DE102007008423A1

DE102007008423A1 - Neue Verbundwerkstoffe, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102007008423A1
Application number: DE102007008423A
Authority: DE
Inventors: Michael Ketzer; Klaus Highlands Ranch Gleich; Bernd Christensen; Alan Wood County Jaffee; Phil Highlands Ranch Miele; Glenda Toledo Bennett
Original assignee: Johns Manville Europe GmbH
Current assignee: Johns Manville Europe GmbH
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2008-08-28
Also published as: CN101636265A; CN101646560A

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung neuer Verbundwerkstoffe, die sich insbesondere als Werkstoffe im Innenausbau, für Verkleidungen, Konstruktionen und zur Herstellung von Möbeln und ähnlichen Produkten eignen.

Description

Die Erfindung betrifft neue Verbundwerkstoffe, die sich insbesondere als Werkstoffe im Innenausbau, für Verkleidungen, Konstruktionen und zur Herstellung von Möbeln und ähnlichen Produkten eignen.
Verbundwerkstoffe ersetzen zunehmend traditionelle Baustoffe als Konstruktionswerkstoffe und müssen für mannigfaltige Anwendung angepasst werden. So ist einerseits eine ausreichende mechanische Stabilität gefordert und andererseits eine gute Verarbeitbarkeit und geringes Gewicht erforderlich. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, bestehende Verbundwerkstoffe zu verbessern.
So ist es bereits bekannt, Holzwerkstoffe, die aus zerkleinertem Holz und Einsatz von Bindern hergestellt werden, mit weiteren Werkstoffen zu kombinieren. Hierzu werden die beiden Werkstoffe üblicherweise laminiert und bilden einen Verbundwerkstoff. Durch Auswahl und Kombination der Werkstoffe können so die mechanischen Eigenschaften verbessert werden und zugleich eine Reduktion, beispielsweise des Gewichtes, erreicht werden.
Aus WO2006/031 522 sind Verbundwerkstoffe auf Basis von Holzwerkstoffen und Vliesen, die mittels eines „B" stage Binders verfestigt sind, bekannt. Die zugrunde liegenden Vliese sind beispielsweise aus US-A-5,837,620 , US-A-6,303,207 und US-A-6,331,339 bekannt. Die genannten Schriften offenbaren zwar allgemein, dass dem Binder bzw. dem Vlies weitere Additive zugegeben werden können, nähere Angaben sind jedoch nicht gemacht.
Es bestand somit die Aufgabe, die bereits bekannten Produkte hinsichtlich ihrer anwendungstechnischen Eigenschaften und der Herstellprozesse zu optimieren.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes umfassend die Maßnahmen:

a) Zuführen eines Trägers
b) Aufbringen eines textilen Flächengebildes auf mindestens einer Oberfläche des Trägers, wobei das textile Flächengebilde mindestens einen Binder im B-Stage Zustand aufweist,
c) gegebenenfalls Laminieren des gemäß Schritt b) erhaltenen Aufbaus unter Einwirkung von Druck und Wärme, so dass der im B-stage vorliegenden Binder teilweise oder vollständig aushärtet;
d) Aufbringen mindestens eines Funktionsmaterials auf die dem Träger abgewandte Seite des textilen Flächengebildes,
e) gegebenenfalls Laminieren des gemäß Schritt d) erhaltenen Aufbaus unter Einwirkung von Druck und Wärme, so dass der im B-stage vorliegenden Binder endverfestigt wird,
f) gegebenenfalls Aufbringen mindestens einer weiteren Schutzschicht und Trocknung.

Bei dem gemäß Schritt a) eingesetzten Träger handelt es sich vorzugsweise um Holzwerkstoffe, Papiere, Kork, Kartonagen, mineralische Platten und/oder sogenannte Honeycombs. Honeycombs sind Bauteile mit drei-dimensionalen Verstärkungsstrukturen, die aufgrund ihres Aufbaus (Bienenwabenstruktur) eine außerordentliche Stabilität und Festigkeit bei einem gleichzeitig geringen Gewicht ermöglichen. Solche Honeycombs werden seit geraumer Zeit in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt, unter anderem auch als innere Verstärkung von plattenförmigen Elementen im Baubereich oder bei Möbeln.
Bei den Holzwerkstoffen handelt es sich um platten- oder strangförmige Holzwerkstoffe, die durch Mischung der verschiedenen Holzpartikelformen mit natürlichen und/oder synthetischen Bindemittel im Zuge einer Heißverpressung hergestellt werden. Die erfindungsgemäß eingesetzten Holzwerkstoffe umfassen vorzugsweise Sperr- bzw. Lagenholz, Holzspanwerkstoff, insbesondere Spannplatten und OSB (Oriented Strand Boards), Holzfaserwerkstoff, insbesondere poröse Holzfaserplatten, diffusionsoffene Holzfaserplatten, harte (hochdichte) Holzfaserplatten (HDF) und mitteldichte Holzfaserplatten (MDF), und Arboform. Bei Arboform handelt es sich um einen thermoplastisch verarbeitbaren Werkstoff aus Lignin und anderen Holzbestandteilen.
