DE102020007628A1 - Verfahren zur Herstellung einer Werkstoffplatte sowie eines Kaschierfilms - Google Patents

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Abstract

Für die Verwendung einer Werkstoffplatte, beispielsweise als Möbelbestandteil, als Fensterbankmaterial, als Fußbodenmaterial und/oder als Fassadenmaterial, sollte diese UV-beständig, kratzfest, säure- und laugenbeständig sein und eine angenehme Haptik und befriedigende Antifingerprint-Eigenschaften aufweisen. Diese Anforderungen werden erfüllt durch eine Werkstoffplatte umfassend einen Kaschierfilm, der erhältlich ist durch ein Verfahren umfassend die Schrittea) Imprägnieren einer Trägerbahn mit einem Haftvermittler,b) Beschichten der Oberseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer härtbaren Lackmasse,c) zumindest teilweises Härten der Lackmasse.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kaschierfilms sowie einer Werkstoffplatte, eine durch das Verfahren erhältliche Werkstoffplatte sowie die Verwendung einer solchen Werkstoffplatte.
  • Werkstoffplatten werden in diversen Anwendungsbereichen eingesetzt. So werden Werkstoffplatten insbesondere im Möbelbau, als Fensterbankmaterial, als Fußbodenmaterial oder als Fassadenmaterial verwendet.
  • Werkstoffplatten bestehen in der Regel aus einer oder mehreren Kernlagen, die ein- oder beidseitig mit Overlay-, Dekor- und/oder Lackschichten beschichtet sind.
  • Besonders häufig werden mit Melaminformaldehydharz imprägnierte, dekorative Papiere in Pressenanlagen auf Holz- oder Faserwerkstoffplatten laminiert. Durch die Verwendung von sogenannten Strukturgebern (z.B. Pressbleche, strukturierte Trennpapiere, Matrizen) zwischen der Heizplatte der Presse und dem melaminharzimprägnierten Dekorfilm kann die Melaminharzoberfläche strukturiert werden. Die Struktur kann z.B. eine Holzimitation oder Phantasiestruktur sein. So herstellte Produkte finden vielfältige Anwendungen im Innenausbau, z.B. als Möbel aus beschichteten Span- oder MDF-Platten, als Schichtstoffe, wie HPL, CPL und Kompaktplatten, als Türen oder Laminatfußböden.
  • Melaminformaldehydharz ist gegenüber anderen Kunstoffen leicht herzustellen und kann als ein Kunststoff mit duroplastischen Eigenschaften im HeißpressVerfahren unter Druck und Temperatur verarbeitet werden. Die so hergestellten Produkte sind besonders kratzbeständig und thermisch belastbar. Daher wird Melaminformaldehydharz als Beschichtung von Holzwerkstoffplatten und für die Herstellung von Schichtstoffen oder Schichtstoffplatten häufig eingesetzt.
  • Produkte mit Oberflächen auf Basis von kondensiertem Melaminformaldehydharz haben jedoch die Nachteile, dass sich die Oberflächen kühl und plastikartig anfühlen und für den Konsumenten unbefriedigende Anti-Fingerprint-Eigenschaften (deutlich sichtbare Fingerfettrückstande) aufweisen.
  • Da es sich bei Melaminoberflächen in der Regel um Imitationen aus einem Naturprodukt (z.B. Holz oder Leder) handelt, ist die haptische Anmutung gegenüber dem kopierten natürlichen Material häufig unzureichend soweit diese nicht durch Strukturgeber ausgeglichen werden können. Auch ist Melaminharz nicht ausreichend beständig gegen UV-Licht und somit nur eingeschränkt für Anwendungen im Außenbereich geeignet. Des Weiteren neigt kondensiertes Melaminformaldehydharz bei Kontakt mit Säuren und Laugen zur Zersetzung in Form von Hydrolyse.
