Papierschicht zum Herstellen eines flächigen, bedruckten oder bedruckbaren Bauteils

Die Erfindung betrifft eine Papierschicht zum Herstellen eines flächigen, be- druckten oder bedruckbaren Bauteils, insbesondere für Boden-, Wand-, Dek- ken- und/oder Möbelanwendungen, wobei die Papierschicht vor oder nach dem Druckvorgang zum Aufbringen auf einen flächigen Grundkörper des Bauteils unter Druck- und/oder Hitzeeinfluß vorgesehen ist, wobei die Papierschicht eine Fasern aufweisende Faserstruktur aufweist und wobei zwischen den Fasern Zwischenräume vorgesehen sind.

Desweiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein flächiges, bedrucktes oder bedruckbares Bauteil mit einer Papierschicht der vorgenannten Art sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteils.

Papierschichten zum Herstellen von flächigen, bedruckten oder bedruckbaren Bauteilen für Boden-, Wand-, Decken- oder Möbelanwendungen sind aus der Praxis bekannt. Bei einem bekannten Druckpapier ist auf die Faserstruktur der eigentlichen Papierschicht eine Farbaufnahmeschicht aufgebracht. Untersu- chungen, die von der Anmelderin durchgeführt worden sind, haben ergeben, daß die Partikel der Farbaufnahmeschicht durchschnittlich bei einigen Mikrometern liegt. Die Farbaufnahmeschicht, die als Hauptbestandteile Siliziumdioxid und Titandioxid aufweist, ist vollflächig auf die Oberseite der Papierstruktur aufgebracht und liegt auf dieser, die Papierstruktur vollständig über- und verdeckend, auf. Bei den von der Anmelderin durchgeführten Untersuchungen ist festgestellt worden, daß die Farbaufhahmeschicht zwar oberflächlich in die Faserstruktur eingreift, jedoch im wesentlichen über der Faserstruktur angeordnet ist und die Fasern und die zwischen den Fasern befindlichen Zwischenräume ab- und überdeckt und damit verschließt. Letztlich er- gibt sich bei dem bekannten Papier eine im wesentlichen geschlossene gleichmäßige Oberfläche, was zu einem sehr guten Druckergebnis führt.

Von der Anmelderin ist dann weiter festgestellt worden, daß sich nicht unerhebliche Probleme mit dem für die weitere Verarbeitung des Papiers norwen- digen Beharzen ergibt. Wird das bekannte Papier nach dem Bedrucken von

oben her beharzt, ist festgestellt worden, daß eine hinreichende und vollflächige Durchbeharzung des Papiers nicht gewährleistet werden kann. Die Folge ist, daß das Papier sich nach dem Verpressen mit dem Bauteil nicht hinreichend verbindet.

Zur Lösung des vorgenannten Problems bei dem bekannten Papier ist von der Anmelderin dann versucht worden, das Papier von unten her zu beharzen, wie dies grundsätzlich aus der EP 1 749 676 Al bekannt ist. Diese Veröffentlichung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer mit- tels eines Tintenstrahldruckverfahrens bedruckbaren Papierbahn, die anschließend auf Platten oder Tafeln aufgebracht wird. Dabei geht es darum, ein Tin- tenstrahldruckverfahren zur Verfügung zu stellen, wobei das Druckergebnis auf der Oberfläche der zu bedruckenden Gegenstände hinsichtlich des Aussehens höchsten Qualitätsanforderungen entspricht. Hierzu ist vorgesehen, daß eine längs ihrer gesamten Dicke für flüssiges Kunstharz saugfähige Papierbahn von der Unterseite her mit flüssigem Kunstharz derart getränkt wird, daß das Kunstharz die Papierbahn nicht vollständig durchdringt, so daß die andere Seite der Papierbahn zumindest im wesentlichen frei von Kunstharz ist. Letztlich weist die aus der EP 1 749 676 Al bekannte Papierbahn einen oberseiti- gen, im wesentlichen harzfreien Bereich auf, der etwa 50% der Dicke der Papierbahn ausmacht. Allerdings ist bei Versuchen festgestellt worden, daß sich beim Verpressen der unterseitig beharzten Papierbahn mit einem unterseitig angeordneten Bauteil und einer oberseitig vorgesehenen Schutzschicht zwar eine hinreichende Verbindung der Papierbahn zum Bauteil ergibt, nicht jedoch von der Schutzschicht zur Papierbahn.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Papierschicht der eingangs genannten Art zur Verfugung zu stellen, bei der einerseits ein sehr gutes Druckergebnis möglich ist und bei der andererseits eine gute Verbindung zu dem Grundkörper eines Bauteils und gegebenenfalls zu einer oberseitigen Schutzschicht gewährleistet ist.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei einer ersten erfindungsgemäßen

Alternative vorgesehen, daß zumindest oberseitig in der Faserstruktur eine Farbaufnahmemasse vorgesehen ist, die den oberseitigen Bereich der Fasern zumindest im wesentlichen ummantelt und daß an der Oberseite der Papier-

schicht offene Zwischenräume der ummantelten Faserstruktur verbleiben, also nicht von der Farbaufnahmemasse verdeckt sind. Bei einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest oberseitig in der Faserstruktur eine Farbaufnahmemasse vorgesehen, wobei die Farbaufnahmemasse eine durchschnittliche Partikelgröße von kleiner 1000 nm aufweist. Bei der dritten erfmdungsgemäßen Alternative sind die Fasern der Faserstruktur oberseitig nur bereichsweise mit einer Farbaufnahmemasse, die in die Faserstruktur eingebettet und/oder auf dieser aufgebracht sein kann, derart belegt, daß an der Oberseite der Papierschicht offene Zwischenräume der Faserstruktur verblei- ben.