Bei den Papieren handelt es sich vorzugsweise um Papiere auf Basis von natürlichen, synthetischen, mineralischen oder keramischen Fasern oder auch von Mischungen dieser Fasertypen.
Bei den Kartonagen handelt es sich vorzugsweise um Kartonagen auf Basis von natürlichen und/oder synthetischen Fasern, wobei diese auch mineralische und/oder keramische Fasern umfassen sowie Mischungen aus diesen Fasertypen.
Bei den mineralischen Platten handelt es sich vorzugsweise um handelsübliche Mineralkartonplatten mit beidseitigem Kartonagebezug, um Gipsfaserplatten, Keramikfaserplatten, Zement- oder Kalkplatten. Die Platten können gegebenenfalls mit natürlichen und/oder synthetischen Fasern verstärkt sein, wobei diese auch mineralische und/oder keramische Fasern umfassen können. Die Verstärkungsfasern können in Form von Filamenten, Monofilen oder als Stapelfasern vorliegen.
Neben den beschriebenen Materialien kann der Träger auch aus Kork oder anderen pflanzlichen Materialien bestehen.
Das Flächengewicht der im Verbundstoff enthaltenen Träger ist von der Endanwendung abhängig und unterliegt keiner besonderen Einschränkung.
Bei den gemäß Schritt b) eingesetzten textilen Flächengebilden handelt es sich um alle Gebilde, die aus Fasern hergestellt werden und aus denen Mittels einer flächenbildenden Technik eine textile Fläche hergestellt worden ist.
Bei den faserbildenden Materialien handelt es sich vorzugsweise um Naturfasern und/oder Fasern aus synthetisierten oder natürlichen Polymeren, keramische Fasern, Mineralfasern oder Glasfasern, wobei diese auch in Form von Gemischen verwendet werden können. Als textile Flächen werden Gewebe, Gelege, Gestricke, Gewirke und Vliese, vorzugsweise Vliese, verstanden.
Bei den textilen Flächen aus Mineral- und keramischen Fasern handelt es sich um Alumosilikat-, Keramik-, Dolomit- Wollastonitfasern oder aus Fasern von Vulkaniten vorzugsweise Basalt-, Diabas- und/oder Melaphyrfasern, insbesondere Basaltfasern. Diabase und Melaphyre werden zusammengefasst als Paläobasalte bezeichnet und Diabas wird auch gerne als Grünstein bezeichnet.
Das Mineralfaservlies kann aus Filamenten, d. h. unendlich langen Fasern oder aus Stapelfasern gebildet werden. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern im erfindungsgemäß eingesetzten Vlies aus Mineralfasern beträgt zwischen 5 und 120 mm, vorzugsweise 10 bis 90 mm. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das Mineralfaservlies eine Mischung aus Endlosfasern und Stapelfasern.
Der durchschnittliche Faserdurchmesser der Mineralfasern beträgt zwischen 5 und 30 μm, vorzugsweise zwischen 8 und 24 μm, besonders bevorzugt zwischen 8 und 15 μ.
Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Mineralfasern beträgt zwischen 15 und 500 g/m², vorzugsweise 40 und 250 g/m², wobei sich diesen Angaben auf ein Flächengebilde ohne Binder beziehen.
Bei den textilen Flächen aus Glasfasern sind insbesondere Vliese bevorzugt. Diese werden aus Filamenten, d. h. unendlich langen Fasern oder aus Stapelfasern aufgebaut. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern beträgt zwischen 5 und 120 mm, vorzugsweise 10 bis 90 mm. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das Glasfaservlies eine Mischung aus Endlosfasern und Stapelfasern.
Der durchschnittliche Durchmesser der Glasfasern beträgt zwischen 5 und 30 μm, vorzugsweise zwischen 8 und 24 μm, besonders bevorzugt zwischen 10 und 21 μm.
Neben den vorstehend genannten Durchmessern können auch so genannte Glas-Mikrofasern Verwendung finden. Der bevorzugte durchschnittliche Durchmesser der Glasmikrofasern ist hierbei zwischen 0,1 und 5 μm. Die die textile Fläche bildenden Mikrofasern können auch in Mischungen mit anderen Fasern, vorzugsweise Glasfasern vorliegen. Außerdem ist auch ein schichtförmiger Aufbau aus Mikrofasern und Glasfasern möglich.