  • Zur Kompensierung der beschriebenen Nachteile von mit Melaminformaldehydharz beschichteten Oberflächen werden daher in den letzten Jahren vermehrt mit Acrylatlack-behandelte Dekorpapiere eingesetzt, deren Lack mittels Elektronenstrahlhärtung (ESH) vernetzt wurde. Die so hergestellten Oberflächen sind im hohen Maße chemikalien- und kratzbeständig und erzielen eine branchenübliche Kratzfestigkeit von 4 N gemäß DIN EN 438-2:2016.
  • In Analogie zur Schichtstoffherstellung der Melaminharzfilme werden die ESHgehärteten Filme ebenfalls mit mehreren Lagen mit Phenolformaldehydharz imprägnierten Kernpapierlagen in sogenannten Mehretagen-Pressen unter Druck- und Temperatureinwirkung behandelt. Die so entstandenen Kompaktplatten werden aufgrund der erzielten Eigenschaften erfolgreich als Fassadenverkleidungselemente vermarket. Die hohen Investitions- und Instandhaltungskosten einer ESH-Beschichtungsanlage stehen allerdings einer breiten Anwendung entgegen.
  • Durch die Verwendung von PUR (Polyurethan)/Acrylatlack sind die Oberflächen der Produkte besonders kratzbeständig, verschleißfest und beständig gegen den UV-Lichtanteil der Sonnenstrahlung. Zudem sind sie säurebeständig und somit für Applikationen, wie z.B. Laborarbeitstische oder hochwertige Möbelteile für den medizinischen Bereich geeignet.
  • Für die Innenanwendung wurden in den vergangenen Jahren verschiedene Beschichtungsverfahren für strahlenhärtende Acryllacksysteme zur Adaption bzw. Weiterverarbeitung von mit melaminharzbeschichteten Holzwerkstoffplatten und Schichtstoffen verwendet.
  • Eines dieser Verfahren sieht die Lackierung einer melaminharzschichteten Holzwerkstoff- oder Schichtstoffplatte mit einem Polyurethanlack als Haftvermittler vor. Der verwendete Polyurethanlack wird im Hotcoating-Verfahren verarbeitet und anschließend mit einer UV-Strahlungsquelle gehärtet. Im zweiten Prozessschritt erfolgt der Auftrag eines sogenannten UV-härtenden Decklackes und die finale UV-Härtung. Das beschriebene Verfahren ist sehr kostenintensiv und benötigt zusätzliche Anlagen- und Maschinenausstattungen. Der Glanzgrad dieses Decklacks kann mittels zweier Varianten eingestellt werden.
  • In der ersten Variante wird eine PET-Folie mit einem definierten Glanzgrad in das noch flüssige Decklackbett eingebracht. Die Polymerisationsreaktion erfolgt durch eine geeignete UV-Strahlungsquelle, die durch die eingebrachte Folie wirkend, die Vernetzung mittels der Photoinitiatoren als Bestandteil des Decklackes auslöst. Nach erfolgter UV-Härtung wird die Folie über eine Kalanderwalze von der Lackoberfläche abgezogen und mittels einer zusätzlichen Walze aufgewickelt. Da die einseitig beschichtete PET-Folie neben der Glanzgradsteuerung der polymerisierten Decklackoberfläche auch den Sauerstoffausschluss sicherstellen soll, wird diese Trennfolie auch oft als Inert-Folie bezeichnet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Oberfläche einen leichten Graustich aufweist, wobei diese Vergrauung insbesondere bei dunklen Dekorfilmen, insbesondere bei schwarz, auffällt.
  • In der zweiten Variante wird das flüssige Decklackbett mit einem sogenannten Excimerlaser behandelt. Dadurch entsteht eine matte bis ultramatte Lackoberfläche je nach Parametrierung. Nach dieser physikalisch-chemischen Mattierung erfolgt eine finale Härtung des Lacksystems mit einer UV-Strahlungsquelle. Auch bei diesem Verfahren ist der Sauerstoffausschluss bzw. die Inertisierung erforderlich. Diese erfolgt durch die Verwendung von reinem Stickstoff als Verdrängergas während des beschriebenen Prozesses.
