DE102010020922A1

DE102010020922A1 - Magnetische Tapete

Info

Publication number: DE102010020922A1
Application number: DE201010020922
Authority: DE
Inventors: Dr. Sedlatzek Frank
Original assignee: AS Creation Tapeten AG; CREATION TAPETEN AG AS
Current assignee: AS Creation Tapeten AG; CREATION TAPETEN AG AS
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2011-11-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Tapete und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Deckschicht der Tapete enthält ein PVC-Plastisol und wenigstens 10 Gew.-% magnetische Partikel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Tapete und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Im Stand der Technik sind nur wenige Möglichkeiten bekannt, Tapeten magnetisch auszugestalten. Die Lösungen des Standes der Technik bringen erhebliche Nachteile mit sich.
GB 2,421,204 A beschreibt eine magnetische Tapete, bei der Binder/Bindemittel auf Acrylat- oder Urethanbasis mit Eisenoxidpartikeln auf ein übliches Trägermaterial für eine Tapete aufgebracht werden. Die hier genannten Copolymere sind von ihrer Produktion her recht aufwendig und damit verhältnismäßig teuer. Die genannten Copolymere haben darüber hinaus eine relativ geringe Lagerstabilität.
US 6,881,450 B1 beschreibt die Beschichtung eines Substrats mit einem Schmelzkleber, der ferromagnetische Teilchen wie beispielsweise Eisenoxid enthält. Die offenbarten Bindersysteme sind wasserbasiert, wodurch magnetische Teilchen Gefahr laufen zu oxidieren. Zudem ist die Produktionsgeschwindigkeit bei Schmelzklebstoffen maschinenbedingt vergleichsweise gering. Schmelzklebstoffe erstarren zudem zu einer vergleichsweise harten und unflexiblen Masse, wodurch das Trägermaterial sehr unflexibel wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, eine magnetische Tapete bereitzustellen, bei der auch zur Oxidation neigende Teilchen unproblematisch verwendet, bei der die Kosten durch ein zügiges Herstellungsverfahren und kostengünstige Komponenten optimiert werden können und die Tapete dennoch flexibel weiterverarbeitbar ist.
In einer ersten Ausführungsform wird die Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine magnetische Tapete mit einem Trägermaterial und einer magnetischen Deckschicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Deckschicht ein PVC-Plastisol, insbesondere ein PVC-Homopolymer-Plastisol und wenigstens 10 Gew.-% magnetische Partikel, bezogen auf die Deckschicht enthält.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Tapete können zur Herstellung der magnetischen Tapete im Unterschied zu den Magnettapeten aus dem Stand der Technik etablierte Herstellungsverfahren für Tapeten eingesetzt und kostengünstige Ausgangsmaterialien verwendet werden. Durch den Einsatz des PVC-Plastisols kann im Unterschied zum Stand der Technik der Wasseranteil im Binder drastisch reduziert werden, und so auch beispielsweise magnetische Partikel eingesetzt werden, die in den aus dem Stand der Technik bekannten wasserbasierten Bindersystemen leicht oxidieren. Durch die erfindungsgemäße Tapete sind einerseits dekorative Anbindungen möglich (beispielsweise Borden, Sticker oder Bilder aus Magnetfolie) oder auch praktische Anwendungen (beispielsweise Magnethaken, Magnete als Befestigung für Notizen, magnetisch haftendes Regal). Zudem ist es möglich, Messestände oder Schaufenster einmal mit magnetischer Tapete zu verkleiden und anschließend die magnetisch befestigte Dekoration leicht austauschen zu können.
Durch den Einsatz des PVC-Plastisols als Binder ist es prinzipiell möglich, praktisch Lösemittel-frei und insbesondere praktisch wasserfrei zu arbeiten. Dies stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber den Systemen aus dem Stand der Technik dar, bei denen teilweise gefährliche Lösemittel, wie beispielsweise Toluol (vgl. GB 2,421,204 A ) eingesetzt werden, die im Laufe der Verwendung der Tapete mit der Zeit ausgasen.
PVC-Homopolymer-Plastisole haben zudem gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten PVC-Copolymeren den entscheidenden Vorteil, dass sie zum einen wesentlich kostengünstiger in der Beschaffung und Verarbeitung sind, andererseits eine hohe Lagerstabilität und im getrockneten Zustand einen oftmals geringeren Oberflächenglanz aufweisen. Kunden bevorzugen häufig eher matte Beschichtungen.
Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Schmelzklebstoffen als Binder kann die erfindungsgemäße Tapete sehr flexibel ausgestaltet werden. So können Tapeten mit einem Binder aus Schmelzklebstoff beispielsweise nur schwer in Rollenform hergestellt werden. Auch können diese Tapeten oft nicht aufgrund ihrer fehlenden Flexibilität um Ecken herum geklebt werden.
Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen kann mit einem Binder auf PVC-Basis auch eine transparente Beschichtung erhalten werden.
Als Trägermaterial der Tapete kann Papier, Textil oder Vlies zum Einsatz kommen. Hierbei hat Vlies den besonderen Vorteil, dass es zum einen flexibel verarbeitbar ist und andererseits auch eine gute Reißfestigkeit aufweist. Das Trägermaterial kann ein Flächengewicht im Bereich vom 50 bis 170 g/m², insbesondere in einem Bereich von 75 bis 90 g/m² aufweisen.
Vorzugsweise beträgt das Flächengewicht der trockenen Deckschicht wenigstens 250 g/m². Dies hat den Vorteil, dass im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Tapeten mehr Magnetmaterial in der Tapete vorgesehen sein kann, womit wiederum Magnete stärker haften können. Mit den bisher bekannten Systemen sind solche Flächengewichte gar nicht oder nur sehr schwer zu erzielen.
Vorzugsweise sind die Partikel ferromagnetisch. Dies hat gegenüber ferrimagnetischen Teilchen, wie beispielsweise Eisenoxid, den Vorteil, dass ferromagnetische Teilchen eine wesentlich höhere Magnetkraft als ferrimagnetische Teilchen entwickeln. Insbesondere kann das Material der Teilchen ausgewählt sein aus Eisen, Kobalt, Nickel, Lanthanoide, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium oder den Legierungen AlNiCo, SmCo, NdFeB, insbesondere Nd₂Fe₁₄B, NiFe (”Permalloy”) oder NiFeCo (”Mumetall”). Versuche haben gezeigt, dass gerade Partikel aus Eisen die Viskosität und Rheologie eines PVC-Plastisols überraschenderweise weniger negativ beeinflussen als beispielsweise bekannte Eisenoxidpulver. Dies hat zur Folge, dass unerwarteter Weise der maximale Anteil von beispielsweise Eisenpulver in einem PVC-Plastisol bestimmter Viskosität und Rheologie höher sein kann, als der Anteil von Eisenoxidpulver in einem vergleichbaren Plastisol. So konnten in Versuchen verarbeitbare Pasten mit einem Eisenanteil von wenigstens 50 Gew.-% bis zu 70 Gew.-% hergestellt werden. Ein höherer Anteil ist durchaus denkbar. Das im Stand der Technik eingesetzte Eisenoxid ist eine ferrimagnetische Substanz. Demgegenüber besitzt Eisen ferromagnetische Eigenschaften. Da das makroskopische Verhalten des Ferrimagnetismus eine schwächere Form des Ferromagnetismus darstellt, ist Eisenpulver aufgrund seines Ferromagnetismus und der dadurch zu erreichenden höheren magnetischen Haftkraft einem Eisenoxidpulver bei gleicher Konzentration überlegen.
Vorzugsweise beträgt der Anteil der magnetischen Partikel in der Deckschicht wenigstens 50 Gew.-%, insbesondere wenigstens 60 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 70 Gew.-%. Unabhängig davon sind die magnetischen Partikel in der Deckschicht in einer Menge bis zu 85 Gew.-%, insbesondere bis zu 75 Gew.-% enthalten. In der erfindungsgemäßen Tapete ist es erstmals möglich sehr hohe Anteile von magnetischen Partikeln vorzusehen. Je höher der Anteil der magnetischen Partikel ist, je besser ist nachher die magnetische Haftkraft der Tapete. Werden jedoch die bevorzugten Obergrenzen überschritten, so kann es sein, dass das Bindersystem die magnetischen Partikel nicht mehr hinreichend binden kann.
Vorzugsweise weisen wenigstens 80 Gew.-% der magnetischen Partikel eine Korngröße von bis zu 63 μm, insbesondere bis zu 45 μm auf. Liegt die Korngröße wesentlich oberhalb dieser Bereiche, so kann dies zu Problemen bei der Bedruckung des Trägermaterials mit dem magnetisch angereicherten Plastisol und zu Oberflächenfehlern im Endprodukt führen. Andererseits weisen wenigstens 80 Gew.-% der magnetischen Partikel vorteilhafterweise eine Korngröße von wenigstens 10 μm auf, da nämlich ein zu feines Pulver die Viskosität und Rheologie des PVC-Plastisols oder des Bindemittelgemisches negativ beeinflussen und die Viskosität zu hoch werden kann.
Durch den Einsatz des PVC-Plastisols als Binder kann auch beispielsweise bei der Herstellung der Tapete auf Wasser als Lösungsmittel weitgehend verzichtet werden, wodurch das Problem im Stand der Technik der Oxidation von Eisen behoben wird. Für manche Anwendungen kann eine Oxidation der Magnetpartikel nachteilig sein. Um die Gefahr der Oxidation weiter zu minimieren, kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, Partikel aus rostfreien Stählen oder beschichtete Eisenpartikel einzusetzen. Auch ist es möglich, die Tapetenoberfläche, insbesondere an den Schnittkanten, nach an sich bekannten Verfahren zu versiegeln.
Die Deckschicht kann entweder durchgefärbt oder bedruckt sein.
