DE102011122595A1 - Neue Verbundwerkstoffe, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung für den Fußbodenbereich - Google Patents

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Klaus Friedrich Gleich
Michael Ketzer
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Johns Manville Europe GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft neue Verbundwerkstoffe, die sich insbesondere als Werkstoffe für den Fußbodenbereich und für den Innenausbau eignen und ein ausgezeichnetes Impact- und Abriebverhalten aufweisen. Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff umfasst mindestens ein Trägermaterial, mindestens eine textile Underlay-Schicht, die mittels Binder verfestigt ist, mindestens eine Overlay-Schicht, wobei das textile Underlay durch ein spezielles Verfahren hergestellt wurde. Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff erfüllt die Anforderungen der EN13329 zur Einstufung in die Klasse 34 (Schlagzähigkeit auf 24 N; kleine Kugel).

Description

  • Die Erfindung betrifft neue Verbundwerkstoffe, die sich insbesondere als Werkstoffe für den Fußbodenbereich und für den Innenausbau eignen und ein ausgezeichnetes Impact- und Abriebverhalten aufweisen.
  • Verbundwerkstoffe ersetzen zunehmend traditionelle Baustoffe als Konstruktionswerkstoffe und müssen für mannigfaltige Anwendung angepasst werden. So ist einerseits eine ausreichende mechanische Stabilität gefordert und andererseits eine gute Verarbeitbarkeit und geringes Gewicht erforderlich. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, bestehende Verbundwerkstoffe noch weiter zu verbessern.
  • So ist es bereits bekannt, Holzwerkstoffe, die aus zerkleinertem Holz und Einsatz von Bindern hergestellt werden, mit weiteren Werkstoffen zu kombinieren. Hierzu werden die beiden Werkstoffe üblicherweise laminiert und bilden einen Verbundwerkstoff. Durch Auswahl und Kombination der Werkstoffe können so die mechanischen Eigenschaften verbessert werden und zugleich eine Reduktion, beispielsweise des Gewichtes, erreicht werden.
  • Verbundwerkstoffe auf Basis von Holzwerkstoffen und Vliesen, die mittels eines ”B-Stage” Binders verfestigt sind, sind beispielsweise aus WO2006/031522 bereits bekannt. Die zugrunde liegenden Vliese mit B-Stage Bindern sind beispielsweise aus US-A-5,837,620 , US-A-6,303,207 und US-A-6,331,339 bereits grundsätzlich bekannt.
  • In der WO2008/101678 werden Verbundwerkstoffe beschrieben, die eine mit einem B-Stage-Binder versehene textile Fläche beinhalten. Die beschriebenen Verbundwerkstoffe bieten jedoch keine besonderen Eigenschaften im Hinblick auf Impact- und Abriebverhalten, die sie insbesondere für den Fußbodenbereich geeignet erscheinen lässt. Insbesondere im Fußbodenbereich bzw. bei Laminatfußböden sind neben den erwähnten mechanischen Eigenschaften jedoch auch ein gutes Impact- und Abriebverhalten gefordert.
  • Die Spezifikationen, Anforderungen und Prufverfahren zur Einstufung in bestimmte Nutzungsklassen von Verbundwerkstoffen zur Verwendung im Fußbodenbereich werden in Europa durch die EN13329 geregelt. Dabei spielt das Quellverhalten bei Feuchtigkeit, das Impaktverhalten (Schlagzähigkeit und Stoßfestigkeit) und die Abriebfestigkeit eine überragende Rolle.
  • Die neue Nutzungsklasse 34, die insbesondere bei erhöhter gewerblicher Nutzung erreicht werden muss, erfordert (wie in Anhang I der EN13329 beschrieben) eine Schlagzähigkeit von 20 N (kleine Kugel) und eine Stoßfestigkeit (Anhang F zur EN13329) für eine Fallhöhe von mindestens 1.600 mm (große Kugel). Die Abriebfestigkeit muss mindestens 8.500 Umdrehungen ergeben (Anhang E zur EN 13329, Taber S42). Das Quellverhalten (Anhang I der EN 13329) darf höchstens 8% betragen.
  • Eine Verschärfung der erforderlichen Schlagzähigkeit für eine Einstufung in Klasse 34 ist in Planung bzw. steht kurz vor der Einführung. Wichtigstes Element ist dabei die Erhöhung der Schlagzähigkeit auf 24 N (kleine Kugel).
  • Die im Markt erhältlichen Verbundmaterialien genügen nur unter bestimmte Bedingungen den Anforderungen der Klasse 34, überwiegend jedoch nicht den geplanten verschärften Anforderungen. Maßnahmen zur Optimierung des Impaktverhaltens durch Integration von Underlays führen zumeist zu einer Verschlechterung der Abriebbeständigkeit. Eine Verbesserung des Abriebverhaltens, z. B. durch eine Erhöhung der für die Abriebfestigkeit verantwortlichen Additive, ist in Grenzen möglich. Solche Maßnahmen führen jedoch regelmäßig zu schlechteren Eigenschaften des Gesamtsystems bei deutlich höheren Kosten und instabilerer Prozessführung bei der Herstellung der Verbundmaterialien.
  • Es bestand somit die Aufgabe, die bereits bekannten Produkte hinsichtlich ihrer anwendungstechnischen Eigenschaften, insbesondere des Impactverhaltens, d. h. der Schlagzähigkeit und der Stoßfestigkeit, und des Abriebverhalten, sowie der Herstellprozesse zu optimieren. Die bereitzustellenden Verbundwerkstoffe sollen darüber hinaus die bisher erforderlichen zusätzlichen Mengen des für die Erhöhung der Abriebfestigkeit verantwortlichen Additivs nicht mehr erfordern.
  • Gelöst wird die vorstehend genannte, sowie weitere inhärent notwendige, Aufgaben durch einen verbesserten Verbundwerkstoff, dessen Underlay-Schicht ein spezielles textiles Flächengebilde aufweist, wodurch die vorstehend genannten Anforderungen erfüllt werden.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundwerkstoff mit verbesserten Abrieb- und Impactverhalten, ein Verfahren zu dessen Herstellung, sowie dessen Anwendung und Gebrauch.
  • Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff umfasst
    • (i) mindestens ein Trägermaterial und
    • (ii) mindestens eine textile Underlay-Schicht, wobei die textile Underlay-Schicht mittels Binder verfestigt ist,
    • (iii) gegebenenfalls mindestens eine Dekorschicht, die auf der dem Trägermaterial abgewandten Oberfläche der textilen Underlay-Schicht gemäß (ii) aufgebracht ist,
    • (iv) mindestens eine Overlay-Schicht, die auf der dem Trägermaterial abgewandten Oberfläche der textilen Underlay-Schicht gemäß (ii) oder der gegebenenfalls vorhandenen Dekorschicht gemäß (iii) aufgebracht ist, und Additive aufweist, welche die Abriebfestigkeit der Oberfläche erhöhen,
    • (v) gegebenenfalls mindestens eine weitere Schicht,
    • (vi) die Auftragsmenge des Additivs, welches die Abriebfestigkeit erhöht, in der Overlay-Schicht zwischen 20 und 70 g/m2 beträgt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    • (vii) die textile Underlay-Schicht gemäß (ii) durch ein Verfahren umfassend die Maßnahmen:
    • (a) Ausrüsten eines binderverfestigten textilen Flächengebildes, das mit 35 bis 65 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 60 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 100 g/m2 aufweist, mit einem oder mehreren B-Stage Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 30–65 Gew.-%, bevorzugt 15 und 45 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt,
    • (b) Überführen des B-Stage Binders in den B-Stage Zustand, hergestellt wurde, und
    • (viii) und das Verbundmaterial durch Verpressen des Trägermaterials (i), der textilen Underlay-Schicht (ii) bei welcher sich der B-Stage Binder noch im B-Stage Zustand befindet, der ggf. vorhandenen Dekorschicht (iii), der textilen Overlay-Schicht (iv), sowie der ggf. vorhandenen weitere Schicht (v) unter vollständiger Aushärtung des B-Stage Binders hergestellt wird.
