Verfahren zur Oberflächenstrukturierung eines Pressbleches oder eines Endlosbandes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenstrukturierung eines Pressbleches oder eines Endlosbandes, wobei durch Auftragen einer Maske zur partiellen Passivierung mittels einer Vorrichtung eine Oberflächenstruktur vorgegeben und durch anschließende chemische Oberflächenbearbeitung hergestellt wird, sowie eine Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens.

Pressbleche und Endlosbänder werden nach dem Stand der Technik in der Form hergestellt, dass ein vorbehandeltes Blech beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens oder einer Fotoschicht und anschließender ätzung eine Oberflächenstruktur erhält. Der Siebdruck wird auf die großformatigen Bleche aufgebracht und anschließend werden die Bleche einer Oberflächenätzung unterzogen. Sämtliche Bereiche, welche die erhabene Oberflächenstruktur bilden, sind hierbei durch eine Maske abgedeckt, sodass eine Oberflächenätzung nur in den Bereichen erfolgt, die unmittelbar von der ätzflüssigkeit angegriffen werden können. Die ausgeätzten Bereiche bilden sodann die Profiltäler der gewünschten Struktur. Nach erfolgter ätzung wird die Oberfläche gereinigt und insbesondere die Maske entfernt, sodass durch weitere Arbeitsvorgänge die Oberfläche einem weiteren Vergütungsprozess, beispielsweise einer Hartverchromung, unterzogen werden kann.

Alternativ besteht die Möglichkeit, ein Fotoverfahren zu verwenden, bei dem zunächst eine fotoempfindliche Schicht aufgetragen wird. Diese muss anschließend entsprechend der vorgesehenen Maske zur Herstellung der Oberflächenstruktur belichtet werden. Danach ist eine Entwicklung der Fotoschicht erforderlich und zwischendurch müssen umfangreiche Spülvorgänge erfolgen, damit die Oberfläche für die nachfolgenden Arbeitsschritte vorbereitet und gereinigt werden kann. Nach Entwicklung der Fotoschicht entsteht so eine Maske, die als ätzschablone verwendet werden kann. In diesem Verfahren wird also zunächst eine vollflächige Schicht aufgetragen, dann wird diese belichtet, darauf folgend von den nicht abgebundenen Bestandteilen befreit und dann erst kann die entwickelte Maske zum ätzen einer Struktur verwendet werden. Die Reproduzierbarkeit der auf diesem Weg hergestellten Masken ist sehr schwierig und problematisch, weil das Negativ oder Positiv zur Belichtung der lichtempfindlichen Schicht immer dann exakt in der gleichen Position relativ zur fotoempfindlichen Schicht positioniert werden muss, wenn mehr als ein Belichtungs- und ätzvorgang auf einander folgen sollen, um so komplexe dreidimensionale Strukturen auf die

Ersatzblatt

Oberfläche eines Pressbleches aufzubringen. Dies ist beispielsweise schon dann nicht mehr gegeben, wenn das Negativ oder Positiv zur Belichtung der lichtempfindlichen Schicht direkt auf diese aufgelegt wird und das Negativ oder Positiv nicht an jeder Stelle der fotoempfindlichen Schicht exakt den gleichen Abstand zu dieser aufweist. Die Reproduzierbarkeit des Aufbringens der Maske ist daher insbesondere beim Fotoverfahren zur Erzielung einer hohen Abbildungsgenauigkeit von besonderer Bedeutung. Die Schwierigkeiten können sich hierbei dann erhöhen, wenn eine dreidimensionale Struktur durch mehrere hintereinander laufende Belichtungs- und ätzvorgänge erzielt werden soll und hierzu mehrere Masken nacheinander aufgetragen werden müssen, wobei zwischen jeder Maskenauftragung ein ätzvorgang vorgenommen wird. Durch die genaue Positionierung und die erforderliche Anzahl von entsprechenden Masken ist somit die Herstellung der Pressbleche beziehungsweise Endlosbänder sehr aufwändig und kostenintensiv. Die Auflösung der aufzutragenden Maske ist hierbei sehr stark von dem verwendeten Verfahren abhängig und zudem sind eine erhebliche Anzahl von Arbeitsschritten erforderlich, die insbesondere durch die Größe der Pressbleche beziehungsweise Endlosbänder eine aufwändige Handhabung erfordern.