  • Die durchschnittlich erzielte Kratzfestigkeit dieser Oberfläche liegt zwischen 2 und 3 N gemäß EN 438-2:2016. Die so hergestellten Oberflächen haben eine angenehme Haptik und gute Antifingerprint-Eigenschaften. Eine Strukturierung der Oberfläche z. B. mit Phantasiestrukturen wie bei Melaminharzoberflächen üblich, ist bei diesem Verfahren nicht möglich.
  • Ein weiteres dieser Verfahren zur Adaption bzw. Weiterverarbeitung von mit melaminharzbeschichteten Holzwerkstoffplatten und Schichtstoffen sieht die Verwendung von transparenten Polyesterfolien, die mit Acryllack beschichtet, mit einen Excimerlaser mattiert und vorzugsweise mit Elektronenstrahlen gehärtet wurden, vor. Die so hergestellten Folien werden häufig bei der Herstellung von Schichtstoffen in Doppelbandpressenanlagen verwendet. Die Folien werden als oberste Lage des Laminates auf den mit Melaminformaldehydharz imprägnierten Dekorfilm angeordnet. Nach der thermischen Verpressung bildet die verwendete Folie einen Verbund mit dem hergestellten Schichtstoff. Die elektronenstrahlgehärtete Acrylatschicht ist als Funktionsschicht auf der Oberseite des Produktes. Das Produkt hat eine Kratzfestigkeit von kleiner 2 N gemäß EN 438-2:2016. Die so hergestellten Oberflächen haben eine angenehme Haptik und befriedigende Antifingerprint-Eigenschaften. Die Strukturierung der Oberfläche durch Verwendung von Strukturgeberpapieren oder strukturierten Bändern ist möglich. Bei den so hergestellten Schichtstoffen kommt es jedoch häufig zur Delamination des verwendeten Polyesterfilmes. Besonders häufig tritt das Problem bei der Formatierung und Kantenbearbeitung der so hergestellten Produkte auf.
  • PUR/Acrylat- und acrylatbasierte Lacksysteme können somit viele unerwünschte Eigenschaften von Melaminharzoberflächen kompensieren. Jedoch ist die Handhabung und Verarbeitung dieser Systeme komplexer, kostspieliger und ineffizienter als die klassische Herstellung von Schichtstoffen und Beschichtung von Holzwerkstoffplatten mit Melamin- und Harnstoffformaldehydharz imprägnierten Dekorfilmen.
  • Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren unter Verwendung des Excimer-Verfahrens zur Erzielung einer matten Oberfläche liegt in der Notwendigkeit, die Bestrahlung der Flüssigbeschichtung mit einem Excimerstrahler erst auf einem bereits thermisch verpressten Halbfabrikat anwenden zu können. Diese Beschränkung hat ihre Ursache in der thermomechanischen Inkompatibilität herkömmlicher UV-Lacke beim Heißpressvorgang, welche sich in einer abnehmenden Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit sowie dem Auftreten von Spannungsrissen manifestiert. Eine thermisch-induzierte Polymerisation während des Pressvorganges bewirkt zudem eine Versprödung der Lackschicht.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden. Unter anderem kann die Aufgabe der Erfindung darin gesehen werden, einen Kaschierfilm oder eine Werkstoffplatte bereitzustellen, der bzw. die eine Glanzeinstellung bis in den Matt- bzw. Ultramatt-Bereich ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, die kostengünstigen Verarbeitungsprozesse für Herstellung und Weiterverarbeitung, wie von melaminharzbeschichteten Holzwerkstoffplatten und Schichtstoffen bekannt, zu ermöglichen bzw zu nutzen, wobei der Kaschierfilm bzw. die Werkstoffplatte UV-beständig, kratzfest, säure- und