EP4041560A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer grundschicht mit unterschiedlichen härtegraden und werkstück mit unterschiedlichen härtegraden - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer grundschicht mit unterschiedlichen härtegraden und werkstück mit unterschiedlichen härtegraden

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Publication number
EP4041560A1
EP4041560A1 EP21786157.4A EP21786157A EP4041560A1 EP 4041560 A1 EP4041560 A1 EP 4041560A1 EP 21786157 A EP21786157 A EP 21786157A EP 4041560 A1 EP4041560 A1 EP 4041560A1
Authority
EP
European Patent Office
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base layer
masking
layer
electromagnetic radiation
radiation
Prior art date
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Pending
Application number
EP21786157.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
René Pankoke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hymmen GmbH Maschinen und Anlagenbau
Original Assignee
Hymmen GmbH Maschinen und Anlagenbau
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Filing date
Publication date
Application filed by Hymmen GmbH Maschinen und Anlagenbau filed Critical Hymmen GmbH Maschinen und Anlagenbau
Publication of EP4041560A1 publication Critical patent/EP4041560A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B44F1/00—Designs or pictures characterised by special or unusual light effects
    • B44F1/02—Designs or pictures characterised by special or unusual light effects produced by reflected light, e.g. matt surfaces, lustrous surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing a base layer with different degrees of hardness and a workpiece with different degrees of hardness.
  • a workpiece with a decoratively printed surface and a matching optically visible and tactile structure can be produced with the present invention, and a method and a device for producing such a workpiece are described.
  • EP 3 109 056 A1 describes a method for producing a structure on a surface. To do this, a liquid layer is applied to a workpiece. A manipulation agent in the form of droplets is then sprayed onto the liquid layer, with the liquid layer being displaced by the droplets, so that depressions are formed in it, which together form a structure in the liquid layer. This layer is then fixed. In this way, a surface can be produced on the layer that has a wood or tile look, for example.
  • EP 3 415 316 A1 discloses a method in which a manipulation agent is applied to the liquid layer in the form of droplets or fine droplets, the manipulation agent having the property of at least partially absorbing electromagnetic radiation.
  • a manipulation agent When the liquid layer is irradiated, for example with an excimer laser, polymerization takes place on the surface of the liquid layer, which causes microfolds there, which later results in a matt surface.
  • the manipulation means on the surface of the liquid layer absorbs the radiation at least partially, so that the polymerization of the underlying layer takes place to a lesser extent at these points. These areas are less glossy as a result.
  • the means of manipulation can be used to introduce depressions into the liquid layer.
  • a substantially transparent base layer 3 above a, for example, digitally printed decorative layer with an average layer thickness d contains a depression 6, eg the reproduction of a wood pore.
  • the acute angle between a horizontal tangent in the bottom of the recess, ie the deepest point of the recess 6, and a tangent on the wall of the recess 6 is to be referred to as the interior angle ⁇ .
  • the tangent should advantageously be applied to the wall of the depression 6 in the upper half of the depression 6, ie along the first half of the distance from the opening to the bottom of the depression 6. If the depression 6 is designed as a through hole, the tangent is in to create one half of the connection of both openings of the recess.
  • a horizontal tangent cannot be drawn to the bottom of the cavity, a line perpendicular to the axis of the through hole or parallel to the surface of the base layer can be drawn instead.
  • the known digital methods have the disadvantage that the base layer 3 is not or at least not completely removed during further post-processing, cf. WO/2020 039 361 A1, for example.
  • the base layer 3 is not or at least not completely removed during further post-processing, cf. WO/2020 039 361 A1, for example.
  • the method presented there only the “Liquid B” mentioned there is removed again after irradiation, but not “Liquid A”. This leads to the already mentioned disadvantages of a lower "sharp edge” and a lower optical and haptic depth.
  • Gloss levels are given below according to the gloss measurement according to DIN EN ISO 2813:2015-02.
  • Gloss measurement measures the amount of light reflected from a surface relative to a polished glass reference standard.
  • the unit of measurement used is GU (Gloss Units).
  • the amount of light reflected on the surface depends on the angle of incidence and the properties of the surface.
  • different angles of incidence (20°, 60° and 85°) can be used to determine the degree of reflection, with the measurement preferably being carried out using the angle of incidence of 60°.
  • the average of measurements for the three angles of incidence can also be used. Reflectance compares the percentage of light energy emitted and received by a gloss meter at a specific angle of incidence.
  • a panel can also be produced with a gloss level of 2-8 GU, preferably 2-6 GU on the surface, and 8-15 GU, preferably 10-12 GU at the bottom of the pores.
  • the base layer can represent a finished product that has indentations and/or has areas with different degrees of hardness.
  • the base layer can also be further processed in a downstream production process, for example by further surface treatment, adding or removing material and the like.
  • the downstream production process can follow directly, for example on one and the same production line, the production of the base layer with different degrees of hardness, or it can take place at a later point in time, the base layer with different degrees of hardness initially being present as an intermediate product.
  • electromagnetic radiation is used below. If this is not specified in more detail, it can/can be understood to mean in particular UV radiation and/or IR radiation. However, this should not exclude other radiation areas or types of radiation.
  • a method is therefore preferably provided, in particular for producing areas that have different degrees of hardness in a base layer, with the following steps:
  • a mask to at least a partial area of the surface of the base layer, the mask being designed to at least partially absorb electromagnetic radiation;
  • Irradiation of the base layer and the applied masking with electromagnetic radiation, in particular with UV radiation and/or IR radiation, in order to adjust the different degrees of hardness of the base layer.
  • the electromagnetic radiation can bring about both a reduction in the degree of hardness of the base layer and an increase in the degree of hardness of the base layer.
  • the masking serves in particular to lessen the influence of the radiation on the base layer below the sub-areas by absorbing the electromagnetic radiation.
  • the degree of hardness of the base layer is less strongly influenced by the electromagnetic radiation below the masking compared to the areas of the base layer that are not covered by the masking.
  • the masking is preferably designed to absorb electromagnetic radiation of a specific wavelength or a specific wavelength range. This or this is advantageously selected in such a way that the effect of the electromagnetic radiation, with which the irradiation takes place, is weakened on the base layer below the masking.
  • the masking can also be designed in such a way that it completely absorbs the radiation at certain wavelengths or wavelength ranges.
  • the difference in curing and/or polymerisation of the base layer between the areas where the masking was applied and the areas where the masking was not applied preferably corresponding to at least a factor of 2, particularly preferably at least a factor of 3.
  • the method results in a degree of hardness in the x-direction between the highest degree of hardness and the lowest degree of hardness within a distance, the extent of which corresponds to one of the following limits:
  • the highest degree of hardness is preferably 1.
  • the lowest degree of hardness is preferably 0.
  • the hardness can be determined, for example, by the method for determining the pendulum hardness according to König (DIN 53 157).
  • a pendulum is set in motion on the surface to be tested at a deflection of 6° without an impulse.
  • the number of pendulum oscillations that the pendulum needs to swing freely in order to be damped from the original deflection of 6° to a target deflection of 3° is then recorded.
  • a hard range is characterized by the pendulum requiring at least eight swings to reach the target deflection.
  • a soft or non-hardened area is characterized in that the pendulum needs at least one swing to reach the target deflection.
  • a soft area is compared to a hard range in that it permits fewer pendulum swings than the hard range in the above measurement.
  • the x-direction can be understood here as a direction that runs parallel to the surface of the base layer.
  • the corresponding degree of hardness gradient is observed on this stretch, starting from an unmasked point in the direction of a masked point. The shorter the distance in which the degree of hardness changes from its highest value to its lowest value, the sharper the separating layer between the areas that have different degrees of hardness.
  • At least a partial area of the base layer or the entire base layer is preferably liquid or at least not yet fully cured when the masking is applied.
  • the density and/or surface tension of the base layer and masking are preferably matched to one another in such a way that the masking essentially remains on the surface of the base layer.
  • the base layer can also be hardened before the mask is applied, the base layer not being completely hardened but being solidified accordingly in order to be able to wear the masking in the desired manner. Hardening can take place, for example, by drying and/or by irradiation with electromagnetic radiation, in particular with UV radiation.
  • the base layer and the masking are preferably matched to one another in such a way that, in particular when the base layer and the masking are irradiated, a contact angle is set between the base layer and the masking which is preferably greater than 20 degrees, particularly preferably greater than 50 degrees, in particular greater than 70 degrees.
  • This situation can preferably be additionally improved if, before the masking is applied to the base layer, this base layer has already been “gelled” with electromagnetic radiation at a low dose rate, ideally with a very low dose and under inert conditions.
  • the base layer can thus only be partially cured in its surface, ie preferably in the region of less than 50% of its thickness, particularly preferably less than 20%, particularly preferably less than 5% of its thickness.
  • the base layer and the masking are then preferably irradiated together in order to set the different degrees of hardness of the base layer.
  • the edge angle is understood to mean the acute angle between the surface of the base layer and a tangent to the outer edge of the mask at the point where the edge of the mask abuts the surface of the base layer in cross section or the side view of the base layer and masking. If the base layer is not level, a tangent is also applied to the base layer at this point, with the contact angle then being formed as an acute angle between the two tangents.
  • the contact angle is the acute angle between a tangent to the outer edge of the mask at the point where the edge of the mask abuts the surface of the base layer and a plane perpendicular to the direction of release of radiation is.
  • a contact angle is defined in this way, which, the larger it is, represents a measure of how good the separation between masked and unmasked areas is. There is then the sharpest possible separation of the radiation input into the base layer between masked and unmasked areas.
  • the height of the masking at the edge of the masking is at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90% of the height of the masking in the middle of the mask.
  • the shape of the cross-section of the mask approaches a rectangle, with the radiation hitting a mask of equal strength at every point.
  • the masking edge angle As large as possible or by forming a masking whose thickness at the edge corresponds as far as possible to the thickness in the middle of the masking, it is advantageously achieved that the areas of the base layer that lie below the masking are as uniform as possible over the entire masked area exposure to electromagnetic radiation are protected. This can be explained by the fact that there is sufficient masking material at the edge of the masking, which means that a similarly high amount of radiation can be absorbed compared to the center of the masking. Areas that do not have any masking, on the other hand, are irradiated with the full radiation up to the edge of the masking.
  • the center can be defined here as follows. If the applied mask is cut in such a way that the cutting plane is oriented perpendicular to the surface of the base layer located under the mask, the result is a cross-sectional area of the mask with a right and a left end, each defined by the edge of the mask. The extent of the cross-sectional area from right to left is thus defined accordingly by the two ends or the edge. In particular, the center is then a point bisecting the distance between the right and left ends. As an alternative to this definition, the center can also be defined as the area that extends on either side of the point that bisects the line segment. Preferably, the range extends a total of 10% of the distance between the right and left ends, the height of the mask considered for this being taken as the mean value of the height profile of the mask over the corresponding range.
  • a sharp boundary of the radiation input into the base layer can be achieved from left to right between masked and unmasked areas.
  • a further step is carried out in which the base layer on a, in particular plate-shaped or web-shaped, carrier element and / or on a further layer, in particular on a layer of paint, is applied, and/or a carrier element, in particular plate-shaped or web-shaped, and/or a further layer, in particular a layer of paint, is applied to the base layer.
  • the carrier element preferably has wood or wood fibers. However, it can also have plastic or metal.
  • the base layer can be liquid and/or only partially solidified or can already be present as a finished, in particular solidified, component when it is applied to the carrier element.
  • the lacquer layer and/or the further layer can be located on a carrier element.
  • a workpiece in particular a panel, can be manufactured that includes the base layer.
  • a workpiece can function in particular as a functional and/or decorative component, for example as a floor covering, as a wall covering or as a component for furniture.
  • the masking on the surface of the base layer is preferably present in liquid form, in particular when the base layer is irradiated in order to set the different degrees of hardness of the base layer.
  • the masking is solidified at least partially, preferably completely, in particular during or before irradiation of the base layer in order to set the different degrees of hardness of the base layer. Provision can also be made for parts of the masking to be solidified, for example to be left on the base layer, so that they form part of the finished workpiece. Other parts of the masking, on the other hand, can be liquid or not completely hardened in order to be able to remove them from the base layer again.
  • the material that forms the masking is preferably applied to the surface of the liquid base layer in liquid form and/or in gaseous form, with application of the material in gaseous form preferably condensing the material to form the masking on the surface of the base layer.
  • condensation nuclei for example in powder form or by electrostatic charging of the base layer, or by another applied liquid, can be provided on the surface of the base layer, for example in a be formed or applied upstream process step. These cause the material that forms the masking to liquefy at the condensation nuclei and form the masking there.
  • digital and/or analog printing technology can preferably be used.
  • the material that forms the masking is preferably applied to the base layer in the form of at least one droplet, particularly when using digital printing technology.
  • the at least one droplet preferably has a volume that corresponds to one of the following limits:
  • the droplets can act individually on the surface of the base layer as a mask. However, several droplets can also coalesce to cover a larger area. Provision can be made for the volume of individual droplets to be varied, ie the volume of each individual droplet is adjusted as required. However, through targeted control of the droplet release, it can also be achieved that droplets combine with one another before they hit the base layer in order to place a larger amount of masking material on an area of the base layer. If the droplet size is varied, the individual droplets preferably meet at least one of the volume limits listed above.
  • the droplet volume of the emitted droplets can be changed to larger volumes in order to cover a relatively large area, whereas if a relatively fine area is to be masked, the droplet volume can be correspondingly reduced.
  • a step is preferably carried out in which the base layer is irradiated with electromagnetic radiation, in particular with UV and/or IR radiation, which preferably reduces the degree of hardness and/or the viscosity of the base layer to a desired value is set.
  • electromagnetic radiation in particular with UV and/or IR radiation
  • the irradiation preferably takes place immediately before and/or during the application of the mask.
  • this creates a viscosity gradient or a hardness gradient in the base layer such that the side of the base layer facing away from the radiation source of the electromagnetic radiation has a viscosity or hardness that is lower, preferably by a factor of at least 4, than the side of the base layer facing the radiation source .
  • the layer thickness of the liquid base layer is preferably reduced at the points at which the masking, in particular in the form of droplets, is applied, the reduction preferably taking place by less than 10 ⁇ m, particularly preferably by less than 1 ⁇ m, the reduction being the layer thickness is effected in particular by the masking sinking into the base layer and/or by displacement of the base layer by the masking.
  • the result here is preferably depressions in the base layer, which are initially filled with the material of the masking. These depressions can be formed by different mechanisms, which can be used exclusively or in combination in the formation of a depression.
  • such a depression can be formed by the physical impulse that the masking material emits, in particular as droplets, into the base layer. Another mechanism causes the depression to form purely through the weight of the masking material, causing it to sink into the base layer. Physical and/or chemical mechanisms can also be at work by using a material for the mask that is immiscible with that of the base layer. Such a recess forms a starting point for subsequent removal of parts of the base layer at the masked location.
  • the masking can also be applied without the formation of depressions, or with depressions of less than 1 ⁇ m from the surface of the liquid base layer. This is preferably the case when the liquid base layer has already been pretreated before the masking is applied by exposure to electromagnetic radiation at a lower dose than would be necessary for complete curing.
  • the surface tension of the material forming the mask is equal to or greater than the surface tension of the base layer.
  • the masking on the surface of the base layer curves sharply at the edges, so that the largest possible contact angle is established and/or so that the masking thickness is also formed at the edge of the masking, which depends on the thickness of the masking in the middle of which deviates by a maximum of 50%.
  • a step is carried out in which the masking is removed or in which the masking and removing the base layer where the masking has been applied, or by simply removing base layer material.
  • the material of the base layer that is located below the masking and that was previously shielded from electromagnetic radiation by the masking is removed.
  • preferably at least 80% of the layer thickness of the base layer is removed.
  • the base layer is particularly preferably completely removed at the point under the masking. This is preferably done when the base layer material under the mask is softer compared to the rest of the base layer. If, instead, softening of the base layer by the electromagnetic radiation at the points where the masking is applied to the base layer has been prevented or reduced, the unmasked part of the base layer has a lower degree of hardness, so that material from this area of the base layer is removed.
  • the removal of the material of the base layer results in depressions and/or through-holes being formed in the base layer at these locations, the removal of the masking or the removal of the masking and the base layer or the removal of material of the base layer only being preferably physical and/or done chemically.
  • brushing and/or grinding can be mentioned as physical removal, which can be supported by suction.
  • suction Alternatively or additionally, physical removal by suction is also conceivable, in particular solely or exclusively by suction.
  • a chemical removal can be realized in particular by etching.
  • a brush or, alternatively or additionally, a grinding or planing element is used to remove the material of the base layer, the base layer and/or the masking is treated by means of electromagnetic radiation in such a way, or its hardness or viscosity is adjusted in such a way that the Brush, the grinding element and/or the planing element does not clog the base coat and/or the masking with dissolved material. It is thus avoided that the brush, the grinding element and/or the planing element has to be cleaned during the production of the workpieces.
  • the irradiation preferably takes place immediately before and/or during the removal.
  • the depressions created in this way form a structure in the base layer.
  • This can be purely decorative and/or also have technical functionality.
  • the structuring can run synchronously with the wood fibers shown, with a certain slip resistance being achieved at the same time through the structuring. Due to the sharp separation between the individual areas with different degrees of hardness, the indentations can be formed with very sharp edges, as described above.
  • a step is carried out in which a further layer, which comprises a base lacquer, is applied.
  • a step is carried out in which the entire layer structure is exposed to electromagnetic radiation, in particular with UV radiation, is irradiated. In this way, complete curing of all components can be achieved.
  • the masking is preferably designed to absorb at least 60%, preferably at least 80%, particularly preferably completely, electromagnetic radiation with which the base layer and the applied mask are irradiated in order to adjust the different degrees of hardness of the base layer.
  • the masking is preferably designed to absorb electromagnetic radiation whose wavelength is below a limit wavelength, the limit wavelength preferably being 380 nm, particularly preferably 315 nm, in particular 280 nm.
  • Irradiation with electromagnetic radiation is preferably carried out in order to set the different degrees of hardness of the base layer, with radiation whose wavelength is below the limit wavelength.
  • the radiation preferably has a wavelength of less than 380 nm, particularly preferably less than 315 nm, in particular less than 280 nm.
  • the radiation has its emission maximum at a wavelength of less than 380 nm, particularly preferably less than 315 nm, in particular less than 280 nm, but in each case still, in particular smaller, portions of the emission spectrum above the respective wavelength.
  • the masking is preferably designed to let through electromagnetic radiation that has at least a predetermined minimum wavelength, the irradiation for setting the different degrees of hardness of the base layer with electromagnetic radiation preferably taking place in such a way that electromagnetic radiation is used that exclusively has radiation with wavelengths whose Amount is less than that of the minimum wavelength. This can be done, for example, by using a filter, as a result of which wavelength ranges below a specific wavelength are filtered out.