  • Bei dem textilen Underlay gemäß (ii) handelt es sich um ein textiles Flächengebilde, welches durch einen vollständig gehärteten Binders (Binder A), bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), vollständig imprägniert ist. Dieses bereits binderverfestigte textile Flächengebilde wird mit einem oder mehreren B-Stage Bindern (Binder B) auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), ausgerüstet. Hierbei ist ein Gewichtsverhältnis zwischen Binder (A) und Binder (B) zwischen 1:1 und 1:5 vorteilhaft. Besonders bevorzugt sind die Binder (A) und Binder (B) unterschiedlich, wobei unter unterschiedlich die chemische Natur des Binders verstanden wird.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der B-Stage Binder auf einer Seite der textilen Underlay-Schicht gemäß (ii) aufgebracht, vorzugsweise auf Seite, die dem Overlay zugewandt ist.
  • Der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff, welcher die gemäß erfindungsgemäße textile Underlay-Schicht sowie die die Abriebfestigkeit erhöhende Additive aufweist, erfüllt die Anforderungen der EN13329 zur Einstufung in die Klasse 34. Darüber hinaus benötigt der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff keine zusätzlichen Mengen des für die Erhöhung der Abriebfestigkeit verantwortlichen Additivs. Das erfindungsgemäße textile Underlay bewirkt, dass die die Abriebfestigkeit erhöhenden Additive nicht oder nur in geringem Umfang in die textilen Schichten eingepresst werden, sodass die erforderliche Abriebfestigkeit (EN13329 zur Einstufung in die Klasse 34) ohne Einsatz von zusätzlichen die Abriebfestigkeit erhöhenden Additiven erreicht wird und zugleich das Impactverhalten (Schlagzähigkeit auf 24 N; kleine Kugel) ebenfalls eine Einstufung in Klasse 34 bewirkt.
  • In 1 ist eine mikroskopische Querschnittsaufnahme des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes. Die an der Oberfläche verbliebenen Partikel, welche Abriebfestigkeit erhöhen, sind gut erkennbar.
  • 2 ist eine mikroskopische Querschnittsaufnahme eines Verbundwerkstoffes, welcher ein normales textiles Underlay aufweist. Bei diesem sind die Partikel, welche Abriebfestigkeit erhöhen, gut erkennbar in die textilen Flächengebilde eingepresst bzw. eingedrungen.
  • Die erfindungsgemäße textile Underlay-Schicht kann auch mehrschichtig aufgebaut sein, d. h. es können zwei oder mehr erfindungsgemäße textile Flächengebilde mit gleicher oder unterschiedlicher Konstitution kombiniert werden. Auch ist es möglich, dass die erfindungsgemäße textile Underlay-Schicht aus nur einer Schicht gebildet wird.
  • Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff eignet sich insbesondere für Fußbodenbeläge. Er kann auch für Raumelemente aller Art, wie z. B. Decken- und Wandelemente oder Möbel- bzw. Arbeitsplatten verwendet werden.
  • Bei dem gemäß (i) eingesetzten Trägern handelt es sich vorzugsweise um auf Holz basierende Materialien, wie z. B. Sperr- bzw. Lagenholz, Holzspanwerkstoff, insbesondere Spanplatten und OSB (Oriented Strand Boards), Holzfaserwerkstoff, insbesondere poröse Holzfaserplatten, diffusionsoffene Holzfaserplatten, harte (hochdichte) Holzfaserplatten (HDF) und mitteldichte Holzfaserplatten (MDF), und Arboform. Weiterhin sind auch Materialien, insbesondere Platten, aus Papier, Kork, Kartonagen, mineralischen Bestandteilen und/oder sogenannte Honeycombs möglich. Die Holzwerkstoffe sind üblicherweise platten- oder strangförmige Holzwerkstoffe, die durch Mischung der verschiedenen Holzpartikelformen mit natürlichen und/oder synthetischen Bindemittel im Zuge einer Heißverpressung hergestellt werden.
  • Die erfindungsgemäßen Träger umfassen außerdem Werkstoffe aus Holzfaserstoffen, Cellulosefasern, Naturfasern oder deren Mischungen und einem Binder, wobei der Anteil des Binders mehr als 15 Gew.-% beträgt. Die Werkstoffe sind gegebenenfalls durch Glas-, Basalt- oder synthetischen Fasern verstärkt.
  • Bei den Papieren handelt es sich vorzugsweise um Papiere auf Basis von natürlichen, synthetischen, mineralischen oder keramischen Fasern oder auch von Mischungen dieser Fasertypen.
  • Bei den Kartonagen handelt es sich vorzugsweise um Kartonagen auf Basis von natürlichen und/oder synthetischen Fasern, wobei diese auch mineralische und/oder keramische Fasern umfassen sowie Mischungen aus diesen Fasertypen.
  • Bei den mineralischen Platten handelt es sich vorzugsweise um handelsübliche Mineralkartonplatten mit beidseitigem Kartonagebezug, um Gipsfaserplatten, Keramikfaserplatten, Zement- oder Kalkplatten. Die Platten können gegebenenfalls mit natürlichen und/oder synthetischen Fasern verstärkt sein, wobei diese auch mineralische und/oder keramische Fasern umfassen können. Die Verstärkungsfasern können in Form von Filamenten, Monofilen oder als Stapelfasern vorliegen.
  • Neben den beschriebenen Materialien kann der Träger auch aus Kork oder anderen pflanzlichen Materialien bestehen.
  • Das Flächengewicht der im Verbundstoff enthaltenen Träger ist von der Endanwendung abhängig und unterliegt keiner besonderen Einschränkung.
  • Weitere Detail zu den geeigneten Trägermaterialien und Träger sind ausführlich in der WO08/101678 beschrieben, auf die hiermit verwiesen wird und deren Offenbarung hinsichtlich der Trägermaterialien und Träger auch Bestandteil dieser Anmeldung ist.
  • Bei den in der textilen Underlay-Schicht gemäß (ii) eingesetzten textilen Flächengebilden handelt es sich um alle Gebilde, die aus Fasern hergestellt werden und aus denen mittels einer flächenbildenden Technik eine textile Fläche hergestellt worden ist.
  • Bevorzugt ist das textile Flächengebilde ein Nonwoven und besteht vorzugsweise aus Naturfasern und/oder Fasern aus synthetisierten oder natürlichen Polymeren, keramische Fasern, Mineralfasern oder Glasfasern, wobei diese auch in Form von Gemischen verwendet werden können. Besonders bevorzugt besteht das Nonwoven aus Glasfasern, Mineralfasern, Polyesterfasern oder Cellulosefasern. Der Begriff textiles Flächengebilde umfasst auch Papiere. Des Weiteren kann das textile Flächengebilde auch mehrlagig, vorzugsweise 2–3 lagig, aufgebaut sein, wobei die Lagen aus jeweils gleichen Fasermaterialien oder unterschiedlichen Fasermaterialien bestehen können.
