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Die Erfindung betrifft ein Bauelement, insbesondere Paneel, aus Holzwerkstoff, insbesondere zur Verwendung als Möbelbauelement oder Wand-, Decken- oder Bodenpaneel, mit einer Oberflächenschicht und einem die Oberflächenschicht teilweise bedeckenden Materialauftrag. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements, bei dem auf eine Trägerplatte aus Holzwerkstoff oder ein Trägerprofil aus Holzwerkstoff eine Oberflächenschicht aufgebracht wird, und bei dem auf die Oberflächenschicht ein lackartiger Materialauftrag aufgedruckt wird.
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Holzwerkstoffplatten mit Dekorbeschichtung werden vielfach als Fußbodenpaneele und zur Verkleidung von Wänden und Decken bzw. als Möbelbauelemente eingesetzt. Derartige Paneele weisen zumeist eine rechteckige Form auf und sind üblicherweise zumindest an ihren Längskanten mit Profilen versehen, die eine Ankoppelung benachbarter Paneele erlauben, um einen großflächigen Belag schaffen zu können. Weit verbreitet werden dafür Holzfaserplatten, bevorzugt sogenannte, nach dem Trockenverfahren hergestellte, MDF-Platten (Medium Density Fiberboard) oder HDF-Platten (High Density Fiberboard) verwendet. Neben dem direkten Bedrucken können auch mit einem Kunstharz imprägnierte und vorgetrocknete Papiere unter hoher Hitze und Druck direkt auf die Plattenoberflächen gepresst werden, um das gewünschte Dekor aufzubringen. Da diese Imprägnate das Bestreben haben, beim Verpressen zu schrumpfen, erzeugen sie eine Spannung, weshalb diese Platten stets beidseitig mit einem imprägnierten Papier versehen werden müssen, um eine spannungsbedingte Biegung der Platten zu verhindern.
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Neben den laminatbeschichteten Holzfaserplatten werden in jüngerer Zeit auch direkt beschichtete Platten für Paneele der genannten Art eingesetzt. Solche Paneele sind bspw. aus der
EP 1 645 339 A1 bekannt. Dabei werden die Faserplatten mit flüssigen Beschichtungsmitteln versehen, wobei auf eine eingefärbte Grundschicht ein Dekor, beispielsweise ein Holzdekor gedruckt wird und abschließend ein oder mehrere transparente Versiegelungsschichten aufgetragen werden. Die
EP 1 645 339 A1 beschreibt die Herstellung einer strukturierten Oberfläche durch Aufbringen einer ersten Beschichtung und einer zweiten Beschichtung mit räumlich variierender Auftragsmenge.
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Aus der
EP 1 892 352 A2 ist ein Fußbodenpaneel bekannt, das eine Basisplatte (Trägerplatte) aufweist, die auf ihrer Oberseite mit einer Dekorschicht bedruckt ist, wobei auf die Dekorschicht eine erste Lackschicht und eine zweite Lackschicht aufgebracht sind. Die auf die Dekorschicht aufgebrachte erste Lackschicht ist dabei härter und weniger elastisch als die darauf folgende zweite Lackschicht. Die erste Lackschicht enthält abriebfeste Partikel, insbesondere Korund, während die zweite, weichere und elastische Lackschicht deutlich weniger, in der Regel überhaupt keine abriebfesten Partikel enthält. Es sollen so günstige Verhältnisse hinsichtlich der Verschleißeigenschaften solcher Fußbodenpaneele erreicht werden.
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Aus der
EP 1 351 821 B1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Fußbodenpaneelen mit Laminatbeschichtung bekannt, bei dem zwischen einem Tragkern und einer dekorativen und abriebresistenten, duroplastischen Laminatschicht eine Dämpfungsfolie aus einem Elastomer angeordnet wird. Die Dämpfungsfolie und die dekorative und abriebresistente, duroplastische Laminatschicht werden dabei miteinander und mit dem Tragkern mittels Pressens verbunden. Die so hergestellten Fußbodenpaneele sollen verbesserte Trittschalleigenschaften besitzen.
