DE102005060754A1

DE102005060754A1 - Verfahren und Anlage zum Aufbringen fester Partikel auf ein Substrat

Info

Publication number: DE102005060754A1
Application number: DE200510060754
Authority: DE
Original assignee: Kronotec AG
Current assignee: Kronotec AG
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-07-05
Also published as: EP1801290A3; EP1801290B1; EP1801290A2; US8096261B2; US20120107497A1; US9023475B2; US20140044958A1; RU2006144786A; PL1801290T3; US8586137B2; US20070151663A1; RU2374006C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sprühen von partikelförmigen Feststoffen auf ein Substrat, das mit einer feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht überzogen ist, mit einer Leitung, an deren erstem Ende Mittel zum Erzeugen von Gasdruck angeordnet sind und deren zweites Ende eine freie Mündung aufweist, mit einem Vorratsbehälter für partikelförmige Feststoffe und mit einer Düse zum Erzeugen eines Druckunterschieds, wobei der Vorratsbehälter und die Düse so in die Leitung eingefügt sind, dass im Betriebszustand durch den von der Düse erzeugten Druckunterschied partikelförmige Feststoffe aus dem Vorratsbehälter in die Leitung überführt und verwirbelt und bis zur freien Mündung der Leitung transportiert werden, aus der die partikelförmigen Feststoffe dann austreten und auf die feuchte und/oder klebrige Kunstharzschicht gesprüht werden. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Sprühen von partikelförmigen Feststoffen auf ein Substrat mit den Schritten Beschichten des Substrats mit einer feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht, Aufbauen von Gasdruck in einer Leitung, Erzeugen eines Druckwechsels in der Leitung, Verwirbeln und Mitreißen von partikelförmigen Feststoffen in die Leitung, Austragen von verwirbelten, partikelförmigen Feststoffen aus der Leitung auf die Oberfläche der feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht des Substrats. DOLLAR A Die Erfindung betrifft schließlich ein Substrat, insbesondere Holzwerkstoff-Paneel oder Dekorpapier, mindestens ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Aufbringen fester Partikel auf auf ein Substrat.
Als Substrat werden nachfolgend vor allem Papiere, insbesondere Trägerpapiere oder Dekorpapiere, vor allem aber auch Platten und Paneele aus Kunststoff, Holz oder Holzwerkstoff bezeichnet, die an Decke, Wand oder Boden eingesetzt werden.
Das Auftragen von festen Partikeln ist insbesondere dann interessant, wenn dünne Schichten partikelförmiger Feststoffe auf ein Substrat aufgetragen werden sollen. Der typische Anwendungsfall für die vorliegende Erfindung ist das Aufbringen von Korund, von Silikaten oder von anderen partikelförmigen Feststoffen auf ein Substrat, um dessen Oberflächeneigenschaften zu verbessern. Beispielsweise wird durch Auftragen von Korund die Abriebfestigkeit von Kunstharzschichten und daraus aufgebaute Oberflächenbeschichtungen verbessert. Wesentliche Vorgabe dabei ist es, dass die partikelförmigen Feststoffe nicht die Oberfläche des Substrats bilden. Sie müssen ein eine oberflächennahe Schicht eingebettet sein, um z. B. eine verbesserte Abriebfestigkeit zu erreichen. In Kunstharzschichten eingestreute Silikate verbessern z. B. die Kratzbeständigkeit von Oberflächenbeschichtungen.

Für das Auftragen solcher festen Partikel sind verschiedene technische Lösungen bekannt. Eine Gruppe von Vorschlägen stellt darauf ab, die festen Partikel von vornherein in Flüssigkeiten einzubinden und diese Aufzuwalzen, Aufzugießen oder Aufzustreichen. Beispielsweise beschreibt die WO 00/44984, die DE 196 04 907 oder die DE 195 08 797 eine Dispersion enthaltend feste Partikel. Diese Dispersion wird durch eine Spüldüse von unten auf das jeweils zu beschichtende Substrat aufgetragen. Weiter wird vorgeschlagen, solchen Dispersionen Zuschlagstoffe zuzusetzen, die die festen Partikel besser handhabbar machen. Als Zuschlagstoffe werden Fasern und/oder sphärische Körper (Glaskugeln) vorgeschlagen. Nachteilig ist hier, dass die Herstellung und Verarbeitung der Dispersion sehr aufwändig ist, weil ein Absetzen der partikelförmigen Feststoffe vermieden werden muss. Auch bei kurzzeitigen Unterbrechungen der Produktion muss die Auftragsvorrichtung vollständig gereinigt werden, da die Dispersion ansonsten Leitungen und Düsen zusetzt. Die Auftragsmenge schwankt zudem in verhältnismäßig hohem Maße.

