Die Erfindung betrifft ein Presswerkzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines Presswerkzeugs. Das Presswerkzeug umfasst eine strukturierte Pressoberfläche.

Presswerkzeuge z.B. in Form von Pressblechen, Endlosbändern oder Prägewalzen werden z.B. in der holzverarbeitenden Industrie eingesetzt, um z.B. Möbel, Laminate oder Paneele, also allgemein Werkstücke herzustellen. Die Werkstücke werden mit der Pressoberfläche des Presswerkzeugs verpresst, sodass die Werkstücke Oberflächen entsprechend der Pressoberfläche erhalten.

Die WO 2015/036070 A1 offenbart ein Presswerkzeug mit einer strukturierten Pressoberfläche, die durch übereinanderliegende Metallschichten hergestellt ist. Hierzu erfolgt wenigstens ein einmaliges Aufträgen einer Maske, um partielle Bereiche abzudecken und zumindest ein einmaliges Aufträgen einer Metallschicht auf die nicht abgedeckten Bereiche zum Aufbau der aus Erhebungen und Vertiefungen bestehenden strukturierten Pressoberfläche. Diese beiden Verfahrensschritte werden so oft wiederholt, bis eine gewünschte Strukturtiefe der strukturierten Pressoberfläche erreicht ist. Die strukturierte Pressoberfläche kann abschließend mit einer Hartchromschicht versehen werden.

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.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Presswerkzeug mit einer strukturierten Pressoberfläche anzugeben.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum ätzungsfreien Herstellen eines zum Herstellen eines Werkstücks vorgesehenen Presswerkzeugs, das eine Pressoberfläche mit einer Struktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweist, aufweisend folgende Verfahrensschritte: a) Aufträgen einer Maske, um Bereiche abzudecken, b) Aufträgen einer Metlallschicht auf die von der Maske nicht abgedeckten Bereiche unter Zugabe von Mineralpartikeln, und c) Wiederholen der Schritte a) und b), bis die Pressoberfläche mit der Struktur aus den Erhebungen und Vertiefungen durch mehrmaliges schichtweises Aufträgen von Masken und Metallschichten unter Zugabe von Mineralpartikeln entstanden ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Presswerkzeug, das zum Herstellen eines Werkstücks vorgesehen ist, aufweisend eine Pressoberfläche mit einer Struktur aus Erhebungen und Vertiefungen und mehrere, schichtweise überlagerte Metallschichten, in denen Mineralpartikel eingebettet sind und die die Pressoberfläche bilden.

Das erfindungsgemäße Presswerkzeug wird insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.

Gegebenenfalls kann die Pressoberfläche gereinigt werden, um Rückstände der Masken zu entfernen.

Das erfindungsgemäße Presswerkzeug ist z.B. ein Endlosband, eine Prägewalze oder vorzugsweise ein Pressblech und umfasst die Pressoberfläche. Diese umfasst die Struktur aus den Erhebungen und Vertiefungen, ist also eine strukturierte Pressoberfläche. Dadurch erhält das mit dem Presswerkzeug hergestellte Werkstück eine strukturierte Oberfläche entsprechend der Struktur der Pressoberfläche.

Das Werkstück ist z.B. eine Werkstoffplatte. Diese umfasst z.B. einen Träger, z.B. eine MDF-Platte oder eine Spanplatte, die mit einem Harz oder Kunststoff getränkten Substrat, z.B. Papier mittels des Presswerkzeugs verpresst wird. Die Werkstoffplatte kann auch eine sogenannte Luxuriöse Vinylfliese (LVT) sein. Das erfindungsgemäße Presswerkzeug umfasst die mehreren, schichtweise überlagerten Metallschichten, also insbesondere mehrere, aufeinanderliegende Metallschichten.

