DE10052295A1

DE10052295A1 - Strukturpaste

Info

Publication number: DE10052295A1
Application number: DE2000152295
Authority: DE
Inventors: Thomas Roesler; Frank Dekarski
Original assignee: Follmann and Co Gesellschaft fuer Chemie Werkstoffe und Verfahrenstechnik mbH and Co KG
Current assignee: Follmann and Co Gesellschaft fuer Chemie Werkstoffe und Verfahrenstechnik mbH and Co KG
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2002-04-25

Abstract

Beschrieben wird eine Strukturpaste zur Herstellung einer dreidimensionalen, thermisch expandierbaren Beschichtung. Die Paste umfaßt eine wäßrige Polymerdispersion und zumindest einen Füllstoff in Form eines bis zu 80 DEG C im wesentlichen körnigen Thermoplasten. Vorzugsweise ist der Thermoplast aus der Gruppe ausgewählt, die aus Polyethylen (HDPE und/oder LDPE), Polypropylen, Polyamid, Polyester, deren Co-Polimerisaten, Terpolymerisaten und/oder Gemischen besteht. Der wesentliche Bestandteil der Polymerdispersion ist (a) ein Polymer, dessen Monomer Vinylacetat, Ethylen, Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Methacrylsäureester, Methylmethacrylsäure, Maleinat oder Acrylnitril ist, oder (b) ein Co- und/oder Ter-Polymer der unter (a) genannten Monomere oder (c) ein Gemisch zweier oder mehrerer der unter (a) und/oder (b) fallenden Polymere. DOLLAR A Die Paste kann noch übliche Zusatzstoffe enthalten, insbesondere expandierbare Mikrohohlkugeln, die ein Treibgas enthalten und/oder ein Treibmittel, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die ein Azodicarbonsäureamid, p-Toluolsulfohydrazid, Oxy-bis (Benzolsulfohydrazid) oder deren Gemische umfaßt. Sie ist besonders für Strukturtapeten einsetzbar und eignet sich vorzüglich dazu, die bislang gebräuchlichen PVC-Plastisole zu ersetzen.

Description

Die Erfindung betrifft Strukturpasten auf Basis einer wässrigen Polymerdispersion zur Herstellung einer dreidimensionalen, thermisch expandierbaren Beschichtung auf einem flächigen Träger. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Strukturtapeten, in dem die genannten Strukturpasten verwendet werden, sowie die auf diese Weise hergestellten Strukturtapeten selbst.

Dreidimensional-reliefartig strukturierte Oberflächen-Beschichtungen sind seit längerem bekannt, insbesondere auch als Gestaltungselemente für Decken-, Wand- und Fußbodenbeläge. Dabei werden zur Herstellung der Relief- Strukturen üblicherweise Plastisole in Form treibmittelfreier Kompakt plastisole oder treibmittelhaltiger Schaumplastisole, jeweils auf der Basis von Polyvinylchlorid (PVC), verwendet, wobei als Treibmittel sowohl chemisch zersetzbare Treibmittel wie z. B. Azodicarbonamide als auch gasgefüllte Mikrohohlkugeln zum Einsatz kommen können. Die Plastisole werden auf einem flächigen Träger aufgebracht, darauf - üblicherweise durch Erhitzen - verfestigt und dann strukturiert (und dabei gegebenenfalls expandiert).

Diese Oberflächen-Beschichtungen weisen eine Reihe von Vorzügen auf; insbesondere sind sie kratzfest, hinreichend elastisch und preiswert. Die Verwendung von PVC-Plastisolen bringt jedoch auch eine Reihe von Nachteilen mit sich. Insbesondere unter Umweltschutz-Gesichtspunkten ist die Ver wendung von PVC grundsätzlich problematisch, da mit seiner Herstellung, Verarbeitung und Entsorgung erhebliche Gefahren verbunden sind. Bei der Herstellung und auch bei unsachgemäßer Behandlung (beispielsweise in einem Brandfall) kann es zur bedenklichen Bildung und Freisetzung von Dioxinen und Furanen sowie von Salzsäure kommen, was zu erheblicher Gefahr für den Menschen führen kann. Aufgrund strenger Auflagen sind Herstellung, Ver arbeitung, Entsorgung usw. daher zum Teil sehr aufwendig. Weiterhin enthalten PVC-Plastisole grundsätzlich Weichmacher, insbesondere Phthalate, wie DEHP, deren Verwendung wegen des mit ihnen verbundenen Gefährdungs potentials ebenfalls unerwünscht ist. Schließlich ist PVC im wesentlichen unverottbar und kann daher praktisch nur durch Verbrennen entsorgt werden. Dabei besteht wiederum die Gefahr der Bildung von giftigen Dämpfen und Rückständen.