  • the masking is designed to absorb electromagnetic radiation whose wavelength exceeds a limit wavelength, the limit wavelength preferably being 300 nm, particularly preferably 380 nm, in particular 1000 nm.
  • Irradiation with electromagnetic radiation preferably takes place in order to set the different degrees of hardness of the base layer, with radiation whose wavelength exceeds the limit wavelength.
  • the radiation preferably has a wavelength of more than 300 nm, more preferably more than 380 nm, in particular more than 1000 nm.
  • the radiation has its emission maximum at a wavelength of more than 300 nm, more preferably more than 380 nm, in particular of more than 1000 nm, but in each case still, in particular smaller, portions of the emission spectrum below the respective wavelength.
  • the masking is preferably designed to let through electromagnetic radiation that has at least a predetermined maximum wavelength, the irradiation for setting the different degrees of hardness of the base layer with electromagnetic radiation preferably taking place in such a way that electromagnetic radiation is used, which only has radiation with wavelengths whose amount is greater than that of the maximum wavelength. This can be done, for example, by using a filter, as a result of which wavelength ranges above a specific wavelength are filtered out.
  • the masking is preferably applied in such a way that it runs synchronously, at least in partial areas, with a decorative image that is already on or in the base layer or that was subsequently added to the base layer or to a workpiece that includes the base layer.
  • the result is that the areas with different degrees of hardness, which are produced by the method, are correspondingly synchronous with the decorative image. If, in addition, a structuring is subsequently inserted into the base layer, as described above, a significantly improved synchronicity between the structuring and the decorative image can advantageously be achieved due to the sharp edges of the structuring.
  • the structuring which is created by removing material from the base layer, preferably has a depth of 5 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • a workpiece is also provided, having a
  • Base layer prepared by a method as described above.
  • the base layer preferably has at least one depression in which the interior angle ⁇ is greater than 60 degrees, preferably greater than 70 degrees, particularly preferably greater than 80 degrees.
  • the average thickness of the base layer deviates by less than 20%, preferably less than 10%, from the average thickness of the entire base layer in the edge area of each depression, in particular in the range from 0 to 3 mm from the edge of each depression.
  • the workpiece has a further layer, in particular a lacquer layer, and/or a carrier element, in particular plate-shaped or web-shaped, the layer and/or the carrier element being/is connected to the surface of the base layer, the base layer having at least one Having depression at the bottom of which the further layer and / or the carrier element are at least partially exposed / is.
  • a further layer in particular a lacquer layer, and/or a carrier element, in particular plate-shaped or web-shaped, the layer and/or the carrier element being/is connected to the surface of the base layer, the base layer having at least one Having depression at the bottom of which the further layer and / or the carrier element are at least partially exposed / is.
  • the base layer has a depression, the bottom of which allows an underlying layer of the workpiece to shine through, or the bottom of the depression is the underlying layer, whereby the gloss level of the underlying layer can be seen in the depression, this gloss level preferably being around the Degree of gloss of the base layer or the top layer of the panel differs by at least 2 gloss points, preferably at least 4 gloss points, particularly preferably by at least 8 gloss points.
  • at least parts of the masking remain on the base layer after the method has been performed, so that a workpiece is formed which comprises at least parts of the masking and the base layer.
  • unmasked areas are created in the base layer, which have a lower degree of hardness due to the irradiation to influence the degree of hardness, these areas can be removed, with the masking being retained on the areas with a greater degree of hardness.
  • the depressions are then defined by the areas of the base layer with a greater degree of hardness and the masking located thereon.
  • the masking can therefore also be designed in such a way that it is curable when remaining on the base layer and/or has properties that change the surface properties of the base layer, such as slip resistance or degree of gloss.
  • a workpiece having a base layer, wherein the base layer has at least one depression in which the interior angle ß is greater than 60 degrees, preferably greater than 70 degrees, particularly preferably greater than 80 degrees, and / or wherein in edge area of each indentation, in particular in the range of 0 to 3 mm from the edge of each indentation, the average thickness of the base layer deviates by less than 20%, preferably less than 10%, from the average thickness of the entire base layer, and/or wherein the workpiece has an additional layer , in particular a lacquer layer, and/or a carrier element, in particular plate-shaped or web-shaped, the layer and/or the carrier element being/are connected to the surface of the base layer, the base layer having at least one recess, at the bottom of which the further layer and / or the carrier element are at least partially exposed / is, and / or wherein the Grundsch ot has an indentation, the bottom of which allows an underlying layer of the workpiece to show through,
  • Depressions in the base layer preferably form a structure which is arranged synchronously, at least in partial areas, with a decorative image previously or subsequently printed on the base layer or the workpiece.
  • a device for carrying out the method is provided.
  • the device preferably has a control device, in particular with electronic control means, which is designed by means of appropriate coding to carry out the method described above with the device.
  • the device has a transport device to transport the base layer and/or the carrier element to different processing stations of the device and/or to move different processing stations of the device to the base layer and/or the carrier element.
  • the device preferably has a processing station which is designed to apply the masking.
  • this processing station preferably has digital printing technology.
  • the device preferably has at least one processing station which is designed for irradiating the base layer and/or the masking.
  • this processing station preferably has UV and/or IR radiation sources.
  • the device preferably has at least one processing station which is designed to remove the masking and/or the base layer at the points at which the masking was applied. This processing station is designed in particular for the physical and/or chemical removal of the base layer and/or masking (e.g. as described above).
  • Fig. 4a to c a representation of the interior angle
  • This figure shows the workpiece that includes several layers. At the bottom there is a workpiece core 5 on which a first base coat 1 and a second base coat 2 are provided. In addition, a base layer 3 is applied on which Surface masking in the form of droplets 4 is provided. However, there are also applications that do not require a first base coat 1 and/or a second base coat 2 .
  • liquid droplets 4 are shown with different droplet volumes.
  • contact angle ⁇ is shown as the angle between the surface of the base layer 3 and a tangent to the outer edge of the droplet 4 at the point where the droplet edge abuts the surface of the base layer 3.
  • the edge angle a in the cross section or the side view of base layer 3 and masking is understood to mean the acute angle between the surface of base layer 3 and a tangent to the outer edge of the masking at the point where the edge of the masking, i.e. here the edge the droplet 4, abuts the surface of the base layer. If the base layer 3 is not flat, a tangent is also applied to the base layer 3 at this point, with the contact angle a then being formed as an acute angle between the two tangents.
  • the contact angle a is the acute angle between a tangent to the outer edge of the masking at the point at which the edge of the masking, i.e. here the edge of the droplets 4, touches the surface of the base layer 3, and a plane perpendicular to the emission direction of the radiation.
  • a contact angle a is defined, which, the larger it is, represents a measure of how good the separation between masked and unmasked areas is. There is then the sharpest possible separation of the radiation input into the base layer 3 between masked and unmasked areas.
  • a flat droplet has a small contact angle et, while a very high droplet has a larger contact angle a.
  • FIG. 2 shows a surface of a base layer 3, in particular a liquid one, with a mask applied thereto in the form of droplets 4, which show different contact angles a.
  • the droplets 4 are shown as dots, without showing the contact angle; in the lower illustration, the same droplets are then not shown as dots, but are each shown with a drawn-in contact angle ⁇ .
  • a flat droplet (left) is shown with a correspondingly small contact angle a
  • a higher droplet 4 is shown with a larger contact angle a (right), so that a (left) ⁇ a (right) applies.
  • a The workpiece core 5 is coated with a base paint 1 (step S10), after which the workpiece with the base paint 1 is irradiated with electromagnetic radiation (step S12).
  • the first base coat 1 can function as a primer, for example.
  • a base paint 2 is then applied (step S14) and also irradiated with electromagnetic radiation (step S16).
  • the base coat 2 is used to achieve a desired degree of gloss in the workpiece that is produced using this method.
  • the base layer 3 is then applied thereto (step S20) and also irradiated with electromagnetic radiation (step S30).
  • step S40 liquid droplets 4 are deposited on the base layer 3 to form a mask
  • step S50 liquid base layer 3 and the applied droplets 4 are irradiated with electromagnetic radiation
  • step S50 electromagnetic radiation
  • the areas of the base layer 3 that are covered by the masking change their degree of hardness less than the areas that have no masking.
  • the base layer 3 thus irradiated is processed by mechanical means (step S60). This is done, for example, by brushing, or alternatively by non-contact processing such as sandblasting, water/air or alternative fluids for blasting.
  • step S60 is followed by a step S70, in which a further base lacquer is applied, and a final step S80, in which the entire layer structure on the workpiece core 5 is irradiated with electromagnetic radiation.
  • steps S10, S12, S14, S16, S20, S30, S60, S70 and S80 are to be seen as optional method steps which are listed here as examples.
  • steps S40 and S50 an embodiment of the method that only has steps S40 and S50 is conceivable.
  • further embodiments of the method are conceivable which, in addition to steps S40 and S50, have at least one further step S10, S12, S14, S16, S20, S30, S60, S70 and S80.
  • Figures 4a to c show a representation of the interior angle of a depression in the base layer.
  • FIGS. 4b and c An internal angle 7 of the structure achieved by the method according to the invention on the surface of the workpiece is shown in FIGS. 4b and c.
  • the structure formed by indentations 6 which are shown in Figure 4a and shown in enlarged form in Figure 4b.
  • the other elements described by reference symbols correspond to those of the preceding figures.
  • material of the base layer 3 with a thickness d has been removed almost down to the layer 2 lying underneath.
  • the interior angle 7 is shown in FIG. 4b as the acute angle ⁇ between the horizontal tangent at the lowest point of the bottom of the depression 6 and a tangent on the wall of the depression 6.
  • ⁇ the acute angle ⁇ between the horizontal tangent at the lowest point of the bottom of the depression 6 and a tangent on the wall of the depression 6.
  • 5a and b shows a representation of the bulging of a structure in the area of the depression.
  • FIG. 5b shows in particular the right and left edge of the depression 6, also called pore, on which a bulge with a height d 1 ′ (on the left side) and a bulge with a height d 2 ′ (on the right side) are shown .
  • These bulges are elevations of the base layer 3 with the average layer thickness d of the base layer 3, which are located at the edge of the depression 6.
  • the maximum height and/or the average height d' of the bulge is less than 20% of d, preferably less than 10% of d.
  • FIG. 6a shows a workpiece according to the invention with a workpiece core 5, a first base coat 1 and a second base coat 2 and a base coat 3 lying thereabove.
  • the base layer 3 has one (or more) depressions 6 on.
  • the depression 6 was formed by removing areas of the base layer 3 which had a lower degree of hardness than other areas of the base layer 3.
  • FIG. 6b there is also a basecoat layer 9 lying above the base layer 3, which can influence the degree of gloss of the surface, for example.
  • this base coat layer 9 can also be used to adjust chemical and physical properties of the surface, such as the scratch hardness or the so-called micro-scratch resistance.
  • the first layer of the first base lacquer 1 comprises a primer layer 1a and a decorative layer 1b printed digitally and/or analogously thereon or consists exclusively of primer layer 1a and/or decorative layer 1b.
  • This decorative layer 1b can be based on a digital template, such as an image file, e.g. a wood reproduction, a stone decor or a fantasy decor, as well as any other photo-realistic object or image.
  • the structure that is formed from the depressions 6 can also be created according to a digital template in such a way that it is synchronous with the underlying decorative layer 1b.
  • the basis for the synchronous creation can be the digital template on which, as described above, the decorative layer 1b is also based. It can also be a template derived from this digital template.
  • FIG. 1 An exemplary surface of a workpiece according to the invention is shown in plan view.
  • a wood reproduction has been selected as an example, which is located on the surface 10 of the workpiece.
  • Representations of wood pores 11 and knotholes 12 are provided on the surface 10 of the workpiece. Both the wood pores 11 and the knotholes 12 are printed as a decorative image on the panel by the digitally printed layer 1b, cf.
  • proportions of the wood pores 11 and the knotholes 12 are each exactly at the points where they are printed, also by the invention
  • Indentations 6 are shown haptically and visually, cf. Figures 4, 5 and 6.
  • the representations of the wood pores 11 and knotholes 12 of the decorative image are provided synchronously with the indentations 6, so that the most realistic possible impression of the workpiece as a real wood panel results.
  • FIG. 8a shows the basic result of a laboratory measurement of a base layer with a depression that was produced according to the prior art.
  • the depth of the indentation is shown to the top and the width of the indentation to the right.
  • the bulge at the edge of the indentation and the small inner angle of the indentation are clearly visible here.
  • FIG. 8b shows the basic result of a laboratory measurement of a base layer with a depression that was produced using the method according to the invention. No edge bulging can be seen here, or only a slight edge bulging of a height calculated from the surface of the base layer of less than 10% of the layer thickness. In addition, one can see the large interior angle 7 of the cavity, characterized by a steep drop in the walls of the cavity.
  • FIG. 8c shows two measurements corresponding to FIGS. 8a and 8b. Shown in gray is a result showing a measured base layer with depression produced according to the prior art. Here you can clearly see the relatively gently rising sides of the indentation, which result in a relatively small interior angle. Furthermore, the edge bulges around the opening of the depression can be seen, so that the depression does not fall away with relatively sharp edges. In contrast, shown in black is an indentation created according to the teachings of the invention. The edge bulges are minimal here or sometimes not present at all and the sides of the depression are relatively steep compared to those of the depression shown in gray, which causes a large interior angle. The structure or recess in FIG. 8c produced by the method according to the invention is thus much more sharp-edged than would be achievable with prior art methods.
  • Figure 9a shows a base layer 3 extending from left to right.
  • a mask in the form of a droplet 4 is applied to the surface of the base layer 3 .
  • a radiation source for electromagnetic radiation is provided above the base layer 3 and the masking and emits radiation onto the base layer 3 and the masking.
  • the material of the mask is designed to transmit electromagnetic radiation with a wavelength greater than 380 nm and to absorb electromagnetic radiation with a wavelength less than 380 nm.
  • the material of the mask is configured to transmit electromagnetic radiation having a wavelength equal to or greater than a certain cut-off wavelength and to absorb electromagnetic radiation having a wavelength less than the certain cut-off wavelength.
  • the material of the mask can also be designed to absorb electromagnetic radiation of a very broad wavelength spectrum, for example from 180 nm to 1500 nm.
  • the base layer 3 is thus exposed to radiation having a wavelength of more than 380 nm in the area under the masking, while the areas to the left and right thereof receive an exposure to radiation with the full spectrum of the radiation source.
  • the degree of hardness of the base layer 3 below the masking is influenced less by the radiation than in the exposed areas to the left and right of it.
  • a filter placed in front of the radiation source can be used as shown in Figure 9b.
  • the filter is designed to only let through electromagnetic radiation with a wavelength of less than 380 nm. This ensures that no radiation hits the masking that could be let through by it. The area below the masking is therefore not exposed to radiation.
  • the filter is tuned to the cut-off wavelength of the masking.
  • the areas of the base layer 3 to the left and right of it each receive a radiation input of the filtered spectrum with wavelengths of less than 380 nm.
  • the degree of hardness of the base layer can be influenced very precisely in certain areas, with the masked areas being completely shielded from the influence of electromagnetic radiation.
  • a workpiece is produced in which the interior angle between the printed surface and the visible and tactile structure is very large. Despite the same measurable depth of e.g. 70 pm, the resulting "sharp-edgedness" of the structure gives the impression of a significantly greater depth than with flat structures. All structures with an internal angle of more than 60 degrees, in particular more than 80 degrees, have proven to be particularly suitable (cf. FIGS. 4a to c).
  • a workpiece or panel according to the invention is shown, for example, in FIG contains one or more single-color or transparent lacquer layers, whereby at least one transparent lacquer layer (base layer 3) has been removed in places, so that the lacquer layer 2 lying underneath, also known as the base lacquer, is the uppermost layer in the removed areas, which are called pores 6 in the following of the layer structure.
  • droplets 4 are applied to the liquid base layer 3, this liquid base layer being pretreated by means of electromagnetic radiation (step S30) in such a way that the droplets 4 do not appear at all or only very little, i.e. less than 10% of the layer thickness of the Base layer 3, preferably less than 1% of the layer thickness of the base layer, and at the points where they hit the surface of the base layer 3, a contact angle of more than 20 degrees, preferably more than 50 degrees, particularly preferably more than 70 degrees with the base layer 3 form.
  • step S30 it has proven to be particularly expedient to carry out the pretreatment (step S30) of the liquid base layer 3 under inert conditions (by introducing nitrogen) and with a UV LED (manufacturer ITL - Integration Technology, Ltd.; performance 2 - 4 W/cm2; feed rate 25 m/min; alternatively Phoseon Fireedge FE 300 or 400; 2 - 4 W/cm2; also 25 m/min.).
  • a contact angle of greater than 70 degrees has set after the droplets 4 have been applied.
  • the droplets 4 contain at least one component which absorbs UV radiation in a wavelength spectrum to be selected (e.g.
  • BASF Tinuvin 477 blocks wavelengths below 380 nm), so that after the subsequent further irradiation of the liquid base layer 3 together with the applied droplets 4 with UV Radiation curing the liquid base layer at the points where the droplets were applied is at least a factor of 2 lower than at the other points.
  • the base layer 3 can be completely removed again down to the underlying layer of base paint 2 at the points at which the droplets 4 were previously applied.
  • the areas of the base layer 3 that are less hardened by a factor of at least 2 can be removed with mechanical aids or with fluid jets, such as air, water, mixtures with solid parts, or the like.
  • fluid jets such as air, water, mixtures with solid parts, or the like.
  • circularly rotating brushes with metal bristles with a brush diameter of 350 mm and a bristle diameter of 200 ⁇ m were used with good results.
  • step S30 The measurements on the panels produced in this way have shown that the inventive pretreatment of the liquid base layer 3 with electromagnetic radiation (here: UV radiation in the above wavelength range under inert conditions in step S30), alone and / or in combination with the use of a Composition of the liquid droplets 4 such that they have a higher surface tension than the base layer 3, have resulted in a large contact angle between the droplet 4 and the base layer 3, and thus a very sharp separation of areas with high curing of the base layer and the areas covered by the droplets 4, in the subsequent further irradiation (step S50).
  • the base layer 3 at the points at which the droplets 4 were applied could be completely removed down to the underlying layer of the base lacquer 2 by the mechanical processing of the surface.
  • the workpiece core 5 Before the liquid base layer 3 is applied, the workpiece core 5 can be primed white, for example, and then with a digital decorative image be printed. This layer of digital printing ink 1b, in particular to create the decorative image, can then be covered with the base coat 2, which is also used to adjust the degree of gloss of the pores 6 that are produced later, since the base coat 3 applied over the base coat 2 is then applied to the points after the process of the pores 6 is completely removed again, so that the base coat 2 becomes visible again at these points.