Alternativ schlägt die WO 2005/042644 vor, solche festen Partikel auf das Substrat zu streuen. Über eine Walzenanordnung, unter der das Substrat vorbeigeführt wird, werden feste Partikel auf das Substrat gestreut. Diese Anordnung ist mechanisch einfach herzustellen und zu betreiben, allerdings ist die Gleichmäßigkeit und Genauigkeit des Auftrags nicht zufrieden stellend. Zudem müssen in einem zweiten Schritt sehr aufwändig Fasern auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht und gezielt ausgerichtet werden, um das Einbetten der partikelförmigen Feststoffe zu gewährleisten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem feste Partikel wirtschaftlich auf ein Substrat aufgetragen und in eine oberflächennahe Schicht eingebettet werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht eine Vorrichtung vor, die zum Sprühen von festen Partikeln auf ein Substrat, das mit einer feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht überzogen ist, mit einer Leitung ausgelegt ist, wobei an deren erstem Ende Mittel zum Erzeugen von Gasdruck angeordnet sind und deren zweites Ende eine freie Mündung aufweist, die weiter einen Vorratsbehälter für partikelförmige Feststoffe aufweist und die mit einer Düse zum Erzeugen eines Druckunterschieds ausgestattet ist, wobei der Vorratsbehälter und die Düse so in die Leitung eingefügt sind, dass im Betriebszustand durch den von der Düse erzeugten Druckunterschied partikelförmige Feststoffe aus dem Vorratsbehälter in die Leitung überführt und verwirbelt werden bis zur freien Mündung der Leitung transportiert werden, aus der die partikelförmigen Feststoffe dann austreten und auf die feuchte und/oder klebrige Kunstharzschicht gesprüht werden.

Versuche haben ergeben, dass – entgegen der bisherigen Auffassung der Fachleute – ein Aufsprühen von festen Partikeln auf ein Substrat – und damit ein Einsprühen der Partikel in die feuchte und/oder klebrige Kunstharzschicht – ohne weiteres möglich ist. Der Verschleiß an der Vorrichtung ist erstaunlich gering, insbesondere wenn die Feststoff-Partikel ausreichend verwirbelt sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfordert zum Sprühen der festen Partikel kaum bewegte Bauteile, was die für die industrielle Anwendung sehr vorteilhaft ist. Dadurch, dass allein die Feststoff-Partikel gesprüht werden, wird eine besonders genaue Verteilung der festen Partikel erreicht.

Die Verwirbelung, die durch die Druckdifferenz unter den Feststoff-Partikeln erzeugt wird, ist wesentliche Voraussetzung für ein gleichmäßiges Sprühen des partikelförmigen Feststoffs. Eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass eine Venturi-Düse in die Leitung eingesetzt wird. Sie erzeugt einen Unterdruck in der Leitung. Die Venturi-Düse ist so in die Leitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt, dass sie durch den Unterdruck, den sie erzeugt, den partikelförmigen Feststoff aus dem Vorratsbehälter mit in die Leitung reißt, wo die Partikel verwirbelt werden und im Gasstrom mitgeführt werden bis sie als immer noch homogenes Gas-Feststoff-Gemisch auf der feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht des Substrats auftreffen, wo die Feststoff-Partikel als sehr gleichmäßige Schicht abgelagert werden.

Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Sprühdüse auf der Mündung versehen. Die Sprühdüse ermöglicht es, die Beschichtung des Substrats sehr genau zu steuern. Es kann – je nach Wahl der Düse – die Form des Sprühkegels wunschgemäß eingestellt werden, um ein vorgegebenes Sprühergebnis auf dem Substrat zu erreichen. Die Form der Sprühdüse richtet sich beispielsweise auch danach ob die Mündung der Leitung ortsfest oder beweglich angeordnet ist (hierauf gehen wir weiter unten ein). Um z. B. breitere Holzwerkstoffplatten zu beschichten, ist es auch möglich, mehrere Sprühdüsen nebeneinander anzuordnen. Dabei können mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen parallel angeordnet sein, die jeweils mit einer Düse ausgestattet sind.

