BE1023687B1 - PVC Paneelextrusie en In-Line Coating - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het produceren van een gecoat PVC-paneel voor toepassing in zowel binnen- als buitenomstandigheden, genoemde werkwijze omvattende de stappen van: a) PCV-paneelextrusie; b) directe coating van genoemd PCV-paneel met een wateremulsieverf zonder tussengeplaatste primerlaag; c) in-line droging van genoemde wateremulsieverf in een uitgeharde coating.

Description

PVC PANEELEXTRUSIE EN IN-LINE COATING TECHNISCH GEBIED

[0001] De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het produceren van een gecoat PVC-paneel voor toepassing bij zowel binnen- als buitenomstandigheden, genoemde werkwijze omvattende de stappen van: a) PCV paneelextrusie; b) directe coating van genoemd PCV paneel met een emulsieverf op waterbasis zonder tussenliggende primerlaag; c) in-line droging van genoemde emulsieverf op waterbasis in een uitgeharde coating.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

[0002] Polyvinylchloride (PVC) en niet-geplastificeerd polyvinylchloride (uPVC) zijn plasticpolymeren die algemeen worden gebruikt in de bouwindustrie. PVC-bekleding of platering is een populaire wandafwerking voor binnen en buiten die wordt geprezen om zijn relatieve duurzaamheid en lage prijs in vergelijking met traditionele bouwmaterialen zoals hout, klei of beton. PCV panelen zijn licht in gewicht, hebben gewoonlijk een holle kern en zijn vaak voorzien van tand-en-groef randen voor gemakkelijke montage.

[0003] Ondanks al deze voordelen twijfelen nog veel consumenten om PVC panelen aan te brengen omwille van hun plastic uitzicht en onnatuurlijk aanvoelen. Bovendien is het bekend dat PVC zeer moeilijk te beschilderen is. Dit wordt verondersteld te worden veroorzaakt door zijn zeer lage oppervlakenergie (41 mN/m bij 20°C) - lager dan de oppervlakenergie van water (72 mN/m), dat resulteert in zeer slechte hechting van op water gebaseerde coatings aan PVC-oppervlakken en alle daaraan gerelateerde problemen, zoals oneven verspreiding van de verf over genoemde oppervlakken. Het is lalgemeen geweten dat emulsieverven op basis van water (latex) niet eenvoudigweg kunnen worden gebruikt voor het beschilderen van PVC zonder arbeidsintensieve voorbereiding van het oppervlak zoals, bv., fijnkorrelig zandstralen en/of het aanbrengen van een voorbereidende onderlaag of primer.

[0004] Het bovenstaande vormt een ernstige belemmering voor de ontwikkeling van continue PVC productie- en coatingprocessen, waarbij er vaak geen tijd is om stappen op te nemen die langdurige wachtperiodes vereisen die de voortgang van de productie in continue operatielijnen zouden vertragen of hinderen. Bijvoorbeeld, door de tijd die vereist is om de primerlaag te laten drogen voordat verf kan worden aangebracht op een vlak PVC paneeloppervlak, en vervolgens ook de tijd die vereist is voor het drogen van genoemde verflaag, is het tamelijk kostelijk en zeer uitdagend om een snel verhardende continue productielijn te ontwerpen die zowel de extrusie van PVC panelen als hun onmiddellijke in-line coating omvat; vooral voor wat de ecologisch te verkiezen waterverven betreft. Een waterverflaag dient zich niet alleen gelijkmatig te verspreiden over het PVC oppervlak en zich vast te hechten, maar het is ook belangrijk dat deze voldoende snel droogt, of uithardt om transport en/of stapeling van de gecoate PVC panelen die de productielijn verlaten mogelijk te maken teneinde ruimte te besparen en personeel vereist voor bediening vaneen dergelijke lijn te minimaliseren. Naast het vertragen van de automatisatie van PVC coatingprocessen verhoogt de nood aan het aanbrengen van een additionele primer-onderlaag verder de finale kostprijs voor het gecoate eindproduct. Daarom zou de optimale oplossing bestaan uit het vinden van een verf die grote vlakke PVC-oppervlakken kan bedekken zonder gebruik van een primer; het is in de PVC productie-industrie echter bekend dat een vers geëxtrudeerd PVC nog een grotere uitdaging vormt om te coaten dan een PVC dat heeft gerust, waarschijnlijk als gevolg van de aanwezigheid van diverse smeermiddelen en wassen die tijdens het extrusieproces worden gebruikt.

[0005] Door het bovenstaande worden momenteel alleen niet-kosteneffectieve benaderingen, met de minder gunstige op organisch oplosmiddel gebaseerde verfformuleringen of productielijnen met additionele niet-standaard verwerkingseenheden, gebruikt in het vakgebied voor in-line coating van vlakke PVC oppervlakken onmiddellijk na hun extrusie. Bijvoorbeeld, W02006036409 beschrijft enkele verfsamenstellingen en diverse procedures voor het coaten van geëxtrudeerde PVC- of polyolefinsubstraten, waarbij de substraten ofwel initieel bedekt worden door een epoxyprimer, ofwel direct worden gecoat met op PVDF gebaseerde verfoplossingen bereid in organische oplosmiddelen, waaronder methylethylketon of aceton met n-methyl-pyrrolidone. Een andere werkwijze voor onmiddellijke coating van een geëxtrudeerd PVC is geopenbaard in W09105660, waarbij de coating eerst wordt aangebracht op een afzonderlijke folie die vervolgens tegen het geëxtrudeerde vlakke PVC-oppervlak wordt gedrukt onder verhoogde temperaturen. Verdere bekende systemen in het vakgebied voor in-line coating van PVC omvatten bv. US2010119831 of US2014199538, die complexe installaties omvatten waarin PVC-extruders worden gevolgd door rangschikkingen van inrichtingen voor de aanbrenging en UV-behandeling van UV-uithardbare coatings. Het nadeel van dergelijke installaties is dat ze, in de eerste plaats, UV-lichtbronnen met hoge intensiteit vereisen die nodig zijn voor het initiëren van de UV-uithardingsreacties, die over het algemeen duur zijn en betrekkelijk vaak moeten worden vervangen door het snelle verlies aan intensiteit; en in de tweede plaats moeten de UV-uithardbare coatingsamenstellingen verbindingen omvatten zoals foto-initiators, die, wanneer blootgesteld aan UV-energie, de chemische verbindingsreacties katalyseren die de uitharding van de coating stimuleren. Natuurlijk verhoogt het gebruik van deze en andere gespecialiseerde chemische stoffen in de verfsamenstellingen de kostprijs van op UV-uitharding gebaseerde PVC coatinginstallaties nog meer.

