DE102022125370B3

DE102022125370B3 - Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeuges, Presswerkzeug und Verfahren zum Herstellen einer Werkstoffplatte mit einem Presswerkzeug

Info

Publication number: DE102022125370B3
Application number: DE102022125370.8A
Authority: DE
Inventors: Berthold Thölen
Original assignee: Hueck Rheinische GmbH
Current assignee: Hueck Rheinische GmbH
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2024-01-11
Anticipated expiration: 2042-10-01
Also published as: WO2024068229A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeuges (1), wobei das Presswerkzeug (1) eine Tragstruktur (2) aus Stahlblech aufweist. Das Presswerkzeug (1) ist aus einem Pressblech gebildet und zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst:- Maskieren mindestens eines Bereiches (3) einer Oberfläche (6);- Ätzen des Stahlbleches in einem Bad (4) mit einer ätzenden Flüssigkeit (5), um eine Oberflächenstruktur (7) herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech zum Ätzen horizontal in das Bad (4) gelegt wird, wobei die zu strukturierende Oberfläche (6) nach oben ausgerichtet ist; und- Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material (8) durch Pinseln, Abstreifen, Saugen oder Blasen; wobei die ätzende Flüssigkeit (5) in dem Bad (4) weitestgehend ruhend und strömungslos gehalten wird und Verwirbelungen in dem Bad (4) nur lokal durch das Pinseln, Abstreifen, Saugen oder Blasen erfolgen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeuges, wobei das Presswerkzeug eine Tragstruktur aus Stahlblech aufweist, aus einem Pressblech gebildet ist und zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen ausgebildet ist, wobei das Verfahren umfasst:

Maskieren mindestens eines Bereiches einer Oberfläche; und Ätzen des Stahlbleches in einem Bad mit einer ätzenden Flüssigkeit, um eine Oberflächenstruktur herzustellen.

Weiters betrifft die Erfindung ein Presswerkzeug zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen hergestellt durch ein solches Verfahren.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Werkstoffplatte mit einer strukturierten Oberfläche durch Verpressen.
Werkstoffplatten, beispielsweise Holzwerkstoffplatten, werden für die Möbelindustrie und für den Innenausbau, beispielsweise für Laminatfußböden benötigt. Die Werkstoffplatten weisen einen Kern aus MDF (mitteldichte Faserplatte) oder HDF (hochdichte Faserplatte) auf, auf welchen Kern zumindest einseitig verschiedene Materialauflagen aufgelegt werden, beispielsweise eine (optische) Dekorschicht und eine Schutzschicht (Overlay-Schicht).
Um bei den hergestellten Werkstoffplatten einen Verzug zu vermeiden, werden solche Werkstoffplatten in der Regel beidseitig mit derselben Anzahl von Materialauflagen versehen; um die die einzelnen Lagen der Werkstoffplatten (Kern, Materialauflagen, 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 Materialauflagen aus Duroplastharzen, beispielsweise Melaminharz, unter Wärmeeinwirkung durch eine Verschmelzung der Kunststoffmaterialien mit der Oberfläche des Kerns zu verbinden.
Die Dekorschichten bestimmen dabei das Muster und die Farbgestaltung der Werkstoffplatten; eine gewünschte Oberflächenstruktur hingegen kann durch Verwendung passender Presswerkzeuge erreicht werden. Beispielsweise kann ein Holz- oder Fliesendekor auf der Dekorschicht (Dekorpapier) aufgedruckt sein, oder es werden Dekorschichten mit Mustern und Farbgestaltungen verwendet, die entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck künstlerisch gestaltet sind. Hierbei können auch Overlay-Schichten verwendet werden, die auf der Ober- oder Unterseite bedruckt sind.
Zur Verbesserung einer naturgetreuen Nachbildung, insbesondere bei Werkstoffplatten mit Holz-, Fliesen- oder Natursteindekor, werden die Presswerkzeuge mit einer Oberflächenstrukturierung versehen, die deckungskonform zu der Dekorschicht ausgebildet ist und eine Negativabbildung der gewünschten Oberflächenstruktur ausbildet. Deshalb weisen die Presswerkzeuge ein 3D-Profil (Tiefenstrukturierung) auf, welches beispielsweise den Holznerven einer Holzoberfläche nachempfunden ist, um der Dekorschicht der Werkstoffplatte das Erscheinungsbild einer solchen Holzoberfläche zu verleihen.