Die Leitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können je nach Anwendungsfall gewählt werden. Es können feste Leitungen (Rohre) oder flexible Leitungen (Schläuche) sein. Schläuche sind insbesondere dann von Vorteil, wenn die Mündung des zweiten Endes bzw. die daran ggf. angeordnete Sprühdüse beweglich ausgelegt sind.

Es wird bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung auch Mittel zum Fördern des Substrats aufweist. Das Substrat kann – je nach dem ob es sich um ein Dekorpapier, Furnier oder eine Holzwerkstoffoberfläche handelt – einfach auf die Fördermittel aufgelegt oder dort fixiert werden. Es wird dann unter der ortsfesten oder beweglichen Mündung bzw. Sprühdüse der Vorrichtung vorbeigeführt und mit dem partikelförmigen Feststoff beschichtet. Falls erforderlich kann das Substrat auf den Mitteln zum Fördern fixiert werden, sei es durch Unterdruck, sei es durch einander gegenüberliegend angeordnete Walzen oder Förderbänder. Das Vorsehen von solchen Mitteln zum Fördern ermöglicht die industriell wirtschaftliche Beschichtung des Substrats mit festen Feststoff-Partikeln.

Es wird als besonderer Vorteil der Erfindung angesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zwar durchaus auch für sich genutzt werden kann. Bevorzugt ist die Vorrichtung aber in eine Anlage zur Oberflächenbeschichtung integriert. Das Auftragen von Kunstharz oder das Lackieren von Holzwerkstoffoberflächen erfolgt üblicherweise in Imprägnieranlagen oder Lackieranlagen bei Arbeitsgeschwindigkeiten von ca. 30 m/min bis ca. 100 m/min, oft zwischen 40 m/min und 60 m/min. Bei diesen Arbeitsgeschwindigkeiten kann die erfindungsgemäße Sprühvorrichtung ohne weiteres in diese Anlagen integriert werden. Hier erweist sich die kompakte Bauform der Vorrichtung als sehr vorteilhaft. Bei integrierten Vorrichtungen sind häufig Fördermittel vorgesehen, die die zu bearbeitenden bzw. zu beschichtenden Substrate durch sämtliche Stationen der komplexen Beschichtungsanlagen transportieren.

Es kann erfindungsgemäß eine große Bandbreite von festen Partikeln in der Vorrichtung nach Anspruch 1 verarbeitet werden. Häufig wird Korund eingesetzt, denkbar ist aber auch der Einsatz von Silikaten, Karbiden oder Diamantstaub. Die festen Partikel werden üblicherweise in Durchmessern von 30 bis 100 μm, bevorzugt in Durchmessern von 40 μm bis 60 μm eingesetzt. Sie werden durch das Auf- bzw. Einsprühen in Kunstharz-Schichten auf der Oberfläche von Träger- oder Dekorpapieren aber auch in Kunstharz-Schichten direkt auf der Oberfläche von Holzwerkstoffen eingebettet, um die Ei genschaften der Oberflächenbeschichtung zu verbessern, typischerweise Abriebfestigkeit oder Kratzfestigkeit. Es wird bevorzugt, dass die feuchte und/oder klebrige Kunstharzschicht beim Auf- bzw. Einsprühen der partikelförmigen Feststoffe eine Schichtstärke aufweist, die mindestens die Hälfte des durchschnittlichen Durchmessers der partikelförmigen Feststoffe aufweist, also beispielsweise Schichtstärken von 15 μm bis 50 μm. Beim Einsprühen der Partikel werden diese durch Verdrängung des Kunstharzes dann weitgehend von dem Kunstharz umhüllt. Alternativ kann nach dem Sprühvorgang auch noch eine weitere Kunstharzschicht aufgebracht werden, um das Einbetten der partikelförmigen Feststoffe zu vervollständigen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können nahezu beliebige Mengen von Feststoff-Partikeln auf das Substrat aufgebracht werden. Erstaunlich ist, dass Versuche ergeben haben, dass auch geringe Mengen von partikelförmigen Feststoffen zuverlässig und gleichmäßig aufgetragen werden können. Mengen von bis zu 100 g/m², bevorzugt von bis zu 80 g/m², besonders bevorzugt von bis zu 50 g/m², vorteilhaft von bis zu 30 g/m² können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hoher Gleichmäßigkeit auf das Substrat aufgetragen werden, und das – wie vorstehend erwähnt – bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit.

Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine hohe Gleichmäßigkeit des Auftrags an Feststoff-Partikeln erreicht wird, die den bisher bekannten Verfahren deutlich überlegen ist. Die Gleichmäßigkeit des Partikel-Auftrags ist in mehrfacher Hinsicht von Bedeutung: zum einen beeinflusst ein steigender Feststoff-Auftrag die Transparenz der Substrat-Oberfläche nachteilig. Zum anderen müssen bei hohen Schwankungen in der Gleichmäßigkeit des Auftrags erhebliche Sicherheits-Mengen beim Auftrag von Feststoff-Partikeln vorgesehen werden, wenn festgelegte Auftragmengen einzuhalten sind. Dies beeinflusst die Kosten nachteilig und führt zu erhöhtem Verschleiß an Auftrags-Vorrichtungen.

Erfindungsgemäß können die Feststoff-Partikel mit einer Genauigkeit von bis zu ± 0,8 g/m², bevorzugt von bis zu ± 0,5 g/m² auf das Substrat gestreut werden. Besonders bevorzugt ist die Auftrags-Genauigkeit noch enger gefasst und liegt erfindungsgemäß bei bis zu ± 0,3 g/m². Vorteilhaft wird eine Auftrags-Genauigkeit von bis zu ± 0,1 g/m² erreicht. Bei bekannten Verfahren liegt die erreichbare Verteilgenauigkeit bei über ± 2 g/m². Die erfindungsgemäße Lösung bietet demgegenüber also erhebliche wirtschaftliche und technische Vorteile.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet nach einer vorteilhaften Ausführung verschiedene Möglichkeiten, den Auftrag der festen Partikel individuell einzustellen. So kann die freie Mündung der Leitung, ggf. mit der aufgesetzten Sprühdüse, sowohl parallel zur Ebene des zu beschichtenden Substrats beweglich angeordnet sein, beispielsweise auf einer Schiene über dem zu beschichtenden Substrat verfahrbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Abstand zur Oberfläche verändert werden. Die Bewegung der freien Mündung relativ zum Substrat ist auf die Vorschubgeschwindigkeit der Fördermittel abgestimmt, die das Substrat durch die erfindungsgemäße Vorrichtung transportieren. Durch diese vielfältigen Einstellmöglichkeiten kann der Auftrag der festen Partikel in weiten Bereichen individuell auf das zu besprühende Substrat angepasst sein. Auftragsverfahren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, ermöglichen eine derart individuelle Einstellung von Auftragsmenge und Verteilung der partikelförmigen Feststoffe nicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nach einer bevorzugten Ausführung so ausgebildet, dass weitere Mittel zum Modifizieren, insbesondere zum Beschichten der festen Partikel in der Leitung vorgesehen sind. Das Modifizieren kann ein Beschichten sein, beispielsweise um den festen Partikeln eine bessere Bindung auf dem Substrat zu verleihen oder um den festen Partikeln verbesserte optische Eigenschaften zu verleihen. Häufig werden die festen Feststoff-Partikel z. B. silanisiert, um eine bessere Haftung auf dem Substrat zu erreichen. Die Mittel zum Modifizieren werden in die Leitung zwischen Vorratsbehälter und Mündung eingesetzt, das Mittel zum Modifizieren wird in die Leitung eingesprüht oder – was bevorzugt wird – auf die gleiche Weise wie die festen Partikel durch einen Druckwechsel in die Leitung hineingerissen und umkleiden dann die festen Partikel.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht weiter aufgrund der hohen Genauigkeit beim Aufbringen der festen Partikel auch ein Aufbringen wechselnder Mengen, also ein präzises Differenzieren zwischen Bereichen, in denen Feststoff auf das Substrat aufge bracht wird und Bereichen, in denen weniger, mehr oder gar kein Feststoff auf das Substrat aufgebracht wird. Es können Substrate mit diskreten Abschnitten unterschiedlicher Mengen an partikelförmigen Feststoffen erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass feste, partikelförmige Stoffe auf ein Substrat aufgestreut werden mit den Schritten:

– Beschichten des Substrats mit einer feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht
– Aufbauen von Gasdruck in einer Leitung
– Erzeugen eines Druckwechsels in der Leitung
– Verwirbeln und Mitreißen von partikelförmigen Feststoffen in die Leitung
– Austragen von verwirbelten, partikelförmigen Feststoffen aus der Leitung auf die Oberfläche der feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht des Substrats.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in eine Kunstharz-Schicht mit feuchter und/oder klebriger Oberfläche eines Substrats feste Partikel eingesprüht werden. Das Einsprühen eines solchen feuchten und/oder klebrigen mit Kunstharz beschichteten Substrats mit festen Partikeln ermöglicht die sehr gleichmäßige Beschichtung des Substrats. Typischerweise kann es sich um ein mit noch nicht ausreagiertem Kunstharz versehenes Substrat oder um ein mit Farbe oder Lack beschichtetes Substrat handeln. Es kann aber auch ein Dekorpapier sein, das mit noch nicht getrocknetem Melaminharz getränkt ist. Das Einbetten der aufgesprühten festen Partikel in die feuchte und/oder klebrige Oberfläche des Substrats erfordert einen sehr viel geringeren Einsatz solcher feuchten und/oder klebrigen Beschichtungsmittel als herkömmliche Verfahren, z.B. solche, die die Feststoff-Partikel in Form von Dispersionen auftragen. Das nachfolgende Trocknen oder Aushärten der feuchten und/oder klebrigen Beschichtung trägt zusätzlich zur Fixierung der festen Partikel bei. Wesentlich ist, dass die partikelförmigen Feststoffe möglichst tief in die Kunstharzschicht eindringen. Sie sollen nicht auf der Kunstharzschicht aufliegen sondern in diese Schicht eingebettet sein.

Feststoff-Partikel, die nicht auf der Oberfläche des Substrats haften, können über eine Absauganlage und nachfolgende Sichtung zurück in den Vorratsbehälter überführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung umgesetzt. Es ist einfach und unkompliziert in der technischen Anwendung, insbesondere ist es gegenüber Stillständen unempfindlich. Die besondere Anforderung des tiefen Eindringens der partikelförmigen Feststoffe in die Kunstharzschicht wird ausgezeichnet umgesetzt.

Der Gasdruck wird mit einfachen Mitteln, beispielsweise durch eine Pumpe oder mittels eines Anschlusses an eine zentral verlegte Druckluftleitung aufgebaut. Der Wechsel vom höheren zum reduzierten Druck wird zweckmäßig durch eine Düse, bevorzugt durch eine Venturi-Düse herbeigeführt. Die Partikel werden aus dem Vorratsbehälter infolge des durch die Düse erzeugten Druckabfalls in der Leitung mitgerissen, etwa nach dem Funktionsprinzip der Wasserstrahlpumpe.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Sprühkegel für den auf das Substrat aufzusprühenden Feststoff durch eine auf die Mündung der Leitung aufgesetzte Sprühdüse vorgegeben. Der Sprühkegel kann – wie vorstehend bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben – an die individuellen Anforderungen des jeweiligen Substrats angepasst werden. Die Optimierung der Sprühdüse erfolgt durch praktische Versuche.

So kann beispielsweise die Sprühdüse so ausgelegt sein, dass das Substrat intermittierend besprüht wird. Es werden dann Abschnitte des Substrats z. B. bahnenförmig oder in quer liegenden Streifen mit festem Feststoff bestreut. Beispielsweise werden Abschnitte eines Wand-, Decken- oder Fußbodenpaneels nur dort bestreut, wo eine mit festen Partikeln versehene Oberfläche auch erwünscht ist. Dort, wo z. B. Aufteilsägen nach dem Streuen der Feststoff-Partikel ansetzen, um die Paneele zu vereinzeln, kann eine störende, Verschleiß an den Sägen verursachende Beschichtung mit festen Partikeln unterbleiben oder zumindest erheblich reduziert werden.

Die vorgenannten Auftragsmengen von bis zu 100 g/m² und insbesondere auch die Genauigkeit der Beschichtung mit bis zu 0,8 g/m², vorzugsweise bis zu 0,1 g/m² kann durch Abstimmung zwischen Gasdurchsatz, Düsengeometrie, insbesondere der Streu düse und Geschwindigkeit des relativ zur Vorrichtung bewegten Substrats erreicht werden, aber auch durch Vergrößern oder Verringern des Abstands zwischen Substrat und Sprühdüse. Es liegt im Bereich des üblichen Aufwands für eine Optimierung derartiger Vorrichtungen, die auf die jeweilige Anwendung abgestimmte, optimale Einstellung dieser Parameter zu erreichen.

