VERFAHREN ZUR BEARBEITUNG UND HERSTELLUNG EINER OBERFLÄCHE MIT EINEM GLANZGRAD

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Prägung auf der Oberfläche eines Werkstückes mit einem reproduzierbaren Glanzgrad sowie ein Presswerkzeug zur Anwendung des Verfahrens.

[0002] Das gattungsgemäße Verfahren beziehungsweise das hierzu notwendige Presswerkzeug wird hauptsächlich bei der Beschichtung von plattenförmigen Werkstoffen, insbesondere Holzwerkstoffen, mit zum Beispiel Aminoplastharzfilmen, eingesetzt. Die Beschichtung der plattenförmigen Holzwerkstoffe, die in der Praxis auch als Span-, MDF- (Medium Density Fireboards), oder HDF-Platten (High Density Fireboards) bekannt sind, werden in der Regel in hydraulischen Heizpressen unter Druck und Temperatur vorgenommen und für die Möbelindustrie benötigt. Ebenso werden Laminatplatten auf die gleiche Weise gefertigt. Die zu bearbeitenden Oberflächen können seidenmatt, glänzend oder hochglänzend hergestellt werden und hierbei ggf. mit einer Oberflächenstruktur versehen werden. Um die relativ teueren Presswerkzeuge vor Beschädigungen der Oberfläche oder vorzeitigem Verschleiß zu schützen, werden die Presswerkzeuge vorzugsweise mit einer Hartchromschicht versehen, die bis zu 20 µm stark sein kann. Bei der Beschichtung von HDF-Platten mit abriebfesten Oberflächen, die im Fußbodenbereich verwendet werden, haben die bisher auf dem Markt befindlichen Presswerkzeuge eine relativ kurze Lebensdauer. Bereits nach 15.000 bis maximal 25.000 Presszyklen zeigen die Presswerkzeuge, trotz vorhandener Hartverchromung, eine deutliche Veränderung des Glanzgrades, sodass die Oberflächen der Pressbleche neu bearbeitet und verchromt werden müssen. Der starke Abrieb der Presswerkzeuge ist auf Substanzen zurückzuführen, die in den zu bearbeitenden Oberflächen eingebettet sind. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Zusätze aus Korund beziehungsweise Aluminiumoxid Al₂O₃, die den Oberflächen beigesetzt werden, um die geforderten Abriebwerte für Fußbodenplatten zu erhalten. Da die geforderten Abriebwerte entsprechend hoch sind, sie können bis zu 15.000 Taber-Umdrehungen MEMA Standard Nr. LD 1991 3.01 oder bis zu 6500 Taber-Umdrehungen gemäß neuer Norm pr EN 13329 liegen, werden diesen Oberflächen die o. g. Stoffe in feinsten Partikeln beigesetzt. Al₂O₃ fügt sich auf Grund seines Brechungsindex von 1,57 besonders gut in den Verbund Zellulose mit 1,53 und Melaminharz mit 1,55 ein und erzielt dadurch nach der Aushärtung der Melaminharze relativ transparente Oberflächen. Hochtransparente Oberflächen werden bevorzugt angestrebt, da der overlayfilm die Funktion hat den darunter liegenden dekorgebenden Melaminharzfilm vor Zerstörung der Dekorschicht zu schützen. Die Verteilung der Al₂O₃-Partikeln in dem overlayfilm ist sehr unterschiedlich, daher finden sich auch Teilchen an der Oberfläche. Bei der Beschichtung der HDF-Platten entstehen in der Pressenanlage Relativbewegungen, wodurch die Oberflächenteilchen des Aluminiumoxids auf der Chromschicht reiben und eine Glanzgradänderung der Presswerkzeugoberflächen und damit einen vorzeitigen Verschleiß bewirken. Durch die vorhandenen Beimischungen wird die Abriebfestigkeit der HDF-Fußbodenplatten verbessert, zeigen aber gegenüber den verchromten Presswerkzeugen den o. g. negativen Effekt. Aufgrund der großen Härteunterschiede, Al₂O₃ besitzt eine Härte nach Vickers von 1.800 bis 2.000 HV, während die Chromschicht nur 900 bis 1.000 HV aufweist, entsteht somit ein vorzeitiger Verschleiß der Werkzeugoberfläche und die Standfestigkeit wird extrem herabgesetzt.