[0006] De onderhavige uitvinding is gemaakt met het oog op de hoger vermelde feiten en komt voort uit een onverwachte observatie dat een eenvoudige waterverf met een dichtheid hoger dan 1,25 g/cm3 geschikt kan zijn voor in-line PVC-coating van vers geëxtrudeerde vlakke panelen en voldoende snel door lucht of IR kan worden gedroogd om verzameling en opstapeling van de gecoate panelen te vergemakkelijken zonder daarbij de integriteit en kwaliteit van de aldus aangebrachte coating te beïnvloeden.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

[0007] De onderhavige uitvinding is gedefinieerd in de bijgevoegde onafhankelijke conclusies. Voorkeursuitvoeringsvormen zijn gedefinieerd in de afhankelijke conclusies. Meer specifiek verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het produceren van een gecoat polyvinylchloride (PVC) paneel, genoemde werkwijze omvattende de stappen van: a) het extruderen van ee PVC paneel op een PVC paneelproductielijn; b) vervolgens het in-line coaten van ten minste één hoofdoppervlak van genoemd PVC paneel zonder tussenliggende primerlaag met een wateremulsieverf; c) het in-line drogen van genoemd in-line gecoat PVC-paneel om een PVC-paneel te verkrijgen dat op ten minste één hoofdoppervlak gecoat is met een uitgeharde verfcoating.

[0008] Verder is de onderhavige uitvinding ook gericht op de toepassing van een PVC-paneelproductielijn die de volgende elementen omvat: - PVC-extruder; - coatingeenheid; - droogeenheid; voor de productie van een met wateremulsieverf gecoat PVC-paneel, waarbij genoemd gecoat PVC-paneel een PVC-paneel omvat en een uitgeharde verfcoating die ten minste één hoofdoppervlak van genoemd PVC-paneel bedekt zonder tussengeplaatste primerlaag.

[0009] In nog een ander aspect verschaft de onderhavige uitvinding verder een gecoat PVC-paneel voor toepassing bij zowel binnen- als buitenomstandigheden, waarbij genoemd gecoat PVC-paneel een PVC-paneel en een uitgeharde verfcoating omvat, genoemd PVC-paneel is gekenmerkt doordat uitgeharde verfcoating direct werd aangebracht als een wateremulsieverf op het PVC-paneel zonder tussengeplaatste primerlaag.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

[0010] Voor een beter begrip van de aard van de onderhavige uitvinding wordt verwezen naar de volgende gedetailleerde beschrijving in combinatie genomen met de bijbehorende Figuur 1, die schematisch een uitvoeringsvorm toont van een PVC-paneelproductielijn die geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze van de onderhavige uitvinding. De referentienummers verwijzen naar: 1 - een PVC-paneel, waarbij la verwijst naar een niet-gecoat PVC-paneel, lb -PVC-paneel gecoat met een emulsieverf (vóór het drogen), lc - PVC-paneel gecoat met een uitgeharde verf (na het drogen), ld - PVC-paneel gesneden en gecoat met een uitgeharde verf (na het drogen), klaar voor opstapeling; 2 - een PVC-paneelextruder; 3 - een koeleenheid (bv. koelkaliber); 4 - een ontvettingseenheid; 5 - een coatingeenheid omvattende een kamer voor verfspuiten; 6 - droogeenheden gekenschetst als IR-warmtedrogers; 7 - een snijeenheid (bv. een cirkelzaag); en 8 - een stapeleenheid.

DEFINITIES

[0011] Zoals hierin gebruikt verwijst de term "paneel" naar een onbuigzaam bouwelement voor het bedekken of plateren van architecturale oppervlakken zoals wanden, plafonds, vloeren, en dergelijke. Zoals hierin gebruikt verwijst de term "paneel" grotendeels naar een paneel vervaardigd uit polyvinylchloride (PVC) of niet-geplastificeerd polyvinylchloride (uPVC), en is verder ook omschreven als "PVC-paneel". PVC-panelen zijn gewoonlijk rechthoekig, vlak, voorzien van een holle kern en relatief licht in gewicht. Een paneel omvat twee grote vlakke "hoofdoppervlakken" of "hoofdprofielen" en vier smalle “zijprofielen", waarvan ten minste twee vaak worden geproduceerd met tand-in-groef structuren waardoor gemakkelijke installatie mogelijk wordt gemaakt door bevestiging in een uitsparing door nieten of nagelen om het bevestigingsmiddel te verbergen. Meer specifiek, zoals soms hierin gebruikt, verwijst de term "PVC-paneelsubstraat" naar een niet-coat PVC-paneel.

