WO2024068232A1 - Pressing tool with a nickel layer - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to pressing tools for pressing material panels in heating presses, comprising:
- the invention further relates to a method for treating a surface of a pressing tool.
- 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). The surface of the material panels is also embossed in the process. Hot presses are usually used to connect the various material layers made of thermosetting resins, for example melamine resin, to the surface of the core under the influence of heat by fusing the plastic materials.
- thermosetting resins for example melamine resin
- the decorative layers determine the pattern and color design of the material panels; a desired surface structure 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 schemes can be used that are artistically designed according to the respective intended use.
- Overlay layers can also be used that are printed on the top or bottom.
- 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 certain level of gloss or mattness in a selected surface area of the pressing tool, it is possible to create any reflections or shades in the material plate that give the viewer the impression of a natural wood, tile or natural stone surface of other materials, for example.
- the pressing plates or endless belts are used as upper and lower tools in short-cycle presses, which are covered with pressing plates, or in double-belt presses with endless belts, whereby the embossing and heating of the material plates takes place at the same time, 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 bonded to the core of the material plate by subsequent curing.
- 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, preferably in the case of surface structures with particularly deep/high structures, several etching processes can be carried out one after the other.
- 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 rough 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.
- a surface structure is ultimately created on the pressing tool, which represents the negative of the surface structure to be embossed into the material plate.
- Raised areas in the surface structure correspond to the depressions to be embossed in the surface structure of the material plate, or depressions in the Surface structuring the elevations which the surface structure of the material plate should have.
- WO 2009/062488 A2 discloses a press plate with a structured press surface.
- the structured press surface comprises a structure that has a mountain-like surface with valleys and peaks. Using the press surface, a workpiece designed as a material plate with a structured surface can be produced.
- the structured press surface comprises a full-surface chrome layer that lies against the material plate during pressing.
- the structured press surface is produced by deep etching.
- WO 2008/120058 A1 discloses a pressing tool whose pressing surface is formed by a layer which consists of a metal matrix with mineral or ceramic particles embedded therein.
- additional surface coatings are provided on the pressing tools, which serve to improve the properties of the tool in the pressing process, in terms of chemical resistance, wear resistance and its hardness. These are often provided to ensure uniform properties of the pressing tool for the pressing process itself.
- a disadvantage of state-of-the-art pressing tools is that, due to the surfaces produced and the protective coatings applied to them, they often exhibit undesirable distortions or tolerance deviations in the structure or relief to be embossed, which results in qualitative losses in the material plates, particularly with regard to their appearance.
- the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a pressing tool and a method for processing a pressing tool, by means of which a user is able to avoid unintentional deviations from the desired surface contour and yet to be able to meet the mechanical and chemical requirements for protective or surface coatings.
- This task is solved by a device and a method according to the claims.
- the pressing tool according to the invention is characterized in that the surface coating is formed by a layer of nickel or a nickel alloy and has a uniform or constant layer thickness.
- a particularly contour-true tool surface can be obtained and at the same time the necessary properties with regard to the requirements for corrosion protection or chemical resistance, as well as the required surface hardness, can be met.
- its optical properties can be reproduced directly, for example a matt impression with a certain mattness.
- the use of a layer of chemical nickel has proven to be particularly advantageous. Chemical nickel is a layer obtained using a deposition method that was deposited without the use of an external electric current.
- a further advantage of the invention is that it is possible to provide a chromium-free pressing tool and a chromium-free process for producing such a pressing tool, since chromium is increasingly being avoided entirely in applications due to its environmentally and health-damaging properties.
- the layer has evenly distributed pores, which can be introduced, for example, in a coating process.
- a matte structure can be provided using simple methods without requiring additional forming steps for the coating.
- the pores have an average pore diameter of 0.1 pm to 1 pm, in particular 0.1 pm to 0.5 pm. This measure can produce a particularly matt impression on a material plate.
- the layer can have a pore content of at least 100 pores/cm 2 .
- the layer has a phosphorus content of 1-13%.
- the layer can have a thickness of 2-50 pm, in particular 5 to 25 pm.
- Thin layers have the advantage that targeted pores can be created more easily. With thicker layers, improved wear and corrosion resistance can be achieved.
- mineral particles can be embedded in the layer of the pressing tool.
- the mineral particles of the metal layers in particular have a Mohs hardness of at least 8.
- They preferably have a size in the nanometer or micrometer range, e.g. 0.1 pm to 5 pm. This allows the mineral particles to be embedded relatively homogeneously in the metal layers, giving the pressing tool a relatively homogeneous wear resistance over its entire pressing surface.
- the size of the individual mineral particles can be different or essentially the same.
- the mineral particles preferably have a volume fraction of at least 20% - 80%, in particular 50% - 70%, based on the volume of the layer with mineral particles embedded therein. Based on the size, the volume fraction and the type of minerals of the mineral particles, the desired degree of hardness or wear resistance of the layer can be adjusted.
- the mineral particles include in particular diamond particles.
- the diamond particles are preferably industrial diamond particles, ie the diamond or generally the mineral particles can be artificially produced.
- the minerals silicon carbide, boron nitride, boron carbide, aluminum oxide and titanium oxide are suitable as Mineral particles can also be used.
- the mineral particles can also preferably be in the form of mineral powder, in particular diamond powder and preferably industrial diamond powder.
- the particles can preferably have a size of 0.5 pm to 1 pm, depending on the layer thickness.
- the layer is a partial layer.
- the partial layer can preferably be provided in those areas of the surface that have elevations. This refers to those elevations that primarily come into contact with a workpiece in a pressing process.
- the partial layer can also have a different degree of gloss compared to the surface underneath.
- the layer can also be a hardened layer, preferably with a Vickers hardness of 700 to 1100 HV. At this point, it should be mentioned that the hardness can also exceed this, depending on the processes used to produce the layers.
- the substrate has a blasted surface on which surface the layer is arranged.
- a blasted surface By means of a blasted surface, an improved adhesion of the layer can be achieved, as well as a matting.
- a method according to the invention for treating a surface of a pressing tool is characterized in that the surface coating is applied in a coating process using a layer of nickel or a nickel alloy with a uniform layer thickness. This measure ensures a uniform coating to maintain the surface structure.
- the layer is applied in an electrolyte without external current during the coating process.
- This measure makes it possible to achieve a contour-accurate coating and to control the layer thickness during the coating process.
- Electroless processes are electroplating applications in which coating is carried out without an external circuit. This process technology enables a particularly uniform layer thickness to be achieved.
- Another advantage of this method is that even large-area pressing tools with severe unevenness can be used to apply uniform layers, as the chemical nickel is deposited evenly, especially in the areas that have not yet been coated.
- a substrate material which is less noble than a metal to be deposited by means of an electrolyte can, for example, be introduced into said electrolyte by means of reduction deposition and coated by means of the metal from the electrolyte.
- the pH value of the electrolyte is monitored and regulated.
- the coating can be optimally regulated.
- an acid content of the electrolyte is adjusted.
- the speed of the separation process can be determined by regulating the acid content.
- pores which have a desired pore property are introduced in the layer in a uniformly distributed manner by using a pore adjustment process.
- matting can be carried out using particularly simple means, since the matting can be adjusted using the pore properties.
- the pore adjustment process preferably includes a method for actively influencing the pores during coating.
- a possible embodiment provides that the pore properties of the pores in the pore adjustment process are maintained by ending the coating process early. With this measure, an even distribution of the pores can be achieved, as well as a particularly economical method for producing the pores. Furthermore, it can be provided that the pore properties of the pores in the pore adjustment process are maintained by regulating a nickel concentration of the electrolyte. For example, deposition can also be controlled by reducing the nickel concentration in the electrolyte.
- phosphorus is introduced into the layer in a proportion of 1-13% during the coating process.
- Hypophosphite can be used to produce nickel layers with phosphorus content.
- a surface of the substrate can be blasted before the coating process.
- the surface coating is partially applied by masking at least one area of a surface of the substrate, thereby obtaining a partial layer.
- the masking is carried out by passivation of at least one area of the surface of the substrate.
- This measure makes it possible to achieve simple masking for a (chemical) coating process.
- chromium is suitable for passivation.
- aluminum, nickel, titanium, lead, zinc and silicon are also suitable as alternatives to avoid passivation.
- an anodized layer can be provided for masking.
- the layer can be heat treated after the coating process. Heat treatment can be used to achieve improved adhesion properties of the surface coating, as well as to increase hardness and wear resistance.
- the layer is hardened at a temperature of 250°C to 500°C. With tempering at these temperature ranges, Vickers hardnesses of up to 1100 HV can be achieved.
- the pores are subsequently treated by means of heat treatment, since thermal expansion and relaxation of the material in the area of the pores, in the direction of the pores, is used to influence the pore size. This makes it possible to subsequently change the pores by means of heat input, by using the lower resistance of the material of the layer in the area of the pores.
- Fig. 1 A diagrammatic representation of a pressing tool
- Fig. 3 is a plan view of an embodiment of a surface coating
- Fig. 4 a coating process for producing a surface coating
- Fig. 5 shows an embodiment of a layer according to the invention with mineral particles
- Fig. 6 shows a possible manufacturing process for a partial layer.
- FIG. 1 shows a pressing tool 1 with a substrate 2 and a surface structure 3 attached thereto, which transfers the structure to the workpiece when pressing a workpiece with the pressing tool 11, for example in a heating press.
- This allows the structure, which corresponds to the grain of a wood, for example, to be transferred to the workpiece, giving the workpiece a wooden look.
- the pressing tool 1 which can be, for example, a pressed sheet or an endless belt, is processed.
