WO2024068229A1 - Verfahren zur herstellung eines presswerkzeuges - Google Patents

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WO2024068229A1
WO2024068229A1 PCT/EP2023/074650 EP2023074650W WO2024068229A1 WO 2024068229 A1 WO2024068229 A1 WO 2024068229A1 EP 2023074650 W EP2023074650 W EP 2023074650W WO 2024068229 A1 WO2024068229 A1 WO 2024068229A1
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etching
pressing tool
pressing
rounding
brush
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Berthold Thölen
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Hueck Rheinische Gmbh
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    • C25D7/0614—Strips or foils
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    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/02—Etching
    • C25F3/06—Etching of iron or steel

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a pressing tool, wherein the pressing tool has a support structure made of sheet steel, is formed from a pressed sheet and is designed for pressing material panels in heating presses, the method comprising:
  • the invention relates to a pressing tool for pressing material plates in heating presses produced by a method according to one of the preceding claims.
  • the invention relates to a method for producing a material plate with a structured surface by pressing.
  • Material panels for example wood-based panels, are required for the furniture industry and for interior design, for example for laminate floors.
  • the material panels have a core made of MDF (medium density fiberboard) or HDF (high density fiberboard), onto which core various material layers are placed at least on one side, for example an (optical) decorative layer and a protective layer (overlay layer).
  • MDF medium density fiberboard
  • HDF high density fiberboard
  • such material panels are usually provided with the same number of material layers on both sides; in order to connect the individual layers of the material panels (core, material layers, etc.) to one another, they are pressed together in a press using special pressing tools, in particular press plates or endless belts (or rollers). This also involves embossing the surface of the material panels.
  • Hot presses are usually used to heat the various material layers made of thermosetting resins, for example melamine resin, through a Fusion of the plastic materials with the surface of the core.
  • the decorative layers determine the pattern and color design of the material panels; a desired surface structure, however, can be achieved by using suitable pressing tools.
  • a wood or tile decor can be printed on the decorative layer (decorative paper), or decorative layers with patterns and color designs are used that are artistically designed according to the respective purpose.
  • Overlay layers that are printed on the top or bottom can also be used.
  • the pressing tools are provided with a surface structure that conforms to the decorative layer and forms a negative image of the desired surface structure.
  • the pressing tools therefore have a 3D profile (depth structuring) that is modeled on the wood veins of a wooden surface, for example, in order to give the decorative layer of the material panel the appearance of such a wooden surface.
  • pressing tools are used that also have certain levels of gloss or mattness.
  • a specific level of gloss or mattness in a selected surface area of the pressing tool, the possibility is created of creating any reflections or shades in the material plate, which for a viewer, for example, gives the impression of a natural wood, tile or natural stone surface of other materials let arise.
  • the pressing plates or endless belts are used as upper and lower tools in short-cycle presses, which are equipped with Press plates are covered, or in double belt presses with endless belts, whereby the embossing and heating of the material plates takes place simultaneously, so that the thermosetting resins of the decorative and/or overlay layers of the material plates are first melted, the surface structure corresponding to the surface structuring of the pressing tools is introduced into the external material layers, and the structured material layers are connected to the core of the material plate by subsequent hardening.
  • digitized image data of a decorative template can be used to apply an etching resist for structuring the pressed sheets or endless belts.
  • an etching resist is applied to the pressed sheets or endless belts, for example using a digital printer, in order to then carry out an etching process.
  • further processing of the pressing tool can be carried out, with several etching processes being carried out one after the other, preferably in the case of surface structures with particularly deep/high structures.
  • an etching resist is applied to the already etched pressed sheet or endless strip and etching is carried out again until the desired deep structure has been produced.
  • a coarse or fine structuring of the surface structuring can also be carried out, depending on which surface structure is to be given to the material plate.
  • material-applying processes can also be used to produce the surface structure (layer by layer) on the surface of the pressing tools. Most of these processes use masks (masking) to protect the surface of the pressing tool from subsequent material application or removal. By repeatedly applying appropriate masks and then applying or removing material, surface structures of various designs can be produced. Regardless of the process selected, the final result is a surface structure on the pressing tool that represents the negative of the surface structure to be embossed into the material plate. Elevations in the surface structure correspond to the depressions to be embossed in the surface structure of the material plate, or depressions in the surface structure correspond to the elevations that the surface structure of the material plate should have.
  • WO 2009/062488 A2 discloses a pressed sheet with a structured pressed surface.
  • the textured pressing surface includes a structure that has a mountain-like surface with valleys and peaks. Using the pressing surface, a workpiece designed as a material plate with a structured surface can be produced.
  • the structured pressing surface includes a full-surface chrome layer, which rests against the material plate during pressing.
  • the structured pressing surface is produced by deep etching.
  • EP3201278B1 shows a tiltable arrangement of the pressing tool, whereby a flow of the etching liquid flows over the surface of the pressing tool to be treated.
  • the caustic liquid can also be sprayed on
  • the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a method for producing a pressing tool whose surface structuring has different structures, for example coarse and fine structures, with improved levels of detail and quality as well as with fewer etching errors.
  • a pressing tool is to be provided which has a more precise surface structure.
