DE102011052833A1

DE102011052833A1 - Bahnförmige Matrize zum Erzeugen von Oberflächenmaterialien und Verfahren zum Herstellen einer Matrize

Info

Publication number: DE102011052833A1
Application number: DE201110052833
Authority: DE
Inventors: Heinz Haller; Guido Schweizer
Original assignee: SUEDDEKOR GmbH
Current assignee: Surteco GmbH
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-20
Also published as: WO2013026590A1; DE102011052833B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine bahnförmige Matrize (10) zum Erzeugen von Oberflächenmaterialien, insbesondere von Oberflächen bei der Fertigung von Schichtstoffplatten, mit einer strukturierten Oberfläche, wobei die Matrize (10) eine flexible Trägerschichtbahn (11) aufweist, die mit einer gegen das Oberflächenmaterial trennenden Schicht (12) versehen ist, wobei die Schicht (12) aus strahlenhärtbaren Bindemitteln und Trennadditiven besteht und eine dreidimensionale Formstruktur (13) aus Druckfarben aufweist, und wobei der aus Trägerschichtbahn (11), trennenden Schicht (12) und dreidimensionaler Formstruktur (13) bestehende Verbund durch Elektronenstrahlen ausgehärtet ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die trennende Schicht (12) UV-härtbare Bindemittel, Photoinitiatoren und Trennadditive aufweist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine bahnförmige Matrize zum Erzeugen von Oberflächenmaterialien, insbesondere von Oberflächen bei der Fertigung von Schichtstoffplatten, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Matrize ist aus der EP 1 017 555 B1 der Anmelderin bekannt. Bei der bekannten Matrize ist es vorgesehen, dass auf eine flexible Bahn (im Folgenden auch als Trägerbahnschicht bezeichnet) aus Papier oder Folie eine gegen das Oberflächenmaterial trennende Schicht unter Bildung niedrig vernetzte Bereiche aufgebracht wird. Die trennende Schicht weist dabei Elektronenstrahl-vernetzbare Bindemittel und Trennadditive auf. Anschließend wird auf diese niedrig vernetzten Bereiche eine dreidimensionale Formstruktur aus UV-härtenden Druckfarben aufgebracht. Zuletzt wird der Verbund aus Bahn, trennender Schicht und dreidimensionaler Formstruktur mittels Elektronenstrahlaushärtung („ESH-Verfahren“) hoher Intensität ausgehärtet. Wesentlich dabei ist, dass nach dem Aufbringen der trennenden Schicht auf die Trägerbahnschicht die trennende Schicht zunächst mit einer Elektronendosis derart beaufschlagt wird, dass die Beschichtung zunächst nur unvollständig vernetzt ist und erst anschließend, nach dem Bedrucken der trennenden Schicht mit den UV-härtenden Druckfarben, die vollständige Aushärtung der Matrize durch nochmalige Elektronenbestrahlung erfolgt. Es findet somit ein zweistufiger Bestrahlungsprozess statt, wobei es wesentlich ist, dass der erste Bestrahlungsprozess nur mit einer relativ geringen Elektronenstrahldosis erfolgt. In der Praxis hat es sich herausgestellt, dass eine derartige niedrige Bestrahlungsintensität relativ schwierig bei der Fertigung in großtechnischem Maßstab einzuhalten ist, so dass es vorkommen kann, dass zumindest lokale übermäßige Vernetzungsgrade an der trennenden Schicht auftreten. Dies hat zur Folge, dass eine optimale Verbindung mit der darüber angeordneten, aus UV-härtenden Druckfarben bestehenden Strukturschicht mit den Bindemitteln der trennenden Schicht nicht mehr gewährleistet ist. Darüber hinaus hat es sich als nachteilhaft herausgestellt, dass beim Stand der Technik das Material zwei Mal ein und denselben Elektronenstrahler durchlaufen muss, da in einer Beschichtungsanlage üblicherweise keine zwei Elektronenstrahler vorhanden sind. Dadurch ergibt sich ein relativ hoher Handlingsaufwand beim Herstellen der Matrize.