- This processing can be carried out by any one of sandblasting, chemical treatment, pressing, embossing, etching, polishing, laser processing, grinding, milling and application of coatings, or a combination of several of these.
- FIG. 2 shows a possible embodiment of a surface structure 3 on a substrate 2, which is provided with a surface coating 4 according to the invention, comprising a layer 5 made of nickel or nickel alloy with a uniform layer thickness 6.
- the layer 5 preferably has a layer thickness 6 of 2 -50 pm, especially 5 to 25 pm.
- contour-accurate embossing can be ensured by means of the uniform layer thickness 6, since the surface structure 3 formed on the substrate 2 is retained in the layer 5 by the uniform layer thickness 6.
- the surface structure 3 itself can have a different and multi-part layer structure, with different layers 13. Furthermore, the surface structure 3 can also only be formed by means of a further layer 13 or can only be formed in the substrate 2. To produce the surface structure 3, use the possible methods mentioned at the beginning and Applications noted.
- the surface structure 3 can be designed as a fine or coarse structure and, as shown, form different valleys and elevations and be formed into different layers 13 or penetrate them.
- the nickel layer 5 according to the invention can preferably be made from chemical nickel, which ensures a particularly contour-true design corresponding to the surface structure 3, as well as a consistently uniform layer thickness 6.
- the substrate 2 can have a blasted surface 9, on which surface 9 the layer 5 is arranged.
- the adhesive properties of the layer 5 can be improved, but a special mattness can also be achieved for the optics of the pressing tool to be transferred.
- FIG 3 shows a top view of an embodiment of a surface coating 4 with a layer 5 according to the invention.
- the layer 5 preferably has evenly distributed pores 7.
- a matt surface can be produced on a material plate, as mentioned at the beginning. It is advantageous if the pores 7 have an average pore diameter 8 of 0.1 pm to 1 pm, in particular 0.1 pm to 0.5 pm, in order to achieve a desired matt appearance.
- the pores 7 can penetrate the layer 5 to the surface underneath, or can only penetrate into the layer 5.
- the pores can be created, for example, by controlling a coating process, which will be discussed in more detail below.
- the layer 5 with the pores 7 is shown roughly schematically and is not limited to the conditions shown.
- Fig. 4 schematically shows a method for treating a surface 9 of a pressing tool, wherein a surface coating 4 is applied to a substrate 2.
- the surface coating 4 is applied in a coating process 10 by means of a layer 5 made of nickel or a nickel alloy with a uniform layer thickness.
- the layer 5 can preferably be deposited in an electrolyte 11 without external current.
- the electrons required to separate or reduce the nickel ions by means of a redox reaction are generated in the bath itself.
- the substrate 2 or the pressing tool acts as a heterogeneous catalyst.
- the reducing agent is oxidized on the surface 9 of the substrate 2 to be coated and thus releases electrons.
- the released electrons reduce the metal ions on the surface 9 of the substrate 2 to metal atoms, which are deposited on the surface 9 as a metal layer, in the application of the invention as a nickel layer 5.
- the redox reaction occurs very slowly because only a proportion of metal ions and reducing agent leads to an exchange of electrons. At higher concentrations of metal ions, the redox reaction occurs much faster.
- the coating process can therefore also be controlled via the concentration.
- Hypophosphite can be used to introduce phosphorus or to achieve a phosphorus content, for example in the range of 1-13%.
- Nickel sulfate for example, can be used as an electrolyte.
- pH value of the electrolyte 11 is monitored and regulated in order to ensure constant deposition conditions.
- a pH measurement can be provided in the coating process 10.
- an acid content of the electrolyte 11 can be set in order to specifically achieve and control the phosphorus content.
- a central control device 14 which monitors and regulates the process parameters and can optionally operate dosing devices (not shown).
- dosing devices not shown.
- the Ni concentration of the electrolyte is regulated by means of additional dosing of Ni-poor or Ni-rich electrolytes.
- the aforementioned evenly distributed pores can be introduced into the layer 5, which pores have a desired pore property by using a pore adjustment process. As also already mentioned, these can be used to produce a matte structure of the pressing tool.
- the pores or the pore property can be obtained by prematurely ending the coating process 10, whereby the layer 5 is incompletely deposited and a pore size and distribution is established depending on the time of termination.
- the pores or the pore property can be obtained by depleting the electrolyte 11 of nickel by controlling the nickel concentration of the electrolyte 11.
- the surface 9 of the substrate 2 can be blasted before the coating process 10, for example by means of sandblasting.
- the layer 5 is not deposited on the entire surface 9 of the substrate 2 by at least one area 12 the surface 9 is masked.
- a coating or a paint finish can be applied in this area 12 before the coating process 10.
- the pressing tool or the layer 5 can be subjected to a heat treatment.
- the wear resistance and hardness of the layer 5 can be further increased by means of a heat treatment.
- better adhesion properties of the layer 5 to the surface 9 can be achieved.
- a heat treatment in the range of 150 to 250°C can be carried out, in a range of 1 to approx. 4 hours.
- the heat treatment or tempering for hardening is preferably carried out in a range of over 250°C to 500°C, depending on the duration or treatment time, which can preferably be between 0.5 and 4 hours.
- a Vickers hardness of over 800 to 1100 can be achieved.
- An untreated nickel layer usually has a hardness of up to max. 500 HV.
- the pores are subsequently treated by means of a heat treatment, since a thermal expansion of the material and a relaxation of the material in the area of the pores, in the direction of the pores, is used to influence the pore size.
- the mineral particles 15 are preferably introduced in the coating process.
- further layers 13 of the substrate 2 can be provided, which preferably consist of metal layers.
- the additional layers 13 can also have mineral particles 15.
- individual layers can be produced using different coating processes, whereby mineral particles 15 can optionally be introduced into the respective layers in the coating process.
- the mineral particles of the additional layers 13 can also differ from those mineral particles 15 of the nickel layer.
- the mineral particles 15 into the layer 5 it can be provided that they are applied to the surface 9 of the substrate 2 before the coating process, for example with an adhesive, and then the layer 5 is applied. In this way, a targeted introduction of the particles can be provided in certain areas of the layer 5, for example only in the elevations.
- the layer preferably has a layer thickness selected for the particle size.
- FIG. 6 shows a possible embodiment for producing a layer 5 according to the invention, the layer being a partial layer and thus having recesses 19.
- the recesses 19 of the layer can be produced by means of masks 18, which are arranged on the surface 9 of the substrate 2 in order to partially mask them.
- the masks 18 can preferably be arranged in the depressions 16 of the surface structure 3, so that the partial layer 5 is deposited on the elevations 17 of the surface structure 3.
- the partial layer can in turn have mineral particles 15, as is also indicated.
- the pressing surface is in contact with the workpiece and is therefore subject to wear.
- This wear is particularly pronounced in the areas of the elevations, at least preferably in the area of certain elevations, which is why the mineral particles are preferably embedded in the partial layer.
- This increases the wear resistance of the partial layer and thus the wear resistance of the pressing surface at least in the predetermined areas and thus preferably at least in the areas associated with the elevations or certain elevations of the pressing surface.
- a nickel layer without mineral particles is applied, as indicated by the layer 5a, whereby a full-surface nickel layer is obtained which only partially has mineral particles 15. In the example shown, namely only in the area of the elevations.
- the masks can be applied, for example, using a print head.
- the pressing tool is a pressing sheet
- the masks are preferably applied with such a print head, which is arranged above the pressing surface to be produced and which is moved in a plane parallel to the pressing surface during the application of the masks.
- the print head is moved in a direction perpendicular to the surface, so that the distance between the currently applied mask and the print head is kept constant. Due to the constant distance, the currently applied mask can be applied better with the print head.
- the masks can also be realized using the passivation mentioned above.
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Abstract
The invention relates to a pressing tool (1) designed for pressing sheets of material in heating presses and comprising: - a substrate (2) made up of a metal pressing sheet or a continuous strip; - a surface structure (3) for embossing a surface; - a surface coating (4); wherein the surface coating (4) is formed by means of a layer (5) of nickel or a nickel alloy and has a uniform layer thickness (6). The invention also relates to a method for treating a surface of a pressing tool.
Description
Presswerkzeuq mit einer Nickelschicht Press tool with a nickel layer
Die Erfindung betrifft Presswerkzeug zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen umfassend: The invention relates to pressing tools for pressing material panels in heating presses, comprising:
- ein Substrat aus einem Pressblech oder einem Endlosband; - a substrate made of a pressed sheet or an endless belt;
- eine Oberflächenstruktur zum Prägen einer Fläche; - a surface structure for embossing a surface;
- eine Oberflächenbeschichtung. - a surface coating.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Presswerkzeugs. The invention further relates to a method for treating a surface of a pressing tool.
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). 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).
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 Kems zu verbinden. In order to avoid warping in the material panels produced, 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). The surface of the material panels is also embossed in the process. Hot presses are usually used to connect the various material layers made of thermosetting resins, for example melamine resin, to the surface of the core under the influence of heat by fusing the plastic materials.
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. The decorative layers determine the pattern and color design of the material panels; a desired surface structure can be achieved by using suitable pressing tools. For example, a Wood or tile decor can be printed on the decorative layer (decorative paper), or decorative layers with patterns and color schemes can be used that are artistically designed according to the respective intended use. Overlay layers can also be used that are printed on the top or bottom.
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. To improve a lifelike reproduction, especially for material panels with wood, tile or natural stone decor, 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.