[0003] Aus der europäischen Patentanmeldung EP A 0 509 875 ist beispielsweise die Herstellung einer harten Schicht eines diamantartigen Pseudokohlenstoffs bekannt, wobei diese Beschichtung hauptsächlich für Formen aus Stahl oder Aluminium zur Herstellung von Kunststoffteilen vorgesehen ist. Weitere Einsatzgebiete werden in der Patentanmeldung beispielsweise für den Maschinenbau, die Hydraulik, Pneumatik, Anstrichtechniken, den Werkzeugbau und die Verformung von Kunststoffen sowie der Vakuumtechnik angegeben. Dadurch, dass sich diese Patentanmeldung ausschließlich mit der Herstellung der diamantartigen Pseudokohlenstoffschicht beschäftigt, sind jedoch allgemeine detaillierte Ausführungsbeispiele oder besondere Verwendungszwecke nicht offenbart.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Presswerkzeug zur Anwendung des Verfahrens aufzuzeigen, mit dem die Standfestigkeit wesentlich erhöht werden kann.

[0005] Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die chemische Beständigkeit der Pressplattenoberfläche gegen Phenolharz-Monomere zu erhöhen.

[0006] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Verwendung eines Presswerkzeuges mit einer Beschichtung auf der Presswerkzeugoberfläche gelöst, welche aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten besteht und eine Oberflächenhärte über 1.800 HV nach Vickers aufweist, wobei ein fließfähiges Oberflächenmaterial mit dem Werkstück verpresst wird. Durch die diamantähnlichen Schichten aus Kohlenstoff als zusätzliche Beschichtung wird die Oberflächenhärte wesentlich verbessert, sodass das eingesetzte Presswerkzeug einer höheren Beanspruchung Stand hält und keine Verschlechterung des Glanzgrades an dem fertiggestellten Werkstoff zu beobachten ist. Derartige Presswerkzeuge sind daher sehr gut für die Bearbeitung hoch abriebfester Oberflächen, die beispielsweise mit Zusatzstoffen wie Korund beziehungsweise Aluminiumoxid Al₂O₃ oder ähnlichen Materialien angereichert sind, geeignet. Hierbei ist gegebenenfalls darauf zu achten, dass die Oberflächenhärte der zu bearbeitenden Werkstoffe unterhalb der der Beschichtung des Presswerkzeuges liegt, um keine Beeinträchtigung der Standzeiten hervorzurufen. Bei einer derartigen Beschichtung hat sich gezeigt, dass die verwendeten Al₂O₃ haltigen Oberflächen kaum einen Abrieb auf den eingesetzten Presswerkzeugoberflächen hervorrufen, obwohl bei der Bearbeitung eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Presswerkzeug entsteht, die für den Abrieb beim Presswerkzeug verantwortlich ist. Durch die Verwendung der diamantähnlichen Schichten aus Kohlenstoff wird überraschender Weise die Einsatzdauer der Presswerkzeuge somit erheblich gesteigert und zudem tritt auch bei einer großen Zahl von Pressvorgängen eine nur äußerst geringe Veränderung des Glanzgrades bei dem bearbeiteten Werkstück ein. Mit dem Presswerkzeug erfolgt hierbei die Bearbeitung eines fließfähigen Oberflächenmaterials zur Ausbildung einer glatten oder strukturierten Oberfläche durch Plastifizierung, Formgestaltung und Verfestigung innerhalb des Pressvorgangs. Vorzugsweise werden die Presswerkzeuge für die Bearbeitung großformatiger Planflächen und von ein- oder mehrschichtigen Werkstücken, insbesondere Kunststoffmaterialien, plattenförmigen Holzwerkstoffen, Laminaten mit oder ohne Overlaypapiere oder Overlayfolien, eingesetzt. Zur Plastifizierung der zu bearbeitenden Materialien erfolgt eine Aufheizung des Presswerkzeuges in einem niedrigen Temperaturbereich, der deutlich unterhalb der Rekristallisationsschwelle der verwendeten Presswerkzeugmaterialien liegt und bis zum Schmelzpunkt der verwendeten Kunststoffe, Kunststoffbeschichtungen oder Overlayfilme reicht. Somit kann ohne Beeinträchtigung der Grundmaterialien des Presswerkzeuges in einem niedrigen Temperaturbereich eine Umformung der zu bearbeitenden Oberflächenmaterialien erfolgen, die mit einer abschließenden Aushärtung der Oberfläche verbunden ist.

