DE102013112275A1

DE102013112275A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dekorativen Laminates

Info

Publication number: DE102013112275A1
Application number: DE201310112275
Authority: DE
Inventors: René Pankoke
Original assignee: Theodor Hymmen KG
Current assignee: Hymmen GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-11-08
Also published as: DE102013112275B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Laminates mit folgenden Schritten: A) Digitaler Druck auf eine Trägerbahn (1), bevorzugt ein Papier; B) Bereitstellung eines imprägnierten Papiers (3); und C) Verpressung der digital bedruckten Trägerbahn (1) mit dem imprägnierten Papier (3) unter einem vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Temperatur zu einem dekorativen Laminat. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines dekorativen Laminates mit einer ersten Abwicklung (11) zur Bereitstellung einer Trägerbahn (1), einer digitalen Druckeinheit (12) mit Druckköpfen (13) über der vollen Breite der zu bedruckenden Trägerbahn (1) und mindestens einer weiteren Abwicklung (16) und einer danach angeordneten kontinuierlichen Presseneinheit (17). Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und die weitere Abwicklungen (11, 16) synchronisiert laufen und die zu bedruckende Trägerbahn (1) kontinuierlich durch die Druckeinheit (12) und zusammen mit einem von der weiteren Abwicklung (16) bereitgestellten imprägnierten Papier (3) durch die nachfolgende Presseneinheit (17) läuft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Herstellung eines Laminats als dekorative und abriebsfeste Oberflächenbeschichtung.
Zur Herstellung dekorativer und abriebsfester Oberflächenbeschichtungen werden heute vielfältige sogenannte dekorative Laminate erzeugt, welche üblicherweise aus mehreren Lagen harzgetränkten Papiers durch Verpressung unter Druck von z.B. 20 bis 70 bar und Temperaturen zwischen 150 °C und 220 °C erzeugt werden. Dazu werden weiße Dekorpapiere in einem Tiefdruckverfahren mit üblicherweise wässrigen Tinten dekorativ bedruckt, z.B. mit einer Nachbildung eines Holzdekors oder einer Fliesenoptik. Anschließend werden diese bedruckten weißen Dekorpapiere in einem Imprägnierkanal mit einem wässrigen Harz, z.B. einem Melaminharzgemisch, imprägniert und getrocknet. Dieses so erhaltene imprägnierte Dekorpapier wird dann in einem weiteren Verfahrensschritt unter Druck und erhöhter Temperatur mit einer oder mehreren Schichten von imprägnierten Underlay-Papieren, üblicherweise braun gefärbten Kraftpapieren, zu einem gesamten Laminatverbund verpresst. Dieses Laminat kann bis über 1 mm Dicke aufweisen.
Eine Sonderform der (dekorativen) Laminate, die sogenannten Dünnlaminate, gehen heute üblicherweise herunter bis zu Dicken von 0,3 mm–0,25 mm oder in Einzelfällen auch 0,2 mm Dicke. Bei diesen Dünnlaminaten wird üblicherweise ein sogenanntes Pergamentpapier als unterste Schicht verwendet und darauf ein, wie oben beschrieben bedrucktes und imprägniertes weißes Dekorpapier als obere Schicht verpresst.
Die nach dem Stand der Technik verwendeten Papiere für die eben beschriebene Dünnlaminatherstellung liegen üblicherweise im Rahmen von 60 g/m² für das Pergamentpapier, 70 g/m² für ein unbedrucktes weißes Dekorpapier zuzüglich weiterer 70 g/m² Melaminharz (nach der Trocknung) zur Imprägnierung des Dekorpapiers, zuzüglich der Druckfarbe von ca. 5–10 g/m², so dass sich insgesamt ein Flächengewicht für das gesamte Laminat von ungefähr (60 + 70 + 70 + 10) g/m² = 210 g/m² ergibt.
Die Verpressung geschieht bei dickeren Laminaten in einer kontinuierlichen Doppelbandpresse (mit Rollenware) oder einer sogenannten Mehretagenpresse (mit Blattware), bei den Dünnlaminaten jedoch ausschließlich in einer kontinuierlichen Doppelbandpresse mit einem sogenannten isobaren Druckkissensystem, vgl. z.B. die Druckschrift DE 37 19 976 , da der Druck für die Dünnlaminate bei der Herstellung in einer Mehretagenpresse nicht ausreichend homogen wäre.
