JP6466949B2 - 金属被覆を塗布することによりプレス型の表面構造を作製するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属被覆を塗布することによりプレス型の表面構造を作製するための方法に関する。

プレスプレート、エンドレスベルト又はエンボスローラとして構成されたエンボス型は、木材加工業で広範囲に使用されている。それは家具の製造だけでなく内装用パネルの製造もあり、この場合パネルは壁や天井や床の領域に使用される。エンボス型を用いて素材板の目に見える面をエンボスすることによって、所望のモチーフ、好ましくは自然の表面構造を写実的な模造を作製できる。この場合、表面のデザインは自由に選択できるので、グラフィックな構造又は模様を選択することもできる。素材板を製造するために、ＨＤＦボード、ＭＤＦボード、ＵＳＢボード、チップボード又は合板であってよい基層の上に樹脂を含浸した紙シートを載せる。紙シートは少なくとも１枚の装飾紙と、装飾紙の上に置かれるオーバーレイシートからなる。紙層の数は自由に選択でき、意図された用途に応じて、例えば装飾層の上に複数のオーバーレイシートを載せることができ、又は装飾層の下に複数のアンダーレイシートを置くことができる。

素材板の湾曲を回避するために、好ましくは両面をほぼ同数のオーバーレイシート及びアンダーレイシートで被覆して基層と圧着する。

樹脂として熱硬化性プラスチック樹脂が、例えばメラミン樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂又はメラミン／尿素樹脂の形で用いられて紙層を透明に現出させるので、完成品においては装飾層又は着色紙層のプリントだけがはっきり見えるように現れる。

プレス機、例えば単段プレスにおいて素材板が加熱されて紙と圧着される。プレス時間と温度が樹脂の架橋度とそれらの表面品質を規定する。プレス時間が経過したら樹脂は所望の架橋度に達して固相状態にある。この工程で樹脂表面はエンボス型の表面構造を受け取る。

さらに、例えばナトロンクラフト紙と上質セルロース紙からなる、樹脂を含浸した紙層は互いにＨＰＬ層として圧着できる。その際に個々の紙層はプリントされ、又は単色で皺を付けられてよく、紙層が透明なために樹脂を含浸した後で装飾模様もしくは色調がはっきり見える。この場合、デザインのバリエーションは装飾紙による素材板と同様に非常に多く、素材板は例えば石、革、織物又は木のイミテーションを有することができる。その際に使用されるプレス型により素材板はプレス工程の後で同時に配置された構造を持つことができる。積層床を製造する際に、例えば装飾構造はそれと同時に進むプレスプレート上の構造によってプレスされ、それによって木のイミテーションの本物らしさが特別に強化されて現れる。この場合、使用する装飾紙にエンボスされた構造が重畳されて、互いに合同のエンボスが行なわれる。その結果として凹部は例えばモチーフの推移に従い、それによって素材板もしくはＨＰＬ層の写実性が特に際立つ。ＨＬＰ層は基層と、例えば接着剤によって接合され得る。

このために構造化された金属のプレスプレート又はエンドレスベルト、好ましくはスチールプレートがエンボス型として表面形成に使用される。エンボスローラを使用する場合、エンボスローラも外面に同様に構造を有するか、又は周囲をエンボスシートで包まれてよい。金属表面の耐摩耗性と分離特性を改善するために、エンボス型に追加で被覆を施す。この被覆は例えばクロムコーティングであってよい。

プレス型の作製は過去にはスクリーンプリント法によって、又は代替として感光層を塗布してから露光し、最後に感光層を現像した後でプレスプレート又はエンドレスプレートを清浄化工程に入れると、感光層の一部だけが残り、これらが後のエッチング工程に対するマスクを形成する。代替として、必要なマスクをデジタル印刷技術によって塗布し、前処理されたプレス型をエッチング工程に入れることが可能である。この場合、装飾紙のデータは正確にマスクの塗布にも使用できるので、最終処理された素材板において特に際立って合同のエンボスを作製できる。最後に挙げたケースではマスクは印刷ヘッドによって塗布され、その場合に印刷ヘッドはＸ軸とＹ軸に沿って移動可能であり、又は印刷ヘッドが固定している場合はプレス型を載せた作業台が印刷ヘッドの下方を移動する。

