Haller, Heinz (Anne-Frank-Weg 34, Plochingen, 73207, DE)
| 1. | Verfahren zum Herstellen eines blattoder bahnförmi gen dekorativen, kratzund/oder abriebfesten Be schichtungsmaterials, insbesondere Beschichtungsfolie, mit den Schritten : Beschichten einer Trägerschicht (10) aus Papier und/oder Kunststoff mit einer flüssigen oder pa stösen, von organischen Lösungsmitteln freien Basisschicht (12), die strahlenhärtende, jedoch keine thermisch härtenden Harze sowie einen ab rasiven, bevorzugt anorganischen Füllstoff auf weist, Trocknen der mit der Basisschicht (12) beschichteten Trägerschicht (10), insbesondere unter Wärmezufuhr, Aufbringen einer ein strahlenhärtendes Harz und keine abrasiven Füllstoffe enthaltenden Deck schicht (14) auf die getrocknete, unvernetzte Basisschicht (12) und gemeinsames Aushärten und/oder Vernetzen der Deckschicht sowie der strahlenhärtenden Harze in der Basisschicht durch Bestrahlen der Deck schicht mit UVund/oder Elektronenstrahlen. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige oder pastöse Basisschicht (12) in einer Schichtdicke zwischen 10 und 100 Mikrometern aufgetragen wird und/oder in einer solchen Schicht dicke aufgetragen wird, dass die Basisschicht im ge trockneten Zustand eine Dicke zwischen 20 und 70 Mi krometern aufweist, und/oder die Deckschicht (14) in einer Schichtstärke zwischen 10 und 30 Mikrometern aufgebracht wird. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlenhärtenden Harze der Basisschicht ein wässriges Gemisch aus großmolekula ren und kleinmolekularen Präpolymeren sind, wobei bevorzugt die Partikelgröße der abrasiven Füllstoffe einer Schichtdicke der Basisschicht (12) angepasst ist. |
| 4. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Deckschicht lösungsmittel freie und/oder wasserfreie Harze oder Harze in einer strahlenhärtenden, wässrigen Dispersion eingesetzt werden, die einen Wassergehalt von maximal 70 % auf weist/en. |
| 5. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht vor dem Aushär ten und/oder Vernetzen strukturiert wird und weiter bevorzugt die Strukturierung der Deckschicht bild lich synchron mit einem vor dem Beschichten auf der Trägerschicht (10) aufgedruckten Muster erfolgt. |
| 6. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlenhärtende Harz der Deckschicht in seiner molekularen Struktur durch Nanopartikel modifiziert wird. |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht eine trockene Bahn ist, die aus der Gruppe bestehend aus vorimprä gniertem Papier mit thermischem oder strahlenver netzbarem Bindemittel, Kunststofffolie, Holzfurnier, Faserstoffbahn und/oder flexibles Paneelen strubstrat, ausgewählt wird. |
| 8. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen der Basisschicht so erfolgt, dass die mit der Trägerschicht beschich tete Basisschicht eine Restfeuchte unter 1 % auf weist und/oder die mit der Basisschicht beschichtete Trägerschicht klebfrei und wickelfähig vorliegt. |
| 9. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn zeichnet durch das Aufbringen eines thermisch reak tiven Klebers auf die der Basisschicht entgegenge setzten Seite der Trägerschicht, wobei der Kleber ein Auftragsgewicht im Bereich zwischen 2 und 20 gr./m2, bevorzugt 2 bis 10 gr./m2, weiter bevorzugt 2 bis 5 grO/m2, aufweist und/oder der Kleber eine Reaktionstemperatur < 160°C, bevorzugt < 100°C, auf weist. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber so ausgewählt und eingerichtet ist, dass der Schritt des gemeinsamen Aushärtens und/oder Vernetzens der Deckschicht und der Basisschicht keine Aktivierung des Klebers bewirkt. |