Allen erfindungsgemäßen Alternativen liegt zunächst einmal der Grundgedanke zugrunde, eine Farbaufnahmemasse als sogenannten Pigmentstrich vorzusehen, auf den die Druckfarbe bzw. Tinte aufgebracht wird. Gleichzeitig ist es bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen so, daß durch die Farbaufnahmemasse keine quasi geschlossene, ebene Oberfläche zur Verfügung gestellt wird. Bei den beiden vorgenannten Ausführungsformen mit der Um- mantelung der Fasern bzw. der Verwendung von Farbaufnahmepartikeln im Nanobereich verbleiben unverdeckte, nach außen hin offene Zwischenräume in der Faserstruktur, die eine hinreichende Durchbeharzung der Papierschicht gewährleisten. Bei der dritten Ausführungsform ist die Oberseite der Faserstruktur nur bereichsweise mit der Farbaufnahmemasse belegt, so daß in jedem Falle freie Bereiche verbleiben, die ebenfalls die notwendige Durchbeharzung gewährleisten.

Bei theoretischen überlegungen sind die vorgenannten erfindungsgemäßen Alternativen von der Anmelderin zunächst verworfen worden, da befürchtet worden war, daß die Papierschicht mit der eingelagerten oder aufgebrachten Farbaufnahmemasse, bei der letztlich trotz der Farbaufnahmemasse noch die durch die Zellulosefasern verursachte Struktur erkennbar ist, sich kein hinreichendes Druckergebnis erzielen läßt. Letztlich ergibt sich bei der Erfindung keine geschlossene, im wesentlichen ebene Druckoberfläche wie beim Stand der Technik. Bei praktischen Versuchen, die dann durchgeführt worden sind, ist jedoch festgestellt worden, daß sich das beim erfindungsgemäßen Papier erzielbare Druckergebnis nicht oder nur unwesentlich vom Druckergebnis unterscheidet, das bei dem eingangs genannten bekannten Papier erzielt wird.

Die Erfindung bietet im übrigen die Möglichkeit, daß die Papierschicht mit dem Farbaufhahmematerial sowohl vor als auch nach dem Aufbringen auf den Grundkörper eines Bauteils bedruckt werden kann. So ist es zum einen mög- lieh, das Papier zunächst zu bedrucken und es nach dem Bedrucken zu bevorraten, beispielsweise auf Rollen oder Bögen. Anschließend kann die bedruckte Papierschicht mit dem Grundkörper des Bauteils unter Druck- und Hitzeeinfluß verpreßt werden, wobei das Harz zunächst aufschmilzt und anschließend unmittelbar aushärtet. Alternativ ist es möglich, eine teilbeharzte und unbe- druckte Papierschicht mit der eingelagerten bzw. aufgebrachten Farbaufnah- memasse zunächst auf den Grundkörper in der zuvor beschriebenen Art und Weise aufzubringen und anschließend den Grundkörper mit der bereits aufgebrachten Papierschicht zu bedrucken.

Um die Faserstruktur und damit die Zwischenräume zwischen den Fasern an der Oberseite der Papierschicht einerseits weitgehend zu erhalten bzw. unver- deckt zu lassen und andererseits eine umfassende Ummantelung der oberseitigen Fasern und damit einen guten Farbaufnahmebereich zur Verfügung zu stellen, sollten die Partikel der Farbaufnahmemasse eine durchschnittlichen Durchmesser zwischen 50 nm und 400 nm, vorzugsweise zwischen 100 nm bis 300 nm und insbesondere zwischen 150 nm und 250 nm haben. Sehr gute Versuche sind mit Partikelgrößen im Bereich von rund 200 nm im Durchmesser erzielt worden.

Bei rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen ist festgestellt worden, daß an der Oberseite der Papierschicht zwischen den mit der Farbaufnahme- masse ummantelten bzw. beschichteten Fasern eine Mehrzahl von Zwischenräumen mit einer Länge von größer 20 μm, vorzugsweise größer 30 μm und insbesondere größer 40 μm vorgesehen sein sollten. Dabei versteht es sich, daß auch Zwischenräume mit einer deutlich größeren Länge als 40 μm vorgesehen sein können. Desweiteren sollten die Zwischenräume eine öffhungsflä- che von größer 250 nm ² , vorzugsweise größer 500 μm ² und insbesondere größer 750 μm ² vorgesehen sein. Auch hier versteht es sich, daß deutlich größere öffhungsflächen als 750 μm ² vorgesehen sein können. Bei Zwischenräumen mit den vorgenannten Abmaßen ergibt sich eine hervorragende Durchbehar-

zung der erfindungsgemäßen Papierschicht unabhängig davon, ob die Behar- zung von oben oder aber von unten her durchgeführt wird.

Im übrigen ist es bei dem erfindungsgemäßen Papier besonders vorteilhaft, wenn die vorgenannten Abmaße der Zwischenräume nicht nur "sporadisch" vorgesehen sind, sondern wenn sich diese an der gesamten Oberseite der Papierschicht befinden. Es ist festgestellt worden, daß an der Oberseite pro Flächeneinheit [nm ² ] durchschnittlich wenigstens ein Zwischenraum, vorzugsweise mehr als drei und insbesondere mehr als zehn Zwischenräume der vor- genannten Art vorgesehen sein sollten.

