| JP11277286 | LASER BEAM MACHINING DEVICE |
| WO/2009/067545 | METHOD OF MAKING SUB-SURFACE PHOTOALTERATIONS IN A MATERIAL |
| JP2006346741 | LASER WELDING METHOD |
Bader, Dieter (Kielmanseggstraße 24, Berndorf, A-2560, AT)
| 1. | Verfahren zum Strukturieren von endlosen Bändern, insbe sondere Stahlbändern, für Pressen, z. B. Doppelbandpressen, wobei auf einer Außenfläche des Bandes eine Beschichtung aufgetragen und sodann vom Band Metall abund/oder auf getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschich tung mit einzelnen Tropfen gebildet wird, die gegen die Außenfläche des Bandes projiziert werden und auf dieser verbleiben und/oder, wie an sich bekannt, eine flächen deckende Beschichtung aufgebracht, welche, vorzugsweise punktweise, durch Einwirkung von thermisch wirkenden Strahlen, insbesondere Laserstrahlen, abgebaut und/oder ab getragen, z. B. oxidiert, wird, wonach an den unbeschich teten Bereichen Metall abund/oder aufgetragen wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Tropfen im wesentlichen gleichzeitig aus einer Vielzahl von Öffnungen gegen das Band austreten. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Beschichtens des Bandes eine Relativ bewegung zwischen Band und Öffnungen in Bandlängsund/ oder Bandquerrichtung erfolgt. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Einwirkung von thermisch wirkenden Strahlen eine Relativbewegung zwischen Band und einer thermischen Strahlenquelle in Bandlängsund/oder Bandquerrichtung er folgt. |
| 5. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Beschichtung unmittelbar auf die metallische Oberfläche des Bandes durchgeführt wird. |
| 6. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Beschichtung nach der Projektion der Tropfen auf die metallische Oberfläche, insbesondere durch Strahleneinwirkung, verfestigt, z. B. polymerisiert, wird. |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß von/auf dem beschichteten Band nach der Verfestigung der Tropfen Metall aufund/oder abgetragen wird. |
| 8. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß dasselbe Band erneut nach dem Aufbzw. Abtragen von Metall mit einzelnen Tropfen beschichtet wird, worauf erneut Metall aboder aufgetragen wird. |
| 9. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß dasselbe Band erneut nach dem Aufbzw. Abtragen von Metall mit einer flächendeckenden Beschich tung versehen wird, welche, vorzugsweise punktweise, durch Einwirkung von thermisch wirkenden Strahlen, insbesondere Laserstrahlen, abgebaut und/oder abgetragen, z. B. oxidiert, wird. |
| 10. | Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Vielzahl von einzelnen identen Strukturen am endlosen Band aneinandergereiht werden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Länge und/oder Breite der Strukturen proportional zur ganzzahligen Aufnahme der Strukturen am Band in Länge und/oder Breite verändert werden. |
| 11. | Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und/oder Breite der endlosen Bänder bestimmt und aufgenommen, vorzugsweise gespeichert, wird/werden und durch die Länge und/oder Breite der einzelnen Strukturen dividiert und anschließend die Länge und/oder Breite der einzelnen Strukturen auf einen ganzzahligen Bruchteil der Länge und/oder Breite des Bandes angepaßt wird. |
| 12. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß nach dem Aufund/oder Abtragen des Metalles auf/von dem Band und der verfestigten Beschich tung das Band verchromt, insbesondere hartverchromt, wird. |
Pressen haben eine vielfältige Aufgabe. So soll in Pressen eine Verdichtung von Produkten, gegebenenfalls unter Beaufschla- gung mit Wärme oder Kälte und eine bestimmte Oberflächen- struktur erreicht werden. Hierzu können Pressen unterschied- licher Bauart Verwendung finden. Um eine kontinuierliche Fertigung von Gütern, wie beispielsweise Spanplatten, Dekor- platten u. dgl., durchzuführen, werden Pressen, insbesondere Doppelbandpressen, mit endlosen Bändern eingesetzt. Bei diesen Pressen wird das Produkt nicht nur von der Oberfläche des Bandes geformt, sondern auch gleichzeitig durch die Vor- richtung gefördert, wobei simultan die Hitze-oder Kälteein- wirkung stattfinden kann, je nach dem, ob duroplastische oder thermoplastische Kunststoffschichten oder Bindemittel vor- liegen. An die Oberflächenbeschaffenheit der Arbeitsfläche derartiger Bänder werden besonders hohe Ansprüche gestellt.