| 11. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Beschichtens der Trägerschicht, des Trocknens der beschichteten Trägerschicht, des Aufbringens der Deckschicht und des gemeinsamen Aushärtens und/oder Vernetzens in einem durchgehenden, kontinuierlichen Verfahrensab lauf (inline) erfolgt. |
| 12. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekenn zeichnet durch das Aufpressen des dekorativen, kratzund/oder abriebfesten Beschichtungsmaterials auf einen Träger aus Papier, Kunststoff, Holz oder Holzwerkstoffe mittels einer statischen Presse oder mittels einer kontinuierlich arbeitenden Doppelband presse mit einem Druck im Bereich zwischen 1 und 80 bar sowie einer Temperatur im Bereich zwischen 100°C und 180°C. |
| 13. | Blattoder bahnförmige dekorative Beschichtungsfo lie mit einer Trägerschicht (10) aus Papier und/oder Kunststoff, einer auf der Trägerschicht gebildeten, ein strahlenhärtendes, jedoch kein thermisch härten des Harz sowie einen abrasiven, bevorzugt anor ganischen Füllstoff aufweisenden Basisschicht (12) und einer auf der Basisschicht gebildeten Deck schicht (14), die ein strahlenhärtendes Harz und keine abrasiven Füllstoffe aufweist, wobei die Beschichtungsfolie eine Abriebfestig keit von mehr als 1.500 Umdrehungen, bevorzugt von mehr als 2.500 Umdrehungen, gemessen nach EN 13329 (Methode S42), aufweist. |
| 14. | Beschichtungsfolie nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Basisschicht und die Deckschicht im ausgehärteten und/öder vernetzten Zustand eine gemein same Dicke von weniger als 50 Mikrometern aufweisen und transparent sind. |
| 15. | Beschichtungsfolie nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Basisschicht sowie die Deckschicht sichtbare Trägerschicht aus Papier und/oder Kunststoff eine Bemusterung aufweist. |
| 16. | Beschichtungsfolie nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (14) eine Strukturierung aufweist, wobei die Strukturierung bildlich mit einer auf der Trägerschicht vorgesehenen Bemusterung oder Bedruckung synchronisiert ist. |
| 17. | Verwendung der Beschichtungsfolie nach einem der An sprüche 1 bis 16 zum Herstellen von Fußböden, insbe sondere flexiblen Fußbodenelementen, Arbeitsplatten, Türen, Fensterbänken, Möbeln, Oberflächen von Küchen oder von industriellen oder LaborUmgebungen. |
Aus dem Stand der Technik sind dekorative Beschichtungsfo- lien, etwa in Form von sogenannten Finish-Folien, allgemein bekannt ; sie werden da beispielsweise zum Herstellen von Möbeln verwendet und ausnahmsweise zur Herstellung von La- minatfußböden.
Insbesondere in diesem Einsatzgebiet bzw. für die Beschich- tung von anderen, stark beanspruchten Flächen wie etwa im Küchen-oder industriellen Produktionsbereich kommt es be- sonders auf die Abriebfestigkeit einer mit einer Beschich- tungsfolie erzeugten Beschichtung an. Aus dem Stand der Technik sind dabei Vorgehensweisen bekannt, bei welchen für Laminatfußböden korundhaltige, duroplastische Harze verwen- det werden ; der Korund ist entweder in einem (ansonsten füllstofffreien) Papierträger enthalten, der dann mit Mela- min-Formaldehyd-Harz getränkt wird, oder geeignete Papiere werden mit korundhaltigen Harzen imprägniert (siehe hierzu etwa die DE 195 08 797 C1). Nach dem Aufpressen der Harz- filme mit einem darunter liegenden, ebenfalls mit Harz im- prägnierten (und typischerweise bedruckten) Papier auf eine Trägerplatte erhält man einen dekorativen Werkstoff mit abriebfester, duroplastischer Beschichtung.
