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Die vorliegende Erfindung betrifft ein abriebfestes Oberflächenmaterial zur Laminierung auf duroplastische Substrate, ein Verfahren zu dessen Herstellung, sowie ein Laminat umfassend das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial und ein Verfahren zur Herstellung des Laminats.
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Aus dem Stand der Technik sind dekorative Laminate bekannt, die häufig beispielsweise zur Herstellung von Laminatfußböden oder als Oberflächenmaterial für Wände, Decken oder Möbelstücke wie Schränke, Kommoden oder ähnliches verwendet werden können. Derartige dekorative Laminate bestehen üblicherweise aus einem Substrat, einem Dekorpapier/-film, einem darauf aufgebrachten Oberflächenmaterial (Overlay) und gegebenenfalls weiteren funktionellen Schichten. Das Oberflächenmaterial soll dabei das Laminat, insbesondere den Dekorfilm, vor Abrieb schützen. Die im Stand der Technik bekannten Oberflächenmaterialien weisen jedoch häufig den Nachteil auf, dass die Oberfläche aus duroplastischen Harzen, wie Melaminformaldehydharze oder Phenolformaldehydharzen bestehen, die teilweise eine eingeschränkte Chemikalienbeständigkeit aufweisen, und die durch ihr haptische Anmutung nachteilig und in der Anwendung als Fußbodenmaterial durch hohen Gehschall negativ belegt sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein flexibles, polymeres Oberflächenmaterial zur Laminierung auf duroplastische Substrate bereitzustellen, das sich durch hohe Kratzfestigkeit und hervorragende Chemikalienbeständigkeit auszeichnet und eine gute Haftung (Adhäsion) auf dem duroplastischen Substrat aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelöst.
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Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Oberflächenmaterial zur Laminierung auf duroplastische Substrate bereitgestellt, umfassend eine Kunststofffolie, wobei die beiden Oberflächen der Kunststofffolie angeätzt sind, eine der angeätzten Oberflächen der Kunststofffolie mit einem Lack versehen ist, und die Kunststofffolie eine Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie) umfasst.
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Die Dicke der Kunststofffolie unterliegt erfindungsgemäß keiner Einschränkung. Bevorzugt liegt die Dicke in einem Bereich von 12 μm bis 100 μm, besonders bevorzugt von 36 μm bis 50 μm.
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Erfindungsgemäß sind beide Oberflächen der Kunststofffolie angeätzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Anätzung durch Behandlung mit Trichloressigsäure. Als Folge dieser beidseitigen Oberflächenbehandlung der Kunststofffolie wird auch die Oberflächenspannung vorteilhafterweise auf bis zu 65 dyn/cm erhöht, z. B. messbar mit handelsüblichen Testtinten oder Teststiften.
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Zudem ist erfindungsgemäß eine der behandelten Oberflächen der Kunststofffolie mit einem Lack versehen. Durch die Behandlung der Oberfläche der Kunststofffolie haften Lacke vorteilhafterweise sehr gut auf der Oberfläche der Kunststofffolie. Insbesondere wässrige Lackdispersionen und hochvernetzende, strahlenhärtbare Lacke, deren Haftung auf PET-Folien schwierig ist, zeigen eine hervorragende Adhäsion. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Lack ein strahlenhärtbarer Lack. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Lack ein Polyurethanlack. Durch den Lack wird vorteilhafterweise eine hervorragende Kratzfestigkeit des Oberflächenmaterials erzielt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Lack weiter antibakterielle, antistatische und/oder photokatalytische Additive. Beispielsweise kann durch Zugabe von ca. 1% eines antibakteriellen Additivs eine antibakterielle Eigenschaft der lackierten Oberfläche erzielt werden. Erfindungsgemäß kann auch eine photokatalytische Schicht auf den Lack aufgedruckt sein, wobei die Druckfarbe vorzugsweise von 7 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-% nanoskalige TiO2-Pigmente enthält.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Oberflächenmaterial auf der Oberfläche, die nicht mit einem Lack versehen ist, mit einem Konterdruck versehen. Durch einen derartigen dekorativen Konterdruck kann vorteilhafterweise bei der Herstellung eines dekorativen Laminats, welches das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial umfasst, auf einen zusätzlichen Dekorfilm bzw. ein zusätzliches Dekorpapier zur dekorativen Gestaltung des Laminats verzichtet werden.