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. To further improve a lifelike reproduction, especially of wood, tile or natural stone surfaces, pressing tools are used that also have certain levels of gloss or mattness. By setting a certain level of gloss or mattness in a selected surface area of the pressing tool, it is possible to create any reflections or shades in the material plate that give the viewer the impression of a natural wood, tile or natural stone surface of other materials, for example.
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 Materialauflagen eingebracht wird, und die strukturierten Matenalauflagen durch anschließendes Aushärten mit dem Kem der Werkstoffplatte verbunden werden. In order to achieve the embossing of the material plates in accordance with the coverage - i.e. the required accuracy of fit of the decorative layer(s) and the surface structure of the material plate - a high quality standard is required for the production of the pressing tools. In particular, the pressing plates or endless belts are used as upper and lower tools in short-cycle presses, which are covered with pressing plates, or in double-belt presses with endless belts, whereby the embossing and heating of the material plates takes place at the same time, 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 bonded to the core of the material plate by subsequent curing.
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 Atzresists 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. In order to produce the desired surface structuring in or on the pressing tools, digitized image data of a decorative template can be used to apply an etching resist for structuring the pressed sheets or endless belts. For this purpose, 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. After removing the etching resist, further processing of the pressing tool can be carried out, preferably in the case of surface structures with particularly deep/high structures, several etching processes can be carried out one after the other. For this purpose, 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. In the individual etching processes, a rough 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.
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. As an alternative or in addition to the described etching processes or other material-removing processing processes, 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.
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. Regardless of the process chosen, a surface structure is ultimately created on the pressing tool, which represents the negative of the surface structure to be embossed into the material plate. Raised areas in the surface structure correspond to the depressions to be embossed in the surface structure of the material plate, or depressions in the Surface structuring the elevations which the surface structure of the material plate should have.
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. WO 2009/062488 A2 discloses a press plate with a structured press surface. The structured press surface comprises a structure that has a mountain-like surface with valleys and peaks. Using the press surface, a workpiece designed as a material plate with a structured surface can be produced. The structured press surface comprises a full-surface chrome layer that lies against the material plate during pressing. The structured press surface is produced by deep etching.
Die WO 2008/120058 A1 offenbart ein Presswerkzeug, dessen Pressoberfläche durch eine Schicht gebildet ist, die aus einer Metallmatrix mit darin eingebetteten Mineral- oder Keramikpartikeln besteht. WO 2008/120058 A1 discloses a pressing tool whose pressing surface is formed by a layer which consists of a metal matrix with mineral or ceramic particles embedded therein.
Ferner sind auf den Presswerkzeugen zusätzliche Oberflächenbeschichtungen vorgesehen, welche zur Verbesserung der Eigenschaften des Werkzeugs im Pressvorgang dienlich sind, hinsichtlich chemischer Beständigkeit, Verschleißbeständigkeit sowie dessen Härte. Diese werden oftmals vorgesehen, um gleichmäßige Eigenschaften des Presswerkzeuges für das Pressverfahren selbst zu gewährleisten. Furthermore, additional surface coatings are provided on the pressing tools, which serve to improve the properties of the tool in the pressing process, in terms of chemical resistance, wear resistance and its hardness. These are often provided to ensure uniform properties of the pressing tool for the pressing process itself.
Nachteilig bei Presswerkzeugen aus dem Stand der Technik ist, dass diese mittels der hergestellten Oberflächen und den darauf aufgebrachten Schutzbeschichtungen oftmals unerwünschte Verfälschungen bzw. Toleranzabweichungen der zu prägenden Struktur bzw. Reliefs aufweisen, wodurch qualitative Einbußen in den Werkstoffplatten, insbesondere bezüglich deren Optik, resultieren. A disadvantage of state-of-the-art pressing tools is that, due to the surfaces produced and the protective coatings applied to them, they often exhibit undesirable distortions or tolerance deviations in the structure or relief to be embossed, which results in qualitative losses in the material plates, particularly with regard to their appearance.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Presswerkzeug und ein Verfahren zur Bearbeitung eines Presswerkzeuges zur Verfügung zu stellen, mittels dessen ein Benutzer in der Lage ist, unbeabsichtigte Abweichungen von der gewünschten Oberflächenkontur vermeiden zu können und dennoch die mechanischen und chemischen Erfordernisse an Schutz- bzw. Oberflächenbeschichtungen erfüllen zu können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst. The object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a pressing tool and a method for processing a pressing tool, by means of which a user is able to avoid unintentional deviations from the desired surface contour and yet to be able to meet the mechanical and chemical requirements for protective or surface coatings. This task is solved by a device and a method according to the claims.
Das erfindungsgemäße Presswerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Oberflächenbeschichtung mittels einer Schicht aus Nickel oder einer Nickellegierung gebildet ist und eine gleichmäßige, bzw konstante Schichtdicke aufweist. The pressing tool according to the invention is characterized in that the surface coating is formed by a layer of nickel or a nickel alloy and has a uniform or constant layer thickness.
Mittels der erfindungsgemäßen Maßnahme kann zum einen eine besonders konturtreue Werkzeugoberfläche erhalten werden und gleichzeitig die nötigen Eigenschaften bezüglich der Erfordernisse an Korrosionsschutz bzw. chemischen Beständigkeit, sowie der erforderlichen Oberflächenhärte erfüllt werden. Je nach Ausgestaltung der unmittelbar unter der Schicht befindlichen Oberfläche des Substrats können deren optischen Eigenschaften somit direkt wiedergegeben werden, z.B. ein matter Eindruck mit einer bestimmten Mattigkeit. Insbesondere die Verwendung einer Schicht aus Chemisch Nickel hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Bei Chemisch Nickel handelt es sich um einer erhaltenen Schicht mittels einer Abscheidungsmethode, welche ohne der Anwendung eines äußeren elektrischen Stroms abgeschieden wurde. By means of the measure according to the invention, on the one hand, a particularly contour-true tool surface can be obtained and at the same time the necessary properties with regard to the requirements for corrosion protection or chemical resistance, as well as the required surface hardness, can be met. Depending on the design of the surface of the substrate located directly under the layer, its optical properties can be reproduced directly, for example a matt impression with a certain mattness. In particular, the use of a layer of chemical nickel has proven to be particularly advantageous. Chemical nickel is a layer obtained using a deposition method that was deposited without the use of an external electric current.
Ein weiter Vorteil der Erfindung besteht darin, ein chromfreies Presswerkzeug sowie ein chromfreies Verfahren zur Herstellung eines solchen Presswerkzeuges bereitstellen zu können, da Chrom aufgrund der umweit- und gesundheitsschädlichen Eigenschaften vermehrt in Anwendungen zur Gänze vermieden wird. A further advantage of the invention is that it is possible to provide a chromium-free pressing tool and a chromium-free process for producing such a pressing tool, since chromium is increasingly being avoided entirely in applications due to its environmentally and health-damaging properties.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Schicht gleichmäßig verteilte Poren aufweist, welche beispielsweise in einem Beschichtungsprozess eingebracht werden können. Mittels dieser Maßnahme kann mittels einfacher Methoden eine Matte Struktur vorgesehen werden, ohne hierfür zusätzliche Formungsschritte der Beschichtung vorzusehen. In one embodiment, it can be provided that the layer has evenly distributed pores, which can be introduced, for example, in a coating process. By means of this measure, a matte structure can be provided using simple methods without requiring additional forming steps for the coating.
Weiters vorteilhaft kann sein, wenn die Poren einen mittleren Porendurchmesser von 0,1 pm bis 1 pm, insbesondere 0,1 pm bis 0,5pm pm aufweisen. Durch diese Maßnahme kann ein besonders matter Eindruck auf einer Werkstoffplatte erzeugt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Schicht einen Porenanteil von zumindest 100 Poren/cm2 aufweisen. It can also be advantageous if the pores have an average pore diameter of 0.1 pm to 1 pm, in particular 0.1 pm to 0.5 pm. This measure can produce a particularly matt impression on a material plate. In an advantageous embodiment, the layer can have a pore content of at least 100 pores/cm 2 .
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Schicht einen Phosphorgehalt von 1-13 % aufweist. Mittels dieser Maßnahmen kann eine verbesserte Härte sowie chemische Beständigkeit der Schicht erreicht werden, wobei mit geringeren Phosphorgehalten eine höhere Härte erzielbar ist, sowie mit höheren Phosphorgehalten eine bessere chemische Beständigkeit erreichbar ist. In addition, it can be provided that the layer has a phosphorus content of 1-13%. By means of these measures, improved hardness and chemical resistance of the layer can be achieved, with higher hardness being achievable with lower phosphorus contents, and better chemical resistance being achievable with higher phosphorus contents.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Schicht eine Schichtdicke von 2-50 pm, insbesondere 5 bis 25 pm aufweist. Geringe Schichtdicken weisen den Vorteil auf, dass eine gezielte Herstellung von Poren leichter vornehmbar ist. Bei höheren Schichtdicken ist eine verbesserte Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit realisierbar. In addition, the layer can have a thickness of 2-50 pm, in particular 5 to 25 pm. Thin layers have the advantage that targeted pores can be created more easily. With thicker layers, improved wear and corrosion resistance can be achieved.
Um die Verschleißfestigkeit der Pressoberfläche zu erhöhen, können in der Schicht des Presswerkzeugs Mineralpartikel eingebettet werden. Die Mineralpartikel der Metallschichten weisen insbesondere eine Mohshärte von wenigstens 8 auf. In order to increase the wear resistance of the pressing surface, mineral particles can be embedded in the layer of the pressing tool. The mineral particles of the metal layers in particular have a Mohs hardness of at least 8.
