Die Erfindung betrifft Presswerkzeug zum Verpressen von Werkstoffplatten in Heizpressen umfassend:

- ein Substrat aus einem Pressblech oder einem Endlosband;

- eine Oberflächenstruktur zum Prägen einer Fläche;

- eine Oberflächenbeschichtung.

Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Presswerkzeugs.

Werkstoffplatten, beispielsweise Holzwerkstoffplatten, werden für die Möbelindustrie und für den Innenausbau, beispielsweise für Laminatfußböden benötigt. Die Werkstoffplatten weisen einen Kem aus MDF (mitteldichte Faserplatte) oder HDF (hochdichte Faserplatte) auf, auf welchen Kern zumindest einseitig verschiedene Matenalauflagen aufgelegt werden, beispielsweise eine (optische) Dekorschicht und eine Schutzschicht (Overlay-Schicht).

Um bei den hergestellten Werkstoffplatten einen Verzug zu vermeiden, werden solche Werkstoffplatten in der Regel beidseitig mit derselben Anzahl von Matenalauflagen versehen; um die die einzelnen Lagen der Werkstoffplatten (Kem, Matenalauflagen, etc.) miteinander zu verbinden, werden diese in einer Presse unter Verwendung spezieller Presswerkzeuge, insbesondere Pressbleche oder Endlosbänder (bzw. auch Walzen), miteinander verpresst. Dabei erfolgt auch eine Oberflächenprägung der Werkstoffplatten. Üblicherweise kommen dabei Heißpressen zum Einsatz, um die verschiedenen Matenalauflagen aus Duroplastharzen, beispielsweise Melaminharz, unter Wärmeeinwirkung durch eine Verschmelzung der Kunststoffmaterialien mit der Oberfläche des Kems zu verbinden.

Die Dekorschichten bestimmen dabei das Muster und die Farbgestaltung der Werkstoffplatten; eine gewünschte Oberflächenstruktur hingegen kann durch Verwendung passender Presswerkzeuge erreicht werden. Beispielsweise kann ein Holz- oder Fliesendekor auf der Dekorschicht (Dekorpapier) aufgedruckt sein, oder es werden Dekorschichten mit Mustern und Farbgestaltungen verwendet, die entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck künstlerisch gestaltet sind. Hierbei können auch Overlay-Schichten verwendet werden, die auf der Ober- oder Unterseite bedruckt sind.

Zur Verbesserung einer naturgetreuen Nachbildung, insbesondere bei Werkstoffplatten mit Holz-, Fliesen- oder Natursteindekor, werden die Presswerkzeuge mit einer Oberflächenstrukturierung versehen, die deckungskonform zu der Dekorschicht ausgebildet ist und eine Negativabbildung der gewünschten Oberflächenstruktur ausbildet. Deshalb weisen die Presswerkzeuge ein 3D-Profil (Tiefenstrukturierung) auf, welches beispielsweise den Holznerven einer Holzoberfläche nachempfunden ist, um der Dekorschicht der Werkstoffplatte das Erscheinungsbild einer solchen Holzoberfläche zu verleihen.

Zur weiteren Verbesserung einer naturgetreuen Nachbildung, insbesondere von Holz-, Fliesen- oder Natursteinoberflächen, werden Presswerkzeuge eingesetzt, die zudem über bestimmte Glanzgrade bzw. Mattigkeit verfügen. Durch die Einstellung jeweils eines bestimmten Glanzgrades bzw. einer Mattigkeit in einem ausgewählten Oberflächenbereich des Presswerkzeugs wird die Möglichkeit geschaffen, in der Werkstoffplatte etwaige Reflektionen oder Schattierungen zu erzeugen, die für einen Betrachter beispielsweise den Eindruck einer natürlichen Holz-, Fliesen- oder Natursteinoberflächen anderer Materialien entstehen lassen.

Zur Erzielung der deckungskonformen Prägung der Werkstoffplatten - also der erforderlichen Passgenauigkeit von Dekorschicht(en) und Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte - wird für die Produktion der Presswerkzeuge ein hoher Qualitätsstandard gefordert. Insbesondere werden die Pressbleche oder Endlosbänder hierbei als Ober- und Unterwerkzeug in Kurztaktpressen, welche mit Pressblechen belegt sind, oder in Doppelbandpressen bei Endlosbändern eingesetzt, wobei gleichzeitig die Prägung und die Erwärmung der Werkstoffplatten erfolgt, sodass die Duroplastharze der Dekor- und/oder Overlay-Schichten der Werkstoffplatten zunächst aufgeschmolzen werden, die der Oberflächenstrukturierung der Presswerkzeuge entsprechende Oberflächenstruktur in die außenliegenden Materialauflagen eingebracht wird, und die strukturierten Matenalauflagen durch anschließendes Aushärten mit dem Kem der Werkstoffplatte verbunden werden.