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Die
DE 10 2007 019 871 A1 offenbart ein Verfahren zur Beschichtung eines plattenförmigen Werkstücks mit einem fließfähigen Medium (Lack) mit einer dreidimensionalen Struktur und einer Strukturtiefe von 5 bis 500 μm, vorzugsweise 10 bis 50 μm, 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. Da demnach alle Bereiche der Auftragswalze mit dem fließfähigen Medium benetzt werden, wird somit die gesamte Oberfläche (Oberseite) des plattenförmigen Werkstücks mit dem Materialauftrag bedeckt. Die
DE 10 2007 019 871 A1 befasst sich weder mit der Erzeugung einer weich anmutenden Oberfläche, noch enthält sie einen Hinweis auf die Ausbildung separater Bereiche in der Mikrostruktur, die jeweils eine bestimmte Flächenausdehnung aufweisen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement, insbesondere Paneel, aus Holzwerkstoff zur Verwendung als Möbelbauelement oder Wand-, Decken- oder Bodenpaneel zur Verfügung zu stellen, das in haptischer Hinsicht eine weich anmutende Oberfläche besitzt und sich kostengunstig herstellen lässt. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements bzw. Paneels anzugeben.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
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Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauelements bzw. Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Bauelement weist ein Trägerelement, insbesondere in Form einer Platte oder eines Profils aus Holzwerkstoff auf, das mit einer Oberflächenschicht und einem darauf schichtartig angeordneten Materialauftrag versehen ist, wobei der Materialauftrag die Oberflächenschicht nicht vollflächig, sondern nur teilweise bedeckt und eine Mikrostruktur bildet, die eine Rauhtiefe im Bereich von 2 μm bis 30 μm aufweist, wobei der Materialauftrag 10 bis 50% der Fläche der Oberflächenschicht bedeckt, wobei vom Materialauftrag definierte Bereiche unregelmäßig begrenzt und unregelmäßig verteilt auf der Oberflächenschicht angeordnet sind, und wobei die von dem Materialauftrag definierten Bereiche, welche die Mikrostruktur bilden, eine Vielzahl separater Bereiche umfassen, deren jeweilige Flächenausdehnung im Bereich von 0,01 mm2 bis 0,1 mm2 liegt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht dementsprechend vor, dass auf eine Trägerplatte aus Holzwerkstoff oder ein Trägerprofil aus Holzwerkstoff eine Oberflächenschicht aufgebracht wird, und dass auf die Oberflächenschicht ein lackartiger Materialauftrag so aufgedruckt wird, dass er 10% bis 50% der Fläche der Oberflächenschicht bedeckt und nach Aushärtung eine Mikrostruktur bildet, die eine Rauhtiefe im Bereich von 2 μm bis 30 μm aufweist und unregelmäßig begrenzt sowie unregelmäßig verteilt auf der Oberflächenschicht angeordnet ist, wobei die Mikrostruktur eine Vielzahl separater Bereiche umfasst, deren jeweilige Flächenausdehnung im Bereich von 0,01 mm2 bis 0,1 mm2 liegt.
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Überraschend ist es gelungen, bei Bauelementen bzw. Paneelen der eingangs genannten Art durch Aufdrucken respektive Aufbringen einer Abschlussbeschichtung im Tiefdruckverfahren bislang nicht erreichte haptische Eigenschaften der lackierten Oberflächen zu erzielen.
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Erfindungsgemäß hergestellte Bauelemente aus Holzwerkstoff besitzen eine weich anmutende Oberfläche. Der Eindruck einer weichen Oberfläche wird dabei im Wesentlichen oder maßgeblich durch die spezielle Mikrostruktur hervorgerufen respektive simuliert. Da die Mikrostruktur durch Aufdrucken eines lackartigen Materialauftrages erzeugt wird, ergeben sich vergleichsweise günstige Herstellungskosten für die erfindungsgemäßen Bauelemente. Denn hierzu können kontinuierlich arbeitende Druckwalzenmaschinen verwendet werden, die an sich bekannt und sehr leistungsfähig sind. Für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die Maschinen mit mindestens einem erfindungsgemäß ausgestalteten Druckzylinder ausgestattet werden.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass der Materialauftrag so aufgedruckt wird, dass er 20–40%, besonders bevorzugt 25–35% der Fläche der Oberflächenschicht bedeckt und nach der Aushärtung Bereiche bildet, die unregelmäßig begrenzt und unregelmäßig verteilt auf der Oberflächenschicht angeordnet sind. Die so hergestellten Bauelemente bzw. Paneele besitzen eine Oberfläche, die in haptischer Hinsicht einen Eindruck vermittelt, der demjenigen einer glatten, geölten Massivholzoberfläche entspricht. Ein solcher Eindruck ergibt sich insbesondere dann, wenn der Materialauftrag nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens so aufgedruckt wird, dass die Mikrostruktur eine Rauhtiefe im Bereich von 5 μm bis 20 μm, vorzugsweise im Bereich von 6,5 μm bis 15 μm aufweist.