Seit langem besteht daher Bedarf, oberflächenstrukturierte Beläge, insbesondere Beläge für Wand-, Decken- und Bodenflächen, ohne Verwendung von PVC und Weichmachern herstellen zu können. Es wurden bereits einige Versuche unternommen, Beschichtungen auf Basis von Vinylacetat-Copolymer- oder Acrylat-Dispersionen herzustellen. Bisher verliefen diese Versuche jedoch wenig erfolgreich, da die so hergestellten Beläge insbesondere hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit, ihres inneren Zusammenhalts und ihrer Herstellungskosten den mit PVC-Plastisolen hergestellten Belägen unterlegen sind. Dies gilt insbesondere auch im Bereich der Strukturtape ten.

Vereinzelt wurde bereits versucht, durch Zusatz von Füllstoffen, also von Substanzen, die klassischerweise nicht Bestandteil der Bindemittel- Polymerdispersion sind, die Festigkeit der Beläge zu verbessern. So offen bart EP-A 564 712 die Zugabe unverkleisterter Stärke als Füllstoff zu einer Strukturpaste auf Basis einer Vinylacetat-Copolymer-Dispersion. Bei der Herstellung der Beschichtung kommt es durch das Trocknen und Erhitzen der Strukturpaste auf dem Träger zu einer Verkleisterung der Stärke-Partikel, die zu einer besseren Festigkeit der Beschichtung führt. Beim Aufschäumen der Strukturpaste mit einem der üblichen Treibmittel hat sich jedoch herausgestellt, daß die verkleisterten Stärke-Partikel zu einem erheblichen Teil wieder voneinander getrennt (abgesprengt) werden. Dadurch geht die erreichbare Verbesserung der Festigkeit der Beschichtung wieder verloren.

Der Erfindung lag daher zum einen die Aufgabe zugrunde, eine im wesentlichen PVC- und weichmacherfreie Strukturpaste zur Herstellung einer beschriebenen, dreidimensionalen Beschichtung anzugeben, mit der die geschilderten Nachteile gemildert oder gänzlich aufgehoben werden können.

Die Strukturpaste soll dabei insbesondere zur Herstellung expandier ter, dreidimensionaler Tapeten-Beschichtungen (Strukturtapeten) verwendbar sein, ohne daß größere Änderungen an den üblicherweise zur Strukturtapeten- Herstellung verwendeten Anlagen notwendig wären.

Ausgehend von einer Strukturpaste auf Basis einer wässrigen, füll stoffhaltigen Polymerdispersion wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Füllstoff ein bis 80°C im wesentlichen körniger Thermo plast ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, insbesondere gegenüber einer stärkehaltigen Strukturpaste, liegt darin, daß die pulverförmigen Thermo plaste nicht nur den Feststoffgehalt der Strukturpaste erhöhen, sondern beim Trocknen und/oder thermischen Expandieren der Strukturpaste sintern oder vorzugsweise an- bzw. verschmelzen. Dadurch wird die innere Festigkeit (Zusammenhalt) der Beschichtung erheblich erhöht. Durch das (An-)Schmelzen beim Trocknen und/oder thermischen Expandieren wirken die Thermoplaste also selbst wie ein Bindemittel ("aktiver Füllstoff"). Durch das Ver schmelzen oder Sintern wird ein starker Zusammenhalt innerhalb des Thermo plasten-Anteils der Strukturpaste erreicht, der auch beim thermischen Expandieren der Strukturpaste nicht verloren geht. Je intensiver das Verschmelzen ist, desto stärker ist der Zusammenhalt auch beim Expandieren. Besonders bevorzugt ist es daher, wenn der Thermoplast so gewählt ist, daß er bei einem üblichen Trocknungs- und/oder Expansionsverfahren im wesentli chen zu einer einheitlichen Masse verschmelzen kann.

Ferner wird durch den schmelzenden Thermoplasten während des Trock nens und/oder Expandierens eine ausreichend hohe Viskosität der Strukturpa ste (Schmelze) erzeugt. Dadurch wird verhindert, daß die Strukturpaste zerläuft, so daß mit der erfindungsgemäßen Strukturpaste auch fein detail lierte Beschichtungen punktscharf gedruckt (z. B. im Tiefdruck, Siebdruck und dergleichen) und hergestellt werden können. Zusätzlich wird erreicht, daß gasförmige, expandierende, chemische Treibmittel ohne Bildung makrosko pisch störender Gas- und Dampfblasen in der zähflüssigen Strukturpaste zurückgehalten werden können.

