DE102009014123A1

DE102009014123A1 - Verfahren zur Herstellung einer Schutzbeschichtung für Gegenstände aus einem porösem Grundmaterial

Info

Publication number: DE102009014123A1
Application number: DE200910014123
Authority: DE
Inventors: Peter Habel
Original assignee: Individual
Current assignee: Habel Klaus Peter De
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung einer Schutzbeschichtung für Gebrauchsgegenstände aus porösen Materialien, um diese vor dem Einfluss von Wasser, feuchter Atmosphäre, darin enthaltenden Schadstoffen und gewöhnlicher Verschmutzung zu schützen. Das Verfahren kann beispielsweise für aus Knochensubstanz bestehendes Hirschhorn, Horn oder Holz oder verwandte Materialien verwendet werden. In der ersten Stufe des Verfahrens wird die offene Porosität des Materials aufgefüllt. In der zweiten Stufe wird die in der ersten Stufe geschaffene Oberfläche mit einer Funktionsschicht beschichtet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzbeschichtung für Gebrauchsgegenstände aus porösen Materialien, um diese vor dem Einfluss von Wasser, feuchter Atmosphäre, darin enthaltenen Schadstoffen und gewöhnlicher Verschmutzung zu schützen.
Zur Herstellung von Gegenständen des täglichen Gebrauches und darin enthaltenen Halbzeugen, wie z. B. Besteck- oder Möbelgriffen, Handläufen oder auch Bekleidungsknöpfen werden häufig aus dekorativen oder die Haptik der Gegenstände betreffenden Gründen natürliche oder naturnahe Grundwerkstoffe eingesetzt. Häufig eingesetzte Werkstoffe sind Hirschhorn, Horn oder Holz und mit diesen verwandte Materialien. Diese Werkstoffe weisen meist aufgrund ihrer Entstehungsgeschichte eine unvermeidbare Porosität auf. Insbesondere als „Hirschhorn” bezeichnetes Material, das aus Knochensubstanz besteht, weist oft große Poren auf, die teilweise einen Durchmesser von 1 mm und mehr aufweisen.
Im täglichen Gebrauch sind Gegenstände aus diesen Materialien dem Einfluss von Wasser, feuchter Atmosphäre und darin enthaltenen Schadstoffen oder auch gewöhnlicher Verschmutzung ausgesetzt. Werden die Gegenstände nicht vor diesem Einfluss geschützt, so dringen Wasser, Schadstoffe und Verschmutzungen in die poröse Struktur ein und die Gegenstände werden in ihrer Optik verändert oder gar zerstört.
Bei Gegenständen aus Holz bewirkt beispielsweise eindringendes Wasser ein Aufquellen der porösen Zellulosestruktur. Wird der Gegenstand wieder getrocknet, so entweicht das eingedrungene Wasser zunächst nur aus den Randschichten. Die Verringerung des Materialvolumens der Außenschicht bewirkt bei gleich bleibendem Volumen des Innenbereiches die Bildung von unerwünschten Rissen.
In vergleichbarer Weise wirken eindringendes Wasser oder Feuchtigkeit auf Gegenstände aus Horn oder aus Knochensubstanz bestehendem Hirschhorn ein.
Schadstoffe oder Verschmutzungen können ebenfalls während des Gebrauches in die poröse Struktur der Gegenstände aus Horn oder Hischhorn eindringen und diese zerstören oder in ihrem Aussehen verändern.
In besonderer Weise wirken Wasser und andere Substanzen auf Gegenstände aus porösem Hirschhorn, Horn oder Holz ein, wenn diese für Gegenstände des Haushalts wie z. B. als Besteckgriff eingesetzt werden. Eine besondere Belastung stellt dabei das Spülen dieser Gegenstände in den im Haushalt oder Gewerbe üblichen Spülmaschinen dar.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind einstufige Verfahren bekannt, bei denen Holzmaterialien mit Ölen oder Wachsen getränkt bzw. imprägniert werden, um eine Hydrophobierung zu erreichen ( DE 10 2005 059 207 A1 , DE 10 2004 041 032 A1 , DE 10 2006 019 818 A1 , DE 2006 019 820 A1 ). Die Hydrophobierung bewirkt, dass Wasser nicht in die Holzstruktur eindringen kann. Die beschriebenen Schäden werden auf diese Weise vermieden. DE 10 2004 041 032 A1 beschreibt sogar, dass durch die darin beschriebene Hydrophobierung eine Spülmaschinenbeständigkeit erreicht werden kann.
Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass der Gegenstand durch die hydrophobierende Behandlung eine Oberfläche erhält, die nicht mit einer haltbaren zweiten, funktionalen Beschichtung versehen werden kann. Eine Anpassung der Oberfläche zum Schutz gegen besondere Umweltangriffe, die die Möglichkeiten eines Öles oder Wachses übersteigen, ist somit nicht möglich. Auch ist es nicht möglich, eine Anpassung der Oberfläche an besondere optische Anforderungen, wie z. B. eine mit einer Lackierung erzeugten glänzenden Oberfläche, vorzunehmen.
Bezüglich der möglichen Anwendung der in DE 10 2005 059 207 A1 , DE 10 2004 041 032 A1 , DE 10 2006 019 818 A1 oder DE 2006 019 820 A1 genannten Techniken auf Horn oder aus Knochensubstanz bestehendem Hirschhorn ist nichts bekannt und in den genannten Schriften auch nicht in Erwägung gezogen.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin in einstufigen Verfahren anzuwendende Lackierstoffe bekannt, die beständig gegenüber der Belastung durch Reinigung in im Haushalt oder Gewerbe üblichen Spülmaschinen sind und darüber hinaus lebensmitteltauglich sind. Produkte dieser Art werden beispielsweise von den Firmen Sopero Lacktechnik GmbH Wels (www.sopero.at), Ruco Druckfarben GmbH Eppstein (www.ruco.de), NTC Nano Tech Coatings GmbH Tholey (www.ntcgmbh.de) vertrieben.
Diese Lackierstoffe sind jedoch nur dafür ausgelegt, dünne Oberflächenbeschichtungen zu erzeugen. Sie sind nicht in der Lage, die in Materialien wie Hirschhorn, Horn oder Holz enthaltenen großen Poren auszufüllen. Würde ein solcher Stoff ausschließlich mit einem der genannten Lackierstoffe beschichtet werden, so würden dennoch durch nicht geschlossene Porenkanäle Wasser oder andere Schadstoffe ins Innere der Materialien eindringen und diese von Innen heraus zerstören können.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit dem die poröse Struktur der zur Verwendung angedachten Materialien Hirschhorn, Horn oder Holz vor dem Eindringen sowie dem äußeren Angriff von Wasser, Feuchtigkeit, Schadstoffen und Verschmutzungen geschützt werden kann. Dies wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bis 14 gelöst.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das poröse Grundmaterial in einem zweistufigen Verfahren behandelt wird und dadurch die Nachteile der bekannten einstufigen Verfahren überwunden werden.
Im ersten Arbeitsgang wird das poröse Grundmaterial mit einem wasser- und lösungsmittelbeständigen Kunstharzmaterial behandelt. Mit diesem Arbeitsgang wird zunächst die offene Porosität des Werkstückes aufgefüllt und eine beschichtbare Oberfläche geschaffen.
Im zweiten Arbeitsgang wird die noch raue Oberfläche des Werkstückes mit einer dünnen Beschichtung versehen. Diese hat in besonderem Maße die Aufgabe-, den Angriff von Wasser, Feuchtigkeit, Schadstoffen oder Verschmutzungen abzuwenden. Darüber hinaus kann mit der zweiten Beschichtung die Dekorativität sowie weitere Oberflächeneigenschaften des zu erzeugenden Gegenstandes eingestellt werden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im ersten Arbeitsgang des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Werkstück mit dem Kunstharzmaterial getränkt. Das Tränken kann erfolgen, in dem das Harzmaterial beispielsweise auf einfache Weise mit einem Pinsel auf die Oberfläche des Werkstückes aufgetragen wird. Auch ist es möglich, die Tränkung durch Tauchen, Vakuum- oder Druckimprägnieren oder andere Verfahren vorzunehmen. Wesentlich dabei ist, dass das Verfahren geeignet ist, die offene Porosität des gesamten Werkstückes auszufüllen.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Werkstück mit einem niederviskosen Epoxidharzmaterial durch Bestreichen mit einem Pinsel getränkt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Tränkung durch Tauchen vorgenommen.
Mit dem erfindungsgemäßen ersten Verfahrensschritt werden Poren und andere Fehlstellen im Material typischerweise bis zur Ausdehnung von 3 mm ausgefüllt.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass das zur Tränkung verwendete Material eine hohe Transparenz besitzt, so dass die dem Grundmaterial typischen Strukturen (z. B. Färbung des Hornes oder Hirschhornes, Holzmaserung etc.) sichtbar bleiben.