Um ein Verschließen der Zwischenräume zwischen den Zellulosefasern der Faserstruktur durch die Farbaufhahmemasse zu verhindern, sollte das Flächengewicht der Farbaufnahmemasse bevorzugt zwischen 0,5 g/m ² und 20 g/m ² liegen. Damit wird bei der erfindungsgemäßen Papierschicht ein deutlich geringerer Anteil an Farbaufhahmemasse als beim Stand der Technik verwendet. Dies wirkt sich durchaus erheblich bei den Anschaffungskosten der Papierschicht aus. So sind die Kosten des erfindungsgemäßen Papiers um den Faktor 3 geringer als bei dem eingangs genannten, aus der Praxis bekannten Papier.

Im übrigen ist festgestellt worden, daß sich ein besonders gutes Druckergebnis dann ergibt, wenn die Farbaufnahmemasse jedenfalls auch Titandioxid, Bariumsulfat und Silikate aufweist, insbesondere als Hauptbestandteile.

Besonders günstig ist es außerdem, daß die Farbaufhahmemasse basisch ist. Es ist festgestellt worden, daß das aufzubringende Harz in der Regel basisch ist, also einen pH- Wert größer 7 aufweist. Weiterhin ist festgestellt worden, daß sich das Harz leichter bzw. schneller in einer sauren Umgebung als in ei- ner basischen Umgebung verfestigt. Um eine gute Durchbeharzung sicher zu stellen, sollte die Farbaufnahmemasse und gegebenenfalls auch das Papier der Faserstruktur basisch sein.

Im übrigen sollte es sich bei dem Papier bzw. der Faserstruktur um ein Dekor- papier handeln, das ein Flächengewicht ohne Beharzungsanteil aber mit Färb-

aufhahmemasse zwischen 30 g/m ² und 300 g/m ² , vorzugsweise zwischen 50 g/m ² und 120 g/m ² und insbesondere von etwa 70 g/m ² haben sollte.

Die erfindungsgemäße Papierschicht mit der in die Faserstruktur eingelagerten Farbaufhahmemasse kann grundsätzlich vor dem Bedrucken unbeharzt sein und erst nach dem Bedrucken beharzt werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß die Papierschicht vor dem Bedrucken derart definiert von der Unterseite her beharzt ist, daß der obere Bereich der Faserstruktur mit geringem oder ohne Harzanteil sich bevorzugt über maximal 30% der Dicke der Faserstruktur erstreckt. Insbesondere erstreckt sich der obere Papierschichtbereich über lediglich maximal 20% der Dicke der Papierschicht und weiter bevorzugt über maximal 10% der Dicke der Papierschicht, wobei jeder Einzelwert zwischen 0,1% der Dicke der Papierschicht und 30% der Dicke der Papierschicht möglich und ausdrücklich als erfindungswesentlich vorgesehen ist.

Hinzuweisen ist in diesem Zusammenhang auch darauf, daß sich zwischen dem oberen Papierschichtbereich mit geringem oder ohne Harzanteil und dem unteren Papierschichtbereich mit hohem Harzanteil in der Praxis keine exakte Trennlinie ergibt, da bei einer Beharzung von unten her ein Konzentrationsge- fälle des Harzes von unten nach oben besteht derart, daß die höchste Konzentration der Unterseite vorliegt. Der übergang des oberen Papierschichtbereichs zum unteren Papierschichtbereich zeichnet sich durch eine abrupte änderung des Konzentrationsgefälles aus, während das Konzentrationsgefälle von der Unterseite des unteren Papierschichtbereichs zu dessen Oberseite ei- nerseits und von der Unterseite des oberen Papierschichtbereichs zu dessen Oberseite andererseits im wesentlichen konstant ist oder kontinuierlich abnimmt.

Im übrigen beziehen sich die vorgenannte Werte der Dicke des oberen Papier- Schichtbereichs auf den noch nicht verpreßten Zustand der Papierschicht, also wenn die Papierschicht noch nicht auf den Grundkörper des Bauteils unter Druck- und/oder Hitzeeinfluß aufgebracht ist.

Darüber hinaus ergibt sich bei der zuvor erwähnten definierten Teilbeharzung ein weiterer, durchaus beachtlicher Vorteil. üblicherweise wird auf ein bedrucktes Bauteil, jedenfalls wenn es im Bodenbereich eingesetzt wird, eine

obere Schutzschicht, die ebenfalls beharzt ist, unter Druck- und Hitzeeinfluß aufgebracht. Bei dem aus der EP 1 749 676 Al bekannten Bauteil kommt es nach dem Verpressen der Schutzschicht in der Regel dazu, daß zwischen dem Harz der Schutzschicht und dem Harz der Papierschicht ein im wesentlichen harzfreier Schichtbereich verbleibt. Da sich das Harz der Schutzschicht mit dem der Papierschicht nicht oder nicht hinreichend verbindet, kann dies, wie bereits eingangs ausgeführt, zum Ablösen der Schutzschicht fuhren. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist erkannt worden, daß eine hinreichende Verbindung des Harzes der Papierschicht mit der Schutzschicht durch die vergleichsweise großen Zwischenräume zwischen den Fasern gewährleistet werden kann.

Zur Erzielung einer definierten Harzschichtdicke in der Papierschicht wird die Menge des der Unterseite zugeführten Harzanteils in Abhängigkeit der Porosi- tat und damit der Saugfähigkeit der Papierschicht und der Viskosität des Harzes verfahrenstechnisch definiert gesteuert. Wird die Beharzung beispielsweise über eine Walze, die durch ein Tauchbad läuft, wobei die Papierschicht mit der Unterseite über eine Walze geführt wird, vorgenommen, spielen als weitere Prozeßparameter die Eintauchtiefe der Walze, die Oberflächenbeschaffen- heit der Walze, der Durchmesser der Walze, der Anpreßdruck zwischen der Papierschicht und der Walze und die Transportgeschwindigkeit der Papierschicht eine Rolle. Es versteht sich, daß das Harz auch in anderer Weise auf die Papierschicht aufgebracht werden kann, beispielsweise durch Düsenauftrag.

