer größeren Menge eines mit einer Struktur versehenen, dekorierten Substrats lediglich das dekorierte Substrat in die Presse überführt und durch Schließen der Presse geprägt. Die Bedingungen beim Pressen (Zeit, Druck und Temperatur) sind in der Regel dieselben wie beim Prägen der Struktur mittels Strukturgeberfolie.
  • Details des erfindungsgemäßen Verfahrens werden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, beginnt das erfindungsgemäße Verfahren damit, ein mit einer Struktur versehenes Dekor vorzulegen, z. B. eine Holz- oder Steinoberfläche oder eine künstlich gestaltete Oberfläche. Anschließend werden zunächst das Dekor und dann die Struktur gescannt und in separaten Dateien abgelegt. Die Auflösung kann dabei jeweils von 25 dpi (dots per inch) bis zu 4800 dpi reichen.
  • Das Dekor wird nach den in der jeweiligen Datei gespeicherten Daten auf das Substrat, z. B. ein Dekorpapier oder die Oberfläche einer Holzwerkstoffplatte, insbesondere eine Holzwerkstoffplatte mit einer darauf aufgebrachten Kunstharzschicht, gedruckt. Bevorzugt wird hierzu ein Digitaldrucker, z. B. ein Laserdrucker oder ein Tintenstrahldrucker eingesetzt. Parallel dazu wird die in der jeweiligen Datei gespeicherte Struktur auf eine Strukturgeberfolie gedruckt. Die Strukturgeberfolie ist aus einem Kunststoff, hier PET (Polyethylenterephtalat). Sie kann aber aus einer großen Palette von Werkstoffen hergestellt sein, die verschiedene Kunststoffe, Metall, Papier, Pappe oder Verbundwerkstoffe umfasst. Die geeigneten Kunststoffe sind in der allgemeinen Beschreibung aufgezählt. Das Aufbringen der Struktur auf die Strukturgeberfolie erfolgt mittels eines digitalen Druckers, z. B. eines Laser- oder Tintenstrahldruckers, der Strukturen in einer Schichtstärke von 1 µm bis 1000 µm auf die PET-Folie aufdruckt. Die Tinte oder ein anderes mittels des Druckers aufgebrachtes Medium haftet fest auf der Folie und ist von einer Dichte, die geeignet ist, ein Substrat mit darauf aufgebrachtem Dekor zu prägen.
  • Anschließend wird die Struktur mittels der Strukturgeberfolie auf das mit dem Dekor versehene Substrat geprägt. Dazu wird ein Pressgutstapel aus dem Substrat, das mit einem Dekor versehen ist, und der Strukturgeberfolie in die Presse eingebracht. Das Substrat ist im vorliegenden Fall eine 8 mm Faserplatte und das Dekor ist als kunstharzgetränktes Dekorpapier auf einer Oberseite der Faserplatte aufgebracht. Der Pressgutstapel wird zwischen glatten, nicht-strukturierten Pressblechen gepresst. Das Prägen erfolgt bevorzugt in einer Kurztaktpresse (KT-Presse). Im einfachsten Fall ist nur der Druck der Presse erforderlich, um die Struktur in die Oberfläche des Substrats einzuprägen. Der Druck beträgt üblicherweise von 10 N/mm2 bis 1000 N/mm2. Vorliegend wird jedoch auch zusätzlich eine erhöhte Temperatur angewandt, damit die Oberfläche des Substrats besser verformbar ist. Die Temperatur liegt meist in einem Bereich von 40 °C bis 300 °C, vorzugsweise von 140 °C bis 200 °C, vorliegend bei 160 °C.
  • Wenn das Dekor und die Struktur -wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel- aufeinander abgestimmt sind, dann ist nach einem ersten Pressen der Struktur auf das Dekor zu prüfen, ob die Struktur und das Dekor optimal aufeinander abgestimmt sind. Zudem ist zu prüfen, ob die Struktur, die ursprünglich vom Original abgenommen wurde, in der gepressten Ausführung ebenfalls optimal ist oder ob noch Optimierungsbedarf besteht, z. B. in der Farbgebung, in der Präzision der Abstimmung auf das Dekor oder der Anordnung und Ausführung der Struktur hinsichtlich der Tiefe der Prägung. Gleiches gilt für das Dekor. Selbst wenn das Dekor als Vorlage gut geeignet schien, ist in der fertig gepressten Ausführung zu prüfen, ob weiterer Optimierungsbedarf besteht, z. B. in der Anpassung der Farbgebung, der Verbesserung von Schattierungen oder der Konturenschärfe.