  • Bei den textilen Flächen aus Mineral- und keramischen Fasern handelt es sich um Alumosilikat-, Keramik-, Dolomit-Wollastonitfasern oder aus Fasern von Vulkaniten, vorzugsweise Basalt-, Diabas- und/oder Melaphyrfasern, insbesondere Basaltfasern. Diabase und Melaphyre werden zusammengefasst als Paläobasalte bezeichnet und Diabas wird auch gerne als Grünstein bezeichnet.
  • Das Mineralfaservlies kann aus Filamenten, d. h. unendlich langen Fasern oder aus Stapelfasern gebildet werden. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern im erfindungsgemäß eingesetzten Vlies aus Mineralfasern beträgt zwischen 5 und 120 mm, vorzugsweise 10 bis 90 mm. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das Mineralfaservlies eine Mischung aus Endlosfasern und Stapelfasern.
  • Der durchschnittliche Faserdurchmesser der Mineralfasern beträgt zwischen 5 und 30 μm, vorzugsweise zwischen 8 und 24 μm, besonders bevorzugt zwischen 8 und 15 μ.
  • Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Mineralfasern beträgt zwischen 15 und 100 g/m2, vorzugsweise 25 und 60 g/m2, wobei sich diesen Angaben auf ein Flächengebilde ohne Binder.
  • Bei den textilen Flächen aus Glasfasern sind insbesondere Vliese bevorzugt. Diese werden aus Filamenten, d. h. unendlich langen Fasern, Schittfasern oder aus Stapelfasern aufgebaut. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern beträgt zwischen 5 und 120 mm, vorzugsweise 10 bis 90 mm. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das Glasfaservlies eine Mischung aus Endlosfasern und Stapelfasern.
  • Der durchschnittliche Durchmesser der Glasfasern beträgt zwischen 5 und 30 μm, vorzugsweise zwischen 8 und 24 μm, besonders bevorzugt zwischen 10 und 21 μm.
  • Neben den vorstehend genannten Durchmessern können auch so genannte Glas-Mikrofasern Verwendung finden. Der bevorzugte durchschnittliche Durchmesser der Glasmikrofasern ist hierbei zwischen 0,1 und 5 μm. Die die textile Fläche bildenden Mikrofasern können auch in Mischungen mit anderen Fasern, vorzugsweise Glasfasern vorliegen. Außerdem ist auch ein schichtförmiger Aufbau aus Mikrofasern und Glasfasern möglich.
  • Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Glasfasern beträgt zwischen 15 und 100 g/m2, vorzugsweise 25 und 60 g/m2, wobei sich diesen Angaben auf ein Flächengebilde ohne Binder beziehen.
  • Geeignete Glasfasern umfassen jene, die aus A-Glas, E-Glas, S-Glas, C-Glas, T-Glas oder R-Glas hergestellt wurden.
  • Von den textilen Flächen aus Fasern aus synthetischen Polymeren sind Vliese, insbesondere sogenannte Spunbonds, d. h. Spinnvliese die durch eine Wirrablage schmelzgesponnener Filamente erzeugt werden, bevorzugt.
  • Bevorzugt bestehen die Spinnvliese aus schmelzspinnbaren Polyestern. Als Polyestermaterial kommen im Prinzip alle zur Faserherstellung geeigneten bekannten Typen in Betracht. Besonders bevorzugt sind Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET).
  • Die Einzeltiter der Polyesterfilamente im Spinnvlies betragen zwischen 1 und 16 dtex, vorzugsweise 2 bis 10 dtex.
  • Neben Endlosfilamenten (Spunbondverfahren) kann die textile Fläche auch aus Stapelfasern oder Gemischen aus Stapelfasern und Endlosfilamenten aufgebaut sein. Die Einzeltiter der Stapelfasern im Vlies betragen zwischen 1 und 16 dtex, vorzugsweise 2 bis 10 dtex. Die Stapellänge beträgt 1 bis 100 mm, vorzugsweise 2 bis 50 mm, besonders bevorzugt 2 bis 30 mm. Das textile Flächengebilde kann auch aus Fasern unterschiedlicher Materialien aufgebaut sein, um besondere Eigenschaften erzielen zu können.
  • Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Fasern aus synthetischen Polymeren beträgt zwischen 15 und 200 g/m2, vorzugsweise 20 und 150 g/m2.
  • Bei den textilen Flächen aus Cellulosefasern sind insbesondere Vliese bevorzugt. Diese werden aus Filamenten, d. h. unendlich langen Fasern und/oder aus Stapelfasern aufgebaut. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern beträgt zwischen 1 und 25 mm, vorzugsweise 2 bis 5 mm.
  • Der durchschnittliche Durchmesser der Cellulosefasern beträgt zwischen 5 und 50 μm, vorzugsweise zwischen 15 und 30 μm.
  • Weitere Details zu den geeigneten Materialien für die textilen Flächengebilde sind ausführlich in der WO08/101678 beschrieben, auf die hiermit verwiesen wird und deren Offenbarung hinsichtlich der textilen Flächengebilde auch Bestandteil dieser Anmeldung ist.
  • Die erfindungsgemäße textile Underlay-Schicht gemäß (ii) umfasst ein textiles Flächengebilde, das mit (a) 35 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 60 Gew.-%, insbesondere 40 bis 55 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), vollständig imprägniert ist. Die Porosität bzw. die Luftdurchlässigkeit des textilen Flächengebildes mit diesem Binder soll dabei einen Wert von 150 l/m2sec, vorzugsweise 100 l/m2sec gemessen gemäß DIN EN9237 nicht überschreiten.
  • Die erfindungsgemäße textile Underlay-Schicht gemäß (ii) umfasst ferner (b) mindestens einen, ursprünglich im B-Stage Zustand befindlichen und nach Verpressung vollständig gehärteten Binder auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern, wobei dieser Binderanteil 30–65 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße textile Underlay-Schicht gemäß (ii) ein textiles Flächengebilde, das mit (c) 20 bis 55 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 50 Gew.-%, insbesondere 30 bis 45 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist. Die textile Underlay-Schicht umfasst ferner (d) einen zusätzlichen aufgebrachten und vollständig gehärteten Binder auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), sowie (e) mindestens eine Schicht eines ursprünglich im B-Stage Zustand befindlichen und nach Laminierung (Verpressung) vollständig gehärteten Binders, vorzugsweise auf Basis von Melamin-Formaldehyd (MF), wobei der gesamte Binderanteil aus (c) und (d) zusammen zwischen 15 – und 45 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Bindern), und das Gewichtsverhältnis zwischen Binder aus (e) und Binder aus (c) und (d) zwischen 1:1 und 5:1 beträgt, und die Schicht auf der dem Trägermaterial abgewandten Oberfläche oder auf beiden Oberflächen der textilen Underlay-Schicht gemäß (ii) aufgebracht ist. [Bitte nochmals prüfen]
  • Bei den unter (b) und (e) vorstehend beschriebenen Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen (MUF) handelt es sich um sogenannte B-Stage Binder, die nach der Laminierung (Verpressung) endverfestigt sind.