Im zweiten Arbeitsgang wird die im ersten Arbeitsgang geschaffene Oberfläche mit einer Beschichtung abgedeckt. Diese Funktionsbeschichtung hat die Aufgabe, die letztendlich für die Oberfläche des Werkstückes gewünschten Eigenschaften (chemische Beständigkeit, Aussehen, etc.) einzustellen.
Diese Vorgehensweise hat den erfindungsgemäßen Vorteil, dass auch Hirschhornmaterialien, die eine erhöhte Porosität aufweisen, wie dies beispielsweise bei europäischem Material der Fall ist, geschützt werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform für den Einsatz im Haushaltsbereich wird als Beschichtungsmaterial ein Lack verwendet, der spülmaschinenbeständig und lebensmittelecht ist. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein Lackmaterial verwendet, das im ausgehärteten Zustand eine hohe Kratzfestigkeit aufweist. Bei weiteren Ausführungsformen ist die Beschichtung in Bezug auf eine hohe Beständigkeit gegen UV-Strahlung oder eine hohe Abweisefähigkeit gegen Verschmutzung („Lotuseffekt”) ausgewählt.
Eine weitere Ausführungsform verwendet einen transparenten Lack, so dass die dem Grundmaterial typischen Strukturen (z. B. Färbung des Hirschhorns, des Horns oder die Holzmaserung etc.) sichtbar bleiben. In einer weiteren Ausführungsform werden dem Beschichtungsmaterial Farb- und Mattierungsstoffe zugegeben, so dass das Aussehen des herzustellenden Gegenstandes positiv beeinflusst wird.
Mit dem erfindungsgemäßen zweiten Verfahrensschritt werden typischerweise Schichtdicken zwischen 0,5 und 75 μm erzeugt.
Das Auftragen der Beschichtung kann mit einem der bekannten Verfahren, beispielsweise durch Bestreichen mit einem Pinsel, Spritzen oder Tauchen durchgeführt werden.
Für mit Epoxidharz getränkte und mit spülmaschinenbeständigem Lackmaterial beschichtete Gegenstände konnte nachgewiesen werden, dass selbst nach 1000 und mehr Durchläufen in einer handelsüblichen Spülmaschine keine Beschädigungen oder optischen Veränderungen von Hirschhorn- und Holzmaterialien eintreten.
Eine schematische Darstellung des Aufbaues eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Werkstückes ist in der Zeichnung Nr. 1 gegeben.
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 102005059207 A1 [0008, 0010]
- DE 102004041032 A1 [0008, 0008, 0010]
- DE 102006019818 A1 [0008, 0010]
- DE 2006019820 A1 [0008, 0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- www.sopero.at [0011]
- www.ruco.de [0011]
- www.ntcgmbh.de [0011]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Schutzbeschichtung für Gegenstände und Halbzeuge aus einem porösen Grundmaterial (1), dadurch gekennzeichnet, dass die offene Porosität des Werkstückes zunächst mit einem Kunstharzmaterial (2) gefüllt wird und anschließend eine Funktionsschicht (3) aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das poröse Material Knochen oder ein knochenähnlicher Werkstoff ist, beispielsweise Hirschhorn.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das poröse Material Horn ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das poröse Material Holz oder ein holzähnlicher Werkstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Füllen der offenen Porosität ein Epoxidharz oder anderes wasser- und lösungsmittelbeständiges Kunstharzmaterial verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zum Füllen der offenen Porosität verwendete Material transparent ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktionsschicht eine Dicke von 0,5 bis 75 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für die Funktionsschicht ein transparentes Material verwendet wird, das die Struktur des Grundmaterials erkennen lässt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für die Funktionsschicht ein Lack verwendet wird, der eine schmutzabweisende Funktion („Lotuseffekt”) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktionsschicht eine UV-Stabilität aufweist und für den Einsatz im Freien geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktionsschicht eine hohe Kratzbeständigkeit aufweist und so für den Einsatz im Haushaltsbereich geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktionsschicht eine hohe Beständigkeit gegen Waschlaugen aufweist und somit für eine Reinigung in haushaltsüblichen und gewerblichen Spülmaschinen geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Material zur Erzeugung der Funktionsschicht Farbstoffe zugefügt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Material zur Erzeugung der Funktionsschicht Mattierstoffe zugefügt sind.