さらに代替として、ウォータージェット法又はレーザー技術を用いて直接構造化する可能性がある。この場合は表面構造化のために事前にマスクを塗布する必要はない。

プレス型の表面の構造化がどのような形で作製されたかにかかわりなく、表面は複数の清浄化工程を経て、追加的にニッケル皮膜、黄銅皮膜又は銅皮膜で被覆され、続いて表面は別の金属被覆によって仕上げられる。このために好ましくはクロム皮膜が用いられる。金属被覆によって表面は所望の光沢度と必要な表面硬さを得る。光沢度によって、プレス型を用いて処理すべき素材板のプレスが行なわれた後、これによりプレスされた構造が様々なニュアンスや色合いを得ることになる。

上に挙げたすべてのプロセス技術はプレス型の加工に手間がかかり、それは最終的には作製費用に反映する。特にプレス型を複数回エッチングするのは、長い加工時間を必要とする。

それゆえ本発明の課題は、上記の理由からエッチング法をほぼ完全に不要にできる新種の方法を提供することである。

上記の方法課題を解決するために、最初は平坦な表面のプレス型に構造化された表面を形成するために、
部分領域を覆うためにマスクを少なくとも１回塗布するステップと、
覆われていない領域に金属皮膜を少なくとも１回塗布して隆起部からなる表面構造を作製するステップを提案する。

この方法の別の有利な構成は従属請求項から明らかである。

提案された方法によれば表面構造を作製するためにエッチングは不要になる。それに代えて前処理されたプレス型（最初は単なるスチールプレートである）に、マスクを少なくとも１回塗布して表面の部分領域を覆う。マスクが完成したら、覆われていない領域に最初の金属皮膜を少なくとも１回塗布することによって、隆起部からなる表面構造を作製する。

既に最初の金属被覆を塗布することにより軽い表面構造化が行なわれるが、新たにマスクを塗布してから再度金属皮膜を塗布するというように、個々の方法ステップを複数回繰り返すことによって隆起部が層状に形成される。この場合、塗布する皮膜の数は、達成しようとする表面構造の深さのみによって決まる。必要な場合には多数の個別皮膜が上下に重ねて塗布されてよいが、新しい金属皮膜を塗布するためにはその前に新しいマスクが塗布されなければならない。このようにして複数の金属皮膜を上下に重ねて配置することによりほぼピラミッド構造が生じることによって、極めて単純なケースでは事前に塗布されたマスクを取り除くことを不要にできる。むしろ現にあるマスク及び金属皮膜の別の部分領域の上に直接それ以降のマスクを塗布できる。塗布された皮膜の数が所望の構造深さに等しくなったら直ちに、全部のマスクを１度の作業工程で取り除くことができる。代替として新しいマスクを塗布する前にそれまであったマスクを取り除くことも可能である。

そのようなやり方の利点は、これらの方法ステップにおいてプレス型のエッチングを完全に不要にできることである。表面構造の作製は別の金属皮膜を塗布して上下に重ねることによってのみ行われる。金属皮膜のために、例えばニッケル皮膜、銅皮膜又はクロム皮膜が塗布されてよい。表面構造化が完了したら追加的に硬質クロム皮膜が塗布されてよい。

本発明によりマスクを塗布するためにデジタル印刷技術が想定されているが、好ましくはＵＶ塗料が使用され、塗布後に紫外線源で照射して硬化させる。この場合、マスクの塗布は作業台上で、Ｘ成分とＹ成分により張設された平面内で移動可能に配置されている印刷ヘッドを用いて行われる。代替として固定した印刷ヘッドを使用して、作業台がプレス型と一緒にＸ方向とＹ方向に移動することが可能である。