Sollen plane Oberflächen erhalten werden, so werden derartige Bänder mechanisch zu einer hohen Oberflächengüte bearbeitet und sodann gegebenenfalls mit einer Chromschichte versehen.
Ist beabsichtigt, eine bestimmte Strukturierung vertieft oder erhöht, z. B. in Form einer Holzmaserung, Kork, der Oberfläche zu erreichen, so sind verschiedene Verfahren bekannt. So kann beispielsweise auf die Oberfläche eine einheitliche Schichte aus einem strahlenvernetzenden Material, beispielsweise mit noch gering vernetztem Kunststoff, aufgebracht werden, der durch Einwirkung von UV-Strahlen, aber auch Licht, insbesondere Blaulicht, weitervernetzt und somit unlöslich für bestimmte Lösungsmittel, wie Wasser, wird. Nach Belichtung der Ober- fläche kann der unbelichtete Kunststoff abgewaschen werden
und es kann anschließend entweder eine Ätzung oder auch ein Auftragen von Metall, beispielsweise Kupfer, durchgeführt werden.
Ein weiteres und vielfältig ausgeübtes Verfahren zur Auf- bringung von Schutzschichten, die entweder ein Abtragen der metallischen Oberflächen oder ein Ablagern von Metallen ver- hindern sollen, besteht darin, daß über gummielastische Walzen, beispielsweise aus Silikonkautschuk, auf derartige endlose Bänder entweder säureresistente oder säureempfindliche Be- schichtungen aufgebracht werden, so daß danach eine Abtragung des Metalles oder eine Beschichtungen mit einem Metall durch- geführt werden kann. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, daß die Muster der Strukturierungen nur mit einer Originalgröße aufgebracht werden können. Bänder mit einer Länge von z. B. über 40 m können z. B. 20 Strukturen aufweisen. Die Band- längen weisen jedoch je nach Maschine, und selbst für ein und dieselbe Maschine, unterschiedliche Längen auf, so daß gege- benenfalls ein Bereich am Band frei von den Strukturen bliebe.
Um diesen Bereich auch zu strukturieren, wird dieser von künst- lerisch Begabten in Verlängerung einer Struktur ausgestaltet, um den Leerraum zu überbrücken. Ein derartiges händisches Angleichen hat zur Folge, daß bei einer Mehrzahl von Mustern zumindest ein, wenn auch geringfügig unterschiedliches Muster auf dem Stahlband angeordnet ist, so daß beispielsweise bei der Produktion von oberflächlich strukturierten Dekorplatten, z. B. jede zwanzigste Dekorplatte unterschiedlich zu den neunzehn anderen ist oder es werden alle zwanzig Muster händisch ange- paßt.
Der vorliegenden Erfindung ist zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zum Strukturieren von endlosen Bändern zu schaffen, bei welchem auf einem Band ungeachtet der Länge und gege- benenfalls Breite desselben idente Abbildung aller Muster mit
dem vollen Bildinhalt vorliegen, wobei unerwünschte Abstände vermieden werden können. Die Produkte, welche mit Bändern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, können vollkommene Identität aufweisen, so daß zusätzliche Material- verluste nicht mehr auftreten und auch ein aufwendiges händi- sches Anpassen nicht mehr durchgeführt werden muß.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Strukturieren von end- losen Bändern, insbesondere Stahlbändern, für Pressen, z. B.