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bahnförmige Matrize zum Erzeugen von Oberflächenmaterialien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die oben beschriebenen Nachteile des Stands der Technik vermieden werden. Insbesondere soll eine vollständige und sichere Verbindung der trennenden Schicht mit der Strukturschicht erzielt werden, und es soll eine möglichst einfache und herstellungstechnisch günstige Fertigung erzielt werden. Diese Aufgabe wird bei einer bahnförmigen Matrize zum Erzeugen von Oberflächenmaterialien mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die trennende Schicht UV-härtbare Bindemittel, Photoinitiatoren und Trennadditive aufweist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise bewirkt, dass zum Ausbilden der unvollständigen Vernetzung der trennenden Schicht diese mittels einer UV-Strahlungsquelle bestrahlt werden kann. Derartige UV-Bestrahlungen können insbesondere bei niedrigen Dosisleistungen wesentlich genauer kontrolliert bzw. eingestellt werden, als die Elektronenstrahler (beim ESH-Verfahren) beim Stand der Technik, so dass der Vernetzungsgrad der trennenden Schicht sehr genau und zuverlässig beeinflusst werden kann. Darüber hinaus ist die Beeinflussung des Vernetzungsgrades sehr einfach über eine entsprechende Zusammensetzung der UV-härtbaren Bindemittel und der Photoinitiatoren möglich. Durch die Ausbildung der trennenden Schicht mit UV-härtbaren Bindemittel wird darüber hinaus der besondere Vorteil erzielt, dass das gesamte Oberflächenmaterial in einem einzigen Durchlauf in einer Beschichtungsanlage hergestellt werden kann, da, im Gegensatz zum Stand der Technik, nunmehr lediglich eine einzige Elektronenstrahleinrichtung erforderlich ist. Dadurch ergibt sich eine besonders wirtschaftliche Herstellbarkeit der erfindungsgemäßen bahnförmigen Matrize.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen bahnförmigen Matrize zum Erzeugen von Oberflächenmaterialien sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Grundmaterial für die Trägerbahnschicht aus unterschiedlichen bzw. verschiedensten Materialien bestehen kann. Als Material für die Trägerschichtbahn kommen insbesondere Papier, Kunststofffolie, Verbundstoffe aus Papier und Kunststofffolie oder Vliese aus Glasfasern oder Kunststofffasern in Frage. Durch Verwendung des entsprechenden Grundmaterials für die Trägerschichtbahn können somit Oberflächenmaterialien erzeugt werden, die insbesondere Oberflächen aus Melaminformaldehydharzen, Epoxidharzen, Phenolharzen zur Herstellung von Schichtstoffen und beschichteten Holzwerkstoffen mit strukturierter Oberfläche, sowie PVC und Polyurethan, das in Lösungsmittel oder Wasser dispergiert sein kann oder zum Beispiel zur Herstellung von Kunstleder umfassen.
Die erfindungsgemäße Matrize ermöglicht es, Formstrukturen von einer Höhe bis zu maximal 150µm auszubilden, wobei es jedoch üblicherweise vorgesehen ist, dass derartige Strukturen eine maximale Höhe von ca. 90µm aufweisen.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die trennende Schicht Trennadditive aufweist, die Trenneigenschaften gegen Melaminformaldehydharze, Epoxidharze, Phenolharze, Gummi, PVC oder lösungsmittelhaltiges oder wässriges PU aufweist.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen bahnförmigen Matrize. Bei dem Verfahren ist es dabei erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf eine Trägerbahnschicht eine aus UV-härtbaren Bindemitteln, Photoinitiatoren und ersten Trennadditiven bestehende trennende Schicht aufgebracht wird, dass auf die trennende Schicht eine aus elektronenstrahlhärtbaren Bindemitteln und zweiten Trennadditiven bestehende, dreidimensionale Formstruktur aus Druckfarben aufgebracht wird, und dass zuletzt der aus Trägerschichtbahn, trennender Schicht und dreidimensionaler Formstruktur bestehende Verbund durch Elektronenstrahlen ausgehärtet wird.
Wesentlich für die Verbindung der trennenden Schicht mit der Formstrukturschicht ist es, dass die trennende Schicht durch die UV-Bestrahlung zunächst nur teilweise vernetzt wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Bindemittel der Formstrukturschicht thixotrope Eigenschaften aufweist. Dadurch lässt sich der Fertigungsprozess besonders gut gestalten.
Zum Herstellen einer mattierten Oberfläche der Oberflächenstruktur kann es vorgesehen sein, dass die trennende Schicht und die Formstruktur durch eine Bestrahlung mit monochromatischem UV-Licht, vorzugsweise mit einer Wellenlänge von 172nm, behandelt werden.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Formstruktur durch eine gravierte Walze auf die trennende Schicht aufgebracht wird. Ein derartiges Verfahren ermöglicht eine besonders rationelle Fertigung sowie eine sehr genaue Strukturierung der Formstrukturschicht. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die gravierte Walze unterschiedlich tief gravierte Bereiche aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