Um die gewünschte Oberflächenstrukturierung in bzw. auf den Presswerkzeugen herzustellen, können etwa digitalisierte Bilddaten einer Dekorvorlage verwendet werden, um ein Ätzresist für die Strukturierung der Pressbleche oder Endlosbänder aufzubringen. Zu diesem Zweck wird, beispielsweise mithilfe eines Digitaldruckers, ein Ätzresist auf die Pressbleche oder Endlosbänder aufgetragen, um anschließend einen Ätzprozess vorzunehmen. Nach Entfernen des Atzresists kann eine weitere Bearbeitung des Presswerkzeugs erfolgen, wobei vorzugsweise bei Oberflächenstrukturierungen mit besonders tiefen/hohen Strukturen mehrere Ätzvorgänge hintereinander vorgenommen werden können. Hierzu wird auf das bereits geätzte Pressblech oder Endlosband wiederum ein Ätzresist aufgetragen und eine erneute Ätzung durchgeführt, bis die gewünschte Tiefenstruktur hergestellt wurde. Bei den einzelnen Ätzprozessen kann darüber hinaus eine Grob- oder Feinstrukturierung der Oberflächenstrukturierung vorgenommen werden, je nachdem welche Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte verliehen werden soll.

Alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Ätzverfahren oder anderen materialabtragenden Bearbeitungsverfahren können auch materialauftragende Verfahren zur (schichtweisen) Herstellung der Oberflächenstrukturierung auf der Oberfläche der Presswerkzeuge verwendet werden. Bei den meisten dieser Verfahren kommen Masken (Maskierungen) zum Einsatz, durch welche die Oberfläche des Presswerkzeugs vor einem nachfolgenden Materialauftrag oder - abtrag geschützt werden soll. Durch wiederholtes Aufbringen entsprechender Masken und anschließenden Materialauftrag oder -abtrag lassen sich Oberflächenstrukturierungen verschiedenster Ausgestaltungen herstellen.

Unabhängig vom jeweils gewählten Verfahren entsteht auf dem Presswerkzeug schlussendlich eine Oberflächenstrukturierung, die das Negativ der in die Werkstoffplatte einzuprägenden Oberflächenstruktur darstellt. Dabei entsprechen Erhebungen in der Oberflächenstrukturierung den einzuprägenden Vertiefungen in der Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte bzw. entsprechen Vertiefungen in der Oberflächenstrukturierung den Erhebungen, welche die Oberflächenstruktur der Werkstoffplatte aufweisen soll.

Die WO 2009/062488 A2 offenbart ein Pressblech mit einer strukturierten Pressoberfläche. Die strukturierte Pressoberfläche umfasst eine Struktur, die eine gebirgsähnliche Oberfläche mit Tälern und Höhen aufweist. Mittels der Pressoberfläche kann ein als Werkstoffplatte ausgebildetes Werkstück mit einer strukturierten Oberfläche hergestellt werden. Die strukturierte Pressoberfläche umfasst eine vollflächig ausgeführte Chromschicht, welche beim Verpressen an der Werkstoffplatte anliegt. Die strukturierte Pressoberfläche wird durch Tiefätzung hergestellt.

Die WO 2008/120058 A1 offenbart ein Presswerkzeug, dessen Pressoberfläche durch eine Schicht gebildet ist, die aus einer Metallmatrix mit darin eingebetteten Mineral- oder Keramikpartikeln besteht.

Ferner sind auf den Presswerkzeugen zusätzliche Oberflächenbeschichtungen vorgesehen, welche zur Verbesserung der Eigenschaften des Werkzeugs im Pressvorgang dienlich sind, hinsichtlich chemischer Beständigkeit, Verschleißbeständigkeit sowie dessen Härte. Diese werden oftmals vorgesehen, um gleichmäßige Eigenschaften des Presswerkzeuges für das Pressverfahren selbst zu gewährleisten.

Nachteilig bei Presswerkzeugen aus dem Stand der Technik ist, dass diese mittels der hergestellten Oberflächen und den darauf aufgebrachten Schutzbeschichtungen oftmals unerwünschte Verfälschungen bzw. Toleranzabweichungen der zu prägenden Struktur bzw. Reliefs aufweisen, wodurch qualitative Einbußen in den Werkstoffplatten, insbesondere bezüglich deren Optik, resultieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Presswerkzeug und ein Verfahren zur Bearbeitung eines Presswerkzeuges zur Verfügung zu stellen, mittels dessen ein Benutzer in der Lage ist, unbeabsichtigte Abweichungen von der gewünschten Oberflächenkontur vermeiden zu können und dennoch die mechanischen und chemischen Erfordernisse an Schutz- bzw. Oberflächenbeschichtungen erfüllen zu können. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.