Zur weiteren Verbesserung einer naturgetreuen Nachbildung, insbesondere von Holz-, Fliesen- oder Natursteinoberflächen, werden Presswerkzeuge eingesetzt, die zudem über bestimmte Glanzgrade bzw. Mattigkeit verfügen. Durch die Einstellung jeweils eines bestimmten Glanzgrades bzw. einer Mattigkeit in einem ausgewählten Oberflächenbereich des Presswerkzeugs wird die Möglichkeit geschaffen, in der Werkstoffplatte etwaige Reflektionen oder Schattierungen zu erzeugen, die für einen Betrachter beispielsweise den Eindruck einer natürlichen Holz-, Fliesen- oder Natursteinoberflächen anderer Materialien entstehen lassen.
Zur Erzielung der deckungskonformen Prägung der Werkstoffplatten - also der erforderlichen Passgenauigkeit von Dekorschicht(en) und Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte - wird für die Produktion der Presswerkzeuge ein hoher Qualitätsstandard gefordert. Insbesondere werden die Pressbleche oder Endlosbänder hierbei als Ober- und Unterwerkzeug in Kurztaktpressen, welche mit Pressblechen belegt sind, oder in Doppelbandpressen bei Endlosbändern eingesetzt, wobei gleichzeitig die Prägung und die Erwärmung der Werkstoffplatten erfolgt, sodass die Duroplastharze der Dekor- und/oder Overlay-Schichten der Werkstoffplatten zunächst aufgeschmolzen werden, die der Oberflächenstrukturierung der Presswerkzeuge entsprechende Oberflächenstruktur in die außenliegenden Materialauflagen eingebracht wird, und die strukturierten Materialauflagen durch anschließendes Aushärten mit dem Kern der Werkstoffplatte verbunden werden.
Um die gewünschte Oberflächenstrukturierung in bzw. auf den Presswerkzeugen herzustellen, können etwa digitalisierte Bilddaten einer Dekorvorlage verwendet werden, um ein Ätzresist für die Strukturierung der Pressbleche oder Endlosbänder aufzubringen. Zu diesem Zweck wird, beispielsweise mithilfe eines Digitaldruckers, ein Ätzresist auf die Pressbleche oder Endlosbänder aufgetragen, um anschließend einen Ätzprozess vorzunehmen. Nach Entfernen des Ätzresists kann eine weitere Bearbeitung des Presswerkzeugs erfolgen, wobei vorzugsweise bei Oberflächenstrukturierungen mit besonders tiefen/hohen Strukturen mehrere Ätzvorgänge hintereinander vorgenommen werden können. Hierzu wird auf das bereits geätzte Pressblech oder Endlosband wiederum ein Ätzresist aufgetragen und eine erneute Ätzung durchgeführt, bis die gewünschte Tiefenstruktur hergestellt wurde. Bei den einzelnen Ätzprozessen kann darüber hinaus eine Grob- oder Feinstrukturierung der Oberflächenstrukturierung vorgenommen werden, je nachdem welche Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte verliehen werden soll.
Alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Ätzverfahren oder anderen materialabtragenden Bearbeitungsverfahren können auch materialauftragende Verfahren zur (schichtweisen) Herstellung der Oberflächenstrukturierung auf der Oberfläche der Presswerkzeuge verwendet werden. Bei den meisten dieser Verfahren kommen Masken (Maskierungen) zum Einsatz, durch welche die Oberfläche des Presswerkzeugs vor einem nachfolgenden Materialauftrag oder - abtrag geschützt werden soll. Durch wiederholtes Aufbringen entsprechender Masken und anschließenden Materialauftrag oder -abtrag lassen sich Oberflächenstrukturierungen verschiedenster Ausgestaltungen herstellen.