Das textile Flächengebilde kann noch zusätzlich eine Verstärkung aus Fasern, Fäden, oder Filamenten besitzen. Bevorzugt werden als Verstärkungsfäden Multifilamente oder Rovings auf Basis von Glas, Polyester, Kohlenstoff oder Metall. Die Verstärkungsfäden können als solche oder auch in Form eines textilen Flächengebildes, beispielsweise als Gewebe, Gelege, Gestrick, Gewirke oder Vlies eingesetzt werden. Bevorzugt bestehen die Verstärkungen aus einer parallelen Fadenschar oder einem Gelege.
Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Glasfasern beträgt zwischen 15 und 500 g/m², vorzugsweise 40 und 250 g/m², wobei sich diesen Angaben auf ein Flächengebilde ohne Binder beziehen.
Geeignete Glasfasern umfassen jene, die aus A-Glas, E-Glas, S-Glas, C-Glas, T-Glas oder R-Glas hergestellt wurden.
Die textile Fläche kann nach jedem bekannten Verfahren hergestellt werden. Bei Glasvliesen sind dies bevorzugt das Trocken- oder Naßlegeverfahren.
Von den textilen Flächen aus Fasern aus synthetischen Polymeren sind Vliese, insbesondere sogenannte Spunbonds, d. h. Spinnvliese die durch eine Wirrablage schmelzgesponnener Filamente erzeugt werden, bevorzugt. Sie bestehen aus Endlos-Synthesefasern aus schmelzspinnbaren Polymermaterialien. Geeignete Polymermaterialien sind beispielsweise Polyamide, wie z. B. Polyhexamethylendiadipamid, Polycaprolactam, aromatische oder teilaromatische Polyamide ("Aramide"), aliphatische Polyamide, wie z. B. Nylon, teilaromatische oder vollaromatische Polyester, Polyphenylensulfid (PPS), Polymere mit Ether- und Keto-gruppen, wie z. B. Polyetherketone (PEK) und Poly-etheretherketon (PEEK), Polyolefine, wie z. B. Polyethylen oder Polypropylen, Cellulose oder Polybenzimidazole. Neben den vorstehend genannten synthetischen Polymeren sind auch solche Polymere geeignet, die aus Lösung gesponnen werden.
Bevorzugt bestehen die Spinnvliese aus schmelzspinnbaren Polyestern. Als Polyestermaterial kommen im Prinzip alle zur Faserherstellung geeigneten bekannten Typen in Betracht. Besonders bevorzugt sind Polyester, die mindestens 95 mol% Polyethylenterephthalat (PET) enthalten, insbesondere solche aus unmodifiziertem PET.
Sollen die erfindungsgemäßen Verbundstoffe zusätzlich eine flammhemmende Wirkung haben, so ist es von Vorteil, wenn sie aus flammhemmend modifizierten Polyestern ersponnen wurden. Derartige flammhemmend modifizierte Polyester sind bekannt.
Die Einzeltiter der Polyesterfilamente im Spinnvlies betragen zwischen 1 und 16 dtex, vorzugsweise 2 bis 10 dtex.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Spinnvlies auch ein schmelzbinderverfestigter Vliesstoff sein, welcher Träger- und Schmelzklebefasern enthält. Die Träger- und Schmelzklebefasern können sich von beliebigen thermoplastischen fadenbildenden Polymeren ableiten. Derartige schmelzbinderverfestigte Spinnvliese sind beispielsweise in EP-A-0,446,822 und EP-A-0,590,629 beschrieben.
Neben Endlosfilamenten (Spunbondverfahren) kann die textile Flächen auch aus Stapelfasern oder Gemischen aus Stapelfasern und Endlosfilameneten aufgebaut sein. Die Einzeltiter der Stapelfasern im Vlies betragen zwischen 1 und 16 dtex, vorzugsweise 2 bis 10 dtex. Die Stapellänge beträgt 1 bis 100 mm, vorzugsweise 2 bis 50 mm, besonders bevorzugt 2 bis 30 mm. Das textile Flächengebilde kann auch aus Fasern unterschiedlicher Materialien aufgebaut sein, um besondere Eigenschaften erzielen zu können.
Das textile Flächengebilde kann noch zusätzlich eine Verstärkung aus Fasern, Fäden, oder Filamenten besitzen. Bevorzugt werden als Verstärkungsfäden Multifilamente oder Rovings auf Basis von Glas, Polyester, Kohlenstoff oder Metall. Die Verstärkungsfäden können als solche oder auch in Form eines textilen Flächengebildes, beispielsweise als Gewebe, Gelege, Gestrick, Gewirke oder Vlies eingesetzt werden. Bevorzugt bestehen die Verstärkungen aus einer parallelen Fadenschar oder einem Gelege.
