DE102013114706A1

DE102013114706A1 - Reinigung von Pressblechen oder umlaufenden Pressbändern

Info

Publication number: DE102013114706A1
Application number: DE102013114706.2A
Authority: DE
Inventors: Ralf Niggemann
Original assignee: Sandvik Materials Technology Deutschland GmbH
Current assignee: Hueck Rheinische GmbH
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-21
Also published as: CA2934119A1; AU2014365653A1; KR20160108357A; CN105934283A; US20160318075A1; US9862009B2; DE102013114706B4; WO2015090693A1; EP3083086A1; RU2016127358A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer strukturierten Oberfläche eines Presswerkzeugs, insbesondere eines Pressblechs oder eines Endlospressbands, bei dem Verunreinigungen auf der Oberfläche mit mindestens einem Laserstrahl weggebrannt und nachfolgend Verbrennungsrückstände mittels eines Luft- oder Gasstroms von der Oberfläche entfernt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer strukturierten Oberfläche von Presswerkzeugen, insbesondere Pressblechen oder umlaufenden Pressbändern.
Oberflächenstrukturierte großformatige Pressbänder (auch als Endlospressbänder bezeichnet) und Pressbleche dienen dazu, Substrate wie insbesondere Platten- oder Bandmaterial zu dekorativen oder technischen Zwecken mit einer Oberflächenstruktur zu versehen. Hierfür wird der Oberfläche des Platten- oder Bandmaterials eine Struktur, wie beispielsweise eine Holzstruktur, eine Steinstruktur, oder andere Strukturen wie perlförmige, fein streifige Oberflächenstrukturen, etc., aufgeprägt. Solche Strukturen sind beispielsweise regelmäßig für Fußbodenpaneele verwendet. Platten oder Bänder zum Herstellen von Materialien wie beispielsweise Paneele für die Bau- und Nutzfahrzeugindustrie erhalten demgegenüber eher technisch-geometrische Strukturen, wie Rauten, Näpfchen oder Riffelungen (um beispielsweise Rutschfestigkeit zu bewirken).
Die Pressbänder und -bleche bestehen üblicherweise aus Stahl und haben regelmäßig eine Breite von mehr als einem Meter und eine Länge von mehreren Metern.
Die Oberflächenstruktur der genannten Presswerkzeuge erfolgt durch Auftragen einer strukturierten, ätzresistenten Maske auf die zu strukturierende Oberfläche des Presswerkzeugs und nachfolgendes Ätzen der maskierten Oberfläche. Die ätzresistente Maske wird üblicherweise auf die Oberfläche aufgedruckt. Nach dem Ätzen wird die Maske mechanisch oder elektrolytisch entfernt und die Oberfläche gereinigt. Dieser Vorgang wird so oft mit verschiedenen strukturierten Masken wiederholt, bis die gewünschte Endstruktur erreicht ist. In der Regel wird dann die strukturierte Oberfläche des Werkzeugs verchromt, um die Lebensdauer des Presswerkzeugs zu erhöhen und ein leichteres Entformen (Ablösen des Presswerkzeugs vom Prägnat) nach dem Prägen zu ermöglichen. Die Struktur der Oberfläche des Presswerkzeugs entspricht dann dem Negativ der auf dem Plattenmaterial zu erzeugenden Oberflächenstruktur.
Das Reinigen nach dem Bedrucken und Ätzen von Pressbändern oder Pressplatten erfolgt üblicherweise durch Schleifputzen unter Verwendung von Öl. Dadurch werden die ätzresistenten Maske und Ätzrückstände von der strukturierten Oberfläche von der des Presswerkzeugs gelöst. Anschließend müssen das zum Reinigen verwendete Öl und die gelösten Teile restlos von der Oberfläche entfernt werden, um hierdurch bedingte Fehler in nachfolgenden Schritten zur Herstellung des Presswerkzeugs auszuschließen. Dies erfolgt bei Pressbändern manuell und bei Pressblechen in einer Waschanlage unter Einsatz von gesundheitsgefährdenden, leicht verdampfenden Reinigungsmitteln wie beispielsweise Aceton. Daher ist es unter anderem erforderlich, dass das Personal beim Reinigen Atemmasken trägt. Die Reinigungsmittel sind nach Gebrauch in geeigneter Weise zu entsorgen. Die Reinigung der Presswerkzeuge ist daher zeit- und kostenaufwändig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es vorkommen kann, dass die Oberfläche des Presswerkzeugs insbesondere innerhalb der eingeätzten Strukturen nicht vollständig von Reinigungsrückständen befreit wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein vereinfachtes und kostengünstigeres Reinigungsverfahren bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Verunreinigungen auf der Oberfläche mit mindestens einem Laserstrahl weggebrannt und nachfolgend Verbrennungsrückstände mittels eines Luft- oder Gasstroms von der Oberfläche entfernt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat eine Vielzahl von Vorteilen. Das Reinigungsverfahren ist automatisiert durchführbar, so dass sich die für das Reinigen benötigten Personalstunden erheblich reduzieren lässt. Für das Reinigen der Oberfläche werden weder Öl noch andere flüssige Mittel gebenötigt. Damit entfallen nicht nur die Kosten für den Einkauf und die Entsorgung der Flüssigkeiten, auch entfallen die von diesen Flüssigkeiten ausgehende gesundheitliche Gefährdung und die Umweltbelastung. Der Reinigungsprozess ist außerdem schneller und gründlicher. Gründlicher, weil der Laserstrahl problemlos auch Ätzrückstände im Boden oder an Kanten von eingeätzen Strukturen verbrennen kann, die mit einem Schleifband (z.B. einem Mikrolonband) möglicherweise nicht oder nur schlecht erreicht werden. Die in der Oberfläche bestehenden Strukturen werden nicht wie beim Schleifputzen aufgrund abrasiver Einwirkung verändert, was beim Schleifputzen der Fall sein kann.
Der beim Verbrennen von Rückständen anfallende, über die Oberfläche sich verteilende Verbrennungsstaub kann einfach mit Luft oder einem anderen Gas weggepustet werden oder abgesaugt werden. Absaugen hat dabei den wesentlichen Vorteil, dass der Staub gezielt aufgenommen wird.