Zur Erzielung einer definierten Schichtdicke des oberen Papierschichtbereichs bietet es sich im übrigen an, daß die Papierschicht von der Oberseite her definiert mit einer sich nicht mit dem Harz mischenden Sperrflüssigkeit getränkt wird, derart, daß sich eine bevorzugt über maximal 30% der Dicke der Papier- schicht ergebende Sperrschicht für das Harz bildet. Die Aufbringung der Sperrflüssigkeit kann in gleicher Weise wie die Aufbringung des Harzes oder auch grundsätzlich in anderer Weise erfolgen. Nach dem Beharzen der Papierschicht wird die Sperrflüssigkeit verdampft. Der ursprünglich von der Sperrflüssigkeit eingenommene Raum bildet dann den oberen Papierschichtbereich. Allerdings versteht es sich, daß es grundsätzlich auch möglich ist, die Sperr-

flüssigkeit derart zuzugeben, daß letztlich keine definierte Sperrschicht erzeugt wird.

Bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, daß die Sperrflüssigkeit die erfin- dungsgemäße Farbaufhahmemasse beinhaltet, die sich nach dem Verdampfen in dem oberen Papierschichtbereich ablagert, so daß sich anschließend die Ummantelung bzw. Beschichtung der Fasern ergibt.

Möglich ist es aber auch, daß die Farbaufnahmemasse in Verbindung oder im Anschluß an das Tränken mit Sperrflüssigkeit aufgebracht wird. Die Farbaufnahmemasse kann dabei separat oder zusammen mit der Sperrflüssigkeit durch Walzen, Sprühen, Rakeln, Blade-Coating, Luftbürsten, Gußstrich- Verfahren, Filmpressen, Leinpressen, Vorhanggießverfahren und/oder durch Schlitzdüsenauftrag aufgebracht werden.

Die Beharzung kann mit nur einem Harz oder gegebenenfalls in mehreren Be- harzungsschritten auch mit unterschiedlichen Harzen erfolgen, um bestimmte Eigenschaften der Papierschicht zu erzielen. Nach dem Beharzen kann ein Trocknen der Papierschicht und anschließend das Aufbringen der Farbauf- nahmemasse erfolgen. Hieran kann sich erneut ein Trocknen anschließen. Bei einer alternativen Ausführungsform erfolgt eine sogenannte Naß/Naß- Behandlung. Hierbei wird das Farbaufnahmematerial aufgebracht bevor das Harz vollständig getrocknet ist, sich also noch in einem flüssigen oder gelierten bzw. angelierten Zustand befindet. Anschließend erfolgt die gemeinsame Trocknung der beharzten und mit dem Farbaufnahmematerial versehenen Papierschicht.

Bei Versuchen, die durchgeführt worden sind, ist im übrigen festgestellt worden, daß das Flächengewicht des Beharzungsanteils im erfindungsgemäßen Papier zwischen 5 g/m ² und 300 g/m ² , vorzugsweise zwischen 20 g/m ² und 100 g/m ² liegen sollte, um eine gute Verbindung zwischen der Papierschicht und dem Grundkörper des Bauteils und gegebenenfalls der vorzusehenden Schutzschicht zu gewährleisten.

Bei dem Harz selbst handelt es sich bevorzugt um ein reaktivierbares Harz, insbesondere um ein Aminoplast, wie ein Melamin-Harz oder ein Harnstoff-

Harz. Bevorzugt werden Harze aus der Gruppe der Diallylphtalate, Epoxidharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Harnsäure-Acetylsäureester-Copoly- ester, Melamin-Formaldehyd-Harze, Melamin-Phenol-Formaldehyd-Harze, Phenol-Formaldehyd-Harze, Poly(meth)acrylate oder ungesättigter Polyester- Harze verwendet.

Im übrigen ist festgestellt worden, daß es zur Erzielung guter Druckergebnisse günstig ist, daß die Papierschicht vor, während und/oder nach dem Aufbringen der Farbschicht beheizt bzw. erwärmt wird. Hierzu können entsprechende Heizeinrichtungen vorgesehen sein, die die Papierschicht bzw. die Farbaufnahmemasse beheizen. Dies kann beispielsweise über entsprechende Gebläse erfolgen. Statt dessen oder auch zusätzlich können Infrarot-, insbesondere NIR-Heizeinrichtungen und/oder Mikrowellenheizeinrichtungen vorgesehen sein, die unmittelbar auf den Wasseranteil in der Farbschicht wirken. Die Be- heizung bzw. Erwärmung kann dabei, wie zuvor ausgeführt, vor, während und/oder nach dem Bedrucken erfolgen. Hierzu können ein oder mehrere Heizgeräte vorgesehen sein, wobei die Heizstrecke nicht nur punktuell vorgesehen sein, sondern sich auch über einen größeren Bereich erstrecken kann, beispielsweise zwischen 0 und 5 m und insbesondere zwischen 0 und 2 m vor und/oder nach der jeweiligen Druckstelle.

Als bevorzugt hat sich eine flächige Vor- und Nachbeheizung über beheizte Flächen, über die das Papier vor und nach dem Drucken geführt wird, erwiesen. Günstigerweise sollte die Temperatur dieser Flächen bei der Vor- und/oder Nachbeheizung zwischen 30 ⁰ C und 40 ⁰ C, vorzugsweise bei etwa 35°C liegen.