Das erfindungsgemäße Presswerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Oberflächenbeschichtung mittels einer Schicht aus Nickel oder einer Nickellegierung gebildet ist und eine gleichmäßige, bzw konstante Schichtdicke aufweist.

Mittels der erfindungsgemäßen Maßnahme kann zum einen eine besonders konturtreue Werkzeugoberfläche erhalten werden und gleichzeitig die nötigen Eigenschaften bezüglich der Erfordernisse an Korrosionsschutz bzw. chemischen Beständigkeit, sowie der erforderlichen Oberflächenhärte erfüllt werden. Je nach Ausgestaltung der unmittelbar unter der Schicht befindlichen Oberfläche des Substrats können deren optischen Eigenschaften somit direkt wiedergegeben werden, z.B. ein matter Eindruck mit einer bestimmten Mattigkeit. Insbesondere die Verwendung einer Schicht aus Chemisch Nickel hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Bei Chemisch Nickel handelt es sich um einer erhaltenen Schicht mittels einer Abscheidungsmethode, welche ohne der Anwendung eines äußeren elektrischen Stroms abgeschieden wurde.

Ein weiter Vorteil der Erfindung besteht darin, ein chromfreies Presswerkzeug sowie ein chromfreies Verfahren zur Herstellung eines solchen Presswerkzeuges bereitstellen zu können, da Chrom aufgrund der umweit- und gesundheitsschädlichen Eigenschaften vermehrt in Anwendungen zur Gänze vermieden wird.

In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Schicht gleichmäßig verteilte Poren aufweist, welche beispielsweise in einem Beschichtungsprozess eingebracht werden können. Mittels dieser Maßnahme kann mittels einfacher Methoden eine Matte Struktur vorgesehen werden, ohne hierfür zusätzliche Formungsschritte der Beschichtung vorzusehen.

Weiters vorteilhaft kann sein, wenn die Poren einen mittleren Porendurchmesser von 0,1 pm bis 1 pm, insbesondere 0,1 pm bis 0,5pm pm aufweisen. Durch diese Maßnahme kann ein besonders matter Eindruck auf einer Werkstoffplatte erzeugt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Schicht einen Porenanteil von zumindest 100 Poren/cm ² aufweisen.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Schicht einen Phosphorgehalt von 1-13 % aufweist. Mittels dieser Maßnahmen kann eine verbesserte Härte sowie chemische Beständigkeit der Schicht erreicht werden, wobei mit geringeren Phosphorgehalten eine höhere Härte erzielbar ist, sowie mit höheren Phosphorgehalten eine bessere chemische Beständigkeit erreichbar ist.

Zudem kann vorgesehen sein, dass die Schicht eine Schichtdicke von 2-50 pm, insbesondere 5 bis 25 pm aufweist. Geringe Schichtdicken weisen den Vorteil auf, dass eine gezielte Herstellung von Poren leichter vornehmbar ist. Bei höheren Schichtdicken ist eine verbesserte Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit realisierbar.

Um die Verschleißfestigkeit der Pressoberfläche zu erhöhen, können in der Schicht des Presswerkzeugs Mineralpartikel eingebettet werden. Die Mineralpartikel der Metallschichten weisen insbesondere eine Mohshärte von wenigstens 8 auf.

Bevorzugt weisen sie eine Größe im Nanometer oder Mikrometerbereich auf, z.B. 0,1 pm bis 5 pm. Dadurch können die Mineralpartikel relativ homogen in die Metallschichten eingebettet werden, wodurch das Presswerkzeug eine relativ homogene Verschleißfestigkeit über ihre gesamte Pressoberfläche erhält. Die Größe der einzelnen Mineralpartikeln kann unterschiedlich oder im Wesentlichen gleich sein.

Die Mineralpartikel weisen vorzugsweise einen Volumenanteil von wenigstens 20% - 80%, insbesondere 50% - 70% bezogen auf das Volumen der Schicht mit darin eingebetteten Mineralpartikeln auf. Aufgrund der Größe, des Volumenanteils und der Art der Minerale der Mineralpartikel kann der gewünschte Härtegrad bzw. die Verschleißfestigkeit der Schicht eingestellt werden.