Bevorzugt weisen sie eine Größe im Nanometer oder Mikrometerbereich auf, z.B. 0,1 pm bis 5 pm. Dadurch können die Mineralpartikel relativ homogen in die Metallschichten eingebettet werden, wodurch das Presswerkzeug eine relativ homogene Verschleißfestigkeit über ihre gesamte Pressoberfläche erhält. Die Größe der einzelnen Mineralpartikeln kann unterschiedlich oder im Wesentlichen gleich sein. They preferably have a size in the nanometer or micrometer range, e.g. 0.1 pm to 5 pm. This allows the mineral particles to be embedded relatively homogeneously in the metal layers, giving the pressing tool a relatively homogeneous wear resistance over its entire pressing surface. The size of the individual mineral particles can be different or essentially the same.
Die Mineralpartikel weisen vorzugsweise einen Volumenanteil von wenigstens 20% - 80%, insbesondere 50% - 70% bezogen auf das Volumen der Schicht mit darin eingebetteten Mineralpartikeln auf. Aufgrund der Größe, des Volumenanteils und der Art der Minerale der Mineralpartikel kann der gewünschte Härtegrad bzw. die Verschleißfestigkeit der Schicht eingestellt werden. The mineral particles preferably have a volume fraction of at least 20% - 80%, in particular 50% - 70%, based on the volume of the layer with mineral particles embedded therein. Based on the size, the volume fraction and the type of minerals of the mineral particles, the desired degree of hardness or wear resistance of the layer can be adjusted.
Die Mineralpartikel umfassen insbesondere Diamantpartikel. Die Diamantpartikel sind bevorzugt Industriediamantpartikel, d.h. die Diamant- bzw. allgemein die Mineralpartikel können künstlich hergestellt werden. Jedoch sind insbesondere die Minerale Siliziumcarbid, Bornnitrid, Borcarbid, Aluminiumoxid und Titanoxid als
Mineralpartikel auch verwendbar. Ebenfalls bevorzugt können die Mineralpartikel als Mineralpulver, insbesondere als Diamantpulver und vorzugsweise als Industriediamantpulver ausgebildet sein. Bevorzugt können die Partikel eine Größe von 0,5 pm bis 1 pm, abhängig von der Schichtdicke, aufweisen. The mineral particles include in particular diamond particles. The diamond particles are preferably industrial diamond particles, ie the diamond or generally the mineral particles can be artificially produced. However, in particular the minerals silicon carbide, boron nitride, boron carbide, aluminum oxide and titanium oxide are suitable as Mineral particles can also be used. The mineral particles can also preferably be in the form of mineral powder, in particular diamond powder and preferably industrial diamond powder. The particles can preferably have a size of 0.5 pm to 1 pm, depending on the layer thickness.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Schicht eine partielle Schicht ist. Die partielle Schicht kann bevorzugt in jenen Bereichen der Oberfläche vorgesehen sein, welche Erhebungen aufweist. Damit sind jene Erhebungen gemeint, welche vorrangig mit einem Werkstück in einem Pressvorgang in Kontakt kommen. In one embodiment, it can be provided that the layer is a partial layer. The partial layer can preferably be provided in those areas of the surface that have elevations. This refers to those elevations that primarily come into contact with a workpiece in a pressing process.
Die partielle Schicht kann zudem einen unterschiedlichen Glanzgrad gegenüber der darunter liegenden Oberfläche aufweisen. The partial layer can also have a different degree of gloss compared to the surface underneath.
Besonders bevorzugt kann es sich bei der Schicht zudem um eine gehärtete Schicht handeln, bevorzugt mit einer Vickers-Härte von 700 bis 1100 HV. An diesem Punkt sei erwähnt, dass die Härte abhängig von den genützten Verfahren zur Herstellung der Schichten auch darüber hinaus gehen kann. Particularly preferably, the layer can also be a hardened layer, preferably with a Vickers hardness of 700 to 1100 HV. At this point, it should be mentioned that the hardness can also exceed this, depending on the processes used to produce the layers.
In einer weiteren Maßnahme kann vorgesehen sein, dass das Substrat eine gestrahlte Oberfläche aufweist, auf welcher Oberfläche die Schicht angeordnet ist. Mittels einer gestrahlten Oberfläche ist eine verbesserte Haftung der Schicht erreichbar, sowie eine Mattierung. In a further measure, it can be provided that the substrate has a blasted surface on which surface the layer is arranged. By means of a blasted surface, an improved adhesion of the layer can be achieved, as well as a matting.
Weiters zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Presswerkzeugs dadurch aus, dass die Oberflächenbeschichtung in einem Beschichtungsprozess mittels einer Schicht aus Nickel oder einer Nickellegierung mit gleichmäßiger Schichtdicke aufgetragen wird. Mittels dieser Maßnahme ist eine gleichmäßige Beschichtung zur Aufrechterhaltung der Oberflächenstruktur gewährleistet. Furthermore, a method according to the invention for treating a surface of a pressing tool is characterized in that the surface coating is applied in a coating process using a layer of nickel or a nickel alloy with a uniform layer thickness. This measure ensures a uniform coating to maintain the surface structure.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Schicht im Beschichtungsprozess in einem Elektrolyten außenstromlos aufgetragen wird. Mittels dieser Maßnahme ist eine konturtreue Beschichtung realisierbar, sowie eine Steuerung der Schichtdicke im Beschichtungsprozess möglich.
Außenstromlose Verfahren sind in der Galvanotechnik Anwendungen, bei denen ohne äußeren Stromkreis beschichtet wird. Durch diese Verfahrenstechnik ist eine besonders gleichmäßige Schichtdicke erreichbar. Ein weiterer Vorteil dieser Methode besteht darin, dass auch bei Großflächigen Presswerkzeugen mit starken Unebenheiten gleichmäßige Schichten aufgetragen werden können, da sich das Chemische Nickel gleichmäßig und vor allem in den noch nicht beschichteten Bereichen abscheidet. In a particularly advantageous embodiment, it can be provided that the layer is applied in an electrolyte without external current during the coating process. This measure makes it possible to achieve a contour-accurate coating and to control the layer thickness during the coating process. Electroless processes are electroplating applications in which coating is carried out without an external circuit. This process technology enables a particularly uniform layer thickness to be achieved. Another advantage of this method is that even large-area pressing tools with severe unevenness can be used to apply uniform layers, as the chemical nickel is deposited evenly, especially in the areas that have not yet been coated.
Diesbezüglich kann ein Substratmaterial, welches unedler ist als ein mittels eines Elektrolyts abzuscheidendes Metall, beispielsweise in den genannten Elektrolyt mittels Reduktionsabscheidung eingebracht werden und mittels des Metalls aus dem Elektrolyt beschichtet werden. In this regard, a substrate material which is less noble than a metal to be deposited by means of an electrolyte can, for example, be introduced into said electrolyte by means of reduction deposition and coated by means of the metal from the electrolyte.
Vorteilhaft kann sein, wenn der pH-Wert des Elektrolyten überwacht und geregelt wird. Mittels einer Steuerung des pH-Wertes kann eine optimierte Regelung der Beschichtung erfolgen. It can be advantageous if the pH value of the electrolyte is monitored and regulated. By controlling the pH value, the coating can be optimally regulated.
Zudem kann vorgesehen sein, dass ein Säuregehalt des Elektrolyten eingestellt wird. Mittels Regulierung des Säuregehaltes kann die Geschwindigkeit des Abscheideverfahrens bestimmt werden. In addition, it can be provided that an acid content of the electrolyte is adjusted. The speed of the separation process can be determined by regulating the acid content.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in der Schicht gleichmäßig verteilt Poren eingebracht werden, die eine gewünschte Poreneigenschaft aufweisen, indem ein Poreneinstellprozess verwendet wird. Mittels dieser Maßnahme kann wiederum mit besonders einfachen Mitteln eine Mattierung vorgenommen werden, da mittels der Poreneigenschaft die Mattierung eingestellt werden kann. Der Poreneinstellprozess umfasst dabei bevorzugt ein Verfahren zum aktiven Beeinflussen der Poren während der Beschichtung. In one embodiment, it can be provided that pores which have a desired pore property are introduced in the layer in a uniformly distributed manner by using a pore adjustment process. Using this measure, matting can be carried out using particularly simple means, since the matting can be adjusted using the pore properties. The pore adjustment process preferably includes a method for actively influencing the pores during coating.
Eine mögliche Ausgestaltung sieht vor, dass die Poreneigenschaft der Poren im Poreneinstellprozess mittels frühzeitiger Beendigung des Beschichtungsprozesses erhalten werden. Mit dieser Maßnahme kann eine gleichmäßige Verteilung der Poren erreicht werden, sowie eine besonders wirtschaftliche Methode zur Herstellung der Poren.
Ferner kann vorgesehen, dass die Poreneigenschaft der Poren im Poreneinstellprozess Poren mittels Regulierung einer Nickel-Konzentration des Elektrolyten erhalten werden. So kann beispielsweise mittels Senken der Nickel- Konzentration im Elektrolyten die Abscheidung ebenfalls kontrolliert werden. A possible embodiment provides that the pore properties of the pores in the pore adjustment process are maintained by ending the coating process early. With this measure, an even distribution of the pores can be achieved, as well as a particularly economical method for producing the pores. Furthermore, it can be provided that the pore properties of the pores in the pore adjustment process are maintained by regulating a nickel concentration of the electrolyte. For example, deposition can also be controlled by reducing the nickel concentration in the electrolyte.