Darüber hinaus ist aus dem Stand der Technik bekannt, anstelle eines Siebdruckverfahrens eine Maske durch einen Wachsauftrag herzustellen, welcher gegen die verwendeten ätzmittel chemisch resistent ist und somit eine ätzung in den Bereichen ermöglicht, in denen die Oberfläche durch das Wachs nicht abgedeckt ist. Bei diesem Verfahren wird ein Druckkopf, welcher das Wachs auf die Oberfläche aufspritzt, entlang einer X- und Y-Achse verfahren, um die erforderliche Struktur durch eine Reihe von einzelnen Arbeitsgängen aufzutragen. In diesem Verfahren wird die Maske also direkt und ohne Umwege über Belichtung, Entwicklung und Entfernung der nicht entwickelten Schichtbestandteile auf das Pressblech aufgebracht. Prinzipiell können die verwendeten Druckköpfe ähnlich wie bei einem Tintenstrahldrucker aufgebaut sein, nur dass anstelle einer Tinte ein Wachs aufgesprüht wird, welches auf der Oberfläche der Pressbleche beziehungsweise Endlosbänder aushärtet und sodann kann die erforderliche ätzung vorgenommen werden. Obwohl bei diesem Verfahren aus dem Stand der Technik ein enormer Fortschritt erzielt werden kann, hat es sich in der Praxis jedoch gezeigt, dass die Entfernung der Wachsschicht sehr problematisch ist, weil das Wachs sich nicht mit einer chemischen Behandlung entfernen lässt und somit die Reinigung der Bleche nach dem ätzvorgang äußerst schwierig ist und beispielsweise nur mit einem Hochdruckreiniger durchgeführt werden kann. Auch bei dieser Bearbeitung ist ein hoher Zeitaufwand erforderlich und wenn mehrere Wachsschichten nacheinander aufgetragen werden sollen, wobei zwischen jeder Maskenauftragung ein ätzvorgang vorgenommen wird, um beispielsweise eine Tiefenstruktur zu erreichen, können

Ersatzblatt

keine wesentlichen Vorteile erzielt werden. Aufgrund der Eigenschaften des Wachses ist der Genauigkeit und Strukturfeinheit der Maske eine Grenze gesetzt, sodass insbesondere feine Strukturen nicht aufgelöst werden können. Die Grenzen werden durch die rein physikalische Haftung durch Benetzung vorgegeben. Denn beim Aufsprühen des heißen und flüssigen Wachses auf das kalte Pressblech erstarrt das Wachs zu schnell und bildet unvollkommen benetzende Strukturen wie eine „kalte Lötstelle". Auch ein Beheizen der Pressplatte führt nicht zum Erfolg, weil dann das flüssige Wachs zerfließt und die erzielbare Auflösung verringert.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der die Nachteile aus dem bekannten Stand der Technik vermieden werden und die Reproduzierbarkeit sowie Auflösung der erzielten Masken deutlich verbessert wird.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Verfahrensaufgabe die Verwendung eines zumindest teilweise aushärtenden UV-Lackes für die Maske vorgesehen, wobei der UV-Lack mit der Vorrichtung aufgetragen und zumindest teilweise mit UV-Licht direkt nach der Auftragung, vorzugsweise in einem Zeitraum von bis zu 60 Sekunden zum Aushärten bestrahlt wird, wobei die Pressbleche oder Endlosbänder zur Bearbeitung auf einem Arbeitstisch mit einer planen Oberfläche gelagert werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Verwendung eines UV-aushärtenden Lackes und einer zum Auftragen vorgesehenen geeigneten Vorrichtung kann die erforderliche Maske vorzugsweise in einem, gegebenenfalls auch in mehreren Druck- und ätzverfahren unmittelbar auf die Pressbleche oder Endlosbänder aufgetragen werden und es besteht die Möglichkeit, durch eine UV- Lichtquelle eine zumindest teilweise Aushärtung des UV-Lacks zu erreichen, sodass eine besonders gute Haftung auf der Oberfläche des Metalls gewährleistet ist. Darüber hinaus ist bei Transportvorgängen der Pressbleche beziehungsweise Endlosbänder sicher gestellt, dass die Verbindung zwischen Lack und Oberfläche des Metalls eine hohe Anhaftung gewährleistet, sodass bei dem anschließenden ätzvorgang eine Unterätzung und damit Abweichungen zur vorgesehenen Oberflächenstruktur vermieden werden. Mittels eines Druckkopfes lässt sich der aushärtende Lack wesentlich genauer und vor allen Dingen präziser auf der Oberfläche auftragen und es kann bereits unmittelbar nach Auftragen des UV-beständigen Lackes eine Teilaushärtung vorgenommen werden, sodass ein Verwischen der Maske verhindert wird. Das teilweise Aushärten wird englisch „freezing" genannt, wovon

Ersatzblatt

sich der Ausdruck „gefreezed" ableitet. Zum Auftragen der Maske wird das Pressblech beispielweise auf einem Arbeitstisch mit einer planen Oberfläche gelagert.

