DE102007019871A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer dünnen dreidimensional strukturierten Oberfläche auf plattenförmigen Werkstoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer dünnen dreidimensional strukturierten Oberfläche auf plattenförmigen Werkstoffen Download PDF

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung eines plattenförmigen Werkstücks mit einem fließfähigen Medium mit einer dreidimensionalen Struktur und einer Strukturtiefe von 5-500 Mikrometer, vorzugsweise 10-50 Mikrometer, wobei der Auftrag des fließfähigen Mediums über eine gravierte Auftragswalze dergestalt erfolgt, dass die Auftragswalze sowohl in ihren eingravierten Vertiefungen wie auch in den (nicht eingravierten) hochstehenden Bereichen mit dem fließfähigen Medium benetzt wird.

Description

  • Einführung:
  • Es gibt viele verschiedene Anwendungsbereiche, bei denen ein plattenförmiger Werkstoff, z. B. eine Spanplatte oder eine Faserplatte (MDF- bzw. HDF-Platte), mit einer dekorativen Beschichtung und abschließend mit einer strukturierten Oberfläche versehen wird. Ein Beispiel dafür ist die Erzeugung von beschichteten Spanplatten mit gedruckten und melaminharzimprägnierten Papieren, die z. B. mit einer Holzdekornachbildung oder einem Steinfliesenmuster bedruckt sind und anschließend in einer Presse durch ein strukturiertes Prägeblech mit einer strukturierten Oberfläche versehen werden.
  • Ein anderes Verfahren zur Erzeugung einer dekorativen Beschichtung eines plattenförmigen Werkstoffs und einer strukturierten Oberfläche ist die flüssige Beschichtung und das Direktdruckverfahren. Hier wird in mehreren Schichten auf eine Holzwerkstoffplatte Lack, der anschließend ausgehärtet wird, aufgetragen. Auf die sogenannten Grundlackschichten wird dann mit Hilfe einer Direktdruckmaschine (vgl. Steuerung DCP OF DE 103 58 190 A1 , Direkte Synchronpore PA 103 60 187.2 , Druckmaschine DCP PS DE 103 34 983 B4 , Druckmaschine DCP 2 PA 10 2004 011 229.0 ) auf die unteren Lackschichten ein dekorativer Druck in einer oder mehreren Farben aufgetragen. Die Oberfläche wird mittels einer meist UV-aushärtenden Lackschicht versiegelt.
  • Verschiedene Varianten der oben beschriebenen Verfahren sind bekannt, bei denen z. B. ein bedrucktes Papier mit einer Lackschicht oder auf eine gedruckte Oberfläche eine Synchronstruktur aufgebracht wird (vgl. PA 103 60 187.2 ) versehen wird.
  • Stand der Technik:
  • Bei den oben beschriebenen Verfahren wird die strukturierte Oberfläche entweder durch einen Melaminfilm in einer Presse mit Hilfe eines Prägebleches als Werkzeug oder einer Doppelbandpresse mit Hilfe eines Prägestahlbandes als Werkzeug ausgehärtet und strukturiert. In dem genannten Alternativmodell einer lackierten und gedruckten Oberfläche ist die bisherige Möglichkeit zur Strukturierung, insbesondere zur Strukturierung mit großer Strukturtiefe, noch unzureichend.
  • Eine strukturierte Oberfläche kann mit Hilfe einer Direktdruckmaschine im sogenannten indirekten Tiefdruck aufzubringen (vgl. Gebrauchsmusteranmeldung DE 20 2004 018 710 U1 ). Diese Möglichkeit der Strukturierung der Oberfläche bietet sich dann an, wenn eine sehr feine Struktur im Bereich von 10 μm oder weniger erzielt werden soll. Außerdem ist die Struktur eine sogenannte „negative Pore", bei der eine Nachbildung einer Holzpore nicht in die Oberfläche hineingeht, sondern positiv nach oben aufgelegt wird. Daher der Ausdruck „negative Pore" (doppelte Verneinung).
  • Es ist bisher kein Verfahren bekannt, bei dem auf eine direktgedruckte Oberfläche oder eine mit einem bedruckten Papier beschichtete Oberfläche mit einem flüssigen Material, insbesondere einem durch UV-Strahlen oder Elektronenstrahlen aushärtenden Lacksystem eine strukturierte Oberfläche geschaffen werden kann, die eine größere Tiefenstruktur als die oben genannten 10 – max. 20 μm erzielt.
  • Des weiteren gibt es als Stand der Technik das Flexodruckverfahren, bei dem im Gegensatz zum Tiefdruckverfahren die zu druckenden Flächen erhaben auf der Flexodruckwalze stehen. Dies ist vergleichbar mit dem sogenannten Kartoffeldruck, mit dem Kinder gerne experimentieren, in dem sie einen zu druckenden Buchstaben aus einer durchgeschnittenen rohen Kartoffel herausschneiden und ihn wie einen Stempel verwenden. Dagegen wird beim Tiefdruckverfahren eine Näpfchenstruktur in die Tiefdruck(stahl)walze gebracht. Diese Näpfchen werden über einen Farbauftrag mit der Druckfarbe gefüllt, und alle erhabenen Stellen, an denen sich keine Näpfchen befinden, werden üblicherweise mit einem mechanischen Rakel abgerakelt, so dass an dieser Stelle keine Farbe übertragen wird. Diese beiden Druckverfahren sind zum Hintergrund und zur Abgrenzung der vorliegenden Erfindung hier kurz erläutert.
  • Aufgabenstellung:
  • Die vorliegende Erfindung stellt sich vor dem Hintergrund des oben beschriebenen Standes der Technik zur Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer dreidimensional strukturierten Oberfläche zu schaffen, mit der eine Strukturtiefe von deutlich mehr als 10 Mikrometer (μm) mit einem flüssigen Medium, strahlungsaushärtenden oder lufttrocknenden Lacksystem erzeugt werden kann, insbesondere mit einem UV-aushärtenden oder Elektronenstrahl-aushärtenden Lacksystem. Die Strukturtiefe der zu erzeugenden Oberfläche kann mit dem vorliegenden erfindungsgemä ßen Verfahren und der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Bereich von 5–500 Mikrometer Strukturtiefe liegen, vorzugsweise 10–50 μm.
  • Lösung der Aufgabenstellung:
  • Die oben genannte Aufgabenstellung wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst, indem mit Hilfe eines Drei-Walzen-Auftrages die entsprechend gewünschte Struktur durch den Lack flüssig auf den zu beschichtenden plattenförmigen Werkstoff aufgetragen wird und anschließend in einer Strahlenquelle, vorzugsweise einer UV-Strahlenquelle oder einer Lösungsmittel-Trocknungseinheit, z. B. einem Luftgebläsetrockner, ausgehärtet wird.
  • 1 stellt eine solche Vorrichtung dar, bei der sich zwischen den Walzen 1 und 2 in dem Walzenspalt eine Lackvorlage 4 befindet. Die Walzen 1 und 2 sind glatt ausgestaltet, wobei vorzugsweise eine der beiden Walzen aus einem harten Material, z. B. Stahl oder verchromtem Stahl, besteht, und die andere Walze aus einem weicheren Material, z. B. gummiert, ist. Die Walze 3 besteht vorzugsweise aus einem harten Kern und einer weichen, z. B. gummierten, Oberfläche, in die die gewünschte Struktur negativ eingraviert ist. Im Unterschied zum oben erwähnten Flexodruckverfahren, bei dem die herausragenden gummierten Teile 5 der Walze 3 in 1 mit Farbe beauftragt werden und die tiefer eingearbeiteten Bereiche 6 der Walze 3 in 1 durch ihre Tiefe nicht mit Farbe beaufschlagt werden und somit auch zu keiner Farb- oder Lackübertragung auf den zu beschichtenden plattenförmigen Werkstoff führen, wird in erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung genau das Gegenteil erreicht: Hier wird die größere Menge an Lack über die tiefer eingravierten Bereiche 6 der Walze 3 übertragen, während immer noch ein geringerer Übertrag von Lack auch bei den höher stehengelassenen Teilen 5 der Walze 3 erzielt wird. Diese Möglichkeit besteht insbesondere durch das verwendete 3-Walzen-Auftragsverfahren, mit dem eine wesentlich höhere Lackmenge pro m2 der zu beschichtenden Fläche übertragen werden kann als bei einem herkömmlichen 2-Walzen-Auftrag. Damit wird im Gegensatz zum Flexodruckverfahren die gesamte Oberfläche des plattenförmigen Werkstückes beschichtet, allerdings mit variierenden Mengen und dadurch mit einer 3-dimensionalen Struktur.
  • 2 erläutert noch einmal den Weg des Lackes in der 3-Walzen-Beschichtung: Die Lackvorlage befindet sich zwischen der Dosierwalze 1 und der Übertragungswalze 2 in dem Walzenspalt 4. Die besonders dicke Lackschicht wird durch die rotierenden Walzen über die Übertragungswalze auf dem Weg 5 auf die Druckwalze 3 übertragen und beschichtet damit dann die Platte 7. Im Anschluß an die Beschichtung der Platte 7 wird der entsprechend aufgetragene Lack unter einer Strahlungsquelle 6 ausgehärtet.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung der oben genannten Fragestellung ergibt sich im Anschluß eine Struktur, die in 3 nochmals dargestellt wird. Es bedeutet 1 der zu beschichtende plattenförmige Werkstoff, auf den in mehreren Schichten Lack- und Druckfarbe für eine Dekor-Nachbildung, z. B. eine Holzstruktur oder eine Nachbildung von Steinen oder Fliesen, im herkömmlichen Verfahren aufgedruckt und aufgetragen worden sind und anschließend mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die oberste Lackschicht 3 in der dargestellten dreidimensional strukturierten Ausprägung vorgenommen worden ist. Die strukturierte Lackschicht 3 kann ein identisches Lackmaterial sein, welches auch im darunterliegenden Aufbau 2 bereits ein- oder mehrmals in einer oder mehreren Schichten aufgetragen worden ist, wodurch sich eine bessere Verbindung der untenliegenden Schichten 2 mit der zuletzt aufgetragenen, durch das erfindungsgemäße Verfahren strukturierten Lackschicht 3 ergibt.
  • Eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung ist in 4 dargestellt. Hier bedeutet 1 die gravierte Auftragswalze, 2 einen Lackvorratstank, in dem ein z. B. UV-aushärtender Lack sich befindet und die gegen die Walze 1 eine offene Seite hat, so dass durch Drehung der Walze 1 der im Vorratstank befindliche Lack 3 auf die Walze übertragen werden kann. Dabei kann der Lackvorratstank 2 auch gegen die Walze verfahrbar gelagert sein, um eine Variation der Auftragsmenge zu erzielen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10358190 A1 [0002]
    • - PA 10360187 [0002, 0003]
    • - DE 10334983 B4 [0002]
    • - PA 102004011229 [0002]
    • - DE 202004018710 U1 [0005]