Zur Reinigung von Endlospressbändern umläuft der mindestens eine Laserstrahl die Oberfläche vorzugsweise auf einer wendelförmigen Bahn, wozu wahlweise das Endlospressband umläuft und der den mindestens eine Laserstrahl erzeugende Laser quer zur Umlaufrichtung des Bandes bewegt wird.
In alternativer bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens kann die Oberfläche des Presswerkzeugs vom Laserstrahl in parallel zueinander verlaufenden Zeilen abgefahren werden. Hierbei wird wahlweise nur das Pressblech bzw. das Endlospressband oder der Laser bewegt. Hierfür kann der Laser beispielsweise wiederholt quer zur Längsrichtung eines Endlospressbands oder eines Pressblechs von einer Seite über die gesamte Breite bis zur anderen Seite des Presswerkzeugs, danach in Längsrichtung des Presswerkzeugs versetzt und dann wieder über die gesamte Breite des Presswerkzeugs zurück verfahren werden. Einfacher ist es in aller Regel, wenn hierfür der Laser selbst verfahren wird. Allerdings kann auch der Laser feststehen und das Presswerkzeug relativ zum Laser bewegt werden. Dementsprechend kann das zeilenweise Verfahren des Lasers auch in Längsrichtung des Pressblechs oder des Laufbands erfolgen, was sich insbesondere bei einem umlaufend angetriebenen Endlospressband anbietet.
Hierfür ist es sinnvoll, wenn der Laser zur Reinigung eines Presswerkzeugs auf einem Schlitten quer zur Längs- oder Umlaufrichtung des Presswerkzeugs verfahrbar angeordnet ist.
Um eine besonders gründliche Reinigungswirkung zu erzielen, kann es sinnvoll sein, wenn sich die auf der Oberfläche vom Laserstrahl abgefahrenen Bahnen teilweise überlappen. Damit wird erreicht, dass selbst dann alle zu entfernenden Fluide auf der Oberfläche entfernt werden, wenn sie von einem nicht gereinigten Bereich in einen bereits gereinigten Bereich fließen. Benachbarte Bahnen sollten sich vorzugsweise um mindestens 10%, darüber hinaus bevorzugt um mindestens 30 % und in einzelnen Fällen auch 50% oder mehr überlappen.
Es hat sich gezeigt, dass ein gepulster Laser gut zum Verbrennen von Öl, Lackresten einer Maske und von Ätzrückständen geeignet ist. Mit einem Laser mit einer Leistung von bis zu 150 W und einer Wellenlänge von 1064 nm wurden sehr gute Reinigungsergebnisse erzielt.
Das Verfahren wird vorzugsweise in einem Verfahren zum Erzeugen einer strukturierten Oberfläche eines Prägewerkzeugs, insbesondere eines Pressblechs oder Pressbands, zum Herstellen von oberflächenstrukturiertem Platten- und oder Bandmaterial, verwendet, und zwar nachdem die Oberfläche mit einer strukturierten Maske beschichtet und Material von der nicht maskierten Oberfläche durch Ätzen abgetragen wurde. Die Vorgänge des Maskierens, Ätzens und Reinigens können mehrfach wiederholt werden.
Um eine Bahn, die vorzugsweise breiter als der Laserstrahl ist, mit einem Laser zu reinigen, besteht eine Möglichkeit darin, den Laserstrahl zwischen den Rändern der zu reinigenden Bahn über optische Elemente hin und her oszillieren zu lassen, wobei sich gleichzeitig der Laserkopf und die zu reinigende Oberfläche in Richtung der zu reinigenden Bahn relativ zueinander bewegen. Um an allen Stellen des zu reinigenden Bandabschnitts eine möglichst gleichmäßige Hitze zum Verbrennen der Verunreinigungen zu erzielen, kann es sinnvoll sein, den Laserstrahl in Form einer liegenden 8 über die Oberfläche oszillieren zu lassen. Damit kann vermieden werden, dass unterschiedliche Bereiche der Bahn unterschiedlich hoch erhitzt werden. So kann es vorkommen, dass die Bahn in Randbereichen, die von dem oszillierenden Laserstrahl bei einer linearen Hin- und Herbewegung zweimal in kurzen Abständen hintereinander überfahren werden, kurzzeitig auf eine höhere Temperatur erhitzt wird als in mittleren Bereichen, bei denen der zeitliche Abstand zwischen den Zeitpunkten, zu denen sie vom Laserstrahl überfahren, größer ist, und der Abstand der vom Laser überfahrenen Stellen einen größeren Abstand in Längsrichtung des Bandes aufweisen.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Figuren beispielhaft erläutert.
Es zeigen
1 skizzenhaft die Anordnung eines auf Walzen umlaufenden Endlospressbands und einem Laserkopf; und
2 skizzenhaft eine Aufsicht auf ein Pressband mit einer auf die Oberfläche des Pressbands aufgezeichneten wendelförmige Bahn;
1 zeigt skizzenhaft eine Anordnung zum erfindungsgemäßen Reinigen der äußeren Oberfläche 1 eines Endlospressbands 2, das über zwei Trommeln 3, 4 geführt ist. Mindestens eine der Trommeln 3, 4 ist angetrieben, so dass das Pressband in der gezeigten Richtung und/oder der entgegengesetzten Richtung angetrieben werden kann.
In etwa auf der Höhe der Ebene, in der die Drehachsen der Trommeln 3, 4 liegen, ist außerhalb des Pressbands ein Laserkopf 5 angeordnet, der quer zur Umlaufrichtung des Endlospressbands 2 und parallel zu den Drehachsen der Trommeln 3, 4 an einem Träger 6 verfahrbar ist.
Die Positionierung des Lasers erfolgt softwaregesteuert in Abhängigkeit von der gewünschten Steigung der wendelförmigen Bahn in Richtung quer zur Umlaufrichtung des Endlospressbands.
2 zeigt die Ränder einer beispielhaften wendelförmigen Bahn 7, auf der der Laser über die Oberfläche des Endlospressbands geführt wird. Im dargestellten Fall überlappen sich die Wendeln der wendelförmigen Bahn. Die überlappte Vorderkante einer Bahn ist gestreichelt dargestellt. Das Band läuft in Pfeilrichtung. Damit entspricht die Steigung α einer Wendel nach einmaligem Umlauf des Endlospressbands der Breite des nicht überlappten Teils einer Bahn.