  • a method in particular for producing areas that have different degrees of hardness in a base layer 3, with the following steps:
  • Step S40 applying a mask to at least a partial area of the surface of the base layer 3, the mask being designed to at least partially absorb electromagnetic radiation;
  • Step S50 Irradiating the base layer 3 and the applied masking with electromagnetic radiation, in particular with UV radiation and/or IR radiation, in order to adjust the different degrees of hardness of the base layer 3.
  • a method according to the first aspect wherein the degree of hardness gradient in the x-direction between the highest degree of hardness 1 and the lowest degree of hardness 0 within a distance of less than 0.1 mm, preferably less than 10 ⁇ m, is particularly preferred less than 1 pm is set.
  • a method according to the first or second aspect wherein at least a partial area of the base layer 3 or the entire base layer 3 is liquid or at least not yet fully cured when step S40 is carried out.
  • a method according to one of the above three aspects is provided, wherein the base layer 3 and the masking are matched to one another in such a way that a contact angle a is set between the base layer 3 and the masking, which is preferably greater than 20 degrees, particularly preferably is greater than 50 degrees, in particular greater than 70 degrees, and/or wherein, in particular while performing step S50, the height of the masking at the edge of the masking is at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90% of the height of the masking is at the center of the masking.
  • a method according to one of the above four aspects is provided, with a further step S20 being carried out, in which the base layer 3 is applied to a carrier element, in particular a plate-shaped or web-shaped carrier element and/or to an additional layer, in particular to a lacquer layer. is applied, and/or a carrier element, in particular plate-shaped or web-shaped, and/or a further layer, in particular a lacquer layer, being applied to the base layer 3 .
  • a carrier element in particular plate-shaped or web-shaped carrier element and/or to an additional layer, in particular to a lacquer layer.
  • a method according to one of the above five aspects is provided, wherein the masking on the surface of the base layer 3, in particular when step S50 is carried out, is in liquid form or has been solidified at least partially, preferably completely, and/or wherein the material that forms the masking is applied in liquid form and/or in gaseous form to the surface of the liquid base layer 3, with application of the material in gaseous form preferably condensing the material to form the mask on the surface of the base layer 3 , and/or wherein the material forming the masking is in the form of at least one droplets 4, preferably with a volume of less than 1 nL, particularly preferably less than 200 pL, in particular less than 40 pL, is applied to the base layer 3.
  • a method according to one of the above six aspects is provided, with a step S30 being carried out before and/or during step S40, in which the base layer 3 is irradiated with electromagnetic radiation, in particular with UV and/or IR radiation is set, whereby preferably the degree of hardness and/or the viscosity and/or the surface tension of the base layer 3 is set to a desired value, with a viscosity gradient or hardness gradient in the base layer 3 preferably being created by the irradiation of the liquid base layer 3 with electromagnetic radiation in step S30
  • the side of the base layer 3 facing away from the radiation source of the electromagnetic radiation has a lower viscosity or hardness, preferably by a factor of at least 4, than the side of the base layer 3 facing the radiation source, or a changed surface tension.
  • a method according to one of the above seven aspects is provided, wherein the layer thickness of the liquid base layer 3 is reduced at the points where the masking, in particular in the form of droplets 4, is applied, the reduction preferably being less than 10 ⁇ m, particularly preferably by less than 1 ⁇ m, the layer thickness being reduced in particular by the masking sinking into the base layer 3 and/or by displacement of the base layer 3 by the masking.
  • a ninth aspect there is provided a method according to any one of the preceding eight aspects, wherein the surface tension of the material forming the mask is equal to or greater than the surface tension of the base layer 3.
  • a method according to one of the above nine aspects is provided, wherein after step S50 a difference in the curing and / or polymerization of the base layer 3 between the areas where the Masking was applied and the areas where the masking was not applied, the difference in curing preferably being at least a factor of 2, particularly preferably at least a factor of 3.
  • step S50 is followed by a step S60 in which the masking is removed or in which the masking and the base layer 3 are applied at the locations at which the masking is applied was removed, wherein preferably at least 80% of the layer thickness of the base layer 3 is removed and the base layer 3 is particularly preferably completely removed in order to form depressions and/or through-holes in the base layer 3 at these points, the removal of the masking or the removal the masking and the base layer 3 preferably takes place physically and/or chemically, and/or wherein after step S50 a step S70 is carried out, in which a further layer comprising a base lacquer is applied, and/or wherein after step S50 a step S80 is carried out, in which the entire layer structure with electromagnetic radiation g, in particular with UV radiation, is irradiated.
  • a method according to one of the above eleven aspects wherein the masking is designed to absorb at least 60%, preferably at least 80%, electromagnetic radiation with which the base layer 3 and the applied masking are irradiated in step S50.
  • the masking is designed to absorb electromagnetic radiation whose wavelength is below a limit wavelength, and/or wherein the irradiation in step S50 takes place with electromagnetic radiation whose wavelength is below the limit wavelength, and /or wherein the masking is designed to at least let through electromagnetic radiation that has a predetermined minimum wavelength, wherein the irradiation in step S50 with electromagnetic radiation preferably takes place in such a way that electromagnetic radiation is used, which only radiation with waves has lengths that are below the minimum wavelengths.
  • a method according to one of the above twelve aspects wherein the masking is applied in such a way that it runs synchronously, at least in partial areas, with a decorative image that is already on or in the base layer 3 or that is subsequently applied to the base layer 3 or a workpiece comprising the base layer 3 has been added.
  • a method according to one of the above thirteen aspects is provided, with the masking remaining on the base layer 3 at least in part.
  • a workpiece which has a base layer 3 which has been produced by a method according to one of the preceding fourteen aspects, the base layer 3 having at least one depression in which the interior angle ⁇ is greater than 60 degrees, preferably greater than 70 degrees, particularly preferably greater than 80 degrees, and/or wherein in the edge area of each depression, in particular in the range from 0 to 3 mm from the edge of each depression, the average thickness of the base layer 3 is less than 20%, preferably less than 10% deviates from the average thickness of the entire base layer 3, and/or wherein the workpiece has a further layer, in particular a lacquer layer, and/or a carrier element, in particular plate-shaped or web-shaped, with the layer and/or the carrier element having the surface of the base layer 3 are connected / is, wherein the base layer 3 has at least one depression at the bottom of the wide re layer and/or the carrier element are/is at least partially uncovered, and/or wherein the base layer 3 has a depression, the bottom of
  • Exemplary embodiment 1 is a diagrammatic representation of Exemplary embodiment 1:
  • a mineral-filled PVC panel 5 with a thickness of 6 mm is fed to a first painting station.
  • a basecoat 1 in the form of a radiation-curing acrylate paint, which is colored white with TiO2 is applied with a layer thickness of 80 g/m 2 using a roller application method.
  • This base coat 1 is then cured using an Hg-UV lamp with a wide wavelength range of 300-440 nm, while the plate 5 is moved at a constant speed of 20 m/min. transported under the Hg lamp.
  • a previously digitally scanned piece of marble is then printed onto this white primer as a decorative image using a digital printing ink 1b in a continuous process using a single-pass digital printer.
  • An average of 4 g/m2 of digital printing ink is applied, which corresponds to a layer thickness of approx. 4 pm.
  • This digital printing ink is then coated with a base coat 2, which is present as a radiation-curing acrylate mixture (matt coat) with a gloss level of 3 gloss points, with an average layer thickness of 20 ⁇ m, with this acrylate mixture decreasing the gloss level to 5 gloss points (measured with device: Byk Micro-TRI -Gloss, angle 60 degrees).
  • the panel coated in this way is fed to another curing station and irradiated at 20 m/min with an Hg UV lamp with a power of 60 W/cm (corresponding to approx. 50% of the maximum lamp power) over the product width of 1,250 mm .
  • the surface is then coated with a further acrylate mixture, the liquid base layer 3, with a layer thickness of 80 ⁇ m using a roller application method.
  • This liquid base layer is flooded with nitrogen in a drying device in order to displace the oxygen contained in the air in order to achieve good reactivity of the acrylate polymers on the surface.
  • the surface is illuminated via a UV LED with a radiation peak at 395 nm slightly hardened.
  • the droplets 4 are applied to the surface using a single-pass digital printing device with an average droplet volume of 12 pL. Droplets with a volume of 3 pL up to 100 pL are used. The droplets are applied to the surface in such a way that they do not sink into the liquid base layer or sink up to a maximum of 10% of the layer thickness of 80 ⁇ m.
  • the droplets 4 are distributed according to a digital print template, which was created with or without digital processing from the decorative image for the marble, so that the pores 6 subsequently formed by the droplets are synchronous with the underlying decorative image. In this example, about 3 g/m2 area of the panel of droplet mass is applied. The surface of the panel with the droplets is then fed to another drying station, where the entire layer structure is cured with an Hg UV lamp with a power of 100 W/cm.
  • the panel is then transported into a brushing device in which the circularly rotating brushes with steel bristles with a diameter of 0.2 mm per bristle remove the base layer 3 again at the points at which the droplets 4 were applied.
  • the resulting surface is finally hardened in a final drying station using an Hg UV lamp with an output of 240 W/cm.
  • An HDF panel with a thickness of 10 mm which has been previously printed with a decorative image, either via a digital printer or via another, also analogue, printing process, is fed into a painting station and coated with an acrylate-based SIS base coat containing 0.5% by weight Byk 3505, coated with a layer thickness of 60 g/m 2 .
  • This matt lacquer is then partially cured on an Hg-UV lamp with, for example, 50% of the power of exemplary embodiment 1, ie 50 W/cm.
  • the plate is again fed to a coating station in which it receives an SIS base coat with, for example, 60 g/m 2 as an order.
  • This is followed by one Curing under inert conditions, for example with the exclusion of oxygen by flooding with nitrogen using a UV LED, so that 50-80%, preferably 60-70%, curing of this layer takes place.
  • a masking agent with a droplet size of 12 pL per droplet is applied to the surface from a digital print head, for example with a resolution of 300 dpi.
  • the contact angle of the 12 pL droplets applied in this way on the surface gelled by the UV LED under inert conditions is > 70
  • the plate thus coated with the masking agent with the liquid coating and the described structure is fed to an Hg-UV lamp, which completely cures the unmasked part of the second SIS base coat coating, with the part under the masking curing a maximum of 70% , preferably less than 50%.
  • the HDF board with the layer structure described above is then fed to a brushing station, in which a brush with copper wire brushes brushes out the masked surface areas and removes both the masking layer and the underlying SIS base coat, which is not yet fully cured. Then becomes
  • the last step is then to feed the HDF panel coated with topcoat to final curing, the entire layer structure being final-cured with an Hg-UV lamp with more than 100 W/cm, preferably more than 150 W/cm.
  • the feed speed for this entire package is more than 15 m/min., preferably more than 20 m/min.
  • the matting agent used can consist of either pure water or essentially water as the solvent and other UV absorbing agents and binders.
  • the masking agent is based on acrylate lacquer and also contains the corresponding UV absorbers.
  • a PP board made of pure polypropylene or polypropylene with appropriate admixtures, eg filled with mineral components, can be used.
  • the method steps from FIG. 3 can also be interchanged, individual steps can be omitted and/or individual steps can be repeated.
  • additional layers of paint can be applied and partially or fully cured.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Grundschicht (3) mit unterschiedlichen Härtegraden offenbart. Ferner wird ein Werkstück mit einer Grundschicht (3) offenbart, die mit einem solchen Verfahren hergestellt wurde.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Grundschicht mit unterschiedlichen Härtegraden und Werkstück mit unterschiedlichen Härtegraden
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Grundschicht mit unterschiedlichen Härtegraden sowie auf ein Werkstück mit unterschiedlichen Härtegraden.
Außerdem kann mit der vorliegenden Erfindung ein Werkstück mit einer dekorativ bedruckten Oberfläche und einer dazu passenden optisch sichtbaren und haptisch fühlbaren Struktur erzeugt werden, und es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Werkstückes beschrieben. Zu diesem Thema hat es in den letzten Jahren viele Entwicklungen gegeben. Allerdings gibt es im Hinblick auf die gewünschte Scharfkantigkeit und die optische und haptische Tiefe von solchen Strukturen noch offene Probleme, die mit dem hier vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Panel gelöst werden.
Zur Herstellung von dekorativen Oberflächen im industriellen Maßstab, die beispielsweise die Nachbildung von Fliesen- oder Holzoberflächen zum Ziel haben, werden neben einer Schicht, die die spätere Oberfläche bildet, auch temporär weitere Manipulationsmittel aufgebracht, um die Oberfläche der Schicht zu manipulieren, so dass schließlich die dekorative Oberfläche erzeugt werden kann.
Die EP 3 109 056 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zum Herstellen einer Struktur auf einer Oberfläche. Dazu wird eine flüssige Schicht auf ein Werkstück aufgetragen. Anschließend wird ein Manipulationsmittel in Form von Tröpfchen auf die flüssige Schicht aufgespritzt, wobei durch die Tröpfchen eine Verdrängung der flüssigen Schicht stattfindet, so dass sich darin Vertiefungen bilden, die zusammen eine Struktur in der flüssigen Schicht bilden. Anschließend wird diese Schicht fixiert. Auf diese Weise kann eine Oberfläche auf der Schicht erzeugt werden, die beispielsweise eine Holz- oder Fliesenoptik aufweist.
Die EP 3 415 316 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Manipulationsmittel auf die flüssige Schicht in Form von Tröpfchen oder feinen Tröpfchen aufgebracht wird, wobei das Manipulationsmittel die Eigenschaft aufweist, elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise zu absorbieren. Bei Bestrahlung der flüssigen Schicht beispielsweise mit einem Excimer-Laser erfolgt eine Polymerisation an der Oberfläche der flüssigen Schicht die dort eine Mikrofaltung bewirkt, die später eine matte Oberfläche zum Ergebnis hat. Das Manipulationsmittel auf der Oberfläche der flüssigen Schicht absorbiert dabei die Strahlung zumindest teilweise, so dass die Polymerisation der darunter liegenden Schicht an diesen Stellen weniger stark stattfindet. Diese Bereiche sind im Ergebnis weniger glänzend. Auch hier kann das Manipulationsmittel dazu verwendet werden, Vertiefungen in die flüssige Schicht einzubringen.
Allerdings weisen alle diese oben genannten Verfahren und die damit erzeugten Werkstücke folgenden wesentlichen Nachteil auf: Die damit erzeugten Strukturen sind zu wenig scharfkantig. Dabei ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Begriff „scharfkantig“ wie folgt zu verstehen (vgl. Figuren 4 bis 6): Eine im Wesentlichen transparente Grundschicht 3 oberhalb einer beispielsweise digital gedruckten Dekorschicht mit einer durchschnittlichen Schichtdicke d (vgl. Figur 4b) enthält eine Vertiefung 6, z.B. die Nachbildung einer Holzpore. Dabei soll der spitze Winkel zwischen einer waagrechten Tangente im Boden der Vertiefung, also der tiefsten Stelle der Vertiefung 6, und einer Tangente an der Wand der Vertiefung 6 als Innenwinkel ß bezeichnet werden. Eine Vertiefung mit einem besonders großen Innenwinkel ß von z.B. mehr als 60 Grad, insbesondere mehr als 80 Grad, wird im Sinne der vorliegenden Erfindung als „scharfkantig“ bezeichnet, während umgekehrt eine Vertiefung mit einem kleineren Rand- bzw. Innenwinkel von beispielsweise nur 30 Grad oder weniger als „nicht scharfkantig“ bezeichnet wird (vgl. insgesamt Figur 4 a bis c). Die Tangente ist dabei vorteilhafterweise in der oberen Hälfte der Vertiefung 6 an die Wand der Vertiefung 6 anzulegen, d.h. entlang der ersten Hälfte der Strecke von der Öffnung bis zum Boden der Vertiefung 6. Ist die Vertiefung 6 als Durchgangsloch ausgeführt, so ist die Tangente in einer Hälfte der Verbindung beider Öffnungen der Vertiefung anzulegen. Da hier keine waagrechte Tangente an den Boden der Vertiefung angelegt werden kann, kann stattdessen eine Linie senkrecht zur Achse des Durchgangslochs oder parallel zur Oberfläche der Grundschicht angelegt werden.
Durch diese Definition ist jedoch nicht ausgeschlossen, auch Tangenten in der unteren Hälfte der Vertiefung 6 anzulegen.
Außerdem zeigen nach dem Stand der Technik hergestellte Strukturen eine Randaufwölbung, bei denen um die Poren der Strukturen (hiermit sind die Vertiefungen gemeint), insbesondere im Bereich von 1 mm bis 3 mm, eine Erhöhung der Schichtstärke auf der Oberfläche oder eine Erhöhung der Dicke des gesamten Werkstückes sichtbar ist (vgl. dazu Fig. 5 a, b). Diese nach dem Stand der Technik vorhandene Randaufwölbung ist ebenfalls nicht erwünscht, weil sie den optischen und haptischen Eindruck der „Tiefe“ einer Struktur verringert, und sich negativ von einer echten Holzpore absetzt. Daher soll die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein Panel aufzeigen, mit dem diese Randaufwölbung vermieden werden kann. Zum Stand der Technik, vgl. die durchgeführten Messungen an Mustern, die nach dem Stand der Technik erzeugt wurden (vgl. Fig. 8a).
Des Weiteren haben die bekannten digitalen Verfahren den Nachteil, dass die Grundschicht 3 bei einer weiteren Nachbearbeitung nicht oder zumindest nicht vollständig entfernt wird, vgl. hierzu beispielsweise die WO / 2020 039 361 A1 . In dieser Schrift wird gemäß dem dort vorgestellten Verfahren nur die dort genannte „Liquid B“ nach einer Bestrahlung wieder entfernt, nicht aber die „Liquid A“. Dies führt zu den bereits erwähnten Nachteilen einer geringeren „Scharfkantigkeit“ und einer geringeren optischen und haptischen Tiefe. Aus der nicht vollständigen Entfernung der Grundschicht 3 an den Stellen der Vertiefungen 6 ergibt sich zusätzlich als weiterer Nachteil, dass es dadurch unmöglich wird, einen optisch sichtbaren Glanzgradunterschied zwischen dem „Boden“ der Vertiefung 6 und der obersten Schicht auf dem Werkstück zu erzeugen, da bei nicht vollständiger Entfernung der „Boden“ der Vertiefung 6 aus dem gleichen Lackmaterial wie die oberste Schicht der Grundschicht 3 besteht. Nach dem Stand der Technik gibt es allenfalls eine Möglichkeit, durch eine zusätzliche Schicht oberhalb der Grundschicht 3, wie z.B. in Figur 6 mit dem dort angegebenen Basislack 9 dargelegt, den Glanzgrad der Oberfläche zu beeinflussen. Dies hat aber den Nachteil, dass eine zusätzliche Lackschicht aufgebracht werden muss, welche mit deutlichen Mehrkosten für Material und Anlageninvestition verbunden ist. Außerdem kann es dazu führen, dass der oberste Basislack 9 ebenfalls in die Vertiefungen eindringt, und somit den gewünschten Glanzgradunterschied wieder aufhebt.