  • a method for producing material panels using a pressing tool is to be provided, which also enables a more precise surface structure on the material panel to be pressed using a more precise pressing tool.
  • the method according to the invention for producing a pressing tool which has a supporting structure made of sheet steel, is formed from a press sheet and is designed for pressing material plates in heating presses, comprises:
  • etching liquid rests in the bath without any flow, meaning that no deposits or particles are washed onto the sides of the raised areas and depressions. This means that there is no sedimentation that would undesirably cover the surfaces to be etched.
  • Method according to one of the preceding claims further comprising removing the masking.
  • the advantageous possibility of removing masking makes it possible to expose masked areas in order to thereby obtain other surface properties or degrees of gloss.
  • Method according to one of the preceding claims further comprising rounding the etched structures. It is particularly advantageous that very sharp-edged structures, such as those typically created during etching, can be rounded to achieve a more natural impression.
  • Method according to one of the preceding claims further comprising applying a wave-shaped basic structure to the surface of the pressing tool by grinding or polishing, with abrasive or polishing agents, in a processing device which has at least one surface processing element with variable contact pressure on the pressing tool to be produced.
  • a processing device which has at least one surface processing element with variable contact pressure on the pressing tool to be produced.
  • the rounding tool guide can be adapted in order to remove more deposits or particles from the structure with a movement in the longitudinal direction, while a better rounding result is achieved with a movement in the transverse direction.
  • Method according to one of the preceding claims further comprising processing the surface of the pressing tool by one or more of pressing, embossing, etching, polishing, laser processing, sandblasting or chemical treatment, grinding, milling and applying at least one coating or a combination thereof.
  • the surface of the pressing tool has at least two different degrees of gloss. In order to be able to produce natural-looking surfaces with the pressing tool, it must have at least two different levels of gloss.
  • Method according to one of the preceding claims further comprising applying at least one chromium layer or a nickel-plated or nickel-containing coating to the surface of the pressing tool or parts thereof.
  • the application of a wear-resistant coating is advantageous for a longer service life of the etched sheet in the pressing insert.
  • Press tool for pressing material plates in heating presses produced by a method according to one of the preceding claims.
  • the essential advantage of a press tool produced by the method according to the invention lies in the precise rounding and the deeper etched structures.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a horizontal etching bath
  • Fig. 2 is a schematic representation of a pressing tool during
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a horizontal bath 4, in particular an etching bath with a processing device 14 which has a surface processing element 15.
  • the processing device 14 can guide the surface processing element 15 over the pressing tool 1 to be processed and has at least two feeds on which the surface processing element 15 can move in the transverse direction 11 and longitudinal direction 12 and also align the surface processing element 15 at an angle to the transverse direction 11 and longitudinal direction 12 or can rotate.
  • the following tools for example, brushes, scrapers, vacuum cleaners or blowers can be used as surface processing elements 15.
  • a brush 16 is preferably used.
  • a brush is to be understood as a tool which has a flexible or resilient part which strokes over the structure 10 and cleans it of etched material 8 such as particles and sediments.
  • a brush can have different basic shapes, with a flat brush with hair, bristles, lips or rags being used in the process.
  • a brush 16 can be smaller in its wiping width than the longitudinal extent 12 or the transverse extent 11 of the pressing tool 1 or can also cover approximately the entire longitudinal extent 12 or the transverse extent 11 of the pressing tool.
  • several surface processing elements 15 can also be arranged next to one another or offset on the processing device 14.
  • a pressing tool 1 provided with an etching-resistant varnish, preferably UV-curing varnish, is inserted into the bath 4.
  • the masking covers an area 3 of the surface 6.
  • the bath 4 can be connected to a power supply to enable electrochemical etching.
  • the pressing tool 1 made of sheet steel is placed horizontally in the bath 4 for etching.
  • the surface 6 to be structured is oriented upwards and the etching liquid 5 is kept at rest in the bath 4 without flow.
  • the removal of material 8 dissolved by etching can be carried out by brushing, stripping, suction or blowing.
  • the material 8 dissolved by etching is removed continuously or repeatedly.
  • an etching liquid 5 such as an acid, in particular iron (1 I 1) chloride, is used to etch the surface and thus to form the surface structure.
  • the areas 3 not covered by the masking 9 are etched and material 8 is released on the surface 6 of the pressing tool 1.
  • the exposure time can be between 5 minutes and 60 minutes.
  • the temperature in the bath 4 can optionally be raised by a heater to a temperature between 35°C and 55°C, preferably 48°C to 51°C
  • the material 8 etched out in the form of particles or sediment is carefully removed from the ridges 17 of the elevations and depressions of the structure 10, for example by a surface treatment element 15 such as a brush 16, without generating too many turbulences in the bath 4.
  • this process can also be used to round the ridges 17 of the structure and thus round the sharp-edged structure resulting from the etching so that it has a more natural appearance.
  • material is etched between 40 and 1500 pm, preferably between 50 and 500 pm.
  • Fig. 2 shows a section of a pressing tool 1 in the bath 4 during processing by the surface processing element 15.
  • Etched-out material 8 is detached from the flanks of the structure 10 and freed from it.
  • the corrosive liquid 5 can thus develop its effect better there.