Ein weiterer besonderer Vorteil besteht darin, dass eine wesentlich tiefere ätzung vorgenommen werden kann, als dies bei Wachs oder herkömmlichen Masken, beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren, möglich ist. Somit kann eine wesentlich verbesserte Oberflächenstruktur der Pressbleche beziehungsweise Endlosbänder hergestellt werden, die gegebenenfalls auch eine dreidimensionale Tiefenstruktur beinhaltet. Die hiermit hergestellten Pressbleche beziehungsweise Endlosbänder versetzen ferner die Abnehmer der Pressbleche in die Lage, exaktere Oberflächenstrukturen zu prägen, die darüber hinaus aufgrund der vorliegenden Digitalisierung der Maske identisch mit den verwendeten Dekorpapieren sind, sodass eine Oberflächengüte erzielt werden kann, die eine deckungskonforme Prägung zu den Dekorpapieren ermöglicht. Durch mehrere Druck- und ätzvorgänge besteht darüber hinaus die Möglichkeit, eine dreidimensionale Tiefenstruktur zu erzielen, die einer natürlichen Oberfläche, wie sie beispielsweise durch eine Holzstruktur vorgegeben wird, sehr nahe kommt.

Das Besondere des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner, dass zwei Technologien miteinander verbunden werden, die bisher als unvereinbar galten. Bei der Wachstechnologie wurde die Maske direkt und ohne Umwege auf das Pressblech aufgetragen, wo hingegen die Siebdruckmaske, die mit Hilfe eines entwickelten UV- Lacks hergestellt wird, die vollständige Beschichtung der zu bearbeitenden Materialien erfordert und nach Auflage einer Maske, einer anschließenden Belichtung und Entwicklung der UV-Beschichtung in einem weiteren Schritt der nicht entwickelte Teil des UV-Lacks entfernt werden muss, bevor die ätzung vorgenommen wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Vorzüge beider Verfahren mit einander kombiniert und eine hohe Auflösung der Oberflächenstruktur erzielt.

Während des Hersteilens der Maske werden die Pressbleche beziehungsweise Endlosbänder in einer ebenen Position gehalten, sodass insbesondere sicher gestellt ist, dass der Abstand des Sprühkopfes zur Oberfläche der Pressbleche oder Endlosbänder konstant gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird der Lack kurz nach Aufdruck oder Aufsprühen durch den Druckkopf so lange belichtet, dass der Lack teilweise aushärtet. Dadurch bleibt der Lack zur Handhabung flexibel, verläuft nicht und kann zum Abschluss des Verfahrens durch erneute

Ersatzblatt

Belichtung ausgehärtet werden. Um ein Verlaufen des UV-Lackes zu verhindern wird vorzugsweise ein UV-Lack mit reduzierten Lösungsmittelanteilen verwendet.

Um eine Perlbildung auf der Oberfläche zu vermeiden und die Fließfähigkeit bis zur Herstellung einzelner der Maskenabschnitte beizubehalten, ist im Weiteren vorgesehen, dass der UV-Lack vor dem Auftragen vorgewärmt und bei konstanter Temperatur aufgetragen wird. Eine Temperierung von 50 ⁰ C bis 100 ⁰ C von Lack und/oder Pressblech hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen. Besonders gute Erfahrung wurden mit einer Temperatur von 65 ⁰ C bis 75 ⁰ C gemacht.

In besonderer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Lack, vorzugsweise ein UV-Lack des US-amerikanischen Unternehmens „Markem", auf 70°C vorgewärmt und optional auf eine temperierte Pressplatte durch Relativdruck aufgebracht.

Zur Herstellung der Maske kann ein Druckkopf, der im wesentlichen aus einem Sprühkopf mit einer Düsenmatrix besteht, verwendet werden oder der UV-Lack kann durch ein Druckverfahren aufgetragen werden, wobei nach dem Auftragen der Maske zumindest eine teilweise Bestrahlung der Maske mit einem UV-Licht erfolgt. Die Bestrahlung kann unmittelbar nach der Auftragung, speziell bei der Verwendung eines Sprühkopfes erfolgen, wobei innerhalb eines Zeitraums von bis zu 60 Sekunden der UV-Lack zunächst teilweise ausgehärtet wird, d. h. er wird an der Oberfläche ausgehärtet, ohne dass eine vollständige Durchhärtung des UV-Lacks erfolgt, sodass er elastisch bleibt und auch bei einem weiteren Handling genügend Elastizität besitzt, um bei Biegevorgängen der Bleche nicht abzuplatzen. Aus diesem Grund wird der UV-Lack nur teilweise ausgehärtet, wobei der Härtegrad durch die Dauer der UV-Bestrahlung und damit aufgebrachten Lichtintensität gesteuert werden kann.