Doppelbandpressen, wobei auf einer Außenfläche des Bandes eine Beschichtung aufgebracht und sodann vom Band Metall ab- und/oder aufgetragen wird, besteht im wesentlichen darin, daß die Beschichtung mit einzelnen Tropfen gebildet wird, die gegen die Außenfläche des Bandes projiziert werden und auf dieser verbleiben und/oder, wie an sich bekannt, eine flächen- deckende Beschichtung aufgebracht, welche, vorzugsweise punktweise, durch Einwirkung von thermisch wirkenden Strahlen, insbesondere Laserstrahlen, abgebaut und/oder abgetragen, z. B. oxidiert, wird, wonach an den unbeschichteten Bereichen Metall ab-und/oder aufgetragen wird. Durch den Auftrag bzw. die Abtragung der Beschichtung mit einzelnen Tropfen bzw. an einzelnen Punkten kann auf einfachste Art und Weise eine Vergrößerung oder Verkleinerung des abzubildenden Bildes durchgeführt werden, da nur die Anzahl und/oder Tropfengröße oder Punkte, welche besonders klein gehalten werden kann, maßgebend ist für die mögliche genaue Ver- größerung oder Verkleinerung. Weiters besteht die Möglichkeit, den Abstand der Tropfen zueinander zu regeln, so daß eine vollkommen erwünschte genaue Erfüllung des endlosen Bandes möglich ist. Dadurch, daß die Tropfen oder Punkte gegen die Außenfläche des Bandes projiziert, also z. B. geworfen, werden, ist eine erwünschte möglichst genaue Positionierung der einzelnen Tropfen oder Punkte ermöglicht, die nicht durch den Transfer, beispielsweise über Walzen od. dgl., insbesondere in
ihrer Längs-bzw. Breitenerstreckung des abzubildenden Bildes, verändert wird. Mit der punktweisen Abtragung einer vorerst flächendeckenden Beschichtung, die z. B. säure-oder lösungs- mittelresistent ist, die durch thermische Einwirkung erfolgt, können die erwünschten Strukturen gedehnt oder geschrumpft werden und sodann die freigelegten, insbesondere punktför- migen, Metallflächen teilweise abgetragen oder mit Metall beschichtet werden. Unter thermisch wirkenden Strahlen sind IR-Strahlen, Laserstrahlen, Mikrowellen od. dgl. zu verstehen.
Durch die metallische Veränderung, u. zw. Abtragen des Metalles bzw. Auftragen des Metalles an den unbeschichteten Bereichen, kann die Strukturierung durch bereits technologisch abgesicherte Verfahren durchgeführt werden.
Treten die einzelnen Tropfen im wesentlichen gleichzeitig aus einer Vielzahl von Öffnungen gegen das Band aus, so können besonders kleine Tropfen auf das Band projiziert werden, wobei die Geschwindigkeit des Beschichtungsvorganges nicht beein- trächtigt werden muß.
Erfolgt während des Beschichtens des Bandes eine Relativbewe- gung zwischen Band und Öffnungen in Bandlängs-und/oder Bandquerrichtung, so ist es nicht erforderlich, daß das Band vorab, beispielsweise mit einer strahlenempfindlichen Schichte versehen wird und daß eine Belichtung der beschichteten Be- reiche, beispielsweise bildmäßig, erfolgt, sondern es kann eine quasi kontinuierliche Beschichtung des Bandes oder kontinuier- liche Abtragung erfolgen.
Erfolgt während der Einwirkung von thermisch wirksamen Strahlen eine Relativbewegung zwischen Band und einer ther- misch wirkenden Strahlenquelle in Bandlängs-und/oder Band- querrichtung, so kann über die Steuerung der Relativgeschwin- digkeit eine vollkommen exakte Abbildung erreicht werden,
wobei durch Änderung derselben auch eine längen-und breiten- mäßige Anpassung von abzubildenden Strukturen auf einfachste Weise erreicht werden kann.
Erfolgt die Beschichtung der metallischen Oberfläche des Bandes unmittelbar auf die metallische Oberfläche, so ist ein besonders einfaches Verfahren gegeben, wobei durch Weg- lassung von Zwischenschichten die Genauigkeit der Beschich- tung besonders einfach verwirklicht werden kann.
Wird die Beschichtung nach der Projektion der Tropfen auf die metallische Oberfläche, insbesondere durch Strahleneinwirkung, verfestigt, z. B. polymerisiert, so kann das Lösungsverhalten der Schichte soweit verändert werden, daß nachfolgende Ab- bzw. Auftragvorgänge besonders einfach zu verwirklichen sind.
Wird nach der Verfestigung der Tropfen Metall des Bandes auf-/abgetragen, so kann eine besonders plane Untergrund- schichte des strukturierten endlosen Bandes erhalten werden.