Die Mineralpartikel umfassen insbesondere Diamantpartikel. Die Diamantpartikel sind bevorzugt Industriediamantpartikel, d.h. die Diamant- bzw. allgemein die Mineralpartikel können künstlich hergestellt werden. Jedoch sind insbesondere die Minerale Siliziumcarbid, Bornnitrid, Borcarbid, Aluminiumoxid und Titanoxid als Mineralpartikel auch verwendbar. Ebenfalls bevorzugt können die Mineralpartikel als Mineralpulver, insbesondere als Diamantpulver und vorzugsweise als Industriediamantpulver ausgebildet sein. Bevorzugt können die Partikel eine Größe von 0,5 pm bis 1 pm, abhängig von der Schichtdicke, aufweisen.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Schicht eine partielle Schicht ist. Die partielle Schicht kann bevorzugt in jenen Bereichen der Oberfläche vorgesehen sein, welche Erhebungen aufweist. Damit sind jene Erhebungen gemeint, welche vorrangig mit einem Werkstück in einem Pressvorgang in Kontakt kommen.

Die partielle Schicht kann zudem einen unterschiedlichen Glanzgrad gegenüber der darunter liegenden Oberfläche aufweisen.

Besonders bevorzugt kann es sich bei der Schicht zudem um eine gehärtete Schicht handeln, bevorzugt mit einer Vickers-Härte von 700 bis 1100 HV. An diesem Punkt sei erwähnt, dass die Härte abhängig von den genützten Verfahren zur Herstellung der Schichten auch darüber hinaus gehen kann.

In einer weiteren Maßnahme kann vorgesehen sein, dass das Substrat eine gestrahlte Oberfläche aufweist, auf welcher Oberfläche die Schicht angeordnet ist. Mittels einer gestrahlten Oberfläche ist eine verbesserte Haftung der Schicht erreichbar, sowie eine Mattierung.

Weiters zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Presswerkzeugs dadurch aus, dass die Oberflächenbeschichtung in einem Beschichtungsprozess mittels einer Schicht aus Nickel oder einer Nickellegierung mit gleichmäßiger Schichtdicke aufgetragen wird. Mittels dieser Maßnahme ist eine gleichmäßige Beschichtung zur Aufrechterhaltung der Oberflächenstruktur gewährleistet.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Schicht im Beschichtungsprozess in einem Elektrolyten außenstromlos aufgetragen wird. Mittels dieser Maßnahme ist eine konturtreue Beschichtung realisierbar, sowie eine Steuerung der Schichtdicke im Beschichtungsprozess möglich. Außenstromlose Verfahren sind in der Galvanotechnik Anwendungen, bei denen ohne äußeren Stromkreis beschichtet wird. Durch diese Verfahrenstechnik ist eine besonders gleichmäßige Schichtdicke erreichbar. Ein weiterer Vorteil dieser Methode besteht darin, dass auch bei Großflächigen Presswerkzeugen mit starken Unebenheiten gleichmäßige Schichten aufgetragen werden können, da sich das Chemische Nickel gleichmäßig und vor allem in den noch nicht beschichteten Bereichen abscheidet.

Diesbezüglich kann ein Substratmaterial, welches unedler ist als ein mittels eines Elektrolyts abzuscheidendes Metall, beispielsweise in den genannten Elektrolyt mittels Reduktionsabscheidung eingebracht werden und mittels des Metalls aus dem Elektrolyt beschichtet werden.

Vorteilhaft kann sein, wenn der pH-Wert des Elektrolyten überwacht und geregelt wird. Mittels einer Steuerung des pH-Wertes kann eine optimierte Regelung der Beschichtung erfolgen.

Zudem kann vorgesehen sein, dass ein Säuregehalt des Elektrolyten eingestellt wird. Mittels Regulierung des Säuregehaltes kann die Geschwindigkeit des Abscheideverfahrens bestimmt werden.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in der Schicht gleichmäßig verteilt Poren eingebracht werden, die eine gewünschte Poreneigenschaft aufweisen, indem ein Poreneinstellprozess verwendet wird. Mittels dieser Maßnahme kann wiederum mit besonders einfachen Mitteln eine Mattierung vorgenommen werden, da mittels der Poreneigenschaft die Mattierung eingestellt werden kann. Der Poreneinstellprozess umfasst dabei bevorzugt ein Verfahren zum aktiven Beeinflussen der Poren während der Beschichtung.

Eine mögliche Ausgestaltung sieht vor, dass die Poreneigenschaft der Poren im Poreneinstellprozess mittels frühzeitiger Beendigung des Beschichtungsprozesses erhalten werden. Mit dieser Maßnahme kann eine gleichmäßige Verteilung der Poren erreicht werden, sowie eine besonders wirtschaftliche Methode zur Herstellung der Poren. Ferner kann vorgesehen, dass die Poreneigenschaft der Poren im Poreneinstellprozess Poren mittels Regulierung einer Nickel-Konzentration des Elektrolyten erhalten werden. So kann beispielsweise mittels Senken der Nickel- Konzentration im Elektrolyten die Abscheidung ebenfalls kontrolliert werden.