[0012] Zoals hierin beschreven dient de term “PVC-paneelproductielijn" of "PVC (paneel) extrusielijn" te worden geïnterpreteerd als een reeks opeenvolgend gepositioneerde eenheden, te beginnen vanaf een PVC-extrudereenheid, waarbij genoemde eenheden zijn geconfigureerd om samen een opeenvolging van operaties uit te voeren die leiden tot productie van een afgewerkt PVC-paneel, dat in de onderhavige context een gecoat PVC-paneel is. DE specifieke eenheden die kunnen worden gerangschikt in de PVC-paneelproductielijn van de uitvinding zijn algemeen bekend in het vakgebied. Bijvoorbeeld, de lijn omvat gewoonlijk ten minste een PCV-extrusie-eenheid, die een standaard plasticextruder kan zijn, omvattende een hopper, verwarmd vat, breekplaat, en de matrijs, die eindigt met een koelinrichting zoals een kalibrator of een waterbad; gevolgd door een coatingeenheid die verf afzet op ten minste één oppervlak van de geëxtrudeerde en gekoelde PVC-paneelverwerking langs de productielijn, en ten minste één droogeenheid die omstandigheden verschaft voor het versnellen van het drogen (of uitharden) van genoemde verf. Zoals hierin gebruikt de term "in-line" te worden geïnterpreteerd als verwijzend naar een stap of een proces dat wordt uitgevoerd op een bepaald punt langs de PVC-extrusielijn tijdens de productie van het gecoate PVC-paneel volgens de werkwijze van de uitvinding. In-line stappen of operaties, zoals in-line coating, inline droging enz., volgt gewoonlijk de extrusie van het PVC-paneelsubstraat op dezelfde productielijn, die in contrast staat met gelijkaardige stappen of operaties die kunnen worden uitgevoerd buiten een PVC-extrusielijn, d.w.z. op een voorgevormd of op een vroeger tijdstip gevormd, vaak op een andere fysieke locatie, eerder geëxtrudeerd PVC-paneel, echter zonder alle voordelen van een continu productieproces.

[0013] Zoals hierin gebruik verwijzen de termen "voorbereidende ondercoat' of, eenvoudigweg, "primet' naar een initiële of tussenliggende coating aangebracht op het oppervlak van een PVC-substraat om een bindingslaag te vormen die beter is voorbereid voor het ontvangen van verf en een betere adhesie verzekert van genoemde verf aan het oppervlak van het substraat en de duurzaamheid ervan verlengt.

[0014] Zoals hierin gebruikt verwijst de term "emulsieverf’ naar een verf die pigmentsuspensie in een polymeeremulsie bevat (bekend als “latex" in de VS). Zoals hierin gebruikt verwijst de term "op waterbasis" naar een grotendeels op water gebaseerd medium dat optioneel andere oplosmiddelen kan omvatten, zoals, bijvoorbeeld, isopropanol. Meer specifiek verwijst de term “wateremulsieverf’ naar een waterdispersie van sub-micrometer polymeerbinderpartikels die drogen of uitharden door een proces dat coalescentie wordt genoemd, waarbij eerst het water en vervolgens het "spoor" of het coalescentiemiddel" verdampen, samentrekken, verzachten en zodoende fusering van de bindmiddeldeeltjes in een onomkeerbaar gebonden netwerkfilm veroorzaken, zodat de verf niet opnieuw kan oplossen in het oplosmiddel/water waarin deze oorspronkelijk werd gedragen.

[0015] Zoals hierin gebruikt verwijst de term "acrylverf" naar een verf die pigmentsuspensie bevat in een acrylpolymeeremulsie ("acryllatex" in de VS), d.w.z. een emulsie van polymeersubstanties afgeleid van acryl- of methacrylzuur, of copolymeren van acryl- of methacrylzuur, bv. met styreen. Evenzo verwijst de term "wateracrylverf" naar dispersie in water van sub-micrometer acrylpolymeer. Zoals hierin gebruikt verwijst de term "acrylpolymeren" of "acrylaatpolymeren" naar homopolymeren of copolymeren met andere monomeren (bv. acrylamiden, acrylonitril, vinyl, styreen en butadieen) omvattende acrylaatmonomeren als bouwblokken. Zoals hierin gebruikt verwijzen de termen "acrylaatmonomeren" of "acrylaten" naar esters en zouten van acryl- of methacrylzuur.

[0016] Zoals hierin gebruikt dient de term "uitgeharde verf’ of "uitgeharde verfcoating" te worden geïnterpreteerd als verwijzend naar een uitgeharde verfbinder of hars, d.w.z. de filmvormende substantie die, nadat het oplosmiddel is uitgedampt, droge pigmenten en andere verfcomponenten samen en op het oppervlak van het substraat 'bindt'. Bijvoorbeeld, in olieverven is lijnzaadolie het bindmiddel, voor acrylverven doen acrylpolymeer of -copolymeer daarvan dienst als bindmiddel. Evenzo dient de term "uitgeharde acrylbinder" te worden geïnterpreteerd als zijnde de gecoalesceerde verffilm gevormd door acrylpolymeren of copolymeren, samen met alle componenten aanwezig of opgenomen in genoemde gecoalesceerde film, meer specifiek pigmenten, extenderpigmenten enz., of zelfs minerale deeltjes zoals zanddeeltjes (d.w.z. deeltjes met een grootte tussen 0,063 en 2 mm volgens de classificatieschaal ISO 14688-1) in bepaalde textuurverven.

[0017] Algemene voorbeelden van acrylaten zijn alkylesters van acrylzuur zoals methyl-, butyl-, ethyl-, en 2-ethylhexyl-acrylaat, waarbij de term "alkyl" verwijst naar een groep bestaande uit een monovalent radicaal, zoals ethyl of propyl, met de algemene formule CnH2n+l. Meer specifiek dient, zoals hierin gebruikt, de term "lager alkyl" te worden geïnterpreteerd als zijnde een alkyl die minder dan zeven koolstofatomen omvat.

