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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING STRUCTURES ON A CIRCULATING SURFACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/018760
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a structured mask on a surface (1) of an endless press belt (2) or of an embossing roller, in particular made of metal, which surface is to be used for embossing, wherein an etching-resistant coating is applied to the surface (1) by means of at least one printing head (5) of a digital printer. In order to achieve the most uniform printed image possible, the coating is printed onto the surface (1) in at least one helical path (7).

Inventors:
NIGGEMANN RALF (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/066636
Publication Date:
February 12, 2015
Filing Date:
August 01, 2014
Export Citation:
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Assignee:
SANDVIK SURFACE SOLUTIONS DIVISION OF SANDVIK MATERIALS TECHNOLOGY DEUTSCHLAND GMBH (DE)
International Classes:
B30B5/04; C23F1/02; C23F1/08; G03F7/16
Domestic Patent References:
WO1995023244A11995-08-31
Foreign References:
DE4329338A11995-03-02
CH697447B12008-10-15
US20040115344A12004-06-17
US6849308B12005-02-01
Attorney, Agent or Firm:
LENZING GERBER STUTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT VON PATENTANWÄLTEN (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zum Erzeugen einer strukturierten Maske auf einer zum Prägen zu verwendenden Oberfläche (1) eines Endlospressbands (2) oder einer Prägewalze, insbesondere aus Metall, bei dem mit mindestens einem Druckkopf (5) eines digitalen Druckers eine Beschichtung auf die Oberfläche (1) aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in mindestens einer wendeiförmigen Bahn (7) auf die Oberfläche aufgedruckt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich benachbarte Wendeln der einen Bahn (7) oder benachbarter Bahnen teilweise überlappen.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Endlospressband (2) oder die Prägewalze in Umlaufrichtung und gleichzeitig der Druckkopf (5) quer zur Umlaufrichtung des Endlospressbands (2) bewegen, wobei die Umlaufgeschwindigkeit des Endlospressbands (2) oder der Prägewalze und die Geschwindigkeit des Druckkopfs (5) aufeinander abgestimmt sind.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (5) zum Drucken einer Bahn (7) mindestens eine Reihe mehrerer, im Wesentlichen quer zur Umlaufrichtung angeordnete Düsen aufweist.

Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufdruck einer Düse mindestens einmal von einer anderen Düse überdruckt wird.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufdruck einer Düse mindestens zweimal von anderen Düsen überdruckt wird.

Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der wendeiförmigen Bahn (7) genau einem ganzzahligen Vielfachen des Abstandes zweier benachbarter Düsen entspricht.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufdruck bei umlaufendem Endlospressband (5) bzw. umlaufender Prägewalze kontinuierlich erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungsmittel ein druckfähiger Wachs verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel ätzresistent ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche nach Aufbringen der strukturierten Maske geätzt wird um die Oberfläche zu strukturieren.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Aufbringen der strukturierten Maske galvanisch Metall aufgetragen wird, um die Oberfläche zu strukturieren..

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel intransparent ist.

Description:
Verfahren zum Erzeugen von Strukturen auf einer umlaufenden Oberfläche

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer strukturierten Maske auf einer zum Prägen zu verwendenden Oberfläche eines Endlospressbands oder einer Prägewalze, insbesondere aus Metall, bei dem mit mindestens einem Druckkopf eines digitalen Druckers eine Beschichtung auf die Oberfläche aufgetragen wird.

Oberflächenstrukturierte großformatige Endlospressbänder dienen dazu, Platten- oder Bandmaterial zu dekorativen oder technischen Zwecken mit dekorativen Strukturen zu versehen. Hierfür wird der Oberfläche des Platten- oder Bandmaterials eine Struktur, wie beispielsweise eine Holzstruktur, eine Steinstruktur, oder andere Strukturen wie periförmige, fein streifige Oberflächenstrukturen, etc., aufgeprägt. Platten für die Bau- und Nutzfahrzeugindustrie erhalten beispielsweise technisch-geometrische Strukturen, wie Rauten, Näpfchen oder Riffelungen (um beispielsweise Rutschfestigkeit zu bewirken).