表面構造化のために、方法の別の構成において、後続のマスクはほぼ同じ部分領域に塗布されることが想定されている。この場合、最初に塗布されるマスクにより後の凹部を形成する領域がほぼ確定され、それに対して覆われていない領域では複数の金属皮膜を塗布することによって連続的に表面構造が生じる。この理由から個々のマスクは事前に古いマスクが取り除かれなければ上下に重ねられるか、又は金属被覆の同じ領域と縁領域がマスクで覆われて、後続の被覆工程を隆起した領域でのみ可能にする。金属皮膜はその限りで上下に重ねて塗布され、それによってプレス型の表面に対して垂直に層状に隆起した構造が生じる。ピラミッド状の構造を実現するために、後から塗布されるマスクは塗布幅が広くなりながら連続的に上昇することを特徴とし、最終的には隆起部の狭い領域のみで最後の金属皮膜が形成される。

塗布されるマスクの付着の改善又はプレス型の必要な前処理のために、本発明の別の構成では、最初のマスクを塗布する前にプレス型の表面を電気的、化学的又は機械的に前処理して、例えば金属表面の目荒らしを達成するようにされている。

個々の金属皮膜がピラミッド状に上下に重ねて配置された後、本発明の別の構成では最後の金属皮膜を塗布した後でプレス型の表面に電気的、化学的又は機械的処理を施すようにされている。この場合、層状に塗布された金属皮膜に丸みを付けるためにエッチング法を適用できよう。さらに後続の処理ステップでプレス型が仕上げられ、その際に後続の表面加工は例えば電気的研磨又は機械的研磨によって行われて特定の光沢度を形成する。代替として、後続の表面加工においてエッチング又はつや消しエッチングにより光沢度を形成する可能性もある。このやり方では原則として光沢度はプレス型の全表面にわたって均一に調整される。

種々異なる光沢度を形成する、本発明の別の構成では、後続の表面処理として全面的及び／又は部分的な光沢度形成が行なわれ、その際に光沢度は金属被覆の塗布により、化学的方法により、又は機械的方法により調整されるようになっている。代替としてこの場合もエッチング又はつや消しエッチングにより光沢度調整を行う可能性がある。本質的にここでは素材板の用途が重要であり、作製された素材板が家具産業に使用される場合は、光沢度を調整するために化学的又は機械的処理法が行なわれ、続いて硬質クロムめっきが行なわれる。素材板が床パネルの製造に使用される場合は、光沢度を調整するために問題なく別の金属被覆を塗布でき、プレス型の隆起部の領域における最初の光沢度は既に表面構造化の際に調整できる。

本発明の別の構成では、全面的及び／又は部分的な光沢度調整が後続の表面処理として行なわれるようにされている。この場合、部分的硬質クロム皮膜を形成することにより、同様に光沢度に影響し、例えば凹部を最初はプレス型上のネガ画像として、次いで素材板の表面にプレスした後で隆起部とは異なる光沢度で現出させることも可能である。この場合どの領域が低い光沢度を有し、どの領域が高い光沢度を有するかは、最終製品をどのようにしたいかということと同様、専ら顧客の裁量に委ねられている。提供された方法ステップにより基本的に光沢度に関してあらゆる形成の可能性がある。

ここで本発明の方法の本質的な思想は、表面構造を作製するためのエッチングが不要にされ、個々のマスクを塗布した後に金属皮膜を用いて部分的被覆が行なわれ、これを所望の表面構造が層状に発生するまで複数回繰り返せることである。