Weiters kann vorgesehen sein, dass im Beschichtungsprozess in die Schicht Phosphor in einem Anteil von 1-13% eingebracht wird.

Zur Herstellung von Nickelschichten mit Phosphorgehalt kann z.B. Hypophosphit (H2PO2 ) verwendet werden. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn beim Beschichtungsprozess der pH-Wert gemessen wird, um den Phosphorgehalt besser steuern zu können.

Vorteilhaft kann sein, dass eine Oberfläche des Substrats vor dem Beschichtungsprozess gestrahlt wird.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenbeschichtung teilweise aufgetragen wird, indem zumindest ein Bereich einer Oberfläche des Substrats maskiert wird, wodurch eine partielle Schicht erhalten wird. Mittels dieser Maßnahme ist eine Herstellung unterschiedlicher Eindrücke an einer zu pressenden Werkstoffplatte erzielbar.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Maskierung mittels Passivierung des zumindest einen Bereichs der Oberfläche des Substrats erfolgt. Mittels dieser Maßnahme ist eine einfache Maskierung für einen (chemischen) Beschichtungsprozess realisierbar. Grundsätzlich eignet sich für eine Passivierung Chrom. Alternativ zur Vermeidung eignen sich wie aus dem Stand der Technik bekannt aber auch Aluminium, Nickel, Titan, Blei, Zink und Silicium.

Im Falle von Aluminium kann beispielsweise zur Maskierung eine Eloxalschicht vorgesehen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in der Schicht Mineralpartikel eingebracht werden. Bevorzugt erflogt dies im Beschichtungsprozess. In einer vorteilhaften Anwendung kann vorgesehen sein, dass die Schicht nach dem Beschichtungsprozess wärmebehandelt wird. Mittels einer Wärmebehandlung sind verbesserte Hafteigenschaften der Oberflächenbeschichtung erzielbar, sowie aber auch eine Steigerung der Härte und Verschleißbeständigkeit vornehmbar.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schicht bei einer Temperatur von 250°C bis 500°C gehärtet wird. Mit einem Tempern bei diesen Temperaturbereichen sind Vickers-Härten bis zu 1100 HV realisierbar.

Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels einer Wärmebehandlung die Poren nachträglich behandelt werden, da eine Wärmeausdehnung und eine Entspannung des Materials im Bereich der Poren, in Richtung der Poren zur Beeinflussung der Porengröße genützt wird. So ist ein nachträgliches Ändern der Poren mittels des Wärmeeintrages ermöglicht, indem der geringere Widerstand des Materials der Schicht im Bereich der Poren genützt wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 Eine schaubildliche Darstellung eines Presswerkzeuges;

Fig. 2 ein Substrat mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Oberflächenbeschichtung;

Fig. 4 ein Beschichtungsprozess zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung;

Fig. 5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schicht mit Mineralpartikel

Fig. 6 ein mögliches Herstellungsverfahren für eine partielle Schicht.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Fig. 1 zeigt ein Presswerkzeug 1 mit einem Substrat 2 und einer darauf angebrachten Oberflächenstruktur 3, die beim Verpressen eines Werkstücks mit dem Presswerkzeug 11 , beispielsweise in einer Heizpresse, die Struktur auf das Werkstück überträgt. Dadurch kann die Struktur, die beispielsweise der Maserung eines Holzes entspricht, auf das Werkstück übertragen werden, wodurch das Werkstück eine Holzoptik erhält.

Um diese Oberflächenstruktur 3 auf dem Presswerkzeug 11 zu erzeugen, wird das Presswerkzeug 1 , das beispielsweise ein Pressblech oder ein Endlosband sein kann, bearbeitet. Diese Bearbeitung kann erfolgen durch eines aus Sandstrahlen, chemische Behandlung, Pressen, Prägen, Ätzen, Polieren, Bearbeiten mit einem Laser, Schleifen, Fräsen und Aufbringen von Beschichtungen oder eine durch eine Kombination von mehreren davon.

In Fig. 2 ist eine mögliche Ausgestaltung einer Oberflächenstruktur 3 auf einem Substrat 2 dargestellt, welche mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung 4 versehen ist, umfassend einer Schicht 5 aus Nickel bzw. Nickellegierung mit gleichmäßiger Schichtdicke 6. Bevorzugt weist die Schicht 5 eine Schichtdicke 6 von 2-50 pm, insbesondere 5 bis 25 pm auf.

Wie eingangs erwähnt kann mittels der gleichmäßigen Schichtdicke 6 eine konturtreue Prägung gewährleistet werden, da die auf dem Substrat 2 geformte Oberflächenstruktur 3 durch die gleichmäßige Schichtdicke 6 in der Schicht 5 erhalten bleibt.