  • Als B-Stage-Binder im „B-Stage Zustand” werden Binder verstanden, die nur teilweise verfestigt bzw. gehärtet sind, und die noch eine Endverfestigung, beispielsweise durch thermische Nachbehandlung erfahren können. Derartige B-Stage-Binder sind z. B. in der US-A-5,837,620 , US-A-6,303,207 und US-A-6,331,339 sowie in der WO08/101678 eingehend beschrieben. Die dort offenbarten B-Stage-Binder sind auch Gegenstand der vorliegenden Beschreibung.
  • Bei B-Stage-Binder handelt es sich vorzugsweise um Binder auf Basis von Phenol-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und deren Gemische. Vorzugsweise handelt es sich um wässrige Systeme. Weitere bevorzugte Bindersysteme sind formaldehydfreie Binder. B-Stage-Binder zeichnen sich dadurch aus, dass sie einer mehrstufigen Härtung unterworfen werden können, d. h. nach der ersten Härtung bzw. den ersten Härtungen noch eine ausreichende Binderwirkung aufweisen, um diese für die weitere Verarbeitung nutzen zu können.
  • Zum Erreichen des B-Stage Zustandes wird das mit dem Binder imprägnierte textile Flächengebilde unter Temperatureinfluss getrocknet, ohne eine Komplettaushärtung zu erzeugen. Die erforderlichen Prozessparameter sind vom gewählten Bindersystem abhängig.
  • Üblicherweise werden derartige Binder nach Zusatz eines Katalysators bei Temperaturen von ca. 350F in einem Schritt gehärtet.
  • Zur Bildung des B-Stage Zustandes werden derartige Binder, ggf. nach Zusatz eines Katalysators gehärtet. Der Härtungs-Katalysator-Anteil beträgt bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% (bezogen auf den Gesamtbindergehalt). Als Härtungs-Katalysator sind beispielsweise Ammoniumnitrat, sowie organische, aromatische Säuren, z. B. Maleinsäure und p-Toluolsulfonsäure geeignet, da dieser den B-Stage Zustand schneller erreichen lässt. Neben Ammoniumnitrat, Maleinsäure und p-Toluolsulfonsäure sind alle Materialien als Härtungs-Katalysator geeignet, welche eine vergleichbare saure Funktion aufweisen. Zum Erreichen des B-Stages wird das mit dem Binder imprägnierte textile Flächengebilde unter Temperatureinfluss getrocknet, ohne eine Komplettaushärtung zu erzeugen. Die erforderlichen Prozessparameter sind vom gewählten Bindersystem abhängig.
  • Der Aushärtungsgrad des Binders wird üblicherweise durch Messung der bei der vollständigen Aushärtung entstehenden Kondensationsfeuchte bestimmt. Eine vollständige Aushärtung liegt vor, falls nach Trocknung (Beseitigung der Oberflächenfeuchte) die Restfeuchte (Kondensationsfeuchte) weniger als 1% beträgt.
  • Die untere Temperaturgrenze kann durch Wahl der Dauer bzw. durch Zusatz von größeren oder stärker sauren Härtungs-Katalysator beeinflusst werden.
  • Das Aufbringen des B-Stage-Binders, auf das in (ii) bezeichnete textile Flächengebilde kann mit Hilfe aller bekannten Methoden erfolgen. Wie in der WO08/101678 beschrieben, kann der Binder neben Aufsprühen, Durchtränken und Einpressen auch mittels Beschichten oder Schaumauftrag aufgebracht werden.
  • Das gemäß (ii) eingesetzte textile Flächengebilde kann gegebenenfalls noch Funktionsmaterialien aufweisen. Das optional eingesetzte Funktionsmaterial kann gleichzeitig mit dem B-Stage-Binder, z. B. als Gemisch oder als Einzelkomponenten oder vor bzw. nach dem Binderauftrag aufgebracht werden. Insofern der B-Stage-Binder per Schaumauftrag aufgebracht wird, ist es von Vorteil das Funktionsmaterial mit dem Schaum bzw. im Schaum verteilt aufzubringen oder das Funktionsmaterial auf den noch frischen Schaum aufzubringen.
  • Bei dem gemäß (ii) eingesetzten textilen Flächengebilde kann optional ein Funktionsmaterial anwesend sein. Hierbei handelt es sich um Funktionsmaterialien, welche eine andere Funktion erfüllen als die die Abriebfestigkeit erhöhenden Additive. Bevorzugt handelt es sich bei dem Funktionsmaterialien um Flammschutzmittel und um Materialien zur Abschirmung von elektromagnetischen Strahlen.
  • Die Funktionsmaterialien werden in den B-Stage-Binder eingebunden. In einer Variante des Verfahrens wird ein zusätzlicher Binder zur Fixierung der Funktionsmaterialien auf dem textilen Flächengebilde zugesetzt. Hierbei wird vorzugsweise der gleiche Binder (B-Stage-Binder), wie er im textilen Flächengebilde vorliegt, gewählt. Der Gehalt bzw. Anteil an Funktionsmaterial wird durch die nachfolgende Verwendung bestimmt.
  • Bei den Flammschutzmitteln handelt es sich anorganische Flammschutzmittel, Organophosphor-Flammschutzmittel, Stickstoff basierte Flammschutzmittel oder Intumeszenz-Flammschutzmittel. Halogenierte (bromierte und chlorierte) Flammschutzmittel sind ebenfalls einsetzbar, aufgrund ihrer Risikobewertung jedoch weniger bevorzugt. Beispiele für derartige halogenierte Flammschutzmittel sind polybromierte Diphenyläther, z. B. DecaBDE, Tetrabrombisphenol A und HBCD (Hexabromocyclododecan).
  • Bei den Stickstoff basierten Flammschutzmitteln handelt es sich um Melamine und Harnstoffe.
  • Bei den Organophosphor-Flammschutzmitteln handelt es sich typischerweise um aromatische und Alkyl-Ester der Phosphorsäure. Bevorzugt werden TCEP (Trischloroethylphosphat), TCPP (Trischloropropylphosphat), TDCPP (Trisdichloroisopropylphosphat), Triphenylphosphat, Trioktylphosphat (Tris-(2-ethylhexyl)phosphat) eingesetzt.
  • Bei den anorganischen Flammschutzmitteln handelt es sich typischerweise um Hydroxide, wie Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid, Borste, wie Zinkborat, Ammoniumverbindungen, wie Ammoniumsulfat, Roten Phosphor, Antimonoxide, wie Antimontrioxid und Antimonpentoxid und/oder Schichtsilikate, wie Vermiculite.
  • Bei den Materialien zur Abschirmung von elektromagnetischen Strahlen handelt es sich üblicherweise um elektrisch leitfähige Materialien. Geeignete Materialien sind elektrisch leitfähige Kohlenstoffe wie Ruß, Graphit und Kohlenstoff-Nano-Röhrchen (C-Nanotubes), leitfähige Kunststoffe oder Fasern aus Metall oder Metallbestandteilen. Diese können in Form von Folien, Partikeln, Fasern bzw. Drähten, und/oder textilen Flächengebilden aus den vorstehend genannten Materialien aufgebaut sein.
  • Das Aufbringen des Funktionsmaterials erfolgt in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des jeweiligen Funktionsmaterials mittels bekannter Techniken. Auch hier kann der Auftrag mittels Rotationsdüsenköpfen erfolgen.
  • Bevorzugt werden die Funktionsmaterialien zusammen mit dem B-Stage-Binder in das textile Flächengebilde eingebracht. Bevorzugt werden die Funktionsmaterialien mit dem B-Stage-Binder vermischt und gemeinsam in das textile Flächengebilde eingebracht bzw. auf das textile Flächengebilde aufgebracht.