Wird dasselbe Band erneut nach Metallauf-und/oder-abtrag mit einzelnen Tropfen beschichtet und erneut Metall ab-oder aufge- tragen, so können unterschiedliche Schichtdicken bei der Struk- turierung auf besonders einfache Weise erhalten werden.
Wird das selbe Band erneut nach dem Auf-bzw. Abtragen von Metall mit einer flächendeckenden Beschichtung versehen, welche, vorzugsweise punktweise, durch Einwirkung von ther- misch wirkenden Strahlen, insbesondere Laserstrahlen, abgebaut und/oder abgetragen, z. B. oxidiert, wird, so kann auf beson- ders einfache Weise eine unterschiedlich tiefe Strukturierung am Band erreicht werden.
Aus der EP 0 492 351 A2, die sich auf Drucktechnik bezieht, ist es bekannt, Muster für eine Siebdruckschablone längen-und breitenmäßig anzupassen. Hierbei wird ein Sieb, also ein lockeres Gewebe, beispielsweise aus Seide, Polyester od. dgl., mit einem Film mit lichtempfindlichem Material versehen. Diese Schichte wird sodann mittels eines Düsendruckers (Jetprinter) entsprechend dem abzubildenden Bild versehen. Dieses Bild wird mit einer Datenverarbeitungsanlage an die Größe des Siebes angepaßt. Danach wird belichtet, worauf die unbelich- teten Stellen herausgelöst werden können. Mit einem derartigen Verfahren ist es möglich, einen mehrfarbigen Siebdruck anzu- fertigen, da eine besonders genaue Anpassung der einzelnen Farben ermöglicht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abbilden einer Vielzahl von einzelnen identen Strukturen am endlosen Band, welche aneinandergereiht werden, besteht im wesentlichen darin, daß die Länge und/oder Breite der Strukturen proportional zur ganzteiligen Aufnahme der Strukturen in Länge und/oder Breite verändert werden. Mit einem derartigen Verfahren kann erreicht werden, daß entweder keine Abstände zwischen den einzelnen Mustern eines endlos gefertigten Bandes vorliegen oder ledig- lich geringfügige Leerstrecken zwischen den einzelnen Mustern vorliegen, um das Ablängen derselben entsprechend dem er- wünschten Produkt, z. B. Melaminharzdekorplatten, zu ermög- lichen.
Wird die Länge und/oder die Breite der einzelnen Muster be- stimmt und aufgenommen, vorzugsweise gespeichert, und an- schließend die Länge und/oder Breite des endlosen Bandes durch die des Musters dividiert und sodann die einzelnen Strukturen auf die Länge und/oder Breite auf ein ganzzahliges Vielfaches der Länge und/oder Breite des Bandes angepaßt, so
kann auf besonders einfache Weise ein jeweiliges Muster an die Dimensionen eines Bandes angepaßt werden.
Wird das Band nach dem Auf-und/oder Abtragen des Metalles auf/von dem Band und der verfestigten Beschichtung des Bandes verchromt, insbesondere hartverchromt, so kann, wie an sich bekannt, eine besonders widerstandsfähige Oberfläche erreicht werden, die für eine langzeitige Lebensdauer Sorge tragen kann.
Im folgenden wird das Verfahren anhand der Zeichnung und der Beispiele näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Be- schichtungsanlage für ein endloses Band.
Die in der Fig. dargestellte Anlage zur Beschichtung weist ein endloses Band I auf, das über Rollen 2 und 3 umgelenkt bzw. angetrieben wird. An einem Ende ist eine Beschichtungsanlage, die einen Projektionskopf 4 aufweist, welcher entlang der Spindel 5 durch Drehung derselben in Längsrichtung der Spindel bewegt werden kann. Der Projektionskopf 4 weist eine Vielzahl von Düsen auf, z. B. einhundert, durch welche das beschich- tende Material auf das Stahlband projiziert, also geschleudert wird.