Glanzgrade werden nachfolgend entsprechend der Glanzmessung nach DIN EN ISO 2813:2015-02 angegeben. Für die Glanzmessung wird die Lichtmenge, die eine Oberfläche im Verhältnis zu einem Referenzstandard aus poliertem Glas reflektiert, gemessen. Die dabei verwendete Maßeinheit ist GU (Gloss Units bzw. Glanzeinheiten). Die an der Oberfläche reflektierte Lichtmenge ist abhängig vom Einfallswinkel und den Eigenschaften der Oberfläche. Bei der Glanzmessung können unterschiedliche Einfallswinkel (20°, 60° und 85°) verwendet werden, um den Reflexionsgrad zu erfassen, wobei vorzugsweise mit dem Einfallswinkel von 60° gemessen wird. Alternativ kann auch der Mittelwert von Messungen zu den drei Einfallswinkeln verwendet werden. Der Reflexionsgrad vergleicht die von einem Glanzmessgerät abgestrahlte und empfangene Lichtenergie in Prozent bei einem bestimmten Einfallswinkel.
Gewünscht, aber nach dem Stand der Technik nicht zu erzielen, sind beispielsweise Strukturen mit einem Glanzgrad von 8 - 15 GU auf der Oberfläche, und 2 bis 6 GU am Boden der Poren. Alternativ kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein Panel erzeugt werden mit einem Glanzgrad von 2-8 GU, vorzugsweise 2-6 GU auf der Oberfläche, und 8-15 GU, bevorzugt 10-12 GU am Boden der Poren.
Mit den Produktionsverfahren nach dem Stand der Technik und den dadurch erzielten kleinen Innenwinkeln, also den „nicht scharfkantigen Poren“, ergibt sich daher sowohl optisch als auch haptisch der Eindruck einer sehr flachen, d.h. wenig tiefen Struktur. Dem Betrachter erscheint eine solche, nach dem heutigen Stand der Technik erzeugte Struktur z.B. nur eine Tiefe von 20 pm zu haben, obwohl messbar eine Tiefenstruktur von 70 pm vorhanden ist.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest eines der oben genannten Probleme zu lösen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Grundschicht zur Erzeugung von scharfkantigen Vertiefungen derart vorzubereiten, dass bereichsweise unterschiedliche Härtegrade in der Grundschicht hergestellt werden. Dies erfolgt durch selektive Aushärtung der Grundschicht. Vorzugsweise werden dann mittels eines nachgelagerten Verfahrensschrittes Bereiche der Grundschicht mit niedrigerem Härtegrad entfernt. Das Entfernen kann beispielsweise physikalisch und/oder chemisch erfolgen.
Daneben sind jedoch auch Anwendungsbereiche denkbar, bei denen weniger stark ausgehärtete Bereiche in der Grundschicht verbleiben.
Dabei kann die Grundschicht ein fertiges Produkt darstellen, das Vertiefungen aufweist und/oder über Bereiche mit unterschiedlichen Härtegraden verfügt. Alternativ kann die Grundschicht auch in einem nachgelagertem Produktionsverfahren weiterverarbeitet werden, indem beispielsweise weitere Oberflächenbehandlung, Hinzufügen oder Entfernen von Material und dergleichen erfolgt. Das nachgelagerte Produktionsverfahren kann sich unmittelbar z.B. auf ein und derselben Produktionsstraße an die Herstellung der Grundschicht mit unterschiedlichen Härtegraden anschließen oder zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, wobei die Grundschicht mit unterschiedlichen Härtegraden zunächst als Zwischenprodukt vorliegt. Nachfolgend wird der Begriff "elektromagnetische Strahlung" verwendet. Ist dieser nicht näher spezifiziert, so können/kann darunter insbesondere UV-Strahlung und/oder IR-Strahlung verstanden werden. Dies soll jedoch andere Strahlungsbereiche bzw. Strahlungsarten nicht ausschließen.
Vorzugsweise ist daher ein Verfahren, insbesondere zum Herstellen von Bereichen, die unterschiedliche Härtegrade aufweisen, in einer Grundschicht, mit folgenden Schritten vorgesehen:
Aufbringen einer Maskierung zumindest auf eine Teilfläche der Oberfläche der Grundschicht, wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise zu absorbieren; und
Bestrahlen der Grundschicht und der aufgebrachten Maskierung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung und/oder IR- Strahlung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen.
Die elektromagnetische Strahlung kann sowohl eine Reduzierung des Härtegrades der Grundschicht als auch eine Erhöhung des Härtegrades der Grundschicht bewirken.
Die Maskierung dient insbesondere dazu, durch Absorbierung der elektromagnetischen Strahlung, die Grundschicht unterhalb der Teilflächen weniger stark durch die Strahlung zu beeinflussen. Somit wird insbesondere der Härtegrad der Grundschicht durch die elektromagnetische Strahlung unterhalb der Maskierung weniger stark beeinflusst im Vergleich zu den Bereichen der Grundschicht, die nicht von der Maskierung bedeckt sind.
Vorzugsweise ist die Maskierung dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge bzw. eines bestimmten Wellenlängenbereichs zu absorbieren. Diese bzw. dieser ist vorteilhafterweise so gewählt, dass die Wirkung der elektromagnetischen Strahlung, mit der das Bestrahlen erfolgt, auf die Grundschicht unterhalb der Maskierung abgeschwächt wird. Die Maskierung kann jedoch auch so beschaffen sein, dass sie bei bestimmten Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen die Strahlung vollständig absorbiert. Vorzugsweise besteht nach dem Bestrahlen der Grundschicht und der aufgebrachten Maskierung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung und/oder IR-Strahlung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, ein Unterschied in der Aushärtung und/oder Polymerisation der Grundschicht zwischen den Bereichen, an denen die Maskierung aufgebracht wurde, und den Bereichen, an denen die Maskierung nicht aufgebracht wurde, wobei der Unterschied in der Aushärtung vorzugsweise mindestens einem Faktor 2, besonders bevorzugt mindestens einem Faktor 3, entspricht.
Vorzugsweise stellt sich durch das Verfahren ein Härtegrad-Gradient in x-Richtung zwischen dem höchsten Härtegrad und niedrigsten Härtegrad innerhalb einer Strecke ein, deren Ausmaß einer der folgenden Grenzen entspricht:
- weniger als 1 mm,
- bevorzugt weniger als 0,1 mm,
- weiter bevorzugt weniger als 100 pm,
- noch weiter bevorzugt weniger als 10 pm,
- noch weiter bevorzugt weniger als 1 pm.
Der höchste Härtegrad beträgt vorzugsweise 1. Der niedrigste Härtegrad beträgt vorzugsweise 0.
Die Härte kann beispielsweise nach der Methode zur Bestimmung der Pendelhärte nach König (DIN 53 157) bestimmt werden. Dabei wird ein Pendel auf der zu prüfenden Oberfläche bei einer Auslenkung von 6° impulsfrei in Schwingung versetzt. Es wird dann die Zahl der Pendelschwingungen erfasst, die das Pendel freischwingend benötigt, um von der ursprünglichen Auslenkung von 6° auf eine Zielauslenkung von 3° gedämpft zu werden.
Eine harter Bereich ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pendel mindestens acht Schwingungen benötigt, um die Zielauslenkung zu erreichen. Ein weicher bzw. nicht ausgehärteter Bereich ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pendel mindestens eine Schwingung benötigt, um die Zielauslenkung zu erreichen. Ein weicher Bereich ist gegenüber einem harten Bereich dadurch gekennzeichnet, dass er bei o.g. Messung weniger Pendelschwingungen zulässt als der harte Bereich.
Als x-Richtung kann hier eine Richtung verstanden werden, die parallel zur Oberfläche der Grundschicht verläuft. Dabei wird der entsprechende Härtegrad-Gradient auf dieser Strecke ausgehend von einer unmaskierten Stelle in Richtung einer maskierten Stelle betrachtet. Je kürzer die Strecke dabei ausfällt, innerhalb der sich der Härtegrad von seinem Höchstwert auf seinen niedrigsten Wert ändert, desto schärfer ist die Trennschicht zwischen den Bereichen, die unterschiedliche Härtegrade aufweisen.
Vorzugsweise ist zumindest ein Teilbereich der Grundschicht oder die gesamte Grundschicht beim Aufbringen der Maskierung flüssig oder zumindest noch nicht vollständig ausgehärtet. Bevorzugt sind Dichte und/oder Oberflächenspannung von Grundschicht und Maskierung so aufeinander abgestimmt, dass die Maskierung im Wesentlichen auf der Oberfläche der Grundschicht verbleibt. Um die Grundschicht für die Maskierung tragfähiger auszubilden, kann ferner vor dem Aufbringen der Maskierung ein erstes Härten der Grundschicht erfolgen, wobei die Grundschicht nicht vollständig ausgehärtet wird, jedoch entsprechend verfestigt wird, um die Maskierung in gewünschter Weise tragen zu können. Das Härten kann beispielsweise durch Trocknung und/oder durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung, erfolgen.
Vorzugsweise sind die Grundschicht und die Maskierung so aufeinander abgestimmt, dass sich, insbesondere wenn die Bestrahlung der Grundschicht und der Maskierung erfolgt, ein Randwinkel zwischen der Grundschicht und der Maskierung einstellt, der vorzugsweise größer als 20 Grad, besonders bevorzugt größer als 50 Grad, insbesondere größer als 70 Grad, ist. Diese Situation kann vorzugsweise zusätzlich verbessert werden, wenn vor der Aufbringung der Maskierung auf die Grundschicht diese Grundschicht bereits mit elektromagnetischer Strahlung einer geringen Dosisleistung „angeliert“ wurde, im Idealfall mit sehr geringer Dosis und unter inerten Bedingungen. Damit kann die Grundschicht nur in ihrer Oberfläche, d.h. bevorzugt im Bereich von weniger als 50% ihrer Dicke, besonders bevorzugt weniger als 20%, besonders bevorzugt weniger als 5% ihrer Dicke angehärtet werden. Vorzugsweise anschließend erfolgt dann die gemeinsame Bestrahlung der Grundschicht und der Maskierung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen. Als Randwinkel wird im Querschnitt bzw. der Seitenansicht von Grundschicht und Maskierung derjenige spitze Winkel zwischen der Oberfläche der Grundschicht und einer Tangente an den äußeren Rand der Maskierung an der Stelle verstanden, an der der Rand der Maskierung an die Oberfläche der Grundschicht anstößt. Ist die Grundschicht nicht eben, so wird auch eine Tangente an die Grundschicht an dieser Stelle angelegt, wobei der Randwinkel dann als spitzer Winkel zwischen beiden Tangenten gebildet wird.
Verwendung kann hier jedoch auch die folgende Definition finden, wonach der Randwinkel der spitze Winkel zwischen einer Tangente an den äußeren Rand der Maskierung an der Stelle, an der der Rand der Maskierung an die Oberfläche der Grundschicht anstößt, und einer Ebene, die senkrecht zur Abgaberichtung der Strahlung steht, ist. Auf diese Weise ist ein Randwinkel definiert, der, je größer er ist, ein Maß dafür darstellt, wie gut die Trennung zwischen maskierten und unmaskierten Bereichen ist. Es liegt dann eine möglichst scharfe Trennung des Strahlungseintrags in die Grundschicht zwischen maskierten und unmaskierten Bereichen vor.
Alternativ oder zusätzlich und insbesondere wenn die Bestrahlung der Grundschicht und der Maskierung erfolgt, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, beträgt die Höhe der Maskierung am Rand der Maskierung mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Höhe der Maskierung in der Mitte der Maskierung. Idealerweise nähert sich die Form des Querschnitts der Maskierung einem Rechteck, wobei die Strahlung an jeder Stelle auf eine Maskierung gleicher Stärke trifft.
Durch einen möglichst großen Randwinkel der Maskierung bzw. durch Ausbildung einer Maskierung deren Dicke am Rand möglichst der Dicke in der Mitte der Maskierung entspricht, wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Bereiche der Grundschicht die unterhalb der Maskierung liegen, möglichst gleichmäßig über den ganzen maskierten Bereich gegen die Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung geschützt sind. Dies ist dadurch zu erklären, dass auch am Rand der Maskierung genügend Material der Maskierung vorhanden ist, wodurch im Vergleich zur Mitte der Maskierung eine ähnlich hohe Strahlungsmenge absorbiert werden kann. Bereiche die keine Maskierung aufweisen werden hingegen mit der vollen Strahlung bis hin zum Rand der Maskierung bestrahlt.
Die Mitte kann hier insbesondere wie folgt definiert werden. Schneidet man die aufgebrachte Maskierung derart, dass die Schnittebene senkrecht zur Oberfläche der Grundschicht, die sich unter der Maskierung befindet, orientiert ist, so ergibt sich eine Querschnittsfläche der Maskierung mit einem rechten und einem linken Ende, jeweils definiert durch den Rand der Maskierung. Die Erstreckung der Querschnittsfläche von rechts nach links ist somit durch die beiden Enden bzw. den Rand entsprechend definiert. Die Mitte ist dann insbesondere ein Punkt, der die Strecke zwischen dem rechten und dem linken Ende halbiert. Alternativ zu dieser Definition kann die Mitte auch als Bereich definiert werden, der sich zu beiden Seiten des Punktes, der die Strecke halbiert, erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich der Bereich insgesamt über 10 % der Strecke zwischen dem rechten und dem linken Ende, wobei die Höhe der Maskierung, die hierfür betrachtet wird, als Mittelwert des Höhenprofils der Maskierung über den entsprechenden Bereich betrachtet wird.
Bei einer Bestrahlung von oben auf eine von links nach rechts verlaufende Grundschicht, die auf ihrer Oberfläche bereichsweise eine Maskierung aufweist, kann so von links nach rechts eine scharfe Grenze des Strahlungseintrags in die Grundschicht zwischen maskierten und unmaskierten Bereichen erreicht werden.
Auf diese Weise wird erreicht, dass sich in der Grundschicht Bereiche einstellen, die unterschiedliche Härtegrade aufweisen, wobei diese Bereiche scharf voneinander getrennt sind. Bei der von links nach rechts verlaufenden Grundschicht stellt sich so ein sprungartiger Verlauf der Härtegrade von links nach rechts an den Übergängen der einzelnen Bereiche ein.
Vorzugsweise wird ein weiterer Schritt durchgeführt, in dem die Grundschicht auf ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement und/oder auf eine weitere Schicht, insbesondere auf eine Lackschicht, aufgebracht wird, und/oder wobei auf die Grundschicht ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement und/oder eine weitere Schicht, insbesondere eine Lackschicht, aufgebracht wird. Das Trägerelement weist vorzugsweise Holz oder Holzfasern auf. Es kann aber auch Kunststoff oder Metall aufweisen. Die Grundschicht kann dabei flüssig und/oder nur teilverfestigt sein oder bereits als fertiges, insbesondere verfestigtes, Bauteil vorliegen, wenn sie auf das Trägerelement aufgebracht wird. Die Lackschicht und/oder die weitere Schicht können sich auf einem Trägerelement befinden.
Auf diese Weise kann ein Werkstück, insbesondere ein Panel, gefertigt werden, das die Grundschicht umfasst. Ein solches Werkstück kann insbesondere als funktionelles und/oder dekoratives Bauteil, fungieren, beispielsweise als Fußbodenbelag, als Wandbelag oder als Bauteil für Möbel.
Vorzugsweise liegt die Maskierung auf der Oberfläche der Grundschicht, insbesondere bei Bestrahlung der Grundschicht um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, in flüssiger Form vor. Alternativ wird die Maskierung, insbesondere bei oder vor Bestrahlung der Grundschicht um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, verfestigt. Es kann auch vorgesehen sein, dass Teile der Maskierung verfestigt werden, um sie beispielsweise auf der Grundschicht zu belassen, so dass sie einen Teil des fertigen Werkstücks bilden. Andere Teile der Maskierung können hingegen flüssig oder nicht vollständig ausgehärtet vorliegen, um sie wieder von der Grundschicht entfernen zu können.
Vorzugsweise wird das Material, das die Maskierung bildet, in flüssiger Form und/oder in gasförmiger Form auf die Oberfläche der flüssigen Grundschicht aufgebracht, wobei bei Aufbringen des Materials in gasförmiger Form bevorzugt eine Kondensation des Materials zu der Maskierung auf der Oberfläche der Grundschicht erfolgt. Hierzu können auf der Oberfläche der Grundschicht Kondensationskeime, beispielsweise in Pulverform oder durch elektrostatische Aufladung der Grundschicht, oder durch eine weitere aufgebrachte Flüssigkeit, vorgesehen sein, die beispielsweise in einem vorgelagerten Verfahrensschritt gebildet bzw. aufgebracht werden. Diese führen dazu, dass sich das Material, das die Maskierung bildet, an den Kondensationskeimen verflüssigt und dort die Maskierung bildet. Bei Aufbringen des Materials, das die Maskierung bildet, in flüssiger Form kann vorzugsweise digitale und/oder analoge Drucktechnik eingesetzt werden.
Vorzugsweise wird das Material, das die Maskierung bildet, insbesondere bei Einsatz digitaler Drucktechnik, in Form von mindestens einem Tröpfchen auf die Grundschicht aufgebracht. Das mindestens eine Tröpfchen hat vorzugsweise ein Volumen, das einer der nachfolgenden Grenzen entspricht:
- weniger als 2 nL,
- bevorzugt weniger als 1 nL,
- weiter bevorzugt weniger als 400 pL,
- weiter bevorzugt weniger als 200 pL,
- noch weiter bevorzugt weniger als 50 pL,
- noch weiter bevorzugt weniger als 40 pL.