  • Die Funktionsmaterialien können auch auf das textile Flächengebilde aufgebracht werden. Beispielsweise können die Funktionsmaterialien zwischen 2 Trockenstrecken einer Imprägnieranlage auf das textile Flächengebilde aufgebracht werden.
  • Bei den Dekorschichten handelt es sich um dekorative Elemente. Hierunter sind dekorative Schichten und Muster zu verstehen, welche die Wertigkeit des Verbundstoffes steigern. Als Dekorschichten werden insbesondere Dekorpapiere, Folien oder bedruckte Nonwoven verwendet, aber auch andere Dekorschichtsysteme sind möglich. Insofern der erfinderische Verbundwerkstoff eine solche Dekorschicht, wie insbesondere ein Dekorpapier oder ein bedrucktes Nonwoven, aufweist, befindet sich diese Schicht zwischen Underlay-Schicht und Overlay-Schicht.
  • Dekorpapiere sind Spezialpapiere, die das gewünschte optische Oberflächenmuster aufweisen. Solche Dekorpapiere haben typischerweise ein Flächengewicht von 80–200 g/m2 und beinhalten einen Binder im B-Stage Zustand, wobei der Harz- beziehungsweise Binderanteil 50–70% des Gesamtflächengewichts der Dekorschicht beträgt. Bei der Auswahl der Binder in der Dekorschicht gibt es keine grundsätzlichen Einschränkungen. Es muss lediglich die Kompatibilität mit den übrigen Bindern im Verbundwerkstoff und das Erreichen technischer Vorgaben gewährleistet sein.
  • Dekorschichten, die durch Direkt- oder Digitaldruck auf textilen Flächengebilden erzeugt werden, können ebenfalls eingesetzt werden. Solche Dekorschichten, die mittels Direkt- oder Digitaldruck auf B-Stage Binder verfestigten textilen Flächengebilden erzeugt wurden, sind z. B. aus WO2008/101679A2 bekannt.
  • Die erfindungsgemäße Overlay-Schicht besteht aus bis zu zwei Lagen eines geeigneten, besonders robusten Papiers. Das Flächengewicht der Overlay-Papiere beträgt 10–30 g/m2, bevorzugt zwischen 15 und 25 g/m2.
  • Die erfindungsgemäße Overlay-Schicht weist neben dem bzw. den Overlay-Papiere einen im B-Stage befindlichen Binder auf, mit dem die Overlay-Papiere beaufschlagt wurden. Bei der Auswahl der Binder in der Overlay-Schicht gibt es keine grundsätzlichen Einschränkungen. Es muss lediglich die Kompatibilität mit den übrigen Bindern im Verbundwerkstoff und das Erreichen technischer Vorgaben gewährleistet sein. Bevorzugt sind Binder auf Basis von Melamin-Formaldehyd (MF), Harnstoff-Formaldehyd (UF) oder deren Gemischen (MUF).
  • Das Gesamtgewicht der Overlay-Schicht einschließlich aller Additive beträgt zwischen 200 und 350 g/m2. Alle Gewichtsangaben zum Binder in der Overlay-Schicht beziehen sich auf den Zustand vor der Trocknung, d. h. auf den Binder im B-Stage Zustand.
  • Die Overlay-Schicht weist zwischen 15 und 70 g/m2, vorzugsweise zwischen 25 und 65 g/m2, insbesondere zwischen 30 und 60 g/m2, Additiv auf, welches die Abriebfestigkeit erhöht.
  • Geeignete, die Abriebfestigkeit erhöhende Additive sind bevorzugt partikelförmige Materialien. Solche Partikel haben eine Korngröße von vorzugsweise 0,2–3 mm, insbesondere 0,5–2 mm. Innerhalb der vorstehend genannten partikelförmigen Materialien sind solche mit einer MoHärte von min. [8] bevorzugt. Solche Additive, auch mit unterschiedlicher Korngrößenverteilung, sind kommerziell verfügbar. Besonders bevorzugt handelt es sich um natürliche und/oder synthetische Materialien, insbesondere um Korund, Siliziumcarbide oder SiO2.
  • Die erfindungsgemäße Overlay-Schicht kann auch als HPL (High Pressure Laminate) oder CPL (Coninuous Pressure Laminate) ausgebildet sein. In diesem Fall beinhaltet das HPL oder CPL ein oder mehrere Lagen eines Overlay-Papiers, die erforderlichen Additive und eventuell weitere Schichten, wie zum Beispiel transparente Overlay-Schichten zum Schutz vor mechanischer Einwirkung. Die Binder im HPL- oder CPL-Overlays sind üblicherweise endverfestigt, können sich jedoch auch in einem teilverfestigten B-Stage Zustand befinden.
  • Zur Erhöhung der Dimensionsstabilität des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes ist es häufig von Vorteil eine zusätzliche sogenannte Gegenzug-Schicht aufzubringen. Die Gegenzug-Schicht befindet sich auf der der textilen Fläche gemäß (ii) gegenüber liegenden Seite des Trägermaterials. Die Gegenzug-Schicht hat die Aufgabe, Spannungen, welche durch die Schichten gemäß (ii) und (iv), sowie gegebenenfalls (iii) und/oder (viii), aufgebaut werden, zu kompensieren, so dass ein Schüsseln des Verbundwerkstoffen vermieden werden kann. In der Praxis zeigt sich, dass die Gegenzug-Schicht nicht alle Zugkräfte vollständig kompensieren kann. Im Falle des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes zeigt sich jedoch in überraschender Weise, dass die spezielle Underlay-Konstruktion die auftretenden Zugkräfte minimiert, so dass eine Gegenzug-Schicht aus 60–100 g/m2 vorzugsweise 70–80 g/m2 Papier mit 90–120% Harzauftrag in der Lage ist, die Zugkräfte zu kompensieren.
  • Des Einbinden weiterer zusätzlicher Schichten ist ebenfalls möglich. Als Beispiele seien Schichten erwähnt, die zum Schutz des Verbundwerkstoffes, aus Designgründen oder zur Erhöhung der Funktionalität in den Verbundwerkstoff eingebracht bzw. aufgebracht werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes.
  • Das textile Flächengebilde gemäß (ii) kann dabei bereits während der Herstellung des Trägers auf diesen eingebracht werden oder erst nach Fertigstellung des Trägermaterials auf diesen aufgebracht werden. Dabei kann das textile Flächengebilde noch zusätzliche Funktionsmaterialien enthalten.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes umfassend die Maßnahmen:
    • 1) Zuführen von Trägermaterial gemäß (i),
    • 2) Zuführen mindestens einer textilen Underlay-Schicht und Ablage auf dem Trägermaterial aus Schritt 1),
    • 3) gegebenenfalls Zuführen einer Dekorschicht und Ablage auf der in Schritt 2) zugeführten Underlay-Schicht,
    • 4) Zuführen und Ablage einer Overlay-Schicht auf die in Schritt 2) zugeführte Underlay-Schicht oder Zuführen und Ablage einer Overlay-Schicht auf die in Schritt 3) zugeführte Dekorschicht-Schicht,
    • 5) gegebenenfalls Aufbringen von weiteren Schichten gemäß (v),
    • 6) Verpressen der gemäß den vorstehen beschriebenen Schritten erhaltenen Schichten,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    • 7) die in Schritt 2) zugeführte textile Underlay-Schicht durch die Maßnahmen:
    • (a) Ausrüsten eines binderverfestigten textilen Flächengebildes, das mit 35 bis 65 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 60 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 100 g/m2 aufweist, mit einem oder mehreren B-Stage Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 30–65 Gew.-%, bevorzugt 15 und 45 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt,
    • (b) Überführen des B-Stage Binders in den B-Stage Zustand, hergestellt wurde,
    • 8) das in Schritt 4) zugeführte Overlay-Schicht zwischen 20 und 70 g/m2 eines Additivs aufweist, welches die Abriebfestigkeit erhöht.