  • the surface processing element 15, in particular a brush brushes over the ridge of the structure and rounds the sharp-edged edge of the ridge by repeatedly stripping it in one direction or by an oscillating back and forth movement over the ridge.
  • a rounding is achieved through the interaction of caustic liquid 5 and the mechanical removal of the material 8 on the structure 10 to be rounded.
  • the rounding can be carried out in the transverse direction 11 and/or longitudinal direction 12 of the structure 10.
  • the pressing tool 1 Before or after etching in the bath 4, the pressing tool 1 can be given a wave-shaped basic structure 13 on the surface 6.
  • the pressing tool 1 can be processed by grinding or polishing, with grinding or polishing agents, in a processing device 14 which has at least one surface processing element 5 with a variable contact pressure on the pressing tool 1 to be produced. This step can take place inside or outside the bath 4.
  • the removal of material 8 dissolved by etching or rounding can be carried out by a brush 16 in an oscillating brush movement in the transverse direction 11 or longitudinal direction 12 of the structure 10 by being guided by the processing device 14 over the surface 6 of the pressing tool 1.
  • the removal of material 8 dissolved by etching or rounding with a brush 16 can also be carried out at an angle between 0° and 45° to the transverse direction 11 or longitudinal direction 12 of the structure 10.
  • the longitudinal direction of the structure is to be understood as the main orientation of the elevations or ridges or valleys of the structure 10.
  • the transverse direction is intended to be 90° to the longitudinal orientation.
  • the removal of material 8 or rounding loosened by the etching can be done by a brush 16 in a multiple brush movement at an angle of 90° to a ridge 17 of a structure 10.
  • the surface 7 of the pressing tool 7 can be processed by one or more processing methods consisting of pressing, embossing, etching, polishing, laser processing, sandblasting or chemical treatment, grinding, milling and applying at least one coating or one Combination thereof can be carried out.
  • at least one chrome layer or a nickel-plated or nickel-containing coating can be applied to the surface 6 of the pressing tool 1 or parts thereof.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeuges (1), wobei das Presswerkzeug (1) eine Tragstruktur (2) aus Stahlblech aufweist. Das Presswerkzeug (1) ist aus einem Pressblech gebildet und zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst: - Maskieren mindestens eines Bereiches (3) einer Oberfläche (6); und - Ätzen des Stahlbleches in einem Bad (4) mit einer ätzenden Flüssigkeit (5), um eine Oberflächenstruktur (7) herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech zum Ätzen horizontal in das Bad (4) gelegt wird, wobei die zu strukturierende Oberfläche (6) nach oben ausgerichtet ist und die ätzende Flüssigkeit (5) strömungslos ruhend in dem Bad (4) gehalten wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeuqes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeuges, wobei das Presswerkzeug eine Tragstruktur aus Stahlblech aufweist, aus einem Pressblech gebildet ist und zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen ausgebildet ist, wobei das Verfahren umfasst:
Maskieren mindestens eines Bereiches einer Oberfläche; und Ätzen des Stahlbleches in einem Bad mit einer ätzenden Flüssigkeit, um eine Oberflächenstruktur herzustellen.
Weiters betrifft die Erfindung ein Presswerkzeug zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Werkstoffplatte mit einer strukturierten Oberfläche durch Verpressen.
Werkstoffplatten, beispielsweise Holzwerkstoffplatten, werden für die Möbelindustrie und für den Innenausbau, beispielsweise für Laminatfußböden benötigt. Die Werkstoffplatten weisen einen Kem aus MDF (mitteldichte Faserplatte) oder HDF (hochdichte Faserplatte) auf, auf welchen Kern zumindest einseitig verschiedene Matenalauflagen aufgelegt werden, beispielsweise eine (optische) Dekorschicht und eine Schutzschicht (Overlay-Schicht).
Um bei den hergestellten Werkstoffplatten einen Verzug zu vermeiden, werden solche Werkstoffplatten in der Regel beidseitig mit derselben Anzahl von Matenalauflagen versehen; um die die einzelnen Lagen der Werkstoffplatten (Kem, Matenalauflagen, etc.) miteinander zu verbinden, werden diese in einer Presse unter Verwendung spezieller Presswerkzeuge, insbesondere Pressbleche oder Endlosbänder (bzw. auch Walzen), miteinander verpresst. Dabei erfolgt auch eine Oberflächenprägung der Werkstoffplatten. Üblicherweise kommen dabei Heißpressen zum Einsatz, um die verschiedenen Matenalauflagen aus Duroplastharzen, beispielsweise Melaminharz, unter Wärmeeinwirkung durch eine Verschmelzung der Kunststoffmaterialien mit der Oberfläche des Kerns zu verbinden.
Die Dekorschichten bestimmen dabei das Muster und die Farbgestaltung der Werkstoffplatten; eine gewünschte Oberflächenstruktur hingegen kann durch Verwendung passender Presswerkzeuge erreicht werden. Beispielsweise kann ein Holz- oder Fliesendekor auf der Dekorschicht (Dekorpapier) aufgedruckt sein, oder es werden Dekorschichten mit Mustern und Farbgestaltungen verwendet, die entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck künstlerisch gestaltet sind. Hierbei können auch Overlay-Schichten verwendet werden, die auf der Ober- oder Unterseite bedruckt sind.