laugenbeständig sein soll und eine angenehme Haptik und befriedigende Antifingerprint-Eigenschaften aufweisen soll. Die Verwendung von sogenannten Underlayfilmen soll aus wirtschaftlichen und produktionstechnischen Gründen vermieden werden. Auch der Einsatz von lackierten Trennfilmen auf Basis von Polyesterfolien, wie bei der Herstellung und Verarbeitung von dekorativen Filmen mit elektronenstrahlgehärten PUR/Acrylaten und Acrylaten üblich, ist zu vermeiden. Prozessbedingt werden diese Folien nach der Verpressung händisch entfernt und müssen fachgerecht entsorgt werden. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen und dem geringeren Verarbeitungsaufwand in der Produktion stellt diese Forderung auch die verbesserten Umweltschutzeigenschaften und die günstigere CO2-Bilanz der Erfindung in den Vordergrund. Als Aufgabe der Erfindung kann zudem gesehen werden, eine verbesserte Farbtiefe zu erzielen, sodass keine Vergrauung wie bei der Verwendung von Interfolien auftritt.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kaschierfilms oder einer Werkstoffplatte vorgesehen umfassend die Schritte
    1. a) Imprägnieren einer Trägerbahn mit einem Haftvermittler
    2. b) Beschichten der Oberseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer härtbaren Lackmasse,
    3. c) zumindest teilweises Härten der Lackmasse.
  • Auf diese Weise wird ein Kaschierfilm erhalten, der zur Herstellung von Werkstoffplatten verwendet werden kann.
  • Als Trägerbahn wird vorzugsweise eine Papierbahn, bevorzugt eine Dekorpapierbahn, oder eine Vliesbahn verwendet. Die Trägerbahn kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein.
  • Der Schritt des Imprägnierens kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die Trägerbahn mit dem Haftvermittler getränkt wird oder mit dem Haftvermittler besprüht oder bestrichen wird. Der Schritt des Imprägnierens der Trägerbahn gemäß Schritt a) kann ebenso das Abrakeln des Haftvermittlers nach dem Auftragen und/oder das Vorkondensieren und/oder das Zwischentrocknen des Haftvermittlers beispielsweise durch Erhitzen der Trägerbahn einschließlich des Haftvermittlers umfassen. Vorzugsweise umfasst der Schritt des Imprägnierens die physikalische Trocknung der imprägnierten Trägerbahn durch Konvektionswärme.
  • Der Haftvermittler sorgt für eine Haftung zwischen Trägerbahn und der anschließend aufzutragenden Lackmasse. Als Haftvermittler wird vorzugsweise ein Harz verwendet. Bevorzugt umfasst das Harz ein Aminoplastharz. Vorteilhaft ist, wenn dieses Harnstoff-Formaldehyd-Harz enthält.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Haftvermittler ein Gemisch umfassend ein Aminoplastharz und Acrylate, vorzugsweise umfassend ein Co-Polymerisat aus Harnstoff-Formaldehyd-Harz und Acrylaten als wässrige Polymerdispersion. Vorzugsweise werden monofunktionelle Acrylate verwendet. Eine mögliche Erklärung für die vorteilhafte Wirkung einer Aminoplastharz/Acrylat-Mischung ist, dass das Harnstoff-Formaldehyd-Harz für die Verbindung zu einer im weiteren Verfahren auf die Unterseite der Trägerbahn aufgetragenen Beschichtungsmasse bzw zum Substrat, auf das der Kaschierfilm aufgebracht wird, sorgt und die Acrylate für den Verbund zur Lackmasse sorgen. Der Haftvermittler sorgt zudem für eine ausreichende Spaltfestigkeit der dekorativen Trägerpapierbahn.