Weiters kann vorgesehen sein, dass im Beschichtungsprozess in die Schicht Phosphor in einem Anteil von 1-13% eingebracht wird. Furthermore, it can be provided that phosphorus is introduced into the layer in a proportion of 1-13% during the coating process.
Zur Herstellung von Nickelschichten mit Phosphorgehalt kann z.B. Hypophosphit (H2PO2 ) verwendet werden. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn beim Beschichtungsprozess der pH-Wert gemessen wird, um den Phosphorgehalt besser steuern zu können. Hypophosphite (H2PO2), for example, can be used to produce nickel layers with phosphorus content. In this regard, it is advantageous to measure the pH value during the coating process in order to be able to better control the phosphorus content.
Vorteilhaft kann sein, dass eine Oberfläche des Substrats vor dem Beschichtungsprozess gestrahlt wird. It can be advantageous for a surface of the substrate to be blasted before the coating process.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenbeschichtung teilweise aufgetragen wird, indem zumindest ein Bereich einer Oberfläche des Substrats maskiert wird, wodurch eine partielle Schicht erhalten wird. Mittels dieser Maßnahme ist eine Herstellung unterschiedlicher Eindrücke an einer zu pressenden Werkstoffplatte erzielbar. Furthermore, it can be provided that the surface coating is partially applied by masking at least one area of a surface of the substrate, thereby obtaining a partial layer. By means of this measure, different impressions can be produced on a material plate to be pressed.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Maskierung mittels Passivierung des zumindest einen Bereichs der Oberfläche des Substrats erfolgt. Mittels dieser Maßnahme ist eine einfache Maskierung für einen (chemischen) Beschichtungsprozess realisierbar. Grundsätzlich eignet sich für eine Passivierung Chrom. Alternativ zur Vermeidung eignen sich wie aus dem Stand der Technik bekannt aber auch Aluminium, Nickel, Titan, Blei, Zink und Silicium. Furthermore, it can be provided that the masking is carried out by passivation of at least one area of the surface of the substrate. This measure makes it possible to achieve simple masking for a (chemical) coating process. In principle, chromium is suitable for passivation. However, as is known from the prior art, aluminum, nickel, titanium, lead, zinc and silicon are also suitable as alternatives to avoid passivation.
Im Falle von Aluminium kann beispielsweise zur Maskierung eine Eloxalschicht vorgesehen werden. In the case of aluminum, for example, an anodized layer can be provided for masking.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in der Schicht Mineralpartikel eingebracht werden. Bevorzugt erflogt dies im Beschichtungsprozess.
In einer vorteilhaften Anwendung kann vorgesehen sein, dass die Schicht nach dem Beschichtungsprozess wärmebehandelt wird. Mittels einer Wärmebehandlung sind verbesserte Hafteigenschaften der Oberflächenbeschichtung erzielbar, sowie aber auch eine Steigerung der Härte und Verschleißbeständigkeit vornehmbar. In a preferred embodiment, it can be provided that mineral particles are introduced into the layer. This is preferably done in the coating process. In an advantageous application, the layer can be heat treated after the coating process. Heat treatment can be used to achieve improved adhesion properties of the surface coating, as well as to increase hardness and wear resistance.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schicht bei einer Temperatur von 250°C bis 500°C gehärtet wird. Mit einem Tempern bei diesen Temperaturbereichen sind Vickers-Härten bis zu 1100 HV realisierbar. It can be provided that the layer is hardened at a temperature of 250°C to 500°C. With tempering at these temperature ranges, Vickers hardnesses of up to 1100 HV can be achieved.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels einer Wärmebehandlung die Poren nachträglich behandelt werden, da eine Wärmeausdehnung und eine Entspannung des Materials im Bereich der Poren, in Richtung der Poren zur Beeinflussung der Porengröße genützt wird. So ist ein nachträgliches Ändern der Poren mittels des Wärmeeintrages ermöglicht, indem der geringere Widerstand des Materials der Schicht im Bereich der Poren genützt wird. Furthermore, it can be provided that the pores are subsequently treated by means of heat treatment, since thermal expansion and relaxation of the material in the area of the pores, in the direction of the pores, is used to influence the pore size. This makes it possible to subsequently change the pores by means of heat input, by using the lower resistance of the material of the layer in the area of the pores.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. For a better understanding of the invention, it is explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: They show in a highly simplified, schematic representation:
Fig. 1 Eine schaubildliche Darstellung eines Presswerkzeuges; Fig. 1 A diagrammatic representation of a pressing tool;
Fig. 2 ein Substrat mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung; 2 shows a substrate with a surface coating according to the invention;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Oberflächenbeschichtung;Fig. 3 is a plan view of an embodiment of a surface coating;
Fig. 4 ein Beschichtungsprozess zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung;Fig. 4 a coating process for producing a surface coating;
Fig. 5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schicht mit Mineralpartikel Fig. 5 shows an embodiment of a layer according to the invention with mineral particles
Fig. 6 ein mögliches Herstellungsverfahren für eine partielle Schicht. Fig. 6 shows a possible manufacturing process for a partial layer.
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.By way of introduction, it should be noted that in the variously described embodiments, identical parts are provided with identical reference symbols or identical component designations, whereby the disclosures contained in the entire description refer analogously to identical parts with identical reference symbols. or the same component designations can be transferred. The position information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc., also refers to the figure directly described and shown, and these position information must be transferred to the new position accordingly if the position changes.
Fig. 1 zeigt ein Presswerkzeug 1 mit einem Substrat 2 und einer darauf angebrachten Oberflächenstruktur 3, die beim Verpressen eines Werkstücks mit dem Presswerkzeug 11 , beispielsweise in einer Heizpresse, die Struktur auf das Werkstück überträgt. Dadurch kann die Struktur, die beispielsweise der Maserung eines Holzes entspricht, auf das Werkstück übertragen werden, wodurch das Werkstück eine Holzoptik erhält. 1 shows a pressing tool 1 with a substrate 2 and a surface structure 3 attached thereto, which transfers the structure to the workpiece when pressing a workpiece with the pressing tool 11, for example in a heating press. This allows the structure, which corresponds to the grain of a wood, for example, to be transferred to the workpiece, giving the workpiece a wooden look.
Um diese Oberflächenstruktur 3 auf dem Presswerkzeug 11 zu erzeugen, wird das Presswerkzeug 1 , das beispielsweise ein Pressblech oder ein Endlosband sein kann, bearbeitet. Diese Bearbeitung kann erfolgen durch eines aus Sandstrahlen, chemische Behandlung, Pressen, Prägen, Ätzen, Polieren, Bearbeiten mit einem Laser, Schleifen, Fräsen und Aufbringen von Beschichtungen oder eine durch eine Kombination von mehreren davon. In order to produce this surface structure 3 on the pressing tool 11, the pressing tool 1, which can be, for example, a pressed sheet or an endless belt, is processed. This processing can be carried out by any one of sandblasting, chemical treatment, pressing, embossing, etching, polishing, laser processing, grinding, milling and application of coatings, or a combination of several of these.
In Fig. 2 ist eine mögliche Ausgestaltung einer Oberflächenstruktur 3 auf einem Substrat 2 dargestellt, welche mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung 4 versehen ist, umfassend einer Schicht 5 aus Nickel bzw. Nickellegierung mit gleichmäßiger Schichtdicke 6. Bevorzugt weist die Schicht 5 eine Schichtdicke 6 von 2-50 pm, insbesondere 5 bis 25 pm auf. 2 shows a possible embodiment of a surface structure 3 on a substrate 2, which is provided with a surface coating 4 according to the invention, comprising a layer 5 made of nickel or nickel alloy with a uniform layer thickness 6. The layer 5 preferably has a layer thickness 6 of 2 -50 pm, especially 5 to 25 pm.
Wie eingangs erwähnt kann mittels der gleichmäßigen Schichtdicke 6 eine konturtreue Prägung gewährleistet werden, da die auf dem Substrat 2 geformte Oberflächenstruktur 3 durch die gleichmäßige Schichtdicke 6 in der Schicht 5 erhalten bleibt. As mentioned at the beginning, contour-accurate embossing can be ensured by means of the uniform layer thickness 6, since the surface structure 3 formed on the substrate 2 is retained in the layer 5 by the uniform layer thickness 6.
Wie dargestellt kann die Oberflächenstruktur 3 selbst einen unterschiedlichen und mehrteiligen Schichtaufbau, mit unterschiedlichen Lagen 13 aufweisen. Weiters kann die Oberflächenstruktur 3 aber auch nur mittels einer weiteren Lage 13 gebildet sein oder aber auch lediglich im Substrat 2 ausgeformt sein. Zur Herstellung der Oberflächenstruktur 3 seit auf die möglichen, eingangs erwähnten Verfahren und
Anwendungen hingewiesen. Die Oberflächenstruktur 3 kann als Fein- und oder Grobstruktur ausgebildet sein und wie dargestellt unterschiedliche Täler und Erhebungen ausbilden sowie in unterschiedliche Lagen 13 eingeformt sein, bzw. diese durchdringen. As shown, the surface structure 3 itself can have a different and multi-part layer structure, with different layers 13. Furthermore, the surface structure 3 can also only be formed by means of a further layer 13 or can only be formed in the substrate 2. To produce the surface structure 3, use the possible methods mentioned at the beginning and Applications noted. The surface structure 3 can be designed as a fine or coarse structure and, as shown, form different valleys and elevations and be formed into different layers 13 or penetrate them.