Weiter ist Gegenstand der Erfindung ein besonders gleichmäßig mit festen Feststoff-Partikeln beschichtetes Substrat. Anders als bisher können Substrate, insbesondere Dekorpapiere und Paneele bereitgestellt werden, die innerhalb enger Toleranzen mit festen Partikeln beschichtet sind. Die Toleranz für die Auftragsmenge der partikelförmigen Feststoffe beträgt nach einer einfachen Ausführung der Erfindung bis zu ± 0,8 g/m², nach einer bevorzugten Ausführung liegt die Toleranz bei bis zu ± 0,5 g/m², besonders bevorzugt bei bis zu ± 0,3 g/m², vorteilhaft bei bis zu ± 0,1 g/m². Die gleichmäßige Schichtverteilung erlaubt dabei, für das jeweilige Substrat vorgegebene Abriebwerte, z. B. zum Erreichen einer bestimmten Abriebfestigkeit, mit einem insgesamt niedrigeren Einsatz an Feststoff-Partikeln zu erreichen, als dies bisher möglich ist.

Wesentliche Details der Erfindung werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

1 zeigt eine Vorrichtung 2 zum Sprühen von partikelförmigen Feststoffen. Die Vorrichtung 2 weist eine Leitung 4 auf, deren erstes Ende 6 an eine hier schematisch mit "D" angedeutete Druckluftleitung angeschlossen ist. Die Leitung 4 (hier mit einem Leitungsquerschnitt von 6 mm) – und damit auch die Venturi-Düse wird über die Druckluftleitung D mit einem Luftstrom-Volumen von 1,5 m³/h beaufschlagt. Das zweite Ende, die freie Mündung 8 der Leitung 4 ist mit einer Sprühdüse 10 versehen. Die Leitung 4 durchsetzt einen Vorratsbehälter 12, der Korund enthält. In dem Bereich des Vorratsbehälters 12, der Korund enthält, ist eine Venturi-Düse 14 in die Leitung 4 eingesetzt. Durch den in der Venturi-Düse 14 im Betriebszustand erzeugten Unterdruck wird über eine Ansaugleitung 16 Korund aus dem Vorratsbehälter 12 unter Verwirbelung in die Leitung gesaugt.
Der Behälter 12 ist zur Umgebung offen, er wird in Abstimmung auf den Verbrauch an Korund regelmäßig nachgefüllt. Die Leitung 4 ist überwiegend aus Edelstahl gefertigt. Sie weist aber einen Abschnitt 4a auf, der aus flexiblem Kunststoff gefertigt ist. Dadurch kann die freie Mündung 8 mit der daran angesetzten Düse 10 in exakt gewünschtem Abstand zu dem zu beschichtenden Substrat ausgerichtet sein.
Aus dem Vorratsbehälter 12 tritt bei den vorstehend angegebenen Druckverhältnissen eine Menge von 50 g/m² Korund – schematisch dargestellt mit "K" – in den Gasstrom über und wird aus der Sprühdüse 10 versprüht. Der Korund K hat einen durchschnittlichen Durchmesser von 60 μm. Der Korund K wird aus der Düse 10 auf die Oberfläche des Substrats 18 gesprüht. Das Substrat 18, hier eine hochdichte Faserplatte (HDF-Platte), ist mit einer feuchten und klebrigen, noch nicht ausgehärteten Schicht 20 aus Melaminharz (Schichtstärke 50 μm) beschichtet.
Der Sprühkegel 11 der Sprühdüse 10 ist in 1 angedeutet; er erstreckt sich über die gesamte Breite der HDF-Platte 18. Das Substrat 18 wird über Fördermittel, die als Rolle 22 angedeutet sind, unter der Sprühdüse 10 mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min vorbeigeführt.
In die Melaminharzschicht 20 wird 50 g/m² Korund K mit einer Verteilgenauigkeit von 0,5 g/m² eingesprüht. Die Korundpartikel sinken annähernd vollständig in die Melaminharzschicht 20 ein. Im Anschluss an das Einsprühen der Korundpartikel wird die Melaminharzschicht getrocknet.