Im Bereich des Druckerkopfes sind gute Erfahrungen mit einer Strahlungsheizquelle gemacht worden, die unmittelbar auf den Wasseranteil der Farb- Schicht wirkt. Dabei hat sich eine Erwärmung auf 42°C als günstig erwiesen. Die Abfuhr des entstehenden Wasserdampfes sollte über einen gesteuerten Luftstrom erfolgen. Im übrigen sollte die Temperatur insbesondere im Bereich des Druckerkopfes sensorgesteuert sein, um eine überhitzung oder aber eine nicht hinreichende Beheizung zu verhindern. Jedenfalls führt die vorgenannte Beheizung zu einer unmittelbaren Trocknung der Farbschicht auf der Farb- aufnahmeschicht, sobald die Druckfarbe bzw. Tinte vom Druckkopf abgege-

ben wird, sowie eine Trocknung der Faserstruktur. Hinzuweisen ist vorliegend darauf, daß der vorgenannten Beheizung bzw. Erwärmung auch eigenständige erfinderische Bedeutung zukommt, also unabhängig von der erfindungsgemäßen Papierschicht.

Nach dem Trocknen wird die Papierschicht entweder auf Bögen geschnitten oder aber als durchgehende Bahn aufgerollt. Grundsätzlich ist es bei erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, daß vor dem Schneiden/Aufrollen noch das Bedrucken erfolgt.

Desweiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein bedrucktes oder bedruckbares, flächiges Bauteil, insbesondere für Boden-, Wand-, Decken- und/oder Möbelanwendungen, mit einem flächigen Grundkörper und mit einer auf den Grundkörper aufgebrachten bedruckbaren oder bedruckten Papier- Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Bei der Erfindung ist es also so, daß die erfindungsgemäße Papierschicht grundsätzlich vor der Weiterverarbeitung bedruckt und erst anschließend auf den Grundkörper des Bauteils aufgebracht wird. Allerdings ist es auch möglich, das Papier zunächst auf ein Bauteil aufzukaschieren, anschließend zu bedrucken und schließlich zu lackieren oder anderweitig zu beschichten. Das erfindungsgemäße Papier ist also nicht auf eine bestimmte Herstellungsart beschränkt.

Bevorzugt ist es, daß der Grundkörper mit der Papierschicht in Kurztaktpreß- verfahren direkt beschichtet worden ist. Hierbei härtet die beharzte Papier- schicht direkt auf der Grundplatte einer entsprechenden Presse unter Druck und Hitze schmelzend aus. Wesentlich beim Kurztaktpreßverfahren ist zunächst, daß der Grundkörper als Trägerplatte dem Preßdruck, der in der Regel zwischen 200 und 650 N/cm ² liegt, nicht oder nur unwesentlich nachgeben darf. Darüber hinaus dürfen die Grundkörper und die aufzubringenden Papier- schichten beim Ein- und Austrag die heißen Preßplatten nicht berühren. Die Temperatur beim Verpressen liegt in der Regel zwischen 80 ⁰ C bis 250 °C, bevorzugt zwischen 140 ⁰ C und 200 ⁰ C. Die jeweilige Temperatur beim Verpressen ist abhängig von der Reaktivierungstemperatur des Harzes. Schließlich ist die kritische Liegezeit, das heißt die Zeit vom ersten Kontakt der be- harzten Papierschicht mit der Preßplatte bis zum Erreichen des notwendigen Preßdruckes, zu beachten. Die kritische Liegezeit sollte extrem kurz sein.

Wenngleich es grundsätzlich möglich ist, die erfindungsgemäße Papierschicht mit allen bekannten Druckverfahren, insbesondere auch dem Tiefdruckverfahren zu bedrucken, erfolgt die Bedruckung der Papierschicht vorzugsweise mit- tels eines digitalen Druckverfahrens, insbesondere einen Tintenstrahldruck- verfahrens. Hierbei kommen dann vorzugsweise sogenannte Inkjet- Digitaldrucker zum Einsatz, mit denen sich hervorragende Druckergebnisse erzielen lassen. Darüber hinaus lassen sich - anders als beim Tiefdruckverfahren - Dekore in einfacher Weise rechnergestützt entwerfen und können kurz- fristig bedruckt werden. Im übrigen ist es im Unterschied zum Tiefdruckverfahren auch möglich, daß die Papierschicht erst nach dem Beharzen bedruckt wird.

Zur Bedruckung werden dabei bevorzugt lösemittelhaltige Tinte und/oder wasserhaltige Tinte verwendet. Grundsätzlich können auch UV-basierende Farbsysteme verwendet werden. Diese haben allerdings den Nachteil einer Geruchsentwicklung. Außerdem können sich Probleme beim Verpressen ergeben.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines bedruckten oder bedruckbaren flächigen Bauteils der vorgenannten Art, wobei sich die Verfahrensmerkmale aus den zuvor genannten Ausführungen ohne weiteres ergeben.

Im übrigen wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die vorgenannten und nachstehenden Bereichsangaben und -intervalle sämtliche innerhalb der Bereichsangaben und -intervalle liegenden Einzelwerte und Zwischenintervalle bzw. Zwischenbereichsangaben auch im Dezimalbereichumfassen und als erfindungswesentlich angesehen werden, ohne daß es einer ausdrücklichen Er- wähnung von Einzelwerten bzw. Zwischenintervallen oder Zwischenbereichsangaben bedarf.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen

Papierschicht,

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer bedruckten und durchbeharzten Papierschicht,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht eines flächigen Bauteils, auf dessen Grundkörper die Papierschicht aufgebracht ist,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Oberseite der erfindungsgemäßen Papierschicht,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der Oberseite einer be- kannten Papierschicht im gleichen Maßstab wie Fig. 4,

Fig. 6 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der Oberseite der erfindungsgemäßen Papierschicht in weiter vergrößertem Maßstab,

Fig. 7 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der Oberseite der bekannten Papierschicht im gleichen Maßstab wie die Darstellung gemäß Fig. 6,

Fig. 8 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der erfindungsgemäßen Papierschicht in weiter vergrößertem Maßstab,

Fig. 9 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der Oberseite der bekannten Papierschicht im gleichen Maßstab wie die Darstellung gemäß Fig. 8,

Fig. 10 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils und

Fig. 11 ein alternatives Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfah- rens.