Die die Vliesstoffe aufbauenden Filamente und/oder Stapelfasern können einen praktisch runden Querschnitt besitzen oder auch andere Formen aufweisen, wie hantel-, nierenförmige, dreieckige bzw. tri- oder multilobale Querschnitte. Es sind auch Hohlfasern und Bi- oder Mehrkomponentenfasern einsetzbar. Ferner lässt sich die Schmelzklebefaser auch in Form von Bi- oder Mehrkomponentenfasern einsetzen.
Die das textile Flächengebilde bildenden Fasern können durch übliche Zusätze modifiziert sein, beispielsweise durch Antistatika, wie Ruß.
Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Fasern aus synthetischen Polymeren beträgt zwischen 10 und 500 g/m², vorzugsweise 20 und 250 g/m²
Bei den Naturfasern handelt es sich um Pflanzenfasern, Fasern abgeleitet von Gräsern, Stroh, Holz, Bambus, Schilf und Bast, oder Fasern tierischen Ursprungs. Pflanzenfasern ist ein Sammelbegriff und steht für Samenfasern, wie Baumwolle, Kapok oder Pappelflaum, Bastfasern, wie Bambusfaser, Hanf, Jute, Leinen oder Ramie, Hartfasern, wie Sisal oder Manila, oder Fruchtfasern, wie Kokos. Bei Fasern tierischen Ursprungs handelt es sich um Wollen, Tierhaare, Federn und Seiden.
Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Naturfasern beträgt zwischen 20 und 500 g/m², vorzugsweise 40 und 250 g/m²
Bei den textilen Flächen aus Fasern aus natürlichen Polymeren handelt es sich um Zellulosische Fasern, wie Viskose, oder Pflanzen- oder Tiereiweißfasern.
Bei den textilen Flächen aus Cellulosefasern sind insbesondere Vliese bevorzugt. Diese werden aus Filamenten, d. h. unendlich langen Fasern und/oder aus Stapelfasern aufgebaut. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern beträgt zwischen 1 und 25 mm, vorzugsweise 2 bis 5 mm.
Der durchschnittliche Durchmesser der Cellulosefasern beträgt zwischen 5 und 50 μm, vorzugsweise zwischen 15 und 30 μm.
Das gemäß Schritt b) eingesetzte textile Flächengebilde, das zumindest auf einer Seite des Trägers aufgebracht ist, weist mindestens einen Binder im B-Stage Zustand auf.
Als B-stage Binder werden Binder verstanden, die nur teilweise verfestigt bzw. gehärtet sind und noch eine Endverfestigung, beispielsweise durch thermische Nachbehandlung, erfahren können. Derartige B-Stage Binder sind in US-A-5,837,620 , US-A-6,303,207 und US-A-6,331,339 eingehend beschrieben. Die dort offenbarten B-Stage Binder sind auch Gegenstand der vorliegenden Beschreibung. Bei B-Stage Bindern handelt es sich vorzugsweise um Binder auf Basis von Furfurylalkohol-Formaldehyd, Phenol-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und deren Gemische. Vorzugsweise handelt es sich um wässrige Systeme. Weiterer bevorzugte Rindersysteme sind Formaldehyd-freie Binder. B-Stage Binder zeichnen sich dadurch aus, dass sie einer mehr-stufigen Härtung unterworfen werden können, d. h. nach der ersten Härtung bzw. den ersten Härtungen noch eine ausreichende Rinderwirkung aufweisen um diese für die weitere Verarbeitung nutzen zu können. Üblicherweise werden derartige Binder nach Zusatz eines Katalysators bei Temperaturen von ca. 350 F in einem Schritt gehärtet.
Zur Bildung des B-Stages werden derartige Binder, ggf. nach Zusatz eines Katalysators gehärtet. Der Hartungs-Katalysator-Anteil beträgt bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,25 bis 7 Gew.-% (bezogen auf den Gesamtbindergehalt). Als Hartungs-Katalysator sind beispielsweise Ammoniumnitrat, sowie organische, aromatische Säuren, z. B. Maleinsäure und p-Toluolsulfonsäure geeignet, da dieser den B-Stage Zustand schneller erreichen lässt. Neben Ammoniumnitrat, Maleinsäure und p-Toluolsulfonsäure sind alle Materialien als Hartungs-Katalysator geeignet, welche eine vergleichbare saure Funktion aufweisen. Zum Erreichen des B-Stages wird die mit dem Binder imprägnierte textile Flächengebilde unter Temperatureinfluß getrocknet, ohne eine Komplettaushärtung zu erzeugen. Die erforderlichen Prozessparameter sind vom gewählten Bindersystem abhängig.
Die untere sowie auch die obere Temperaturgrenze kann durch Wahl der Dauer bzw. durch Zusatz oder Vermeidung von größeren oder stärker sauren Härtungs-Katalysator bzw. ggf. durch Einsatz von Stabilisatoren beeinflusst werden.