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Zudem stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Oberflächenmaterials bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen einer Kunststofffolie, wobei die Kunststofffolie eine Polyethylenterephthalat-Folie umfasst;
beidseitiges Ätzen der Oberflächen der Kunststofffolie; und
Lackieren einer angeätzten Oberfläche der Kunststofffolie mit einem Lack.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Ätzen der Oberflächen der Kunststoffolie mit Trichloressigsäure, wie dies beispielsweise in
EP 1 270 698 B1 bei der Herstellung doppelseitiger Klebebänder beschrieben wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird bei der Ätzung mit Trichloressigsäure zusätzlich gefällte Kieselsäure (SiO
x) verwendet, welche dann in die Oberfläche eingebaut wird, die Oberfläche aufrauht und eine poröse Schicht darstellt. Die Beschichtung der so behandelten Oberfläche kann beispielsweise durch wässrige, lösemittelhaltige oder strahlenhärtende, lösemittel- und wasserfreie Lacke geschehen. Die Lacke können dabei beispielsweise durch Walzen, Gießen, Sprühen oder Drucken aufgebracht werden.
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Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Laminat bereit, umfassend ein duroplastisches Substrat und ein darauf laminiertes erfindungsgemäßes Oberflächenmaterial. Im erfindungsgemäßen Laminat ist dabei die lackierte Oberfläche der Kunststoffolie auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats, wohingegen die unlackierte Oberfläche in Richtung Substrat weist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das duroplastische Substrat ein Melaminfilm (mit Melaminformaldehydharz imprägniertes Dekorpapier), ein Phenolfilm (phenolharzgetränktes Papier), eine mit einem duroplastischen Harz beschichtete Platte, ein Vorimprägnat, ein Dekorpapier mit einem darüberliegenden Overlay(film), oder ein Duo-Foil mit einem darüberliegenden Overlay(film).
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem (dekorativen) Melaminfilm, auch Dekorfilm genannt, ein hochgefülltes, opakes, unifarbenes oder bedrucktes Papier verstanden, das üblicherweise zwischen 50 und 110 g/m2 schwer ist und das mit einem Anteil an Melaminformaldehydharz von ungefähr 110% bis 150% des Papiergewichts imprägniert ist.
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Des Weiteren versteht man unter Phenolfilme gebleichte oder ungebleichte Kraftpapiere, vorzugsweise in den Grammaturen von 100 g/m2 bis 200 g/m2, die mit Phenolformaldehydharzen getränkt sind, wobei der Harzanteil vorzugsweise 50% bis 100% des Papiergewichts beträgt.
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Unter einem Vorimprägnat versteht man ein Dekorpapier, das bei der Herstellung in der Papiermaschine schon mit einer acrylatischen oder/und duroplastischen Harzdispersion imprägniert und anschließend geglättet wird. Die Papiere können unifarben oder bedruckt eingesetzt werden und haben vorzugsweise ein Gewicht von 50 bis 120 g/m2, besonders bevorzugt von 50 bis 60 g/m2.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das duroplastische Substrat ein Dekorpapier mit einem darüberliegenden Overlay(film), wobei das Dekorpapier nicht mit einer Harzdispersion vorimprägniert ist. Derartige Dekorpapiere, die vorzugsweise ein Gewicht von 30 bis 70 g/m2 aufweisen, lassen sich hervorragend im Dekortiefdruckverfahren bedrucken, insbesondere besser als dies bei Vorimprägnaten möglich ist, und zeichnen sich so durch Ihre vorteilhaft hohe Druckqualität aus. Aus der Laminatboden- und Möbelindustrie ist ein großer Fundus an Dekorpapieren bekannt, mit denen sich dünne Laminate mit hervorragender Flexibilität (Dicke > 150 μm) herstellen lassen. Derartige Laminate sind trotz hoher Abriebfestigkeit ummantelungsfähig, wobei ein Ummantelungsradius bis zu 1 mm möglich ist. Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Dekorpapier nicht vorimprägniert, sondern im Verfahren zur Herstellung des Laminats wird der Harzüberschuss des Overlays zur Imprägnierung des Dekorpapiers genutzt.