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Insbesondere sieht das erfindungsgemäße Verfahren in einer bevorzugten Ausgestaltung vor, dass der Materialauftrag so aufgedruckt wird, dass in einem Flächenbereich von 1 cm2 der Oberflächenschicht mindestens 200, vorzugsweise mindestens 400 separate Mikrostrukturbereiche angeordnet sind.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als Oberflächenschicht eine transparente Versiegelungsschicht aufgebracht oder aufgedruckt wird, dass vor der Versiegelungsschicht ein Holzdekor auf die Trägerplatte oder das Trägerprofil aufgedruckt wird, und dass auf dem die Mikrostruktur bildenden Materialauftrag eine aus einem Lack gebildete Porenstruktur aufgedruckt wird. Auf diese Weise lässt sich eine Holzoberfläche imitieren, und zwar insbesondere auch in optischer Hinsicht. Die dreidimensionale Porenstruktur wird dabei vorzugsweise in Konkordanz zur dargestellten Holzmaserung des zweidimensionalen Holzdekors aufgedruckt, so dass sehr weitgehend der Eindruck von Echtholz imitiert wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1A, 1B und 1C drei Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen eines Oberflächenabschnitts eines erfindungsgemäß hergestellten Paneels gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2A, 2B und 2C drei Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen eines Oberflächenabschnitts eines erfindungsgemäß hergestellten Paneels gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Direktbedrucken plattenförmiger Bauelemente aus Holzwerkstoff;
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4 eine schematische Darstellung zweier miteinander verbundener Paneele, in perspektivischer Ansicht; und
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5 eine vergrößerte Detaildarstellung des Verbindungsbereichs der Paneele der 4, in Vorderseitenansicht.
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Die in den 1 und 2 gezeigten Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen (REM-Aufnahmen) wurden an vier Proben erfindungsgemäß hergestellter Bauelemente bzw. Paneele aufgenommen. Die Proben wurden hierzu mittels eines Dübelschneiders aus plattenförmigen Paneelen herausgeschnitten, wobei sichergestellt wurde, dass die optisch zu messenden Oberflächen frei von Kratzern und Verunreinigungen blieben. Anschließend wurde die Oberfläche der jeweiligen kreisscheibenförmigen Probe mit einem Reiniger gesäubert, auf einen Probenhalter aufgeklebt, mit Gold bedampft und zur Ermittlung der Rauhtiefe in einem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Die Schichtstärke des Goldauftrags betrug dabei ca. 2 Atome.
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Die drei REM-Aufnahmen der jeweiligen 1 bzw. 2 wurden mit unterschiedlichen Vergrößerungsgraden aufgenommen. Die mit A gekennzeichnete REM-Aufnahme zeigt jeweils eine 50-fache Vergrößerung, die mit B gekennzeichnete REM-Aufnahme zeigt jeweils eine 100-fache Vergrößerung, und die mit C gekennzeichnete REM-Aufnahme zeigt jeweils eine 1000-fache Vergrößerung, wobei die jeweilige Aufnahme am unteren Rand, rechts mit einem Größenmaßstab (200 μm, 100 μm bzw. 10 μm) versehen ist.
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Die erfindungsgemäßen Paneele bzw. Proben weisen jeweils eine Trägerplatte aus Holzwerkstoff, vorzugsweise eine MDF- oder HDF-Platte auf. Die jeweilige Trägerplatte ist mit einer ein- oder mehrlagigen Oberflächenschicht 1 versehen, die für sich betrachtet im Wesentlichen glatt ausgebildet ist. Auf die Oberflächenschicht 1 ist ein Materialauftrag 2 als eine Art Abschlussschicht aufgedruckt.
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Der Materialauftrag 2 bedeckt die Oberflächenschicht 1 nur teilweise und bildet eine Mikrostruktur. Unter dem Begriff „Mikrostruktur” wird im vorliegenden Kontext eine Struktur verstanden, die eine Rauhtiefe RZ gemäß DIN 4768 im Bereich von 2 μm bis 30 μm, bevorzugt 5 μm bis 20 μm, besonders bevorzugt 6,5 μm bis 15 μm aufweist. Der Materialauftrag 2 liegt dabei nicht über die gesamte Oberfläche vor, sondern ist örtlich begrenzt. Der abschließende Materialauftrag bzw. die Abschlussschicht 2 ist also nicht vollflächig aufgetragen. Der Materialauftrag 2 ist allerdings so verteilt, dass mit bloßem Auge nicht oder kaum erkannt werden kann, wo er aufgebracht ist und wo nicht.