Bei dem gemäß Schritt c) eingesetzten Funktionsmaterial handelt es sich vorzugsweise um Flammschutzmittel, Materialien zur Ableitung von Elektrostatischen Aufladungen, Materialien zur Abschirmung von Elektromagnetischen Strahlen, organische oder anorganische Pigmente, insbesondere farbige Pigmente, Materialien, welche die Abrieb- und/oder Rutschfestigkeit erhöhen, oder Dekorschichten
In einer Variante des Verfahrens wird ein zusätzlicher Binder zur Fixierung der Funktionsmaterialien auf dem textilen Flächengebilde zugesetzt. Hierbei wird vorzugsweise der gleiche Binder (B-stage Binder) wie er im textilen Flächengebilde vorliegt gewählt. Der Gehalt an Funktionsmaterial wird durch die nachfolgende Verwendung bestimmt.
Bei den Flammschutzmitteln handelt es sich Anorganische Flammschutzmittel, Organophosphor-Flammschutzmittel, Stickstoff basierte Flammschutzmittel oder intumeszenz Flammschutzmittel. Halogenierte (bromierte und chlorierte) Flammschutzmittel sind ebenfalls einsetzbar, aufgrund ihrer Risikobewertung jedoch weniger bevorzugt. Beispiele für derartige halogenierte Flammschutzmittel sind polybromierte Diphenylether, z. B. DecaBDE, Tetrabrombisphenol A und HBCD (Hexabromocyclododecan).
Bei den Stickstoff basierten Flammschutzmitteln handelt es sich um Melamine und Harnstoffe.
Bei den Organophosphor-Flammschutzmitteln handelt es sich typischerweise um aromatische und Alkyl-Ester der Phosphorsäure. Bevorzugt werden TCEP (Trischloroethylphosphat), TCPP (Trischloropropylphosphat), TDCPP (Trisdichloroisopropylphosphat), Triphenylphosphat, Trioktylphosphat (Tris-(2-ethylhexyl)phosphat) eingesetzt
Bei den anorganischen Flammschutzmitteln handelt es sich typischerweise um Hyxroxide, wie Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid, Borste, wie Zinkborat, Ammoniumverbidnungen, wie Ammoniumsulfat, Roten Phosphor, Antimonoxide, wie Antimontrioxid und Antimonpentoxid.
Durch Verwendung von Mitteln zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit können Antistatik- und elektromagnetische Abschirmeffekte erzielt werden.
Bei den Antistatik-Mitteln handelt es sich üblicherweise um Partikel, welche elektrisch leitfähig sind. Geeignete Materialien sind elektrisch leitfähige Kohlenstoffe wie Ruß, Graphit und Kohlenstoff-Nano-Röhrchen (C-Nanotubes), leitfähige Kunststoffe oder Fasern aus Metall oder Metallbestandteilen.
Bei den Materialien zur Abschirmung von elektromagnetischen Strahlen handelt es sich üblicherweise um elektrisch leitfähige Materialien. Diese können in Form von Folien, Partikeln, Fasern bzw. Drähten, und/oder textilen Flächengebilden aus den vorstehend genannten Materialien aufgebaut sein.
Bei den anorganischen oder organischen Pigmenten handelt es sich partikelförmige Materialien. Neben Füllstoffen wie CaCO3, Talkum, Gips oder Silica handelt es sich bei den Pigmenten, sofern diese die Wertigkeit des Verbundstoffes steigern sollen, insbesondere um Pigmente, die in Farben eingesetzt werden.
Neben der Steigerung der Wertigkeit werden auch solche Materialien eingesetzt, welche die Anwendungstauglichkeit erhöhen. Hierunter ist insbesondere eine Anti-Rutsch Beschichtung zu verstehen, sowie eine Beschichtung, die einen erhöhten Abriebschutz gewährleisten. Für die Anti-Rutsch Beschichtung werden vorzugsweise SiC und/oder SiO2 Partikel verwendet mit einer Korngröße von vorzugsweise 2–5 mm. Der Anteil beträgt 1–40%, bevorzugt 10–30%. Um die Wirksamkeit der Beschichtung zu erhöhen bzw. den Anteil der verwendeten Beschichtung zu verringern, kann die Oberfläche zusätzlich noch strukturiert sein.
Für die Oberflächenvergütung zur Verbesserung der Abrasion und Härte werden vergleichbare Materialien eingesetzt. Dabei werden jedoch Körngrößen von unter 1 mm verwendet, wodurch eine sehr harte Oberfläche erzeugt werden kann.