Zur Verbesserung einer naturgetreuen Nachbildung, insbesondere bei Werkstoffplatten mit Holz-, Fliesen- oder Natursteindekor, werden die Presswerkzeuge mit einer Oberflächenstrukturierung versehen, die deckungskonform zu der Dekorschicht ausgebildet ist und eine Negativabbildung der gewünschten Oberflächenstruktur ausbildet. Deshalb weisen die Presswerkzeuge ein 3D-Profil (Tiefenstrukturierung) auf, welches beispielsweise den Holznerven einer Holzoberfläche nachempfunden ist, um der Dekorschicht der Werkstoffplatte das Erscheinungsbild einer solchen Holzoberfläche zu verleihen.
Zur weiteren Verbesserung einer naturgetreuen Nachbildung, insbesondere von Holz-, Fliesen- oder Natursteinoberflächen, werden Presswerkzeuge eingesetzt, die zudem über bestimmte Glanzgrade bzw. Mattigkeit verfügen. Durch die Einstellung jeweils eines bestimmten Glanzgrades bzw. einer Mattigkeit in einem ausgewählten Oberflächenbereich des Presswerkzeugs wird die Möglichkeit geschaffen, in der Werkstoffplatte etwaige Reflektionen oder Schattierungen zu erzeugen, die für einen Betrachter beispielsweise den Eindruck einer natürlichen Holz-, Fliesen- oder Natursteinoberflächen anderer Materialien entstehen lassen.
Zur Erzielung der deckungskonformen Prägung der Werkstoffplatten - also der erforderlichen Passgenauigkeit von Dekorschicht(en) und Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte - wird für die Produktion der Presswerkzeuge ein hoher Qualitätsstandard gefordert. Insbesondere werden die Pressbleche oder Endlosbänder hierbei als Ober- und Unterwerkzeug in Kurztaktpressen, welche mit Pressblechen belegt sind, oder in Doppelbandpressen bei Endlosbändern eingesetzt, wobei gleichzeitig die Prägung und die Erwärmung der Werkstoffplatten erfolgt, sodass die Duroplastharze der Dekor- und/oder Overlay-Schichten der Werkstoffplatten zunächst aufgeschmolzen werden, die der Oberflächenstrukturierung der Presswerkzeuge entsprechende Oberflächenstruktur in die außenliegenden Matenalauflagen eingebracht wird, und die strukturierten Matenalauflagen durch anschließendes Aushärten mit dem Kem der Werkstoffplatte verbunden werden.
Um die gewünschte Oberflächenstrukturierung in bzw. auf den Presswerkzeugen herzustellen, können etwa digitalisierte Bilddaten einer Dekorvorlage verwendet werden, um ein Ätzresist für die Strukturierung der Pressbleche oder Endlosbänder aufzubringen. Zu diesem Zweck wird, beispielsweise mithilfe eines Digitaldruckers, ein Ätzresist auf die Pressbleche oder Endlosbänder aufgetragen, um anschließend einen Ätzprozess vorzunehmen. Nach Entfernen des Ätzresists kann eine weitere Bearbeitung des Presswerkzeugs erfolgen, wobei vorzugsweise bei Oberflächenstrukturierungen mit besonders tiefen/hohen Strukturen mehrere Ätzvorgänge hintereinander vorgenommen werden können. Hierzu wird auf das bereits geätzte Pressblech oder Endlosband wiederum ein Ätzresist aufgetragen und eine erneute Ätzung durchgeführt, bis die gewünschte Tiefenstruktur hergestellt wurde. Bei den einzelnen Ätzprozessen kann darüber hinaus eine Grob- oder Feinstrukturierung der Oberflächenstrukturierung vorgenommen werden, je nachdem welche Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte verliehen werden soll.
Alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Ätzverfahren oder anderen materialabtragenden Bearbeitungsverfahren können auch materialauftragende Verfahren zur (schichtweisen) Herstellung der Oberflächenstrukturierung auf der Oberfläche der Presswerkzeuge verwendet werden. Bei den meisten dieser Verfahren kommen Masken (Maskierungen) zum Einsatz, durch welche die Oberfläche des Presswerkzeugs vor einem nachfolgenden Materialauftrag oder - abtrag geschützt werden soll. Durch wiederholtes Aufbringen entsprechender Masken und anschließenden Materialauftrag oder -abtrag lassen sich Oberflächenstrukturierungen verschiedenster Ausgestaltungen herstellen. Unabhängig vom jeweils gewählten Verfahren entsteht auf dem Presswerkzeug schlussendlich eine Oberflächenstrukturierung, die das Negativ der in die Werkstoffplatte einzuprägenden Oberflächenstruktur darstellt. Dabei entsprechen Erhebungen in der Oberflächenstrukturierung den einzuprägenden Vertiefungen in der Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte bzw. entsprechen Vertiefungen in der Oberflächenstrukturierung den Erhebungen, welche die Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte aufweisen soll.