[0007] Vorzugsweise werden hierbei zur Bearbeitung Duroplastfolien oder Beschichtungen eingesetzt, die durch die erfolgte Erwärmung zunächst plastifiziert werden, wodurch eine Verflüssigung der noch nicht ausgehärteten Duroplaste eintritt und durch den Pressvorgang und die anschließende Polykondensation räumliche Strukturen erzeugt werden, die der gewünschten Oberflächenstruktur des Presswerkzeuges entsprechen. Nach erfolgter Formgestaltung und anschließender Polykondensation der verwendeten Duroplaste tritt eine Verfestigung ein, die zu der gewünschten widerstandsfähigen Oberfläche der Werkstücke führt. Überraschender Weise hat sich hierbei gezeigt, dass sich die Standzeit der Pressbleche gegenüber der bisher angewendeten Technologie erheblich vergrößert.

[0008] Zur Anwendung des Verfahrens ist ein Presswerkzeug für Planflächen in Form eines Pressbleches, Endlosbandes oder einer Presswalze vorgesehen, welches zur Verpressung eines fließfähigen Oberflächenmaterials mit einem Werkstück vorgesehen ist, wobei die Presswerkzeugoberfläche festhaftend ausgebildet ist und eine Schichtdicke von 0,1 bis 10 µm und eine Oberflächenhärte über 1.800 HV nach Vickers aufweist, sodass die Presswerkzeuge mit einer hoch abriebfesten Schutzschicht versehen sind und dadurch ein vorzeitiger Abrieb bei dem Beschichtungsvorgang von zum Beispiel HDF-Platten mit Al₂O₃ haltigen Overlayfilmen selbst bei einer ständig wiederkehrenden Relativbewegung zwischen Presswerkzeugoberfläche und der zur bearbeitenden Oberfläche verhindert wird. Die Presswerkzeuge werden hierbei nach der bekannten Oberflächenvorbehandlung, wie Toleranzschleifen, Polieren, Strukturieren und Mattieren, mit einem hoch abriebfesten, festhaftenden Überzug von Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten versehen. Bei einem derartigen Überzug hat sich überraschender Weise gezeigt, dass die verwendeten Al₂O₃ haltigen Overlayfilme kaum einen Abrieb auf den eingesetzten Pressblechoberflächen erzeugen und daher die Einsatzdauer beziehungsweise Standzeit der Pressbleche oder Presswerkzeuge erheblich vergrößert wird. Dieser Überzug, der Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten enthält, kann in einem plasmaaktivierten Abscheidungsprozess aus der Gasphase (chemical vapour deposition) bei relativ niedrigen Temperaturen unter 200°C auf die Oberflächen aufgebracht werden. Der 200°C auf die Oberflächen aufgebracht werden. Der Abscheidungsprozess findet in einer Hochvakuumapparatur statt, wobei nach dem Evakuieren bis in den Hochvakuumbereich gasförmige Kohlenwasserstoffe eingeleitet werden. Zur Verbesserung der Haftung der diamantähnlichen Schichten aus Kohlenstoff auf der Werkzeugoberfläche kann diese zuvor verchromt werden.

[0009] Für die Bildung der Schicht ist es erforderlich dem Presswerkzeug z. B. Pressblech eine elektrische Vorspannung (Gleich- oder Wechselspannung) bis zu einigen kV, vorzugsweise 100 bis 800 Volt, anzulegen. Das Pressblech wird dabei auf einer Elektrode in der Vakuumapparatur angeordnet. Weiterhin ist es für die Bildung der Schichten erforderlich, dass die verwendeten Kohlenwasserstoffgase nach der Aufspaltung im Plasma einmal Kohlenstoff und zum anderen energiereiche Ionen bilden.

[0010] Es wird empfohlen, die Abscheidung in einem Hochfrequenzfeld vorzunehmen, um einmal dickere Schichten abzuscheiden und zum anderen die Reproduzierbarkeit des Prozess zu gewährleisten.

[0011] Weiterhin sollte zur besseren Haftung der Beschichtung das Pressblech vorher angeätzt werden. Dieses erfolgt vorzugsweise in derselben Apparatur, in der auch der Überzug abgeschieden wird.