Wie eingangs erwähnt kann die erfindungsgemäße Nickel-Schicht 5 bevorzugt aus Chemisch Nickel hergestellt sein, womit eine besonders konturtreue Ausbildung entsprechend der Oberflächenstruktur 3 gewährleistet ist, sowie eine durchgehend gleichmäßige Schichtdicke 6. As mentioned at the beginning, the nickel layer 5 according to the invention can preferably be made from chemical nickel, which ensures a particularly contour-true design corresponding to the surface structure 3, as well as a consistently uniform layer thickness 6.
Weiters kann das Substrats 2 eine gestrahlte Oberfläche 9 aufweisen, auf welche Oberfläche 9 die Schicht 5 angeordnet ist. Wie eingangs erwähnt können dadurch die Hafteigenschaften der Schicht 5 verbessert werden, aber auch eine spezielle Mattigkeit für die zu übertragende Optik des Presswerkzeuges erzielt werden. Furthermore, the substrate 2 can have a blasted surface 9, on which surface 9 the layer 5 is arranged. As mentioned at the beginning, the adhesive properties of the layer 5 can be improved, but a special mattness can also be achieved for the optics of the pressing tool to be transferred.
In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Ausführung einer Oberflächenbeschichtung 4 mit einer erfindungsgemäßen Schicht 5 dargestellt. 3 shows a top view of an embodiment of a surface coating 4 with a layer 5 according to the invention.
Die Schicht 5 weist bevorzugt gleichmäßig verteilte Poren 7 auf. Mittels der Poren 7 ist eine Herstellung einer matten Oberfläche auf einem Werktstoffplatte erzielbar, wie eingangs erwähnt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Poren 7 einen mittleren Porendurchmesser 8 von 0,1 pm bis 1 pm, insbesondere 0,1 pm bis 0,5pm aufweisen, um eine gewünschte matte Optik zu erzielen. Die Poren 7 können die Schicht 5 bis zu der darunter liegenden Oberfläche durchdringen, oder aber auch nur in die Schicht 5 eindringen. The layer 5 preferably has evenly distributed pores 7. By means of the pores 7, a matt surface can be produced on a material plate, as mentioned at the beginning. It is advantageous if the pores 7 have an average pore diameter 8 of 0.1 pm to 1 pm, in particular 0.1 pm to 0.5 pm, in order to achieve a desired matt appearance. The pores 7 can penetrate the layer 5 to the surface underneath, or can only penetrate into the layer 5.
Hergestellt können die Poren beispielsweise mittels Steuerung eines Beschichtungsprozesses, worauf im Folgenden genauer eingegangen wird. The pores can be created, for example, by controlling a coating process, which will be discussed in more detail below.
Zur Vollständigkeit sei erwähnt, dass die Schicht 5 mit den Poren 7 grob schematisch dargestellt ist und nicht auf die abgebildeten Verhältnisse eingeschränkt ist. For completeness, it should be mentioned that the layer 5 with the pores 7 is shown roughly schematically and is not limited to the conditions shown.
In Fig. 4 ist ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche 9 eines Presswerkzeugs schematisch dargestellt, wobei auf einem Substrat 2 eine Oberflächenbeschichtung 4 aufgebracht wird.
Die Oberflächenbeschichtung 4 wird in einem Beschichtungsprozess 10 mittels einer Schicht 5 aus Nickel oder einer Nickellegierung mit gleichmäßiger Schichtdicke aufgetragen. Fig. 4 schematically shows a method for treating a surface 9 of a pressing tool, wherein a surface coating 4 is applied to a substrate 2. The surface coating 4 is applied in a coating process 10 by means of a layer 5 made of nickel or a nickel alloy with a uniform layer thickness.
Wie eingangs erwähnt kann die Schicht 5 bevorzugt in einem Elektrolyten 11 außenstromlos abgeschieden werden. Die zur Abscheidung bzw. Reduktion der Nickelionen notwendigen Elektronen mittels Redoxreaktion werden dabei im Bad selbst erzeugt. Das Substrat 2 bzw. das Presswerkzeug wirkt dabei als heterogener Katalysator. As mentioned at the beginning, the layer 5 can preferably be deposited in an electrolyte 11 without external current. The electrons required to separate or reduce the nickel ions by means of a redox reaction are generated in the bath itself. The substrate 2 or the pressing tool acts as a heterogeneous catalyst.
Das Reduktionsmittel wird an der Oberfläche 9 des zu beschichtenden Substrats 2 oxidiert und setzt somit Elektronen frei. Die frei gesetzten Elektronen reduzieren an der Oberfläche 9 des Substrats 2 die Metall-Ionen zu Metallatomen, welche sich als Metallschicht, im Anwendungsfall der Erfindung als Nickel-Schicht 5, auf der Oberfläche 9 niederschlagen. The reducing agent is oxidized on the surface 9 of the substrate 2 to be coated and thus releases electrons. The released electrons reduce the metal ions on the surface 9 of the substrate 2 to metal atoms, which are deposited on the surface 9 as a metal layer, in the application of the invention as a nickel layer 5.
Bei niedriger Konzentration der Metall-Ionen in der Elektrolytlösung läuft die Redox- Reaktion sehr langsam ab, da nur ein Anteil von Metall-Ionen und Reduktionsmittel zu einem Elektronenaustausch führt. Bei höheren Konzentrationen an Metall-Ionen läuft die Redox-Reaktion wesentlich schneller ab. Über die Konzentration ist somit auch der Beschichtungsprozess steuerbar. If the concentration of metal ions in the electrolyte solution is low, the redox reaction occurs very slowly because only a proportion of metal ions and reducing agent leads to an exchange of electrons. At higher concentrations of metal ions, the redox reaction occurs much faster. The coating process can therefore also be controlled via the concentration.
Zur Einbringung von Phosphor, bzw. zur Erreichung eines Phosphorgehaltes, beispielsweise im Bereich von 1-13%, kann Hypophosphit (H2PO2-) verwendet werden. Als Elektrolyt kann beispielsweise Nickelsulfat verwendet werden. Hypophosphite (H2PO2-) can be used to introduce phosphorus or to achieve a phosphorus content, for example in the range of 1-13%. Nickel sulfate, for example, can be used as an electrolyte.
Mittels Oxidation des Hypophosphits werden die Elektronen freigesetzt, gemäß folgender Reaktionsgleichung. By oxidation of the hypophosphite the electrons are released according to the following reaction equation.
[H2PO2]- + H2O -> [H2PO3]- + 2H+ + 2e- [H2PO2]- + H2O -> [H2PO3]- + 2H + + 2e-
Die Reduktion erfolgt gemäß: Ni2+ + 2e_-> Ni The reduction takes place according to: Ni 2+ + 2e _ -> Ni
Somit nimmt aufgrund der folgenden Gesamtreaktion; Thus, due to the following overall reaction;
[H2PO2]- + H2O + Ni2+ -> Ni + [H2PO3]- + 2H+
der pH-Wert einen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit, wodurch ein erhöhter Säuregehalt des Elektrolyt die Abscheidung von Nickel verlangsamt. Die Phosphor- Abscheidung hingegen wird mit einem höheren Säuregehalt beschleunigt. [H2PO2]- + H2O + Ni 2+ -> Ni + [H2PO3]- + 2H + The pH value influences the reaction rate, whereby an increased acid content of the electrolyte slows down the deposition of nickel. The deposition of phosphorus, on the other hand, is accelerated with a higher acid content.
So kann es zweckmäßig sein, wenn der pH-Wert des Elektrolyten 11 überwacht und geregelt wird, um konstante Abscheidebedingungen zu gewährleisten. Diesbezüglich kann eine pH-Messung im Beschichtungsprozess 10 vorgesehen sein. Ferner kann zur gezielten Erreichung und Steuerung des Phosphorgehalts ein Säuregehalt des Elektrolyten 11 eingestellt werden. It may be useful if the pH value of the electrolyte 11 is monitored and regulated in order to ensure constant deposition conditions. In this regard, a pH measurement can be provided in the coating process 10. Furthermore, an acid content of the electrolyte 11 can be set in order to specifically achieve and control the phosphorus content.
Bevorzugt ist eine zentrale Steuerungsvorrichtung 14 vorgesehen, welche die Prozessparameter überwacht und reguliert und gegebenfalls nicht dargestellte Dosiervorrichtungen betreiben kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Regulierung der Ni-Konzentration des Elektrolyten mittels Nachdosieren von Ni- armen oder Ni-reichen Elektrolyten erfolgt. Preferably, a central control device 14 is provided which monitors and regulates the process parameters and can optionally operate dosing devices (not shown). For example, it can be provided that the Ni concentration of the electrolyte is regulated by means of additional dosing of Ni-poor or Ni-rich electrolytes.
Ferner und unabhängig davon können in der Schicht 5 zuvor erwähnte gleichmäßig verteilt Poren eingebracht werden, welche Poren eine gewünschte Poreneigenschaft aufweisen, indem ein Poreneinstellprozess verwendet wird. Wie ebenfalls bereits erwähnt können diese zur Herstellung einer matten Struktur des Presswerkzeuges dienen. In einer möglichen Ausführung können die Poren bzw. die Poreneigenschaft mittels frühzeitiger Beendigung des Beschichtungsprozesses 10 erhalten werden, wodurch die Schicht 5 unvollständig abgeschieden wird und sich abhängig vom Zeitpunkt der Beendigung eine Porengröße und Verteilung eingestellt hat. Furthermore, and independently of this, the aforementioned evenly distributed pores can be introduced into the layer 5, which pores have a desired pore property by using a pore adjustment process. As also already mentioned, these can be used to produce a matte structure of the pressing tool. In one possible embodiment, the pores or the pore property can be obtained by prematurely ending the coating process 10, whereby the layer 5 is incompletely deposited and a pore size and distribution is established depending on the time of termination.