Im Sinne dieser Erfindung sind Thermoplaste "im wesentlichen körnig" oder pulverförmig, wenn sie bei einer gegebenen Temperatur als aus (ggf. in der Vergrößerung, z. B. im Mikroskop) individualisierbaren Partikeln zusammengesetzt erkennbar sind, so daß eine mittlere Korngröße bestimmt werden kann, beispielsweise durch Sedimentationsanalyse, Schlämmen oder Windsichten. Die Korngrößen-Bestimmung geschieht zweckmäßigerweise, bevor der pulverförmige Thermoplast bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Strukturpaste in die wäßrige Polymerdispersion aufgenommen wird, da sie in der erfindungsgemäßen Paste erschwert oder gänzlich unmöglich ist.

Bevorzugt ist eine solche Strukturpaste, die einen Feststoffgehalt von zumindest 55 Gew.-% aufweist. Ein solcher Feststoffgehalt ist im Vergleich zu den bekannten PVC-freien, thermisch expandierbaren Strukturpa sten hoch. Er bewirkt zum einen eine höhere Viskosität der Strukturpaste, so daß die Gefahr des Zerlaufens auf dem flächigen Träger vor dem Trocknen und thermischen Expandieren erheblich reduziert wird. Zum anderen bewirkt der hohe Feststoffgehalt eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit der expandierten Beschichtung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß wegen des geringeren Wassergehalts der erfindungsgemäßen Strukturpaste weniger Energie zum Austreiben des Wassers beim Trocknen und thermischen Expandie ren aufgewendet werden muß. Je höher der Feststoffgehalt ist, desto ausgeprägter sind diese Vorteile verwirklicht.

Besonders bevorzugt ist eine Strukturpaste, bei der Thermoplast aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylen (HDPE und/oder LDPE), Polypropylen, Polyamid, Polyester, deren Co-Polymerisaten, Terpolymerisaten und/oder Gemischen besteht. Besonders bevorzugt sind dabei feinteilige Polyethylene, insbesondere wegen ihres niedrigen Schmelzpunktes (beispiels weise 98 - 107°C).

Polyolefine, wie die genannten Thermoplaste bzw. deren Gemische, ermöglichen es, unter wirtschaftlichen Verarbeitungstemperaturen (z. B. Expansion bei ca. 180°C) eine ausreichende Verbindung der Thermoplaste durch Versintern oder Verschmelzen zu erreichen. Sie gewährleisten auch nach dem Trocknen eine dauerflexible bis weiche, jedoch auch kratzfeste Struktur, was insbesondere für Strukturtapeten von großer Bedeutung ist. Schließlich lassen sich diese Thermoplaste mit den üblicherweise zur Herstellung dreidimensionaler, thermisch expandierter Beschichtung einge setzten Anlagen verarbeiten, was sich kostendämpfend auswirkt. Die genann ten Thermoplaste erlauben außerdem den weitgehenden oder vollständigen Verzicht auf Weichmacher, wie sie bei herkömmlichen, PVC-haltigen Struktur pasten üblich sind.

Ferner werden Strukturpasten bevorzugt, bei denen der Thermoplast eine mittlere Korngröße von bis zu 200 µm aufweist, vorzugsweise bis zu 90 µm. So sind HDPE-Pulver mit mittleren Korngrößen von 200 µm und weniger erhältlich, während LDPE- und CoPA-Pulver mittlere Korngrößen von 80 µm und weniger aufweisen können.

