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Title:
COMPOSITE BODY WITH A DECORATIVE LAYER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/027926
Kind Code:
A1
Abstract:
A composite body consisting of a support and at least one decorative layer joined thereto. The support consists essentially of a natural and/or synthetic thermoplastic or thermoelastic polymer. Such a support can, for instance, be used for floor coverings such as parquet or for inlaid work. The invention also relates to a method for the production of a composite body, whereby the decorative layer is compressed with the support at a high pressure and high temperature to obtain said polymer.

Inventors:
NAEGELE HELMUT (DE)
PFITZER JUERGEN (DE)
EYERER PETER (DE)
EISENREICH NORBERT (DE)
ELSNER PETER (DE)
ECKL WILHELM (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/008592
Publication Date:
May 18, 2000
Filing Date:
November 09, 1999
Export Citation:
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Assignee:
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
TECNARO GES ZUR IND ANWENDUNG (DE)
NAEGELE HELMUT (DE)
PFITZER JUERGEN (DE)
EYERER PETER (DE)
EISENREICH NORBERT (DE)
ELSNER PETER (DE)
ECKL WILHELM (DE)
International Classes:
B27M3/00; B27M3/06; B29C43/18; B27D5/00; B32B9/02; B32B27/06; B32B33/00; B32B37/10; B44C1/18; B44C1/20; B44C1/26; B44C1/28; B44C3/12; B44C5/06; C08L97/00; C08L101/00; E04F13/18; E04F15/02; E04F15/10; (IPC1-7): C08L101/00; C08L97/00; B32B9/02
Foreign References:
DE2550768A11977-05-26
DE29710825U11998-01-08
DE3302599A11983-08-25
DE19706642A11998-08-27
EP0644044A11995-03-22
GB2284612A1995-06-14
Attorney, Agent or Firm:
Lichti, Heiner (Postfach 41 07 60 Karlsruhe, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verbundkörper, bestehend aus einem Träger und wenig stens einer mit diesem verbundenen Dekorschicht aus einem natürlichen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger im wesentlichen aus wenigstens einem natürlichen und/oder synthetischen thermoplastischen oder thermoelastischen Polymer besteht.
2. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Träger aus einem natürlichen Polymer auf der Basis von Lignin besteht.
3. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Träger aus wenigstens einem Polyolefin, Polyamid, Polyester, Polyacetat, Polycarbonat, Polyurethan, Vinylpolymer oder Copolymer hiervon besteht.
4. Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem PolymerBlend aus wenigstens einem synthetischen und wenigstens einem natürlichen Polymer, insbesondere Lignin, besteht.
5. Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit Naturfa sern, wie Hanf, Cellulose, Holzfasern od. dgl., verstärkt ist.
6. Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorschicht ein Holzfurnier aufweist.
7. Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorschicht ein Vlies, Geflecht, Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege od. dgl. aus Naturfasern aufweist.
8. Verbundkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem plattenförmigen Träger und dem Holzfurnier ein Vlies, Geflecht, Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege od. dgl. angeordnet ist.
9. Verbundkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß das Vlies, Geflecht, Gewebe, Gewirke, Gestricke oder Gelege aus Naturfasern besteht.
10. Verbundkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die Naturfasern Hanffasern sind.
11. Verwendung eines Verbundkörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 für Fußbodenbeläge, insbesondere Parkett.
12. Verwendung eines Verbundkörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, für Wandoder Deckenverkleidun gen.
13. Verwendung eines Verbundkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für Einlegearbeiten, insbesondere Intarsien.
14. Verwendung nach Anspruch 13 für die Sichtseiten von Möbeln, Musikinstrumenten, Gehäusen, Innenverklei dung undausstattung von Kraftfahrzeugen.
15. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß die Dekorschicht in einen aus wenigstens einem natürlichen und/oder synthetischen thermopla stischen oder thermoelastischen Polymer bestehenden Träger bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur eingepreßt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorschicht in eine Heißpresse eingelegt, der Träger aufgelegt und durch Schließen der Presse die Dekorschicht in die Oberfläche des Trägers eingepreßt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn zeichnet, daß der Preßdruck zwischen 40 und 400 bar beträgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß die Preßtemperatur zwi schen 120 und 180°C beträgt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, da durch gekennzeichnet, daß die Einpreßtiefe der Dekorschicht im wesentlichen der Dicke der Dekor schicht entspricht.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, da durch gekennzeichnet, daß die Einpreßtiefe der Deckschicht kleiner als deren Dicke ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, da durch gekennzeichnet, daß mehrere Dekorschichten unterschiedlicher Art in die Heißpresse eingelegt und gemeinsam mit dem Träger verpreßt werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dekorschichten einander teilweise über deckend oder überlappend in die Heißpresse eingelegt und gemeinsam mit dem Träger verpreßt werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, da durch gekennzeichnet, daß in die Heißpresse nach Einlegen der Dekorschicht eine Schicht aus Fasern eingelegt diese zusammen mit dem Träger verpreßt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, da durch gekennzeichnet, daß auf die Dekorschicht eine Oberflächenstruktur aufgeprägt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, da durch gekennzeichnet, daß der Träger mit natürlichen Verstärkungsfasern wie Hanf, Cellulose, Holzfasern od. dgl. versetzt wird.
Description:
Verbundkörper mit einer Dekorschicht Die Erfindung betrifft einen Verbundkörper, bestehend aus einem Träger und wenigstens einer mit diesem verbundenen Dekorschicht aus einem natürlichen Werkstoff.