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Unter Duo-Foil versteht man ein bedrucktes oder unbedrucktes, dekoratives, spaltfestes Papier, das auf seiner Rückseite so ausgestattet ist, dass es für einen Heißsiegelprozess geeignet ist. Das Papiergewicht beträgt vorzugsweise 50 bis 60 g/m
2, wobei die Siegelschicht vorzugsweise aus einem nach der Aushärtung duroplastischen Material besteht und vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 30 g/m
2, besonders bevorzugt 10 bis 15 g/m
2, aufgebracht wird. Ein Duo-Foil ist beispielsweise in
EP 2 223 800 A1 beschrieben.
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Unter einem Overlay(film) versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein unbedrucktes, ungefülltes Papiervlies, das mit einem duroplastischen Harz getränkt ist und nach der Aushärtung bei Drücken von größer 20 bar und Temperaturen zwischen 150°C und 190°C transparent wird. Die bei der Imprägnierung verwendeten Harze können korundfrei (einfacher Schutz zum Beispiel für Möbel) sein oder auch Korundkörner enthalten (besonders abriebfest, zum Beispiel für Fußböden), deren mittlere Korngröße bevorzugt 30 μm bis 100 μm, bevorzugt 60 bis 80 μm beträgt. Der Korundanteil ist abhängig von der jeweils gewünschten Abriebklasse nach DIN EN 13389 und beträgt bei AC2 ca. 12 g/m2, bei AC3 ca. 17 g/m2, bei AC4 ca. 25 g/m2 und bei AC5 ca. 40 g/m2.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die im Substrat enthaltenen Harze, wie in der Praxis üblich, vor der Verpressung mit dem erfindungsgemäßen Oberflächenmaterial und gegebenenfalls weiteren funktionellen Schichten noch nicht ausgehärtet und können deshalb unter einem Druck von 20 bar bis 100 bar und einer Temperatur von 150°C bis 190°C fließen. Unter dem Begriff ”fließen” wird erfindungsgemäß verstanden, dass das Harz unter den o. g. Bedingungen zunächst erweicht und in Poren eindringen und Oberflächenstrukturen adaptieren kann, bevor die Aushärtung zum Duroplast einsetzt. Dies ist nötig, damit das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial auf das duroplastische, aktivierbare Substrat laminiert werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Laminat weiter einen wie vorstehend beschriebenen Dekorfilm. Auf diese Weise ist es möglich, das Laminat dekorativ zu gestalten, zum Beispiel mit einem ein- oder mehrfarbigen Muster oder durch ein Druckbild, das andere Beläge, wie zum Beispiel Keramikfliesen, Stein oder Holzparkett optisch nachahmt. Die Auftragung des Druckbildes unterliegt dabei keiner Einschränkung. Dem Fachmann sind derartige Verfahren wohlbekannt. Besonders bevorzugt sind beispielsweise Tiefdruck, Flexodruck und Digitaldruck. Alternativ kann auch das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial des erfindungsgemäßen Laminats auf der Oberfläche, die nicht mit einem Lack versehen ist, mit einem Konterdruck versehen sein, wodurch es vorteilhafterweise möglich ist, auf einen Dekorfilm zu verzichten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Laminat weiter ein zusätzliches abriebfestes Overlay. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zusätzliche abriebfeste Overlay eine transparente korundhaltige Schicht, der Korund (Aluminiumoxid) zugegeben ist. Die Korundpartikel weisen dabei bevorzugt eine Größe entsprechend der Einteilung It. FEPA-Norm von 180 bis 320 auf, besonders bevorzugt von 220 bis 240. Die Menge des Korunds ist dabei abhängig von der gewünschten vorstehend genannten Abriebklasse. Das zusätzliche abriebfeste Overlay weist vorzugsweise eine Schichtdicke von 30 bis 150 μm, besonders bevorzugt von 50 bis 120 μm auf. Die zusätzliche abriebfeste Overlayschicht erhöht die Abriebfestigkeit des erfindungsgemäßen Laminats, wobei durch die gegebene Transparenz ein Druckbild, beispielsweise auf dem Dekorfilm/-papier, sehr gut sichtbar bleibt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Laminat weiter einen Phenolkern, umfassend einen oder mehrere Phenolfilme, wie vorstehend unter dem Begriff ”Phenolfilm” definiert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Laminat werter einen Melaminfilm, der als Gegenzug wirkt. Ein derartiger Gegenzug befindet sich üblicherweise auf der Unterseite des Laminats als äußerste Schicht und gleicht insbesondere mechanische Spannungen im Schichtverbund aus. Ein Melaminfilm, der als Gegenzug eingesetzt wird, muss keine dekorativen Anforderungen erfüllen. Eingesetzt werden daher vorzugsweise wenig gefüllte, saugfähige Papiere, die sich mit Melaminformaldehydharzen gut imprägnieren lassen. Je nach Anforderung handelt es sich beispielsweise um Papiere mit Grammaturen von 50 g/m2 bis 120 g/m2, wobei das Papier beispielsweise mit einer Harzmenge von 120 bis 150 Gew.-% des Papiergewichts imprägniert wird. Ebenso können auch als Gegenzug nicht imprägnierte Pergamentpapiere in den Grammaturen 50 g/m2 bis 100 g/m2 eingesetzt werden.
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Die optionale Kombination von Overlay, insbesondere abriebfesten Overlay, Dekorfilm, Phenolkern und/oder Gegenzug, sowie die Reihenfolge dieser optionalen funktionellen Schichten unterliegen im erfindungsgemäßen Laminat keiner besonderen Einschränkung. Je nach gewünschter Verwendung und Beschaffenheit des erfindungsgemäßen Laminats wählt der Fachmann daher eine oder mehrere dieser optionalen Schichten und deren Position im herzustellenden Laminat aus.
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Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laminats bereit, umfassend das Verpressen des erfindungsgemäßen Oberflächenmaterials und des duroplastischen Substrats, wobei das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial mit der Lackschicht nach Außen die oberste Schicht darstellt. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiter ein zusätzliches abriebfestes Overlay, ein Dekorfilm, ein Phenolkern und/oder ein Gegenzug mit dem Oberflächenmaterial und dem duroplastischen Substrat verpresst, wobei das Oberflächenmaterial mit der Lackschicht nach Außen die oberste Schicht darstellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren unterliegt dabei keiner besonderen Einschränkung. Das Verpressen wird vorzugsweise bei einem Druck von 20 bar bis zu 100 bar und einer Temperatur von 150°C bis zu 190°C durchgeführt, wobei Druck und Temperatur vom Verarbeitungsprozess abhängig sind. Hochdrucklaminate (HPL Schichtstoff, (High Pressure Laminate)) werden vorzugsweise bei Drücken von 80 bar bis 100 bar und Temperaturen von 150°C bis 180°C hergestellt, melaminbeschichtete Spanplatten vorzugsweise bei Drücken von 25 bar bis 30 bar und Temperaturen von 170°C bis 190°C, und kontinuierlich hergestellte Laminate, sogenannte CPL Schichtstoffe (Continuous Pressure Laminate) werden vorzugsweise bei Drücken von 25 bis 50 bar und Temperaturen von 170°C und 190°C hergestellt. Die Aushärtung unter hohem Druck und hoher Temperatur ist ein für den Fachmann bekannter Prozess.