Die Korngröße wirkt sich stark auf die einsetzbaren Druckverfahren aus. Beispielsweise soll der Lochdurchmesser einer Schablone im Siebdruck verfahren mindestens das Dreifache der mittleren Korngröße betragen, um ein "Aussieben" des Kunststoffpulvers zu vermeiden. Ferner ermöglichen feinkör nige Thermoplaste die Herstellung besonders feingliedriger, detaillierter Strukturen. Schließlich ist es mit feinkörnigen Thermoplasten besonders leicht möglich, die Einzelkörner thermisch miteinander zu verschmelzen und sie nicht lediglich zu sintern. Im Vergleich zu einer "gesinterten" Beschichtung weist eine "verschmolzene", expandierte Beschichtung eine höhere Kratzfestigkeit auf. Die innere Festigkeit ist ebenfalls erhöht, was vermutlich darauf zurückzuführen ist, daß gesinterte Polymer-Körner unter der Wirkung des expandierenden Treibmittels leichter wieder voneinander getrennt werden, als es bei verschmolzenen Körnern der Fall ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die "verschmolzene", expandierte Beschichtung eine geringere Neigung zum Kollabieren (also eine größere endgültige Schaumhöhe) aufweist.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Strukturpaste eine Mindest filmbildetemperatur (MFT) im Bereich von 20°C bis 80°C aufweist. Indem die MFT im Vergleich zu der herkömmlicher Strukturpaste (0-etwa 18°C) vergleichsweise hoch gewählt wird, wird auf vorteilhaft einfache Weise erreicht, daß beim thermischen Expandieren der Strukturpaste bei der Herstellung der dreidimensional-reliefartigen Beschichtung ein erheblicher Teil des Wassers verdampfen kann, bevor die Bildung eines Oberflächen-Films die entweichenden Gase in der Strukturpaste einschließt. Dies hätte eine ungewünschte Blasenbildung und Einbußen an mechanischer Festigkeit und Kohäsion der Beschichtung zur Folge. Gleichzeitig wird eine gleichmäßige, definierte Trocknung der Strukturpaste auf ihrem Bedruckstoff (Träger) vereinfacht.

Die MFT wird wesentlich bestimmt durch die Wahl der als Bindemittel eingesetzten, wäßrigen Polymerdispersion, in der der körnige Thermoplast aufgenommen wird.

Gemessen wird die MFT auf einer Filmbildebank (ISO 2115). Auf der Bank sind mehrere Metallschienen angebracht, entlang derer ein linearer Temperaturgradient eingestellt werden kann. Die Strukturpaste kann mit einer Rakel auf die Metallschienen aufgezogen oder in gegebenenfalls auf den Metallschienen vorhandenen Vertiefungen aufgenommen werden. Nach vollständiger Trockung des Films unter kontrollierten, atmosphärischen Bedingungen wird der Film visuell auf Risse und Trübungen untersucht. Die Mindestfilmbilde-Temperatur (MFT) ist diejenige Temperatur, ab der ein homogener, rissfreier Film gebildet wird.

Es ist zu beachten, daß bei der Verarbeitung von Dispersionen, insbesondere auf maschinellen Streichanlagen, oftmals sehr kurze Trock nungszeiten angewendet werden. Die tatsächliche Filmbildungstemperatur kann in diesem Fall oberhalb des auf einer Filmbildebank ermittelten Wertes liegen, was durch kinetische Grenzen in der Wasserverdampfung und der Polymer-Interdiffusion verursacht wird. Auch andere Verarbeitungs-Parameter, wie Druckgeschwindigkeit und Naßfilmstärke, wirken sich in gleicher Weise aus. Der Einfluß der Verarbeitungs-Parameter, wie Trocknungszeit, Druckge schwindigkeit, Naßfilmstärke und dergleichen auf die MFT wird vorteilhaf terweise in Vorversuchen bestimmt, um das Bindemittel (Polymer-Dispersion) auf eine optimale MFT einzustellen. Darauf wird nachfolgend noch näher eingegangen.

Besonders bevorzugt wird eine Strukturpaste, bei der der wesentliche Bestandteil der wässrigen Polymerdispersion:

a) ein Polymer ist, dessen Monomer Vinylacetat, Ethylen, Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Methacrylsäureester, Methylmetha crylsäure, Maleinat oder Acrylnitril ist, oder
b) ein Co- und/oder Ter-Polymer der unter a) genannten Monomere oder
c) ein Gemisch zweier oder mehrerer der unter a) und/oder b) fallen den Polymere ist.

Diese (Co-)Bindemittel-Polymere ermöglichen eine gute Adhäsion der expandierten Strukturpaste zum Substrat sowie eine gute Kohäsion der expandierten Beschichtung selbst, gute Fließeigenschaften und damit eine gute Verarbeitbarkeit sowie eine auch nach dem Trocknen dauerflexible Struktur. Sie können ferner die Oberflächeneigenschaften der Beschichtung beeinflussen und ein mattes bis glänzendes Erscheinungsbild verschaffen. In Verbindung mit geeigneten Aufschäummitteln (dazu unten mehr) beeinflussen sie außerdem die Zellgröße und -struktur der expandierten Beschichtung. Insbesondere jedoch hat das verwendete Bindemittel (Polymer-Dispersion) einen starken Einfluß auf die erreichbare Mindestfilmbildungs-Temperatur.