  • Vorzugsweise umfasst der Haftvermittler:
    • 70 bis 90 Gew.-% wässrige Harnstoffformaldehydharz-Lösung, vorzugsweise mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, 5 bis 20 Gew.-% Wasser,
    • 1 bis 9 Gew.-% einer wässrigen Acrylat-Dispersion, vorzugsweise umfassend:
      • ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) (bevorzugt 10 -25 Gew.%, insbesondere 20 Gew.-%, der wässrigen Acrylat-Dispersion) Triethylamin (bevorzugt 0,5 - 2,5 Gew.% der wässrigen Acrylat-Dispersion) organisches Lösungsmittel (bevorzugt 0,5 - 2,5 Gew.% der wässrigen Acrylat-Dispersion)
      • und/oder Netzmittel (bevorzugt 0,01 bis 1 Gew.-% der wässrigen Acrylat-Dispersion),
    • 0,1 bis 1 Gew.-% Härter (vorzugsweise wässrige Lösung aus Aminosalzen)
    • 0,01 bis 1 Gew.-% Netzmittel und Additive.
  • Die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile können in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe 100 Gew-% ergeben. Vorzugsweise besteht der Haftvermittlung aus diesen Bestandteilen. In einer Ausführungsform können die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe weniger als 100 Gew-% ergeben, sodass der Haftvermittler weitere Bestandteile umfassen kann.
  • Eine bevorzugte Zusammensetzung des Haftvermittlers ist:
    • 82 Gew.-% wässrige Harnstoffformaldehydharz-Lösung mit einem Feststoffgehalt von 52 Gew.-%,
    • 12,5 Gew.-% Wasser,
    • 5 Gew.-% einer wässrigen Acrylat-Dispersion bestehend aus:
      • ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) (bevorzugt 10 -25 Gew.%, insbesondere 20 Gew.-%)
      • Triethylamin (bevorzugt 0,5 - 2,5 Gew.%, insbesondere 1,5 Gew.-%) organischem Lösungsmittel (bevorzugt 0,5 - 2,5 Gew.%, insbesondere 1,4 Gew.-%)
      • Netzmitteln
      • und Wasser
    • 0,4 Gew.-% Härter (wässrige Lösung aus Aminosalzen)
    • 0,1 Gew.-% Netzmittel und Additive.
  • Harnstoff-Formaldehyd-Harze sind aufgrund der relativ niedrigen Kosten und der hohen Reaktivität den branchenüblichen Melamin-Formaldehyd-Harzen überlegen.
  • Die vorliegende Ausführung ist nicht nur auf Harnstoff-Formaldehyd-Harzen begrenzt, sondern auf weitere Vorkondensate aus der Stoffgruppe der Aminoplastharze anwendbar.
  • In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Uni- oder Phantasiedekor, beispielsweise ein graues Dekorpapier, mit einer Trockengrammatur im Bereich von 80 bis 90 g/m2, bevorzugt von 70 g/m2, in einem Imprägnierwerk mit einem Tauchharz der obigen Rezepturen als Haftvermittler getränkt. Dabei kann das Dekorpapier im Tauchbad mit offenen Dosierspalt durch das beispielsweise mit ca. 25 °Celsius temperierte Polymergemisch gefahren werden. Die Polymerlösung penetriert dabei in die Papierbahn. Vorzugsweise wird die Papierbahn anschließend beidseitig abgerakelt. Anschließend kann der Trocknungsvorgang vorgenommen werden, wozu vorzugsweise zwei Trockenfelder mit einer Gesamtlänge von ca. 8 m verwendet werden. Die Trocknung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 105 bis 115 °C, vorzugsweise 110 °Celsius, bevorzugt mit einem Bahnvorschub im Bereich von 10 bis 20 m/min, besonders bevorzugt von 15 m/min erfolgen, bis der Wasseranteil fast vollständig entfernt worden ist. Prozessbedingt kommt es zu einer geringen Vorkondensation des enthaltenen Harnstoff-Formaldehyd-Harzes. Bewährt hat sich eine Harz-Grammatur im Papier von 40 - 60 g/m2 nach der Imprägnierung, so dass die Endgrammatur 120 - 140 g/m2 beträgt.