1 einen Schnitt durch einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen bahnförmigen Matrize und
2 ein Schaubild zur Erläuterung der Herstellung der erfindungsgemäßen Matrize gemäß 1.
In der 1 ist ein Ausschnitt einer bahnförmigen Matrize 10 zum Erzeugen von Oberflächenmaterialien, insbesondere von Oberflächen aus Melaminformaldehydharzen, Epoxidharzen, Phenolharzen zur Herstellung von Schichtstoffen und beschichteten Holzwerkstoffen mit strukturierter Oberfläche, sowie PVC und Polyurethan, das in Lösemittel oder Wasser dispergiert sein kann, zur Herstellung von Kunstleder oder ähnlichem, dargestellt.
Die Matrize 10 weist eine flexible Trägerbahnschicht 11 auf, die aus einem Grundmaterial aus Papier, Kunststofffolie, Verbundstoffen aus Papier und Kunststofffolie oder Vliesen aus Glasfasern oder Kunststofffasern besteht.
Die Trägerbahnschicht 11 ist von einer gegen das Oberflächenmaterial trennenden Schicht 12 aus UV-härtbaren Bindemitteln, Photoinitiatoren und (ersten) Trennadditiven überdeckt, die insbesondere durch einen Beschichtungsvorgang auf die Trägerbahnschicht 11 aufgebracht wurde.
Auf der der Trägerbahnschicht 11 abgewandten Seite der trennenden Schicht 12 weist diese eine dreidimensionale Formstruktur 13 auf, die aus elektronenstrahlhärtbaren Bindemitteln mit (zweiten) Trennadditiven besteht. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass diese Formstruktur 13 durch Verwendung einer (nicht dargestellten) gravierten Walze auf die trennende Schicht 12 aufgebracht wird, wobei es vorgesehen sein kann, dass die gravierte Walze unterschiedlich tief gravierte Bereiche aufweist. Mittels einer derartigen gravierten Walze lässt sich beispielsweise eine Formstruktur 13 erzielen, die eine maximale Höhe von bis zu 150µm aufweist, wobei typischerweise die maximale Höhe etwa 90µm beträgt.
Die trennende Schicht 12 besteht beispielsweise aus einer Zusammensetzung von 100 Teilen Laromer 8986, 5 Teilen Syloid ED3, 2 Teilen Irgacure 184 und 5 Teilen Tego^® Rad 2700. Die Formstruktur 13 besteht beispielhaft aus 100 Teilen Laromer 8986 und 5 Teilen Tego^® Rad 2700.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Bindemittel der Formstruktur 13 thixotrop eingestellt sind.
Anhand der 2 wird nunmehr die Fertigung der Matrize 10 wie folgt erläutert: In einem ersten Fertigungsschritt 20 wird die Trägerbahnschicht 11 mit der trennenden Schicht 12 versehen, insbesondere durch einen Beschichtungsvorgang. In dem nachfolgenden, zweiten Fertigungsschritt 30 wird die trennende Schicht 12 durch eine UV-Bestrahlung teilweise vernetzt. Bei dem nachfolgenden, dritten Fertigungsschritt 40 wird dann die Formstruktur 13 auf die trennende Schicht 12 aufgebracht, insbesondere durch die angesprochene gravierte Walze. Anschließend erfolgt in einem vierten Fertigungsschritt 50 das vollständige Aushärten des aus der Trägerbahnschicht 11, der trennenden Schicht 12 und der Formstruktur 13 bestehenden Verbunds durch eine Elektronenstrahlquelle (ESH-Verfahren).
Optional kann es vorgesehen sein, dass in einem vor dem vierten Fertigungsschritt 50 liegenden Fertigungsschritt 60 die Formstruktur 13 durch Bestrahlung mit einem monochromatischen UV-Licht mit einer Wellenlänge von 172nm mattiert wird. Dadurch lässt sich der (optische) Glanzgrad des Oberflächenmaterials beeinflussen.
Die soweit beschriebene Matrize 10 bzw. deren Herstellverfahren können in vielfältiger Art und Weise modifiziert bzw. abgewandelt werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Wesentlich ist lediglich, dass die trennende Schicht 12 UV-härtbare Bindemittel enthält, über die eine sehr genaue Einstellung des Vernetzungsgrades der trennenden Schicht 12 ermöglicht wird, so dass nach dem Aufbringen der Formstruktur 13 eine besonders gute Verbindung zwischen der trennenden Schicht 12 und der Formstruktur 13 erzielt wird.
Bezugszeichenliste