Der Fachmann kann anhand einfacher Vorversuche bestimmen, welche dieser teilweise als Harze oder Wachse erhältlichen Polymere und -gemische seinen spezifischen Anforderungen am ehesten gerecht werden. Insbesondere kann er die Wechselwirkungen des Bindemittelsystems mit den übrigen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Strukturpaste sowie den Verarbeitungs parametern leicht in jedem Einzelfall ermitteln. Es ist möglich, als wässrige Polymer-Dispersion eine Dispersion zu wählen, die aus dem gleichen Polymer wie einer der eingangs aufgeführten, körnigen Thermoplasten besteht. Alternativ dazu können Thermoplast und wässrige Dispersion voneinander verschiedene Polymere umfassen.

Ferner wird eine Strukturpaste bevorzugt, die in einem Gesamt- Gewichtsanteil bis zu 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Strukturpaste, umfaßt:

a) expandierbare Mikrohohlkugeln (Mikroballons), die ein Treibgas enthalten, und/oder
b) ein thermisch zersetzbares Treibmittel, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die ein Azodicarbonsäureamid, p-Toluolsulfo hydrazid, Oxy-bis(Benzolsulfohydrazid) oder deren Gemische umfaßt.

Die expandierbaren Mikrohohlkugeln (Mikroperlen, Mikroballons) sind Hohlkugeln, beispielsweise aus Polyvinylidenchlorid oder Vinylidenchlorid- Acrylnitril-Mischpoylmerisaten mit einem Durchmesser von im allgemeinen 10 bis 50 µm, welche mit niedrig siedenden Kohlenwasserstoffen wie Iso-Butan, Iso-Pentan und Iso-Octan gefüllt sind, und sich bei Erwärmen auf beispiels weise 120 bis 180°C auf ein Mehrfaches ihres Ursprungsvolumens ausdehnen. Diese Mikroperlen übernehmen bei der erfindungsgemäßen Strukturpaste teilweise die Funktion des Treibmittels bei den herkömmlichen PVC-Plastiso len. Geeignete Mikrohohlkugeln können anhand einfacher Vorversuche ausge wählt werden.

Die Verwendung von Mikroperlen erleichtert im Vergleich zu unver kapselten Treibmitteln die Bildung gleichmäßig strukturierter, blasenfreier Oberflächen. Durch gezieltes, partielles Kollabierenlassen der Beschichtung unmittelbar nach ihrer thermischen Expansion ist es zudem möglich, eine weitere Verschmelzung der Thermoplaste-Körner zu erreichen, was sich positiv auf die innere Festigkeit der expandierten Beschichtung auswirkt und eine glattere Oberfläche ergibt. Es muß im Einzelfall entschieden werden, ob eine stark expandierte Beschichtung oder eine teilweise wieder geschrumpfte Beschichtung die stärkeren Vorteile bietet.

Dis thermisch zersetzbaren Treibmittel, die gegebenenfalls zusammen mit einem entsprechenden Starter (Kicker) verwendet werden, ermöglichen insbesondere in Verbindung mit den zuvor beschriebenen Polymerdispersionen eine breite Variation der Oberflächeneigenschaften und Zellstruktur der expandierten Beschichtung. Zur Herstellung besonders bevorzugter Struktur schaum-Beschichtungen mit glatter Oberfläche und feiner Zellstruktur kann der Treibmittelanteil, die verwendete Polymer-Dispersion und der Thermo plast sowie die Verarbeitungsparameter (Temperatur, Dauer der thermischen Behandlung etc.) entsprechend eingestellt werden. Bevorzugte Treibmittel- Kicker-Paare sind die schon genannten Azodicarbonamide sowie Oxo-bis(Ben zolsulfohydrazid) und p-Toluolsulfohydrazid. Als Kicker kommen ZnO in Betracht aber auch andere Zinkverbindungen, wie Zn-Stearat und auch Harnstoff.

Die Strukturpaste kann zur Verbesserung ihrer optischen Erscheinung oder ihrer Verarbeitung noch einen oder mehrere anorganische und/oder organische Füllstoffe enthalten, wobei die Füllstoffe einen Gewichtsanteil von nicht über 15% der gesamten Strukturpaste ausmachen sollten. Auch können Farbstoffe, Biozide, Netzmittel, Dispergierhilfsmittel und/oder Entschäumer zugesetzt sein.