Wie dargestellt kann die Oberflächenstruktur 3 selbst einen unterschiedlichen und mehrteiligen Schichtaufbau, mit unterschiedlichen Lagen 13 aufweisen. Weiters kann die Oberflächenstruktur 3 aber auch nur mittels einer weiteren Lage 13 gebildet sein oder aber auch lediglich im Substrat 2 ausgeformt sein. Zur Herstellung der Oberflächenstruktur 3 seit auf die möglichen, eingangs erwähnten Verfahren und Anwendungen hingewiesen. Die Oberflächenstruktur 3 kann als Fein- und oder Grobstruktur ausgebildet sein und wie dargestellt unterschiedliche Täler und Erhebungen ausbilden sowie in unterschiedliche Lagen 13 eingeformt sein, bzw. diese durchdringen.

Wie eingangs erwähnt kann die erfindungsgemäße Nickel-Schicht 5 bevorzugt aus Chemisch Nickel hergestellt sein, womit eine besonders konturtreue Ausbildung entsprechend der Oberflächenstruktur 3 gewährleistet ist, sowie eine durchgehend gleichmäßige Schichtdicke 6.

Weiters kann das Substrats 2 eine gestrahlte Oberfläche 9 aufweisen, auf welche Oberfläche 9 die Schicht 5 angeordnet ist. Wie eingangs erwähnt können dadurch die Hafteigenschaften der Schicht 5 verbessert werden, aber auch eine spezielle Mattigkeit für die zu übertragende Optik des Presswerkzeuges erzielt werden.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Ausführung einer Oberflächenbeschichtung 4 mit einer erfindungsgemäßen Schicht 5 dargestellt.

Die Schicht 5 weist bevorzugt gleichmäßig verteilte Poren 7 auf. Mittels der Poren 7 ist eine Herstellung einer matten Oberfläche auf einem Werktstoffplatte erzielbar, wie eingangs erwähnt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Poren 7 einen mittleren Porendurchmesser 8 von 0,1 pm bis 1 pm, insbesondere 0,1 pm bis 0,5pm aufweisen, um eine gewünschte matte Optik zu erzielen. Die Poren 7 können die Schicht 5 bis zu der darunter liegenden Oberfläche durchdringen, oder aber auch nur in die Schicht 5 eindringen.

Hergestellt können die Poren beispielsweise mittels Steuerung eines Beschichtungsprozesses, worauf im Folgenden genauer eingegangen wird.

Zur Vollständigkeit sei erwähnt, dass die Schicht 5 mit den Poren 7 grob schematisch dargestellt ist und nicht auf die abgebildeten Verhältnisse eingeschränkt ist.

In Fig. 4 ist ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche 9 eines Presswerkzeugs schematisch dargestellt, wobei auf einem Substrat 2 eine Oberflächenbeschichtung 4 aufgebracht wird. Die Oberflächenbeschichtung 4 wird in einem Beschichtungsprozess 10 mittels einer Schicht 5 aus Nickel oder einer Nickellegierung mit gleichmäßiger Schichtdicke aufgetragen.

Wie eingangs erwähnt kann die Schicht 5 bevorzugt in einem Elektrolyten 11 außenstromlos abgeschieden werden. Die zur Abscheidung bzw. Reduktion der Nickelionen notwendigen Elektronen mittels Redoxreaktion werden dabei im Bad selbst erzeugt. Das Substrat 2 bzw. das Presswerkzeug wirkt dabei als heterogener Katalysator.

Das Reduktionsmittel wird an der Oberfläche 9 des zu beschichtenden Substrats 2 oxidiert und setzt somit Elektronen frei. Die frei gesetzten Elektronen reduzieren an der Oberfläche 9 des Substrats 2 die Metall-Ionen zu Metallatomen, welche sich als Metallschicht, im Anwendungsfall der Erfindung als Nickel-Schicht 5, auf der Oberfläche 9 niederschlagen.

Bei niedriger Konzentration der Metall-Ionen in der Elektrolytlösung läuft die Redox- Reaktion sehr langsam ab, da nur ein Anteil von Metall-Ionen und Reduktionsmittel zu einem Elektronenaustausch führt. Bei höheren Konzentrationen an Metall-Ionen läuft die Redox-Reaktion wesentlich schneller ab. Über die Konzentration ist somit auch der Beschichtungsprozess steuerbar.

Zur Einbringung von Phosphor, bzw. zur Erreichung eines Phosphorgehaltes, beispielsweise im Bereich von 1-13%, kann Hypophosphit (H2PO2-) verwendet werden. Als Elektrolyt kann beispielsweise Nickelsulfat verwendet werden.

Mittels Oxidation des Hypophosphits werden die Elektronen freigesetzt, gemäß folgender Reaktionsgleichung.