Bei der Herstellung des Platten- oder Bandmaterials kommen unter anderem Doppelbandpressen zum Einsatz, in denen die Prägnate (zu prägendes Platten- oder Bandmaterial) unter definiertem Druck und Temperatur verpresst werden.

Die Herstellung eines Pressbands umfasst die Schritte des Auftragens einer ätzresistenten strukturierten Maske auf die zu strukturierende Oberfläche und des nachfolgenden Ätzens der maskierten Oberfläche. Die ätzresistente Maske wird üblicherweise auf die Oberfläche aufgedruckt. Nach dem Ätzen wird die Maske mechanisch oder elektrolytisch entfernt und die Oberfläche gereinigt. Dieser Vorgang wird so oft mit verschiedenen Strukturen wiederholt, bis die gewünschte Endstruktur erreicht ist. In der Regel wird dann die strukturierte Oberfläche des Werkzeugs verchromt. Dadurch wird seine Lebensdauer erhöht, ein definierter Glanzgrad der herzustellenden Plattenoberfläche eingestellt und ein leichteres Ablösen des Werkzeugs vom Prägnat ermöglicht. Die Struktur der Oberfläche des Presswerkzeugs entspricht dann dem Negativ der auf dem Prägnat zu erzeugenden Oberflächenstruktur.

In einem vorbekannten Verfahren zum Erzeugen von Strukturen auf einer umlaufenden Oberfläche eines Pressbands wird die Maske mit einer Silikonwalze aufgedruckt, wobei die Länge des Pressbandes (in Umlaufrichtung der Walze) im Idealfall einem ganzzahligen Vielfachen der Länge des Druckbildes (in Umlaufrichtung der Walze) entsprechen sollte. Dabei ist das Ende eines Druckbildes dergestalt, dass ein daran anschließender Anfang des sich wiederholenden Druckbildes nahtlos anschließt. Dennoch kann es sein, dass der Übergang des Endes eines Druckbildes zum Anfang des sich wiederholenden Druckbildes im Druck sichtbar wird. Beispielsweise kann es am Start-/Endpunkt des Pressbandes dazu kommen, dass das Ende des letzten aufgedruckten Druckbildes gegenüber dem Anfang des nächsten aufgedruckten Druckbildes leicht versetzt ist. Außerdem kann sich aufgrund der Dauer des Druckens die Konsistenz des zur Beschichtung zu verwendenden Lackes ändern, so dass sich das Druckbild am Ende des Aufdrucks gegenüber dem Druckbild am Anfang des Aufdrucks ändert. Auch kann der Aufdruck am Ende des letzten Druckbildes anders trocknen als der Aufdruck zu Beginn des ersten auf das Pressband aufgedruckten Druckbildes, so dass auch hierdurch ein Unterschied in der Qualität des Aufdrucks im Bereich des Start-/Endpunkts des Pressbands erkennbar werden kann. Werden solche Fehler im Druckbild rechtzeitig erkannt, kann die Pressbandoberfläche von dem fehlerhaften Aufdruck befreit und erneut gedruckt werden, was zeitaufwändig und teuer ist. Wird die fehlerhaft beschichtete Oberfläche geätzt, und wird die in das Pressband eingeätzte Struktur als fehlerhaft bewertet, kann auch dies unter Umständen korrigiert werden. Allerdings ist der Aufwand zum manuellen Nachbearbeiten der geätzten Pressbandoberfläche, um solche Fehler zu kaschieren, sehr hoch.