[0018] Zoals hierin gebruikt betekent de term "pigment" elke kleurstof of andere substantie, gewoonlijk in een poedervorm, die kleur aanbrengt aan de verfformulering. Pigmenten kunnen zowel van het organische als van het anorganische type zijn en kunnen ook dienst doen als vulstoffen of bindmiddelen voor kleurpigmenten. Geschikte pigmenten omvatten aardalkali-carbonaten zoals krijt, calciumcarbonaat, magnesiumcarbonaat, dolomiet, neergeslagen en bariumcarbonaat, talk, aluminiumhydraten, zinkoxide, magnesiumoxide, fluoriet, alkalisch loodcarbonaat, witte en gekleurde pigmenten op basis van titaniumdioxide, ijzeroxiderood, ijzeroxidezwart, mangaanzwart, koolstoffen, bariumgeel, strontiumchromaat, calciumchromaat, zinkgeel, zinkgroen, cadmiumgeel, cadmiumrood, cadmiumvermiljoen, cadmopoon, vermiljoen, ultramarijn, loodchromaat, chromiumgeel, molybdaatrood, molybdaatoranje, chromoxidegroen, chromoxidehydraatgroen, mangaanviolet, mangaanblauw, kobaltblauw, kobaltgroen, kobaltviolet, antimoongeel, en organische pigmenten van de azoreeks. Een specifieke vorm van pigment is een zogenaamde "verfbinder" of "verfegaliseerder" of "extenderpigment", en zoals hierin gebruikt verwijst dit naar een substantie, gewoonlijk een pigment, dat aan de verfformulering wordt toegevoegd om het volume of de bulk of eigenschappen zoals viscositeit te verhogen. De meeste extenders zijn wit en hebben een brekingsindex die overeenkomt met algemeen gebruikte binders (1,4 - 1,7). In vergelijking met Ti02, dat een brekingsindex heeft van ongeveer 2,7, hebben ze weinig dekkend effect. De meeste zijn natuurlijk (ze kunnen zuivering vereisen), en andere worden synthetisch geproduceerd. De belangrijkste extenderpigmenten omvatten, maar zijn niet beperkt tot, calciumcarbonaat (synthetisch en natuurlijk), silicium, aluminiumsilicaat (chinaklei), magnesiumsilicaat (talk), bariumsulfaat (natuurlijk - bariet; synthetisch - blanc fixe).

[0019] Naast extenderpigmenten kunnen emulsieverfformuleringen verder andere types van "verdikkers" of "verdikkingsmiddelen" omvatten die verder reologische eigenschappen van vloeibare verf modificeren, en bv. verder suspensie van pigmenten kunnen verbeteren, verf-viscositeit of substraatadhesie-eigenschappen kunnen vergroten, evenals, bijvoorbeeld, barsten van de coating tijdens het uithardingsproces kunnen tegengaan. Een specifiek geschikt type van emulsieverfverdikkers waarvan werd aangetoond dat zeer goed presteren in de werkwijze van de onderhavige uitvinding omvatten cellulosederivaten. Zoals hierin gebruikt verwijst de term "cellulosederivaaf' naar derivaten van cellulose verkregen door substantiële degradatie van de celluloseketen in fragmenten en gedeeltelijke of volledige reactie van de cellulosehydroxylgroepen (-OH) met diverse reagentia, zoals alkyl-, hydroxyalkyl-, of carboxyalkylgroepen, bij voorkeur met 1 tot en met 5 koolstofatomen. Te verkiezen cellulosederivaten voor de onderhavige uitvinding omvatten, maar zijn niet beperkt tot, methylcellulose, ethylcellulose, ethylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose (HEK), hydroxypropylcellulose (HPC), hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), ethylhydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose; celluloseacetaat, celluloseacetaatpropionaat, celluloseacetaatbutyraat, of benzylcellulose.

[0020] Zoals hierin gebruikt verwijzen de afkortingen "gew.%" of "% w/w" naar de eenheid "percentage per gewicht" (of "gewichtspercent") met betrekking tot een massafractie van een bepaalde component in een totale massa van een samenstelling.

[0021] Verder dienen, zoals hierin gebruikt, de termen "IR-verwarming" of "IR-droging" te worden geïnterpreteerd als onderling verwisselbaar gebruikt en geconstrueerd als verwijdering van oplosmiddel (voornamelijk water) door warmtebehandeling door thermische infrarood (IR)-straling, d.w.z. straling die zich uitstrekt van de nominale rode rand van het zichtbare spectrum bij 700 nm tot 1 mm.

[0022] Zoals hierin gebruikt verwijst de term "spuitdroging" naar een coating waarin vloeibare substanties zoals verven door de lucht op een oppervlak van een substraat wordt gespoten. De meest voorkomende types van spuitcoating gebruiken gecomprimeerd gas (gewoonlijk lucht) om de verfdeeltjes te atomiseren en te richten door middel van een spuitpistool of, veel kleiner, airbrushes. Luchtpistoolspuiten heeft grotere apparatuur nodig en wordt kenmerkend gebruikt voor het bedekken van grote oppervlakken met een gelijkmatige coating van vloeistof. Spuitpistolen kan geautomatiseerd zijn of manueel worden uitgevoerd en hebben onderling verwisselbare koppen om verschillende spuitpatronen mogelijk te maken.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

[0023] De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze voor het produceren van een gecoat polyvinylchloride (PVC) paneel, waarbij genoemde werkwijze de stappen omvat van: a) het extruderen van een PVC-paneel op een PVC-paneelproductielijn; b) vervolgens het in-line coaten van ten minste één hoofdoppervlak van genoemd PVC-paneel zonder tussengeplaatste primerlaag met een wateremulsievorm; c) het in-line drogen van genoemd in-line gecoat PVC-paneel om een PVC-paneel te verkrijgen dat op ten minste één hoofdoppervlak is gecoat met een uitgeharde verfcoating.

Het PVC-paneel is bij voorkeur in hoofdzaak rechthoekig met twee langwerpige vlakke hoofdoppervlakken waarvan twee longitudinale zijranden een complementaire vorm hebben waardoor meerdere van dergelijke PVC-panelen samen kunnen worden gemonteerd.

[0024] In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding heeft genoemde wateremulsieverf een dichtheid die gelijk is aan ten minste 1,25 g/cm3, bij voorkeur ten minste 1,35 g/cm3, met de meeste voorkeur ten minste 1,45 g/cm3. In verdere voorkeursuitvoeringsvormen heeft genoemde wateremulsieverf een viscositeit, zoals bepaald door de Stormer-viscometer in Krebs units (KU), tussen 60 -110 KU, bij voorkeur tussen 70 - 100 KU, met de meeste voorkeur tussen 80 en 90 KU.