Vorzugsweise wird zum Auftragen des UV-Lacks ein Sprühkopf, insbesondere ein Düsenkopf, verwendet, wobei der Düsenkopf mehrere Düsen aufweist, die in Form einer Matrix angeordnet sind und jeweils einzeln angesteuert werden können. Der Düsenkopf selbst wird in X- oder Y-Richtung in einer Ebene verfahrbar gehalten, sodass über eine EDV- unterstützte Steuereinheit, insbesondere eines PCs, ähnlich wie bei einem Plotter, der Düsenkopf in jede beliebige Richtung verfahren werden kann. Hierbei wird im Weiteren darauf geachtet, dass der Düsenkopf in einem geringen Abstand von vorzugsweise 0,1 - 4 mm, besonders bevorzugt 0,8 mm, zur Oberfläche der Pressbleche oder Endlosbänder geführt wird.

Ersatzblatt

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sprühkopf durch einen Stellmotor stets im gleichen Abstand vom Substrat gehalten wird, um geringfügige Verwerfungen der sehr großen Pressplatte auszugleichen. Zu diesem Zweck kann der Sprühkopf in der Höhe, dass heißt in z-Richtung verfahren werden. Die Bearbeitung kann hierbei in einer horizontalen oder vertikalen Position erfolgen, gegebenenfalls auch in einer geneigten Position, wobei die Pressbleche oder Endlosbänder auf einem Arbeitstisch gelagert werden, der eine plane Oberfläche aufweist und die Pressbleche zusätzlich durch ein Vakuum angesaugt werden, sodass eine unverrückbare Position der Pressbleche während des gesamten Bearbeitungsvorgangs gewährleistet ist. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen, dass die Pressbleche derzeit bis zu 3 m Breite und bis zu 8 m Länge erreichen können und somit ein Auftragen der Maske einen gewissen Zeitumfang benötigt.

Um ein Verlaufen des UV-Lacks der Maske durch einen zu hohen Lackauftrag in einem Arbeitsgang an einer Stelle zu verhindern, ist vorgesehen, dass die herzustellende Maske in mehreren versetzten Arbeitsgängen aufgebaut wird, wobei insbesondere eine Vielzahl von Einzeldüsen der Matrix beim überfahren der Oberfläche angesprochen werden, sodass die aufgesprühten Punkte sich nach und nach zu einer Linienführung ergänzen und die gewünschte Maske ergeben. Hierzu wird eine zweidimensionale Matrix über das Substrat geführt. Diese Matrix wird so angesprochen, dass die gesamte Matrix mehrfach über einen zu druckenden kleinsten Punkt fährt. Dabei wird jeder zu druckende Punkt durch einen zufällig ausgewählten Matrixpunkt gedruckt. Wenn ein Druckkopf beispielsweise 256 Düsenköpfe aufweist, die als 16x16 Matrix ausgebildet sind und der Druckkopf zweimal so über einen zu druckenden Punkt fährt, dass er von verschiedenen Zeilen der Matrix überstrichen wird, so ergeben sich für den Druckpunkt 32 Möglichkeiten, von einer zufällig ausgewählten Düse gedruckt zu werden. Wird der Zeilenvorschub zusätzlich zufallsvariiert, so ergeben sich 16x16 gleich 256 Möglichkeiten, den Punkt aus einer einzigen Düse zu drucken. Die Zahl kann noch weiter erhöht werden, wenn mehr als eine Düse Tinte oder UV- Lack auf einen zu druckenden Punkt sprüht. Durch diese zufallsbedingte Auswahl des tatsächlich druckenden Düsenventils wird verhindert, dass sich feine Streifen oder Systemimmanente Druckfehler auf dem Pressblech abbilden, die durch imperfekte Mechanik oder durch minimale Erschütterungen während des Drucks entstehen können.

Eine besondere Problematik ergibt sich durch den Druck des Motivs auf eine polierte Oberfläche des Pressbleches. Hierdurch werden vagabundierende UV-Strahlen bei der Nachbelichtung auf den Druckkopf treffen und somit den Druckkopf durch abbindenden UV-

Ersatzbtett

Lack zerstören. Zur Vermeidung dieses Problems ergeben sich mehrere Lösungen, die zum Erfolg führen.