Derartige Verbundkörper sind bekannt und finden bei- spielsweise Verwendung als Fußbodenbeläge, wie Parkett, oder als Einlegearbeiten, wie Intarsien, wobei der Träger in der Regel aus Holz-oder Preßspanplatten besteht. Es sind z. B. Parkettafeln aus Weichholzträgern bekannt, auf denen kleine Edelholzdickten unterschiedlicher Formen aufgeleimt sind, wobei zwischen Mosaikparkett mit mosaik- artiger Zusammensetzung der aufgeleimten Dickten und Parkettlamellen mit in z. B. quadratischen Mustern aufge- leimten Dickten unterschieden wird.

Bei ornamentalen oder figürlichen Intarsien werden aus einem plattenförmigen Träger aus Holz oder Preßspan entsprechende Ausnehmungen ausgehoben und mit andersfar- bigen Materialien, wie Holz, Elfenbein, Perlmut, Schild- patt, Schmuckstein oder Metall gefüllt, wobei die Füll- stücke in der Regel ebenfalls eingeleimt werden. Die Fertigung derartiger Verbundkörper, insbesondere für

Intarsien, ist aufwendig und teuer, da die Ausnehmungen in der Holz-oder Preßspanplatte durch spanende Bearbei- tung unter Einhaltung enger Toleranzen erzeugt werden müssen. Ferner werden zur Herstellung solcher Verbundkör- per grole Mengen an Klebstoff benötigt. Auch ist häufig ein Überschleifen der Oberfläche erforderlich, um Uneben- heiten durch Versatz oder zu hohe Dickentoleranzen der Füllstücke auszugleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbund- körper der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der wesentlich kostengünstiger herstellbar ist und eine klebstofffreie Fertigung ermöglicht. Sie ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbund- körpers gerichtet.

Der erste Teil dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verbundkörper der eingangs genannten Art dadurch gelöst, da$ der Träger im wesentlichen aus wenigstens einem natürlichen und/oder synthetischen thermoplasti- schen oder thermoelastischen Polymer besteht.

Durch die Substitution des Holzträgers durch einen aus einem thermoplastischen oder thermoelastischen Polymer bestehenden Träger ist der erfindungsgemäße Verbundkörper beispielsweise durch Einpressen der Dekorschicht in den zumindest auf die Temperatur des Fließübergangsbereichs des Polymers erwärmten Träger auf einfache und kostengün- stige Weise herstellbar. Die Verbindung zwischen Träger und Dekorschicht wird hierbei einerseits durch Formschluß und andererseits durch das Eindringen der Polymerschmelze zumindest in die unmittelbar angrenzende Oberfläche der in der Regel rauhen oder offenporigen Struktur der Dekor- schicht aus natürlichen Werkstoffen erreicht. Auf diese Weise ist eine dauerhafte, feste und klebstofffreie Verbindung gewährleistet. Falls gewünscht, kann der

erfindungsgemäße Verbundkörper in den Träger eingepreßte Einlagen aus verschiedenen Dekormaterialien, wie Holzfur- nier, Perlmut, Schildpatt, Schmuckstein, Metall, Leder, Kork oder anderen vom Betrachter als ästhetisch empfunde- nen Materialien aufweisen. Der Träger kann mit einem oder mehreren, insbesondere verschiedenfarbigen Holzfurnieren zur Erzielung ornamentaler oder figürlicher Muster be- schichtet sein, wobei die Furniere eine ebene oder profi- lierte Oberfläche bilden können, oder die Furniere sind unter Bildung einer dreidimensionalen Oberfläche in verschiedenen, zum Träger parallelen Ebenen angeordnet.