[0025] In uitvoeringsvormen die een bijzondere voorkeur verdienen is de wateremulsie een acrylwateremulsie die acrylbindmiddel omvat. In een voorkeursuitvoeringsvorm van deze laatste uitvoeringsvorm omvat genoemd acrylbindmiddel een polymeer van alkylester van acryl- of methacrylzuur, of een styreen (of zijn derivaat zoals methylstyreen, vinyltolueen, butylstyreen, enz.), copolymeer van alkylester van acryl- of methacrylzuur. Met styreen-acryl copolymeer gecoate panelen zijn bijzonder geschikt voor vochtige locaties omdat styreen de vochtweerstandeigenschappen evenals de bindingskracht en elastische kenmerken van de coating vergroot. Op styreen-acryl copolymeer gebaseerde verfsamenstellingen hebben echter de neiging te verbleken na blootstelling, zodat een op zuiver acrylpolymeer gebaseerde coating de voorkeur verdient in buitenomstandigheden bij blootstelling aan de zon als gevolg van zijn beter kleurbehoud (minder vergeling), weerstand tegen bros worden en barsten na langdurige blootstelling. Te verkiezen styreen/acrylemulsies bevatten tot 20 - 25 gew.% of zelfs tot 50 gew.% styreen wanneer berekend op totale monomeersamenstelling, maar kan, afhankelijk van het gebruikte styreen, zelfs in het hars aanwezig zijn tot 70 gew.%.

[0026] In een specifieke uitvoeringsvorm van de vorige uitvoeringsvorm omvat de alkylgroep van genoemde alkylester tussen 1 en 15 koolstofatomen, bij voorkeur tussen 2 en 7 koolstofatomen. Genoemde alkylester is bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit: methylacrylaat of methacrylaat, ethylacrylaat of methacrylaat, n-propylacrylaat of methacrylaat, isopropylacrylaat of methacrylaat, n-butylacrylaat of methacrylaat, isobutylacrylaat of methacrylaat, sec-butylacrylaat of methacrylaat, tert-butylacrylaat of methacrylaat, acrylaat of methacrylaat van n-pentyl of isomeer daarvan, acrylaat of methacrylaat van n-hexyl of isomeer daarvan, en/of mengsels hiervan.

[0027] In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding die een bijzondere voorkeur verdienen is genoemde alkylester bij voorkeur gekozen uit een groep bestaande uit: n-butylacrylaat of methacrylaat, isobutylacrylaat of methacrylaat, sec-butylacrylaat of methacrylaat, tert-butylacrylaat of methacrylaat, en/of mengsels hiervan, en is met een volgende voorkeur gekozen uit een groep bestaande uit n-butylacrylaat, isobutylacrylaat, sec-butylacrylaat, tert-butylacrylaat, en/of mengsels hiervan.

[0028] In alternatieve uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het acrylbindmiddel gekozen uit de groep bestaande uit n-butylacrylaat polymeer, isobutylacrylaat polymeer, sec-butylacrylaat polymeer, tert-butylacrylaat polymeer, styreen-n-butylacrylaat copolymeer, styreen-isobutylacrylaat copolymeer, styreen-sec-butylacrylaat copolymeer, styreen-tert-butylacrylaat copolymeer, en/of mengsels hiervan.

[0029] De polymeren kunnen worden bereid door conventionele emulsiepolymerisatietechnieken. Bijvoorbeeld, conventionele initiatoren, solventen, emulgatoren, ketenoverdrachtmiddelen, enz., worden, samen met de gewenste monomeren, geïntroduceerd in een temperatuurbeheerste reactor en agitator. De reactie kan worden uitgevoerd in een zuurstofvrije omgeving gedurende een tijd die volstaat om de monomeren om te zetten in polymeer. Het molecuulgewicht van het polymeer kan variëren. Het gebruik van alkylacrylesters bij het bereiden van polymeren en copolymeren door waterige suspensiepolymerisatie is geopenbaard in, bv., US3691140. Evenzo kunnen styreen-acrylaat copolymeerharsen die geschikt zijn voor gebruik in de onderhavige uitvinding worden geproduceerd door een waaier aan polymerisatiewerkwijzen die bekend zijn in het vakgebied. Bijvoorbeeld, de harsen kunnen ook worden geproduceerd door conventionele oplossingpolymerisatie of emulsiepolymerisatie. De harsen van de onderhavige uitvinding kunnen ook op voordelige wijze worden geproduceerd door een starve-fed emulsiepolymerisatieproces, zoals dat geopenbaard in US08264205.

[0030] In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm volgens elke van de vorige uitvoeringsvormen omvat de wateremulsieverf verder ten minste één cellulosederivaat, waarvan de toevoeging helpt om de dichtheid en/of viscositeit van de emulsieverf af te stellen tot de gewenste waarde. Vele cellulosederivaten, vooral de kort-alkyl (C1-C5) niet-ionische, zijn in water oplosbare polymeren die kunnen verdikken, suspenderen, binden, emulgeren of zelfs gelijktijdig films vormen samen met het bindmiddel om beschermende colloïdale werking aan de verfsamenstelling te verschaffen.

[0031] In een voorkeursuitvoeringsvorm is het cellulosederivaat gekozen uit de groep bestaande uit hydroxyalkylcellulose; alkylcellulose; carboxymethylcellulose; celluloseacetaat, celluloseacetaat propionaat, celluloseacetaat butyraat, benzylcellulose, of mengsels hiervan. Het cellulosederivaat is bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit hydroxyalkylcellulose; alkylcellulose; carboxymethylcellulose; celluloseacetaat, celluloseacetaat propionaat, celluloseacetaat butyraat, benzylcellulose, of elk mengsel hiervan.

[0032] In een uitvoeringsvorm die een bijzondere voorkeur verdient is het cellulosederivaat gekozen uit de groep bestaande uit hydroxyethylcellulose (HEK), methylcellulose, ethylcellulose, of elk mengsel hiervan. Het cellulosederivaat is bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit hydroxyethylcellulose (HEK), methylcellulose, ethylcellulose, of elk mengsel hiervan.