In Fig. 1 ist schematisch eine Papierschicht 1 dargestellt. Die Papierschicht 1 besteht aus einem üblichen saug- bzw. flüssigkeitsaufhahmefähigen Papiermaterial, vorliegend aus einem Dekorpapier. Das Dekorpapier weist eine in den Fig. 4, 6 und 8 erkennbare Faserstruktur auf, die aus einer Vielzahl von Fa- sern, vorliegend Zellulosefasern, aufgebaut ist. Die Papierschicht 1 als solche kann Teil einer Rolle oder eines Bogens sein. Die Papierschicht 1 weist vorliegend eine Oberseite 2 zum späteren Bedrucken und eine Unterseite 3 auf, die zum Auflegen auf den Grundkörper 4 eines Bauteils 5 vorgesehen ist. Bei dem Bauteil 5 kann es sich um jegliches flächige, bedruckte oder bedruckbare Element handeln, das im Bereich Boden, Wand, Decke und/oder Möbel Anwendung finden kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Bauteil 5 um eine Platte, oder ein Paneel.

Wenngleich die Fig. 4, 6 und 8 lediglich eine Ansicht auf die Oberseite der Papierschicht 1 zeigen, ergibt sich aus diesen Darstellungen, daß die Papierschicht 1 eine Vielzahl von Fasern 6 aufweist, die letztlich eine dreidimensionale Faserstruktur 7 bilden. Zwischen den einzelnen Fasern 6 befinden sich Zwischenräume 7.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist oberseitig in der Faserstruktur 7 eine Farbaufnahmemasse 9 vorgesehen, die letztlich eine in der Faserstruktur 7 zumindest im wesentlichen oberseitig eingelagerte Farbaufhahmeschicht bildet. Die Farbaufhahmemasse 9 steht nicht oder nur geringfügig über die Faserstruktur 7 nach oben hin über. Da die Farbaufhahmemasse 9 sehr feinkörnig ist, näm- lieh Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Nanobereich aufweist, ummantelt die Farbaufhahmemasse 9 die Fasern 6 des oberen Bereichs der Faserstruktur 7. Aufgrund der Feinkörnigkeit der Partikel der Farbaufnahmemasse 9 verbleiben an der Oberseite der ummantelten Faserstruktur 7, die auch die Oberseite 2 der Papierschicht 1 bildet, offene Zwischenräume 8. Dies ergibt sich insbesondere aus den Fig. 4, 6 und 8, die auch verdeutlichen, daß die Farbaufhahmemasse 9 sich nicht derart über die Oberseite der Faserstruktur 7 legt, daß die Fasern 6 als solche nicht mehr erkennbar sind. Die Fasern 6 bleiben als zumindest teilweise unverdeckt.

Die Fig. 4, 6 und 8 verdeutlichen, daß trotz der oberseitigen Farbaufnahmemasse 9 die Faserstruktur 7 zumindest teilweise noch erkennbar ist und offene

Zwischenräume 8 zwischen den Fasern 6 verbleiben. Dieses Merkmal stellt letztlich den entscheidenden Unterschied zum Stand der Technik dar, wie sich dies aus einem Vergleich mit den Fig. 5, 7 und 9 ergibt. Die beiden vorgenannten Figuren zeigen, daß die Faserstruktur der bekannten Papierschicht dort nicht mehr zu erkennen ist. Die Oberseite der Papierschicht wird von einer grobkörnigen Farbaufnahmeschicht gebiidet. Der Durchmesser dieser Partikel liegt durchschnittlich bei einigen Mikrometern. Hierbei liegt im Unterschied zur erfindungsgemäßen Papierschicht 1 die Farbaufhahmemasse letztlich aufgrund der vergleichsweise groben Partikel auf der Faserstruktur auf, überdeckt sie und deckt sie dabei vollständig so stark ab, daß sie nicht mehr erkennbar ist. Als Folge davon verbleiben keine nach oben hin offenen Zwischenräume zwischen den Fasern.

Die zwischen den einzelnen Partikeln der in den Fig. 5, 7 und 9 dargestellten Farbaufhahmeschicht vorgesehenen Zwischenräume bei der bekannten Papierschicht sind relativ gleichmäßig verteilt und haben sowohl eine geringe Länge als auch eine geringe öffnungsfläche. Dies ist anders als bei der erfindungsgemäßen Papierschicht 1. Wie sich aus den Fig. 4, 6 und 8 ergibt, sind die Zwischenräume 8 zwischen den Fasern 6 der Faserstruktur 7 sehr un- gleichmäßig verteilt, haben eine deutlich größere Länge und eine deutlich größere öffnungsfläche als beim Stand der Technik. Letztlich sind bei der erfindungsgemäßen Papierschicht 1 eine Vielzahl von Zwischenräumen 8 mit einer Länge von größer 40 μm und einer öffhungsfläche von größer 750 μm ² vorgesehen. Derart große Zwischenräume 8 sind letztlich über die gesamte Papierschicht 1 - wenngleich ungleichmäßig bzw. unregelmäßig - verteilt, wobei pro Flächeneinheit [mm ² ] durchschnittlich mehr als 10 derartiger Zwischenräume 8 vorgesehen sind.