Aus der WO 02/094580 AI ist ein anderes Verfahren zum Strukturieren von endlosen Bändern für Pressen bekannt, bei dem die Außenfläche des Pressbandes mit einer strukturierten, ätzresistenten Schicht beschichtet und nachfolgend geätzt wird. Das Beschichten erfolgt mit einem Düsenkopf, der eine Vielzahl von Düsen aufweist, der die Beschichtung mit einer Vielzahl von einzelnen Tropfen aufträgt. Die Beschichtung wird aufgetragen, indem zunächst eine Längszeile des Bandes vollständig beschichtet wird und der Düsenkopf dann quer zur Längsrichtung des Pressbandes versetzt wird, und eine erneute Beschichtung in Längsrichtung des Bandes erfolgt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, dass durch ein ungenaues Versetzen des Druckkopfes ein unsauberes Druckbild entstehen kann.

Ein der Erfindung zugrunde liegendes Problem besteht darin, ein geeignetes Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem die genannten Probleme nicht oder zumindest deutlich reduziert auftreten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Erzeugen einer strukturierten Maske auf einer zum Prägen zu verwendenden Oberfläche eines Endlospressbands oder einer Prägewalze, insbesondere aus Metall, gelöst, bei dem mit mindestens einem Druckkopf eines digitalen Druckers eine Beschichtung auf die Oberfläche aufgetragen wird, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschichtung in mindestens einer wendeiförmigen Bahn auf die Oberfläche aufgedruckt wird.

Nachfolgende Ausführungen, die sich nur auf Pressbänder beziehen, gelten für Prägewalzen entsprechend.

Dadurch ist es möglich, das Druckbild kontinuierlich auf die Oberfläche des Pressbandes bzw. der Prägewalze aufzutragen, ohne dass der Druck an einem gedachten Anfang bzw. Ende der umlaufenden Oberfläche unterbrochen wird. Damit wird zum einen erreicht, dass das Druckbild übergangslos auf die Oberfläche übertragen wird, und zum anderen, dass auch der Druck übergangslos erfolgt, so dass unterschiedliche Trocknungseffekte keine Rolle spielen.

Der Druck wird von einem Computer gesteuert. Das Druckbild für die Maske, dessen Größe der Größe der zu bedruckenden Oberfläche des Endlospressbandes entspricht, liegt dafür dem Computer entweder zu Beginn des Druckens vollständig vor oder wird stückweise oder kontinuierlich nach Bedarf geladen.

Als Druckkopf kommt beispielsweise ein solcher in Betracht, der geeignet ist, die zum Erzeugen der Maske geeignete Beschichtungsmittel, zum Beispiel ätzresistenten Wachs, zu drucken. Das Drucken erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass das Beschichtungsmittel durch eine oder mehrere Düsen des Druckkopfs in Tropfenform auf die zu beschichtende Pressbandoberfläche aufgetragen wird und auf dieser trocknet bzw. sich auf der Oberfläche verfestigt. Es kommt aber nicht zwingend auf ein tropfenförmiges Auftragen an. Es ist auch denkbar, dass das Beschichtungsmittel in Form eines intermittierenden Strahls aufgetragen wird.

Abhängig von dem Muster der auf die Oberfläche aufzutragenden Maske ist es möglich, dass die Relativbewegung des Druckkopfes quer zur Längsrichtung des Pressbands oder der Prägewalze gegenüber der Relativbewegung des Druckkopfes in Umlaufrichtung des Pressbands oder der Prägewalze frei wählbar ist und sogar die Steigung der wendeiförmigen Bahn während des Druckens variiert wird. Dies kann zur Folge haben, dass der Druckkopf nicht die gesamte Oberfläche der zu maskierenden Pressbandoberfläche abfährt, so dass eine solche Art des wendeiförmigen Bedruckens nur in Ausnahmefällen, beispielsweise zum Erzeugen besonderer Effekte, in Betracht kommt.