Eine alternative Vorgehensweise zum Herstellen von abrieb- festen Beschichtungen ist in der DE 42 19 446 offenbart : In strahlenhärtende Bindemittel werden Füllstoffe (meist Ko- rund) eingebracht, wobei die Bindemittel dann flüssig auf einen Träger aufgebracht werden. Nach einer Vernetzung durch Bestrahlung mittels UV-bzw. Elektronenstrahlen wer-
den die Korundpartikel fest in das vernetzte Bindemittel eingebunden, so dass die gewünschte Beschichtung mit hoher Abriebfestigkeit entsteht.
Allerdings eignen sich die beiden vorbeschriebenen Vorge- hensweisen aus dem Stand der Technik nur bedingt und unter bestimmten Voraussetzungen für die Herstellung von beliebig kaschierfähigen und ummantelungsfähigen (d. h. hoch flexib- len) folienartigen Beschichtungen. Beschichtungen mit du- roplastischen und strahlenvernetzten Bindemitteln sind näm- lich insbesondere bei größeren Schichtdicken und hoher Ver- netzungsdichte sehr spröde. Zudem sind die auf die vorste- hend beschriebene Weise hergestellten Beschichtungen, so- fern sie in Folienform vorliegen, nicht plan, sondern nei- gen unerwünscht zu starkem Einrollen (Schüsseln), so dass eine spätere Weiterverarbeitung deutlich erschwert ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein deko- ratives Beschichtungsmaterial, insbesondere in Form einer dekorativen Beschichtungsfolie, zu schaffen, welches gegen- über aus dem Stand der Technik bekannten Materialien deut- lich flexibler ist und sich damit für das flächige Kaschie- ren und für Ummantelungsaufgaben eignet, und welches zudem in planer Form vorliegt bzw. nach Beendigung des Herstel- lungsprozesses sich nicht in unerwünschter Weise einrollt.
Ferner ist ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Beschichtungsmaterials (Beschichtungsfolie) zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, die Beschichtungsfolie mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 13 sowie die Verwendung nach dem Patentanspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise wird Gebrauch ge- macht von einer für die Basisschicht verwendeten Masse, welche Harze aufweist, die strahlenhärtend (strahlenhärt- bar) sind (im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll als
"strahlenhärtend"solches Harz verstanden werden, welches mit Hilfe von Elektronenstrahlen vernetz-und härtbar ist- - ESH--oder durch Bestrahlung mit UV-Licht, wobei hier ggf. Photoinitiatoren zuzugeben sind), jedoch nicht ther- misch aushärten.
Ein derartiges Bindemittelsystem als Basisschicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung sorgt vorteilhaft zum einen da- für, dass die die Abriebfestigkeit bewirkenden Füllstoffe (z. B. Korund) mit hoher Bindewirkung gehalten werden kön- nen, gleichzeitig eignet sich eine solche Beschichtung je- doch zusätzlich zum äußerst haftfähigen Auftragen der Deck- schicht (Decklack), wobei erfindungsgemäß die sich durch zwei Schichten (Deckschicht und Basisschicht) erstreckende Strahlenvernetzung für die gute Haftung sorgt. Ferner er- möglicht der Decklack, dass die glatte Korundschicht voll- ständig abgedeckt ist. Entsprechend wirkt sich eine solche, erfindungsgemäß hergestellte Anordnung dann schonend auf eventuelle im Produktionsprozess nachgeschaltete Aggregate (etwa Präge-oder Bemusterungsplatten für die resultierende Oberfläche) aus, da schädliche Abrasionseffekte wirksam verhindert werden können.
Schließlich zeichnet sich das erfindungsgemäß eingesetzte Bindemittel durch hohe Transparenz aus, so dass ein weiter- bildungsgemäß auf der unterliegenden Trägerschicht aus Pa- pier oder Kunststoff gebildete Bemusterung (z. B. eine Auf- druck) in hoher Bildqualität nach Fertigstellung der Schichtanordnung sichtbar bleibt.