Weitere Ausführungsbeispiele erläutern Vorteile der Erfindung:
Beispiel 1
Ein Overlay-Papier mit einem Blattgewicht von 30 g/m² und einer Bahnbreite von 210 cm wird in einer Imprägnier-Anlage mit Quetschwalzen-Dosierung mit flüssigem Melaminharz befüllt. Die aufgebrachte Melaminharz-Menge beträgt ca. 120 g/m². Der Festkörper-Gehalt des Melaminharzes beträgt 50 %. Das imprägnierte Overlay-Papier wird im Folgenden als Imprägnat bezeichnet. Auf das Imprägnat wird mit einer Sprühvorrichtung, die zwölf Sprühköpfe auf einer Bahnbreite von 210 cm aufweist, auf die Oberseite des feuchten Imprägnats 20 g/m² Korundpulver (Korngröße 40 μm) aufgesprüht. Die Sprühvorrichtungen entsprechen der in 1 dargestellten Vorrichtung. Die Bahngeschwindigkeit des Imprägnats unter den zwölf feststehenden Sprühköpfen beträgt ca. 80 m/min.
Das Korundpulver ist mit einer Verteilgenauigkeit von 0,5 g/m² auf die Oberfläche des Imprägnats aufgetragen. Das auf das Imprägnat aufgetragene Korundpulver sinkt in die Melaminharz-Schicht ein. Das Korundpulver wird vollständig von dem Melaminharz umhüllt. Die nach dem Trocknen gemessene Stärke der Melaminharz-Korund-Schicht beträgt ca. 100 μm. Das weitgehende, nach Möglichkeit vollständige Umhüllen des Korundpulvers durch das Melaminharz ist Voraussetzung für die hier gewünschte transparente Beschichtung.
Das korundhaltige Overlay-Papier wird in einem Schwebetrockner auf eine Restfeuchte von 16 bis 18 Gewichts-% bezogen auf den Trockengehalt des Imprägnats getrocknet. Anschließend wird mit einem Raster-Auftragswerk auf der Unterseite des Imprägnats eine zusätzliche Melamin-Schicht von 30 g/m² bis 40 g/m² aufgetragen. Beim Durchlaufen weiterer Trockner-Zonen des Schwebetrockners wird eine Restfeuchte von 6 Gewichts-% bis 7 Gewichts-% des Imprägnats eingestellt.
Das korundhaltige Substrat wird gewendet und in Kombination mit Melaminharzimprägnierten Dekorpapier auf eine hochdichte Faserplatte (HDF-Platte) aufgepresst. Die resultierende Platte kann als hochwertige Oberfläche für Laminatfußboden in der Abriebklasse AC 4 eingesetzt werden.
Beispiel 2
Eine HDF-Platte wird zunächst im Direkt-Druck im Dreifarben-Druck oberseitig dekorativ gestaltet. Anschließend wird mit einem Walzen-Auftragswerk eine Melaminharz-Schicht von 60 g/m² aufgetragen. In das noch flüssige Melaminharz werden 15 g/m² Korundpulver (Korngröße: 60 μm) mit einer in 1 schematisch dargestellten Vorrichtung eingesprüht.
Die Melamin-Beschichtung mit dem darin eingebetteten Korundpulver wird in einem Warmluft-Trockner so weit vorgetrocknet, dass die Oberflächenbeschichtung eine Restfeuchte von ca. 15 Gewichts-% bezogen auf das aufweist. Anschließend wird eine weitere Schutzschicht aus Cellulosefasern und Melaminharz aufgetragen und dieser Oberflächen-Aufbau wird mit Warmluft so weit vorkondensiert, dass er klebfrei ist, aber das Melaminharz noch nicht vernetzt ist.
Die bedruckte und mit Korund beschichtete Platte wird in einer Kurztakt-Presse (16 Sek. bei 160°C an der Plattenoberfläche, 3 N/mm²) verpresst. Dabei wird auf der Unterseite der HDF-Platte als Gegenzug ein Melaminfilm vorgelegt, der sicherstellt, dass die Unterseite der Platte geschützt ist, und dass die Platte plan liegt. Die fertige Platte ist geeignet als Paneel für die Dekoration von Wänden, Decken oder Fußböden.