Zunächst ist es möglich, das Pressblech chemisch aufzurauhen, sodass das Pressblech stumpf erscheint. Hierdurch wird das Licht besser absorbiert und vagabundiert nicht in den Druckkopf.

Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Filters, der nur solche UV-Strahlung passieren lässt, die vom Pressblechsubstat vollständig absorbiert wird.

Noch eine weitere Lösung hat sich als erfolgreich herausgestellt, die einer Verstopfung des Druckkopfes entgegen wirkt. Hierzu werden Laserdioden oder UV-Dioden verwendet, die nur in der kurzen Zeit einen Lichtpuls aussenden, in welcher der Druckkopf einen Pumpstoß durchführt. Während dieser Zeit absorbiert zwar am Kopf anhaftender Lack die Strahlung; diese wird aber sofort ausgestoßen und verweilt nicht auf dem Ventil, wo der Lack abbindet und den Kopf zerstört. Da in dem verwendeten Druckkopf alle Düsen regelmäßig Pumpstöße durchführen, existiert kein Ventil, das sich zusetzen kann.

Darüber hinaus existiert die Möglichkeit der Verwendung einer schwarzen Maske, die eine Rückreflexion des UV-Lichts verhindert, die Verwendung eines Lampenschirmes, der sehr dicht über der Oberfläche des teilzuhärtenden Substrats geführt wird und ein Nachlauf der UV-Lampe, der so gesteuert wird, dass UV-Lampe und Druckkopf nicht in unmittelbarer Nähe aktiv sind, wobei die UV-Lampe eigens geführt wird und dem Druckkopf entgegen oder nachläuft.

Zum Auftragen der Maske ist im weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Pressbleche oder Endlosbänder einer Vorbehandlung, beispielsweise einer mechanischen Säuberung und einer Reinigung mit Isopropanol, Ethanol oder Spiritus unterzogen werden und ggf. eine Vorbehandlung mit einem Primer, beispielsweise mit einer organischen Silylverbindung, erfolgt. Hierdurch wird erreicht, dass eine besonders gute Oberflächenhaftung entsteht und der UV-Lack unmittelbar auf die Pressbleche oder Endlosbänder aufgetragen werden kann. Zusätzlich kann die Oberfläche der Pressbleche oder Endlosbänder angeätzt werden. Der Druckkopf selbst wird beim Herstellen der Maske entlang der Längskante des herzustellenden Pressbleches oder Endlosbandes verfahren, wobei es sich vorzugsweise um die X-Achse handelt und zusätzlich zur Y-Achse, also senkrecht hierzu, hin und her bewegt, wobei die Schrittweite der Bewegung in Richtung der X-Achse der

Ersatzblatt

Matrixbreite abzüglich oder zuzüglich des Abstands von benachbarten Düsen der Matrix dividiert durch die Anzahl der Matrixzeilen entspricht, sodass während des Verfahrens entlang der Y-Achse durch die Einzeldüsen die Maske zum Teil aufgebaut wird und anschließend eine Bewegung entsprechend der Schrittweite zur X-Achse erfolgt, sodass nach einer Vielzahl von Schritten entlang der X-Achse der vollständige Aufbau der Maske mit einer hohen Auflösung erfolgen kann.

Im Anschluss an die Maskenerstellung wird zur chemischen Oberflächenbearbeitung eine herkömmliche bekannte ätztechnik eingesetzt und nach Beendigung des ätzvorgangs kann die Oberfläche durch Abspülen mit einem Reinigungs- und Neutralisierungsmittel behandelt werden, wobei gleichzeitig ein Entfernen der aufgetragenen Maske ohne Schwierigkeiten erfolgen kann. Zur Entfernung von sich in Strukturtälern befindlichem UV-Lack wird zusätzlich ein Ultraschallschwinger verwendet, der durch Kavitation Lackreste aus den Strukturtälern löst.

Die Pressbleche oder Endlosbänder wurden zur Nachbehandlung mit einer Beschichtung versehen, wobei die Pressbleche oder Endlosbänder zur Nachbehandlung ganzflächig verchromt werden, vorzugsweise hart verchromt, oder mit diamantartigem Kohlenstoff oder mit Titanborid beschichtet werden.

Zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen, welche eine Auflageeinrichtung für die zu bearbeitenden Materialien, einen Sprühkopf und eine Schlittenführung zur Bewegung des Sprühkopfes in eine beliebige Position innerhalb einer durch eine X- und Y-Koordinate aufgespannte Ebene sowie unabhängige Antriebselemente zum Anfahren der Position und einer Steuereinheit umfasst. Die Steuereinheit dient hierbei dazu, mit Hilfe der Antriebselemente den Sprühkopf in die bestimmte Position zu verfahren, die durch das digitalisierte Abbild der herzustellenden Maske vorgegeben ist. Vorzugsweise wird hierbei eine Schlittenführung vorgesehen, die eine hohe reproduzierbare Genauigkeit zum Anfahren der jeweiligen Position gewährleistet und gleichzeitig sicherstellt, dass ein Verfahren des Sprühkopfes sowohl in X- als auch in Y-Richtung möglich ist. Zur Einhaltung eines gleichbleibenden Abstands zur Oberfläche der zu bearbeitenden Materialien ist diese Schlittenführung unter Berücksichtigung der vorgesehenen Maximalgröße in der Art aufgebaut, dass eine Durchbiegung infolge des Eigengewichtes des Sprühkopfes ausgeschlossen ist. Um geringfügige Abstandsvaviationen durch Temperaturschwankung, minimaler Durchbiegung des Schlittenlaufes oder Verwerfung der Pressbleche oder Endlosbänder auszugleichen, ist vorgesehen, dass der Druckkopf durch eine Nivelliervorrich-

Ersatzblatt

tung auf einen konstanten Abstand zur Oberfläche des Pressbleches durch Verfahren in Z- Richtung gehalten wird, um so eine konstante Druckqualität zu erhalten. Hierdurch wird insbesondere sicher gestellt, dass der Abstand des Sprühkopfes zur Oberfläche der zu bearbeitenden Materialien konstant gehalten wird. Damit das zu bearbeitende Material nicht während des Auftragens verrutschen kann und in einer exakten Position gehalten wird, ist die vorgesehene Auflageeinrichtung mit einer Planfläche versehen, wobei das zu bearbeitende Material zusätzlich durch ein Vakuum angesaugt wird.

Der Düsenkopf selbst ist mit einer Vielzahl von Düsen in Form einer Matrix ausgestattet, welche jeweils einzeln ansteuerbar sind und in einem geringen Abstand zur Oberfläche der zu bearbeitenden Materialien, von vorzugsweise 0,1 - 4 mm, besonders bevorzugt von 0,8 mm, geführt werden. Die Maske wird entsprechend dem vorgesehenen Verfahren durch mehrere versetzte Arbeitsgänge aufgebaut, wobei der Düsenkopf entlang einer X-Achse schrittweise verfahren wird und nach jedem Verfahrensschritt zunächst ein Verfahren des Düsenkopfes in Richtung der Y-Achse erfolgt, bevor eine weitere Bewegung entlang der X- Achse vorgenommen wird. Zu diesem Zweck sind die Düsen des Düsenkopfes nebeneinander in einer X- und Y-Richtung angeordnet, wobei die Düsen funktional zu Gruppen von jeweils mindestens zwei Düsen zusammengefasst sind und wobei die Düsen und/oder die Pressbleche oder Endlosbänder nach der Bearbeitung in Richtung einer X-Achse in eine neue Position bewegbar sind und die Schrittweite der Bewegung in Richtung der X-Achse der Gruppenbreite abzüglich oder zuzüglich des Abstands von benachbarten Düsen der Gruppen dividiert durch die Anzahl der Gruppen entspricht.

Die Auflageeinrichtung für die zu bearbeitenden Materialien wird hierbei in einer annähernd horizontalen oder vertikalen Position gehalten, wobei ggf. je nach vorgesehenem Einsatzzweck auch eine zur Vertikalen geneigte Position gewählt werden kann.

Um die Planarität der Auflagefläche einzuhalten, ist die Auflageeinrichtung mit einzelnen ebenen Teilflächen ausgestattet, wobei innerhalb der Teilflächen eine Ansaugöffnung vorhanden ist, die unmittelbar mit einer Vakuumsaugeinrichtung verbunden ist, sodass jede Teilfläche gleichzeitig als Auflagefläche und Ansaugfläche für das zu bearbeitende Material verwendet werden kann und eine über die gesamte Fläche des zu bearbeitenden Werkstückes gleichmäßige und ebene Anlage gewährleistet ist. Hierdurch werden unerwünschte Unplanaritäten ausgeglichen.

PrQfltzblatt

Zur teilweisen Aushärtung des aufgetragenen UV-Lacks ist der Düsenkopf im Weiteren mit einer UV-Lampe ausgestattet, welche unmittelbar nach Fertigstellung der abschnittweise aufgetragenen Maske den fertig gestellten Abschnitt belichtet, sodass zunächst der UV-Lack teilausgehärtet wird. Hierdurch wird der wesentliche Vorteil erzielt, dass ein Verlaufen des UV-Lacks verhindert und darüber hinaus eine Wischfestigkeit erzielt wird, die eine Zerstörung der aufgetragenen Maske während der weiteren Arbeitsvorgänge verhindert. Zur Vermeidung eines Abplatzens des UV-Lacks von der Oberfläche der Pressbleche oder Endlosbänder ist hierbei vorgesehen, dass keine vollständige Aushärtung erfolgt.