Die Metallschichten sind vorzugsweise chromfreie Metallschichten, z.B. Nickelschichten. Dies erhöht die Umweltverträglichkeit der Herstellung.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Presswerkzeug hergestellt, indem wiederholt eine Maske aufgetragen wird, um Bereiche abzudecken und um anschließend die von der Maske nicht abgedeckten Bereiche mit einer Metallschicht zu versehen. Dies wird wiederholt, bis die Pressoberfläche mit seiner Struktur entstanden ist. Somit entsteht ein durch die Metallschichten, die insbesondre partielle Metallschichten sind, schichtweise strukturierter Aufbau des Presswerkzeug und somit die Pressoberfläche mit seiner Struktur aus Erhebungen und Vertiefungen. Die Pressoberfläche wird somit nicht durch eine zusätzliche Hartchromschicht gebildet, deren Herstellung relativ umweltschädlich ist.

Während der Herstellung des Werkstücks steht die Pressoberfläche mit dem Werkstück in Kontakt und ist daher einem Verschleiß ausgesetzt. Um die Verschleißfestigkeit der Metallschichten und somit die Verschleißfestigkeit der Pressoberfläche trotz dem Verzicht auf die vollflächige Hartchromschicht zu erhöhen, sind in den einzelnen Metallschichten die Mineralpartikel eingebettet. Dadurch ist es möglich, die Pressoberfläche des Presswerkzeugs nicht mit einer vollflächigen harten Schicht z.B. aus Hartchrom zu überziehen, wodurch sich z.B. der Aufwand der Herstellung des Presswerkzeugs verringert.

Um die Verschleißfestigkeit der Pressoberfläche zu erhöhen, sind somit in den Metallschichten des Presswerkzeugs die Mineralpartikel eingebettet bzw. werden die Metallschichten unter der Zugabe der Metallschichten schichtweise aufgetragen.

Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf ein vollflächiges Überziehen der Pressoberfläche mit einer harten Schicht z.B. aus Hartchrom bzw. auf ein vollflächiges Aufträgen einer harten Schicht z.B. aus Hartchrom auf die Pressoberfläche verzichtet. Durch den Verzicht der Hartchromschicht erhöht sich auch die Umweltverträglichkeit der Herstellung des Presswerkzeugs.

Vorzugsweise können die Metallschichten getempered werden, wodurch sich im Falle von Nickelschichten als Metallschichten eine Härte von wenigstens 1100 HV ergeben kann. Diese Härte ist sogar größer als die Härte der Hartchromschicht konventioneller Presswerkzeuge.

Die Herstellung durch das schichtweise Aufträgen der Metallschichten erfolgt vorzugsweise mit einem galvanischen oder chemischen Verfahren insbesondere ohne eine Ätzung Dadurch ist die Herstellung des Pressblechs relativ umweltverträglich.

Werden die Metallschichten unter Zugabe der Mineralpartikel mit einem galvanischen Verfahren aufgetragen, dann handelt es sich bei den Metallschichten mit darin eingebetteten Mineralpartikeln um Dispersionsschichten.

Minerale sind insbesondere in der Erdkruste vorkommende, meist anorganische, homogene, meist kristallisierte Substanzen. Die Mehrzahl der heute bekannten und von der International Mineralogical Association als eigenständig anerkannten Minerale sind anorganisch.

Die Mineralpartikel der Metallschichten weisen insbesondere eine Mohshärte von wenigstens 8 auf.

Die Mineralpartikel weisen vorzugsweise eine Größe im Nanometer oder Mikrometerbereich auf. 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 50% bezogen auf das Volumen der entsprechenden Metallschicht 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 Metallschichten eingestellt werden.

Die Mineralpartikel sind insbesondere Diamantpartikel. Die Diamantpartikel sind insbesondere 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.

Die Mineralpartikel sind z.B. als Mineralpulver, insbesondere als Diamantpulver und vorzugsweise als Industriediamantpulver ausgebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Pressoberfläche nach dem Schritt c) behandelt. Dieses Behandeln kann ein mechanisches Behandeln und/oder ein galvanisches und/oder ein chemisches Behandeln der Pressoberfläche umfassen und/oder das Behandeln kann mit einem Laser erfolgen. Das Behandeln der Pressoberfläche kann auch eine thermische Behandlung, z.B. ein Tempern sein.