In einer weiteren Ausführungsform wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Tapete, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Zusammensetzung, die wenigstens ein PVC-Plastisol, insbesondere ein PVC-Homopolymer-Plastisol und wenigstens 10 Gew.-% magnetische Partikel enthält, auf ein Trägermaterial aufbringt, das Plastisol geliert und anschließend trocknet.
Die Menge an PVC-Plastisol, bezogen auf die magnetischen Partikel, kann dabei so gewählt werden, dass das Plastisol als Bindemittel oder Matrix die magnetischen Partikel fest genug binden kann, jedoch nur einen möglichst geringen Anteil an der Gesamtrezeptur ausmacht.
Aufgrund ihrer notwendigen Zusammensetzung haben Acrylat-Dispersionen aus dem Stand der Technik einen deutlich höheren Anteil an flüchtigen Rezepturbestandteilen, wie beispielsweise Wasser, die während des Trocknungsvorgangs entfernt werden müssen. Neben dem Gewichtsverlust des Fertigproduktes und der damit verbundenen Kostensteigerung hat die größere Menge an abzuführenden Stoffen auch auf die Produktionsmaschinen einen Einfluss. So muss im Stand der Technik die relativ schnell gesättigte Luft abgeführt werden, was wiederum die maximale Produktionsgeschwindigkeit beeinflusst. Durch den Einsatz des PVC-Plastisols ist es im Unterschied zum Stand der Technik auch möglich, schwer entflammbare oder auch flammhemmende Tapeten herzustellen. Diese Wirkung ist nämlich dem PVC inhärent und muss bei Acrylat-basierten Systemen erst durch Beimischung von flammhemmenden Zusätzen erreicht werden. Aufgrund des notwendigen Zusatzes von flammhemmenden Zusätzen bei Systemen aus dem Stand der Technik können keine transparenten Beschichtungen erzielt werden. Durch den notwendigen Wasseranteil in vielen Systemen aus dem Stand der Technik kann es zudem zur Oxidation von magnetischen Partikeln kommen, die zur Oxidation neigen. Bindersysteme für Magnettapeten im Stand der Technik auf Acrylat-Basis sind zudem wesentlich kostenintensiver sowohl in der Beschaffung als auch in der Verarbeitung.
Vorzugsweise setzt man eine Zusammensetzung enthaltend wenigstens 0,1 Gew.-% chemisches Treibmittel, insbesondere Azodicarbonamid, Sulphohydrazit, Hydrogencarbonat und/oder Carbonat ein, damit die Zusammensetzung bei der Gelierung und/oder Trocknung chemisch aufgeschäumt wird. Die Acrylat-basierten Systeme aus dem Stand der Technik können lediglich physikalisch und nicht chemisch aufgeschäumt werden. Die physikalische Schäumung kann entweder durch mechanisches Einmischen von Luft in das noch flüssige Bindemittel oder durch Zugabe von physikalischen Treibmitteln zu dem Bindemittel erfolgen. Die chemische Schäumung hat gegenüber der physikalischen Schäumung einige Vorteile. So wird bei der physikalischen Schäumung durch das Einrühren von Luft der Bindemittelschaum mittels eines Rührwerks schon vor der Verdruckung, d. h. vor dem eigentlichen Druckprozess hergestellt. Dabei ist die spätere Verdruckung mittels eines Rotationssiebdrucks problematisch, da bei dem Durchdrücken des Bindemittels durch die Poren des Siebs die Luftblasen zerstört werden können.
Eine zentrale Aufschäumungsvorrichtung benötigt zur zeitnahen Versorgung vieler Produktionslinien einen sehr großen Lagerplatz, da der Schaum aufgrund der geringen Dichte ein sehr großes Volumen besitzt. Außerdem ist bei der physikalischen Schäumung die Stabilisierung der eingeschlossenen Luft über einen langen Zeitraum problematisch.
Alternativ kann auf den Zusatz von Treibmittel zur Aufschäumung auch verzichtet werden. Durch die Aufschäumung tritt nämlich eine Volumenvergrößerung der gelierten PVC-Schicht und damit auch eine Reduzierung des Anteils von magnetischen Partikeln in einem bestimmten Volumen ein. Der Einsatz eines Treibmittels kann zwar für bestimmte Anwendungen bevorzugt sein (beispielsweise ist so eine Prägung auch möglich), reduziert aber die maximal zu erreichende magnetische Haftkraft eines Magneten auf der Tapete. Mit den bislang bekannten Techniken zur Herstellung von Magnettapeten ist es daher wegen der bislang nur relativ niedrigen erzielten Haftkraft im Stand der Technik gar nicht erst möglich, aufgeschäumte Tapeten zu erzielen, da diese dann die ohnehin schon geringe magnetische Haftkraft fast vollständig verlieren.
Vorzugsweise setzt man eine Zusammensetzung ein, die Wasser bis zu 5 Gew.-%, insbesondere bis zu 1 Gew.-% enthält, ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen wasserfrei ist. Dadurch können auch unproblematische Materialien für die Partikel eingesetzt werden, die sonst zur Oxidation neigen würden.
Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung 0,02 bis 0,1 Gew.-% eines Thixotropiermittels. Dadurch kann das Absetzen von den magnetischen Partikeln zusätzlich verhindert werden. Die beispielsweise pastöse Beschichtungszusammensetzung kann so sehr lange gelagert werden.
Während physikalisch geschäumte Schäume nur mit einer Druckwalze geprägt werden können, können chemisch geschäumte Schäume sowohl physikalisch als auch chemisch geprägt werden. Während des Schäumungsvorgangs bewirkt der lokale Inhibitor beispielsweise, dass die bedruckten Stellen nicht aufschäumen und führt so zu einer Prägung des Schaums. Dadurch können auch Schäume mit einer großen Schichtdicke gut geprägt werden. Zudem entfällt die Anschaffung der relativ kostspieligen Prägewalze.
Aufgrund der physikalischen Schäumung sind die Acrylatschäume aus dem Stand der Technik mechanisch nicht so belastbar wie chemisch geschäumte PVC-Schäume. Für eine definierte Schaumhöhe benötigt man aufgrund der geringeren Effektivität der physikalischen Treibmittel einen – verglichen mit chemischen Treibmitteln – höheren Treibmittelanteil in der Paste. Bei Schäumen mit großer Schichtdicke führt dies dazu, dass beispielsweise die Acrylatschäume aus dem Stand der Technik bei mechanischer Belastung in sich zerreißen. Somit können entsprechende Schäume bei Acrylat-basierten Systemen nur durch einen hohen Masseauftrag (beispielsweise Auftrag mehrerer Schaumschichten mit geringerem Treibmittelanteil übereinander) und den damit verbundenen Kosten und Druckwerkbelegungen hergestellt werden.
Die Zusammensetzung zur Herstellung der Deckschicht enthält auch Weichmacher, beispielsweise in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-% enthalten. Dazu können übliche Weichmacher eingesetzt werden. Der Anteil von PVC-Polymer liegt vorzugsweise in einem Bereich von 15 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Deckschicht.
Die Zusammensetzung kann auch übliche Stabilisatoren in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-% enthalten. Vorzugsweise wird ein sogenannten ”Kicker” eingesetzt. Dieser besitzt neben seiner stabilisierenden Wirkung noch die Eigenschaft die Zersetzung eines, dem Plastisol zugefügten Treibmittels, wie beispielsweise Azodicarbonamid bei geringeren Temperaturen, zu ermöglichen.
In der Zusammensetzung können auch Füllstoffe wie beispielsweise Kreide zur Kostensenkung anstelle von PVC eingesetzt werden. In der Deckschicht können zusätzlich Füllstoffe in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-% enthalten sein. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auch handelsübliche Verdünner in einer Menge in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-% enthalten. Diese Verdünner können beispielsweise niedrigviskose paraffinische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise im Bereich von C₁₀ bis C₁₃ sein. Auch können handelsübliche Viskositätsreduzierer eingesetzt werden. Vorzugsweise setzt man eine Zusammensetzung mit einer Viskosität im Bereich von 700 bis 5000 mPas ein.
Das Auftragsgewicht liegt vorzugsweise bei wenigstens 250 g/m², insbesondere bei wenigstens 350 g/m², ganz besonders bevorzugt bei wenigstens 450 g/m² und entspricht damit im Wesentlichen dem Gewicht der getrockneten Deckschicht.
Auch können weitere Bestandteile, wie beispielsweise Feuchtigkeitsabsorber in der Zusammensetzung enthalten sein.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann nach üblichen Druckverfahren, wie beispielsweise Siebdruck, oder auch Streichverfahren, wie beispielsweise Reverse Roll Coater (RRC) aufgetragen werden. Nachdem das Plastisol zumindest angetrocknet ist, kann die Oberfläche gegebenenfalls bedruckt werden. Vorzugsweise wird die Oberfläche nach dem Antrocknen des Plastisols mit einer stark deckenden, weißen Farbschicht bedruckt, damit das weitere Bedrucken mit hellen Farben vereinfacht wird. Hierbei ist zu beachten, dass die Dicke der Farbschicht möglichst gering gehalten wird, damit die Haftkraft der erfindungsgemäßen Beschichtung nicht zu sehr abnimmt.
Vorzugsweise bedruckt man vor der Gelierung und/oder Trocknung die auf das Trägermaterial aufgebrachte Zusammensetzung partiell/lokal mit einem Inhibitor, damit die Zusammensetzung an den bedruckten Stellen nicht oder weniger aufschäumt, und die Tapete so chemisch geprägt werden kann. Als Inhibitor kann beispielsweise ein Lack oder wasserbasierende Farbe eingesetzt werden, die die Aufschäumung an den lackierten Stellen ganz oder teilweise unterdrücken.
Ausführungsbeispiel:
Es wurde eine erfindungsgemäß pastöse Zusammensetzung, enthaltend die folgenden Bestandteile, zusammengerührt:

Weichmacher 150 kg

PVC-Homopolymer-Plastisol 225 kg

Stabilisator 15 kg

Verdünner 15 kg

Thixotropiermittel 0,3 kg

Eisenpulver 600 kg
Beim Eisenpulver hatten 80 Gew.-% der Partikel eine Korngröße von bis zu 45 μm und wenigstens 10 μm. Die so erhaltene Eisenpaste wurde wie ein gewöhnliches PVC-Plastisol mittels Siebdruck auf ein für Tapeten übliches Vliesträgermaterial aufgebracht. Das Auftragsgewicht lag bei 500 g/m². Nach kurzer Zwischentrocknung wurde die Oberfläche nach dem Angelieren der Pastenschicht mit einer üblichen weißen Druckfarbe bedruckt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 2421204 A [0003, 0008]
US 6881450 B1 [0004]

Claims

Magnetische Tapete mit einem Trägermaterial und einer magnetischen Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht ein PVC-Plastisol und wenigstens 10 Gew.-% magnetische Partikel, bezogen auf die Deckschicht enthält.
Tapete gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht der Deckschicht des Bindemittels wenigstens 250 g/m² beträgt.
Tapete nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel ferromagnetisch sind.
Tapete nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass 80 Gew.-% der magnetischen Partikel eine Korngröße von bis zu 63 μm, insbesondere bis zu 45 μm aufweisen.
Tapete nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht wenigstens 10 Gew.-% PVC-Plastisol gelöst in einem Weichmacher, bezogen auf die Deckschicht neben Füllstoffen, Treibmitteln und üblichen Additiven enthält.
Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Tapete nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Zusammensetzung, die wenigstens ein PVC-Homopolymer-Plastisol und wenigstens 10 Gew.-% magnetische Partikel enthält, auf ein Trägermaterial aufbringt, das Plastisol geliert und anschließend trocknet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Zusammensetzung enthaltend wenigstens 0,1 Gew.-% chemisches Treibmittel, bezogen auf die Deckschicht, insbesondere Azodicarbonamid, Sulfohydrazid, Hydrogencarbonat und/oder Carbonat einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man vor der Gelierung und/oder der Trocknung die auf das Trägermaterial aufgebrachte Zusammensetzung mit einem Inhibitor lokal aufdruckt, damit die Zusammensetzung an den bedruckten Stellen nicht oder weniger aufschäumt und die Tapete so chemisch geprägt werden kann.