本発明の課題は、さらにこの方法を応用するための装置を提供することである。

本発明による装置は表面加工のためのプレス型に対する支持装置からなり、成形された表面構造のデジタル化したデータをマスク塗布の制御に使用し、印刷ヘッドは張設された平面の内部でＸ座標およびＹ座標の方向に可動であり、又は印刷ヘッドが固定している場合は支持装置がＸ方向およびＹ方向に可動であり、少なくとも部分領域を覆うマスクを少なくとも１回塗布可能であり、電解装置内で覆われていない領域に少なくとも１個の最初の金属被覆を塗布する。この工程は少なくとも１回、好ましくは複数回繰り返すことができ、その結果としてプレス型上に層状に配置された表面構造が生じる。この場合、好ましくは既に完成した皮膜の上にさらに別の皮膜が塗布されて、エッチング法を不要にして表面構造化を可能にする。その際に後のプレス型、好ましくはスチールプレートの表面に必要なマスクを塗布し、続いて電解装置、好ましくは電解浴内で最初の金属皮膜を析出させる。

電解浴から取り出した後で表面を洗浄して最初のマスクを取り除くことができる。それに続いて第２のマスクを塗布して金属被覆に関する工程を繰り返すことができる。両工程は相前後して複数回行うことができ、その結果として表面構造の層状形成が生じる。このプロセス技術ではマスクをその都度取り除く代わりに、マスクを表面上に残しておく可能性もある。なぜなら後から塗布されるマスクはそれぞれ塗布幅が先行のマスクより広くなるからである。したがって表面構造化が終了した後で全部のマスクを１度の作業工程で取り除くか、又は塗布された複数のマスクを１回の作業ステップで取り除くことができよう。これはハンドリング又は多重塗布によってマスクが剥離する恐れがない場合に可能である。

本発明はさらに、方法の請求項の何れか一項に従って作製されプレス型をプレスプレート、エンドレスベルト又は円筒状エンボスローラの形で、素材板に写実的に構造化された表面を最大深さ５００μｍでプレス及び／又はエンボスする目的に使用することを想定しており、表面構造化は金属皮膜を層状に塗布することによって行われる。

本発明はさらに、方法ステップのいずれか１つに記載の層状に塗布された表面構造を有するプレス型を使用して作製された素材板に関する。

以下に本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

表面を構造化したプレスプレートの斜視図。 図１に示す層状に塗布された表面構造を有するプレス型を著しく拡大した断面図。 本発明による方法を実施するための装置の平面図。

図１は、スチールプレート又は黄銅プレートからなることができる、表面を構造化したプレスプレート１を斜視図で示す。プレスプレート１の表面２には、例えばマスクと続いて金属被覆を複数回塗布することによって形成された木目３が模造されている。基本的にどんな表面構造も、例えば天然石の表面、地図模様又は代替的な木目構造の模造も形成できる。

ここで周囲の縁４は図示されない油圧単段プレス又は多段プレス内で保持および把捉のために用いられる。

図２は、プレスプレート１の著しく拡大した断面図であり、この図からプレスプレート１は基体８からなり、その上に金属の個々の皮膜９が上下に重ねて配置されている。この場合皮膜構造は基体８の部分領域にマスクを塗布し、続いて金属被覆を行ない、これを数回繰り返すことによって生じる。このためにその都度新しいマスクを塗布し、新しい金属被覆を隆起した領域５と深くなっている領域６によって形成された所望の構造深さまで行うことが必要である。平面図では領域５と領域６から、例えば図１で木目装飾の模造によって生じた構造が得られる。この場合、本発明による方法は表面構造のエッチングが不要とされ、それに代えてマスクを塗布する度に個々の金属皮膜を塗布する。その際、金属皮膜３の数により断面深さを調整することができる。最後に金属皮膜３に硬質クロム皮膜１０が塗布されるが、これは例えばプレスプレート１の全面に延びることができる。しかし代替としてここでも硬質クロム皮膜１０を深くなっている領域６にのみ塗布する一方で、隆起した領域５を光沢度が異なる他のクロム皮膜で覆う可能性がある。この方策により構造化が得られるだけでなく、プレスプレート１で作製される素材板の光沢度調整も行うことができる。