Der Träger kann im wesentlichen plattenförmig sein, aber auch jede andere Form haben, z. B. quaderförmig, zylin- drisch etc. ausgebildet sein.

Besteht der Träger aus einem synthetischen Polymer, so können sämtliche bekannten thermoplastischen oder thermo- elastischen Polymere, wie Polyolefine, Polyamide, Poly- ester, Polyacetate, Polycarbonate, Polyurethane, Vinyl- polymere oder Copolymere hiervon verwendet werden.

Aus der Forderung nach Schonung der Mineralölresourcen, aus denen die Grundstoffe der Kunststoffsynthese gewonnen werden, ergibt sich die Notwendigkeit einer Substitution synthetischer durch natürliche Polymere. Diese Notwendig- keit besteht umso mehr, als bei der häufig einzigen Möglichkeit der Abfallbeseitigung, nämlich der Verbren- nung, synthetische Kunststoffe erhebliche CO2-Emis- sionen, häufig begleitet von toxischen Emissionen, erzeu- gen. Aus diesem Grund ist in bevorzugter Ausführung vorgesehen, daß der Träger im wesentlichen aus einem natürlichen Polymer auf der Basis von Lignin besteht.

Polymere aus nachwachsenden natürlichen Rohstoffen zeich- nen sich durch eine ökologisch neutrale CO2-Bilanz aus, da bei Verbrennung der natürlichen Polymere der Atmosphäre nicht mehr CO2 zugeführt wird, als ihr

beim Wachstum der Rohstoffe entzogen wurde. Desweiteren sind insbesondere biologisch abbaubare bzw. kompostierba- re natürliche Polymere von vorrangigem Interesse, da diese im Vergleich mit den meisten synthetischen Polyme- ren in einem wesentlich kürzeren Zeitraum und in der Regel rückstandslos abgebaut werden.

Während viele Kunststoffe auf der Grundlage natürlicher Polymere bzw. durch Oxidation, Enzymbehandlung od. dgl. modifizierter natürlicher Polymere schlechtere Werkstoff- eigenschaften als synthetische Kunststoffe aufweisen, zeichnet sich Lignin durch eine hohe Festigkeit, Steifig- keit, Schlagzähigkeit sowie durch eine hohe Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung aus. Weiterhin ist Lignin ein geeignetes Dämmittel zur Wärme-und Schallisolierung.

Lignin ist ein hochmolekulares polyphenolisches Makro- molekül, das in verholzenden Pflanzen die Räume zwischen den Zellmembranen ausfüllt und zu Holz werden läßt, wobei ein Mischkörper aus druckfestem Lignin und zugfester Cellulose entsteht. Lignin fällt in großen Mengen als Nebenprodukt bei der Zellstoffgewinnung an und ist somit in großen Mengen verfügbar. Hierbei entstehen beim Auf- schluß des Holzes Ligninsulfonsäuren als Bestandteil der Sulfitablaugen, in denen die Ligninsulfonsäuren als Phenolate ("Alkali-Lignin") gelöst sind. Durch Behandlung mit Schwefelsäure und Kohlendioxid kann die Ligninsäure ausgefällt werden. Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundkörpers kann aufgrund seiner hohen Verfügbarkeit beispielsweise Alkali-Lignin als Pulver, wie es bei der Aufarbeitung von Abwässern aus der Celluloseverarbeitung durch Verdampfen erhalten und bisher überwiegend ver- brannt wird, oder z. B. in Alkoholen, wie Glykol, gelöster Form eingesetzt werden.

Es kann auch ein ligninhaltiges Naturstoffgranulat gemäß der EP 0 720 634 B1 eingesetzt werden, das aus Alkali-

Lignin und Proteinen bzw. Proteinderivaten hergestellt und aus einer stereochemischen Modifikation durch Behand- lung mit organischen Säuren, insbesondere Essigsäure, hervorgeht und thermoplastisch zu Formteilen verarbeitbar ist. Dieses Material ist verrott-und kompostierbar.