[H2PO2]- + H2O -> [H2PO3]- + 2H ⁺ + 2e-

Die Reduktion erfolgt gemäß: Ni ²⁺ + 2e ^_ -> Ni

Somit nimmt aufgrund der folgenden Gesamtreaktion;

[H2PO2]- + H2O + Ni ²⁺ -> Ni + [H2PO3]- + 2H ⁺ der pH-Wert einen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit, wodurch ein erhöhter Säuregehalt des Elektrolyt die Abscheidung von Nickel verlangsamt. Die Phosphor- Abscheidung hingegen wird mit einem höheren Säuregehalt beschleunigt.

So kann es zweckmäßig sein, wenn der pH-Wert des Elektrolyten 11 überwacht und geregelt wird, um konstante Abscheidebedingungen zu gewährleisten. Diesbezüglich kann eine pH-Messung im Beschichtungsprozess 10 vorgesehen sein. Ferner kann zur gezielten Erreichung und Steuerung des Phosphorgehalts ein Säuregehalt des Elektrolyten 11 eingestellt werden.

Bevorzugt ist eine zentrale Steuerungsvorrichtung 14 vorgesehen, welche die Prozessparameter überwacht und reguliert und gegebenfalls nicht dargestellte Dosiervorrichtungen betreiben kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Regulierung der Ni-Konzentration des Elektrolyten mittels Nachdosieren von Ni- armen oder Ni-reichen Elektrolyten erfolgt.

Ferner und unabhängig davon können in der Schicht 5 zuvor erwähnte gleichmäßig verteilt Poren eingebracht werden, welche Poren eine gewünschte Poreneigenschaft aufweisen, indem ein Poreneinstellprozess verwendet wird. Wie ebenfalls bereits erwähnt können diese zur Herstellung einer matten Struktur des Presswerkzeuges dienen. In einer möglichen Ausführung können die Poren bzw. die Poreneigenschaft mittels frühzeitiger Beendigung des Beschichtungsprozesses 10 erhalten werden, wodurch die Schicht 5 unvollständig abgeschieden wird und sich abhängig vom Zeitpunkt der Beendigung eine Porengröße und Verteilung eingestellt hat.

Weiters können die Poren bzw. die Poreneigenschaft mittels einer Verarmung des Elektrolyten 11 an Nickel erhalten werden, indem die Nickel-Konzentration des Elektrolyten 11 gesteuert wird.

Alternativ oder ergänzend kann zur Herstellung der matten Struktur die Oberfläche 9 des Substrats 2 vor dem Beschichtungsprozess 10 gestrahlt werden, beispielsweise mittels Sandstrahlen.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Schicht 5 nicht auf die gesamte Oberfläche 9 des Substrats 2 abgeschieden wird, indem zumindest ein Bereich 12 der Oberfläche 9 maskiert wird. Beispielsweise kann eine Beschichtung oder eine Lackierung in diesem Bereich 12 vor dem Beschichtungsprozess 10 aufgetragen werden. Weiters ist es möglich die Oberfläche 9 in dem Bereich 12 zu passivieren.

Nach dem Beschichtungsprozess 10 kann das Presswerkzeug bzw. die Schicht 5 noch einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Wie eingangs erwähnt, kann mittels einer Wärmebehandlung die Verschleißbeständigkeit und Härte der Schicht 5 weiters erhöht werden. Zudem können bessere Hafteigenschaften der Schicht 5 an der Oberfläche 9 erzielt werden.

Zur Verbesserung der Hafteigenschaften auf dem Grundmaterial kann eine Wärmebehandlung im Bereich von 150 bis 250°C erfolgen, in einem Bereich von 1 bis ca 4 h.

Die Wärmebehandlung bzw. Tempern zum Härten erfolgt bevorzugt in einem Bereich von über 250°C, bis 500°C, abhängig von der Dauer bzw. Behandlungszeit, welche bevorzugt zwischen 0,5 und 4h liegen kann.

Mit einem Tempern bei ca. 400°C und einer Dauer von bereits 60 Minuten kann beispielsweise eine Vickers-Härte von über 800 bis 1100 erreicht werden. Eine unbehandelte Nickelschicht weist üblicherweise eine Härte bis zu max 500 HV auf.

Abhängig vom Einsatz von Mineralpartikel bzw. von Ni/P -Schichten kann die Härte natürlich noch weiter erhöht werden

Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels einer Wärmebehandlung die Poren nachträglich behandelt werden, da eine Wärmeausdehnung des Materials und eine Entspannung des Materials im Bereich der Poren, in Richtung der Poren zur Beeinflussung der Porengröße genützt wird.

In Fig. 5 ist eine mögliche Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Schicht 5 dargestellt, bei dem in der Schicht 5 Mineralpartikel eingebettet sind.