Der Düsenkopf weist im Weiteren eine Abschirmung auf, welche verhindert, dass die unvollständig aufgetragene Maske oder Einzelpunkte des Maskenaufbaus während der Bearbeitung bereits bestrahlt werden und somit aushärten können. Als UV-Lampe ist eine Quecksilberdampflampe beziehungsweise eine Xenonlampe vorgesehen, wobei ggf. auch UV-Power LEDs verwendet werden können, die aufgrund ihres eng begrenzten Abstrahlwinkels einen genau definierten Bereich der Maske bestrahlen und somit eine direkte Nachführung nach erfolgter Fertigstellung der Maske zusammen mit dem Sprühkopf ermöglichen. Es ist aber auch möglich auf gepulste Laser, auf Laser-Dioden, einfache UV- LED ^λ s oder Lampen mit einem Interferenz- oder gleichwirkenden Filter zu verwenden.

Der besondere Vorteil des Verfahrens ist der, dass mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit eine Maske mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf ein vorbehandeltes Pressblech oder Endlosband aufgetragen werden kann und durch den verwendeten UV-Lack eine schnelle Reinigung des Pressblechs oder Endlosbands zur weiteren Nachbearbeitung gewährleistet ist. Der UV-Lack selbst ist gegenüber den meisten Säuren beständig und eignet sich daher hervorragend zur Passivierung der Oberfläche, um einen anschließenden ätzvorgang durchzuführen. Mit Hilfe einer EDV-gestützten Bewegung des Sprühkopfes wird hierbei die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit im erforderlichen Umfang sicher gestellt, wobei insbesondere aufgrund einer digitalisierten Vorlage, die mit dem Druckbild eines Dekorpapiers zum späteren Einsatz der Pressbleche identisch ist, ein deckungskonformes Prägen ermöglicht wird, welches zu einer hervorragenden Oberflächenstruktur der mit den Pressblechen oder Endlosbändern behandelten Oberflächen führt.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren nochmals verdeutlicht.

Es zeigt

Ersatzblatt

Fig. 1 in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bearbeitung eines Pressblechs und

Fig. 2 eine geschnittene Darstellung ein Pressblech in verschiedenen Arbeitsschritten.

Figur 1 zeigt in einer Draufsicht eine Vorrichtung 1 zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung besteht aus einem Auflagetisch 2 mit einer aus einer Vielzahl von einzelnen Planflächen 3 hergestellten Auflagefläche 4, auf der ein Pressblech 5 aufliegt. In den Planflächen 3 ist jeweils eine Ansaugöffnung 6 ausgebildet, die mit Hilfe einer nicht dargestellten Vakuumpumpe das Pressblech 5 auf die Planflächen 3 zieht und somit eine unverrückbare Position des Pressblechs 5 während des gesamten Arbeitsprozesses gewährleistet.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 1 in einer horizontalen Position angeordnet, es besteht jedoch ohne weiteres die Möglichkeit, diese in einer vertikalen Position oder in einer zur vertikal geneigten Position anzuordnen, um die Bearbeitung des Pressblechs 5 vorzunehmen. Entlang der größten Ausdehnung des Pressblechs 5 sind Führungsschienen 7, 8 ausgebildet, auf denen Gleitführungen 9, 10 entlang verfahrbar sind, und zwar mit Hilfe eines Antriebsmotors 11 , 12, welche über eine Steuereinrichtung 13, vorzugsweise eine EDV-unterstützte Steuereinrichtung, angesteuert werden. Mit Hilfe der Antriebsmotoren 11 , 12 wird der Sprühkopf 14 in Richtung der X-Achse und der Y-Achse schrittweise verfahren, wobei mit Hilfe eines weiteren Antriebsmotors 15 gegenüber der Z- Achse weitere Bewegungen zur Nivellierung des Sprühkopfes 14 erfolgen. Der Sprühkopf 14 selbst besteht im Wesentlichen aus der Düsenmatrix 16, aus einem Vorratsbehälter 17 für den aufzusprühenden Lack sowie zumindest einem Leuchtmittel 18, welches die zumindest teilweise fertig gestellte Maske nach einem definierten Zeitraum für eine bestimmte Zeit bestrahlt und somit zu einer zumindest teilweisen Aushärtung des UV-Lacks führt.