Das Presswerkzeug umfasst die mehreren übereinander aufgetragenen Metallschicht mit den darin eingebetteten Mineralpartikeln. Da die Metallschichten lediglich auf den von den entsprechenden Masken nicht abgedeckten Bereichen aufgetragen wurden, sind diese Metallschichten partielle Metallschichten, also keine vollflächigen Metallschichten.

Die Pressoberfläche des Presswerkzeugs kann bereichsweise unterschiedliche Glanzgrade aufweisen, die insbesondere vorbestimmte Glanzgrade sind. D.h. die Pressoberfläche kann Bereiche unterschiedlicher Glanzgrade, insbesondere Bereiche vorbestimmter unterschiedlicher Glanzgrade aufweisen.

Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass sich das Metall wenigstens zweier Metallschichten unterscheidet, um die Bereiche unterschiedlicher Glanzgrade zu erhalten. Dies ermöglicht in relativ einfacher Weise die Realisierung der Berieche unterschiedlicher Glanzgrade.

Um die verschiedenen Glanzgrade zu erhalten, kann es auch vorgesehen sein, vor dem Aufträgen der letztn bzw. obersten Metallschicht den bis dahin erhaltenen Schichtverbund aus Metallschichten zu behandeln. Dieses Behandeln kann ein mechanisches Behandeln und/oder ein galvanisches und/oder ein chemisches Behandeln der Pressoberfläche umfassen und/oder das Behandeln kann mit einem Laser erfolgen.

Das Aufträgen der Masken kann vorzugsweise in Abhängigkeit von Bilddaten, die der Struktur der Pressoberfläche zugeordnet sind, erfolgen.

Das Presswerkzeug kann insbesondere in Abhängigkeit von der Struktur der strukturierten Pressoberfläche zugeordneten Bilddaten hergestellt werden. Vorzugsweise werden die Masken in Abhängigkeit von diesen Bilddaten, die der Struktur der strukturierten Pressoberfläche zugeordnet sind, aufgetragen.

Die Pressoberfläche ist insbesondere einem natürlichen Werkstoff, wie z.B. Holz oder Stein zugeordnet. Um die Struktur der Pressoberfläche zu erhalten, kann es vorgesehen sein, dass eine Vorlage, z.B. ein Stück Holz oder ein Stein gescannt wird, um Bilddaten zu erhalten. Diese Bilddaten umfassen insbesondere eine Information über die Struktur, die die Pressoberfläche aufweisen soll.

Die aufgrund des Scannens erhaltenen Bilddaten können z.B. manuell überarbeitet werden, um die der Struktur der Pressoberfläche zugeordneten Bilddaten zu erhalten.

Die Masken werden z.B. mittels eines Druckkopfes aufgetragen. 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. Da der Schichtverbund aus den aktuell aufgetragenen Metallschichten höher wird, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Druckkopf in einer Richtung rechtwinklig zur Pressoberfläche 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.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Pressblech mit einer Pressoberfläche in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 2 einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Pressblechs in geschnittener Darstellung,

Fig. 3 ein Zwischenstadium des Pressblechs während seiner Fierstellung,

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Aufträgen von Masken.

Die Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Pressblech 1 mit einer Pressoberfläche 2 als Beispiel eines Presswerkzeugs. Die Fig. 2 zeigt in geschnittener Darstellung einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Pressblechs 1 und die Fig. 3 zeigt ein Zwischenstadium des Pressblechs 1 während seiner Fierstellung.