Die WO 2009/062488 A2 offenbart ein Pressblech mit einer strukturierten Pressoberfläche. Die strukturierte Pressoberfläche umfasst eine Struktur, die eine gebirgsähnliche Oberfläche mit Tälern und Höhen aufweist. Mittels der Pressoberfläche kann ein als Werkstoffplatte ausgebildetes Werkstück mit einer strukturierten Oberfläche hergestellt werden. Die strukturierte Pressoberfläche umfasst eine vollflächig ausgeführte Chromschicht, welche beim Verpressen an der Werkstoffplatte anliegt. Die strukturierte Pressoberfläche wird durch Tiefätzung hergestellt.
Aus dem Stand der Technik sind vertikale Ätzbäder seit langem bekannt in welchen die Pressbleche vertikal versenkt werden eine Spannung angelegt und die ätzende Flüssigkeit im Kreislauf gepumpt wird.
Die EP3201278B1 zeigt eine neigbare Anordnung des Presswerkzeuges, wodurch eine Strömung der ätzenden Flüssigkeit über die zu behandelnde Oberfläche der Presswerkzeuges strömt. Alternativ kann die ätzende Flüssigkeit auch aufgesprüht werden
Bei allen bekannten Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von Presswerkzeugen erweist es sich jedoch als äußerst schwierig bereits aus der Oberfläche des Presswerkzeuges herausgelöste Ablagerungen bzw. Partikel von den noch zu behandelnden Flächen der Struktur zu entfernen. Durch derartige Ablagerungen wird das Ätzergebnis einerseits in seiner Qualität aber insbesondere bei der präzisen Ausbildung von Strukturen mit ausgeprägten Erhöhungen und Vertiefungen gestört. Einerseits kann die ätzende Flüssigkeit nicht gleichmäßig an den zu bearbeitenden Strukturen anliegen und so werden Bereiche schlichtweg gar nicht geätzt während bei anderen Flanken von Erhebungen oder Vertiefungen eine überschießende Ätzung der freiliegenden Bereiche erfolgt. Insofern spült der laufende Fluss der ätzenden Flüssigkeit die Ecken der Erhebungen und Vertiefungen aus und unterspült die Grate an den Erhebungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeug dessen Oberflächenstrukturierung unterschiedliche Strukturen, beispielsweise Grob- und Feinstrukturen, mit verbesserten Detail- und Qualitätsgrad sowie mit geringeren Ätzfehler aufweist.
Darüber hinaus soll ein Presswerkzeugs bereitgestellt werden, welches eine präzisere Oberflächenstruktur aufweist.
Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung von Werkstoffplatten mittels Presswerkzeugs bereitgestellt werden, welches eine durch ein präziseres Presswerkzeug auch eine präzisere Oberflächenstruktur auf der zu verpressenden Werkstoffplatte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeuges, wobei dieses eine Tragstruktur aus Stahlblech aufweist, aus einem Pressblech gebildet ist und zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen ausgebildet ist, umfasst:
- Maskieren mindestens eines Bereiches einer Oberfläche; und
- Ätzen des Stahlbleches in einem Bad mit einer ätzenden Flüssigkeit, um eine Oberflächenstruktur herzustellen, wobei das Stahlblech zum Ätzen horizontal in das Bad gelegt wird, wobei die zu strukturierende Oberfläche nach oben ausgerichtet ist und die ätzende Flüssigkeit strömungslos ruhend in dem Bad gehalten wird.
Vorteilhaft ist dabei, dass die ätzende Flüssigkeit strömungslos ruhend im Bad liegt und es daher zu keinem Anspülen von Ablagerungen bzw. Partikel an Flanken der Erhöhungen und Vertiefungen erfolgen. Es kommt daher zu keiner Sedimentierung, die die zu ätzenden Flächen ungewünscht bedecken würde. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend kontinuierliches oder wiederholendes Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material. Von Vorteil dabei ist, dass die zu ätzenden Flächen und Flanken der Erhöhungen und Vertiefungen direkt der ätzenden Flüssigkeit ausgesetzt sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material durch Pinseln, Abstreifen, Saugen oder Blasen erfolgt. Dadurch wird es ermöglicht die ätzende Flüssigkeit im Bad weitestgehend ruhend und strömungslos und Verwirbelungen im Bad nur lokal durch das Pinseln, Saugen oder Blasen erfolgen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als ätzende Flüssigkeit eine Säure, insbesondere Eisen(l I l)-chlorid eingesetzt wird. Vorteilhaft bei der Verwendung einer Säure, insbesondere von Eisen(l I l)-chlorid liegt in einer guten Ätzleistung.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend Entfernen der Maskierung. Durch die vorteilhafte Möglichkeit der Entfernung van Maskierungen ist, es maskierte Flächen freizulegen, um dadurch andere Oberflächeneigenschaften oder Glanzgrade zu erhalten.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend Verrunden der geätzten Strukturen. Von besonderem Vorteil ist, dass sehr scharfkantige Strukturen, wie sie bei Ätzen typischerweise entstehen verrundet werden können, um einen natürlicheren Eindruck zu erzielen.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Verrunden in Querrichtung und/oder Längsrichtung der Struktur erfolgen. Vorteilhaft ist es, wenn man je nach gewünschten Zielergebnis der Verrundung, die Verrundungswerkzeugführung anpassen kann.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Aufbringen einer wellenförmigen Grundstruktur auf der Oberfläche des Presswerkzeugs durch Schleifen oder Polieren, mit Schleif- bzw. Poliermittel, in einer Bearbeitungsvorrichtung welche wenigstens ein Oberflächenbearbeitungselement mit veränderlicher Anpresskraft auf das herzustellende Presswerkzeug aufweist. Um einen besonders rustikalen Eindruck von zum Beispiel Bodenpaneelen erzielen zu können ist es vorteilhaft das Pressblech vor oder nach der Ätzbehandlung mit einer welligen Grundstruktur zu versehen. Dies imitiert eine abgenutzte oder abgegangene Oberfläche von zum Beispiel einem Bodenpaneel.