[0033] In een andere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de wateremulsieverf ten minste één cellulosederivaat of een mengsel van cellulosederivaten in een hoeveelheid tussen 3 en 8 gew.%, bij voorkeur tussen 4 en 6 gew.%.

[0034] In alternatieve uitvoeringsvormen kan de wateremulsie verder ten minste één pigment of extenderpigment omvatten. Zoals hierboven gedefinieerd verwijst de term "pigment" naar ten minste één kleursubstantie zoals, maar niet beperkt tot, titaniumdioxide (Ti02). Dienovereenkomstig verwijst de term "extenderpigment" naar een pigmentsubstantie toegevoegd aan een verfformulering om het volume of bulk ervan of eigenschappen zoals viscositeit te vergroten; de meest prominente voorbeelden omvatten synthetisch of natuurlijk calciumcarbonaat en silicium. In specifieke uitvoeringsvormen omvat de uitgeharde verfcoating op het PVC-paneelsubstraat 20 - 65 gew.%, bij voorkeur 35 - 55 gew.%, met de meeste voorkeur tussen 40 - 45 gew.% pigmenten of extenderpigmenten. In voorkeursrangschikkingen omvat genoemde uitgeharde verfcoating tussen 25 - 55 gew.%, bij voorkeur tussen 35 - 45 gew.% extenderpigmenten die calciumcarbonaat of silicium omvatten.

[0035] In een specifieke uitvoeringsvorm van de werkwijze van de onderhavige uitvinding kan de wateremulsieverf verder bv. mineraaldeeltjes ter grootte van zand omvatten die geschikt zijn voor het creëren van een textuurcoat op het gecoate PVC-paneel van de uitvinding. Voorbeelden van dergelijke textuureffecten omvatten bv. stucco, en de partikels die kunnen worden gebruikt in dergelijke verfformuleringen omvatten elk type van siliciclastische (vooral bevattende kwarts, veldspaten of andere op silicium gebaseerde zware mineralen) of op carbonaat gebaseerde partikels met een afmeting tussen 0,063 en 2 mm, volgens de classificatieschaal ISO 14688-1. In voorkeursuitvoeringsvormen omvat de wateremulsieverf 5 -30 gew.%, bij voorkeur 10 - 25 gew.%, met een grotere voorkeur 15 - 20 gew.%, met de grootste voorkeur ongeveer 17 gew.% mineraaldeeltjes met een gemiddelde deeltjesgrootte opgenomen tussen 0,02 en 2 mm.

[0036] Het is voordelig voor verkorting van de algemene productietijd dat de uitharding van de in-line coat op ten minste één oppervlak van genoemd PVC-paneel in de werkwijze van de uitvinding snel genoeg verloopt. Daarom wordt de in-line droging in stap c) van de werkwijze van de uitvinding op voordelige wijze versneld door middel van luchtventilatie of warmte, bij voorkeur door een combinatie van beide. Daarom wordt, in de voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze van de uitvinding, de in-line droging in stap c) uitgevoerd door lucht-droging, convectieoven-, of IR-verwarming. IR-verwarming is bijzonder geschikt voor het uitharden en het drogen van wateremulsiecoatings omdat IR-golflengtes goed overeenkomen met de absorptiebanden voor water. Additioneel is het, doordat IR-verwarming niet erg diep in het oppervlak penetreert en over het algemeen alleen het buitenoppervlak verwarmt, toepasselijk voor droging van gecoate plastic zonder risico op smelten of vervorming van de onderliggende plasticsubstraten; met dien verstande natuurlijk dat de temperaturen bepaalde waarden niet gedurende uitzonderlijk lange periodes overschrijden.

[0037] In een voordelige uitvoeringsvorm volgens de hoger vermelde uitvoeringsvorm wordt de in-line droging in stap c) uitgevoerd door IR-verwarming bij temperaturen tussen 30 en 70 °C, bij voorkeur tussen 38 en 68 °C, op voordelige wijze gecombineerd met luchtventilatie of -circulatie.

[0038] Het grootste voordeel van IR-verwarming tegenover convectieverwarming is waarschijnlijk dat IR-zenders de energie in exacte hoeveelheden direct overbrengen naar een specifiek punt. IR-straling is een direct-zicht technologie, dat betekent dat het alleen warmte overbrengt naar het oppervlak van een voorwerp dat in directe gezichtslijn ligt van een IR-zender. Deze eigenschap minimaliseert verder de mogelijkheid van potentiële warmte-vervorming van het PVC-paneelsubstraat tijdens warmtedroging en bespaart verder energie doordat er bijna geen warmte verloren gaat aan het onderliggende substraat. Ten laatste, en in lijn met het bovenstaande, is IR-verwarming de te verkiezen werkwijze voor het drogen van gecoate vlakke PVC-panelen doordat hun vlakke gecoate oppervlakken de energie gelijkmatig absorberen, dat gelijkmatige droging van het paneel langsheen de lengte ervan tijdens het inline productieproces garandeert.

[0039] IR-straling kan worden gegenereerd door één van drie verschillende technologieën: elektrisch, gas-katalytisch, of bestralingsgas (deze laatste wordt voornamelijk gebruikt voor ruimteverwarming in de plaats van procesverwarming). Electrische en gas-katalytische IR technologieën hebben specifieke kenmerken die ze min of meer geschikt maken, afhankelijk van het materiaal en het procestype. Gas-katalytische IR-systemen vereisen over het algemeen een grotere kapitaalinvestering dan de andere twee, maar ze hebben lagere werkingskosten. Daarom gebruikt, in voordelige uitvoeringsvormen, de werkwijze van de onderhavige uitvinding een gas-katalytisch IR-droogsysteem, bv. een kwarts IR-verwarmingslamp.