Die Pressoberfläche 2 umfasst eine Struktur aus Vertiefungen 3 und Erhebungen 4 und ist z.B. einer Holzmaserung zugeordnet.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Pressoberfläche 2 rechteckig und weist eine Querausdehnung 7 und eine Längsausdehnung 8 auf. Außerdem erstreckt sich die Struktur der strukturierten Pressoberfläche 2 entlang einer Vorzugsrichtung 6, die im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels entlang der Längsausdehnung 8 verläuft. Mit dem Pressblech 1 kann ein Werkstück, z.B. eine Werkstoffplatte, beispielsweise ein Laminat, durch Verpressen hergestellt werden. Nach dem Verpressen weist das Werkstück eine der Struktur der Pressoberfläche 2 entsprechend strukturierte Oberfläche auf.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst das Pressblech 1 einen Grundträger 21 aus Stahl und mehrere, übereinander angeordnete bzw. schichtweise überlagerte Metallschichten 22, in denen jeweils Mineralpartikel 23 eingebettet sind und die auf dem Grundträger 21 angeordnet sind. Die Metallschichten 22 sind insbesondere Nickelschichten. Die Metallschichten 22 mit darin eingebetteten Mineralpartikel 23 bilden die Pressoberfläche 2.

Die Mineralpartikel 23 weisen insbesondere eine Mohshärte von wenigstens 8 und eine Größe im Nanometer oder Mikrometerbereich auf. Der Volumenanteil der Mineralpartikel 23 ist vorzugsweise wenigstens 50% bezogen auf das Volumen der Metallschicht 22 mit darin eingebetteten Mineralpartikeln 23.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Mineralpartikel 23 Industriediamantpartikel.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurden die Metallschichten 22 durch ein chemisches oder galvanisches Verfahren hergestellt.

Das Pressblech 1 wurde ätzungsfrei hegestellt, indem eine Maske 24 aufgetragen wurde, um Bereiche abzudecken, eine Metlallschicht 22 auf die von der Maske 24 nicht abgedeckten Bereiche 25 unter Zugabe der Mineralpartikel 23 aufgetragen wurde, und dies wiederholt wurde, bis die Pressoberfläche 2 mit der Struktur aus den Erhebungen 4 und Vertiefungen 3 durch mehrmaliges, schichtweises Aufträgen von Masken 24 und Metallschichten 22 unter Zugabe von Mineralpartikeln 23 entstanden ist.

Die Fig. 3 zeigt insbesondere einen Ausschnitt einer Seitenansicht in geschnittener Darstellung eines Zwischenstadiums des Pressblechs 1 während seiner Herstellung. Die Fig. 3 zeigt insbesondere einen Schichtverbund aus mehreren, übereinander angeordnete bzw. schichtweise überlagerten Metallschichten 22 mit darin eingebetteten Mineralpartikeln 23, auf der eine Maske 24 aufgetragen ist, um Bereiche abzudecken. Im nachfolgenden Schritt wird eine weitere Metlallschicht 22 unter Zugabe von Mineralpartikeln 23 auf diesen Schichtverbund aufgetragen. Dies wird, wie bereits beschrieben, solange weiderholt, bis die Pressoberfläche 2 mit der Struktur aus den Erhebungen 4 und Vertiefungen 3 entsteht. Die Metallschichten 22 mit darin eingebetteten Mineralpartikeln 23 sind partielle Metallschichten.

Die Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht ein Beispiel einer Vorrichtung 41 zum Aufträgen der Masken 24 auf den Schichtverbund. Diese umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Auflagetisch 42, der eine aus mehreren einzelnen Planflächen 43 hergestellte Auflagefläche 44 aufweist. Für die Fierstellung des Pressblechs 1 wird zunächst der Grundträger 21 derart auf der Auflagefläche 42 abgelegt, dass dessen Seite, auf der die Pressoberfläche 2 aufgebaut werden soll, der Auflagefläche 44 abgewandt ist.

Die Auflagefläche 44 ist insbesondere rechteckig und weist eine den Abmessungen des Pressblechs 1 angepasste Abmessung auf.