Das Flächengewicht der Farbaufhahmemasse 9 ist vergleichsweise gering und liegt vorliegend bei rund 5 g/m ² . Ein derartig geringes Flächengewicht ist bei der geringen Partikelgröße, die durchschnittlich bei rund 200 nm liegt, ausreichend, um zumindest die Fasern 6 im oberen Bereich der Faserstruktur 7 zu ummanteln und gleichzeitig eine hinreichende Anzahl an Zwischenräumen 8 offen zu lassen. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, daß es, abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 1, grundsätzlich auch möglich ist, daß sich die Farbaufnahmemasse 9 bis in den mittigen Bereich, den unteren Bereich oder

gar bis zur Unterseite 3 der Faserstruktur 7 erstreckt. In jedem Falle ist es aber für die notwendige Beharzung erforderlich, daß in jeder Ebene der Faserstruktur 7 die zuvor beschriebenen offenen Zwischenräume vorhanden sind.

Die Farbaufnahmemasse 9 selbst weist als Hauptbestandteile Titandioxid, Bariumsulfat und Silikate auf und ist im übrigen basisch.

Wie zuvor bereits erwähnt worden ist, wird die Faserstruktur 7 der Papierschicht 1 von einem Dekorpapier gebildet, das ein Flächengewicht, wie in Fig. 1 dargestellt, also ohne Beharzungsanteil aber mit Farbaufnahmemasse 9, von etwa 70 g/m ² aufweist. Es versteht sich, daß das Dekorpapier auch ein sehr viel kleineres oder ein sehr viel größeres Flächengewicht haben kann. Die in Fig. 1 dargestellte Papierschicht 1 ist unbedruckt und unbeharzt. Die Papierschicht 1 wird zur weiteren Verarbeitung zunächst bedruckt, das heißt mit ei- ner Druckschicht 10 versehen und dann beharzt. Dieser Zustand ist in Fig. 2 schematisch dargestellt, wobei die Papierschicht 1 über ihre gesamte Dicke vollständig durchbeharzt ist. Dabei kann die Harzkonzentration über die Dicke der Papierschicht 1 grundsätzlich gleich sein oder aber auch von einer Seite zur anderen oder aber auch von beiden Seiten zur Mitte hin variieren. In je- dem Fall ist das Harz, bei dem sich vorzugsweise um ein Melamin-Harz handelt, bzw. dessen Viskosität derart auf die Art des Papiermaterials der Papierschicht 1 und auch auf das B eharzungs verfahren abgestimmt, daß eine vollständige Durchbeharzung der Papierschicht 1 über ihre gesamte Dicke gewährleistet ist. Das Flächengewicht des Beharzungsanteils liegt vorliegend bei etwa 80 g/m ² .

Hinzuweisen ist darauf, daß die Papierschicht 1 vor dem Bedrucken auch derart definiert von der Unterseite 3 her beharzt sein kann, daß der obere Bereich der Faserstruktur 7 mit geringem oder ohne Harzanteil sich über eine vorge- gebene Dicke, vorzugsweise über maximal 30% der Dicke der Faserstruktur 1 erstreckt.

Die Druck- oder Farbschicht 10 ist vorliegend mittels eines nicht dargestellten

Inkjet-Digitaldruckers, also mittels des Tintenstrahldruckverfahrens aufge- bracht worden, wenngleich auch andere Druckverfahren, insbesondere der

Tiefdruck möglich sind. Dabei können sowohl lösemittelhaltige als auch wasserhaltige Tinten als Druckfarben eingesetzt werden.

In Fig. 3 ist ausschnittsweise das Bauteil 5 dargestellt, das den bereits erwähn- ten flächigen Grundkörper 4, insbesondere mit rechteckiger Form, aufweist.

Der Grundkörper 4 kann ein- oder mehrlagig aufgebaut sein und insbesondere aus Holz- und/oder Kunststoffwerkstoffen bestehen. Insbesondere kann es sich bei dem Bauteil 5 um Holzwerkstoffplatten, wie MDF-, HDF- oder DKS-

Platten oder um sogenannte HPL (High Pressure Laminate)-Platten handeln. Bei dem Bauteil 5 kann es sich aber auch um dickere Folien, Pappe oder

Gipskartonplatten handeln.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Bauteil 5 ist auf die Oberseite 11 des Grundkörpers 4 die bedruckte Papierschicht 1 aufgebracht und damit fest verbunden. Desweiteren ist auf die Druckschicht 10 eine Schutzschicht 12 aufgebracht. Die Schutzschicht 12, die ebenfalls beharzt ist, dient zum Schutz der Druckschicht 10 vor UV-Strahlung und insbesondere vor mechanischer Beschädigung. Damit die Druckschicht 10 noch erkennbar ist, ist die Schutzschicht 12 transparent. In die Schutzschicht 12 können sehr harte Partikel, wie Korund, eingelagert sein. Hinzuweisen ist darauf, daß die Schutzschicht 12 in der Regel bei solchen Bauteilen 5 realisiert wird, die im Bodenbereich eingesetzt werden. Grundsätzlich kann auf die Schutzschicht 12 aber auch verzichtet werden. Dies gilt insbesondere bei Wand- und Deckenanwendungen sowie Möbelelementen.