[0012] Die Anätzung geschieht durch Kathodenzerstäubung mittels Edelgas, wobei zum Beispiel Argon vorteilhaft ist. Die Einleitung des Edelgases wird unterbrochen, sobald die Gase die für den Überzug verantwortlich sind (Kohlenwasserstoffe) eingeleitet werden.

[0013] Zur weiteren Verbesserung der Haftfestigkeit des Überzugs an der Pressblechoberfläche, kann eine Zwischenschicht aus Silicium, Siliciumdioxid, Titanoxicarbid nach den bekannten Verfahren, z. B. durch Kathodenzerstäubung, aufgebracht werden.

[0014] Es hat sich ebenfalls als Vorteil herausgestellt, dass die Haftfähigkeit des Überzugs durch die vorherige Verchromung der Pressblechoberfläche gesteigert wird. Edelstahlbleche mit einem hohen Chromanteil lassen sich ebenfalls ohne vorherige Zusatzverchromung mit diamantähnlichen Schichten aus Kohlenstoff überziehen. Wichtig ist dabei, dass die eingesetzten Metalle gute Carbidbildner sind. Edelstähle mit hohen Nickelanteilen lassen sich entsprechend schlechter beschichten, hier empfiehlt es sich vorher die empfohlenen Zwischenschichten aufzubringen.

[0015] Die Abscheidung bei relativ niedrigen Temperaturen hat sich ebenfalls als Vorteil herausgestellt, da die Metallstruktur oder das Metallgefüge, beispielsweise bei Edelstahl im nachstehenden Ausführungsbeispiel, nicht beeinflusst wird, da die Beschichtungstemperatur deutlich unter der Rekristallisationsschwelle für Stähle liegt. Weiterhin wird das Verwerfen der Pressbleche, wie es bei höheren Temperaturen üblich ist, verhindert.

[0016] Ein Beispiel für die Beschichtung mit einer hochabriebfesten Oberfläche des Presswerkzeuges, das als Pressblech, Endlosband oder Presswalze ausgebildet sein kann, ist nach der Erfindung dadurch gegeben, dass ein Stahlblech der Werkstoff Nr. DIN 1.4006 oder AISI 410 zunächst beidseitig einen Toleranzschliff erhält, um die geforderte Planparallelität herzustellen, danach einen Feinschliff und eine Politur erhält, um das Blech für die anschließende Strukturierung vorzubereiten. Danach wird eine Ätzreserve durch Walzendruck, Siebdruck oder Direktbeschichtung einer Fotoschicht aufgetragen. Das so vorbereitete Pressblech wird dann nach den bekannten Ätzverfahren (Elysierverfahren- elektrolytischer Metallabtrag, konventionelles Ätzen mit Säuren usw.) strukturiert. Der Glanzgrad wird anschließend mittels Glasperlen oder anderen Strahlmedien im Blasverfahren hergestellt. Danach wird das Pressblech mit einer Chromschicht in einem Verchromungsbad überzogen. Die Chromschichtdicke betrug im vorliegenden Fall ca. 20 µm. Auf der Pressblechoberfläche wurde nun eine Beschichtung aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten und einer Schichtdicke von ca. 2,5 µm im Hochvakuum aufgebracht. Die Abscheidung erfolgt nach dem zuvor beschriebenen Verfahren, aus der Gasphase (Kohlenwasserstoff) in einem plasmaaktivierten Abscheidungsprozess. Dem Pressblech wird eine entsprechende Vorspannung von zum Beispiel 100 V Wechselspannung mit einer Frequenz von 25 - 30 MHz angelegt. Nachdem ein Hochvakuum erzeugt wurde, wird zur besseren Haftvermittlung ein Ätzprozess mittels Kathodenzerstäubung mit zum Beispiel Argongas bei einem Druck von 0,03 - 0,06 Pa vorgeschaltet. Danach wird das zur Beschichtung benötige Kohlenwasserstoffgas zum Beispiel Äthylen in die Apparatur eingeleitet, gleichzeitig wird die Zuführung von Argon abgeschaltet. Der Gasdruck des Äthylengases betrug 1,0 - 1,5 Pa.