Der Träger des erfindungsgemäßen Verbundkörpers kann auch aus einem Polymer-Blend aus wenigstens einem syntheti- schen und wenigstens einem natürlichen Polymer, insbeson- dere Lignin, bestehen. Durch die Kombination unterschied- licher Polymere ist es insbesondere möglich, die für die bestimmungsgemäße Verwendung des Verbundkörpers jeweils günstigen Eigenschaften der beiden Polymerkomponenten kombinatorisch zu nutzen oder die erwünschten Werkstoff- eigenschaften einer Polymerkomponente hervorzuheben, während die unerwünschten Werkstoffeigenschaften dieser Komponente je nach Mischungsverhältnis bis zu einem gewissen Grad von der anderen Komponente überdeckt wer- den. Hierdurch lassen sich Verbundkörper bereitstellen, deren Eigenschaften gezielt auf den jeweiligen techni- schen Verwendungszweck eingestellt werden können.

Um eine erhöhte Formstabilität zu erzielen, kann der Träger mit Verstärkungsfasern verstärkt sein, wobei aus den genannten Gründen die Verwendung von Naturfasern, wie Hanf-, Cellulose-, Holzfasern od. dgl. bevorzugt ist.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß der erfin- dungsgemäße Verbundkörper als Dekorschicht ein Holzfur- nier aufweist. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß der Verbundkörper alternativ oder zusätzlich als Dekorschicht ein Vlies, Geflecht, Gewebe, Gewirke, Ge- stricke, Gelege od. dgl. aus Naturfaser aufweist. Im erstgenannten Fall kann der Verbundkörper ferner zwischen dem Träger und dem Holzfurnier ein Vlies, Geflecht,

Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege od. dgl. aufweisen.

Vorzugsweise besteht dieses aus Naturfasern, so daß der erfindungsgemäße Verbundkörper insbesondere in Verbindung mit einem Träger auf der Basis von Lignin vollständig aus Naturstoffen besteht. Das Vlies, Geflecht, Gewebe, Gewir- ke, Gestricke oder Gelege kann beispielsweise aus Flachs-, Sisal-, Ramie-, Miscanthus-, Cellulose-oder Holzfasern bestehen. In bevorzugter Ausführung ist die Verwendung von Hanffasern vorgesehen, da diese im Ver- gleich mit anderen Naturfasern hochwertige Werkstoff- eigenschaften, wie eine hohe Zugfestigkeit, aufweisen.

Das Geflecht, Gewebe, Gewirke, Gestricke oder Gelege dient einerseits als Haftvermittler zwischen dem Träger und dem Holzfurnier und verhindert andererseits bei- spielsweise ein Durchschlagen der Polymerschmelze beim Preßvorgang.

Der erfindungsgemäße Verbundkörper ist für viele Verwen- dungszwecke geeignet. Er bietet sich aufgrund seines Eigenschaftsspektrums, seiner Farbe und seiner Konsistenz als Ersatz für zur Gänze aus Holz oder Holzwerkstoffen bestehender Verbundkörper an. Aufgrund der guten wärme- und schalldämmenden Eigenschaften von Lignin ist der Verbundkörper insbesondere für Fußbodenbeläge, wie Par- kett, für Wand-und Deckenverkleidungen od. dgl. geeig- net.

Der erfindungsgemäße Verbundkörper eignet sich desweite- ren insbesondere für Einlegearbeiten, wie Intarsien, indem die im allgemeinen aus Holz oder Preßspan bestehen- de Grundplatte durch den aus wenigstens einem natürlichen und/oder synthetischen thermoplastischen oder thermoela- stischen Polymer bestehenden, z. B. plattenförmigen Träger ersetzt wird. Der erfindungsgemäße Verbundkörper eignet sich beispielsweise als ornamentale Sichtseite von Mö- beln, Musikinstrumenten, Gehäusen jeglicher Art, von

Fahrzeuginnenverkleidungen und-ausstattungen, wie Arma- turenbrettern, Lenkrädern, Mittelkonsolen od. dgl.

Der zweite Teil der Erfindungsaufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines gattungsgemäßen Verbund- körpers dadurch gelöst, daß die Dekorschicht in einen aus wenigstens einem natürlichen und/oder synthetischen thermoplastischen oder thermoelastischen Polymer beste- henden Träger bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur eingepreßt wird.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die Dekorschicht in eine Heißpresse eingelegt, der Träger aufgelegt und durch Schließen der Presse die Dekorschicht in die Oberfläche des Trägers eingepreßt wird.