Im Gegensatz zu den eingangs genannten, pulverförmigen Thermoplasten sind die anorganischen und organischen Füllstoffe entweder keine Thermopla sten, oder sie verschmelzen bzw. sintern nicht bei den Temperaturen, die bei der Herstellung und Verarbeitung von Strukturpasten zur Herstellung dreidimensional-reliefartiger Strukturen auf flächigen Trägern (insbesonde re Strukturtapeten und vergleichbare Wand- und Bodenbeläge) auftreten (üblicherweise 0 - 200°C). Sie verfügen daher nicht über die Eigenschaften eines "aktiven Füllstoffs", wie sie zuvor hinsichtlich der Thermoplasten beschrieben wurden.

Die besonderen Vorteile, die mit der Verwendung verschiedener, an organischer oder organischer Füllstoffe (beispielsweise Aluminiumhydroxid, Aluminiumsilikate (insbesondere Kaolin), Bariumsulfat (natürlich (insbesondere Schwer spat) oder synthetisch), Calciumcarbonat (natürlich (insbesondere Calcit, Dolomit) oder gefällt), Magnesiumsilikate (insbesondere Talkum), Siliziumdioxid (amorph, pyrogen oder Diatomeen-S.), Titandioxid (insbesondere Rutil-Typ), Stärke (insbesondere oxidierte Maisstärke), alpha-Cellulose, Holzmehl, Korkmehl) jeweils ver bunden sind, kann der Fachmann anhand einfacher Vorversuche im Einzelfall leicht selbst ermitteln, soweit er sie nicht bereits von vornherein erkennt. Mit geeignet ausgewählten Füllstoffen lassen sich im Einzelfall einer oder mehrere der folgenden Vorteile erzielen:

a) Die Opazität der expandierten Beschichtung wird im Sinne einer stärkeren Eintrübung verbes sert;
b) die Trocknung der Strukturpaste auf dem Träger wird erleichtert;
c) die rheologischen Eigenschaften der Strukturpaste vor und nach dem Expandieren können eingestellt werden;
d) der Feststoffgehalt kann weiter erhöht werden;
e) die Kosten für die Strukturpaste können reduziert werden.

Die Herstellung einer Strukturtapete erfolgt erfindungsgemäß in einem Verfahren, das folgende Schritte umfaßt:

a) Auftragen einer Strukturpaste der beschriebenen Art auf einen flächigen Träger,
b) anschließend Trocknen, Strukturieren und gegebenenfalls Expan dieren der Strukturpaste bei einer Temperatur im Bereich von 80°C bis 220°C.

Zum Auftragen der Strukturpaste auf den flächigen Träger stehen dem Fachmann eine Reihe von Druckverfahren zur Verfügung, insbesondere Tief druck, beispielsweise mit Gravur-Zylindern, und Siebdruck, insbesondere mit Lackschablonen. Beide Verfahren sind bei der Herstellung von Tapeten seit langem im Einsatz und können daher gut an die Besonderheiten der beschrie benen Strukturpasten angepaßt werden.

Die auf den Träger aufgezogene Strukturpaste wird anschließend bei einer Temperatur von 80-220°C getrocknet und gegebenenfalls expandiert. Zweckmäßigerweise geschieht dies in einem Heizkanal. Während des Trocknens entweicht der größte des Teil des Wassers und ein Teil der flüchtigen Bestandteile der Strukturpaste. Aufgrund der hohen MFT der Strukturpaste kann dabei, wie beschrieben, die Bildung störender, makroskopisch sichtbarer Gasblasen weitgehend reduziert werden, wodurch eine einheitliche, ruhige und glatte Oberfläche der expandierten Beschichtung erreicht werden kann.

Das Trocknungsverfahren wird insbesondere auch an das verwendete Druckverfahren zum Auftragen der Strukturpaste auf den flächigen Träger angepaßt. Beispielsweise kann bei einem Siebdruck-Verfahren durch einen hinreichend klein gewählten Schablonen-Lochdurchmesser (z. B. 320 µm entsprechend 40 mesh bei einer mittleren Korngröße von etwa 80 µm der Paste) ein sehr punktscharfer Druck erreicht werden, bei dem ein erhebli cher Teil des Wassers der Strukturpaste unmittelbar beim Aufdrucken in den Träger hineinströmt, wodurch der Feststoff-Gehalt der Strukturpaste nach dem Aufdrucken höher ist als zuvor. Dadurch kann das Lösungsmittel leichter entfernt werden und ein Großteil der zugeführten, thermischen Energie praktisch nur zur Sinterung/Verschmelzung bzw. zum Aufschäumen der Struk turpaste verwendet werden.