Die Mineralpartikel 15 werden dabei bevorzugt im Beschichtungsprozess eingebracht werden. Wie ferner strichliert angedeutet ist, können wiederum weitere Lagen 13 des Substrates 2 vorgesehen sein, welche bevorzugt aus Metallschichten bestehen. Auch die weiteren Lagen 13 können Mineralpartikel 15 aufweisen. Beispielsweise können einzelne Schichten mittels unterschiedlicher Beschichtungsverfahren hergestellt werden, wobei optional in den jeweiligen Schichten in den Beschichtungsverfahren Mineralpartikel 15 eingebracht werden können. Die Mineralpartikel der zusätzlichen Lagen 13 können sich zudem von jenen Mineralpartikel 15 der Nickelschicht unterscheiden.

Alternativ kann zur Einbringung der Mineralpartikel 15 in der Schicht 5 vorgesehen sein, dass diese vor dem Beschichtungsprozess an der Oberfläche 9 des Substrates 2 appliziert werden, z.B. mit einem Haftmittel, und danach die Schicht 5 aufgetragen wird. So kann eine gezielte Einbringung der Partikel in bestimmten Bereichen der Schicht 5 vorgesehen werden, z.B. lediglich in den Erhebungen. Bevorzugt weist die Schicht eine für die Partikelgröße ausgewählte Schichtdicke auf.

In Fig. 6 ist eine mögliche Ausführung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schicht 5 dargestellt, wobei die Schicht eine partielle Schicht ist, und somit Ausnehmungen 19 aufweist. Die Ausnehmungen 19 der Schicht können mittels Masken 18 hergestellt werden, welche auf der Oberfläche 9 des Substrates 2 angeordnet werden, um diese teilweise zu maskieren.

Die Masken 18 können bevorzugt in den Vertiefungen 16 der Oberflächenstruktur 3 angeordnet sein, sodass an den Erhebungen 17 der Oberflächenstruktur 3 die partielle Schicht 5 abgeschieden wird. Die partielle Schicht kann wiederum Mineralpartikel 15 aufweisen, wie ebenfalls angedeutet ist.

Während der Herstellung eines Werkstücks steht die Pressoberfläche mit dem Werkstück in Kontakt und ist daher einem Verschleiß ausgesetzt. Dieser Verschleiß ist insbesondere in den Bereichen der Erhebungen, zumindest vorzugsweise in Bereich bestimmter Erhebungen besonders ausgeprägt, weshalb in der partiellen Schicht bevorzugt die Mineralpartikel eingebettet sind. Dadurch erhöht sich die Verschleißfestigkeit der partiellen Schicht und somit die Verschleißfestigkeit der Pressoberfläche zumindest in den vorbestimmten Bereichen und somit vorzugsweise zumindest in den Erhebungen bzw. bestimmten Erhebungen der Pressoberfläche zugeordneten Bereichen. Weiters kann vorgesehen sein, dass in einem zweiten Schritt im Bereich der Ausnehmungen 19, nach Entfernung der Masken 18, eine Nickelschicht ohne Mineralpartikel aufgetragen wird, wie mit der Schicht 5a angedeutet ist, wodurch eine vollflächige Nickelschicht erhalten wird, welche nur teilweise Mineralpartikel 15 aufweist. Im gezeigten Beispiel nämlich nur im Bereich der Erhebungen.

Die Masken können z.B. mittels eines Druckkopfes appliziert werden. Handelt es sich bei dem Presswerkzeug um ein Pressblech, dann erfolgt vorzugsweise das Aufträgen der Masken mit einem solchen Druckkopf, welcher oberhalb der herzustellenden Pressoberfläche angeordnet ist und der während des Auftragens der Masken in einer Ebene parallel zur Pressoberfläche verfahren wird. Abhängig von der Oberfläche ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Druckkopf in einer Richtung rechtwinklig zur Oberfläche verfahren wird, sodass der Abstand zwischen der aktuell aufgetragenen Maske und dem Druckkopf konstant gehalten wird. Aufgrund des konstanten Abstands kann die aktuell aufgetragene Maske verbessert mit dem Druckkopf aufgetragen werden.

Die Masken können aber auch mittels der zuvor erwähnten Passivierung realisiert werden.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvananten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvananten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvananten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen.

Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1 ,7, oder 3,2 bis 8,1 , oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Bezugszeichenaufstellung

Presswerkzeug

Substrat

Oberflächenstruktur

Oberflächenbeschichtung

Schicht

Schichtdicke

Poren

Porendurchmesser

Oberfläche

Beschichtungsprozess

Elektrolyt

Bereich

Lagen

Steuerungsvorrichtung

Mineralpartikel

Vertiefungen

Erhebungen

Maske

Ausnehmungen