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Überraschend weist das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial im erfindungsgemäßen Laminat vorteilhafterweise eine ausgezeichnete Haftung (Adhäsion) zum duroplastischen Substrat auf. Dies zeigt sich beispielsweise durch einen Kochtest nach EN DIN 438-2, der die Ergebnisse für das erfindungsgemäße Laminat mit 5 (sehr gut) bewertet, ebenso auch die chemische Beständigkeit gegenüber Chemikalien wie beispielsweise Natronlauge, Wasserstoffperoxid, Zitronensäure, Aceton usw. Zudem zeichnet sich das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial durch eine ausgezeichnete Kratzfestigkeit, hohe Transparenz und Flexibilität aus. Da das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial beim Verpressungsprozess verformbar ist und kein Schmelzen des Oberflächenmaterials bis zu Temperaturen von 220°C auftritt, findet das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial eine vielseitige Anwendung und kann problemlos beispielsweise in HPL-, CPL, KT- und CDPL-Prozessen verwendet werden, wobei der Fachmann unter KT-Prozess das taktweise Aufpressen von Melaminfilmen auf Span- oder Faserplatten und unter CDPL-Prozess die kontinuierliche Beschichtung von Span- und Faserplatten mit Melaminfilmen versteht. Das erfindungsgemäße Laminat bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, die Vorteile einer Lackierung mit den Vorteilen eines duroplastischen Substrats zu verbinden: So können einerseits beispielsweise die Lacke durch Additive antibakteriell, antistatisch und photokatalytisch ausgestattet sein, und es können Glanzgrade der Lackoberfläche von 3 bis 90, gemessen unter einem Winkel von 60°, beziehungsweise 20° oder 85° nach DIN 67530, erzielt werden. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die 20°-Geometrie dann verwendet wird, wenn der Glanzgrad, gemessen unter einem Winkel von 60°, größer als 70 ist, wohingegen die 85°-Geometrie verwendet wird, wenn der Glanzgrad, gemessen bei 60°, kleiner als 10 ist. Andererseits weist das erfindungsgemäße Laminat durch das duroplastische Substrat auch eine vorteilhafte Härte und Steifigkeit auf. Das erfindungsgemäße Laminat kann vorteilhafterweise für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel für Fußböden auf Basis von Holzwerkstoffen, Kunststoffen und Mineraplatten, für kratz- und abriebfeste Fußboden- und Übergangsleisten, Möbel, Türen und für Wand- und Deckenpaneele.
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In den 1 bis 8 ist jeweils beispielhaft der Aufbau eines erfindungsgemäßen Laminats für einen HPL-, CPL- oder KT-Prozess gezeigt. Dabei versteht es sich, dass die in den 1 bis 8 gezeigten Ausführungsformen lediglich Beispiele der vorliegenden Erfindung darstellen und somit weder bezüglich der verwendeten Schichten noch deren Reihenfolge für die vorliegende Erfindung einschränkend sind.
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1 zeigt den Aufbau eines Laminats, umfassend das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial.
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2 zeigt den Aufbau eines Laminats, umfassend das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial und ein zusätzliches abriebfestes Overlay.
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3 zeigt den Aufbau eines Dünnlaminats auf einem Vorimprägnat mit dekorseitigem Vorstrich, umfassend das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial.
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4 zeigt den Aufbau eines Dünnlaminats auf einem Vorimprägnat mit dekorseitigem Vorstrich, umfassend das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial und ein zusätzliches abriebfestes Overlay.
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5 zeigt den Aufbau eines Dünnlaminats, umfassend das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial, auf Duo-Foil-Basis zur kontinuierlichen Direktlaminierung auf Holzwerkstoffe.
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6 zeigt den Aufbau eines Dünnlaminats, umfassend das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial und ein zusätzliches abriebfestes Overlay, auf Duo-Foil-Basis zur kontinuierlichen Direktlaminierung auf Holzwerkstoffe.
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7 zeigt den Aufbau eines Dünnlaminats, umfassend das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial, wobei das transparente Oberflächenmaterial rückseitig im Konterdruck bedruckt ist.
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8 zeigt den Aufbau eines Dünnlaminats, umfassend das erfindungsgemäße Oberflächenmaterial und ein Dekorpapier mit einem (abriebfesten) Overlay.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1270698 B1 [0012]
- EP 2223800 A1 [0019]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN 13389 [0020]
- EN DIN 438-2, der die [0029]
- DIN 67530 [0029]