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material oder Verrunden durch einen Pinsel in einer oszillierende Pinselbewegung in Querrichtung oder Längsrichtung der Struktur erfolgt. Vorteilhaft ist es, wenn man je nach gewünschten Zielergebnis der Verrundung, die Verrundungswerkzeugführung anpassen kann um bei einer Bewegung in Längsrichtung mehr Ablagerungen oder Partikel aus der Struktur entfernen kann während man bei einer Bewegung in Querrichtung ein besseres Verrundungsergebnis erzielt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material oder Verrunden durch einen Pinsel in einer oszillierende Pinselbewegung in einem Winkel zwischen 0° und 45° zur Querrichtung oder Längsrichtung der Struktur erfolgt. Eine Pinselbewegung in einem Winkel zur Strukturausrichtung kann zu einem gleichzeitigen Abtransport von Partikeln und einer gleichzeitigen Verrundung von Graten an Erhöhungen oder Vertiefungen beitragen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material oder Verrunden durch einen Pinsel in einer mehrfachen Pinselbewegung in einem Winkel von 90° zu einem Grat einer Struktur erfolgt. Vorteilhaft kann es dabei sein, dass die die Pinselstreichbewegung nur in eine Richtung über einen Grat hinweg erfolgt, um nur eine Seite eine Flanke einer Erhöhung bearbeiten zu können.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Bearbeiten der Oberfläche des Presswerkzeugs durch eines oder mehrere aus Pressen, Prägen, Ätzen, Polieren, Laserbearbeitung, Sandstrahlen oder chemische Behandlung, Schleifen, Fräsen und Aufbringen mindestens einer Beschichtung oder eine Kombination davon umfasst. Durch eine Kombination von mehreren Bearbeitungsverfahren können vorteilhafterweise mehrere Oberflächeneffekte kombiniert werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des Presswerkzeuges mindestens zwei voneinander verschiedene Glanzgrade aufweist. Besonders um natürlich wirkende Oberflächen mit dem Presswerkzeug herstellen zu können muss dieses über zumindest zwei unterschiedliche Glanzgrade verfügen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Aufbringen mindestens einer Chromschicht oder einer vernickelten oder nickelhaltigen Beschichtung auf der Oberfläche des Presswerkzeuges oder Teilen davon. Von Vorteil für eine höhere Standzeit des geätzten Bleches im Presseinsatz ist die Anbringung einer verschleißbeständigen Beschichtung.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Ätzen jeweils zwischen 40 bis 1500 pm, bevorzugt zwischen 50 bis 500 pm, Material geätzt werden. Durch das laufende Freihalten der zu ätzenden Flächen ist es vorteilhafterweise möglich sehr viel tiefere Ätzungen zu realisieren als dies mit Verfahren aus dem Stand der Technik möglich war.
Presswerkzeug zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. Der wesentliche Vorteil eines mit dem erfindungsgegenständlichen Verfahren hergestellten Presswerkzeuges liegt in der präzisen Verrundung und der tieferen Ätzstrukturen.
Verfahren zum Herstellen einer Werkstoffplatte mit einer strukturierten Oberfläche durch Verpressen, wobei zum Verpressen der Werkstoffplatte ein Presswerkzeug gemäß Anspruch 18 eingesetzt wird. Für Werkstoffplatten, die mit einem erfindungsgegenständlichen Presswerkzeug verpresst wurden, ergibt sich der Vorteil, dass diese durch die verrundeten Grate eine natürlichere Optik aufweisen. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines horizontalen Ätzbades
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Presswerkzeuges während der
Bearbeitung im Ätzbad
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines horizontalen Bades 4, insbesondere einem Ätzbad mit einer Bearbeitungsvorrichtung 14 welche ein Oberflächenbearbeitungselement 15 aufweist. Die Bearbeitungsvorrichtung 14 kann das Oberflächenbearbeitungselement 15 über das zu bearbeitende Presswerkzeug 1 führen und weist dazu zumindest zwei Vorschübe auf welche das Oberflächenbearbeitungselement 15 in Querrichtung 11 und Längsrichtung 12 bewegen kann und ebenso das Oberflächenbearbeitungselement 15 in einen Winkel zur Querrichtung 11 und Längsrichtung 12 ausrichten bzw. drehen kann. Als Oberflächenbearbeitungselemente 15 können zum Beispiel folgende Werkzeuge zur Anwendung kommen Pinsel, Abstreifer, Sauger oder Bläser. Bevorzugterweise kommt ein Pinsel 16 zum Einsatz. Als Pinsel ist dabei ein Werkzeug zu verstehen, welches einen flexiblen bzw. nachgiebigen Teil aufweist, welcher über die Struktur 10 streicht und diese von abgeätzten Material 8 wie Partikel und Sedimenten reinigt. Ein Pinsel kann unterschiedliche Grundformen aufweisen, wobei ein Flachpinsel mit Haaren, Borsten, Lippen oder Lappen im Verfahren zur Anwendung kommen kann. Ein Pinsel 16 kann in seiner Abstreifbreite kleiner als Längserstreckung 12 oder der Quererstreckung 11 des Presswerkzeuges 1 sein oder aber auch annähernd die gesamte Längserstreckung 12 oder der Quererstreckung 11 des Presswerkzeuges abdecken. Alternativ können auf der Bearbeitungsvorrichtung 14 auch mehrere Oberflächenbearbeitungselemente 15 nebeneinander oder versetzt angeordnet sein. In das Bad 4 wird ein mit einem ätzresistenten Lack, bevorzugt UV aushärtenden Lack versehenes Presswerkzeug 1 eingelegt. Die Maskierung bedeckt dabei einen Bereich 3 der Oberfläche 6. Das Bad 4 kann an eine Spannungsversorgung angeschlossen sein, um ein elektrochemisches Ätzen zu ermöglichen.