Claims (9)

  1. Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung eines plattenförmigen Werkstücks mit einem fließfähigen Medium mit einer dreidimensionalen Struktur und einer Strukturtiefe von 5–500 Mikrometer, vorzugsweise 10–50 Mikrometer, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrag des fließfähigen Mediums über eine gravierte Auftragswalze dergestalt erfolgt, dass die Auftragswalze sowohl in ihren eingravierten Vertiefungen wie auch in den (nicht eingravierten) hochstehenden Bereichen mit den fließfähigen Medium benetzt wird.
  2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrag mit dem fließfähigen Medium über eine 3-Walzen-Konstruktion erfolgt.
  3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrag mit dem fließfähigen Medium über eine 2-Walzen-Konstruktion erfolgt.
  4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fließfähige Medium ein voll oder teilweise transparentes Medium im sichtbaren Lichtsprektrum ist, was nicht oder nur sehr wenig zur Farbgebung der Oberfläche beiträgt.
  5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung des fließfähigen aufgetragenen Mediums ausschließlich in der Lichtbrechung des schräg einfallenden Oberflächenlichtes besteht und bei senkrechtem Betrachten der fertigen Oberfläche aus einiger Entfernung nicht oder kaum zu erkennen ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fließfähige Medium direkt nach dem Auftrag mit der gravierten Auftragswalze durch eine Strahlenquelle ohne Zeitverzug ausgehärtet wird, um ein Verfließen der aufgetragenen Struktur zu verhindern.
  7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrag des fließfähigen Mediums auf die gravierte Auftragswalze nicht über eine andere Walze im 2- oder 3-Walzen-Auftrag, sondern durch einen neben der Auftragswalze angebrachten Lackvorratstank er folgt, der zur Fläche der Auftragswalze eine offene Seite hat, so dass die Auftragswalze durch das im Lackvorratstank befindliche fließfähige Medium durchlaufen kann und damit eine große Auftragsmenge ermöglicht wird.
  8. Verfahren und Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lackvorratstank gegen die Auftragswalze verfahrbar angeordnet ist, um dadurch die übertragene Menge des fließfähigen Mediums zu dosieren.
  9. Verfahren und Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Walze bei einem 3-Walzen-Auftrag als eine Rasterwalze mit tiefen Näpfchen ausgebildet ist, um die Übertragungsmenge genau zu dosieren oder besonders groß zu machen.
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