[0017] Es wurde ein Pressblech mit einer Beschichtung aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten erzielt, wobei die Oberflächenhärte ca. 3000 HV aufwies. Damit liegt der Überzug beziehungsweise die Beschichtung in seiner Härte deutlich über den Wert des Aluminiumoxids, welches in den Overlayfilmen eingesetzt wird und es ergaben sich deutlich geringere Abriebwerte im Vergleich zu Pressblechoberflächen die nur verchromt waren.

[0018] Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur nochmals erläutert. Die Figur zeigt in einer Ausschnittsvergrößerung ein Presswerkzeug 1 mit einer Presswerkzeugoberfläche 2 aus Chromstahl DIN 1.4006/ AISI 410 1 mit einer Beschichtung 3 aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten und einer Chromschicht 4 als Zwischenschicht, die eine Holzporenstruktur 5 aufweist.

[0019] Die Presswerkzeuge 1 werden bevorzugt bei der Herstellung von kunststoffbeschichteten Holzwerkstoff- oder Laminatplatten, die beispielsweise bei der Herstellung von Möbeln verwendet werden, eingesetzt. Zur Oberflächengestaltung können die Presswerkzeuge 1 eine in ihrer Oberfläche eingeprägte Struktur 5 aufweisen. Das Einprägen einer solchen Struktur 5 in die zu bearbeitenden Werkstoffe geschieht mit Hilfe der Presswerkzeuge 1 in Form von großformatigen Pressblechen oder Endlosbändern. Die Presswerkzeuge 1 bestehen entweder aus Stahl- oder Messingblech mit einer Oberflächenstrukturierung oder aus einer mit Kupfer oder Messing beschichteten Stahlplatte, wobei die Oberflächenstrukturierung in die weitere Beschichtung eingearbeitet ist, die anschließend ggf. mit einer Hartverchromung versehen wird und eine erfindungsgemäße Beschichtung 3 erhält. Solche Presswerkzeuge 1 werden in einer Pressvorrichtung eingebaut, mit der die kunststoffbeschichteten Möbelbauplatten, Laminate oder dergleichen gefertigt werden. Zur kontinuierlichen Fertigung sind hierbei auch Pressen mit zwei umlaufenden Endlosbändern bekannt, zwischen denen das Pressgut zu Platten gepresst wird. Bei beiden Ausführungen können die dem Pressgut zugewandten Flächen eine Struktur 5 aufweisen, die in das Presslaminat eingeprägt wird. Soweit Laminate oder Overlayfolien eingesetzt werden, die mit abriebfesten Partikeln, beispielsweise Korund beziehungsweise Aluminiumoxid Al₂O₃, versehen sind, kommt die erfindungsgemäße Ausführung eines Presswerkzeugs 1 mit einer Beschichtung 3 aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten zum Einsatz, die zusätzlich auf die vorhandene strukturierte Oberfläche aufgebracht wird. Der besondere Vorteil liegt darin, dass aufgrund der vorhandenen Härte eine wesentlich höhere Abriebfestigkeit gegenüber den zu bearbeitenden Oberflächen vorhanden ist und somit die Standfestigkeit vergrößert wird.

Bezugszeichenliste

[0020] 

1

Presswerkzeug

2

Presswerkzeugoberfläche

3

Beschichtung

4

Chromschicht

5

Holzporenstruktur

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Prägung auf der Oberfläche eines Werkstücks
gekennzeichnet durch
die Verwendung eines Presswerkzeuges (1) mit einer Beschichtung (3) auf der Presswerkzeugoberfläche (2), welche aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten besteht und eine Oberflächenhärte über 1.800 HV nach Vickers aufweist, wobei ein fließfähiges Oberflächenmaterial mit dem Werkstück verpresst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Bearbeitung von Werkstoffen mit einer hoch abriebfesten Oberfläche durch Zusatz von Korund beziehungsweise Aluminiumoxid Al₂O₃ oder ähnlichen Materialien, deren Oberflächenhärte unterhalb der der Beschichtung (3) liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch die Ausbildung einer glatten oder strukturierten Oberfläche durch Plastifizierung, Formgestaltung und Verfestigung.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
gekennzeichnet durch die Bearbeitung von ein oder mehrschichtigen Werkstücken, insbesondere aus Kunststoffmaterialien, plattenförmigen Holzwerkstoffen, oder Laminaten mit oder ohne Overlaypapiere.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch die Aufheizung des Presswerkzeuges (1) in einem niedrigen Temperaturbereich deutlich unterhalb der Rekristallisationsschwelle der verwendeten Presswerkzeugmaterialien bis zum Schmelzpunkt der verwendeten Kunststoffe, Kunststoffbeschichtungen oder Overlaypapiere.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch die Bearbeitung großformatiger Planflächen der Werkstücke.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch die Bearbeitung von Duroplasten als Werkstoff oder Werkstoffbeschichtung.