Unabhängig vom jeweils gewählten Verfahren entsteht auf dem Presswerkzeug schlussendlich eine Oberflächenstrukturierung, die das Negativ der in die Werkstoffplatte einzuprägenden Oberflächenstruktur darstellt. Dabei entsprechen Erhebungen in der Oberflächenstrukturierung den einzuprägenden Vertiefungen in der Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte bzw. entsprechen Vertiefungen in der Oberflächenstrukturierung den Erhebungen, welche die Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte aufweisen soll.
Die WO 2009 / 062 488 A2 offenbart ein Pressblech mit einer strukturierten Pressoberfläche. Die strukturierte Pressoberfläche umfasst eine Struktur, die eine gebirgsähnliche Oberfläche mit Tälern und Höhen aufweist. Mittels der Pressoberfläche kann ein als Werkstoffplatte ausgebildetes Werkstück mit einer strukturierten Oberfläche hergestellt werden. Die strukturierte Pressoberfläche umfasst eine vollflächig ausgeführte Chromschicht, welche beim Verpressen an der Werkstoffplatte anliegt. Die strukturierte Pressoberfläche wird durch Tiefätzung hergestellt.
Aus dem Stand der Technik sind vertikale Ätzbäder seit langem bekannt in welchen die Pressbleche vertikal versenkt werden eine Spannung angelegt und die ätzende Flüssigkeit im Kreislauf gepumpt wird.
Die EP 3 201 278 B1 zeigt eine neigbare Anordnung des Presswerkzeuges, wodurch eine Strömung der ätzenden Flüssigkeit über die zu behandelnde Oberfläche der Presswerkzeuges strömt. Alternativ kann die ätzende Flüssigkeit auch aufgesprüht werden.
Die EP 2 540 487 A1 offenbart ein Pressblech zur Prägung von Werkstoffen mittels einer Oberflächenstrukturierung. Dabei wird ein Sandwichkörper verwendet, der aus einem Trägerkörper und einem Prägekörper besteht, wobei diese über ein Haftmittel innig miteinander verbunden sind. Durch entsprechende Auswahl der Haftmittel besteht hierbei die Möglichkeit durch Lösungsmittel die Verbindung jederzeit reversibel aufzuheben und somit einen Austausch des Prägekörpers vorzunehmen.
Die CN 1 04 419 929 A offenbart ein Ätzverfahren mit den Schritten: Auftragen eines korrosionsbeständigen Klebstoffs auf einen vorbestimmten Teil der Oberfläche einer Werkstückoberfläche und Durchführen einer Maskierungsbehandlung der mit dem korrosionsbeständigen Klebstoff beschichteten Werkstückoberfläche. Das Werkstück wird nach der Maskierungsbehandlung einer Sprühätzung mit einer ersten Ätzflüssigkeit unterzogen, um eine anfängliche konvex-konkave Struktur auf der Oberfläche des Werkstücks zu bilden. Das geätzte Werkstück wird einer Filmentfernungsbehandlung unterzogen, um eine Maske auf der Oberfläche des Werkstücks zu entfernen. Danach wird das Werkstück in eine zweite Ätzflüssigkeit gelegt und getränkt, um durchgehende Ränder der anfänglichen konvex-konkaven Struktur zu entfernen und die Ätztiefe einer zu bildenden Mikrostruktur zu verringern.
Bei allen bekannten Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von Presswerkzeugen erweist es sich jedoch als äußerst schwierig bereits aus der Oberfläche des Presswerkzeuges herausgelöste Ablagerungen bzw. Partikel von den noch zu behandelnden Flächen der Struktur zu entfernen. Durch derartige Ablagerungen wird das Ätzergebnis einerseits in seiner Qualität aber insbesondere bei der präzisen Ausbildung von Strukturen mit ausgeprägten Erhöhungen und Vertiefungen gestört. Einerseits kann die ätzende Flüssigkeit nicht gleichmäßig an den zu bearbeitenden Strukturen anliegen und so werden Bereiche schlichtweg gar nicht geätzt während bei anderen Flanken von Erhebungen oder Vertiefungen eine überschießende Ätzung der freiliegenden Bereiche erfolgt. Insofern spült der laufende Fluss der ätzenden Flüssigkeit die Ecken der Erhebungen und Vertiefungen aus und unterspült die Grate an den Erhebungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeug dessen Oberflächenstrukturierung unterschiedliche Strukturen, beispielsweise Grob- und Feinstrukturen, mit verbesserten Detail- und Qualitätsgrad sowie mit geringeren Ätzfehler aufweist.