Durch die beschriebenen Maßnahmen wird dann erreicht, dass die so erzeugte Beschichtungsfolie überraschend starke Ab- riebfestigkeit zeigt ; unter Anwendung der nach EN 13329 ge- regelten Kriterien zur Messung der Abriebfestigkeit werden Werte deutlich oberhalb 2.500 Umdrehungen erreicht, so dass auf die beschriebene Weise Beschichtungen der Abriebklasse AC3 hergestellt werden können, was deutlich oberhalb dem
mit dem beschriebenen Stand der Technik bei vergleichbarer Schichtdicke Erreichbaren liegt.
Während es einerseits bevorzugt ist, die Deckschicht lö- sungsmittelfrei aufzutragen (so dass insoweit nach dem Aus- härten bzw. Vernetzen die vorteilhaft im Bereich zwischen etwa 10 und 30 Mikrometern liegende Schichtdicke im feuch- ten Zustand unverändert bleibt), ist es alternativ möglich, dass strahlenhärtbare Harze für die Deckschicht auch in ei- ner wässrigen Dispersion vorliegen.
Während erfindungsgemäß vorgesehen ist, die Deckschicht ohne abrasive Füllstoffe (Al203, Si02 USW.) und weiterbil- dungsgemäß vorteilhaft ohne thermisch härtende Harze vorzu- sehen, ist es durch die vorliegende Erfindung jedoch nicht ausgeschlossen, dass der Deckschicht zu Zwecken der Einfär- bung Pigmente (etwa TiO2) zugesetzt werden, oder aber das Harz der Deckschicht durch sogenannte Nanopartikel zur Ver- besserung der Kratzfestigkeit modifiziert ist ; zur ergän- zenden Offenbarung wird auf die WO 00/22039 verwiesen, wel- che im Hinblick auf die Vorgehensweise bei der Modifikation durch Nanopartikel in die vorliegende Offenbarung einbezo- gen gelten soll.
Besonders bevorzugt ist es zudem, weiterbildungsgemäß die Deckschicht vor dem Vernetzen zu strukturieren. Gerade dann, wenn die unterliegende Trägerschicht eine Bedruckung oder dergleichen Bemusterung aufweist, bietet es sich an, zur Erzeugung von Holzfaser-oder Maserungseffekten eine dieser (Holz-) Bedruckung korrespondierende Strukturierung der Deckschicht vorzunehmen, indem die Strukturierungswerk- zeuge entsprechend dem unterliegenden Muster ausgerichtet werden. Durch den erfindungsgemäß vorteilhaften Umstand der äbrasiven füllmittelfreien Deckschicht lässt sich eine der- artige Strukturierung verschleißarm und einfach vor dem er- findungsgemäßen Elektronenstrahl-Härten bzw.-Vernetzen (zusammen mit den entsprechend strahlenhärtbaren Komponen- ten der unterliegenden Basisschicht) erreichen.
Durch die vorliegende Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine Beschichtungsfolie erreicht, welche sich günstig als Kaschierfolie eignet : Nicht nur weist diese (gerade gegen- über den aus dem Stand der Technik bekannten Produkten) deutlich erhöhte Flexibilitätseigenschaften auf (so dass auch problematische Kaschieraufgaben, wie etwa die Ummante- lung von Profilleisten oder Möbelteilen, problemlos und ohne Brüche bzw. Risse realisiert werden können), auch ist das erfindungsgemäße Verfahrensprodukt außerordentlich plan und neigt nicht zum nachteiligen Ein-bzw. Aufrollen. Nicht zuletzt aus diesem Grunde bietet es sich weiterbildungsge- mäß auch an, die erfindungsgemäße Beschichtungsfolie rück- seitig mit einer geeigneten Siegel-bzw. Heißklebeschicht zu versehen, so dass diese dann, etwa durch Bügeln oder dergleichen, problemlos auf einem gewünschten Kaschierungs- träger (z. B. einer zu beschichtenden Holzplatte) aufge- bracht werden kann.