Die Tröpfchen können dabei einzeln auf der Oberfläche der Grundschicht als Maskierung fungieren. Es können sich aber auch mehrere Tröpfchen zusammenschließen, um eine größere Fläche abzudecken. Es kann vorgesehen sein, dass das Volumen einzelner Tröpfchen variiert wird, d.h. das Volumen jedes einzelnen Tröpfchens wird bedarfsgerecht eingestellt. Durch gezielte Steuerung der Tröpfchenabgabe kann jedoch auch erreicht werden, dass Tröpfchen sich bereits vor dem Auftreffen auf die Grundschicht miteinander verbinden, um eine größere Menge an Maskierungsmaterial auf einen Bereich der Grundschicht zu platzieren. Wird die Tröpfchengröße variiert, so erfüllen die einzelnen Tröpfchen vorzugsweise zumindest eine der oben aufgeführten Volumengrenzen. Soll ein größerer Bereich maskiert werden, so kann das Tröpfchenvolumen der abgegebenen Tröpfchen hin zu größeren Volumina verändert werden, um eine relativ große Fläche abzudecken, ist hingegen ein relativ feiner Bereich zu maskieren, so kann das Tröpfchenvolumen entsprechend verkleinert werden. Vorzugsweise wird vor und/oder während dem Aufbringen der Maskierung ein Schritt durchgeführt, in dem die Grundschicht mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV- und/oder IR-Strahlung, bestrahlt wird, wodurch vorzugsweise der Härtegrad und/oder die Viskosität der Grundschicht auf einen gewünschten Wert eingestellt wird. Auf diese Weise kann die Tragfähigkeit der Grundschicht für die Maskierung beeinflusst werden. Die Bestrahlung erfolgt vorzugweise unmittelbar vor und/oder während dem Aufbringen der Maskierung.
Vorzugsweise entsteht dadurch ein Viskositätsgradient oder ein Härtegradient in der Grundschicht derart, dass die, der Strahlenquelle der elektromagnetischen Strahlung abgewandte Seite der Grundschicht, eine, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 4, niedrigere Viskosität oder Härte aufweist, als die der Strahlenquelle zugewandte Seite der Grundschicht.
Vorzugsweise wird die Schichtdicke der flüssigen Grundschicht an den Stellen, an denen die Maskierung, insbesondere in Form von Tröpfchen, aufgebracht wird, reduziert, wobei die Reduzierung vorzugsweise um weniger als 10 pm, besonders bevorzugt um weniger als 1 pm, erfolgt, wobei die Reduzierung der Schichtdicke insbesondere durch Einsinken der Maskierung in die Grundschicht und/oder durch Verdrängung der Grundschicht durch die Maskierung erfolgt. Im Ergebnis entstehen hier vorzugsweise Vertiefungen in der Grundschicht, die zunächst mit dem Material der Maskierung gefüllt sind. Diese Vertiefungen können durch unterschiedliche Mechanismen gebildet werden, die ausschließlich oder in Kombination bei der Bildung einer Vertiefung Anwendung finden können.
Beispielsweise kann eine solche Vertiefung durch den physikalischen Impuls gebildet werden, den das Maskierungsmaterial, insbesondere als Tröpfchen, in die Grundschicht abgibt. Ein weiterer Mechanismus bewirkt die Bildung der Vertiefung rein durch die Gewichtskraft des Materials der Maskierung, wodurch dieses in die Grundschicht einsinkt. Es können auch physikalische und oder chemische Mechanismen wirken, indem ein Material für die Maskierung verwendet wird, das mit dem der Grundschicht nicht mischbar ist. Eine derartige Vertiefung bildet einen Ansatzpunkt für ein nachgelagertes Entfernen von Teilen der Grundschicht an der maskierten Stelle.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Maskierung auch ohne die Entstehung von Vertiefungen aufgebracht werden, oder mit Vertiefungen von weniger als 1 pm gegenüber der Oberfläche der flüssigen Grundschicht. Dies ist vorzugsweise dann der Fall, wenn die flüssige Grundschicht vor dem Aufbringen der Maskierung bereits durch die Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung einer niedrigeren Dosis, als zur vollständigen Aushärtung nötig wäre, vorbehandelt wurde.
Vorzugsweise ist die Oberflächenspannung des Materials, das die Maskierung bildet, gleich groß oder größer als die Oberflächenspannung der Grundschicht. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Maskierung auf der Oberfläche der Grundschicht an den Rändern stark krümmt, so dass sich ein möglichst großer Randwinkel einstellt und/oder so dass sich auch am Rand der Maskierung eine Dicke der Maskierung ausbildet, die von der Dicke der Maskierung in deren Mitte maximal um 50% abweicht.
Vorzugsweise wird nach dem Bestrahlen der Grundschicht und der aufgebrachten Maskierung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung und/oder IR-Strahlung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, ein Schritt durchgeführt, in dem die Maskierung entfernt wird oder in dem die Maskierung und die Grundschicht an den Stellen, an denen die Maskierung aufgebracht wurde, entfernt werden, oder in dem lediglich Material der Grundschicht entfernt wird.
Dabei wird insbesondere das Material der Grundschicht entfernt, das sich unterhalb der Maskierung befindet, und das zuvor gegen elektromagnetische Strahlung von der Maskierung abgeschirmt wurde. Dabei werden vorzugsweise mindestens 80% der Schichtdicke der Grundschicht entfernt. Besonders bevorzugt wird die Grundschicht an der Stelle unter der Maskierung vollständig entfernt. Dies wird bevorzugt dann durchgeführt, wenn das Material der Grundschicht unter der Maskierung weicher im Vergleich mit der restlichen Grundschicht ist. Ist stattdessen eine Aufweichung der Grundschicht durch die elektromagnetische Strahlung an den Stellen, an denen die Maskierung auf der Grundschicht aufgebracht ist, verhindert oder reduziert worden, so weist der unmaskierte Teil der Grundschicht einen geringeren Härtegrad auf, so dass nun vorzugsweise Material aus diesem Bereich der Grundschicht entfernt wird.
Das Entfernen des Materials der Grundschicht führt dazu, dass an diesen Stellen Vertiefungen und/oder Durchgangslöcher in der Grundschicht ausgebildet werden, wobei das Entfernen der Maskierung oder das Entfernen der Maskierung und der Grundschicht oder das ausschließliche Entfernen von Material der Grundschicht vorzugsweise physikalisch und/oder chemisch erfolgt. Als physikalische Entfernung kann insbesondere Bürsten und/oder Schleifen genannt werden was durch eine Absaugung unterstützt werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist eine physikalische Entfernung durch eine Absaugung ebenfalls denkbar, insbesondere alleine bzw. ausschließlich durch eine Absaugung. Eine chemische Entfernung kann insbesondere durch Ätzung realisiert werden.
Wird eine Bürste oder alternativ oder zusätzlich dazu ein Schleif-oder Hobelelement verwendet, um das Material der Grundschicht zu entfernen, so wird die Grundschicht und/oder die Maskierung mittels elektromagnetischer Strahlung derart behandelt, bzw. deren Härte oder Viskosität so eingestellt, dass sich die Bürste, das Schleifelement und/oder das Hobelelement nicht mit gelöstem Material der Grundschicht und/oder der Maskierung zusetzt. Es wird also vermieden, dass die Bürste, das Schleifelement und/oder das Hobelelement während der Produktion der Werkstücke gereinigt werden muss. Die Bestrahlung erfolgt vorzugweise unmittelbar vor und/oder während dem Entfernen.
Die so entstandenen Vertiefungen bilden eine Strukturierung in der Grundschicht. Diese kann rein dekorativ sein und/oder auch technische Funktionalität aufweisen. Beispielsweise kann bei Verwendung der Grundschicht als Bodenbelag mit einer Holzoptik die Strukturierung synchron zu den abgebildeten Holzfasern verlaufen, wobei gleichzeitig eine gewisse Rutschfestigkeit durch die Strukturierung erreicht wird. Durch die scharfe Trennung zwischen den einzelnen Bereichen mit unterschiedlichen Härtegraden, können die Vertiefungen sehr scharfkantig, wie eingangs beschrieben, ausgebildet werden.
Vorzugsweise wird nach dem Bestrahlen der Grundschicht und der aufgebrachten Maskierung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung und/oder IR-Strahlung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, ein Schritt durchgeführt, in dem eine weitere Schicht, die einen Basislack umfasst, aufgebracht wird.
Vorzugsweise wird nach dem Bestrahlen der Grundschicht und der aufgebrachten Maskierung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung und/oder IR-Strahlung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, ein Schritt durchgeführt, in dem der gesamte Schichtaufbau mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung, bestrahlt wird. So kann eine komplette Aushärtung sämtlicher Komponenten erreicht werden.
Vorzugsweise ist die Maskierung dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, mit der die Grundschicht und die aufgebrachte Maskierung bestrahlt werden, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, zumindest zu 60%, vorzugsweise zumindest zu 80%, besonders bevorzugt vollständig, zu absorbieren.
Bevorzugt ist die Maskierung dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge eine Grenzwellenlänge unterschreitet, zu absorbieren, wobei die Grenzwellenlänge vorzugsweise 380 nm, besonders bevorzugt 315 nm, insbesondere 280 nm, beträgt.
Bevorzugt erfolgt die Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, mit einer Strahlung, deren Wellenlänge die Grenzwellenlänge unterschreitet. Die Strahlung hat vorzugsweise eine Wellenlänge von weniger als 380 nm, besonders bevorzugt von weniger als 315 nm, insbesondere von weniger als 280 nm. Alternativ hat die Strahlung ihr Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge von weniger als 380 nm, besonders bevorzugt von weniger als 315 nm, insbesondere von weniger als 280 nm, aber jeweils noch, insbesondere geringere, Anteile des Emissionsspektrums oberhalb der jeweiligen Wellenlänge.
Vorzugsweise ist die Maskierung dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, die zumindest eine vorbestimmte Mindestwellenlänge aufweist, durchzulassen, wobei vorzugsweise die Bestrahlung zur Einstellung der unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht mit elektromagnetischer Strahlung derart erfolgt, dass elektromagnetische Strahlung verwendet wird, die ausschließlich Strahlung mit Wellenlängen aufweist, deren Betrag kleiner als der der Mindestwellenlänge ist. Dies kann beispielsweise durch Verwendung eines Filters erfolgen, wodurch Wellenlängenbereiche unterhalb einer bestimmten Wellenlänge herausgefiltert werden.
Alternativ oder zusätzlich ist die Maskierung dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge eine Grenzwellenlänge überschreitet, zu absorbieren, wobei die Grenzwellenlänge vorzugsweise 300 nm, besonders bevorzugt 380 nm insbesondere 1000 nm beträgt.
Bevorzugt erfolgt die Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht einzustellen, mit einer Strahlung, deren Wellenlänge die Grenzwellenlänge überschreitet. Die Strahlung hat vorzugsweise eine Wellenlänge von mehr als 300 nm, besonders bevorzugt von mehr als 380 nm, insbesondere von mehr als 1000 nm. Alternativ hat die Strahlung ihr Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge von mehr als 300 nm, besonders bevorzugt von mehr als 380 nm, insbesondere von mehr als 1000 nm, aber jeweils noch, insbesondere geringere, Anteile des Emissionsspektrums unterhalb der jeweiligen Wellenlänge.
Vorzugsweise ist die Maskierung dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, die zumindest eine vorbestimmte Maximalwellenlänge aufweist, durchzulassen, wobei vorzugsweise die Bestrahlung zur Einstellung der unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht mit elektromagnetischer Strahlung derart erfolgt, dass elektromagnetische Strahlung verwendet wird, die ausschließlich Strahlung mit Wellenlängen aufweist, deren Betrag größer als der der Maximalwellenlänge ist. Dies kann beispielsweise durch Verwendung eines Filters erfolgen, wodurch Wellenlängenbereiche oberhalb einer bestimmten Wellenlänge herausgefiltert werden.
Vorzugsweise wird die Maskierung so aufgebracht, dass sie zumindest in Teilbereichen synchron zu einem Dekorbild verläuft, das sich bereits auf oder in der Grundschicht befindet oder das nachträglich der Grundschicht oder einem Werkstück das die Grundschicht umfasst, hinzugefügt wurde. Dabei wird erreicht, dass die Bereiche mit unterschiedlichen Härtegraden, die durch das Verfahren hergestellt werden, entsprechend synchron zu dem Dekorbild verlaufen. Wird zudem anschließend eine Strukturierung in die Grundschicht eingefügt, wie oben beschrieben, so kann vorteilhafterweise durch die Scharfkantigkeit der Strukturierung eine deutlich verbesserte Synchronität zwischen Strukturierung und Dekorbild erreicht werden.
Vorteilhafterweise wird so eine maximale Abweichung zwischen der Struktur und dem korrespondierenden Bildanteil des Dekorbildes von weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 2 mm, besonders bevorzugt von weniger als 1 mm, erreicht.
Alternativ ist auch eine Nutzung der Erfindung für Werkstücke, z.B. Platten oder Bahnware, die kein spezielles Dekor haben, sondern beispielsweise eine einfarbige Oberfläche haben, denkbar. Als konkretes Beispiel sei hier eine einfarbig rote Spanplatte mit einer lackierten Oberfläche beschrieben, auf der dann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Kreise wie z.B. Luftblasen als Vertiefungen sichtbar sind. Genauso könnten die erfindungsgemäßen, scharfkantigen Vertiefungen wie eine Art Schachbrettmuster angeordnet sein.
Außerdem ist auch eine absichtlich „nicht-synchrone“ Struktur zu der dekorativ bedruckten Oberfläche denkbar.
Die Strukturierung, die durch Entfernung von Material der Grundschicht entsteht, hat bevorzugt eine Tiefe von 5 pm bis 300 pm. Erfindungsgemäß ist ferner ein Werkstück vorgesehen, aufweisend eine
Grundschicht, die nach einem Verfahren wie oben beschrieben, hergestellt wurde.
Für den Fachmann ist klar, dass Merkmale und Eigenschaften, die bei obiger Beschreibung des Verfahrens enthalten sind und die das Werkstück betreffen, auch als optionale Merkmale und Eigenschaften des hier beschriebenen Werkstücks verstanden werden können.
Vorzugsweise weist die Grundschicht zumindest eine Vertiefung auf, bei der der Innenwinkel ß größer als 60 Grad, vorzugsweise größer als 70 Grad, besonders bevorzugt größer als 80 Grad ist.
Alternativ oder zusätzlich weicht im Randbereich jeder Vertiefung, insbesondere im Bereich von 0 bis 3 mm vom Rand jeder Vertiefung, die durchschnittliche Dicke der Grundschicht weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% von der durchschnittlichen Dicke der gesamten Grundschicht ab.
Alternativ oder zusätzlich weist das Werkstück eine weitere Schicht, insbesondere eine Lackschicht, und/oder ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement auf, wobei die Schicht und/oder das Trägerelement mit der Oberfläche der Grundschicht verbunden sind/ist, wobei die Grundschicht mindestens eine Vertiefung aufweist, an deren Grund die weitere Schicht und/oder das Trägerelement zumindest teilweise freigelegt sind/ist.
Alternativ oder zusätzlich weist die Grundschicht eine Vertiefung auf, deren Boden eine darunterliegende Schicht des Werkstückes durchscheinen lässt oder wobei der Boden der Vertiefung die darunterliegende Schicht ist, wodurch der Glanzgrad der darunter liegenden Schicht in der Vertiefung erkennbar ist, wobei dieser Glanzgrad sich vorzugsweise um den Glanzgrad der Grundschicht oder der obersten Schicht des Panels um mindestens 2 Glanzpunkte, bevorzugt mindestens 4 Glanzpunkte, besonders bevorzugt um mindestens 8 Glanzpunkteunterscheidet. Vorzugsweise verbleibt die Maskierung zumindest in Teilen auf der Grundschicht nachdem das Verfahren durchgeführt wurde, so dass ein Werkstück gebildet wird, das zumindest Teile der Maskierung und die Grundschicht umfasst. Werden beispielsweise unmaskierte Bereiche in der Grundschicht geschaffen, die durch die Bestrahlung zur Beeinflussung des Härtegrades einen geringeren Härtegrad aufweisen, so können diese Bereiche entfernt werden, wobei die Maskierung auf den Bereichen mit größerem Härtegrad erhalten bleibt. Die Vertiefungen sind dann durch die Bereiche der Grundschicht mit größerem Härtegrad und der darauf befindlichen Maskierung definiert. Daher kann die Maskierung auch so ausgebildet sein, dass sie bei Verbleiben auf der Grundschicht insbesondere aushärtbar gestaltet ist und/oder Eigenschaften aufweist, die die Oberflächeneigenschaften der Grundschicht verändern, wie z.B. Rutschfestigkeit oder Glanzgrad.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Werkstück, aufweisend eine Grundschicht, wobei die Grundschicht zumindest eine Vertiefung aufweist, bei der der Innenwinkel ß größer als 60 Grad, vorzugsweise größer als 70 Grad, besonders bevorzugt größer als 80 Grad ist, und/oder wobei im Randbereich jeder Vertiefung, insbesondere im Bereich von 0 bis 3 mm vom Rand jeder Vertiefung, die durchschnittliche Dicke der Grundschicht weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% von der durchschnittlichen Dicke der gesamten Grundschicht abweicht, und/oder wobei das Werkstück eine weitere Schicht, insbesondere eine Lackschicht, und/oder ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement aufweist, wobei die Schicht und/oder das Trägerelement mit der Oberfläche der Grundschicht verbunden sind/ist, wobei die Grundschicht mindestens eine Vertiefung aufweist, an deren Grund die weitere Schicht und/oder das Trägerelement zumindest teilweise freigelegt sind/ist, und/oder wobei die Grundschicht eine Vertiefung aufweist, deren Boden eine darunterliegende Schicht des Werkstückes durchscheinen lässt oder wobei der Boden der Vertiefung die darunterliegende Schicht ist, wodurch der Glanzgrad der darunter liegenden Schicht in der Vertiefung erkennbar ist, wobei dieser Glanzgrad sich vorzugsweise um den Glanzgrad der Grundschicht oder der obersten Schicht des Panels um mindestens 10 Glanzpunkte, bevorzugt mindestens 5 Glanzpunkte unterscheidet. Vorzugsweise wurde die Grundschicht des Werkstücks nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt.
Vertiefungen in der Grundschicht bilden vorzugsweise eine Struktur, die zumindest in Teilbereichen zu einem vorher oder nachträglich auf die Grundschicht oder das Werkstück gedruckten Dekorbild synchron angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen.
Für den Fachmann ist klar, dass Merkmale und Eigenschaften, die bei obiger Beschreibung des Verfahrens und/oder des Werkstücks enthalten sind und die die Vorrichtung betreffen, auch als optionale Merkmale und Eigenschaften der hier beschriebenen Vorrichtung verstanden werden können.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Steuervorrichtung, insbesondere mit elektronischen Steuermitteln, auf, die mittels entsprechender Codierung dazu ausgebildet ist, das oben beschriebene Verfahren mit der Vorrichtung durchzuführen.
Insbesondere weist die Vorrichtung eine Transportvorrichtung auf, um die Grundschicht und/oder das Trägerelement zu unterschiedlichen Bearbeitungsstationen der Vorrichtung zu transportieren und/oder um unterschiedliche Bearbeitungsstationen der Vorrichtung zu der Grundschicht und/oder dem Trägerelement zu bewegen.