Darüber hinaus soll ein Presswerkzeugs bereitgestellt werden, welches eine präzisere Oberflächenstruktur aufweist.
Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung von Werkstoffplatten mittels Presswerkzeugs bereitgestellt werden, welches eine durch ein präziseres Presswerkzeug auch eine präzisere Oberflächenstruktur auf der zu verpressenden Werkstoffplatte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
In einer ersten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeuges, wobei dieses eine Tragstruktur aus Stahlblech aufweist, aus einem Pressblech gebildet ist und zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen ausgebildet ist:

- Maskieren mindestens eines Bereiches einer Oberfläche;
- Ätzen des Stahlbleches in einem Bad mit einer ätzenden Flüssigkeit, um eine Oberflächenstruktur herzustellen, wobei das Stahlblech zum Ätzen horizontal in das Bad gelegt wird, wobei die zu strukturierende Oberfläche nach oben ausgerichtet ist; und
- Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material durch Pinseln, Abstreifen, Saugen oder Blasen;

Vorteilhaft ist dabei, dass die ätzende Flüssigkeit strömungslos ruhend im Bad liegt und es daher zu keinem Anspülen von Ablagerungen bzw. Partikel an Flanken der Erhöhungen und Vertiefungen erfolgen. Es kommt daher zu keiner Sedimentierung, die die zu ätzenden Flächen ungewünscht bedecken würde. Durch das Pinseln, Abstreifen, Saugen oder Blasen wird es ermöglicht, dass die ätzende Flüssigkeit in dem Bad weitestgehend ruhend lagert und Verwirbelungen in dem Bad nur lokal durch das Pinseln, Abstreifen, Saugen oder Blasen erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material kontinuierlich oder wiederholend. Von Vorteil dabei ist, dass die zu ätzenden Flächen und Flanken der Erhöhungen und Vertiefungen direkt der ätzenden Flüssigkeit ausgesetzt sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird als ätzende Flüssigkeit eine Säure, insbesondere Eisen(III)-chlorid eingesetzt. Vorteilhaft bei der Verwendung einer Säure, insbesondere von Eisen(III)-chlorid liegt in einer guten Ätzleistung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren weiterhin ein Entfernen der Maskierung. Durch die vorteilhafte Möglichkeit der Entfernung van Maskierungen ist, es maskierte Flächen freizulegen, um dadurch andere Oberflächeneigenschaften oder Glanzgrade zu erhalten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren weiterhin ein Verrunden der geätzten Strukturen. Von besonderem Vorteil ist, dass sehr scharfkantige Strukturen, wie sie bei Ätzen typischerweise entstehen verrundet werden können, um einen natürlicheren Eindruck zu erzielen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Verrunden in Querrichtung und/oder Längsrichtung der Struktur. Vorteilhaft ist es, wenn man je nach gewünschten Zielergebnis der Verrundung, die Verrundungswerkzeugführung anpassen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren weiterhin ein Aufbringen einer wellenförmigen Grundstruktur auf der Oberfläche des Presswerkzeugs durch Schleifen oder Polieren, mit Schleif- bzw. Poliermittel, in einer Bearbeitungsvorrichtung, welche wenigstens ein Oberflächenbearbeitungselement mit veränderlicher Anpresskraft auf das herzustellende Presswerkzeug aufweist. Um einen besonders rustikalen Eindruck von zum Beispiel Bodenpaneelen erzielen zu können ist es vorteilhaft das Pressblech vor oder nach der Ätzbehandlung mit einer welligen Grundstruktur zu versehen. Dies imitiert eine abgenutzte oder abgegangene Oberfläche von zum Beispiel einem Bodenpaneel.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung, falls das Entfernen durch Pinseln erfolgt, erfolgt das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material oder das Verrunden durch