  • Die Oberseite der Trägerbahn wird in einem separaten Arbeitsschritt mit einer härtbaren Lackmasse beschichtet. Dieser Schritt des Beschichtens mit der Lackmasse kann ebenso den Schritt der Vorgelierung der Lackmasse, beispielsweise durch Erwärmen der Lackmasse, umfassen.
  • In der bevorzugten Ausführungsform werden 10 bis 70 g/m2, bevorzugt 30 bis 50 g/m2, besonders bevorzugt eines UV-Lacks auf die Oberseite der imprägnierten Trägerbahn aufgebracht. Die Beschichtung kann mit einem Rasterwalzenauftragswerk im Gegenlaufverfahren direkt auf der Bahnoberseite erfolgen. Der verwendete Lack wird vor der Beschichtung vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich zwischen 30 °C und 50°C, insbesondere 40 °C, temperiert, um ein optimales Laufverhalten des Lackes auf der Walze zu ermöglichen. Es wird bevorzugt ein Lack mit einer Viskosität von 800-1200 mPas (bei 25 °C) für das Verfahren eingesetzt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die härtbare Lackmasse aliphatische Polyester- oder Urethanacrylate oder Mischungen davon. Die aliphatischen Polyester- oder Urethanacrylate haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von 500 bis 2000 g/mol. Das aliphatische polyester- oder urethanmodifizierte Acrylatharz dient als Bindemittel innerhalb der Lackmasse, das die notwendige Faltungskinetik der flüssigen Lackmasse und nur eine geringe Volumenschrumpfung zulässt. Das Bindemittel sorgt somit dafür, dass nach dem teilweisen Härten eine vollständige Planlage erhalten wird, die für das Auslegen der Blattware auf der mindestens einen Kernlage vor dem Verpressen von Bedeutung ist.
  • Bevorzugt enthält die härtbare Lackmasse mono- und/oder difunktionelle Reaktivverdünner, vorzugsweise 2-Phenoxyethylacrylat, Dipropylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat und/oder Hexandioldiacrylat. Die Reaktivverdünner sorgen für flexibilisatorische Eigenschaften der Lackmasse und können die Sprödigkeit der Oberfläche zusätzlich reduzieren. Eine Lackschicht mit einer Oberflächenmikrostruktur aus einer solchen Lackmasse kann auf die physikalischen Umgebungsbedingungen des Verpressvorganges somit elastisch reagieren.
  • Bevorzugt enthält die härtbare Lackmasse thermische Aktivatoren, bevorzugt in Form von Radikalbildnern. Bevorzugte thermische Aktivatoren sind organische Peroxide, besonders bevorzugt Peroxyester. Die thermischen Initiatoren, sorgen für eine schnelle und vollständige Durchhärtung der zwischengehärteten Lackmasse während des Verpressens. Die thermischen Initiatoren werden gemäß einer geeigneten Zerfallstemperatur im Hinblick auf die Temperaturprofile der Presstechnologie ausgewählt. Vorteilhaft ist, wenn die Endhärte der Lackmasse während des Verpressens innerhalb kürzester Zeit, vorzugsweise innerhalb von 3 Sekunden nach Erreichen des Enddruckes abgeschlossen ist. Anderenfalls kann es zu inhomogenen Oberflächen im Werkstück, z.B. in Form von Aufglänzungen oder Flecken, kommen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die härtbare Lackmasse:
    • 30 - 90, vorzugsweise 40 - 80, insbesondere 50 - 70 Gew.-% Urethanacrylatharz;
    • 0 - 50, vorzugsweise 10 - 45, insbesondere 15 bis 40 Gew.-% Reaktivverdünner, bevorzugt aus der Gruppe der UV-härtbaren, mono-, di-, und trifunktionellen (Meth)Acrylatmonomeren, beispielsweise Dipropylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat und/oder Hexandioldiacrylat;