Vorzugweise weist die Vorrichtung eine Bearbeitungsstation auf, die zum Aufbringen der Maskierung ausgebildet ist. Diese Bearbeitungsstation weist dafür bevorzugt Digitaldrucktechnik auf.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung mindestens eine Bearbeitungsstation auf, die zum Bestrahlen der Grundschicht und/oder der Maskierung ausgebildet ist. Diese Bearbeitungsstation weist dafür bevorzugt UV- und/oder IR-Strahlenquellen auf. Vorzugsweise weist die Vorrichtung mindestens eine Bearbeitungsstation auf, die zum Entfernen der Maskierung und/oder der Grundschicht, an den Stellen an denen die Maskierung aufgebracht wurde, ausgebildet ist. Diese Bearbeitungsstation ist insbesondere zur physikalischen und/oder chemischen Entfernung von Grundschicht und/oder Maskierung (bspw. wie oben beschrieben) ausgebildet.
Nachfolgend wird die Erfindung im Detail anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein Werkstück mit aufgebrachter Maskierung,
Fig. 2 den Einfluss des Randwinkels,
Fig. 3 eine mögliche Abfolge von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 4a bis c eine Darstellung des Innenwinkels,
Fig. 5a bis b eine Darstellung der Aufwölbung einer Struktur,
Fig. 6a bis c erfindungsgemäße Werkstücke,
Fig. 7 eine beispielhafte Oberfläche des Werkstücks,
Fig. 8a bis c Vergleichsmessungen von Vertiefungen, und
Fig. 9a und b eine Möglichkeit, Bereiche in der Grundschicht von der Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung auszunehmen.
Fig. 1 zeigt ein Werkstück mit aufgebrachter Maskierung.
Diese Figur zeigt das Werkstück das mehrere Schichten umfasst. Zuunterst ist ein Werkstückkern 5 vorgesehen auf dem ein erster Basislack 1 sowie ein zweiter Basislack 2 vorgesehen sind. Darüber ist eine Grundschicht 3 aufgetragen, auf deren Oberfläche eine Maskierung in Form von Tröpfchen 4 vorgesehen ist. Es gibt allerdings auch Anwendungsfälle, die ohne einen ersten Basislack 1 und/oder zweiten Basislack 2 auskommen.
Diese flüssigen Tröpfchen 4 sind mit verschiedenen Tröpfchenvolumen dargestellt. Außerdem ist der Randwinkel a gezeigt, als derjenige Winkel zwischen der Oberfläche der Grundschicht 3 und einer Tangente an den äußeren Rand des Tröpfchens 4 an der Stelle, an der der Tröpfchenrand an die Oberfläche der Grundschicht 3 anstößt.
Beispielsweise wird als Randwinkel a im Querschnitt bzw. der Seitenansicht von Grundschicht 3 und Maskierung derjenige spitze Winkel zwischen der Oberfläche der Grundschicht 3 und einer Tangente an den äußeren Rand der Maskierung an der Stelle verstanden, an der der Rand der Maskierung, hier also der Rand der Tröpfchen 4, an die Oberfläche der Grundschicht anstößt. Ist die Grundschicht 3 nicht eben, so wird auch eine Tangente an die Grundschicht 3 an dieser Stelle angelegt, wobei der Randwinkel a dann als spitzer Winkel zwischen beiden Tangenten gebildet wird.
Verwendung kann hier jedoch auch die folgende Definition von oben finden, wonach der Randwinkel a der spitze Winkel zwischen einer Tangente an den äußeren Rand der Maskierung an der Stelle, an der der Rand der Maskierung, hier also der Rand der Tröpfchen 4, an die Oberfläche der Grundschicht 3 anstößt, und einer Ebene, die senkrecht zur Abgaberichtung der Strahlung steht, ist. Auf diese Weise ist ein Randwinkel a definiert, der, je größer er ist, ein Maß dafür darstellt, wie gut die Trennung zwischen maskierten und unmaskierten Bereichen ist. Es liegt dann eine möglichst scharfe Trennung des Strahlungseintrags in die Grundschicht 3 zwischen maskierten und unmaskierten Bereichen vor.
Somit hat ein flacher Tropfen einen kleinen Randwinkel et, während ein sehr hochstehendes Tröpfchen einen größeren Randwinkel a hat.
Zur Verdeutlichung ist dies in Fig. 2 dargestellt. Diese Figur zeigt eine Oberfläche einer, insbesondere flüssigen, Grundschicht 3 mit darauf aufgebrachter Maskierung in Form von Tröpfchen 4, welche unterschiedliche Randwinkel a zeigen. In der oberen Darstellung sind die Tröpfchen 4 gepunktet dargestellt, ohne eine Darstellung des Randwinkels, in der unteren Darstellung sind die gleichen Tröpfchen dann nicht gepunktet, aber jeweils mit einem eingezeichneten Randwinkel a dargestellt. Zum besseren Verständnis ist jeweils ein flaches Tröpfchen (links) mit einem entsprechend kleinen Randwinkel a dargestellt, und ein höher aufstehendes Tröpfchen 4 mit einem größeren Randwinkel a (rechts) dargestellt, so dass a (links) < a (rechts) gilt.
Es ist deutlich ersichtlich, dass eine Maskierung, deren Randwinkel cti sehr klein ist, eine langsam ansteigende Dicke vom Rand der Maskierung zu ihrer Mitte hin aufweist. Daraus resultiert wiederum, dass eine Maskierungswirkung gegenüber elektromagnetischer Strahlung für die darunter liegende Grundschicht 3 am Rand der Maskierung gering ist, da sich hier wenig Maskierungsmaterial über der Grundschicht 3 befindet. In der Mitte der Maskierung liegt hingegen die größte Dicke der Maskierung vor, so dass hier auch die größte Maskierungswirkung eintritt. Der Strahlungseintrag elektromagnetischer Strahlung in die Grundschicht 3 nimmt somit vom Rand der Maskierung bis zur Mitte der Maskierung immer weiter ab, was zu einer ungleichmäßigen Beeinflussung des Härtegrades der Grundschicht 3 unter der Maskierung führt.
Somit kann mit einem steilen Randwinkel 02 erreicht werden, dass auch am Rand der Maskierung bereits eine große Menge Maskierungsmaterial vorliegt, was letztlich zu einer gleichmäßigen Maskierungswirkung führt, wodurch die Beeinflussung des Härtegrades der Grundschicht 3 gleichmäßig erfolgt.
Fig. 3 zeigt eine mögliche Abfolge von Schritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Zeichnung wird die Abfolge von Verfahrensschritten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Es wird zur Verdeutlichung der Verfahrensschritte auch auf Fig. 1 verwiesen. Gemäß dem Verfahren wird ein Werkstückkern 5 mit einem Basislack 1 beschichtet (Schritt S10), danach wird das Werkstück mit dem Basislack 1 mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt (Schritt S12). Der erste Basislack 1 kann z.B. als Grundierung fungieren. Anschließend wird ein Basislack 2 aufgebracht (Schritt S14) und ebenfalls mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt (Schritt S16). Der Basislack 2 dient zur Erreichung eines gewünschten Glanzgrades des Werkstückes, das mit diesem Verfahren hergestellt wird. Darauf wird dann die Grundschicht 3 aufgebracht (Schritt S20) und ebenfalls mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt (Schritt S30). Danach werden flüssige Tröpfchen 4 zur Bildung einer Maskierung auf die Grundschicht 3 aufgebracht (Schritt S40). Anschließend werden die flüssige Grundschicht 3 und die aufgebrachten Tröpfchen 4 mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt (Schritt S50), um einen gewünschten Härtegrad in der Grundschicht 3 einzustellen. Dabei verändern die Bereiche der Grundschicht 3, die von der Maskierung bedeckt sind, ihren Härtegrad weniger stark als die Bereiche die keine Maskierung aufweisen. Die so bestrahlte Grundschicht 3 wird mit mechanischen Mitteln bearbeitet (Schritt S60). Dies erfolgt z.B. durch Bürsten, oder alternativ auch durch kontaktlose Bearbeitung wie Sandstrahlen, Wasser- / Luft-/ oder alternative Fluide zur Bestrahlung. Nach dem Schritt S60 erfolgt noch ein Schritt S70, in dem ein weiterer Basislack aufgebracht wird, sowie ein abschließender Schritt S80, in dem der gesamte Schichtaufbau auf dem Werkstückkern 5 mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird.
Festzuhalten ist hier, dass die Schritte S10, S12, S14, S16, S20, S30, S60, S70 und S80 als optionale Verfahrensschritte zu sehen sind, welche hier beispielhaft aufgeführt sind. Es ist jedoch eine Ausführungsform des Verfahrens denkbar, die lediglich die Schritte S40 und S50 aufweist. Darüber hinaus sind weitere Ausführungsformen des Verfahrens denkbar, die neben den Schritten S40 und S50 mindestens einen weiteren der Schritte S10, S12, S14, S16, S20, S30, S60, S70 und S80 aufweisen.
Fig. 4 a bis c zeigt eine Darstellung des Innenwinkels einer Vertiefung in der Grundschicht.
In Figur 4b und c ist ein Innenwinkel 7 der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten Struktur auf der Oberfläche des Werkstückes gezeigt. Dabei wird die Struktur durch Vertiefungen 6 gebildet, welche in Figur 4a gezeigt werden, und in Figur 4b in vergrößerter Form dargestellt werden. Die weiteren durch Bezugszeichen beschriebenen Elemente entsprechen denen der vorstehenden Figuren. An den Stellen der Vertiefungen 6 ist Material der Grundschicht 3 mit einer Dicke d annähernd bis zur darunter liegenden Schicht 2 entfernt worden. Der Innenwinkel 7 ist in der Figur 4b gezeigt als der spitze Winkel ß zwischen der waagrechten Tangente im tiefsten Punkt des Bodens der Vertiefung 6, und einer Tangente an der Wand der Vertiefung 6. Für eine genaue Definition des Innenwinkels 7 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen. In Figur 4c ist nochmals der Innenwinkel 7 mit dem Wert ß in drei möglichen Ausprägungsformen mit ß = 90 Grad, ß = 60 Grad oder ß = 30 Grad dargestellt. Je größer der Wert ß, desto scharfkantiger wirkt die entsprechende Vertiefung 6 auf den Betrachter.
Fig. 5 a und b zeigt eine Darstellung der Aufwölbung einer Struktur im Bereich der Vertiefung.
In dieser Figur wird in vergrößerter Form eine Vertiefung 6 gezeigt, welche eine Tiefe d aufweist, die von der Oberfläche der Grundschicht 3 bis zur darunter liegenden Schicht (zweiter Basislack 2) reicht. Die Figur 5b zeigt insbesondere den rechten und linken Rand der Vertiefung 6, auch Pore genannt, an der eine Aufwölbung mit der Höhe d 1 ‘ (auf der linken Seite) und eine Aufwölbung mit der Höhe d2‘ (auf der rechten Seite) dargestellt sind. Diese Aufwölbungen sind Erhöhungen der Grundschicht 3 mit der durchschnittlichen Schichtdicke d der Grundschicht 3, die sich am Rande der Vertiefung 6 befinden. Gemäß einer Ausführung von einem erfindungsgemäßen Panel ist die maximale Höhe und/oder die durchschnittliche Höhe d‘ der Aufwölbung (d.h. di ‘ und d2‘ und/oder 0,5 x [di‘ + d2‘]) kleiner als 20% von d, bevorzugt kleiner als 10% von d.
Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Werkstück
In Fig. 6a ist ein erfindungsgemäßes Werkstück mit einem Werkstückkern 5, einem ersten Basislack 1 und einem zweiten Basislack 2 und einer darüber liegenden Grundschicht 3 gezeigt. Die Grundschicht 3 weist eine (oder mehrere) Vertiefungen 6 auf. Die Vertiefung 6 wurde durch Entfernen von Bereichen der Grundschicht 3 gebildet, die einen geringeren Härtegrad aufwiesen als andere Bereiche der Grundschicht 3.
In der Fig. 6b ist zusätzlich noch eine oberhalb der Grundschicht 3 liegende Basislackschicht 9 angeordnet, die beispielsweise den Glanzgrad der Oberfläche beeinflussen kann. Außerdem lassen sich mit dieser Basislackschicht 9 auch chemische und physikalische Eigenschaften der Oberfläche wie z.B. die Ritzhärte oder die sogenannte Mikrokratzfestigkeit einstellen.
Fig. 6c stellt noch eine weitere Variante dar, in der die erste Schicht des ersten Basislackes 1 eine Grundierschicht 1a sowie eine darauf digital und/oder analog gedruckte Dekorschicht 1 b umfasst oder ausschließlich aus Grundierschicht 1a und/oder Dekorschicht 1b besteht. Diese Dekorschicht 1b kann nach einer digitalen Vorlage, wie einer Bilddatei, z.B. eine Holznachbildung, ein Steindekor oder ein Fantasiedekor sein, wie auch ein fotorealistisches sonstiges Objekt oder Bild.
Die Struktur, die aus den Vertiefungen 6 gebildet wird, kann ebenfalls nach einer digitalen Vorlage so erstellt werden, dass sie synchron zu der darunter liegenden Dekorschicht 1b ist. Grundlage für die synchrone Erstellung kann die digitale Vorlage sein, auf der, wie oben beschrieben, auch die Dekorschicht 1 b basiert. Sie kann auch eine aus dieser digitalen Vorlage abgeleitete Vorlage sein.
Fig. 7 zeigt eine beispielhafte Oberfläche des Werkstückes.
Es ist eine beispielhafte Oberfläche eines erfindungsgemäßen Werkstückes in der Draufsicht dargestellt. Dabei ist hier als Beispiel eine Holznachbildung gewählt worden, die sich auf der Oberfläche 10 des Werkstückes befindet. Auf der Oberfläche 10 des Werkstückes sind Darstellungen von Holzporen 11 und Astlöchern 12 vorgesehen. Sowohl die Holzporen 11 als auch die Astlöcher 12 sind durch die digital gedruckte Schicht 1b, vgl. dazu Fig. 6c, als Dekorbild auf dem Panel aufgedruckt. Außerdem sind Anteile der Holzporen 11 und der Astlöcher 12 jeweils an genau den Stellen, an denen sie aufgedruckt sind, auch durch die erfindungsgemäßen Vertiefungen 6 haptisch und optisch dargestellt, vgl. dazu Figuren 4, 5 und 6. Die Darstellungen der Holzporen 11 und Astlöcher 12 des Dekorbildes sind dabei zu den Vertiefungen 6 synchron vorgesehen, so dass sich ein möglichst realistischer Eindruck des Werkstückes als echtes Holzpanel ergibt.
Fig. 8 a bis c zeigen Vergleichsmessungen von Vertiefungen.
In Fig. 8a ist das prinzipielle Ergebnis einer Labormessung einer Grundschicht mit einer Vertiefung gezeigt, die nach dem Stand der Technik erzeugt wurde. Nach oben ist die Tiefe der Vertiefung und nach rechts die Breite der Vertiefung dargestellt. Deutlich erkennbar ist hier die Aufwölbung am Rand der Vertiefung, sowie die kleinen Innenwinkel der Vertiefung.
In Fig. 8b ist das prinzipielle Ergebnis einer Labormessung einer Grundschicht mit einer Vertiefung gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Hier ist keine Randaufwölbung erkennbar, bzw. nur eine geringe Randaufwölbung von einer Höhe gerechnet ab der Oberfläche der Grundschicht von weniger als 10% der Schichtdicke. Außerdem kann man den großen Innenwinkel 7 der Vertiefung erkennen, der durch einen steilen Abfall der Wände der Vertiefung charakterisiert ist.
Fig. 8c zeigt zwei Messungen entsprechend der Figuren 8a und 8b. In grau ist ein Ergebnis dargestellt, das eine vermessene Grundschicht mit Vertiefung, die nach dem Stand der Technik erzeugt wurde, zeigt. Klar sind hier die relativ flach ansteigenden Seiten der Vertiefung zu sehen, die einen relativ kleinen Innenwinkel zur Folge haben. Ferner sind die Randaufwölbungen um die Öffnung der Vertiefung herum zu erkennen, so dass sich Vertiefung nicht relativ scharfkantig abfällt. Im Gegensatz dazu ist in schwarz eine Vertiefung gezeigt, die nach der Lehre der Erfindung erzeugt wurde. Die Randaufwölbungen sind hier minimal bzw. teilweise gar nicht vorhanden und die Seiten der Vertiefung sind verglichen mit denen der grau dargestellten Vertiefung relativ steil, wodurch ein großer Innenwinkel verursacht wird. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Struktur bzw. Vertiefung in Fig. 8c ist somit wesentlich scharfkantiger als es mit den Verfahren nach dem Stand der Technik erreichbar wäre.
Fig. 9a und b zeigen eine Möglichkeit, Bereiche in der Grundschicht von der Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung auszunehmen.
Fig. 9a zeigt eine Grundschicht 3, die sich von links nach rechts erstreckt. Auf der Oberfläche der Grundschicht 3 ist eine Maskierung in Form eines Tröpfchens 4 aufgebracht. Oberhalb der Grundschicht 3 und der Maskierung ist eine Strahlungsquelle für elektromagnetische Strahlung vorgesehen, die auf die Grundschicht 3 sowie die Maskierung Strahlung abgibt.
Das Material der Maskierung ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 380 nm durchzulassen und elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 380 nm zu absorbieren. Allgemein ist das Material der Maskierung dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge die gleich oder größer als eine bestimmte Grenzwellenlänge ist, durchzulassen und elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge, die kleiner als die bestimmte Grenzwellenlänge ist, zu absorbieren. Allerdings kann das Material der Maskierung auch dazu ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung eines sehr breiten Wellenlängenspektrums zu absorbieren, beispielsweise von 180 nm bis 1500 nm.
Die Grundschicht 3 erfährt somit in dem Bereich unter der Maskierung einen Strahlungseintrag von Strahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 380 nm, während die Bereiche links und rechts davon einen Strahlungseintrag mit dem vollen Spektrum der Strahlungsquelle erhalten.
Auf diese Weise wird der Härtegrad der Grundschicht 3 unterhalb der Maskierung weniger stark durch die Strahlung beeinflusst als in den freiliegenden Bereichen links und rechts davon. Um die Auswirkung der Strahlung auf die Grundschicht noch weiter zu reduzieren, kann, wie in Fig. 9b gezeigt, ein Filter verwendet werden, der vor der Strahlungsquelle platziert wird. Der Filter ist dazu ausgebildet, lediglich elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 380 nm durchzulassen. Damit wird erreicht, dass keine Strahlung auf die Maskierung trifft, die von dieser durchgelassen werden könnte. Somit erfährt der Bereich unterhalb der Maskierung keinen Strahlungseintrag. Allgemein ist der Filter auf die Grenzwellenlänge der Maskierung abgestimmt.