- einen Pinsel in einer oszillierende Pinselbewegung in Querrichtung oder Längsrichtung der Struktur;
- einen Pinsel (16) in einer oszillierende Pinselbewegung in einem Winkel zwischen 0° und 45° zur Querrichtung (11) oder Längsrichtung (12) der Struktur (10); und/oder
- einen Pinsel (16) in einer mehrfachen Pinselbewegung in einem Winkel von 90° zu einem Grat (17) einer Struktur (10).. Vorteilhaft gemäß der ersten Alternative ist es, wenn man je nach gewünschten Zielergebnis der Verrundung, die Verrundungswerkzeugführung anpassen kann um bei einer Bewegung in Längsrichtung mehr Ablagerungen oder Partikel aus der Struktur entfernen kann während man bei einer Bewegung in Querrichtung ein besseres Verrundungsergebnis erzielt. Eine Pinselbewegung gemäß der zweiten Alternative in einem Winkel zur Strukturausrichtung kann zu einem gleichzeitigen Abtransport von Partikeln und einer gleichzeitigen Verrundung von Graten an Erhöhungen oder Vertiefungen beitragen. Vorteilhaft gemäß der dritten Alternative kann es dabei sein, dass die die Pinselstreichbewegung nur in eine Richtung über einen Grat hinweg erfolgt, um nur eine Seite eine Flanke einer Erhöhung bearbeiten zu können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren weiterhin ein Bearbeiten der Oberfläche des Presswerkzeugs durch eines oder mehrere aus Pressen, Prägen, Ätzen, Polieren, Laserbearbeitung, Sandstrahlen oder chemische Behandlung, Schleifen, Fräsen und Aufbringen mindestens einer Beschichtung oder eine Kombination davon. Durch eine Kombination von mehreren Bearbeitungsverfahren können vorteilhafterweise mehrere Oberflächeneffekte kombiniert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Oberfläche des Presswerkzeuges mindestens zwei voneinander verschiedene Glanzgrade auf. Besonders um natürlich wirkende Oberflächen mit dem Presswerkzeug herstellen zu können muss dieses über zumindest zwei unterschiedliche Glanzgrade verfügen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren weiterhin ein Aufbringen mindestens einer Chromschicht oder einer vernickelten oder nickelhaltigen Beschichtung auf der Oberfläche des Presswerkzeuges oder Teilen davon. Von Vorteil für eine höhere Standzeit des geätzten Bleches im Presseinsatz ist die Anbringung einer verschleißbeständigen Beschichtung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden beim Ätzen jeweils zwischen 40 bis 1500 µm, bevorzugt zwischen 50 bis 500 µm, Material geätzt. Durch das laufende Freihalten der zu ätzenden Flächen ist es vorteilhafterweise möglich sehr viel tiefere Ätzungen zu realisieren als dies mit Verfahren aus dem Stand der Technik möglich war.
Eine zweite Ausführungsform umfasst ein Presswerkzeug zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen hergestellt durch ein zuvor beschriebenes Verfahren. Der wesentliche Vorteil eines mit dem erfindungsgegenständlichen Verfahren hergestellten Presswerkzeuges liegt in der präzisen Verrundung und der tieferen Ätzstrukturen.