Das Expandieren der Strukturpaste kann unmittelbar im Anschluß an das Trocknen erfolgen, beispielsweise in einem Heizkanal, gegebenenfalls mit Temperaturgradienten, oder in einem Umluftofen. Es ist aber auch möglich, die Strukturpaste auf dem Träger zunächst zu trocknen und in dieser Form zu lagern, bis ein endgültiges Expandieren der Strukturpaste gewünscht ist. Zum Verformen der getrockneten und gegebenenfalls expandierten Strukturpaste stehen eine Reihe von bekannten Verfahren zur Verfügung. Insbesondere kann die Strukturpaste gepresst bzw. (heiß) geprägt werden. Entsprechende Verfahren sind auf diesem Gebiet seit langem in Gebrauch und können an die Besonderheiten der erfindungsgemäßen Strukturpaste leicht angepaßt werden.

Die Strukturpaste kann bereits unmittelbar im Anschluß an das Trocknen oder gleichzeitig damit verformt werden; das Verformen kann aber auch gleichzeitig oder im Anschluß an das Expandieren der Strukturpaste durchgeführt werden.

Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem der Träger ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus gegebenenfalls beschichteten Papieren, Metall- und/oder Polymerfolien, Vliesen (insbesondere Glasvliesen) und deren Kombinationen besteht. Diese Träger lassen sich besonders gut zur Her stellung von Strukturtapeten verarbeiten. Ferner lassen sich aus dieser Gruppe leicht Trägermaterialien auswählen, an denen die erfindungsgemäßen Strukturpasten und die daraus hergestellten, expandierten Beschichtungen gut anhaften.

Erfindungsgemäß ist schließlich auch eine Strukturtapete bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10 hergestellt werden kann. Mit Strukturtapeten dieser Art können die sich aus den erfindungsgemäßen Strukturpasten und ihrer Ver wendung ergebenden Vorteile optimal ausgenutzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger, bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele näher beschrieben.

Beispiel 1 Herstellung und Zusammensetzung verschiedener, erfindungsgemäßer Strukturpasten

Es wurden 4 erfindungsgemäße Strukturpasten SP1 bis SP4 mit den in Tabellen I bis IV angegebenen Zusammensetzungen angerührt. Die mittlere Korngröße der Thermoplaste betrug in allen Fällen 80 µm.

Tabelle I (Strukturpaste SP1)

Tabelle II (Strukturpaste SP2)

Tabelle III (Strukturpaste SP3)

Tabelle IV (Strukturpaste SP4)

Beispiel 2 Tiefdruck-Versuche

Die Viskosität der gemäß Beispiel 1 hergestellten Strukturpasten SP1 - SP4 wurde zum Drucken mit Wasser auf 37 dPa.s eingestellt; der Feststoffgehalt betrug anschließend:

SP1: ca. 63%
SP2: ca. 60%
SP3: ca. 62%
SP4: ca. 59%.

Gedruckt wurde bei Raumtemperatur (22°C) im Tiefdruck auf Duplex- Papier (einem in der Tapetenindustrie üblichen Druckträger). Es wurden Druckwalzen mit Gravurtiefen von 250 µm und 350 µm gewählt. Die Druckge schwindigkeit betrug ca. 25 m/min. Die Schichthöhe der aufgedruckten Paste betrug ca. 190 µm.

Bei den genannten Gravurtiefen wurde ein zufriedenstellendes Druck bild erreicht. Durch den hohen Netzmittelanteil kam es nicht zum Verlaufen der Paste auf dem Träger. Bedingt durch den verhältnismäßig hohen Wert der mittleren Korngröße der verwendeten Thermoplast-Pulver konnte bei einer ebenfalls getesteten Gravurtiefe von 125 µm keine befriedigende Druckquali tät erzielt werden, d. h., bei geringeren Gravurtiefen müssen kleine Korn größen des Thermoplast-Pulvers eingesetzt werden.

Beispiel 3 Siebdruck-Versuche

Mit den gemäß Beispiel 1 hergestellten Strukturpasten SP1 bis SP4 wurden Siebdruckversuche mit verschiedenen Schablonen durchgeführt. Viskosität und Feststoffgehalt wurden, wie in Beispiel 2 beschrieben, eingestellt. Die Druckgeschwindigkeit betrug 6-8 m/min.; der Rakeldruck betrug 60-70% (10 mm Magnetrakel). Gedruckt wurde auf Duplex-Papier. Folgende Schablonen wurden getestet:

Lackschablone 60 mesh (Lochdurchmesser 161 µm);
Lackschablone 40 mesh (Lochdurchmesser 320 µm).