  • Als eine weitere bevorzugte Variante umfasst die unter 2) zugeführte textile Underlay-Schicht
    • (c) ein textiles Flächengebilde, das mit 20 bis 55 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 100 g/m2 aufweist,
    • (d) mindestens einen zusätzlichen aufgebrachten und vollständig gehärteten Binder auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischung (MUF), wobei der gesamte Binderanteil aus (c) und (d) zusammen zwischen 15 und 45 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Bindern,
    • (e) mindestens eine Schicht eines Binders, vorzugsweise auf Basis von Melamin-Formaldehyd (MF), wobei der Anteil dieses Binders aus (e) zwischen 30 – und 65 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Bindern) und das Gewichtsverhältnis zwischen Binder aus (e) und Binder aus (c) und (d) zwischen 1:1 und 5:1 beträgt, und die Schicht auf der dem Trägermaterial abgewandten Oberfläche oder auf beiden Oberflächen der textilen Underlay-Schicht gemäß (ii) aufgebracht ist, und der Melamin-Formaldehyd Binder (MF) nicht vollständig gehärtet ist.
  • Die vorstehend beschrieben Restfeuchte des Binders bedeutet, dass der Binder sich noch im sogenannten B-Stage Zustand befindet, d. h. noch ein Restbindevermögen aufweist. Durch das Verpressen wird der im B-Stage Zustand befindliche Binder endverfestigt.
  • Der Aushärtungsgrad eines Binders läßt sich durch Messung der bei der vollständigen Aushärtung entstehenden Kondensationsfeuchte bestimmen. Die für die Erfindung eingesetzten Binder im B-Stage Zustand müssen eine Restfeuchte (Kondensationsfeuchte, ohne Oberflächenfeuchte) von mindestens 4% aufweisen. Die Messung erfolgt nach dem Fachmann bekannten Verfahren, insbesondere durch Bestimmung des Gewichtsverlustes der Probe aufgrund der Wasserabspaltung.
  • In einer Variante kann das Aufbringen eines textilen Flächengebildes gemäß Schritt 2) auch während der Herstellung des Trägers erfolgen. Mit anderen Worten, anstelle des fertigen Trägers in Schritt 1) wird in Schritt 1) der Träger erst gebildet.
  • Die Laminierung des gemäß der Schritte 1) bis 5) erhaltenen Aufbaus in Schritt 6) erfolgt unter Einwirkung von Druck und Wärme, in einer solchen Weise, dass die im B-Stage Zustand vorhandenen Binder endverfestigt werden.
  • Die Verpressung bzw. Laminierung in Schritt 6) kann mittels dis-kontinuierlichem oder kontinuierlichem Pressen oder durch Walzen erfolgen. Die Verfahren sind dem Fachmann bekannt und unterliegen keinerlei Einschränkungen. Es ist lediglich sicherzustellen, dass der verwendete B-Stage-Binder vollständig verfestigt wird.
  • Das optionale Aufbringen weiterer Schichten gemäß Schritt 3) und/oder 5) sind dem Fachmann bekannte Möglichkeiten. Beispiele hierzu sind das Aufbringen von dekorativen Schichten in Schritt 3) oder von Schutzlacken in Schritt 5).
  • Das Aufbringen der Overlay-Schicht gemäß Schritt 4) ist dem Fachmann ebenfalls bekannt.
  • Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verbundwerkstoff als Halbzeug, das
    • – eine textile Underlay-Schicht aufweist, die mindestens ein textiles Flächengebilde enthält, wobei das textile Flächengebilde mittels Binder verfestigt ist,
    • – mindestens ein HPL oder CPL umfasst, wobei das HPL und das CPL ein Overlay aufweist, das sich auf der dem textilen Flächengebilde abgewandten Seite befindet,
    dadurch gekennzeichnet, dass die textile Underlay-Schicht durch ein Verfahren umfassend die Maßnahmen:
    • (a) Ausrüsten eines binderverfestigten textilen Flächengebildes, das mit 35 bis 65 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 60 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 100 g/m2 aufweist, mit einem oder mehreren B-Stage Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 30–65 Gew.-%, bevorzugt 15 und 45 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt,
    • – (b) Überführen des B-Stage Binders in den B-Stage Zustand und vollständiges härten, so dass der Binder eine Restfeuchte weniger als 1% aufweist,
    • – das Overlay zwischen 20 und 70 g/m2 an Additiv aufweist, welches die Abriebfestigkeit erhöht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung enthält der Verbundwerkstoff als Halbzeug
    • – eine textile Underlay-Schicht aufweist, die mindestens ein textiles Flächengebilde enthält, wobei das textile Flächengebilde mittels Binder verfestigt ist,
    • – mindestens ein HPL oder CPL, wobei das HPL und das CPL ein Overlay aufweist, das auf der dem textilen Flächengebilde abgewandten Seite sich befindet,
    dadurch gekennzeichnet, dass die textile Underlay-Schicht durch ein Verfahren umfassend die Maßnahmen:
    • (a) Ausrüsten eines binderverfestigten textilen Flächengebildes, das mit 20 bis 55 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 100 g/m2 aufweist, mit einem oder mehreren B-Stage Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 15–45 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt,
    • und das textiles Flächengebilde mindestens eine Schicht eines Binders, vorzugsweise auf Basis von Melamin-Formaldehyd (MF), wobei der Anteil dieses Binders aus (e) zwischen 30 – und 65 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Bindern) und das Gewichtsverhältnis zwischen vollständig gehärtetem Binder und B-Stage Binder zwischen 1:1 und 5:1 beträgt, und die Schicht auf der dem Trägermaterial abgewandten Oberfläche oder auf beiden Oberflächen der textilen Underlay-Schicht aufgebracht ist, und der vorzugsweise Melamin-Formaldehyd Binder (MF) vollständig gehärtet ist und eine Restfeuchte von weniger als 1% aufweist.
    • – das Overlay zwischen 20 und 70 g/m2 an Additiv aufweist, welches die Abriebfestigkeit erhöht.
  • Der vorstehend beschriebene Verbundwerkstoff kann als Halbzeug verstanden werden, das auf einen entsprechenden Träger aufgebracht werden kann. Bei der Herstellung und Laminierung des Verbundwerkstoffes (mit Träger) ist dann das Einbringen eines zusätzlichen Binders zwischen Träger und Halbzeug erforderlich.