Eine dritte Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Werkstoffplatte mit einer strukturierten Oberfläche durch Verpressen, wobei zum Verpressen der Werkstoffplatte ein zuvor beschriebenes Presswerkzeug eingesetzt wird. Für Werkstoffplatten, die mit einem erfindungsgegenständlichen Presswerkzeug verpresst wurden, ergibt sich der Vorteil, dass diese durch die verrundeten Grate eine natürlichere Optik aufweisen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

1 eine schematische Darstellung eines horizontalen Ätzbades, und
2 eine schematische Darstellung eines Presswerkzeuges während der Bearbeitung im Ätzbad.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines horizontalen Bades 4, insbesondere einem Ätzbad mit einer Bearbeitungsvorrichtung 14 welche ein Oberflächenbearbeitungselement 15 aufweist. Die Bearbeitungsvorrichtung 14 kann das Oberflächenbearbeitungselement 15 über das zu bearbeitende Presswerkzeug 1 führen und weist dazu zumindest zwei Vorschübe auf, welche das Oberflächenbearbeitungselement 15 in Querrichtung 11 und Längsrichtung 12 bewegen kann und ebenso das Oberflächenbearbeitungselement 15 in einen Winkel zur Querrichtung 11 und Längsrichtung 12 ausrichten bzw. drehen kann. Als Oberflächenbearbeitungselemente 15 können zum Beispiel folgende Werkzeuge zur Anwendung kommen Pinsel, Abstreifer, Sauger oder Bläser. Bevorzugterweise kommt ein Pinsel 16 zum Einsatz. Als Pinsel ist dabei ein Werkzeug zu verstehen, welches einen flexiblen bzw. nachgiebigen Teil aufweist, welcher über die Struktur 10 streicht und diese von abgeätzten Material 8 wie Partikel und Sedimenten reinigt. Ein Pinsel kann unterschiedliche Grundformen aufweisen, wobei ein Flachpinsel mit Haaren, Borsten, Lippen oder Lappen im Verfahren zur Anwendung kommen kann. Ein Pinsel 16 kann in seiner Abstreifbreite kleiner als Längserstreckung 12 oder der Quererstreckung 11 des Presswerkzeuges 1 sein oder aber auch annähernd die gesamte Längserstreckung 12 oder der Quererstreckung 11 des Presswerkzeuges abdecken. Alternativ können auf der Bearbeitungsvorrichtung 14 auch mehrere Oberflächenbearbeitungselemente 15 nebeneinander oder versetzt angeordnet sein.
In das Bad 4 wird ein mit einem ätzresistenten Lack, bevorzugt UV aushärtenden Lack versehenes Presswerkzeug 1 eingelegt. Die Maskierung bedeckt dabei einen Bereich 3 der Oberfläche 6. Das Bad 4 kann an eine Spannungsversorgung angeschlossen sein, um ein elektrochemisches Ätzen zu ermöglichen.
Das Presswerkzeug 1 aus Stahlblech wird zum Ätzen horizontal in das Bad 4 gelegt.
Die zu strukturierende Oberfläche 6 wird nach oben ausgerichtet ist und die ätzende Flüssigkeit 5 strömungslos ruhend in dem Bad 4 gehalten.
Das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material 8 kann durch Pinseln, Abstreifen, Saugen oder Blasen erfolgen. Bevorzugt erfolgt dabei ein kontinuierliches oder wiederholendes Entfernen on durch das Ätzen gelöstem Material 8.
Im Verfahren wird zum Ätzen der Oberfläche und damit zum Ausbilden der Oberflächenstruktur eine ätzende Flüssigkeit 5 wie eine Säure, insbesondere Eisen(III)-chlorid eingesetzt. Die nicht von der Maskierung 9 bedecken Bereiche 3 werden dabei geätzt und Material 8 wird auf der Oberfläche 6 des Presswerkzeuges 1 gelöst. Die Einwirkzeit kann dabei zwischen 5 Minuten und 60 Minuten betragen. Die Temperatur im Bad 4 kann optional durch eine Heizung auf eine Temperatur zwischen 35°C und 55°C, bevorzugt 48°C bis 51 °C angehoben werden.
Das so aus herausgeätzte Material 8 in Form von Partikeln oder Sediment wird zum Beispiel durch ein Oberflächenbearbeitungselemente 15 wie einem Pinsel 16 vorsichtig, ohne zu viele Verwirbelungen im Bad 4 zu erzeugen, von den Graten 17 der Erhebungen und Vertiefungen der Struktur 10 entfernt. Gleichzeitig oder in einem gesonderten Verfahrensschritt nach der Entfernung der Maskierung kann dieses Verfahren auch dazu eingesetzt werden die Grate 17 der Struktur zu Verrunden und so die aus der Ätzung resultierenden scharfkantige Struktur so zu verrunden, dass diese einen natürlicheren Eindruck bekommt.