Insofern die Funktionsschicht eine Anti-Rutsch Beschichtung darstellen soll, ist es von Vorteil wenn diese bzw. die zugrunde liegenden Partikel ganz oder zumindest teilweise in das textile Flächengebilde und/oder den B-stage Binder eingearbeitet vorliegen. Insbesondere bei Anti-Rutsch Beschichtung und Oberflächenvergütung zur Verbesserung der Abrasion und Harte ist es von Vorteil, wenn die Partikel in einer solchen Art und Weise auf das textile Flächengebilde aufgebracht werden, dass die Partikel zumindest teilweise aus der Oberfläche des textilen Flächengebildes herausstehen. Die hieraus resultierende Rauhigkeit, insbesondere für Anti-Rutsch Beschichtung muss den entsprechenden nationalen Normen und Vorschriften genügen.
Bei den Dekorschichten handelt es sich um dekorative Elemente. Hierunter sind dekorative Schichten und Muster zu verstehen, welche die Wertigkeit des Verbundstoffes steigern. Beispiele für derartige Muster sind Furniere, Kork, Folien mit Holzmaserungen, Overlaypapiere, HPL, CPL (mehrschichtig aufgebaute Laminate) oder Schnitzel aus Papier oder Kunstoffen mit unterschiedlichen Farben, die auch als Dekorhalbzeuge bezeichnet werden. Diese Dekorhalbzeuge können ihrerseits B-stage fähige Binder und/oder ein oder mehrere textile Flächen, vorzugsweise Nonwoven bzw. Vlieslagen enthalten.
Die Laminierung des gemäß Schritt c) oder e) erfolgt unter Einwirkung von Druck und Wärme in einer solchen Weise, dass der im B-Stage vorhandene Binder teil- oder endverfestigt wird. Die Laminierung kann mittels dis-kontinuierlichem oder kontinuierlichem Pressen oder durch Walzen erfolgen. Je nach verwendetem B-stage Binder werden die Parameter Druck, Temperatur und Verweilzeit gewählt.
Das Aufbringen mindestens einer weiteren Schutzschicht und deren Trocknung gemäß Schritt e) erfolgt mittels bekannter Druck-, Spray-, Lackier-Technologien. Die Trocknung der Schutzschicht erfolgt in Abhängigkeit von dem gewählten System.
Bei den Schutzschichten handelt es sich üblicherweise um Lacke, wie Pulverlacke, Klarlacke oder transparente Lacke, vorzugsweise um kratzfeste Lacke, welche die Funktionsschicht gegen mechanische Einflüsse oder gegen UV-Alterung schützen.
Neben dem vorstehend beschriebenen Verfahren sind auch die Verbundwerkstoffe als solche aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verbundwerkstoff umfassend:

a) einen Träger,
b) mindestens ein auf mindestens einer der beiden Seiten des Trägers aufgebrachtes textiles Flächengebilde welches mindestens einen Binder im B-stage aufweist,
c) mindestens ein auf die Oberseite des mit dem B-stage Binder ausgerüsteten textilen Flächengebildes aufgebrachtes oder in das textile Flächengebilde eingebrachtes Funktionsmaterial und
d) gegebenenfalls weitere auf dem Funktionsmaterial aufgebrachte Schutzschichten.

Als Träger, textiles Flächengebilde, B-stage Binder, Funktionsmaterial und Schutzschicht sind die zuvor genannten Materialien geeignet. Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbarten bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für den erfindungsgemäßen Verbundstoff.
Das vorstehend genannte Funktionsmaterial kann sowohl in Form einer eigenständigen Schicht auf der dem Träger abgewandten Seite des textilen Flächengebildes im B-stage aufgebracht vorliegen oder aber auch ganz oder teilweise das textile Flächengebilde durchdringen. Diese Ausführungsformen sind für Funktionsmaterialien wie Flammschutzmittel, Materialien zur Ableitung von Elektrostatischen Aufladungen, Materialien zur Abschirmung von Elektromagnetischen Strahlen, organische oder anorganische Pigmente, insbesondere farbige Pigmente oder Dekorschichten geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Funktionsmaterial eine diskrete Schicht im erfindungsgemäßen Verbundstoff. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Funktionsmaterialien geeignet, welche die Abrieb- und/oder Rutschfestigkeit erhöhen und/oder Wertigkeit durch die Oberflächenoptik steigern, geeignet. Insbesondere wenn das Funktionsmaterial eine Anti-Rutsch Ausrüstung oder eine erhöhte Abriebfestigkeit bereitstellen soll, ist es von Vorteil, wenn die zugrunde liegenden Partikel, zumindest teilweise aus dem mit dem B-stage Binder ausgerüsteten textilen Flächengebilde herausragen.
Der erfindungsgemäße Verbundstoff ist mit mindestens einem Funktionsmaterial ausgerüstet. Dieses befindet sich im Träger und/oder auf der dem Träger abgewandten Seite des textilen Flächengebildes im B-stage.