Die Anwendungsmöglichkeiten der so erzeugten dekorativen Laminate sind vielfältig. Sie werden z.B. für die Herstellung von Küchenarbeitsplatten als dekorative und sehr widerstandsfähige, kratzfeste Oberfläche verwendet. Genauso können sie zur Anwendung kommen in Möbeloberflächen oder Küchenfronten. Darüber hinaus werden dekorative Laminate und insbesondere Dünnlaminate auch für die Oberflächen von Innentüren in Wohnungen und Häusern verwendet.
Für die Fälle, bei denen das Laminat bei der Veredelung von Möbel- und Türenoberflächen um eine Ecke gezogen werden muss, die einen geringen Radius als z.B. einige Millimeter hat, muss ein Dünnlaminat angewendet werden. Es leuchtet ein, dass der kleinstmögliche Radius, um den ein Laminat verformt werden kann, ohne dass die Oberfläche aufreißt, direkt mit der Dicke des Laminates zusammenhängt: Je dünner das Laminat, desto kleiner kann der Radius sein, um den dieses verformt wird, ohne dass die Oberfläche durch Risse beschädigt wird. Nach dem Stand der Technik können heute mit Dünnlaminaten Radien bis ca. 3–4 mm geformt werden.
Daher sucht insbesondere die Möbelbranche weitere Möglichkeiten, um Laminate mit einer attraktiven Dekoroberfläche und gleichzeitig einer hohen Kratzfestigkeit zu erzeugen, die dünner als 0,25 mm sind, um noch kleinere Radien als heute technisch möglich damit zu ummanteln. Dabei werden Zielwerte von 2 mm oder sogar 1 mm Radien genannt.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem die Herstellung eines dekorativen, abriebsfesten Laminates unterhalb einer Dicke von 0,2 mm möglich ist. Mit diesem durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugten Laminat soll dann die Möglichkeit bestehen, auch Radien von 2 mm und kleiner zu ummanteln, ohne dass es zu Rissen und Beschädigungen der Oberfläche kommt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Lösung zur Herstellung eines so dünnen Laminates wie folgt: Es erfolgt zunächst ein digitaler Druck eines Dekorbildes, z.B. einer Holzstrukturnachbildung oder einer Stein- oder sonstigen optischen Nachbildung, direkt auf eine Trägerbahn, z.B. ein Pergamentpapier. Die so bedruckte Trägerbahn, z.B. das Pergamentpapier, wird dann mit einem unbedruckten, aber mit Melaminharz oder einem anderen thermisch reaktiven Harz-imprägnierten Papier (sogenanntes „Overlay-Papier“) zusammen zu einem Laminat von z.B. 0,1 mm verpresst.
Erfindungsgemäß wird hierbei also die unbeharzte Trägerbahn bedruckt und mit einem nicht bedruckten Overlaypapier verpresst. Letzters kann im Gegensatz zu einem bedruckten Dekorpapier vorteilhaft ein deutlich niedrigeres Grammgewicht pro Quadratmeter aufweist.
In einer Ausführungsforms des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das unbeharzte Pergamentpapier mit einer UV-härtenden Tinte bedruckt. Diese wird nach dem digitalen Druck dann durch UV-Lampen (entweder UV-Röhrenlampen oder UV-LEDs) direkt ausgehärtet. In dieser Ausgestaltungsform ist ein Vorteil in der UV-härtenden Acrylattinte zu sehen, da ein unbeharztes Pergamentpapier von der Oberflächenspannung üblicherweise so ausgestaltet ist, dass eine wässrige Tinte, wie sie im dekorativen Tiefdruck üblicherweise verwendet wird, nur schlechte bis gar keine Haftung auf dem Pergament zeigt. Daher ist es von Vorteil für den Digitaldruck, hier eine UV-härtende Tinte zu nutzen.
Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren:
Ein unbeharztes, aber weißes Pergamentpapier mit einem Gewicht von 60 g/m2 und einer Breite von 1.400–2.100 mm wird einer Digitaldruckmaschine zugeführt. Der Digitaldruck erfolgt mit einer UV-aushärtenden Digitaldrucktinte direkt auf die weiße Oberfläche des unbeharzten Pergamentpapiers mit einer Druckgeschwindigkeit von 10–75 m/min. (linearer Vorschub). Die Digitaldruckmaschine ist bevorzugt als sogenannte „Single-Pass“-Druckmaschine ausgeführt. Das bedeutet, dass die Druckköpfe während des Druckvorgangs stillstehen und sich über die gesamte Breite des Mediums erstrecken. Das so digital bedruckte Pergamentpapier wird nach dem Druck und der Aushärtung der Tinte wieder auf eine Rolle aufgewickelt. In einem zweiten Schritt wird die bedruckte Rolle mit dem Pergamentpapier wieder abgewickelt und gemeinsam mit einem durchscheinenden, nach dem Verpressen komplett transparenten Overlaypapier einer Doppelbandpresse zugeführt. Das hier verwendete Overlaypapier hat ein Gewicht von ca. 20 g/m² und wird mit einer Melaminharzimprägnierung in Höhe von 60–120 % des Papiergewichtes pro Quadratmeter beaufschlagt. Das fertig imprägnierte Overlaypapier mit Melaminharz hat damit ein Gesamtgewicht von ca. 35–45 g/m². Die beiden Papiere, das unbeharzte, bedruckte, weiße Pergamentpapier sowie das Melaminimprägnierte Overlaypapier werden von zwei verschiedenen Abwicklungen abgewickelt und übereinander gelegt einer kontinuierlich arbeitenden Doppelbandpresse zugeführt. In dieser Presse wird mit einem Druck von ungefähr 15–25 bar und einer Temperatur von 150–210 °C das Melaminharz ausgehärtet und die Schichten miteinander verbunden. Nach dem Pressenausgang erhält man ein fertiges Dünnlaminat mit einer Dicke von ungefähr 0,1 mm.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Presse auch nicht kontinuierlich, sondern als Mehretagenpresse oder als Einzeletagen-Taktpresse ausgeführt sein. Die Druckbereiche der Presse zur Aushärtung des Melaminharzes können auch zwischen 8 bar und bis über 70 bar variieren, je nach chemischer Formulierung der Harzmischung. Dem Melaminharz können auch mögliche Zusätze beigemischt werden oder es kann ein Harzgemisch mit einem Harnstoffharz oder Harnstoffmelaminharzgemisch oder auch anderen Harzgemischen verwendet werden.
In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der digitale Druck im Durchlauf auch inline mit der kontinuierlichen Verpressung ausgeführt sein. In diesem Falle würde das zu bedruckende Pergamentpapier von einer Abwicklung abgewickelt, im Durchlauf digitalbedruckt und mit UV-Strahlung ausgehärtet, aber nicht wieder aufgewickelt. Im weiteren Verlauf wird von einer zweiten Abwicklung ein vorab beharztes Overlaypapier abgewickelt und die beiden abgewickelten Bahnen dann gemeinsam in einer kontinuierlich arbeitenden Doppelbandpresse ausgehärtet.
Alternativ kann das fertige Dünnlaminat auch direkt in Bogen getrennt werden und auf einem Stapel aufgeschichtet werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Digitaldruckmaschine auch als sogenannte „Multi-Pass“-Druckmaschine mit sich quer zur Vorschubrichtung bewegenden Druckköpfen ausgeführt sein. Außerdem kann als Tintenformulierung auch eine wässrige Tinte oder eine lösemittelhaltige Tinte verwendet werden. Das Verfahren ist grundsätzlich mit allen Tintentypen möglich, welche eine ausreichende Haftung auf dem Pergamentpapier zeigen und gleichzeitig mit dem Melamin-Overlay verpressbar sind. Als vorteilhaft haben sich in Versuchen allerdings spezielle UV-härtende Acrylattinten gezeigt, wie sie z.B. in der EP 2010/063862 oder in der EP 2 431 190 beschrieben werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem Ausführungsbeispiel mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Laminats in einer Explosionsdarstellung;
2 eine Schnittansicht eines Laminats nach der Verpressung und
3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung eines Laminats.