  • Durch Verwendung der erfindungsgemäßen textilen Fläche wird einerseits das Impaktverhalten erheblich verbessert und durch die verringerte Viskosität ein „Loss of Abrasion” vermieden bzw. stark reduziert, so dass eine Kompensation durch Erhöhung an abriebfestigkeitserhöhenden Additiv vermieden werden kann.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Underlays zur Herstellung von Verbundwerkstoffen, welche die Anforderungen der EN13329 zur Einstufung in die Klasse 34 (Schlagzähigkeit auf 24 N; kleine Kugel) erfüllen. Das erfindungsgemäße Underlay umfasst (i) ein binderverfestigtes textiles Flächengebilde, das mit 35 bis 65 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 60 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 100 g/m2 aufweist und zusätzlich (ii) mit einem oder mehreren B-Stage Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 30–65 Gew.-%, bevorzugt 15 und 45 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt und (iii) der B-Stage Binder im B-Stage Zustand vorliegt, so dass der Binder nicht vollständig gehärtet ist und eine Restfeuchte von mindestens 4% aufweist. Die erfindungsgemäßen Underlays sind wertvolle Zwischenprodukte bei der Herstellung solcher Verbundwerkstoffe.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen und Laminate als Fußbodenbelag oder Teil eines Fußbodenbelages. Daneben können die Werkstoffe und Laminate auch als Raum- oder Wandelemente oder Teile davon eingesetzt werden oder in der Möbelindustrie Verwendung finden.
  • Die folgenden Beispiele zeigen die besonderen mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes in beeindruckender Weise ohne diese jedoch zu beschränken.
  • Beispiele
  • Ein 40 g/m2 Glassvlies wird mit einem UF Binder imprägniert. Das Gesamtgewicht des Vlieses mit Binder beträgt 80 g/m2. Der Binderanteil beträgt somit 50% bezogen auf das Gesamtgewicht des Vlieses. Diese Vlies wird anschließen mit einem B-Stage MF-Binder imprägniert. Das Gesamtgewicht des Vlieses beträgt 160 g/m2. Der Anteil des B-Stage Binders beträgt somit 50% bezogen auf das Gesamtgewicht des Vlieses.
  • Gegenbeispiel
  • Ein 40 g/m2 Glassvlies wird mit einem UF Binder imprägniert. Das Gesamtgewicht des Vlieses mit Binder beträgt 55 g/m2. Der Binderanteil beträgt somit 27% bezogen auf das Gesamtgewicht des Vlieses. Diese Vlies wird anschließen mit einem B-Stage MF-Binder imprägniert. Das Gesamtgewicht des Vlieses beträgt 160 g/m2. Der Anteil des B-Stage Binders beträgt somit 66% bezogen auf das Gesamtgewicht des Vlieses
  • 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
    • WO 2006/031522 [0004]
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    • US 6331339 A [0004, 0052]
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    • WO 08/101678 [0028, 0047, 0059]
    • WO 2008/101679 A2 [0073]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • EN13329 [0006]
    • Anhang I der EN13329 [0007]
    • Anhang F zur EN13329 [0007]
    • Anhang E zur EN 13329, Taber S42 [0007]
    • Anhang I der EN 13329 [0007]
    • EN13329 [0016]
    • EN13329 [0016]
    • DIN EN9237 [0048]
    • EN13329 [0097]

Claims (22)

  1. Verbundwerkstoff umfassend (i) mindestens ein Trägermaterial und (ii) mindestens eine textile Underlay-Schicht, wobei die textile Underlay-Schicht mittels Binder verfestigt ist, (iii) gegebenenfalls mindestens eine Dekorschicht, die auf der dem Trägermaterial abgewandten Oberfläche der textilen Underlay-Schicht gemäß (ii) aufgebracht ist, (iv) mindestens eine Overlay-Schicht, die auf der dem Trägermaterial abgewandten Oberfläche der textilen Underlay-Schicht gemäß (ii) oder der gegebenenfalls vorhandenen Dekorschicht gemäß (iii) aufgebracht ist, und Additive aufweist, welche die Abriebfestigkeit der Oberfläche erhöhen, (v) gegebenenfalls mindestens eine weitere Schicht, (vi) die Auftragsmenge des Additivs, welches die Abriebfestigkeit erhöht, in der Overlay-Schicht zwischen 20 und 70 g/m2 beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass (vii) die textile Underlay-Schicht gemäß (ii) durch ein Verfahren umfassend die Maßnahmen: (a) Ausrüsten eines binderverfestigten textilen Flächengebildes, das mit 35 bis 65 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 60 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders (Binder A), bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 200 g/m2 aufweist, mit einem oder mehreren B-Stage Bindern (Binder B) auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 30–65 Gew.-%, bevorzugt 15 und 45 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt, (b) Überführen des B-Stage Binders in den B-Stage Zustand, hergestellt wurde, und (viii) und das Verbundmaterial durch Verpressen des Trägermaterials (i), der textilen Underlay-Schicht (ii) bei welcher sich der B-Stage Binder noch im B-Stage Zustand befindet, der ggf. vorhandenen Dekorschicht (iii), der textilen Overlay-Schicht (iv), sowie der ggf. vorhandenen weitere Schicht (v) unter vollständiger Aushärtung des B-Stage Binders hergestellt wird.
  2. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gewichtsverhältnis zwischen Binder (A) und Binder (B) zwischen 1:1 und 1:5 beträgt.
  3. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Binder (A) und Binder (B) unterschiedlich sind.
  4. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der B-Stage Binder auf einer Seite der textilen Underlay-Schicht gemäß (ii) aufgebracht, vorzugsweise auf Seite, die dem Overlay zugewandt ist.
  5. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser die Anforderungen der EN13329 zur Einstufung in die Klasse 34 (Schlagzähigkeit auf 24 N; kleine Kugel) erfüllt.
  6. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägern (i) ein auf Holz basierende Materialien, vorzugsweise Sperr- bzw. Lagenholz, Holzspanwerkstoff, insbesondere Spanplatten und OSB (Oriented Strand Boards), Holzfaserwerkstoff, insbesondere poröse Holzfaserplatten, diffusionsoffene Holzfaserplatten, harte (hochdichte) Holzfaserplatten (HDF) und mitteldichte Holzfaserplatten (MDF), und Arboform, (ii) Papiere auf Basis von natürlichen, synthetischen, mineralischen oder keramischen Fasern oder auch von Mischungen dieser Fasertypen, (iii) Kartonagen auf Basis von natürlichen und/oder synthetischen Fasern, wobei diese auch mineralische und/oder keramische Fasern umfassen sowie Mischungen aus diesen Fasertypen, sowie (iv) mineralischen Platten umfasst.
  7. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass textile Underlay ein Nonwoven ist, welches aus Naturfasern und/oder Fasern aus synthetisierten oder natürlichen Polymeren, keramische Fasern, Mineralfasern oder Glasfasern, wobei diese auch in Form von Gemischen verwendet werden können, aufgebaut ist.
  8. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass textile Underlay ein Flächengebilde aus Mineralfasern und/oder Glasfasern mit einem Flächengewicht zwischen 15 und 100 g/m2, vorzugsweise 25 und 60 g/m2, oder ein Flächengebilde aus Fasern synthetischer Polymere mit einem Flächengewicht zwischen 15 und 200 g/m2, vorzugsweise 20 und 150 g/m2, ist, wobei sich diesen Angaben auf ein Flächengebilde ohne Binder beziehen.