Es bleibt festzuhalten, dass, im Gegensatz zu einigen aus dem Stand der Technik bekannten Produkten, das erfindungs- gemäße Verfahrensprodukt strukturell fertiggestellt ist, insbesondere also in einem nachfolgenden Beschichtungs- bzw. Kaschierprozess auf einem Kaschierträger keine weitere strukturelle bzw. chemische Modifikation der Beschichtung erfolgt. Eine Veränderung der Oberfläche hinsichtlich ihrer polymeren Eigenschaften geschieht also während der weiteren Verarbeitung nicht.
Weiter weiterbildungsgemäß im Rahmen der Erfindung kann durch Zugabe von Mattierungsmitteln der beabsichtigte Glanzgrad eingestellt werden ; Glanzgrade zwischen fünf und achtzig (gemessen nach DIN 67530 bei 60°) sind realistisch erreichbar. Weiterhin oder alternativ kann durch die Zugabe von sogenannten Slipadditiven in die Beschichtungsmasse der Deckschicht die Kratzfestigkeit weiter erhöht werden.
Nicht zuletzt aufgrund ihrer überragenden Abriebfestig- keitswerte, deutlich oberhalb von 2.500 U (gemessen nach der Methode S42 gemäß Norm EN 13329) eignet sich das erfin- dungsgemäße Verfahrensprodukt bzw. die erfindungsgemäße de- korative Beschichtungsfolie für stark beanspruchte Be- schichtungsflächen, etwa Fußbodenplatten oder Fußbodenpa- neelen. Zusätzlich sind bevorzugte Anwendungsgebiete im Rahmen der vorliegenden Erfindung der industrielle Produk- tionsbereich bzw. Küchenoberflächen.
Da zudem, im Vergleich zu zum Stand der Technik bekannten abriebfesten Oberflächen, entweder die Abriebeigenschaften deutlich verbessert sind, oder aber Produkte mit vergleich- baren Abriebfestigkeiten eine deutlich größere Schichtdicke (mit den damit verbundenen Nachteilen der Sprödigkeit und fehlenden Eignung für Flexibilität erfordernde Beschichtun- gen) aufweisen würde, steht zu erwarten, dass durch die vorliegende Erfindung der kratzfesten Beschichtung völlig neue Einsatz-und Anwendungsgebiete erschlossen werden. In diesem Zusammenhang ist dann festzustellen, dass, nicht zu- letzt aufgrund der durch die relativ dünnen Schichten rea- lisierten Materialersparnisse, Kostenreduzierungen in den Herstellungskosten möglich sind, welche die Größenordnung von 20% erreichen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der einzigen Zeichnung ; diese zeigt in Fig. 1 den schematischen Schichtaufbau der dekorativen Beschichtungsfolie gemäß einer ersten, bevorzug- ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der in der Fig. 1 gezeigte bahnförmige Träger weist eine typischerweise 35 bis 90 Mikrometer dicke Lage aus bedruck- tem Papier als Trägerschicht 10 auf. Die Bedruckung erfolgt in Richtung auf eine zweilagige Beschichtung, nämlich eine unmittelbar auf der Papierschicht 10 aufgebrachte Basis- schicht 12 sowie eine wiederum darauf aufgebrachte Deck- schicht 14. Während die Basisschicht 12 zum Erreichen einer maximalen Abriebfestigkeit formuliert ist und abrasive, an- organische Füllstoffe (insbesondere Al203 sowie Si02) auf- weist, dient die Deckschicht unter anderem der Versiegelung der Basisschicht und bestimmt die weiteren Oberflächenei- genschaften, insbesondere Glanzgrad, Haptik und Oberflä- chenstruktur.