Dadurch lassen sich Dekorschichten und gegebenenfalls weitere vorzugsweise natürliche Materialien, wie Holz, Elfenbein, Perlmut, Schildpatt, Schmucksteine od. dgl. in den Träger einbringen, ohne daß eine aufwendige Vorbe- handlung des Trägers, wie beispielsweise das Ausheben von Vertiefungen erforderlich ist. Besteht der Träger hierbei insbesondere aus Lignin, so vermittelt der Verbundkörper aufgrund des holzartigen Charakters des Lignins ein holzartiges Aussehen sowie eine holzartige Haptik.

Der Preßdruck beträgt je nach verwendetem Polymer bzw. je nach verwendeter Polymermischung des Trägers vorzugsweise zwischen 40 und 400 bar. Die Preßtemperatur beträgt vorzugsweise zwischen 120 und 180°C und entspricht wenig- stens der Temperatur des Schmelzübergangsbereichs des für den Träger verwendeten Polymers.

Die Einpreßtiefe der Dekorschicht kann variiert werden, so daß sie entweder im wesentlichen deren Stärke ent- spricht, wobei der Verbundkörper eine ebene Oberfläche

aufweist, oder die Einpreßtiefe wird etwas kleiner als die Dicke der Dekorschicht gewählt, wobei verschiedenar- tige Dekorschichten in mehreren parallelen Ebenen liegen können, was insbesondere bei Intarsien optisch beein- druckend ist. Die Dekorschichten können auch teils über- deckend oder überlappend in die Heißpresse eingelegt werden und gleichwohl nach dem Verpressen eine ebene Oberfläche bilden.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß insbesonde- re nach dem Einlegen einer Dekorschicht in Form von Holzfurnieren in die Heißpresse auf diese ein Geflecht, Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege od. dgl., insbesondere aus Naturfasern, aufgebracht wird, um ein Durchschlagen der Polymerschmelze oder flüssiger Komponente derselben auf die Oberfläche der Dekorschicht zu verhindern und einen festen, klebstofffreien Verbund zu gewährleisten.

Auf die Deckschicht kann bei Verwendung von Holzfurnieren beispielsweise auch eine Oberflächenstruktur aufgeprägt werden, indem z. B. ein Profil auf der dem Furnier zuge- ordneten Innenfläche der Heißpresse beim Schließen der- selben in das Furnier eindringt. Somit können z. B. durch Modifikation der dem Furnier zugeordneten Innenfläche der Heißpresse rauhe oder lederartige Oberflächen der Dekor- schicht erzielt werden, ohne daß ein zusätzlicher Verfah- rensschritt erforderlich ist.

Der Träger kann vor Einpressen der Dekorschicht mit insbesondere natürlichen Verstärkungsfasern, wie Hanf-, Cellulose, Holzfasern od. dgl., versetzt werden.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeich- nung gezeigten Ausführungsbeispiels in Form einer aus einem erfindungsgemäßen Verbundkörper bestehenden Einle- gearbeit, z. B. eines Schachbretts erläutert.

Der in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Verbundkörper besteht aus einem plattenförmigen Träger 1 aus Lignin sowie mehreren, in den Träger 1 eingepreßten mehrfarbi- gen, schachbrettartig angeordneten Holzfurnieren 2.

Hierbei können die dunklen Furniere 2a beispielsweise aus Wurzelholz und die hellen Furniere 2b beispielsweise aus Ahornholz bestehen. Die das schachbrettförmige Muster begrenzenden Leisten 2c können direkt von dem Träger, insbesondere aus Lignin, gebildet sein, während die Felderkennungen 2d beispielsweise aus einem Furnier aus Kirschbaum zugeschnitten sind. Der gezeigte Verbundkörper weist eine ebene Oberfläche auf, was auf einfache Weise durch Einlegen der einzelnen Furniere 2a, 2b, und 2d in eine Heißpresse und anschließendes Verpressen mit dem Träger 1 erreicht werden kann. Zwischen dem Träger und dem Holzfurnier 2 kann beispielsweise ein Gewebe aus Hanffasern angeordnet sein, welches ein Durchschlagen des plastifizierten Lignins bzw. seiner leichtflüssigen Komponenten auf die Oberfläche beim Preßvorgang verhin- dert und einen festen Verbund gewährleistet.