Die Vorrichtung 41 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine elektronische Steuervorrichtung 45, welche den Betrieb der Vorrichtung 41 steuert.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind in den Planflächen 43 Ansaugöffnungen ausgebildet, die mittels einer nicht dargestellten und von der elektronischen Steuervorrichtung 45 angesteuerten Vakuumpumpe der Vorrichtung 41 das Pressblech 1 bzw. den Grundträger 21 auf die Planflächen 43 zieht, wodurch das Pressblech 1 bzw. dessen Grundträger auf der Auflagefläche 44 fixiert ist.

Die Vorrichtung 41 ist derart ausgebildet, dass das auf der Auflagefläche 44 fixierte Pressblech 1 bzw. dessen Grundträger 21 zwischen der Auflagefläche 44 und dem Druckkopf 49 angeordnet ist. Somit ist es möglich, gesteuert durch die elektronische Steuervorrichtung 45, den Druckkopf 49 an die gewünschte Position relativ zum Grundträger 21 zu bewegen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Druckkopf 49 derart in der Richtung rechtwinklig zur Pressoberfläche 2 mittels des elektrischen Antriebs 52 bewegt wird, dass der Abstand zwischen der aktuell aufgetragenen Maske 24 und dem Druckkopf 49 konstant gehalten wird

Die Pressoberfläche 2 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einer Holzoberfläche zugeordnet. Um die Struktur der Pressoberfläche 2 zu erhalten, kann es vorgesehen sein, dass eine Vorlage, z.B. eine Holzoberfläche gescannt wird, um Bilddaten zu erhalten. Diese Bilddaten umfassen insbesondere eine Information über die Struktur, die die Pressoberfläche 2 aufweisen soll. Die aufgrund des Scannens erhaltenen Bilddaten können z.B. manuell überarbeitet werden, um der Struktur des Pressoberfläche 2 zugeordnete Bilddaten 5 zu erhalten.

Das Aufträgen der Masken 24 und der Metallschichten 22 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels in Abhängigkeit von den der Struktur der Pressoberfläche 2 zugeordneten Bilddaten 5.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind in der elektronischen Steuervorrichtung 45 die der Struktur der Pressoberfläche 2 zugeordneten Bilddaten 5 gespeichert. Die elektronische Steuervorrichtung 45 ist insbesondere eingerichtet, den elektrischen Antrieb 50, den weiteren elektrischen Antrieb 51 und den Druckkopf 49 in Abhängigkeit der Bilddaten 5 anzusteuern.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird die Pressoberfläche 2 gegebenenfalls gereinigt, um z.B. Rückstände der Masken 24 zu entfernen.

Die Pressoberfläche 2 weist insbesondere Bereiche mit den unterschiedlichen, vorzugsweise vorbestimmten Glanzgraden auf. Um dies zu erreichen, kann es vorgesehen sein, dass sich das Metall wenigstens zweier Metallschichten 22 unterscheidet. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Schichtverbund aus Metallschichten 22 vor dem Aufträgen der letzten bzw. obersten Metallschicht behandelt wird. Dieses Behandeln kann ein mechanisches Behandeln, z.B. ein Polieren oder Mattieren, und/oder ein galvanisches und/oder ein chemisches Behandeln der Pressoberfläche 2 umfassen und/oder das Behandeln kann mit einem Laser erfolgen.

Die Pressoberfläche 2 kann noch behandelt werden. Dieses Behandeln kann ein mechanisches Behandeln, z.B. ein Polieren, und/oder ein galvanisches und/oder ein chemisches Behandeln der Pressoberfläche 2 umfassen und/oder das Behandeln kann mit einem Laser erfolgen. Das Behandeln der Pressoberfläche 2 kann auch eine thermische Behandlung, z.B. ein Tempern der Pressoberfläche 2 sein. Dadurch kann die Pressoberfläche 2 insbesondere im Falle von Nickelschichten eine Härte von z.B. wenigstens 1100 HV erhalten.