[0040] In een andere voordelige uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding omvat de werkwijze van de uitvinding volgens elke van de voorgaande uitvoeringsvormen verder een additionele stap tussen de stappen a) en b), waarbij genoemde stap het ontvetten omvat van het ten minste één hoofdoppervlak van genoemd PVC-paneel dat is onderworpen aan de inline coating in stap b). Om de gecoate PVC-paneelproductielijn niet te vertragen, verdienen arbeidsintensieve en/of tijdrovende PVC-oppervlakbereidingen geen voorkeur en kunnen vaak niet worden opgenomen in de werkwijze van de uitvinding. Het is echter mogelijk om een eenvoudige stap op te nemen waarin het te coaten PVC-substraatoppervlak verder gaat op een transportband onder een materiaal bedekt met ontvettingsmiddel, zoals een spons, een stuk zachte doek, of een rol bedekt met een van deze laatste. Een dergelijke korte ontvettingsbehandeling is niet absoluut noodzakelijk wanneer te verkiezen verfformuleringen, zoals hoger beschreven, worden gebruikt in de werkwijze van de uitvinding; het kan echter een voordelige verbetering aanbrengen, afhankelijk van de PVC-extrusieopstellingen. De ontvetting wordt bij voorkeur uitgevoerd na afkoeling van het vers geëxtrudeerde PVC-paneel in de koeleenheid (bv. vacuümkalibrator) en vlak voor het aanbrengen van de waterige emulsieverf. Voorbeelden van geschikte ontvettingsmiddelen omvatten, bv., de ontvettingsproducten verschaft door Ge-ka supplies (http://www.ge-ka-supplies.com/).

[0041] Na de extrusie van het PVC-paneel, de koeling ervan en bij voorkeur ook korte ontvetting op ten minste één van de oppervlakken ervan, kan de in-line coating van genoemd PVC-paneel worden uitgevoerd door elke techniek die bekend is in het vakgebied en die gepast compatibel is met het ontwerp en de snelheid van de PVC-paneelproductielijn volgens de werkwijze van de onderhavige uitvinding. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de wateremulsieverf aangebracht door in-line spuiten, stralen, rolcoaten, borstelcoaten, of inkjetapplicatie, en wordt bij voorkeur gecoat door spuiten. Spuitcoating of straling volgens de werkwijze van de uitvinding kan worden uitgevoerd volgens elke bekende techniek in het vakgebied. Het wordt bij voorkeur uitgevoerd bij kamertemperatuur door middel van spuitpistolen.

[0042] In een verder aspect verschaft de onderhavige uitvinding een gebruik van een PVC-paneelproductielijn die ten minste de volgende elementen omvat: - PVC-extruder voor het extruderen van een PVC-paneel; - coatingeenheid voor het coaten van genoemd PVC-paneel met een wateremulsieverf; - droogeenheid voor drogen van genoemde wateremulsieverf; voor de productie van een met wateremulsieverf gecoat PVC-paneel, waarbij gecoat PVC-paneel een PVC-paneel en een uitgeharde verfcoating omvat die ten minste één hoofdoppervlak van genoemd PVC-paneel bedekken zonder tussenliggende primerlaag.

[0043] Een voorbeeld van een voorkeursuitvoeringsvorm van een PVC-paneelproductielijn die geschikt is voor de bovenstaande toepassing en voor het uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding is schematisch geïllustreerd in Figuur 1. In dit voorbeeld begint de productielijn met het PVC-paneel (1) extrusiesysteem of, simpelweg, de extruder (2), zoals schematisch geïllustreerd door het blok met een conische hopper. Het extrusieproces begint wanneer kleine korrels (partikels) PVC, mogelijk gemengd met elke gewenste hulpstof zoals weekmakers enz., worden toegevoegd aan het verwarmde vat van de extruder, waar ze geleidelijk worden gesmolten in een gelijkmatige en hete PVC-massa. De gesmolten PVC-massa wordt vervolgens continu naar de uitgang van het extrudervat geduwd, d.w.z. in de richting van de brekerplaat en de matrijs omvattende de opening die de vorm verschaft aan het hete en nog steeds niet-gecoate PVC-paneel (la) die wordt doorgedrukt en de opening van de matrijs verlaat. Genoemd paneel wordt gewoonlijk eerst overgebracht naar de koeleenheid (3), die, bv., een waterbad of een kalibrator, bv. een vacuümkalibrator, kan zijn. In voorkeursuitvoeringsvormen van de productielijn van de uitvinding is de koeleenheid een kalibrator; er kunnen echter ook andere systemen worden gebruikt die bekend zijn in het vakgebied. Zoals hoger beschreven kan, in een geschikte uitvoeringsvorm, het niet-gecoate paneel (la) ook worden overgebracht door een ontvettingseenheid (4), zoals, bv., een zachte rol of een borstel die een ontvettingsmiddel omvat.

[0044] In deze fase wordt het ontvette niet-gecoate paneel (la) overgedragen naar een coatingeenheid (5), zoals een verfstation of een spuitcoatingkamer, zoals schematisch geïllustreerd in Figuur 1. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de verf aangebracht door een verfpistool onder druk. Het verfpistool is mogelijk van het type waarin de hoeveelheid verf en/of de verfspuitdruk kan worden gevarieerd, wat de productie mogelijk maakt van een aantal verschillende visuele en texturale effecten. Alternatief kan een verfpistool worden gebruikt waarin de hoeveelheid verf die op het geëxtrudeerde PVC-paneel wordt gespoten en de druk vast zijn om een vooraf bepaald visueel effect te produceren. In een standaardvoorbeeld van een drukpistool kan de verf worden vrijgegeven onder de druk van +/-2 - 4 bar en op het ontvette paneeloppervlak gespoten bij omgevingstemperatuur (ongeveer 22 °C). Voor een waterige emulsieverf zonder textuur wordt tussen 50 - 200 g/m2, bij voorkeur 70 - 120 g/m2 verf gebruikt per PVC-paneeloppervlak, dat resulteert in een gedroogde coating met een finale dikte tussen 20 - 80 micrometer, bij voorkeur tussen 30 - 50 micrometer.