  9. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das das eingesetzte binderverfestigte textile Underlay eine Luftdurchlässigkeit von maximal 150 l/m2sec, vorzugsweise maximal 100 l/m2sec gemessen gemäß DIN EN9237 aufweist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes umfassend die Maßnahmen: 1) Zuführen von Trägermaterial, 2) Zuführen mindestens einer textilen Underlay-Schicht und Ablage auf dem Trägermaterial aus Schritt 1), 3) gegebenenfalls Zuführen einer Dekorschicht und Ablage auf der in Schritt 2) zugeführten Underlay-Schicht, 4) Zuführen und Ablage einer Overlay-Schicht auf die in Schritt 2) zugeführte Underlay-Schicht oder Zuführen und Ablage einer Overlay-Schicht auf die in Schritt 3) zugeführte Dekorschicht-Schicht, 5) gegebenenfalls Aufbringen von weiteren Schichten gemäß (v), 6) Verpressen der gemäß den vorstehen beschriebenen Schritten erhaltenen Schichten, dadurch gekennzeichnet, dass 7) die in Schritt 2) zugeführte textilen Underlay-Schicht durch die Maßnahmen: (a) Ausrüsten eines binderverfestigten textilen Flächengebildes, das mit 35 bis 65 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 60 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 200 g/m2 aufweist, mit einem oder mehreren B-Stage Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 30–65 Gew.-%, bevorzugt 15 und 45 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt, (b) Überführen des B-Stage Binders in den B-Stage Zustand, hergestellt wurde, 8) das in Schritt 4) zugeführte Overlay-Schicht zwischen 20 und 70 g/m2 eines Additivs aufweist, welches die Abriebfestigkeit erhöht.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die unter 2) zugeführte textile Underlay-Schicht (c) ein textiles Flächengebilde ist, das mit 20 bis 55 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 200 g/m2 aufweist, und (d) mindestens einen zusätzlichen aufgebrachten und vollständig gehärteten Binder auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischung (MUF), wobei der gesamte Binderanteil aus (c) und (d) zusammen zwischen 15 und 45 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Bindern, (e) mindestens eine Schicht eines Binders, vorzugsweise auf Basis von Melamin-Formaldehyd (MF), wobei der Anteil dieses Binders aus (e) zwischen 30 – und 65 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Bindern) und das Gewichtsverhältnis zwischen Binder aus (e) und Binder aus (c) und (d) zwischen 1:1 und 5:1 beträgt, und die Schicht auf der dem Trägermaterial abgewandten Oberfläche oder auf beiden Oberflächen der textilen Underlay-Schicht aufgebracht ist, und der Melamin-Formaldehyd Binder (MF) nicht vollständig gehärtet ist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das binderverfestigte textile Underlay eine Luftdurchlässigkeit von maximal 150 l/m2sec, vorzugsweise maximal 100 l/m2sec gemessen gemäß DIN EN9237 aufweist.
  13. Verbundwerkstoff als Halbzeug umfassend – eine textile Underlay-Schicht aufweist, die mindestens ein textiles Flächengebilde enthält, wobei das textile Flächengebilde mittels Binder verfestigt ist, – mindestens ein HPL oder CPL umfasst, wobei das HPL und das CPL ein Overlay aufweist, das sich auf der dem textilen Flächengebilde abgewandten Seite befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Underlay-Schicht durch ein Verfahren umfassend die Maßnahmen: (a) Ausrüsten eines binderverfestigten textilen Flächengebildes, das mit 35 bis 65 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 60 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 200 g/m2 aufweist, mit einem oder mehreren B-Stage Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 30–65 Gew.-%, bevorzugt 15 und 45 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt, (b) Überführen des B-Stage Binders in den B-Stage Zustand und vollständiges härten, so dass der Binder eine Restfeuchte weniger als 1% aufweist, – das Overlay zwischen 20 und 70 g/m2 an Additiv aufweist, welches die Abriebfestigkeit erhöht.
  14. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, das das eingesetzte binderverfestigte textile Underlay eine Luftdurchlässigkeit von maximal 150 l/m2sec, vorzugsweise maximal 100 l/m2sec gemessen gemäß DIN EN9237 aufweist.
  15. Verbundwerkstoff als Halbzeug umfassend – eine textile Underlay-Schicht aufweist, die mindestens ein textiles Flächengebilde enthält, wobei das textile Flächengebilde mittels Binder verfestigt ist, – mindestens ein HPL oder CPL, wobei das HPL und das CPL ein Overlay aufweist, das auf der dem textilen Flächengebilde abgewandten Seite sich befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Underlay-Schicht durch ein Verfahren umfassend die Maßnahmen: (a) Ausrüsten eines binderverfestigten textilen Flächengebildes, das mit 20 bis 55 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 200 g/m2 aufweist, mit einem oder mehreren B-Stage Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 15–45 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt, und das textiles Flächengebilde mindestens eine Schicht eines Binders, vorzugsweise auf Basis von Melamin-Formaldehyd (MF), wobei der Anteil dieses Binders aus (e) zwischen 30 – und 65 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Bindern) und das Gewichtsverhältnis zwischen vollständig gehärtetem Binder und B-Stage Binder zwischen 1:1 und 5:1 beträgt, und die Schicht auf der dem Trägermaterial abgewandten Oberfläche oder auf beiden Oberflächen der textilen Underlay-Schicht aufgebracht ist, und der vorzugsweise Melamin-Formaldehyd Binder (MF) vollständig gehärtet ist und eine Restfeuchte von weniger als 1% aufweist. – das Overlay zwischen 20 und 70 g/m2 an Additiv aufweist, welches die Abriebfestigkeit erhöht.
  16. Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, das das eingesetzte binderverfestigte textile Underlay eine Luftdurchlässigkeit von maximal 150 l/m2sec, vorzugsweise maximal 100 l/m2sec gemessen gemäß DIN EN9237 aufweist.
  17. Underlay zur Herstellung von Verbundwerkstoffes, welche die Anforderungen der EN13329 zur Einstufung in die Klasse 34 (Schlagzähigkeit auf 24 N; kleine Kugel) erfüllen, umfassend (i) ein binderverfestigtes textiles Flächengebilde, das mit 35 bis 65 Gew.-%, bevorzugt 35 bis 60 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes mit diesem Binder) eines vollständig gehärteten Binders, bevorzugt auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF) vollständig imprägniert ist, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht (ohne Binder) zwischen 15 und 200 g/m2 aufweist und zusätzlich (ii) mit einem oder mehreren B-Stage Bindern auf Basis von Harnstoff-Formaldehyd (UF), Melamin-Formaldehyd (MF) oder Mischungen aus UF- und MF-Bindern (MUF), wobei der Binderanteil dieses B-Stage Binders 30–65 Gew.-%, bevorzugt 15 und 45 Gew.-%, (bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Underlay-Schicht mit allen Binder) beträgt ausgerüstet ist und (iii) der B-Stage Binder im B-Stage Zustand vorliegt, so dass der Binder nicht vollständig gehärtet ist und eine Restfeuchte von mindestens 4% aufweist.
  18. Underlay gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, das das binderverfestigte textile Underlay eine Luftdurchlässigkeit von maximal 150 l/m2sec, vorzugsweise maximal 100 l/m2sec gemessen gemäß DIN EN9237 aufweist.
  19. Verwendung der Halbzeuge gemäß den Ansprüchen 13 und 14 sowie des Underlays gemäß Anspruch 17 zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes definiert in den Ansprüchen 1 bis 9, welcher die Anforderungen der EN13329 zur Einstufung in die Klasse 34 (Schlagzähigkeit auf 24 N; kleine Kugel) erfüllt.
  20. Fußbodenbelag oder Teil eines Fußbodenbelages enthaltend einen Verbundwerkstoff definiert in den Ansprüchen 1 bis 9.
  21. Raum- oder Wandelemente oder Teile davon enthaltend einen Verbundwerkstoff definiert in den Ansprüchen 1 bis 9.
  22. Möbel enthaltend einen Verbundwerkstoff definiert in den Ansprüchen 1 bis 9.
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