Claims

Vorrichtung zum Sprühen von partikelförmigen Feststoffen (K) auf ein Substrat (18), das mit einer feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht (20) überzogen ist, mit einer Leitung (4), an deren erstem Ende (6) Mittel (D) zum Erzeugen von Gasdruck angeordnet sind und deren zweites Ende eine freie Mündung (8) aufweist, mit einem Vorratsbehälter (12) für partikelförmige Feststoffe (K) und mit einer Düse (14) zum Erzeugen eines Druckunterschieds, wobei der Vorratsbehälter (12) und die Düse (14) so in die Leitung (4) eingefügt sind, dass im Betriebszustand durch den von der Düse erzeugten Druckunterschied partikelförmige Feststoffe (K) aus dem Vorratsbehälter (12) in die Leitung (4) überführt und verwirbelt und bis zur freien Mündung (8) der Leitung (4) transportiert werden, aus der die partikelförmigen Feststoffe (K) dann austreten und auf die feuchte und/oder klebrige Kunstharzschicht (20) gesprüht werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Düse (14) eine Venturi-Düse in die Leitung eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sprühdüse (10) auf das freie Ende (8) der Mündung aufgesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ( ₂ ) Schläuche (4g) oder Rohre (4) als Leitung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (8) der Leitung mit der ggf. aufgesetzten Sprühdüse (10) ortsfest oder beweglich angeordnet ist, in einer Ebene parallel zum Substrat (18) und/oder senkrecht zum Substrat (18).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (22) zum Fördern des Substrats (18) relativ zur Vorrichtung (2) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22) zum Fördern für eine Betriebsgeschwindigkeit von bis zu 30 m/min, bevorzugt von bis zu 40 m/min, besonders bevorzugt von bis zu 60 m/min, vorteilhaft von bis zu 100 m/min ausgelegt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Sprühen partikelförmiger Feststoffe (K), insbesondere Korund, Silikaten, Karbiden, Diamantstaub oder anderer metallische und/oder keramische Hartstoffpartikel oder Mischungen dieser Feststoffe ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Sprühen partikelförmiger Feststoffe (K) mit einem Durchmesser von 30 μm bis 100 μm, vorzugsweise von 40 m bis 60 μm ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Leitung (4), Vorratsbehälter (12), Düse (14) und ggf. Sprühdüse (10) so ausgelegt sind, dass im Betriebs- zustand partikelförmiger Feststoff (K) in einer Menge von bis zu 30 g/m², vorzugsweise von bis zu 50 g/m², besonders bevorzugt von bis zu 80 g/m², vorteilhaft von bis zu 100 g/m² auf das Substrat (18) aufgetragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Leitung (4), Vorratsbehälter (12), Düse (14) und ggf. Sprühdüse (10) so ausgelegt sind, dass im Betriebszustand partikelförmiger Feststoff (K) mit einer Genauigkeit von bis zu ± 0,8 g/m², vorteilhaft von bis zu ± 0,5 g/m², vorzugsweise von bis zu ± 0,3 g/m², besonders bevorzugt von bis zu ± 0,1 g/m² auf das Substrat (18) aufgebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (4) weitere Mittel zum Modifizieren, insbesondere Beschichten des partikelförmigen Feststoffs angeordnet sind, insbesondere Mittel zum Silanisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Modifizieren in dem Leitungsabschnitt zwischen Vorratsbehälter (12) und freier Mündung (8) der Leitung (4) angeordnet sind.
Verfahren zum Sprühen von partikelförmigen Feststoffen auf ein Substrat mit den Schritten – Beschichten des Substrats (18) mit einem feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht, – Aufbauen von Gasdruck in einer Leitung (4) – Erzeugen eines Druckwechsels in der Leitung (4) – Verwirbeln und Mitreißen von partikelförmigen Feststoffen (K) in die Leitung (4) – Austragen von verwirbelten, partikelförmigen Feststoffen (K) aus der Leitung (4) auf die Oberfläche der feuchten und/oder klebrigen Kunstharzschicht (20) des Substrats (18).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwechsel in der Leitung (4) durch eine Venturi-Düse (14) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Austragen von verwirbelten, partikelförmigen Feststoffen (K) aus der Leitung (4) durch eine Sprühdüse (10) einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die verwirbelten, partikelförmigen Feststoffe (K) mittels einer Sprühdüse (10) auf das Substrat (18) aufgebracht werden, die beim Sprühen parallel und/oder senkrecht zur Oberfläche des Substrats (18) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der partikelförmige Feststoff (K) in einer Menge von bis zu 100 g/m² auf das Substrat (18) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der partikelförmige Feststoff (K) mit einer Genauigkeit von bis zu ± 0,5 g/m², vorzugsweise von bis zu 0,1 g/m² auf das Substrat (18) aufgebracht wird.
Substrat, insbesondere Holzwerkstoff-Paneel oder Dekorpapier, mindestens abschnittsweise beschichtet mit einem partikelförmigen Feststoff (K), dadurch gekennzeichnet, dass der partikelförmige Feststoff (K) mit einer Genauigkeit von bis zu ± 0,8 g/m², bevorzugt von bis zu ± 0,5 g/m², besonders bevorzugt von bis zu ± 0,3 g/m², vorzugsweise von bis zu 0,1 g/m² auf das Substrat aufgetragen ist.