Weiters können die Poren bzw. die Poreneigenschaft mittels einer Verarmung des Elektrolyten 11 an Nickel erhalten werden, indem die Nickel-Konzentration des Elektrolyten 11 gesteuert wird. Furthermore, the pores or the pore property can be obtained by depleting the electrolyte 11 of nickel by controlling the nickel concentration of the electrolyte 11.
Alternativ oder ergänzend kann zur Herstellung der matten Struktur die Oberfläche 9 des Substrats 2 vor dem Beschichtungsprozess 10 gestrahlt werden, beispielsweise mittels Sandstrahlen. Alternatively or additionally, to produce the matt structure, the surface 9 of the substrate 2 can be blasted before the coating process 10, for example by means of sandblasting.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Schicht 5 nicht auf die gesamte Oberfläche 9 des Substrats 2 abgeschieden wird, indem zumindest ein Bereich 12
der Oberfläche 9 maskiert wird. Beispielsweise kann eine Beschichtung oder eine Lackierung in diesem Bereich 12 vor dem Beschichtungsprozess 10 aufgetragen werden. Weiters ist es möglich die Oberfläche 9 in dem Bereich 12 zu passivieren.In addition, it can be provided that the layer 5 is not deposited on the entire surface 9 of the substrate 2 by at least one area 12 the surface 9 is masked. For example, a coating or a paint finish can be applied in this area 12 before the coating process 10. Furthermore, it is possible to passivate the surface 9 in the area 12.
Nach dem Beschichtungsprozess 10 kann das Presswerkzeug bzw. die Schicht 5 noch einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Wie eingangs erwähnt, kann mittels einer Wärmebehandlung die Verschleißbeständigkeit und Härte der Schicht 5 weiters erhöht werden. Zudem können bessere Hafteigenschaften der Schicht 5 an der Oberfläche 9 erzielt werden. After the coating process 10, the pressing tool or the layer 5 can be subjected to a heat treatment. As mentioned at the beginning, the wear resistance and hardness of the layer 5 can be further increased by means of a heat treatment. In addition, better adhesion properties of the layer 5 to the surface 9 can be achieved.
Zur Verbesserung der Hafteigenschaften auf dem Grundmaterial kann eine Wärmebehandlung im Bereich von 150 bis 250°C erfolgen, in einem Bereich von 1 bis ca 4 h. To improve the adhesion properties on the base material, a heat treatment in the range of 150 to 250°C can be carried out, in a range of 1 to approx. 4 hours.
Die Wärmebehandlung bzw. Tempern zum Härten erfolgt bevorzugt in einem Bereich von über 250°C, bis 500°C, abhängig von der Dauer bzw. Behandlungszeit, welche bevorzugt zwischen 0,5 und 4h liegen kann. The heat treatment or tempering for hardening is preferably carried out in a range of over 250°C to 500°C, depending on the duration or treatment time, which can preferably be between 0.5 and 4 hours.
Mit einem Tempern bei ca. 400°C und einer Dauer von bereits 60 Minuten kann beispielsweise eine Vickers-Härte von über 800 bis 1100 erreicht werden. Eine unbehandelte Nickelschicht weist üblicherweise eine Härte bis zu max 500 HV auf.For example, by tempering at around 400°C for just 60 minutes, a Vickers hardness of over 800 to 1100 can be achieved. An untreated nickel layer usually has a hardness of up to max. 500 HV.
Abhängig vom Einsatz von Mineralpartikel bzw. von Ni/P -Schichten kann die Härte natürlich noch weiter erhöht werden Depending on the use of mineral particles or Ni/P layers, the hardness can of course be increased even further
Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels einer Wärmebehandlung die Poren nachträglich behandelt werden, da eine Wärmeausdehnung des Materials und eine Entspannung des Materials im Bereich der Poren, in Richtung der Poren zur Beeinflussung der Porengröße genützt wird. Furthermore, it can be provided that the pores are subsequently treated by means of a heat treatment, since a thermal expansion of the material and a relaxation of the material in the area of the pores, in the direction of the pores, is used to influence the pore size.
In Fig. 5 ist eine mögliche Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Schicht 5 dargestellt, bei dem in der Schicht 5 Mineralpartikel eingebettet sind. 5 shows a possible development of a layer 5 according to the invention, in which mineral particles are embedded in the layer 5.
Die Mineralpartikel 15 werden dabei bevorzugt im Beschichtungsprozess eingebracht werden. Wie ferner strichliert angedeutet ist, können wiederum weitere Lagen 13 des Substrates 2 vorgesehen sein, welche bevorzugt aus Metallschichten bestehen.
Auch die weiteren Lagen 13 können Mineralpartikel 15 aufweisen. Beispielsweise können einzelne Schichten mittels unterschiedlicher Beschichtungsverfahren hergestellt werden, wobei optional in den jeweiligen Schichten in den Beschichtungsverfahren Mineralpartikel 15 eingebracht werden können. Die Mineralpartikel der zusätzlichen Lagen 13 können sich zudem von jenen Mineralpartikel 15 der Nickelschicht unterscheiden. The mineral particles 15 are preferably introduced in the coating process. As is also indicated by dashed lines, further layers 13 of the substrate 2 can be provided, which preferably consist of metal layers. The additional layers 13 can also have mineral particles 15. For example, individual layers can be produced using different coating processes, whereby mineral particles 15 can optionally be introduced into the respective layers in the coating process. The mineral particles of the additional layers 13 can also differ from those mineral particles 15 of the nickel layer.
Alternativ kann zur Einbringung der Mineralpartikel 15 in der Schicht 5 vorgesehen sein, dass diese vor dem Beschichtungsprozess an der Oberfläche 9 des Substrates 2 appliziert werden, z.B. mit einem Haftmittel, und danach die Schicht 5 aufgetragen wird. So kann eine gezielte Einbringung der Partikel in bestimmten Bereichen der Schicht 5 vorgesehen werden, z.B. lediglich in den Erhebungen. Bevorzugt weist die Schicht eine für die Partikelgröße ausgewählte Schichtdicke auf. Alternatively, to introduce the mineral particles 15 into the layer 5, it can be provided that they are applied to the surface 9 of the substrate 2 before the coating process, for example with an adhesive, and then the layer 5 is applied. In this way, a targeted introduction of the particles can be provided in certain areas of the layer 5, for example only in the elevations. The layer preferably has a layer thickness selected for the particle size.
In Fig. 6 ist eine mögliche Ausführung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schicht 5 dargestellt, wobei die Schicht eine partielle Schicht ist, und somit Ausnehmungen 19 aufweist. Die Ausnehmungen 19 der Schicht können mittels Masken 18 hergestellt werden, welche auf der Oberfläche 9 des Substrates 2 angeordnet werden, um diese teilweise zu maskieren. 6 shows a possible embodiment for producing a layer 5 according to the invention, the layer being a partial layer and thus having recesses 19. The recesses 19 of the layer can be produced by means of masks 18, which are arranged on the surface 9 of the substrate 2 in order to partially mask them.
Die Masken 18 können bevorzugt in den Vertiefungen 16 der Oberflächenstruktur 3 angeordnet sein, sodass an den Erhebungen 17 der Oberflächenstruktur 3 die partielle Schicht 5 abgeschieden wird. Die partielle Schicht kann wiederum Mineralpartikel 15 aufweisen, wie ebenfalls angedeutet ist. The masks 18 can preferably be arranged in the depressions 16 of the surface structure 3, so that the partial layer 5 is deposited on the elevations 17 of the surface structure 3. The partial layer can in turn have mineral particles 15, as is also indicated.
Während der Herstellung eines Werkstücks steht die Pressoberfläche mit dem Werkstück in Kontakt und ist daher einem Verschleiß ausgesetzt. Dieser Verschleiß ist insbesondere in den Bereichen der Erhebungen, zumindest vorzugsweise in Bereich bestimmter Erhebungen besonders ausgeprägt, weshalb in der partiellen Schicht bevorzugt die Mineralpartikel eingebettet sind. Dadurch erhöht sich die Verschleißfestigkeit der partiellen Schicht und somit die Verschleißfestigkeit der Pressoberfläche zumindest in den vorbestimmten Bereichen und somit vorzugsweise zumindest in den Erhebungen bzw. bestimmten Erhebungen der Pressoberfläche zugeordneten Bereichen.
Weiters kann vorgesehen sein, dass in einem zweiten Schritt im Bereich der Ausnehmungen 19, nach Entfernung der Masken 18, eine Nickelschicht ohne Mineralpartikel aufgetragen wird, wie mit der Schicht 5a angedeutet ist, wodurch eine vollflächige Nickelschicht erhalten wird, welche nur teilweise Mineralpartikel 15 aufweist. Im gezeigten Beispiel nämlich nur im Bereich der Erhebungen. During the production of a workpiece, the pressing surface is in contact with the workpiece and is therefore subject to wear. This wear is particularly pronounced in the areas of the elevations, at least preferably in the area of certain elevations, which is why the mineral particles are preferably embedded in the partial layer. This increases the wear resistance of the partial layer and thus the wear resistance of the pressing surface at least in the predetermined areas and thus preferably at least in the areas associated with the elevations or certain elevations of the pressing surface. Furthermore, it can be provided that in a second step in the area of the recesses 19, after removal of the masks 18, a nickel layer without mineral particles is applied, as indicated by the layer 5a, whereby a full-surface nickel layer is obtained which only partially has mineral particles 15. In the example shown, namely only in the area of the elevations.