8. Presswerkzeug (1) zur Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 in Form eines Pressbleches, Endlosbandes oder einer Presswalze,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Verpressung eines fließfähigen Oberflächenmaterials mit einem Werkstück die Presswerkzeugoberfläche (2) eine festhaftend ausgebildete, gehärtete Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten aufweist, wobei die Beschichtung eine Schichtdicke von 0,1 bis 10 µm und eine Oberflächenhärte von über 1.800 HV nach Vickers aufweist.

9. Presswerkzeug nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung (3) aus amorphem Kohlenstoff besteht.

10. Presswerkzeug nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zur Bearbeitung vorgesehene Presswerkzeugoberfläche (2) glatt oder strukturiert ausgebildet ist.

11. Presswerkzeug nach Anspruch 8, 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Grundmaterial des Presswerkzeuges aus Stahl, insbesondere Edelstahl besteht oder ein Messingwerkstoff ist.

12. Presswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Presswerkzeugoberfläche (2) vor dem Auftrag der Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten mit einem Edelgas mittels Kathodenzerstäubung angeätzt ist.

13. Presswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten eine Zwischenschicht aus Chrom auf der Presswerkzeugoberfläche (2) vorhanden ist.

14. Presswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten eine Zwischenschicht aus Silizium, Siliziumdioxid, Titanoxicarbit durch Kathodenzerstäubung aufgebracht wird oder dass die Zwischenschicht aus Titannitrit besteht und im Hochvakuum mittels eines Plasmalichtbogens abgeschieden wird.

15. Presswerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung (3) aus Kohlenstoff mit diamantähnlichen Schichten in einem plasmaaktivierten Abscheidungsprozess aus der Gasphase (chemical vapour deposition) bei niedrigen Temperaturen unter 200°Celsius im Hochvakuum auf der Presswerkzeugoberfläche (2) erfolgt.

Claims

1. Method for the production of embossing on the surface of a workpiece, characterized by the use of a press tool (1) having a coating (3) on the press tool surface (2) which consists of carbon with diamond-like layers and has a surface hardness of more than 1800 HV according to Vickers, a flowable surface material being pressed with the workpiece.

2. Method according to Claim 1, characterized by the processing of materials having a highly abrasion-resistant surface by addition of corundum or aluminium oxide Al₂O₃ or similar materials, the surface hardness of which is less than that of the coating (3).

3. Method according to Claim 1 or 2, characterized by the formation of a smooth or structured surface by plastification, shaping and solidification.

4. Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized by the processing of one-layer or multilayer workpieces, in particular comprising plastic materials, sheet-like wood-base materials or laminates with or without overlay papers.

5. Method according to Claims 1 to 4, characterized by the heating of the press tool (1) in a low temperature range substantially below the recrystallization threshold of the press tool materials used up to the melting point of the plastics, plastic coatings or overlay papers used.

6. Method according to one or more of Claims 1 to 5, characterized by the processing of extensive planar surfaces of the workpieces.

7. Method according to one or more of Claims 1 to 6, characterized by the processing of thermosetting plastics as material or material coating.

8. Press tool (1) for use of the method according to one or more of Claims 1 to 7, in the form of a press plate, a continuous belt or a press roll, characterized in that, for pressing a flowable surface material with a workpiece, the press tool surface (2) has a firmly adhering, hardened coating (3) comprising carbon with diamond-like layers, the coating having a layer thickness of from 0.1 to 10 µm and a surface hardness of more than 1800 HV according to Vickers.

9. Press tool according to Claim 8, characterized in that the coating (3) consists of amorphous carbon.

10. Press tool according to Claim 8 or 9, characterized in that the press tool surface (2) provided for processing is smooth or structured.

11. Press tool according to Claim 8, 9 or 10, characterized in that the base material of the press tool consists of steel, in particular stainless steel, or a brass material.

12. Press tool according to one or more of Claims 8 to 11, characterized in that the press tool surface (2) is etched with a noble gas by means of cathode sputtering before application of the coating (3) comprising carbon with diamond-like layers.