Figur 2 zeigt in einer vergrößerten geschnittenen Darstellung ein Pressblech 5 mit einer Maske 20, welche durch das beschriebene Verfahren und der Vorrichtung gemäß Figur 1 aufgetragen wurde. Aus der vergrößerten Darstellung gemäß der linken Teilfigur ist hierbei ersichtlich, dass der UV-beständige Lack 21 partiell auf dem Pressblech 5 aufgetragen wurde. Nach Durchführung des ätzvorgangs, welcher durch die mittlere Teilfigur dargestellt ist, befindet sich die Maske 20 noch auf der Oberfläche des Pressblechs 5, jedoch wurden die Bereiche 22, die nicht durch die Maske abgedeckt sind, zum Teil ausgeätzt, sodass eine

Ersatzblatt

Vertiefung entstanden ist. Nach abschließender Reinigung, wie sie beispielsweise in der rechten Teilfigur dargestellt ist, besitzt das Pressblech 5 im gezeigten äusführungsbeispiel einseitig eine Oberflächenstruktur 23, die nach erfolgter Reinigung und Entfernen der Maske 20 den Vorgaben des Kunden entspricht. Diese Oberflächenstruktur 23 kann ggf. durch weitere ätzvorgänge in der Tiefe strukturiert, dass heißt dreidimensional, ausgeführt werden. Zusätzlich können beide Seiten des Pressblechs 5 in dieser Weise bearbeitet werden.

Zur Erreichung einer maximalen Auflösung bei der Erstellung der Maske wird ein weiteres Verfahren zur Steuerung der Düsen bei jedem Druckvorgang angewendet, wobei die Düsen funktional zu Gruppen zusammengefasst sind. Diese Gruppen können 2 - 4, aber auch ein vielfaches davon an Düsen umfassen, die nach einem einheitlichen Schema angesteuert werden. Hierbei wird zu einem beliebigen Zeitpunkt eine überdeckung zwischen der ersten Gruppe von Düsen und dem Werkstück eingestellt, worauf der Sprühkopf entlang des Werkstücks einmal über seine ganze Länge in Y-Richtung relativ zum Werkstück verfährt und gleichzeitig UV-aushärtender Lack aus den Düsen aufgespritzt wird. Anschließend wird der Sprühkopf zu einem späteren Zeitpunkt in Richtung der X-Achse soweit bewegt, dass eine weitere ausgewählte Gruppe von Düsen sich mit der Oberfläche des Werkstücks überlappt, wobei die Schrittweite so gewählt wird, dass die Gruppenbreite der Düsen abzüglich des Abstands von benachbarten Düsen dividiert durch die Anzahl der Gruppen entspricht. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei der zweiten Relativbewegung zwischen Druckkopf und Werkstück keine überdeckung zwischen dem von der zweiten Gruppe erzeugten Muster und dem von der ersten Gruppe erzeugten Muster zustande kommt, sondern, dass sich diese mit der maximalen Auflösung ergänzen. Im Anschluss daran wird der Druckkopf wieder um die Gruppenbreite abzüglich des Abstands von benachbarten Düsen in Richtung der X-Achse verfahren. Danach findet wieder eine Relativbewegung zwischen Druckkopf und Werkstück über die gesamte Breite des Werkstücks in Richtung der Y-Achse statt, wodurch wiederum mit maximaler Auflösung ein benachbartes Muster vom UV-aushärtenden Lack auf das Werkstück aufgesprüht wird. Sobald die letzte Gruppe der Düsen nach Abschluss der Relativbewegung zwischen Druckkopf und Werkstück wieder um eine Schrittweite in Richtung der X-Achse verschoben wurde, ist die aus dem UV- aushärtenden Lack bestehende Maske entsprechend der ersten Gruppenbreite in maximaler Auflösung fertig gestellt. Mehrere dieser Gruppenbreiten schließen sich aneinander an und ergeben hierbei die gesamte fertig zu stellende Maske.

Ersatzblatt

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Auflagetisch

3 Planfläche

4 Auflagefläche

5 Pressblech

6 Ansaugöffnung

7 Führungsschiene

8 Führungsschiene

9 Gleitführung

10 Gleitführung

11 Antriebsmotor

12 Antriebsmotor

13 Steuereinrichtung

14 Sprühkopf

15 Antriebsmotor

16 Düsenmatrix

17 Vorratsbehälter

18 Leuchtmittel

20 Maske

21 Lack

22 Bereich

23 Oberflächenstruktur

£rsπtzblatt