図３は、本発明による方法を実施するための、印刷ヘッド４６を有する装置４０の平面図を示す。装置４０は、平らな作業面４２を有する支持台４１からなる。作業面４２の内部には凹部４３が形成されている。これらの凹部４３は真空ポンプと接続されているので、作業面４２上に載っているプレスプレート１は吸引され、それによって後続の加工工程のために固定され得る。印刷ヘッド４６は横木４５を介してＹ座標の方向に動くことができる。これに対して横木４５はＸ座標の方向に動くことができるので、印刷ヘッド４６はプレスプレート１の表面のあらゆる点に到達できる。印刷ヘッド４６が動く代わりに固定した印刷ヘッド４６を使用して、作業面４２とその上に載ったプレスプレート１をＸ方向とＹ方向に動かすこともできる。

横木４５と印刷ヘッド４６の移動は制御装置４７を介して行われ、移動は成形された３Ｄ構造をデジタル化したデータによって制御される。マスクが完成した後でプレスプレート４６に金属皮膜を施すことができる。

１ プレスプレート
２ 表面
３ 木目
４ 縁
５ 領域
６ 領域
７ 硬質クロム皮膜
８ 基体
９ 皮膜
１０ 硬質クロムめっき
４０ 装置
４１ 支持台
４２ 作業面
４３ 凹部
４５ 横木
４６ 印刷ヘッド
４７ 制御装置

Claims (13)

1. プレス型上に表面構造を作製するための方法であって、少なくとも、
   マスクを少なくとも１回塗布して部分領域を覆うステップと、
   覆われていない領域（５、６）に金属皮膜を少なくとも１回塗布して隆起部からなる表面構造を作製するステップと、を含み、マスクと金属皮膜を多数回層状に塗布し、前記方法ステップにおいてプレス型のエッチングを完全に不要にする方法。
2. マスクをデジタル印刷技術によって塗布することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ＵＶ塗料を使用し、塗布後にＵＶ塗料を紫外線源により照射して硬化させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 後続のマスクをほぼ同じ部分領域（５、６）に塗布することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. 金属皮膜を上下に重ねて塗布し、それによってプレス型の表面に対して垂直に層状に隆起した構造を形成することを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. 後続の合同のマスクは塗布幅が連続的に上昇することを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 後続の金属皮膜はピラミッド状に上下に重ねられていることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 最初のマスクを塗布する前にプレス型の表面を電気的、化学的又は機械的に前処理することを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 最後の金属皮膜を塗着した後でプレス型の表面に電気的、化学的又は機械的処理を施すことを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
10. 後続の表面加工は電気的研磨又は機械的研磨によって行なうこと、又は後続の表面加工はエッチング又はつや消しエッチングによって行うことを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
11. 後続の表面処理として全面的及び／又は部分的な光沢度調整を行い、光沢度は金属被覆の塗布により、化学的方法により、又は機械的方法により行うことを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
12. 後続の表面処理として表面構造の全面的及び／又は部分的な硬質クロムめっき（１０）によって行うことを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法。
13. 請求項１〜１２の何れか一項に記載の方法を適用するための装置であって、表面加工のためのプレス型に対する支持装置を含むものにおいて、
    前記装置は請求項１〜１２の何れか一項に記載の方法を適用するために設計されており、成形された表面構造のデジタル化したデータをマスク塗布の制御に使用し、印刷ヘッド（４６）は張設された平面の内部でＸ座標およびＹ座標の方向に可動であり、又は印刷ヘッド（４６）が固定している場合は支持装置がＸ方向およびＹ方向に可動であり、前記印刷ヘッドは少なくとも部分領域（５、６）を覆うマスクを少なくとも１回塗布するように設計されていて、電解装置内で覆われていない領域（５、６）に最初の金属被覆を少なくとも１回塗布し、及び前記装置はマスク塗布と被覆を少なくとも１回繰り返すように設計されていて、表面構造の層状配置が生じることを特徴とする装置。

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