Die Bereiche der Grundschicht 3 links und rechts davon, erhalten jeweils einen Strahlungseintrag des gefilterten Spektrums mit Wellenlängen von weniger als 380 nm.
Auf diese Weise kann eine Beeinflussung des Härtegrades der Grundschicht bereichsweise sehr genau erfolgen, wobei die maskierten Bereiche vollständig vor dem Einfluss der elektromagnetischen Strahlung abgeschirmt sind.
Für den Fachmann ist klar, dass dieses Beispiel nicht beschränkend auf die Erfindung wirkt. Insbesondere können die hier genannte Wellenlänge von 380 nm und somit die Eigenschaften der Maskierung und des Filters in anderen Ausführungsformen unterschiedlich gewählt sein ohne das hier beschriebene Prinzip zu verändern.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Aspekte beschrieben, die die Herstellung von Vertiefungen betreffen.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Werkstück hergestellt, bei dem der Innenwinkel zwischen der bedruckten Oberfläche, und der sichtbaren und fühlbaren Struktur sehr groß ist. Durch diese erzeugte „Scharfkantigkeit“ der Struktur ergibt sich trotz gleicher messbarer Tiefe von z.B. 70 pm der Eindruck einer wesentlich größeren Tiefe, als bei flachen Strukturen. Als besonders geeignet haben sich alle Strukturen mit einem Innenwinkel von mehr als 60 Grad, insbesondere mehr als 80 Grad gezeigt (vgl. Figur 4a bis c).
Ein weiterer Aspekt ist die Entfernung der Grundschicht bis zum Boden, bzw. bis die darunterliegende Schicht des Werkstückes erscheint. Ein erfindungsgemäßes Werkstück bzw. Panel stellt z.B. die Figur 6, dar. Es kann wie folgt beschrieben werden: Panel, bestehend aus einem Kern 5 und einem auf mindestens einer Seite des Kerns aufgebrachten Schichtaufbau 1, 2, 3, der eine digital gedruckte Dekorschicht und eine oder mehrere einfarbige oder transparente Lackschichten beinhaltet, wobei mindestens eine transparente Lackschicht (Grundschicht 3) stellenweise entfernt wurde, so dass an den entfernten Stellen, die im Folgenden Poren 6 genannt werden, die darunter liegende Lackschicht 2, auch Basislack genannt, die oberste Schicht des Schichtaufbaus darstellt.
Nachfolgend wird für "Maskierung" auch der speziellere Begriff "Tröpfchen" verwendet. Gemäß einem Aspekt der Erfindung liegt folgendes Verfahren vor. Mit einem Schritt S40 erfolgt das Aufbringen von Tröpfchen 4 auf die flüssige Grundschicht 3, wobei diese flüssige Grundschicht mittels elektromagnetischer Strahlung (Schritt S30) derartig vorbehandelt ist, dass die Tröpfchen 4 gar nicht oder nur sehr wenig, d.h. weniger als 10% der Schichtdicke der Grundschicht 3, bevorzugt weniger als 1% der Schichtdicke der Grundschicht, in diese eindringen, und an den Stellen, an denen sie auf die Oberfläche der Grundschicht 3 auftreffen, einen Randwinkel von mehr als 20 Grad, bevorzugt mehr als 50 Grad, besonders bevorzugt mehr als 70 Grad mit der Grundschicht 3 bilden. Bei den durchgeführten Versuchen hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Vorbehandlung (Schritt S30) der flüssigen Grundschicht 3 unter inerten Bedingungen (durch Einbringung von Stickstoff) und mit einer UV-LED (Hersteller ITL - Integration Technology, Ltd.; Leistung 2 - 4 W/cm2; Vorschub 25 m/min; alternativ Phoseon Fireedge FE 300 oder 400,; 2 - 4 W / cm2; auch 25 m/min.) durchzuführen. Bei der Verwendung einer Flüssigkeit für die Tröpfchen 4 gemäß den beispielhaft angegebenen Zusammensetzungen hat sich ein Randwinkel von größer als 70 Grad nach dem Aufbringen der Tröpfchen 4 eingestellt. Die Tröpfchen 4 beinhalten mindestens einen Bestandteil, welcher UV-Strahlung in einem auszuwählenden Wellenlängenspektrum absorbiert, z.B. BASF Tinuvin 477 blockt Wellenlängen unterhalb von 380 nm), so dass nach der anschließenden weiteren Bestrahlung der flüssigen Grundschicht 3 zusammen mit den aufgebrachten Tröpfchen 4 mit UV-Strahlung die Aushärtung der flüssigen Grundschicht an den Stellen, an denen die Tröpfchen aufgebracht wurden, mindestens um einen Faktor 2 niedriger ist, als an den anderen Stellen.
Die Versuche haben gezeigt, dass dadurch in einem weiteren Schritt die Grundschicht 3 an den Stellen, an denen die Tröpfchen 4 zuvor aufgebracht wurden, vollständig bis zur darunter liegenden Schicht des Basislackes 2 wieder entfernt werden kann. Die Entfernung der um mindestens einen Faktor 2 weniger stark ausgehärteten Bereiche der Grundschicht 3 kann mit mechanischen Hilfsmitteln oder mit Fluidstrahlen, wie z.B. Luft, Wasser, Gemische mit Festkörperanteilen, o.ä. erfolgen. In den durchgeführten Versuchen wurden kreisförmig rotierende Bürsten mit Metallborsten mit einem Bürstendurchmesser von 350 mm und Borstendurchmesser von 200 pm) mit guten Ergebnissen eingesetzt. Die Messungen an den so erzeugten Panelen haben gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Vorbehandlung der flüssigen Grundschicht 3 mit elektromagnetischer Strahlung (hier: UV-Strahlung im o.g. Wellenlängenbereich unter inerten Bedingungen in Schritt S30), alleine und/oder in Kombination mit der Verwendung von einer Zusammensetzung der flüssigen Tröpfchen 4 dergestalt, dass diese eine höhere Oberflächenspannung haben, als die Grundschicht 3, dazu geführt haben, dass sich ein großer Randwinkel zwischen Tröpfchen 4 und Grundschicht 3 einstellt, und so eine sehr scharfe Trennung von Bereichen mit hoher Aushärtung der Grundschicht und den Bereichen, die von den Tröpfchen 4 abgedeckt waren, in der danach folgenden weiteren Bestrahlung (Schritt S50) erfolgt. Dadurch konnte in dem folgenden Schritt S60 durch die mechanische Bearbeitung der Oberfläche die Grundschicht 3 an den Stellen, an denen die Tröpfchen 4 aufgebracht wurden, vollständig bis zur darunter liegenden Schicht des Basislackes 2 entfernt werden.
Außerdem führt dieses Vorgehen dazu, dass die gemessenen Innenwinkel der Poren (vgl. dazu Fig. 4) größer als 75 Grad waren, und die maximal gemessene Randaufwölbung am Rand der Poren nicht mehr als 10% der Schichtdicke der Grundschicht 3 betrug. (Vgl. dazu Fig. 5 und Fig. 8).
Vor dem Auftrag der flüssigen Grundschicht 3 kann der Werkstückkern 5 beispielsweise weiß grundiert werden, und dann mit einem digitalen Dekorbild bedruckt werden. Diese Schicht aus Digitaldrucktinte 1b, insbesondere zur Schaffung des Dekorbildes, kann anschließend mit dem Basislack 2 abgedeckt werden, der auch zur Einstellung des Glanzgrades der später erzeugten Poren 6 dient, da nach dem Verfahren die über dem Basislack 2 applizierte Grundschicht 3 anschließend an den Stellen der Poren 6 wieder vollständig entfernt wird, und so der Basislack 2 an diesen Stellen wieder sichtbar wird.
Gerade diese drei Eigenschaften des erfindungsgemäßen Panels, nämlich die geringe Randaufwölbung, die großen Innenwinkel der Poren und die große Tiefe der Poren bis zur darunter liegenden Schicht, heben sich deutlich vom Stand der Technik ab. Sie sind alle Teile der Lösung des Problems, dass nämlich die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Poren sowohl optisch als auch haptisch sehr gut wahrgenommen werden sollen, und einen Eindruck von großer Tiefe beim Betrachter hinterlassen sollen.
Vor der Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele werden nachfolgend nochmals spezielle Aspekte der Erfindung hervorgehoben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren, insbesondere zum Herstellen von Bereichen, die unterschiedliche Härtegrade aufweisen, in einer Grundschicht 3, mit folgenden Schritten vorgesehen:
Schritt S40: Aufbringen einer Maskierung zumindest auf eine Teilefläche der Oberfläche der Grundschicht 3, wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise zu absorbieren;
Schritt S50: Bestrahlen der Grundschicht 3 und der aufgebrachten Maskierung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung und/oder IR- Strahlung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht 3 einzustellen.
Gemäß einem zweiten Aspekt ist ein Verfahren nach dem ersten Aspekt vorgesehen, wobei der Härtegrad-Gradient in x-Richtung zwischen dem höchsten Härtegrad 1 und niedrigsten Härtegrad 0 innerhalb einer Strecke von weniger als 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 10 pm, besonders bevorzugt weniger als 1 pm eingestellt wird. Gemäß einem dritten Aspekt ist ein Verfahren nach dem ersten oder zweiten Aspekt vorgesehen, wobei zumindest ein Teilbereich der Grundschicht 3 oder die gesamte Grundschicht 3 bei Durchführen von Schritt S40 flüssig oder zumindest noch nicht vollständig ausgehärtet ist.
Gemäß einem vierten Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden drei Aspekte vorgesehen, wobei die Grundschicht 3 und die Maskierung so aufeinander abgestimmt sind, dass sich ein Randwinkel a zwischen der Grundschicht 3 und der Maskierung einstellt, der vorzugsweise größer als 20 Grad, besonders bevorzugt größer als 50 Grad, insbesondere größer als 70 Grad, ist, und/oder wobei, insbesondere während der Durchführung von Schritt S50, die Höhe der Maskierung am Rand der Maskierung mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Höhe der Maskierung in der Mitte der Maskierung beträgt.
Gemäß einem fünften Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden vier Aspekte vorgesehen, wobei ein weiterer Schritt S20 durchgeführt wird, in dem die Grundschicht 3 auf ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement und/oder auf eine weitere Schicht, insbesondere auf eine Lackschicht, aufgebracht wird, und/oder wobei auf die Grundschicht 3 ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement und/oder eine weitere Schicht, insbesondere eine Lackschicht, aufgebracht wird.
Gemäß einem sechsten Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden fünf Aspekte vorgesehen, wobei die Maskierung auf der Oberfläche der Grundschicht 3, insbesondere bei Durchführung von Schritt S50, in flüssiger Form vorliegt oder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, verfestigt wurde, und/oder wobei das Material, das die Maskierung bildet, in flüssiger Form und/oder in gasförmiger Form auf die Oberfläche der flüssigen Grundschicht 3 aufgebracht wird, wobei bei Aufbringen des Materials in gasförmiger Form bevorzugt eine Kondensation des Materials zu der Maskierung auf der Oberfläche der Grundschicht 3 erfolgt, und/oder wobei das Material, das die Maskierung bildet, in Form von mindestens einem Tröpfchen 4, vorzugsweise mit einem Volumen von weniger als 1 nL, besonders bevorzugt von weniger als 200 pL, insbesondere von weniger als 40 pL, auf die Grundschicht 3 aufgebracht wird.
Gemäß einem siebten Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden sechs Aspekte vorgesehen, wobei vor und/oder während Schritt S40 ein Schritt S30 durchgeführt wird, in dem die Grundschicht 3 mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV- und/oder IR-Strahlung, bestrahlt wird, wodurch vorzugsweise der Härtegrad und/oder die Viskosität und/oder die Oberflächenspannung der Grundschicht 3 auf einen gewünschten Wert eingestellt wird, wobei vorzugsweise durch die Bestrahlung der flüssigen Grundschicht 3 mit elektromagnetischer Strahlung in Schritt S30 ein Viskositätsgradient oder Härtegradient in der Grundschicht 3 derartig entsteht, dass die, der Strahlenquelle der elektromagnetischen Strahlung abgewandte Seite der Grundschicht 3 eine, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 4, niedrigere Viskosität oder Härte aufweist, als die der Strahlenquelle zugewandte Seite der Grundschicht 3, oder eine veränderte Oberflächenspannung.
Gemäß einem achten Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden sieben Aspekte vorgesehen, wobei die Schichtdicke der flüssigen Grundschicht 3 an den Stellen, an denen die Maskierung, insbesondere in Form von Tröpfchen 4, aufgebracht wird, reduziert wird, wobei die Reduzierung vorzugsweise um weniger als 10 pm, besonders bevorzugt um weniger als 1 pm, erfolgt, wobei die Reduzierung der Schichtdicke insbesondere durch Einsinken der Maskierung in die Grundschicht 3 und/oder durch Verdrängung der Grundschicht 3 durch die Maskierung erfolgt.
Gemäß einem neunten Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden acht Aspekte vorgesehen, wobei die Oberflächenspannung des Materials, das die Maskierung bildet, gleich groß oder größer als die Oberflächenspannung der Grundschicht 3 ist.
Gemäß einem zehnten Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden neun Aspekte vorgesehen, wobei nach dem Schritt S50 ein Unterschied in der Aushärtung und/oder Polymerisation der Grundschicht 3 zwischen den Bereichen, an denen die Maskierung aufgebracht wurde, und den Bereichen, an denen die Maskierung nicht aufgebracht wurde, besteht, wobei der Unterschied in der Aushärtung vorzugsweise mindestens einem Faktor 2, besonders bevorzugt mindestens einem Faktor 3, entspricht.
Gemäß einem elften Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden zehn Aspekte vorgesehen, wobei nach dem Schritt S50 ein Schritt S60 durchgeführt wird, in dem die Maskierung entfernt wird oder in dem die Maskierung und die Grundschicht 3 an den Stellen, an denen die Maskierung aufgebracht wurde, entfernt werden, wobei vorzugsweise mindestens 80% der Schichtdicke der Grundschicht 3 entfernt werden und die Grundschicht 3 besonders bevorzugt vollständig entfernt wird, um an diesen Stellen Vertiefungen und/oder Durchgangslöcher in der Grundschicht 3 auszubilden, wobei das Entfernen der Maskierung oder das Entfernen der Maskierung und der Grundschicht 3 vorzugsweise physikalisch und/oder chemisch erfolgt, und/oder wobei nach dem Schritt S50 ein Schritt S70 durchgeführt wird, in dem eine weitere Schicht, die einen Basislack umfasst, aufgebracht wird, und/oder wobei nach dem Schritt S50 ein Schritt S80 durchgeführt wird, in dem der gesamte Schichtaufbau mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung, bestrahlt wird.
Gemäß einem zwölften Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden elf Aspekte vorgesehen, wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, mit der die Grundschicht 3 und die aufgebrachte Maskierung in Schritt S50 bestrahlt werden, zumindest zu 60%, vorzugsweise zumindest zu 80%, besonders bevorzugt vollständig, zu absorbieren, und/oder wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge eine Grenzwellenlänge unterschreitet zu absorbieren, und/oder wobei die Bestrahlung in Schritt S50 mit elektromagnetischer Strahlung erfolgt, deren Wellenlänge die Grenzwellenlänge unterschreitet, und/oder wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, die eine vorbestimmte Mindestwellenlänge aufweist, zumindest durchzulassen, wobei vorzugsweise die Bestrahlung in Schritt S50 mit elektromagnetischer Strahlung derart erfolgt, dass elektromagnetische Strahlung verwendet wird, die lediglich Strahlung mit Wellenlängen aufweist, die unterhalb der Mindestwellenlängen liegen. Gemäß einem dreizehnten Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden zwölf Aspekte vorgesehen, wobei die Maskierung so aufgebracht wird, dass sie zumindest in Teilbereichen synchron zu einem Dekorbild verläuft, das sich bereits auf oder in der Grundschicht 3 befindet oder das nachträglich der Grundschicht 3 oder einem Werkstück das die Grundschicht 3 umfasst, hinzugefügt wurde.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt ist ein Verfahren nach einem der vorstehenden dreizehn Aspekte vorgesehen, wobei die Maskierung zumindest in Teilen auf der Grundschicht 3 verbleibt.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt ist ein Werkstück vorgesehen, das eine Grundschicht 3 aufweist, die nach einem Verfahren nach einem der vorstehenden vierzehn Aspekte hergestellt wurde, wobei die Grundschicht 3 zumindest eine Vertiefung aufweist, bei der der Innenwinkel ß größer als 60 Grad, vorzugsweise größer als 70 Grad, besonders bevorzugt größer als 80 Grad ist, und/oder wobei im Randbereich jeder Vertiefung, insbesondere im Bereich von 0 bis 3 mm vom Rand jeder Vertiefung, die durchschnittliche Dicke der Grundschicht 3 weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% von der durchschnittlichen Dicke der gesamten Grundschicht 3 abweicht, und/oder wobei das Werkstück eine weitere Schicht, insbesondere eine Lackschicht, und/oder ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement aufweist, wobei die Schicht und/oder das Trägerelement mit der Oberfläche der Grundschicht 3 verbunden sind/ist, wobei die Grundschicht 3 mindestens eine Vertiefung aufweist, an deren Grund die weitere Schicht und/oder das Trägerelement zumindest teilweise freigelegt sind/ist, und/oder wobei die Grundschicht 3 eine Vertiefung aufweist, deren Boden eine darunterliegende Schicht des Werkstückes durchscheinen lässt oder wobei der Boden der Vertiefung die darunterliegende Schicht ist, wodurch der Glanzgrad der darunter liegenden Schicht in der Vertiefung erkennbar ist, wobei dieser Glanzgrad sich vorzugsweise um den Glanzgrad der Grundschicht 3 oder der obersten Schicht des Panels um mindestens 10 Glanzpunkte, bevorzugt mindestens 5 Glanzpunkte unterscheidet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele beschrieben.
Ausführunqsbeispiel 1 :
Eine mineralisch gefüllte PVC-Platte 5 mit einer Dicke von 6 mm wird einer ersten Lackierstation zugeführt. Dort wird ein Basislack 1 in Form eines strahlenhärtenden Acrylatlacks, welcher mit TiO2 weiß eingefärbt ist, mit einer Schichtstärke von 80 g / m2 über ein Walzenauftragsverfahren appliziert. Dieser Basislack 1 wird dann über eine Hg-UV-Lampe mit einem breiten Wellenlängenbereich von 300 - 440 nm ausgehärtet, dabei wird die Platte 5 mit einer konstanten Geschwindigkeit von 20 m/min. unter der Hg-Lampe hindurch transportiert. Auf diese weiße Grundierung wird dann im Durchlaufverfahren mittels eines Single-Pass Digitaldruckers ein vorher digital eingescanntes Stück Marmor als Dekorbild mit einer Digitaldrucktinte 1 b aufgedruckt. Dabei werden im Durchschnitt 4 g/m2 an Digitaldrucktinte aufgebracht, was einer Schichtstärke von ca. 4pm entspricht.