Die Basisschicht, mit ansonsten bekannten Beschichtungsag- gregaten als Walzenauftrag, mittels Schlitzdüse oder Koma- Rakel mit einer typischen Schichtdicke zwischen etwa 10 und 100 Mikrometern aufgetragen, weist wässrige strahlenhär- tende Harze zwischen 22% und 95% (im Beispiel : 40%) sowie anorganische Füllstoffe in Form der oben angegebenen abra- siven Stoffe sowie zusätzlich Farbpigmente (z. B. TiO2) im möglichen Bereich zwischen 10% und 70%, im Ausführungsbei- spiel ca. 60%.
Eine typische Rezeptur zur Herstellung des Beschichtungsma- terials für die Basisschicht 12 könnte etwa wie folgt rea- lisiert werden :
60 Teile wässriges strahlenhärtendes Harz (IRR 395, 40% ig) 40 Teile Füllstoff (Plakor 30).
Die Deckschicht besteht aus einem strahlenhärtenden Binde- mittel, das entweder vollständig lösemittelfrei sein kann, oder aus einer strahlenhärtenden, wässrigen Dispersion be- steht (max. ca. 50% bis 90% Wasser). Geeignete Harze für die Deckschicht sind Polyesteracrylate, Epoxyacrylate oder Urethanacrylate, wobei diese zur Verbesserung der Kratzfe- stigkeit in ihrer molekularen Struktur durch sogenannte Nanopartikel modifiziert sein können.
Weiterhin kann durch Zugabe von Mattierungsmitteln der Glanzgrad in der gewünschten Weise eingestellt werden (ty- pische Glanzgrade zwischen 5 und 80, DIN 69530 bei 60°), auch können sogenannte Slipadditive zur weiteren Erhöhung der Kratzfestigkeit zugesetzt werden.
Ein typisches strahlenhärtbares Harzprodukt zur Realisie- rung der Deckschicht ist z. B. Ebecryl 1016. Der Auftrag er- folgt wiederum durch bekannte Beschichtungsmöglichkeiten, etwa Walzen-, Schlitzdüsen-oder Rakelauftrag, wobei das Auftragen sowohl inline (direkt nach einer Trocknung der Basisschicht), als auch in einem gesonderten Schritt, off- line und in einer separaten Beschichtungsanlage erfolgt.
Das darauffolgende Härten der Deckschicht durch Bestrahlung (UV-bzw. Elektronenstrahlen) bewirkt zusätzlich das Aus- härten der strahlenhärtbaren Komponenten der Basisschicht, wobei im Fall der Härtung mit UV-Strahlung geeignete Photo- initiatoren den strahlenhärtbaren Komponenten zugesetzt sind.
Die so erzeugte Beschichtungsfolie zeichnet sich durch sehr hohe Abriebfestigkeit, jenseits von 1.500 Umdrehungen, üb- licherweise jenseits von 2.500 U (Methode S42 entsprechend Norm EN 13329) aus.
Es handelt sich bei diesem Produkt um eine sogenannte Fi- nish-Folie, da Bindemittel der Deckschicht und der Basis- schicht vollständig ausgehärtet und vernetzt sind. Bei ei- ner weiteren, nachfolgenden Verarbeitung, z. B. durch Aufka- schieren auf ein geeignetes Trägermaterial, erfolgen keine weiteren Änderungen der polymeren Eigenschaften. Insbeson- dere ist auch eine Verarbeitung unter hohem Druck und hoher Temperatur beim Aufkaschieren aus diesem Grunde nicht not- wendig.
Das Folienprodukt zeichnet sich neben der beschriebenen ho- hen Abriebfestigkeit durch eine hohe Flexibilität und ge- ringe Sprödigkeit aus, so dass es insbesondere in Kaschier- und Ummantelungsanlagen zur Veredelung verschiedenster Pro- dukte, etwa Holzwerkstoffplatten, Leisten und mechanisch stark beanspruchter Möbelteile, eingesetzt werden kann. Die hohe Abriebfestigkeit macht es zu einer idealen Beschich- tung für die Herstellung von Fußbodenplatten oder Fußboden- panelen.
Next Patent: BALANCE WEIGHT CARTRIDGE WITH ENCLOSED BALANCE MEDIA