Die 1 und 2 verdeutlichen den Aufbau des erfindungsgemäßen Dünnlaminats. In 1 sind die einzelnen Schichten in Art einer Explosionszeichnung getrennt voneinander dargestellt. Das Laminat umfasst eine Trägerbahn 1, beispielsweise ein nicht Melamin-beharztes Pergamentpapier, auf die eine digital gedruckte Tinte 2 aufgebracht ist. Die bedruckte Trägerbahn 1 wird mit einem mit Melaminharz imprägnierten Papier (Overlaypapier) 3 verpresst. Die Pünktchen sollen das Melaminharz darstellen.
In 2 ist das fertige Dünnlaminat nach der Verpressung dargestellt. Es ist zu erkennen, dass das Melaminharz (als Pünktchen symbolisiert) aus dem Overlayerpapier 3 während des Pressvorgangs teilweise in die Trägerbahn 1 eingedrungen ist.
In 3 ist eine Vorrichtung zur Herstellung des in 1 und 2 dargestellten Laminats schematisch wiedergegeben. Eine erste Abwickung 11 stellt eine Trägerbahn 1 bereit, also z.B. Pergamentpapier, welches im Durchlauf in einer Druckmaschine 12 mit Druckköpfen 13 digital mit Tinte 2 bedruckt wird. Dabei können UV-Lampen 14 zur Aushärtung der Tinte 2 vorgesehen sein. Die bedruckte Trägerbahn 1 wird einer kontinuierlichen Doppelbandpresse 17 zugeführt, wo sie mit einem Melaminharz-imprägnierten Papier (Overlaypapier) 3 verpresst wird. Das Overlaypapier 3 wird dabei von einer weiteren Abwicklung 16 bereitgestellt. Anschließend wird das fertige Dünnlaminat in einer Aufwicklung 18 zu einer Rolle aufgewickelt. Die erste Abwicklung 11 und die weitere Abwicklung 16 arbeiten synchron, derart, dass sie die Trägerbahn 1 bzw. das Overlaypapier 3 mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit bereitstellen und so einen kontinuierlichen Prozess ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3719976 [0005]
EP 2010/063862 [0017]
EP 2431190 [0017]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Laminates mit folgenden Schritten: A) Digitaler Druck auf eine Trägerbahn (1), bevorzugt ein Papier; B) Bereitstellung eines imprägnierten Papiers (3); und C) Verpressung der digital bedruckten Trägerbahn (1) mit dem imprägnierten Papier (3) unter einem vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Temperatur zu einem dekorativen Laminat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbahn (1) ein Pergamentpapier mit einem Flächengewicht von 30–90 g/m² ist, das nicht mit einem thermisch reaktiven Harz imprägniert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das imprägnierte Papier (3) ein Overlayerpapier ist, das bei der Verpressung in dem Schritt c) transparent wird.
Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das imprägnierte Papier (3) ein Flächengewicht in einem trockenen Zustand von 18–30 g/m² und ein Gesamtgewicht in einem imprägnierten Zustand von 25–45 g/m² aufweist.
Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte dekorative Laminat eine Dicke von weniger als 0,2 mm hat.
Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte dekorative Laminat ohne Risse um eine Kante mit einem Radius von 2 mm oder weniger geformt werden kann.
Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Digitaldruck mit einer UV-härtenden Acrylat-basierten Tinte (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Digitaldruck im Durchlauf mit einer Single-Pass-Digitaldruckanlage erfolgt, bei der im Druck stillstehende digitale Druckköpfe über die volle Breite der Trägerbahn (1) angeordnet sind.
Vorrichtung zur Herstellung eines dekorativen Laminates mit einer ersten Abwicklung (11) zur Bereitstellung einer Trägerbahn (1), einer digitalen Druckeinheit (12) mit Druckköpfen (13) über der vollen Breite der zu bedruckenden Trägerbahn (1) und mindestens einer weiteren Abwicklung (16) und einer danach angeordneten kontinuierlichen Presseneinheit (17), dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die weitere Abwicklungen (11, 16) synchronisiert laufen und die zu bedruckende Trägerbahn (1) kontinuierlich durch die Druckeinheit (12) und zusammen mit einem von der weiteren Abwicklung (16) bereitgestellten imprägnierten Papier (3) durch die nachfolgende Presseneinheit (17) läuft.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die erste und die weitere Abwickung (11, 16) die Trägerbahn (1) bzw. das imprägnierte Papier (3) mit einer Geschwindigkeit von 5–50 m/min. bereitstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Presseneinheit (17) mit einem Druck von 10–30 bar arbeitet.