Die Masken können z.B. mittels eines Druckkopfes appliziert werden. Handelt es sich bei dem Presswerkzeug um ein Pressblech, dann erfolgt vorzugsweise das Aufträgen der Masken mit einem solchen Druckkopf, welcher oberhalb der herzustellenden Pressoberfläche angeordnet ist und der während des Auftragens der Masken in einer Ebene parallel zur Pressoberfläche verfahren wird. Abhängig von der Oberfläche ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Druckkopf in einer Richtung rechtwinklig zur Oberfläche verfahren wird, sodass der Abstand zwischen der aktuell aufgetragenen Maske und dem Druckkopf konstant gehalten wird. Aufgrund des konstanten Abstands kann die aktuell aufgetragene Maske verbessert mit dem Druckkopf aufgetragen werden. The masks can be applied, for example, using a print head. If the pressing tool is a pressing sheet, then the masks are preferably applied with such a print head, which is arranged above the pressing surface to be produced and which is moved in a plane parallel to the pressing surface during the application of the masks. Depending on the surface, it is preferably provided that the print head is moved in a direction perpendicular to the surface, so that the distance between the currently applied mask and the print head is kept constant. Due to the constant distance, the currently applied mask can be applied better with the print head.
Die Masken können aber auch mittels der zuvor erwähnten Passivierung realisiert werden. However, the masks can also be realized using the passivation mentioned above.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvananten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvananten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvananten 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. The embodiments show possible embodiments, whereby it should be noted at this point that the invention is not restricted to the embodiments specifically shown, but rather various combinations of the individual embodiments with each other are also possible and this possibility of variation lies within the skill of the person skilled in the art in this technical field due to the teaching of technical action through objective invention.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. The scope of protection is determined by the claims. However, the description and the drawings must be used to interpret the claims.
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.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1 ,7, oder 3,2 bis 8,1 , oder 5,5 bis 10. Individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can represent independent inventive solutions in their own right. The task underlying the independent inventive solutions can be found in the description. All information on value ranges in this description should be understood to include any and all sub-ranges, e.g. the information 1 to 10 should be understood to include all sub-ranges, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10 , that is, all subranges begin with a lower limit of 1 or greater and end with an upper limit of 10 or less, for example 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1, or 5.5 to 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
For the sake of order, it should finally be pointed out that in order to better understand the structure, elements have sometimes been shown out of scale and/or enlarged and/or reduced in size.
Bezugszeichenaufstellung Reference symbol list
Presswerkzeug Press tool
Substrat Substrat
Oberflächenstruktur Surface structure
Oberflächenbeschichtung Surface coating
Schicht layer
Schichtdicke Layer thickness
Poren Pores
Porendurchmesser Pore diameter
Oberfläche Surface
Beschichtungsprozess Coating process
Elektrolyt electrolyte
Bereich Area
Lagen Layers
Steuerungsvorrichtung Control device
Mineralpartikel Mineral particles
Vertiefungen Deepenings
Erhebungen surveys
Maske Mask
Ausnehmungen
Recesses
Claims
1. Presswerkzeug (1 ), ausgebildet zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen umfassend: 1. Pressing tool (1), designed for pressing material panels in heating presses, comprising:
- ein Substrat (2) aus einem Pressblech oder einem Endlosband; - a substrate (2) made of a pressed sheet or an endless belt;
- eine Oberflächenstruktur (3) zum Prägen einer Fläche; - a surface structure (3) for embossing a surface;
- eine Oberflächenbeschichtung (4); dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (4) mittels einer Schicht (5) aus Nickel oder einer Nickellegierung gebildet ist und eine gleichmäßige Schichtdicke (6) aufweist. - a surface coating (4); characterized in that the surface coating (4) is formed by a layer (5) made of nickel or a nickel alloy and has a uniform layer thickness (6).
2. Presswerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) gleichmäßig verteilt angeordnete Poren (7) aufweist. 2. Pressing tool according to claim 1, characterized in that the layer (5) has pores (7) arranged evenly distributed.
3. Presswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) eine außenstromlos abgeschiedene Nickelschicht ist. 3. Press tool according to claim 1 or 2, characterized in that the layer (5) is a nickel layer deposited without external current.
4. Presswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (7) einen mittleren Porendurchmesser (8) von 0,1 pm bis 1 pm, insbesondere 0,1 pm bis 0,5pm aufweisen. 4. Pressing tool according to claim 2, characterized in that the pores (7) have an average pore diameter (8) of 0.1 pm to 1 pm, in particular 0.1 pm to 0.5 pm.
5. Presswerkzeug, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht einen Porenanteil von zumindest 100 Poren/cm2 aufweist. 5. Press tool according to one of the preceding claims, characterized in that the layer has a pore content of at least 100 pores/cm 2 .
6. Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) einen Phosphorgehalt von 1-13% aufweist. 6. Pressing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (5) has a phosphorus content of 1-13%.
7. Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) eine Schichtdicke (6) von 2-50 pm, insbesondere 5 bis 25 pm aufweist.
7. Pressing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (5) has a layer thickness (6) of 2-50 pm, in particular 5 to 25 pm.
8. Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht (5) Mineralpartikel eingebettet sind. 8. Press tool according to one of the preceding claims, characterized in that mineral particles are embedded in the layer (5).
9. Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) eine partielle Schicht ist. 9. Press tool according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (5) is a partial layer.
10. Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) gehärtet ist. 10. Press tool according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (5) is hardened.
11 . Presswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) eine gestrahlte Oberfläche (9) aufweist, wobei auf der Oberfläche (9) die Schicht (5) angeordnet ist. 11. Pressing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate (2) has a blasted surface (9), the layer (5) being arranged on the surface (9).
12. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche (9) eines Presswerkzeugs (1 ), wobei das Presswerkzeug (1) ein Substrat (2) aus einem Pressblech oder einem Endlosband umfasst und zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen ausgebildet ist und wobei eine Oberflächenbeschichtung (4) auf das Presswerkzeug (1 ) aufgebracht wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (4) in einem Beschichtungsprozess (10) mittels einer Schicht (5) aus Nickel oder einer Nickellegierung mit gleichmäßiger Schichtdicke (6) aufgetragen wird. 12. A method for treating a surface (9) of a pressing tool (1), wherein the pressing tool (1) comprises a substrate (2) made of a pressed sheet or an endless belt and is designed for pressing material panels in heating presses and wherein a surface coating (4) is applied to the pressing tool (1); characterized in that the surface coating (4) is applied in a coating process (10) by means of a layer (5) made of nickel or a nickel alloy with a uniform layer thickness (6).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) im Beschichtungsprozess (10) mittels eines Elektrolyten (11 ) außenstromlos abgeschieden wird. 13. The method according to claim 12, characterized in that the layer (5) is deposited in the coating process (10) by means of an electrolyte (11) without external current.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert des Elektrolyten (11 ) überwacht und geregelt wird. 14. The method according to claim 13, characterized in that the pH value of the electrolyte (11) is monitored and regulated.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Säuregehalt des Elektrolyten (11) eingestellt wird.
15. The method according to claim 14, characterized in that an acid content of the electrolyte (11) is adjusted.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht (5) gleichmäßig verteilt Poren (7) eingebracht werden, die eine gewünschte Poreneigenschaft aufweisen, indem ein Poreneinstellprozess verwendet wird. 16. Method according to one of claims 12 to 15, characterized in that pores (7) having a desired pore property are introduced in the layer (5) in a uniformly distributed manner by using a pore adjustment process.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Poreneigenschaft der Poren (7) im Poreneinstellprozess mittels frühzeitiger Beendigung des Beschichtungsprozesses (10) erhalten werden. 17. The method according to claim 16, characterized in that the pore properties of the pores (7) are maintained in the pore adjustment process by means of early termination of the coating process (10).
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Poreneigenschaft (7) im Poreneinstellprozess mittels Regulierung einer Nickel- Konzentration des Elektrolyten (11 ) erhalten werden. 18. The method according to claim 16 or 17, characterized in that the pore property (7) is obtained in the pore adjustment process by regulating a nickel concentration of the electrolyte (11).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Beschichtungsprozess (10) in die Schicht (5) ein Phosphorgehalt von 1-13% eingebracht wird. 19. Method according to one of claims 12 to 18, characterized in that a phosphorus content of 1-13% is introduced into the layer (5) in the coating process (10).
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (9) des Substrats (2) vor dem Beschichtungsprozess (10) gestrahlt wird. 20. Method according to one of claims 12 to 19, characterized in that a surface (9) of the substrate (2) is blasted before the coating process (10).
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (4) teilweise aufgetragen wird, indem zumindest ein Bereich (12) einer Oberfläche (9) des Substrats (2) maskiert wird. 21. Method according to one of claims 12 to 20, characterized in that the surface coating (4) is partially applied by masking at least one region (12) of a surface (9) of the substrate (2).
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierung mittels Passivierung des zumindest einen Bereichs (12) der Oberfläche (9) des Substrats (2) erfolgt. 22. The method according to claim 21, characterized in that the masking is carried out by passivating the at least one region (12) of the surface (9) of the substrate (2).
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht (5) Mineralpartikel eingebracht werden.
23. Method according to one of claims 12 to 22, characterized in that mineral particles are introduced into the layer (5).
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) nach dem Beschichtungsprozess (10) wärmebehandelt wird. 24. The method according to any one of claims 12 to 23, characterized in that the layer (5) is heat treated after the coating process (10).
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (5) bei einer Temperatur von 250°C bis 500°C gehärtet wird.
25. The method according to claim 24, characterized in that the layer (5) is hardened at a temperature of 250°C to 500°C.
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