Bei Verwendung der 60-mesh-Lackschablone wurde der Pasten-Feststoff "ausgesiebt", und es kam nicht zu einer ausreichenden Übertragung der Paste auf den Träger, was nach der Regel, daß der Lochdurchmesser etwa das Dreifache der mittleren Korngröße (hier 80 µm) betragen sollte, auch zu erwarten war. Für eine 60-mesh-Schablone müssen also kleinere Korngrößen eingesetzt werden.

Mit der 40-mesh-Lackschablone und der Korngröße von 80 µm konnte ein punktscharfer Druck erreicht werden, worauf weiter oben bereits hingewiesen wurde.

Beispiel 4 Trocknungs- und Expansionsversuche

Die gemäß Beispiel 2 im Tiefdruck mit 250 µm Gravurtiefe gedruckten Strukturpasten wurden bei verschiedenen Verweilzeiten im Umluftofen erhitzt. Tabelle V zeigt die Änderung der Schichtstärke in Abhängigkeit von der Verweilzeit:

Tabelle V

Schichtstärke der expandierten Beschichtung in Abhängigkeit von der Verweilzeit für SP1

Es ist zu erkennen, daß die Schichtstärke mit zunehmender Verweilzeit zunächst ansteigt, dann (bei etwa 90 s) ein Maximum durchläuft und danach wieder etwas abnimmt.

Claims

1. Strukturpaste zur Herstellung einer dreidimensionalen, thermisch expandierbaren Beschichtung auf einem flächigen Träger, insbesondere zur Herstellung von Strukturtapeten, umfassend eine wäßrige Polymer dispersion und zumindest einen Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ein bis 80°C im wesentlichen körniger Thermoplast ist.

2. Strukturpaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturpaste einen Feststoffgehalt von zumindest 55% aufweist.

3. Strukturpaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Thermoplast der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylen (HDPE und/oder LDPE), Polypropylen, Polyamid, Polyester, deren Co-Polymerisaten, Terpolymerisaten und/oder Gemischen besteht.

4. Strukturpaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Thermoplast eine mittlere Korngröße von bis zu 200 µm aufweist, vorzugsweise bis zu 90 µm.

5. Strukturpaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Strukturpaste eine Mindestfilmbildungstemperatur im Bereich von 20°C bis 80°C aufweist.

6. Strukturpaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der wesentliche Bestandteil der Polymerdispersion:

a) ein Polymer ist, dessen Monomer Vinylacetat, Ethylen, Acrylsäu re, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Methacrylsäureester, Methylmethacrylsäure, Maleinat oder Acrylnitril ist, oder
b) ein Co- und/oder Ter-Polymer der unter a) genannten Monomere oder
c) ein Gemisch zweier oder mehrerer der unter a) und/oder b) fallenden Polymere ist.

7. Strukturpaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Strukturpaste ferner in einem Gesamt-Gewichtsanteil bis zu 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Strukturpaste, umfaßt:

a) expandierbare Mikrohohlkugeln, die ein Treibgas enthalten, und/oder
b) ein Treibmittel, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Azodicarbonsäureamid, p-Toluolsulfohydrazid, Oxy-bis(Ben zolsulfohydrazid) oder deren Gemischen besteht.

8. Strukturpaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Strukturpaste ferner umfaßt:
einen oder mehrere anorganische und/oder organische Füllstoffe, wobei die Füllstoffe einen Gewichtsanteil von nicht über 15% der gesamten Strukturpaste ausmachen, und/oder
einen oder mehrere Farbstoffe, Biozide, Netzmittel, Disper gierhilfsmittel und/oder Entschäumer.

9. Verfahren zur Herstellung einer Strukturtapete, dadurch gekennzeich net, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

a) Auftragen einer Strukturpaste nach einem der vorherigen An sprüche auf einem flächigen Träger,
b) anschließend Trocknen und gegebenenfalls Expandieren der Strukturpaste bei einer Temperatur im Bereich von 80°C bis 220°C und/oder gegebenenfalls
c) anschließend Verformen der gegebenenfalls in Schritt b) behan delten Strukturpaste bei einer Temperatur im Bereich von 80°C bis 220°C.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige Träger ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus gegebenenfalls be schichteten Papieren, Metall- und/oder Polymerfolien, Vliesen (ins besondere Zellulose- und Glasvliesen) und deren Kombinationen be steht.

11. Strukturtapete, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10 hergestellt ist.