Beispiel 1 : Ein Muster, nachdem die erwünschte Strukturierung vorge- nommen werden soll, wird mit einem Scanner aufgenommen oder es liegt bereits in digitalisierter Form vor. Das Muster wird in einem Festspeicher einer Datenverarbeitungsanlage gespeichert, welcher sodann zur Steuerung des Projektionskopfes dient. Das Band aus rostfreiem Stahl wird mit 24 m pro Minute in Umlauf gesetzt. Die Umlaufgeschwindigkeit des Bandes wird über die
Drehzahl der Antriebswalze gesteuert. Das Band weist eine Markierung auf, und es wird die Zeit bestimmt, welche benötigt wird, daß die Marke erneut bei dem Sensor vorbeiläuft. Hat sich ein gleichmäßiger Lauf eingestellt, so kann mit der tropfen- weisen Beschichtung aus einem Düsenkopf begonnen werden.
Die Tropfen werden mit einer Frequenz von 10 kHertz durch die einhundert Düsen in einem 40 11 Raster auf das Band ge- schleudert. Ein derartiger Kopf ist Stand der Technik und kann beispielsweise der EP 0 733 951 A2 entnommen werden. Nach- dem eine vollkommene Längszeile auf dem Band als Beschich- tung aufgebracht wurde, wird der Düsenkopf quer zur Längs- richtung des Bandes versetzt, und es erfolgt erneut die Be- schichtung. Die Steuerung des Düsenkopfes erfolgt über eine Datenverarbeitungsanlage, in welcher durch Quotientenbildung das mit einem Scanner aufgenommene Bild in seiner Länge und gegebenenfalls in seiner Breite derart abgeändert wird, daß vollkommen proportional idente Bilder am Band ohne uner- wünschte Leerräume vorliegen. Sodann wurde das Band aus einem austenitischen Stahl mit Gew.-% Kohlenstoff 0,1 Chrom 17, 1 Nickel 7,2 Rest Eisen mit einem sauren Ätzbad mit FeCl3 geätzt. Danach wurde die Beschichtung mit einem organischen Lösungsmittel von der Bandoberfläche entfernt und eine weitere punktförmige Be- schichtung, wie bereits beschrieben, aufgebracht und erneut geätzt. Dieser Vorgang wurde dreimal wiederholt, so daß drei verschiedene Ätztiefen vorlagen. Durch den Ätzvorgang wird ein stufenfreier Übergang zwischen den einzelnen Ätzungen bewirkt.
Das erhaltene endlose Band wies 20 idente Strukturen auf, wobei keine unerwünschten Zwischenräume vorlagen.
Beispiel 2 : Ein Band gemäß Beispiel 1, das mit einer Beschichtung, die mit UV-Strahlen ausgehärtet wurde, mit einer Dicke 100 um aus einem ungesättigten Polyesterharz vollflächig versehen wurde, wurde in der Anlage gemäß der Zeichnung montiert. Der Projektionskopf war durch einen Nd-Yag Laser mit 800 Watt Leistungsaufnahme gebildet. Es erfolgte eine Pulsung des Lasers mit einer Frequenz von 10 kHz.
Die Beschichtung wurde mit einer Punktgröße im Durchmesser von 60 p abgebaut, wobei ein Raster von 40 u eingehalten wurde. Sodann wurde eine Abscheidung von Kupfer mit einer Schichtdicke von 9um vorgenommen, die Beschichtung mit organischen Lösungsmitteln abgelöst, erneut eine vollflächige Beschichtung auf dem Band in der Vorrichtung der Fig. in einem quer über die gesamte Breite verlaufenden Sprühkopf mit in Laufrichtung danach angeordneten Rakel aufgebracht und erneut punktweise abgebaut und anschließend Kupfer abgeschieden.
Dieser Vorgang wurde dreimal wiederholt. Das so erhaltene Band wurde, wie an sich bekannt, hartverchromt und wies zwanzig Strukturen auf, die keine unerwünschten Zwischen- räume hatten, so daß zwanzig vollkommen idente Strukturen am Band und somit bei dem erzeugten Produkt vorlagen.
Die Anpassung an das Band kann nicht nur in Längs-, sondern auch in Querrichtung erfolgen. Die unterschiedlichen Längen und Breiten können nicht nur über die Datenverarbeitungs- anlage, sondern über eine Änderung der Umlaufgeschwindigkeit des Bandes und der Größe der Schritte der Querbewegung des Projektionskopfes erfolgen.
Next Patent: IMAGE TRANSFER APPARATUS AND METHOD