In Fig. 10 ist schematisch das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Kurz- taktpreßverfahren dargestellt. Das Verfahren beginnt mit der an sich bekannten Herstellung des Papiers in einer Papiermaschine, was im Verfahrensschritt A dargestellt ist. Die Papierschicht 1 ist dabei noch Teil einer quasi unendli- chen Papierbahn.

An die Papierherstellung schließt sich im Schritt B eine Oberflächenbehandlung durch Glätten der Oberseite 2 zur Vergleichmäßigung der Oberfläche und gegebenenfalls ein anschließendes feines Aufrauhen der zuvor geglätteten Oberfläche auf. Anschließend wird die Farbaufhahmemasse 9 auf bzw. in die Oberseite 2 auf- bzw. eingebracht.

Nach der Oberflächenbehandlung der mit der Farbaufnahmemasse 9 versehenen Papierschicht 1 erfolgt die Bedruckung und damit der Auftrag der Druckschicht 10 im Verfahrensschritt C. Die Bedruckung erfolgt im Tintenstrahl- druckverfahren über Inkjet-Digitaldrucker. Beim Bedrucken kann die Papierschicht 1 noch Teil einer Papierbahn sein oder bereits Teil eines von der Papierbahn abgeschnittenen Bogens. Das Schneiden auf Bögen kann auch an späterer Stelle erfolgen. Teil des Verfahrensschritts C ist aber auch die Beheizung der Papierschicht vor, während und/oder nach dem Aufbringen der Farb- Schicht. Vorliegend ist es so, daß die Papierschicht 1 zwischen 30 ⁰ C und 40 ⁰ C, vorzugsweise bei etwa 35°C vorerwärmt wird, so daß die Farbe beim Bedrucken bereits auf die vorerwärmte Farbschicht trifft, was die Trocknung unterstützt. Beim Aufbringen der Tinte erfolgt eine Erwärmung über eine Strahlungsheizeinrichtung bei 42°C, die auf den Bereich der Papierschicht 1 gerichtet ist, der gerade bedruckt wird. Schließlich erfolgt auch noch nach dem Drucken über eine dritte Heizeinrichtung (beispielsweise über ein beheiztes Unterlageblech) eine sogenannte Nachbeheizung ebenfalls zwischen 30°C und 40 ⁰ C.

Im Verfahrensschritt D erfolgt die vollständige Durchbeharzung der bedruckten Papierschicht 1 , so daß sich der Zustand gemäß Fig. 2 ergibt.

Im Verfahrensschritt E wird die Papierschicht 1 mit dem Grundkörper 4 verpreßt. Gleichzeitig wird auch die Schutzschicht 12 in einer entsprechenden Preßeinrichtung verpreßt. Unter dem Druck und der Hitze der Preßplatten der Preßeinrichtung schmilzt das Harz in der Papierschicht 1 und das Harz in der Schutzschicht 12 und härtet während des Preßvorgangs unmittelbar aus, so daß sich einerseits eine feste Verbindung der Papierschicht 1 zum Grundkörper 4 und andererseits eine feste Verbindung der Schutzschicht 12 auf der Pa- pierschicht 1 ergibt. Aufgrund der Beharzung der Papierschicht 1 kommt es im übrigen beim Verpressen zu einer derart festen Verbindung zwischen allen Schichtmaterialien, das ein unbeabsichtigtes Ablösen nicht befürchtet werden muß.

In Fig. 11 ist schematisch eine alternative Ausführungsform des Verfahrens dargestellt. Die Verfahrensschritt a und b entsprechen den zuvor erwähnten

Verfahrensschritten A und B der Papierherstellung und der Aufbringung der Farbaufhahmemasse. Hieran schließt sich der Verfahrensschritt c an, wobei die Papierbahn von ihrer Unterseite her teilbeharzt wird. Die Teilbeharzung erfolgt definiert derart, daß der obere Bereich der Faserstruktur 7, jedenfalls aber die Oberseite der Faserstruktur 7 und die dort befindliche Farbaufhahmemasse 9, zumindest im wesentlichen harzfrei bleiben.

Im Verfahrensschritt d wird die Papierschicht 1, die dann bereits auf Bögen geschnitten ist, auf den Grundkörper 4 durch Verpressen in der erwähnten Preßeinrichtung aufgebracht. Die Papierschicht 1 ist in diesem Fall noch unbedruckt und weist auch keine oberseitige Schutzschicht 12 auf.

Nach dem Verpressen der noch unbedruckten Papierschicht 1 auf den Grundkörper 4 wird das unbedruckte Bauteil 5 nunmehr im Verfahrensschritt e ebenfalls im Tintenstrahldruckverfahren bedruckt. Parallel dazu oder unmittelbar anschließend erfolgt die Beheizung der aufgebrachten Druckschicht 10. Auch hier kann natürlich eine Vorwärmung der Papierschicht 1 vorgenommen werden. Hieran schließt sich die abschließende Verpressung der Schutzschicht 12 in der Preßeinrichtung im Verfahrensschritt f an, um die Schutzschicht 12 nach Schmelzen und Aushärten des Harzes in der Schutzschicht 12 mit der Papierschicht 1 zu verbinden.

Wenngleich das in Fig. 11 dargestellte schematische Verfahren verfahrensmäßig aufwendiger ist, hat es den Vorteil, daß nicht bedruckte Bauteile 5 ohne weiteres vorgehalten werden können und die Bedruckung je nach Kundenwunsch bedarfsweise kurzfristig erfolgen kann.

Bezugszeichenliste

1 Papierschicht

2 Oberseite

3 Unterseite

4 Grundkörper

5 Bauteil

6 Fasern

7 Faserstruktur

8 Zwischenräume

9 Farbaufnahmemasse

10 Druckschicht

11 Oberseite

12 Schutzschicht