Anschließend wird diese Digitaldrucktinte mit einem Basislack 2, der als strahlenhärtendes Acrylatgemisch (Mattlack) mit einem Glanzgrad von 3 Glanzpunkten vorliegt, mit einer durchschnittlichen Schichtstärke von 20 pm beschichtet, wobei dieses Acrylatgemisch vom Glanzgrad auf 5 Glanzpunkte (gemessen mit Gerät: Byk Micro- TRI-Gloss, Winkel 60 Grad) eingestellt wurde. Das so beschichtete Panel wird einer weiteren Aushärtungsstation zugeführt, und im Durchlauf bei 20 m/min mit einer Hg- UV-Lampe mit einer Leistung von 60 W/cm (entsprechend ca. 50% der maximalen Lampenleistung) über die Produktbreite von 1.250 mm bestrahlt. Danach wird die Oberfläche mit einem weiteren Acrylatgemisch, der flüssigen Grundschicht 3, mit einer Schichtstärke von 80 pm über ein Walzenauftragsverfahren beschichtet. Diese flüssige Grundschicht wird in einer Trocknungsvorrichtung mit Stickstoff überflutet, um den in der Luft enthaltenen Sauerstoff zu verdrängen, um eine gute Reaktivität der Acrylat- Polymere an der Oberfläche zur erzielen. In der Trockungsvorrichtung mit dem Stickstoff wird die Oberfläche über eine UV-LED mit einem Strahlungs-Peak bei 395 nm leicht angehärtet. Im nachfolgenden Bearbeitungsschritt werden die Tröpfchen 4 über eine Single-Pass Digitaldruckeinrichtung mit einem durchschnittlichen Tröpfchenvolumen von 12 pL auf die Oberfläche aufgebracht. Dabei kommen Tröpfchen von einem Volumen von 3 pL bis zu 100 pL zur Anwendung. Die Tröpfchen werden auf die Oberfläche dergestalt aufgebracht, dass sie nicht oder bis zu maximal 10% der Schichtdicke von 80 pm in die flüssige Grundschicht einsinken. Dies wir durch die Anhärtung der Oberfläche mit der o.g. LED-inert Härtung erreicht. Die Tröpfchen 4 werden im Beispiel des o.g. Marmor-Dekors nach einer digitalen Druckvorlage verteilt, welche mit oder ohne digitale Bearbeitung aus dem Dekorbild für den Marmor entstanden ist, so dass die durch die Tröpfchen nachfolgend gebildeten Poren 6 synchron zu dem darunter liegenden Dekorbild sind. In diesem Beispiel werden etwa 3 g/m2 Fläche des Panel an Tröpfchenmasse aufgebracht. Anschließend wird die Oberfläche des Panels mit den Tröpfchen einer weiteren Trocknungsstation zugeführt, wo der gesamte Schichtaufbau mit einer Hg-UV-Lampe mit einer Leistung von 100 W/cm ausgehärtet wird. Danach wird das Panel in eine Bürstenvorrichtung transportiert, in der kreisförmig rotierende Bürsten mit Stahlborsten mit einem Durchmesser von 0,2 mm je Borste die Grundschicht 3 an den Stellen wieder entfernen, an denen die Tröpfchen 4 aufgebracht wurden. Als letzter Schritt wird die so entstandene Oberfläche in einer letzten Trocknungsstation mit einer Hg-UV-Lampe mit einer Leistung von 240 W/cm endgehärtet.
Ausführunqsbeispiel 2:
Eine HDF-Platte mit 10 mm Dicke, welche im Vorfeld mit einem dekorativen Bild bedruckt wurde, entweder über einen Digitaldrucker oder über ein anderes, auch analoges Druckverfahren, wird einer Lackierstation zugeführt und mit einem SIS- Basislack auf Acrylatbasis, welcher 0,5 Gewichtsprozent Byk 3505 enthält, mit einer Schichtstärke von 60 g/m2 beschichtet.
Dieser Mattlack wird anschließend auf einer Hg-UV-Lampe mit beispielsweise 50 % der Leistung von Ausführungsbeispiel 1 , also 50 W/cm, angehärtet. Im Anschluß an diese UV-Lampe wird die Platte nochmals einer Lackierstation zugeführt, in der sie einen SIS- Basislack mit beispielsweise 60 g/m2 als Auftrag erhält. Daran anschließend folgt eine Härtung unter inerten Bedingungen, z.B. unter Sauerstoffausschluss durch Stickstoffflutung mit einer UV-LED, so dass eine 50 - 80%ige, bevorzugt 60 - 70%ige Aushärtung dieser Schicht stattfindet. Direkt im Anschluss und weiterhin unter inerten Bedingungen wird aus einem Digitaldruckkopf beispielsweise mit einer Auflösung von 300 dpi ein Maskierungsmittel mit einer Tröpfchengröße von 12 pL pro Tröpfchen auf die Oberfläche aufgebracht. Der Randwinkel der so aufgebrachten 12 pL-Tröpfchen auf der durch die UV-LED unter inerten Bedingungen angelierten Oberfläche beträgt > 70
Im Anschluss wird die so mit dem Maskierungsmittel beschichtete Platte mit der flüssigen Beschichtung und dem beschriebenen Aufbau einer Hg-UV-Lampe zugeführt, welche den nicht maskierten Anteil der zweiten SIS-Basislackbeschichtung vollständig aushärtet, wobei der Teil unter der Maskierung maximal zu 70 % aushärtet, vorzugsweise zu weniger als 50 %. Im Anschluss daran wird die HDF-Platte mit dem oben beschriebenen Schichtaufbau einer Bürststation zugeführt, bei der eine Bürste mit Kupferdrahtbürsten die maskierten Flächenanteile ausbürstet und sowohl die Maskierungsschicht als auch die darunterliegende SIS-Basislackschickt, die noch nicht vollständig ausgehärtet ist, wieder entfernt. Anschließend wird zur
Glanzgradbestimmung der Oberfläche ein Decklack mit einem unterschiedlichen Glanzgrad als der oben beschriebene Mattlack aufgetragen. Dieser kann beispielsweise einen Glanzgrad von 12-16 Glanzpunkten erzielen.
Letzter Schritt ist danach die Zuführung der so mit Decklack lackierten HDF-Platte zu einer Endhärtung, wobei mit einer Hg-UV-Lampe mit mehr als 100 W/cm, vorzugsweise mehr als 150 W/cm der gesamte Schichtaufbau endgehärtet wird. Die Vorschubgeschwindigkeit für dieses gesamte Paket beträgt mehr als 15 m/min., vorzugsweise mehr als 20 m/min.
In dem Ausführungsbespiel kann das verwendete Mattierungsmittel entweder reines Wasser oder auf im Wesentlichen Wasser als Lösungsmittel sowie weiteren UV- absorbierenden Mitteln und Bindemitteln bestehen. In einer alternativen Ausführungsform ist das Maskierungsmittel auf der Basis von Acrylatlack aufgebaut und enthält ebenfalls die entsprechenden UV-Absorbierungsmittel. Ebenfalls kann an der Stelle der HDF-Platte eine PP-Platte aus reinem Polypropylen oder Polypropylen mit entsprechenden Beimischungen, z.B. durch mineralische Anteile gefüllt, verwendet werden. In einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren können die Verfahrensschritte aus Figur 3 auch vertauscht werden, es können einzelne Schritte weggelassen werden und/oder einzelne Schritte wiederholt werden. Insbesondere können vor und /oder nach dem Schritt S 10 noch weitere Lackschichten aufgebracht und teilweise oder ganz ausgehärtet werden.
Bezugszeichenliste
1 - erster Basislack
1a - erster Basislack (Grundierungsanteil)
1b - erster Basislack (Dekorbild)
2 - zweiter Basislack
3 - Beschichtung (Grundschicht)
4 - Tröpfchen (Maskierung)
5 - Werkstückkern
6 - Vertiefung (Poren)
7 - Innenwinkel ß
8 - Randwinkel a
9 - Basislack
10 - Werkstückoberfläche
11 - Pore bei Holznachbildung (von oben)
12 - Astloch bei Holznachbildung (von oben) a - Randwinkel di‘ - Aufwölbungshöhe d2‘ - Aufwölbungshöhe

Claims

43 Ansprüche
1. Verfahren, insbesondere zum Herstellen von Bereichen, die unterschiedliche Härtegrade aufweisen, in einer Grundschicht (3), mit folgenden Schritten:
Schritt (S40): Aufbringen einer Maskierung zumindest auf eine Teilefläche der Oberfläche der Grundschicht (3), wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise zu absorbieren;
Schritt (S50): Bestrahlen der Grundschicht (3) und der aufgebrachten Maskierung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung und/oder IR-Strahlung, um die unterschiedlichen Härtegrade der Grundschicht (3) einzustellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Härtegrad-Gradient in x-Richtung zwischen dem höchsten Härtegrad und niedrigsten Härtegrad innerhalb einer Strecke, deren Ausmaß einer der folgenden Grenzen entspricht:
- weniger als 1 mm,
- weniger als 0,1 mm,
- weniger als 100 pm,
- weniger als 10 pm,
- weniger als 1 pm.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein Teilbereich der Grundschicht (3) oder die gesamte Grundschicht (3) bei Durchführen von Schritt (S40) flüssig oder zumindest noch nicht vollständig ausgehärtet ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Grundschicht (3) und die Maskierung so aufeinander abgestimmt sind, dass sich ein Randwinkel (et) zwischen der Grundschicht (3) und der Maskierung einstellt, der vorzugsweise größer als 20 Grad, besonders bevorzugt größer als 50 Grad, insbesondere größer als 70 Grad, ist, und/oder wobei, 44 insbesondere während der Durchführung von Schritt (S50), die Höhe der Maskierung am Rand der Maskierung mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Höhe der Maskierung in der Mitte der Maskierung beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein weiterer Schritt (S20) durchgeführt wird, in dem die Grundschicht (3) auf ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement und/oder auf eine weitere Schicht, insbesondere auf eine Lackschicht, aufgebracht wird, und/oder wobei auf die Grundschicht (3) ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement und/oder eine weitere Schicht, insbesondere eine Lackschicht, aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Maskierung auf der Oberfläche der Grundschicht (3), insbesondere bei Durchführung von Schritt (S50), in flüssiger Form vorliegt oder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, verfestigt wurde, und/oder wobei das Material, das die Maskierung bildet, in flüssiger Form und/oder in gasförmiger Form auf die Oberfläche der flüssigen Grundschicht (3) aufgebracht wird, wobei bei Aufbringen des Materials in gasförmiger Form bevorzugt eine Kondensation des Materials zu der Maskierung auf der Oberfläche der Grundschicht (3) erfolgt, und/oder wobei das Material, das die Maskierung bildet, in Form von mindestens einem Tröpfchen (4), vorzugsweise mit einem Volumen von weniger als 1 nL, besonders bevorzugt von weniger als 200 pL, insbesondere von weniger als 40 pL, auf die Grundschicht (3) aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor und/oder während Schritt (S40) ein Schritt (S30) durchgeführt wird, in dem die Grundschicht (3) mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV- und/oder IR-Strahlung, bestrahlt wird, wodurch vorzugsweise der Härtegrad und/oder die Viskosität und/oder die Oberflächenspannung der Grundschicht (3) auf einen gewünschten Wert eingestellt wird, wobei 45 vorzugsweise durch die Bestrahlung der flüssigen Grundschicht (3) mit elektromagnetischer Strahlung in Schritt (S30) ein Viskositätsgradient oder Härtegradient in der Grundschicht (3) derartig entsteht, dass die, der Strahlenquelle der elektromagnetischen Strahlung abgewandte Seite der Grundschicht (3) eine, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 4, niedrigere Viskosität oder Härte aufweist, als die der Strahlenquelle zugewandte Seite der Grundschicht (3), oder eine veränderte Oberflächenspannung
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schichtdicke der flüssigen Grundschicht (3) an den Stellen, an denen die Maskierung, insbesondere in Form von Tröpfchen (4), aufgebracht wird, reduziert wird, wobei die Reduzierung vorzugsweise um weniger als 10 pm, besonders bevorzugt um weniger als 1 pm, erfolgt, wobei die Reduzierung der Schichtdicke insbesondere durch Einsinken der Maskierung in die Grundschicht (3) und/oder durch Verdrängung der Grundschicht (3) durch die Maskierung erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenspannung des Materials, das die Maskierung bildet, gleich groß oder größer als die Oberflächenspannung der Grundschicht (3) ist.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach dem Schritt (S50) ein Unterschied in der Aushärtung und/oder Polymerisation der Grundschicht (3) zwischen den Bereichen, an denen die Maskierung aufgebracht wurde, und den Bereichen, an denen die Maskierung nicht aufgebracht wurde, besteht, wobei der Unterschied in der Aushärtung vorzugsweise mindestens einem Faktor 2, besonders bevorzugt mindestens einem Faktor 3, entspricht.
11 . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach dem Schritt (S50) ein Schritt (S60) durchgeführt wird, in dem die Maskierung entfernt wird oder in dem die Maskierung und die Grundschicht (3) an den Stellen, an denen die Maskierung aufgebracht wurde, entfernt werden, wobei vorzugsweise mindestens 80% der Schichtdicke der Grundschicht (3) entfernt werden und die Grundschicht (3) besonders bevorzugt vollständig entfernt wird, um an diesen Stellen Vertiefungen und/oder Durchgangslöcher in der Grundschicht (3) auszubilden, wobei das Entfernen der Maskierung oder das Entfernen der Maskierung und der Grundschicht (3) vorzugsweise physikalisch und/oder chemisch erfolgt, und/oder wobei nach dem Schritt (S50) ein Schritt (S70) durchgeführt wird, in dem eine weitere Schicht, die einen Basislack umfasst, aufgebracht wird, und/oder wobei nach dem Schritt (S50) ein Schritt (S80) durchgeführt wird, in dem der gesamte Schichtaufbau mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Strahlung, bestrahlt wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, mit der die Grundschicht (3) und die aufgebrachte Maskierung in Schritt (S50) bestrahlt werden, zumindest zu 60%, vorzugsweise zumindest zu 80%, besonders bevorzugt vollständig, zu absorbieren, und/oder wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge eine Grenzwellenlänge unterschreitet zu absorbieren, und/oder wobei die Bestrahlung in Schritt (S50) mit elektromagnetischer Strahlung erfolgt, deren Wellenlänge die Grenzwellenlänge unterschreitet, und/oder wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, die eine vorbestimmte Mindestwellenlänge aufweist, zumindest durchzulassen, wobei vorzugsweise die Bestrahlung in Schritt (S50) mit elektromagnetischer Strahlung derart erfolgt, dass elektromagnetische Strahlung verwendet wird, die lediglich Strahlung mit Wellenlängen aufweist, die unterhalb der Mindestwellenlänge liegen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, mit der die Grundschicht (3) und die aufgebrachte Maskierung in Schritt (S50) bestrahlt werden, zumindest zu 60%, vorzugsweise zumindest zu 80%, besonders bevorzugt vollständig, zu absorbieren, und/oder wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge eine Grenzwellenlänge überschreitet zu absorbieren, und/oder wobei die Bestrahlung in Schritt (S50) mit elektromagnetischer Strahlung erfolgt, deren Wellenlänge die Grenzwellenlänge überschreitet, und/oder wobei die Maskierung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, die eine vorbestimmte Maximalwellenlänge aufweist, zumindest durchzulassen, wobei vorzugsweise die Bestrahlung in Schritt (S50) mit elektromagnetischer Strahlung derart erfolgt, dass elektromagnetische Strahlung verwendet wird, die lediglich Strahlung mit Wellenlängen aufweist, die oberhalb der Maximalwellenlänge liegen.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Maskierung so aufgebracht wird, dass sie zumindest in Teilbereichen synchron zu einem Dekorbild verläuft, das sich bereits auf oder in der Grundschicht (3) befindet oder das nachträglich der Grundschicht (3) oder einem Werkstück das die Grundschicht (3) umfasst, hinzugefügt wurde.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Maskierung zumindest in Teilen auf der Grundschicht (3) verbleibt.
16. Werkstück, aufweisend eine Grundschicht (3), die insbesondere nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 hergestellt wurde, wobei die Grundschicht (3) zumindest eine Vertiefung aufweist, bei der der Innenwinkel ß größer als 60 Grad, vorzugsweise größer als 70 Grad, besonders bevorzugt größer als 80 Grad ist, und/oder wobei im Randbereich jeder Vertiefung, insbesondere im Bereich von 0 bis 3 mm vom Rand jeder Vertiefung, die durchschnittliche Dicke der Grundschicht (3) weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% von der durchschnittlichen Dicke der gesamten Grundschicht (3) abweicht, und/oder wobei das Werkstück eine weitere Schicht, insbesondere eine Lackschicht, und/oder ein, insbesondere plattenförmiges oder bahnförmiges, Trägerelement aufweist, wobei die Schicht und/oder das Trägerelement mit der Oberfläche der Grundschicht (3) verbunden sind/ist, wobei die Grundschicht (3) mindestens eine Vertiefung aufweist, an deren Grund die weitere Schicht und/oder das Trägerelement zumindest teilweise freigelegt sind/ist, und/oder wobei 48 die Grundschicht (3) eine Vertiefung aufweist, deren Boden eine darunterliegende Schicht des Werkstückes durchscheinen lässt oder wobei der Boden der Vertiefung die darunterliegende Schicht ist, wodurch der Glanzgrad der darunter liegenden Schicht in der Vertiefung erkennbar ist, wobei dieser Glanzgrad sich vorzugsweise um den Glanzgrad der Grundschicht (3) oder der obersten Schicht des Panels um mindestens 10 Glanzpunkte, bevorzugt mindestens 5 Glanzpunkte unterscheidet, und/oder wobei
Vertiefungen in der Grundschicht (3) eine Struktur bilden, die zumindest in Teilbereichen zu einem vorher oder nachträglich auf die Grundschicht (3) oder das Werkstück gedruckten Dekorbild synchron angeordnet ist.
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend:
- eine Steuervorrichtung, insbesondere mit elektronischen Steuermitteln, die mittels entsprechender Codierung dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit der Vorrichtung durchzuführen;
- vorzugweise eine Bearbeitungsstation, die zum Aufbringen der Maskierung ausgebildet ist, wobei diese Bearbeitungsstation vorzugsweise Digitaldrucktechnik aufweist
- vorzugsweise mindestens eine Bearbeitungsstation, die zum Bestrahlen der Grundschicht (3) und/oder der Maskierung ausgebildet ist, wobei diese Bearbeitungsstation bevorzugt UV- und/oder IR-Strahlenquellen aufweist.
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