10: Matrize
11: Trägerbahnschicht
12: trennende Schicht
13: Formstruktur
20: Fertigungsschritt
30: Fertigungsschritt
40: Fertigungsschritt
50: Fertigungsschritt
60: Fertigungsschritt

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

EP 1017555 B1 [0002]

Claims

Bahnförmige Matrize (10) zum Erzeugen von Oberflächenmaterialien, insbesondere von Oberflächen bei der Fertigung von Schichtstoffplatten, mit einer strukturierten Oberfläche, wobei die Matrize (10) eine flexible Trägerschichtbahn (11) aufweist, die mit einer gegen das Oberflächenmaterial trennenden Schicht (12) versehen ist, wobei die Schicht (12) aus strahlenhärtbaren Bindemitteln und Trennadditiven besteht und eine dreidimensionale Formstruktur (13) aus Druckfarben aufweist, und wobei der aus Trägerschichtbahn (11), trennenden Schicht (12) und dreidimensionaler Formstruktur (13) bestehende Verbund durch Elektronenstrahlen ausgehärtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die trennende Schicht (12) UV-härtbare Bindemittel, Photoinitiatoren und Trennadditive aufweist.
Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial für die Trägerschichtbahn (11) aus Papier, Kunststofffolie, einem Verbundstoff aus Papier und Kunststofffolie oder Vliese aus Glasfasern oder Kunststoffasern besteht.
Matrize nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstruktur (13) eine Höhe von maximal bis zu 150µm, vorzugsweise maximal 90µm aufweist.
Matrize nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Matrize (10) Trenneigenschaften gegen Melaminformaldehydharze, Epoxidharze, Phenolharze, Gummi, PVC, oder lösemittelhaltiges oder wässriges PU aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Matrize (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem auf eine Trägerbahnschicht (11) eine aus UV-härtbaren Bindemitteln, Photoinitiatoren und ersten Trennadditiven bestehende trennende Schicht (12) aufgebracht wird, dass auf die trennende Schicht (12) eine aus strahlenhärtbaren Bindemitteln und zweiten Trennadditiven bestehende, dreidimensionale Formstruktur (13) aus Druckfarben aufgebracht wird, und dass zuletzt der aus Trägerschichtbahn (11), trennender Schicht (12) und dreidimensionaler Formstruktur (13) bestehende Verbund durch Elektronenstrahlen ausgehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die trennende Schicht (12) durch die UV-Bestrahlung nur teilweise vernetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittel der Formstruktur (13) thixotrope Eigenschaften aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die trennende Schicht (12) und die Formstruktur (13) durch eine Bestrahlung mit monochromatischem UV-Licht, vorzugsweise mit einer Wellenlänge von 172nm, behandelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstruktur (13) durch eine gravierte Walze auf die trennende Schicht (12) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gravierte Walze unterschiedlich tief gravierte Bereiche aufweist.