Claims

Verfahren zum Reinigen einer strukturierten Oberfläche eines Presswerkzeugs, insbesondere eines Pressblechs oder eines Endlospressbands, dadurch gekennzeichnet, dass Verunreinigungen auf der Oberfläche mit mindestens einem Laserstrahl weggebrannt und nachfolgend Verbrennungsrückstände mittels eines Luft- oder Gasstroms von der Oberfläche entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsrückstände abgesaugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Laserstrahl zur Reinigung eines Endlospressbands die Oberfläche auf einer wendelförmigen Bahn umläuft, wozu wahlweise das Endlospressband und/oder ein den Laserstrahl erzeugender Laser bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Presswerkzeugs vom Laserstrahl in parallel zueinander verlaufenden Zeilen abgefahren wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Laserstrahl erzeugender Laser zur Reinigung eines Presswerkzeugs auf einem Schlitten quer zur Längs- oder Umlaufrichtung des Presswerkzeugs verfahrbar angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die auf der Oberfläche vom Laserstrahl abgefahrenen Bahnen teilweise überlappen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl gepulst ist.
Verfahren zum Erzeugen einer strukturierten Oberfläche eines Prägewerkzeugs, insbesondere eines Pressblechs oder Pressbands, zum Herstellen von oberflächenstrukturiertem Platten- und oder Bandmaterial, mit den folgenden Verfahrensschritten in der angegebenen Reihenfolge: i. Maskieren der Oberfläche mit einer strukturierten Maske; ii. Ätzen der nicht maskierten Teile der Oberfläche zum Erzeugen einer strukturierten Oberfläche; iii. Reinigen der strukturierten Oberfläche mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.