Das Presswerkzeug 1 aus Stahlblech wird zum Ätzen horizontal in das Bad 4 gelegt. Die zu strukturierende Oberfläche 6 wird nach oben ausgerichtet ist und die ätzende Flüssigkeit 5 strömungslos ruhend in dem Bad 4 gehalten.
Das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material 8 kann durch Pinseln, Abstreifen, Saugen oder Blasen erfolgen. Bevorzugt erfolgt dabei ein kontinuierliches oder wiederholendes Entfernen on durch das Ätzen gelöstem Material 8.
Im Verfahren wird zum Ätzen der Oberfläche und damit zum Ausbilden der Oberflächenstruktur eine ätzende Flüssigkeit 5 wie eine Säure, insbesondere Eisen(l I l)-chlorid eingesetzt. Die nicht von der Maskierung 9 bedecken Bereiche 3 werden dabei geätzt und Material 8 wird auf der Oberfläche 6 des Presswerkzeuges 1 gelöst. Die Einwirkzeit kann dabei zwischen 5 Minuten und 60 Minuten betragen. Die Temperatur im Bad 4 kann optional durch eine Heizung auf eine Temperatur zwischen 35°C und 55°C, bevorzugt 48°C bis 51 °C angehoben werden
Das so aus herausgeätzte Material 8 in Form von Partikeln oder Sediment wird zum Beispiel durch ein Oberflächenbearbeitungselemente 15 wie einem Pinsel 16 vorsichtig ohne zu viele Verwirbelungen im Bad 4 zu erzeugen von den Graten 17 der Erhebungen und Vertiefungen der Struktur 10 entfernt. Gleichzeitig oder in einem gesonderten Verfahrensschritt nach der Entfernung der Maskierung kann dieses Verfahren auch dazu eingesetzt werden die Grate 17 der Struktur zu Verrunden und so die aus der Ätzung resultierenden scharfkantige Struktur so zu verrunden, dass diese einen natürlicheren Eindruck bekommt.
Beim Ätzen werden jeweils zwischen 40 bis 1500 pm, bevorzugt zwischen 50 bis 500 pm, Material geätzt.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Presswerkzeuges 1 im Bad 4 während der Bearbeitung durch das Oberflächenbearbeitungselement 15. Herausgeätztes Material 8 wird dabei von den Flanken der Struktur 10 gelöst und diese davon befreit. Die ätzende Flüssigkeit 5 kann so besser dort ihre Wirkung entfalten. Gleichzeitig oder in einem gesonderten reinen Verrundungsprozessschritt streift das Oberflächenbearbeitungselement 15 insbesondere ein Pinsel über den Grat der Struktur und verrundet durch wiederholtes darüber Streifen in einer Richtung oder durch eine oszillierende Hin- und Herbewegung über den Grat den scharfkantigen Rand des Grates. Dadurch wird eine Verrundung durch das Zusammenwirken von ätzender Flüssigkeit 5 und der mechanischen Entfernung des Materials 8 an der zu verrundenden Struktur 10 erzielt.
Das Verrunden kann in Querrichtung 11 und/oder Längsrichtung 12 der Struktur 10 erfolgen.
Vor oder nach dem Ätzen im Bad 4 kann das Presswerkzeug 1 eine wellenförmigen Grundstruktur 13 auf der Oberfläche 6 erhalten. Dazu kann des Presswerkzeugs 1 durch Schleifen oder Polieren, mit Schleif- bzw. Poliermittel, in einer Bearbeitungsvorrichtung 14 welche wenigstens ein Oberflächenbearbeitungselement 5 mit veränderlicher Anpresskraft auf das herzustellende Presswerkzeug 1 aufweist, bearbeitet werden. Dieser Schritt kann innerhalb oder außerhalb des Bades 4 erfolgen.
Das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material 8 oder Verrunden kann durch einen Pinsel 16 in einer oszillierende Pinselbewegung in Querrichtung 11 oder Längsrichtung 12 der Struktur 10 erfolgen, indem dieser von der Bearbeitungsvorrichtung 14 über die Oberfläche 6 des Presswerkzeuges 1 geführt wird.