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff ermöglicht eine direkte Verarbeitbarkeit für die nachfolgenden Anwendungen, da der Verbundwerkstoff die notwendige Ausrüstung mit Funktionsmaterial bereits enthält.
In einer Variante kann das Aufbringen eines textilen Flächengebildes gemäß Schritt b) bzw. das Aufbringen eines textilen Flächengebildes gemäß Schritt b) und das Aufbringen des Funktionsmaterials gemäß Schritt c) auch während der Herstellung des Trägers erfolgen. Mit anderen Worten, anstelle des fertigen Trägers in Schritt a) wird in Schritt a) der Träger erst gebildet.
Die Verpressung des gebildeten Trägers erfolgt zusammen mit dem ausgerüsteten textilen Flächengebilde, wobei das textile Flächengebilde in die Press- bzw. Trocknungsvorrichtung für den Träger entsprechend eingebracht wird. Die Herstellung des Träger-Vlies Verbundes kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/031 522 [0004]
- US 5837620 A [0004, 0043]
- US 6303207 A [0004, 0043]
- US 6331339 A [0004, 0043]
- EP 0446822 A [0031]
- EP 0590629 A [0031]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes umfassend die Maßnahmen: a) Zuführen eines Trägers, b) Aufbringen eines textilen Flächengebildes auf mindestens einer Oberfläche des Trägers, wobei das textile Flächengebilde mindestens einen Binder im B-Stage Zustand aufweist, c) gegebenenfalls Laminieren des gemäß Schritt b) erhaltenen Aufbaus unter Einwirkung von Druck und Wärme, so dass der im B-stage vorliegenden Binder teilweise oder vollständig aushärtet, d) Aufbringen mindestens eines Funktionsmaterials auf die dem Träger abgewandte Seite des textilen Flächengebildes, e) gegebenenfalls Laminieren des gemäß Schritt d) erhaltenen Aufbaus unter Einwirkung von Druck und Wärme, so dass der im B-stage vorliegenden Binder endverfestigt wird, f) gegebenenfalls Aufbringen mindestens einer weiteren Schutzschicht und Trocknung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) der Träger nicht zugeführt sondern erst gebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Träger um Holzwerkstoffe, Papiere, Kork, Kartonagen, mineralische Platten und/oder Honeycombs handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Holzwerkstoffen um platten- oder strangförmige Holzwerkstoffe handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Holzwerkstoffen um Sperrholz, Lagenholz, Holzspanwerkstoff, vorzugsweise Spannplatten und OSB (Oriented Strand Boards), Holzfaserwerkstoff, vorzugsweise poröse Holzfaserplatten, diffusionsoffene Holzfaserplatten, harte (hochdichte) Holzfaserplatten (HDF) und mitteldichte Holzfaserplatten (MDF), und Arboform handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Papieren und Kartonagen um Materialien auf Basis von natürlichen, synthetischen, mineralischen oder keramischen Fasern oder auch von Mischungen dieser Fasertypen handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mineralischen Platten um Platten mit beidseitigem Kartonagebezug, um insbesondere Gipsfaserplatten, Keramikfaserplatten, Zement- oder Kalkplatten handelt, die gegebenenfalls mit natürlichen und/oder synthetischen Fasern verstärkt sein können, wobei diese auch mineralische und/oder keramische Fasern umfassen können.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Gewebe, Gelege, Gestrick, Gewirke und/oder Vlies ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde zusätzlich eine Verstärkung aus Fasern, Fäden, oder Filamenten aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfäden Multifilamente oder Rovings auf Basis von Glas, Polyester, Kohlenstoff oder Metall sind und vorzugsweise ihrerseits in Form eines textilen Flächengebildes oder als parallele Fadenschar vorliegen.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfäden in Form eines Gewebes, Geleges, Gestrickes, Gewirkes oder als Vlies eingesetzt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde aus Naturfasern und/oder Fasern aus synthetisierten oder natürlichen Polymeren, keramische Fasern, Mineralfasern oder Glasfasern, wobei diese auch in Form von Gemischen verwendet werden können, gebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Mineralfaservlies aus Filamenten und/oder aus Stapelfasern ist.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das die durchschnittliche Länge der Stapelfasern zwischen 5 und 120 mm beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das der durchschnittliche Faserdurchmesser der Mineralfasern zwischen 5 und 30 μm beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Glassfaservlies aus Filamenten und/oder aus Stapelfasern ist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Länge der Stapelfasern zwischen 5 und 120 mm beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Glasfasern zwischen 5 und 30 μm beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Glassfaservlies Glas-Mikrofasern aufweist, deren durchschnittlicher Durchmesser zwischen 0,1 und 5 μm beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Glassfaservlies ein Flächengewicht von 15 bis 500 g/m² aufweist, wobei sich diesen Angaben auf ein Flächengebilde ohne Binder beziehen.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Glassfaservlies mittels Trocken- oder Naßlegeverfahren hergestellt wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde Fasern aus synthetischen Polymeren aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Vlies, insbesondere ein Spinnvlies, umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies zusätzlich Stapelfasern, vorzugsweise mit einem Einzeltiter zwischen 1 und 16 dtex und/oder einer Stapellänge zwischen 1 bis 100 mm, umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies Fasern aus Polyamide, Polycaprolactam, aromatische oder teilaromatische Polyamide ("Aramide"), aliphatische Polyamide, teilaromatische oder vollaromatische Polyester, Polyphenylensulfid (PPS), Polymere mit Ether- und Keto-gruppen, Polyolefine, Cellulose oder Polybenzimidazole umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde Naturfasern aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde Cellulosefasern aufweist, vorzugsweise in Form von Stapelfasern mit einer durchschnittlichen Länge zwischen 1 und 25 mm.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der B-stage Binder noch eine Endverfestigung, beispielsweise durch thermische Nachbehandlung, erfahren kann.