[0045] Na de in-line coating in de coatingeenheid (5) wordt het gecoate PVC-paneel (lb) overgebracht naar een droogeenheid (6), schematisch geïllustreerd in Figuur 1 als twee IR-ovens. Het is natuurlijk meteen duidelijk voor eenieder die is onderlegd in het vakgebied dat het type en de hoeveelheid van de droogeenheden kunnen variëren afhankelijk van de gewenste operatietijd en de hoeveelheid warmte die een PVC-paneel kan weerstaan. Om redenen zoals hierboven uiteengezet omvat, in een uitvoeringsvorm die een bijzondere voorkeur verdient, de coat-droogeenheid een IR-verwarmingssysteem, bij voorkeur een gas-katalytisch IR-verwarmingssysteem, zoals een kwarts IR-verwarmingslamp. In voorkeursuitvoeringsvormen van de bovenstaande uitvoeringsvormen kan de hoeveelheid IR-verwarmingseenheden tussen 1 en 10, bij voorkeur 2 tot 6 eenheden, met de meeste voorkeur 4 of 5 eenheden zijn. Bijvoorbeeld, voor een met waterverf gecoat PVC-paneel (lb) met afmetingen van ongeveer 30 cm op 2,5m, overgebracht door een reeks van vier IR-ovens, elk ingesteld op een temperatuur tussen 40 - 60°C, kan de droogtijd rond 1 uur 30 minuten liggen.

[0046] Na de in-line droging in ten minste droogeenheid (6), kan het PVC-paneel dat is gecoat met een uitgeharde (gedroogde) verf (lc) worden gesneden in kortere gecoate panelen (ld) als eindproducten, die kunnen worden gestapeld (ld), verpakt, en verzonden naar hun eindverdeler.

[0047] In het laatste aspect verschaft de onderhavige uitvinding het aldus verkregen eindproduct van de hoger beschreven werkwijze, d.w.z. het gecoate PVC-paneel voor toepassing bij binnen- evenals buitenomstandigheden, waarbij genoemd gecoat PVC-paneel een PVC-paneel en een uitgeharde verfcoating omvat, genoemd PVC-paneel is gekenmerkt doordat genoemde uitgeharde verfcoating direct werd aangebracht als een wateremulsieverf op het PVC-paneel zonder tussengeplaatste primerlaag.

Claims (15)

1. Conclusies [

   1. Werkwijze voor het produceren van een gecoate polyvinylchloride (PVC) paneel, genoemde werkwijze omvattende de stappen van: a) het extruderen van een PVC-paneel op een PVC-paneelproductielijn; b) vervolgens het in-line coaten van ten minste één hoofdoppervlak van genoemd PVC-paneel zonder tussengeplaatste primerlaag met een wateremulsieverf; c) het in-line drogen van genoemd in-line gecoat PVC-paneel om een PVC-paneel te verkrijgen dat op ten minste één hoofdoppervlak is gecoat met een uitgeharde verfcoating.
2. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij genoemde wateremulsieverf een dichtheid heeft die gelijk is aan ten minste 1,25 g/cm3, bij voorkeur ten minste 1,35 g/cm3, met de meeste voorkeur ten minste 1,45 g/cm3.
3. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de wateremulsie acrylbindmiddel omvat.
4. 4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij genoemd acrylbindmiddel een polymeer van alkylester van acryl- of methacrylzuur, of een styreen-copolymeer van alkylester van acryl- of methacrylzuur omvat.
5. 5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij alkylgroep van genoemd alkylester tussen 1 en 15 koolstofatomen, bij voorkeur tussen 2 en 7 koolstofatomen.
6. 6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de wateremulsieverf verder ten minste één cellulosederivaat omvat.
7. 7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij het cellulosederivaat is gekozen uit de groep omvattende hydroxyalkylcellulose, bij voorkeur hydroxyethylcellulose (HEK); alkylcellulose, bij voorkeur methylcellulose of ethylcellulose; carboxymethylcellulose; celluloseacetaat, celluloseacetaatpropionaat, celluloseacetaatbutyraat, benzylcellulose, of elk mengsel daarvan.
8. 8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de in-line droging in stap c) wordt uitgevoerd door luchtdroging, convectieoven-, of IR-verwarming.
9. 9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de in-line droging in stap c) wordt uitgevoerd door IR-verwarming bij temperaturen tussen 30 en 70 °C, bij voorkeur tussen 38 en 68 °C.
10. 10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, genoemde werkwijze omvattende een additionele stap tussen de stappen a) en b), waarbij genoemde stap het ontvetten omvat van het ten minste één hoofdoppervlak van genoemd PVC-paneel dat is onderworpen aan de inline coating in stap b).
11. 11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de wateremulsieverf wordt aangebracht door in-line spuiten, schieten, rolcoaten, borstelcoaten, of inkjettoepassing.
12. 12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de wateremulsieverf verder mineraalpartikels omvat die geschikt zijn om een textuurcoat te creëren.
13. 13. Toepassing van een PVC-paneelproductielijn die de volgende elementen omvat: - PVC-extruder voor het extruderen van een PVC-paneel; - coatingeenheid voor coating van genoemd PVC-paneel met een wateremulsieverf; - droogeenheid voor het drogen van genoemde wateremulsieverf; voor de productie van een gecoat PVC-paneel, waarbij genoemd gecoat PVC-paneel een PVC-paneel omvat en een uitgeharde verfcoating die ten minste één hoofdoppervlak van genoemd PVC-paneel bedekt zonder tussengeplaatste primerlaag.
14. 14. Toepassing volgens conclusie 13, waarbij de coat-droogeenheid een IR-verwarmingssysteem omvat, bij voorkeur een gas-katalytisch IR-verwarmingssysteem.
15. 15. Gecoat PVC-paneel voor toepassing in zowel binnen- als buitenomstandigheden, genoemd gecoat PVC-paneel omvattende een PVC-paneel en een uitgeharde verfcoating, genoemd PVC-paneel gekenmerkt doordat genoemde uitgeharde verfcoating direct werd aangebracht als een wateremulsieverf op het PVC-paneel zonder een tussengeplaatste primerlaag.