In aller Regel ist es sinnvoll, zum Erzielen eines einheitlichen Druckbildes eine gleichmäßige Steigung der wendeiförmigen Bahn vorzusehen. Wird die Maske mit genau einer wendeiförmigen Bahn aufgetragen, ist es sinnvoll, wenn die Steigung der wendeiförmigen Bahn in Richtung quer zur Längsrichtung des Bandes nicht größer als die Breite der wendeiförmigen Bahn ist. Werden zwei oder mehrere wendeiförmige Bahnen gleichzeitig aufgebracht, beispielsweise mit mehreren Druckköpfen, kann die Steigung jeder der wendeiförmigen Bahnen grundsätzlich auch größer als die Breite der jeweiligen Bahn sein und insbesondere der Summe der Breiten aller Bahnen entsprechen.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung überlappen sich benachbarte Wendeln der einen Bahn oder benachbarter Bahnen teilweise. Dadurch wird erreicht, dass die Maske in mehreren Schichten auf die Pressbandoberfläche aufgetragen wird. Auch mit dieser Maßnahme ist es möglich, den im Stand der Technik bestehenden Problemen aufgrund unterschiedlicher Trocknungsgrade der Beschichtung entgegenzuwirken. Wird eine Bahn teilweise überdruckt, ist es allerdings wichtig, dass der teilweise überlappende Auftrag dem vorherigen Auftrag entspricht. Es muss daher sichergesellt sein, dass das auf die Pressbandoberfläche aufzudruckende Muster der Maske derart ist, dass nach einem einmaligen Umlauf des Pressbandes der überlappende Teil des bereits gedruckten Musters in gleicher Weise bedruckt wird. Dies ist idealerweise dann der Fall, wenn die Maße des auf die Pressbandoberfläche aufzudruckenden Gesamtbildes identisch sind mit den Maßen der zu bedruckenden Pressbandoberfläche.

Um eine aufeinander abgestimmte Relativbewegung zwischen Druckkopf und Pressband in Längsrichtung und quer zur Längsrichtung zu erhalten, ist es sinnvoll, wenn sich das Endlospressband oder die Prägewalze in Umlaufrichtung und gleichzeitig der Druckkopf quer zur Umlaufrichtung des Endlospressbands bewegen, wobei die Umlaufgeschwindigkeit des Endlospressbands oder der Prägewalze und die Geschwindigkeit des Druckkopfs aufeinander abgestimmt sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Druckkopf zum Drucken einer Bahn mindestens eine Reihe mehrerer, im Wesentlichen quer zur Umlaufrichtung angeordneter Düsen auf. Wird die Steigung der wendeiförmigen Bahn so gewählt, dass sie der Druckbreite einer oder mehrerer der Düsen des Druckkopfes entspricht, kann die Überlappung benachbarter Wendeln derart sein, dass eine Düse des Druckkopfes einer Spur einer anderen Düse genau folgt. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Steigung der wendeiförmigen Bahn genau einem ganzzahligen Vielfachen des Abstandes zweier benachbarter Düsen entspricht. Dies kann auch dann gelten, wenn der Aufdruck der Maske mit mehr als einer wendeiförmigen Bahn erzeugt wird und hierfür insbesondere mehrere Druckköpfe zum Einsatz kommen. Somit ist ein teilweises Überlappen der wendeiförmigen Bahn(en) möglich, ohne dass das aufgedruckte Muster der Maske dadurch unscharf wird.

Vorzugsweise wird so der Aufdruck einer Düse mindestens einmal, besonders bevorzugt aber mehrmals von einer bzw. mehreren anderen Düsen überdruckt. Somit wird die endgültige Beschichtungsdicke durch Auftragen mehrerer Schichten erzielt, wobei die Dicke der einzelnen Schichten vorzugsweise gleich ist. Es ist aber auch im Rahmen der Erfindung möglich, die einzelnen Schichtdicken unterschiedlich stark auszubilden.

Als Beschichtungsmittel kommen insbesondere ätzresistente Beschichtungsmittel in Betracht. Ist die auf der Fläche des Pressbandes oder der Prägewalze erzeugte strukturierte Maske ätzresistent, kann die Oberfläche nachfolgend geätzt werden, so dass die Oberfläche durch das Abtragen von Material im nicht durch die Maske abgedeckten Bereich eine Struktur erhält.