Verfahren gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Binder ein Binder auf Basis von Furfurylalkohol-Formaldehyd, Phenol-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und deren Gemische ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Funktionsmaterial um Flammschutzmittel, Materialien zur Ableitung von Elektrostatischen Aufladungen, Materialien zur Abschirmung von Elektromagnetischen Strahlen, organische oder anorganische Pigmente, insbesondere farbige Pigmente, Materialien, welche die Abrieb- und/oder Rutschfestigkeit erhöhen, oder Dekorschichten handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Flammschutzmittel um ein anorganisches Flammschutzmittel, Organophosphor-Flammschutzmittel, Stickstoff basierte Flammschutzmittel oder intumeszenz Flammschutzmittel handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Antistatik-Mitteln und den Materialien zur Abschirmung von elektromagnetischen Strahlen um Partikel, welche elektrisch leitfähig sind, handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den anorganischen oder organischen Pigmenten um partikelförmige Materialien, vorzugsweise um CaCO3, Talkum, Gips oder Silica, handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Funktionsmaterial um eine Anti-Rutsch Beschichtung und/oder eine Beschichtung, die einen erhöhten Abriebschutz aufweist, handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Anti-Rutsch Beschichtung SiC und/oder SiO2 Partikel aufweist, vorzugsweise mit einer Korngröße von 2 bis 5 mm.
Verfahren gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung, die einen erhöhten Abriebschutz aufweist, SiC und/oder SiO2 Partikel aufweist deren Korngröße unter 1 mm beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Dekorschichten um Furniere, Folien mit Holzmaserungen, Kork, Overlaypapiere, HPL (high Pressure laminates), CPL (continous Pressure laminates) oder Schnitzel aus Papier und/oder Kunststoffen handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laminierung in Schritt c) und e) durch dis-kontinuierliches oder kontinuierliches Pressen oder durch Walzen erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Schritt e) eine Schutzschicht mittels Druck-, Spray-, Lackier-Technologien aufgebracht wird.
Verbundwerkstoff umfassend: a) einen Träger, b) mindestens ein auf mindestens einer der beiden Seiten des Trägers aufgebrachtes textiles Flächengebilde welches mindestens einen Binder im B-stage aufweist, c) mindestens ein auf die Oberseite des mit dem B-stage Binder ausgerüsteten textilen Flächengebildes aufgebrachtes oder in das textile Flächengebilde eingebrachtes Funktionsmaterial und d) gegebenenfalls weitere auf dem Funktionsmaterial aufgebrachte Schutzschichten.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger in den Ansprüchen 3 bis 7 definiert ist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde in den Ansprüchen 8 bis 27 definiert ist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der B-stage Binder in den Ansprüchen 28 und 29 definiert ist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsmaterial Flammschutzmittel, Materialien zur Ableitung von Elektrostatischer Aufladung, Materialien zur Abschirmung von Elektromagnetischer Strahlung, organische oder anorganische Pigmente, oder Dekorschichten umfasst.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsmaterial in den Ansprüchen 31 bis 38 weiter definiert ist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsmaterial in Form einer eigenständigen Schicht auf der dem Träger abgewandten Seite des textilen Flächengebildes im B-stage aufgebracht vorliegt oder ganz bzw. teilweise das textile Flächengebilde durchdringt.
Verwendung des Verbundwerkstoffes gemäß den Ansprüchen 40 bis 46 als Konstruktionsmaterial, insbesondere bei Möbeln, Wand-, Decken- und Bodenbelägen.
Möbeln, Wand-, Decken- und Bodenbelägen enthaltend einen Verbundwerkstoff gemäß den Ansprüchen 40 bis 46.