Beim Ätzen werden jeweils zwischen 40 bis 1500 µm, bevorzugt zwischen 50 bis 500 µm, Material geätzt.
2 zeigt einen Ausschnitt eines Presswerkzeuges 1 im Bad 4 während der Bearbeitung durch das Oberflächenbearbeitungselement 15. Herausgeätztes Material 8 wird dabei von den Flanken der Struktur 10 gelöst und diese davon befreit. Die ätzende Flüssigkeit 5 kann so besser dort ihre Wirkung entfalten. Gleichzeitig oder in einem gesonderten reinen Verrundungsprozessschritt streift das Oberflächenbearbeitungselement 15 insbesondere ein Pinsel über den Grat der Struktur und verrundet durch wiederholtes darüber Streifen in einer Richtung oder durch eine oszillierende Hin- und Herbewegung über den Grat den scharfkantigen Rand des Grates. Dadurch wird eine Verrundung durch das Zusammenwirken von ätzender Flüssigkeit 5 und der mechanischen Entfernung des Materials 8 an der zu verrundenden Struktur 10 erzielt.
Das Verrunden kann in Querrichtung 11 und/oder Längsrichtung 12 der Struktur 10 erfolgen.
Vor oder nach dem Ätzen im Bad 4 kann das Presswerkzeug 1 eine wellenförmigen Grundstruktur 13 auf der Oberfläche 6 erhalten. Dazu kann des Presswerkzeugs 1 durch Schleifen oder Polieren, mit Schleif- bzw. Poliermittel, in einer Bearbeitungsvorrichtung 14 welche wenigstens ein Oberflächenbearbeitungselement 5 mit veränderlicher Anpresskraft auf das herzustellende Presswerkzeug 1 aufweist, bearbeitet werden. Dieser Schritt kann innerhalb oder außerhalb des Bades 4 erfolgen.
Das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material 8 oder Verrunden kann durch einen Pinsel 16 in einer oszillierende Pinselbewegung in Querrichtung 11 oder Längsrichtung 12 der Struktur 10 erfolgen, indem dieser von der Bearbeitungsvorrichtung 14 über die Oberfläche 6 des Presswerkzeuges 1 geführt wird.
Das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material 8 oder Verrunden durch einen Pinsel 16 kann auch in einem Winkel zwischen 0° und 45° zur Querrichtung 11 oder Längsrichtung 12 der Struktur 10 erfolgen. Unter Längsrichtung der Struktur ist die Hauptausrichtung der Erhebungen bzw. Grate oder Täler der Struktur 10 zu verstehen. Die Querrichtung ist 90° zur Längsausrichtung dazu vorgesehen.
Das Entfernen von durch das Ätzen gelöstem Material 8 oder Verrunden kann durch einen Pinsel 16 in einer mehrfachen Pinselbewegung in einem Winkel von 90° zu einem Grat 17 einer Struktur 10 erfolgen.
Nach dem Entfernen des Presswerkzeuges 1 aus dem Bad 4 kann ein Bearbeiten der Oberfläche 7 des Presswerkzeugs 7 durch eines oder mehrere Bearbeitungsverfahren aus Pressen, Prägen, Ätzen, Polieren, Laserbearbeitung, Sandstrahlen oder chemische Behandlung, Schleifen, Fräsen und Aufbringen mindestens einer Beschichtung oder eine Kombination davon durchgeführt werden. Ebenso kann ein Aufbringen mindestens einer Chromschicht oder einer vernickelten oder nickelhaltigen Beschichtung auf der Oberfläche 6 des Presswerkzeuges 1 oder Teilen davon vorgesehen sein.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombi-nationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung

1: Presswerkzeug
2: Tragstruktur
3: Bereich
4: Bad
5: Ätzende Flüssigkeit
6: Oberfläche
7: Oberflächenstruktur
8: Material
9: Maskierung
10: Struktur
11: Querrichtung
12: Längsrichtung
13: Grundstruktur
14: Bearbeitungsvorrichtung
15: Oberflächenbearbeitungselement
16: Pinsel
17: Grat

Claims

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