Als Beschichtungsmittel kommen auch intransparente Beschichtungsmittel in Betracht. So kann beispielsweise die zum Prägen zu verwendende Oberfläche eines Pressbands oder einer Prägewalze vollflächig mit einem unter Lichteinwirkung vernetzenden Lack beschichtet sein. Wird dieser Lack vor Belichten mit einer strukturierten, intransparenten Maske versehen und danach belichtet, kann der Lack in den maskierten Bereichen nicht vernetzen. Nach Belichtung kann dann der maskierte, unbelichtete Lack von der Oberfläche abgewaschen werden, während der belichtete, ausgehärtete Lack, der auch ätzresistent sein kann, auf der Oberfläche verbleibt. Nachfolgend kann beispielsweise Metall auf die Oberfläche galvanisch aufgetragen oder Material von der Oberfläche durch Ätzen abgetragen werden.

Der besondere Vorteil des beanspruchten Verfahrens gegenüber anderen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren besteht darin, dass der Aufdruck der wendeiförmigen Bahn bei umlaufendem Endlosband bzw. umlaufender Prägewalze kontinuierlich erfolgt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch Schieflagen des Bandes auf den Trommeln bis zu einem bestimmten Grad ausgeglichen werden können. So ist es möglich, beispielsweise mittels eines Sensors festzustellen, ob das Band auf den Trommeln gerade läuft oder nicht, beispielsweise indem die Lage eines Randes des umlaufenden Pressbandes auf Höhe des Druckkopfes bestimmt wird, oder indem auf einem Pressband eine umlaufende, parallel zur (umlaufenden) Längsachse des Pressbandes verlaufende Linie aufgedruckt wird, und die Lage des Pressbandes durch den Sensor anhand dieser Linie bestimmt wird. Wird eine Querbewegung des Bandes während des Umlaufs festgestellt, kann die Lage des Druckkopfes entsprechend angepasst werden, so dass die Steigung der Wendel einer Bahn gegenüber dem Rand des Bandes bzw. der aufgedruckten Linie immer konstant bleibt.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Figuren beispielhaft erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 skizzenhaft die Anordnung eines auf Walzen umlaufenden Endlospressbands und einem Druckkopf; und

Fig. 2 skizzenhaft eine Aufsicht auf ein Pressband mit einer auf die Oberfläche des Pressbands aufgedruckten wendeiförmige Bahn.

Figur 1 zeigt skizzenhaft eine Anordnung zum erfindungsgemäßen Auftragen einer ätzresistenten Maske auf die äußere Oberfläche 1 eines endlos umlaufenden Pressbands 2, das über zwei Trommeln 3, 4 geführt ist. Mindestens eine der Trommeln 3, 4 ist angetrieben, so dass das Pressband in der gezeigten Richtung und/oder der entgegengesetzten Richtung angetrieben werden kann.

In etwa auf der Höhe der Ebene, in der die Drehachsen der Trommeln 3, 4 liegen, ist außerhalb des Pressbands ein Druckkopf 5 angeordnet, der quer zur Umlaufrichtung des Pressbands 2 und parallel zu den Drehachsen der Trommeln 3, 4 an einem Träger 6 verfahrbar ist.

Die Positionierung des Druckkopfes erfolgt softwaregesteuert in Abhängigkeit von der gewünschten Steigung der wendeiförmigen Bahn in Richtung quer zur Umlaufrichtung des Pressbands.

Figur 2 zeigt die Ränder einer auf ein Pressband aufgedruckten wendeiförmigen Bahn 7. Die dargestellten Ränder jeder Wendel sind in der aufgedruckten Maske nicht sichtbar, sondern stellen lediglich den Verlauf der aufgedruckten Bahn dar. Im dargestellten Fall überlappt sich die Wendel der wendeiförmigen Druckbahn nicht. Vielmehr liegen sie unmittelbar aneinander an. Damit entspricht die Steigung einer Wendel nach einmalig (in Pfeilrichtung) umlaufendem Pressband der Breite der aufgedruckten Bahn. Der Steigungswinkel α bestimmt sich aus der Breite der aufgedruckten Bahn, geteilt durch die Länge des Pressbandes bzw. dem Umfang der Prägewalze.