13. Press tool according to one or more of Claims 8 to 12, characterized in that an intermediate layer of chromium is present on the press tool surface (2) between the coating (3) comprising carbon with diamond-like layers.

14. Press tool according to one or more of Claims 8 to 13, characterized in that an intermediate layer of silicon, silicon dioxide or titanium oxycarbide is applied by cathode sputtering between the coating (3) comprising carbon with diamond-like layers, or in that the intermediate layer consists of titanium nitride and is deposited in a high vacuum by means of a plasma arc.

15. Press tool according to one or more of Claims 8 to 14, characterized in that the coating (3) comprising carbon with diamond-like layers is applied to the press tool surface (2) in a plasma-activated deposition process from the gas phase (chemical vapour deposition) at low temperatures below 200°Celsius in a high vacuum.

Revendications

1. Procédé de réalisation d'une gravure sur la surface d'une pièce à usiner caractérisé par l'utilisation d'un outil de compression (1) avec un revêtement (3) sur la surface (2) de l'outil de compression qui est en carbone avec des couches analogues au diamant et présente une dureté de surface selon Vickers supérieure à 1.800 HV, une matière superficielle coulable étant comprimée avec l'outil.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le traitement de matières avec une surface à haute résistance à l'abrasion par ajout de corindon ou d'oxyde d'aluminium Al₂O₃ ou de matières analogues, dont la dureté de surface est inférieure à celle du revêtement (3).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par la création d'une surface lisse ou structurée, par plastification, façonnage et consolidation.

4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le traitement d'une ou de plusieurs pièces à usiner multicouches, notamment en matières plastiques, en matières sous forme de panneaux à base de bois, en laminés, avec ou sans papier overlay.

5. Procédé selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé par l'échauffement de l'outil de compression (1) dans une plage basse température, nettement inférieure au seuil de recristallisation des matières utilisées pour l'outil de compression jusqu'au point de fusion des matières plastiques, des revêtements en matières plastiques ou des papiers overlay utilisés.

6. Procédé selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé par le traitement de surfaces planes de grand format des pièces à usiner.

7. Procédé selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 6 caractérisé par le traitement de résines thermodurcissables en tant que matière ou que revêtement de la matière.

8. Outil de compression (1) pour l'application du procédé selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 1 à 7 sous la forme d'une tôle de compression, d'une bande sans fin ou d'un rouleau compresseur, caractérisé en ce que pour la compression d'une matière superficielle fluide avec une pièce à usiner, la surface (2) de l'outil de compression présente un revêtement (3) trempé, conçu de façon adhérente en carbone avec des couches analogues au diamant, le revêtement présentant une épaisseur de couche de 0,1 à 10 µm et une dureté de surface supérieure selon Vickers à 1.800 HV.

9. Outil de compression selon la revendication 8, caractérisé en ce que le revêtement (3) est en carbone amorphe.

10. Outil de compression selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les surfaces de l'outil de compression (2) prévues pour le traitement sont conçues de façon lisse ou structurée.

11. Outil de compression selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que la matière de base de l'outil de compression est en acier, notamment en acier surfin ou est une matière à base de laiton.

12. Outil de compression selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 8 à 11 caractérisé en ce que la surface de l'outil de compression (2) est décapée au gaz inerte par pulvérisation cathodique, avant l'application du revêtement (3) en carbone avec des couches analogues au diamant.

13. Outil de compression selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'une couche intermédiaire en chrome est présente sur la surface de l'outil de compression (2), entre le revêtement (3) en carbone avec des couches analogues au diamant.

14. Outil de compression selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'une couche intermédiaire en silicium, en dioxyde de silicium, en oxycarbure de titane est appliquée par pulvérisation cathodique entre le revêtement (3) en carbone avec des couches analogues au diamant ou en ce que la couche intermédiaire est en nitrite de titane et en ce qu'elle est précipitée sous vide très poussé, à l'arc plasma.

15. Outil de compression selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le revêtement (3) en carbone avec des couches analogues au diamant est appliqué au cours d'un processus de précipitation activé par plasma à partir de la phase gazeuse (chemical vapour deposition) à basses températures inférieures à 200°C sous vide très poussé sur la surface de l'outil de compression (2).

Zeichnung