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Die von dem Materialauftrag definierten Bereiche, welche die Mikrostruktur bilden, umfassen eine Vielzahl separater Bereiche, deren jeweilige Flächenausdehnung im Bereich von 0,01 mm2 bis 0,1 mm2 liegt. Die Bereiche, welche die Mikrostruktur bilden, umfassen eine Vielzahl separater Bereiche, wobei in einem Flächenbereich von 1 cm2 der Oberflächenschicht 1 mindestens 200, vorzugsweise mindestens 400 separate Mikrostrukturbereiche angeordnet sind.
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Die 1 und 2 zeigen Oberflächen erfindungsgemäßer Bauelemente bzw. Paneele, bei denen der Materialauftrag 2 10 bis 50%, vorzugsweise 20 bis 40%, besonders bevorzugt 25 bis 35% der Fläche der zuvor aufgebrachten, vorzugsweise aufgedruckten Oberflächenschicht 1 bedeckt und die vom Materialauftrag 2 definierten Bereiche unregelmäßig begrenzt sowie unregelmäßig verteilt auf der Oberflächenschicht 1 angeordnet sind. Der Materialauftrag 2 weist unregelmäßig große, insbesondere unterschiedlich hohe Erhebungen (Mikroerhebungen) auf. Die Erhebungen sind unregelmäßig verteilt angeordnet. Die unterhalb des Materialauftrags 2 liegende Oberflächenschicht 1 ist hier eine transparente, im Wesentlichen glatte Versiegelungsschicht. Unterhalb der transparenten Versiegelungsschicht ist ein Dekor, beispielsweise ein Holz-, Fliesen- oder Natursteindekor angeordnet. Die in den 1 und 2 gezeigten Oberflächen wirken haptisch sehr glatt und fühlen sich wie geölte Echtholzoberflächen an.
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Der die Mikrostruktur bildende Materialauftrag 2 enthält abriebfestigkeitserhöhende und/oder die Kratz- und Scheuerfestigkeit erhöhende Partikel. Die Korngröße dieser Partikel, bei denen es sich beispielsweise um Korundpartikel und/oder Quarzpartikel handelt, beträgt weniger als 20 μm, vorzugsweise weniger als 15 μm. Solche Partikel werden auch als so genannte Nanopartikel bezeichnet.
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In 3 ist schematisch eine Vorrichtung zum Direktbedrucken von Holzwerkstoffplatten dargestellt. Mehrere Platten 3 sind auf einem Förderband 4 angeordnet, die einzeln der Reihe nach verschiedenen Bearbeitungsstationen 5, 6, 7, 8 zugeführt werden. Die Förderrichtung ist in 3 durch einen Pfeil angedeutet und verläuft von links nach rechts. Anstelle mehrerer separater Platten 3 kann auch eine größere Holzwerkstoffplatte oder eine endlos hergestellte Holzwerkstoffplatte in der Vorrichtung gemäß 3 bearbeitet werden, die nach der im Folgenden beschriebenen Bearbeitung in einzelne Platten zerteilt wird.
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Mittels der Bearbeitungsstationen 5 und 6 wird auf die Platten 3 ein mehrfarbiges, beispielsweise zweifarbiges Dekor, beispielsweise ein Holzdekor im Tiefdruckverfahren aufgedruckt. Dieses könnte aber auch im Drei- oder Vierfarbendruck oder durch ein digitales Druckverfahren realisiert werden. Im vorliegenden Beispiel weisen die Bearbeitungsstationen 5 und 6 hierzu Auftragswalzen 5.1, 6.1 auf, die mindestens eine Gravurwalze umfassen.
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In 3 ist weiterhin dargestellt, dass die Oberfläche der Platten 3 nach dem Aufdruck des Dekors mittels einer weiteren Bearbeitungsstation 7 mit einer transparenten Versiegelungsschicht versehen wird. In der Bearbeitungsstation 7 wird eine im Wesentlichen vollflächige Oberflächenschicht (Versiegelungsschicht) aus einem Lack aufgebracht. Dazu weist die Bearbeitungsstation 7 eine Auftragswalze 7.1 auf, die eine gleichmäßige, im Wesentlichen glatte Schicht aus Lack auf die Oberfläche der Platten 3 aufbringt. Mittels einer nachgeschalteten Nachbearbeitungsvorrichtung 7.2 wird die aufgebrachte Beschichtung zumindest teilweise getrocknet bzw. ausgehärtet. Die Nachbearbeitungsvorrichtung 7.2 kann beispielsweise mittels eines Warmluftstroms oder elektromagnetsicher Strahlung, insbesondere UV-Strahlung die Trocknung und Aushärtung bewirken.