  • Nachdem dieser Optimierungsbedarf ermittelt ist, werden die Dateien für die Struktur und das Dekor überarbeitet und entsprechend des Optimierungsbedarfs angepasst, wenn die Änderungen unmittelbar mittels Rechner an der Datei vorgenommen werden können. Wenn nicht, wird ein Ausdruck der Struktur und/oder des Dekors ausgedruckt, bearbeitet und erneut gescannt, so dass jeweils eine geänderte Datei vorliegt. Die Struktur wird gemäß der angepassten Datei erneut auf eine Strukturgeberfolie ausgedruckt und wie vorstehend beschrieben auf ein Substrat mit Dekor gepresst. Ist das Dekor ebenfalls angepasst worden, wird zuvor auch das angepasste Dekor auf das Substrat gedruckt, so dass überprüft werden kann, ob die geänderte Version der Struktur und ggf. des Dekors zueinander passen. Dieser Vorgang kann so oft wiederholt werden, bis das Ergebnis zufriedenstellend optimiert ist. Es liegt auf der Hand, dass das Herstellen einer Strukturgeberfolie schnell und unkompliziert und im Verhältnis selbst zu kleinen Probe-Pressblechen von ca. 50 cm x 50 cm sehr viel preiswerter ist.
  • Probedrucke und kleine Einzelaufträge können allein unter Nutzung der Strukturgeberfolie hergestellt werden. Größere Mengen von mit einer Struktur versehenen Substraten können dagegen wirtschaftlicher hergestellt werden, indem ein strukturiertes Pressblech eingesetzt wird. Erfindungsgemäß wird die optimierte Datei zum Herstellen eines strukturierten Pressblechs genutzt, so dass auch große Mengen eines mit einer Struktur versehenen Substrats wirtschaftlich hergestellt werden können.
  • Auf diese Weise werden nicht nur die Kosten der Herstellung strukturierter Substrate reduziert. Erfindungsgemäß werden strukturierte Pressbleche nur dann hergestellt, wenn es tatsächlich wirtschaftlich ist, während bisher spekuliert werden musste, ob die Herstellung eines bestimmten strukturierten Pressbleches sich wirtschaftlich lohnt. Gleichzeitig wird die Bevorratung von strukturierten Pressblechen wesentlich einfacher, weil nur noch solche Pressbleche gefertigt werden, die tatsächlich zur Herstellung großer Mengen von strukturierten Substraten erforderlich sind.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen von Strukturen auf einem Substrat mit den Schritten:
    Vorlegen eines Dekors, das mit einer Struktur versehen ist,
    Scannen des Dekors und der Struktur und Speichern von Dekor und Struktur in separaten Dateien,
    Drucken des Dekors auf ein Substrat,
    Drucken der Struktur auf eine Strukturgeberfolie,
    Prägen der Struktur mittels der Strukturgeberfolien auf ein mit dem Dekor versehenes Substrat,
    ggf. Optimieren der Struktur und erneutes Drucken der Struktur auf eine Strukturgeberfolie und Prägen der Struktur mittels der Strukturgeberfolie auf ein mit dem Dekor versehenes Substrat,
    Übertragen der ggf. optimierten Struktur auf ein Prägeblech.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur auf eine Druckseite der Strukturgeberfolie aufgetragen wird, und dass die Struktur, bezogen auf die Druckseite, eine Höhe von 1 µm bis 1000 µm aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur eine Auflösung von 25 dpi bis zu 4800 dpi aufweist.
  4. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturgeberfolie aus Metall, Kunststoff, Papier, Pappe oder einem Verbundwerkstoff hergestellt ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strukturgeberfolie eingesetzt wird, die Aluminium, Polyethylen, hochdichtes Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephtalat, Polyurethan, thermoplastisches Polyurethan, Polyacetat, Polycarbonat, Polyimid, Polystyrol, Polyvinylchlorid oder Polytetrafluorethylen oder eine Kombination dieser Werkstoffe aufweist.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturgeberfolie eine matte, eine glänzende oder eine hochglänzende Druckseite aufweist.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strukturblech ein Edelstahlblech eingesetzt wird.
  8. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Optimieren mehrfach erfolgt.
  9. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor optimiert wird.
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