Das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material 8 oder Verrunden durch einen Pinsel 16 kann auch in einem Winkel zwischen 0° und 45° zur Querrichtung 11 oder Längsrichtung 12 der Struktur 10 erfolgen. Unter Längsrichtung der Struktur ist die Hauptausrichtung der Erhebungen bzw. Grate oder Täler der Struktur 10 zu verstehen. Die Querrichtung ist 90° zur Längsausrichtung dazu vorgesehen.
Das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material 8 oder Verrunden kann durch einen Pinsel 16 in einer mehrfachen Pinselbewegung in einem Winkel von 90° zu einem Grat 17 einer Struktur 10 erfolgen. Nach dem Entfernen des Presswerkzeuges 1 aus dem Bad 4 kann ein Bearbeiten der Oberfläche 7 des Presswerkzeugs 7 durch eines oder mehrere Bearbeitungsverfahren aus Pressen, Prägen, Ätzen, Polieren, Laserbearbeitung, Sandstrahlen oder chemische Behandlung, Schleifen, Fräsen und Aufbringen mindestens einer Beschichtung oder eine Kombination davon durchgeführt werden. Ebenso kann ein Aufbringen mindestens einer Chromschicht oder einer vernickelten oder nickelhaltigen Beschichtung auf der Oberfläche 6 des Presswerkzeuges 1 oder Teilen davon vorgesehen sein.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombi-nationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. Bezugszeichenaufstellung
Presswerkzeug
Tragstruktur
Bereich
Bad
Ätzende Flüssigkeit
Oberfläche
Oberflächenstruktur
Material
Maskierung
Struktur
Querrichtung
Längsrichtung
Grundstruktur
Bearbeitungsvorrichtung
Oberflächenbearbeitungselement
Pinsel
Grat

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeuges (1 ), wobei das Presswerkzeug (1 ) eine Tragstruktur (2) aus Stahlblech aufweist, aus einem Pressblech gebildet ist und zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen ausgebildet ist, wobei das Verfahren umfasst:
- Maskieren mindestens eines Bereiches (3) einer Oberfläche (6); und
- Ätzen des Stahlbleches in einem Bad (4) mit einer ätzenden Flüssigkeit (5), um eine Oberflächenstruktur (7) herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech zum Ätzen horizontal in das Bad (4) gelegt wird, wobei die zu strukturierende Oberfläche (6) nach oben ausgerichtet ist und die ätzende Flüssigkeit (5) strömungslos ruhend in dem Bad (4) gehalten wird. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend kontinuierliches oder wiederholendes Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material (8). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material (8) durch Pinseln, Abstreifen, Saugen oder Blasen erfolgt. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als ätzende Flüssigkeit (5) eine Säure, insbesondere Eisen(l I l)-chlorid eingesetzt wird. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend Entfernen der Maskierung (9). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend Verrunden der geätzten Strukturen (10). Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Verrunden in Querrichtung (11 ) und/oder Längsrichtung (12) der Struktur (10) erfolgen. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Aufbringen einer wellenförmigen Grundstruktur (13) auf der Oberfläche (6) des Presswerkzeugs (1) durch Schleifen oder Polieren, mit Schleif- bzw. Poliermittel, in einer Bearbeitungsvorrichtung (14) welche wenigstens ein Oberflächenbearbeitungselement (15) mit veränderlicher Anpresskraft auf das herzustellende Presswerkzeug (1 ) aufweist. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material (8) oder Verrunden durch einen Pinsel (16) in einer oszillierende Pinselbewegung in Querrichtung (11 ) oder Längsrichtung (12) der Struktur (10) erfolgt. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material (8) oder Verrunden durch einen Pinsel (16) in einer oszillierende Pinselbewegung in einem Winkel zwischen 0° und 45° zur Querrichtung (11 ) oder Längsrichtung (12) der Struktur (10) erfolgt. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material (8) oder Verrunden durch einen Pinsel (16) in einer mehrfachen Pinselbewegung in einem Winkel von 90° zu einem Grat (17) einer Struktur (10) erfolgt. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Bearbeiten der Oberfläche (6) des Presswerkzeugs (1 ) durch eines oder mehrere aus Pressen, Prägen, Ätzen, Polieren, Laserbearbeitung, Sandstrahlen oder chemische Behandlung, Schleifen, Fräsen und Aufbringen mindestens einer Beschichtung oder eine Kombination davon umfassende Behandlungsverfahren. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche (6) des Presswerkzeuges (1 ) mindestens zwei voneinander verschiedene Glanzgrade aufweist. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Aufbringen mindestens einer Chromschicht oder einer vernickelten oder nickelhaltigen Beschichtung auf der Oberfläche (6) des Presswerkzeuges (1 ) oder Teilen davon. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Ätzen jeweils zwischen 40 bis 1500 pm, bevorzugt zwischen 50 bis 500 pm, Material geätzt werden. Presswerkzeug (1) zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. Verfahren zum Herstellen einer Werkstoffplatte mit einer strukturierten Oberfläche durch Verpressen, wobei zum Verpressen der Werkstoffplatte ein Presswerkzeug (1 ) gemäß Anspruch 16 eingesetzt wird.
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