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Auf die Bearbeitungsstation 7 folgt eine weitere Bearbeitungsstation 8. Durch die Bearbeitungsstation 8 wird mittels einer Auftragswalze 8.1 ein lackartiger, die zuvor aufgetragene Oberflächenschicht (Versiegelungsschicht) teilweise bedeckender Materialauftrag aufgebracht bzw. aufgedruckt, wobei der Materialauftrag auf der Oberflächenschicht eine Mikrostruktur bildet, die beispielsweise einer der in den 1 bis 4 gezeigten mikrostrukturierten Oberflächen entspricht. Zur Erzeugung des lackartigen Materialauftrags 2 wird vorzugsweise ein abriebfestigkeitserhöhende und/oder die Kratz- und Scheuerfestigkeit erhöhende Partikel, beispielsweise Korundpartikel und/oder Quarzpartikel enthaltender Lack verwendet. Die Mikrostruktur dieses Materialauftrags 2 wird dabei im Wesentlichen durch eine Gravurwalze (Druckzylinderwalze) 8.1 erzeugt, in deren Mantelfläche eine entsprechende Mikrostruktur ausgebildet ist.
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In der nachgeschalteten Nachbearbeitungsvorrichtung 8.2 wird dann die zuletzt aufgebrachte Beschichtung, die mikrostrukturierte Abschlussschicht zumindest teilweise ausgehärtet, so dass die Mikrostruktur ausreichend verfestigt und fixiert ist, und sich nicht aufgrund eines Zerfließens einebnet. Bei diesem Aushärtungsschritt kann es auch zu einem ggf. noch nicht abgeschlossenen Aushärten der darunter angeordneten, mit einer der vorgeschalteten Bearbeitungsstationen 5, 6 und/oder 7 aufgebrachten Beschichtung(en) kommen.
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Selbstverständlich können noch weitere Bearbeitungsstationen (nicht gezeigt) zu den beschriebenen Bearbeitungsstationen 5, 6, 7, 8 hinzugefügt werden. So kann beispielsweise nach einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die die Mikrostruktur bildende Abschlussschicht noch eine Porenstrukur aus einem Lack aufgedruckt werden, etwa um Holzporen (Vertiefungen) einer Holzoberfläche (Holzmaserung) nachzuahmen. Diese Lackporenstruktur wird dabei vorzugsweise als negative Porenstruktur ausgebildet, d. h. die Vertiefungen (Poren) einer Holzoberfläche werden nicht als Vertiefungen, sondern als kleine Lackerhebungen ausgebildet.
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Besonders vorteilhaft hinsichtlich der optischen und haptischen Eigenschaften hat es sich erwiesen, auf eine Lackporenstruktur die erfindungsgemäße Mikrostruktur aufzutragen.
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Auf die Rückseite (Unterseite) der Trägerplatte 3 kann bei Bedarf ein Rückstrich aufgetragen werden. Der Auftrag des Rückstrichs, der vorzugsweise farbig ausgeführt ist, erfolgt beispielsweise mittels Auftragswalzen. Zur Trocknung des Rückstrichs kommen z. B. Düsentrockner zum Einsatz.
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Nachdem die Dekorbeschichtung, die Versiegelungsschicht 1 und der abschließende, die erfindungsgemäße Mikrostruktur bildende Materialauftrag (Abschlussschicht) 2 – und ggf. der Rückstrich – ausreichend gehärtet sind, wird die so beschichtete großformatige Trägerplatte 3 mittels einer Säge oder dergleichen in eine Vielzahl von Panellen unterteilt. In die Längsstoßseiten und gegebenenfalls auch die Querstoßseiten des jeweiligen Paneels werden danach Profile 9, 10 zur formschlüssigen Verbindung des Paneels mit einem entsprechenden Paneel eingefräst. Die Profile sind dabei als Nut 9 und Feder 10 ausgeführt (vgl. 5).
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In 4 sind zwei miteinander verbundene Paneele 3.1, 3.2 dargestellt, die jeweils auf ihrer Oberseite ein Holzdekor, eine Versiegelungsschicht 1 und einen abschließenden Materialauftrag aufweisen, wobei der durch kleine Punkte angedeutete Materialauftrag 2 eine erfindungsgemäße Mikrostruktur bildet. Die Paneele 3.1, 3.2 sind als Fußbodenpaneele ausgebildet. Ebenso können sie aber auch zur Verkleidung von Wänden oder Decken eingesetzt werden.
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Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Varianten denkbar, die auch bei abweichender Gestaltung von der in den beiliegenden Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So kann die Erfindung insbesondere auch bei Bauelementen aus Holzwerkstoff in Form von Profilen, beispielsweise bei direktbedruckten Fußleisten vorteilhaft ausgeführt werden.