    • optional 0,5 - 10, vorzugsweise 1 - 7, insbesondere 2 - 5 Gew.-% zusätzliche Additive, bevorzugt in Form von Lichtschutzmitteln, Flammenschutzmitteln, Rheologieadditiven, Entlüftungsmitteln, antibakteriellen Wirkstoffen, polymerisierbaren Silikonacrylat-Harzen zur Anpassung der hydro- und oleophoben Eigenschaften und/oder Füllstoffen zur Verbesserung der mechanischen Widerstandsfähigkeit;
    • optional 0.05 - 2, vorzugsweise 0.1 - 1, insbesondere 0.2 bis 0.3 Gew.-% Initiator für die thermische Härtung, wobei der Initiator vorzugsweise ein organisches Peroxid ist, bevorzugt aus der Gruppe der Peroxyester, besonders bevorzugt tert-Butylperoxy-2-ethylhexylcarbonat, tert-Butyl-peroxy-3,5,5-trimethylhexanoat und/oder tert-Amylperoxy-2-ethylhexylcarbonat;
    • optional 0.1 - 2, vorzugsweise 0.2 - 1, insbesondere 0.3 bis 0.6 Gew.-% Initiator für die Strahlenhärtung, wobei der Initiator vorzugsweise ein Photoinitiator aus der Gruppe der unimolekularen (Klasse I) Photoinitiatoren ausgewählt ist. Geeignete Photoinitiatoren sind Bisacylphosphinoxide, Acylphosphinoxide, Hydroxyalkylphenone, α,α-Diaikoxyacetophenone, Phenylglyoxysäueestern, Benzilketale, insbesondere 2-Hydroxy-2-benzoylpropan, Hydroxycyclohexylphenylketon, Methylbenzoylformiat, Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid und/oder 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon.
  • Die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile können in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe 100 Gew-% ergeben. Vorzugsweise besteht die härtbare Lackmasse aus diesen Bestandteilen. In einer Ausführungsform können die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe weniger als 100 Gew-% ergeben, sodass die härtbare Lackmasse weitere Bestandteile umfassen kann.
  • Die Lackmasse wird vorzugsweise in einer Menge von 10-50 g/qm, bevorzugt 25-30 g/qm aufgetragen, wobei die Masse der Lackmasse vor der Trocknung maßgebend ist.
  • Die Beschichtung der Oberseite der imprägnierten Trägerbahn mit der härtbaren Lackmasse erfolgt vorzugsweise durch ein Walzenauftragungsverfahren.
  • Der Schritt c) des Verfahrens sieht das zumindest teilweise Härten der Lackmasse vor. Unter teilweisem Härten wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Lackmasse teilweise, also nicht vollständig, ausgehärtet wird. Ebenso kann die Lackmasse in Schritt c) jedoch auch vollständig ausgehärtet werden. Vorzugsweise wird die Lackmasse jedoch nur teilweise, also nicht vollständig, ausgehärtet, da eine Vollhärtung zu einer Schrumpfung und Biegung der Bahn führen könnte. Daher erfolgt die vollständige Aushärtung der Lackmasse vorzugsweise erst nach der Aufbringung des Kaschierfilms auf mindestens eine Kernlage während der Herstellung der Werkstoffplatte.
  • Durch die UV-Strahlung wird die radikalische Polymerisationsreaktion initiiert. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Strahlenhärtung gemäß Schritt c) die Verfahrensschritte
    • c1) photochemisches Aktivieren der strahlenhärtbaren Lackmasse, vorzugsweise durch Bestrahlen mit einem Hg-Niederdruckstrahler,
    • c2) Bestrahlen der aktivierten Lackmasse mit UV-Licht mit einer monochromatischen Emissionswellenlänge, vorzugsweise von weniger als 190 nm,
    • c3) Bestrahlen der Lackmasse mit UV-Licht im Wellenlängenbereich vorzugweise zwischen 200 und 230 nm.
  • Vorzugsweise wird gemäß c1) das photochemische Aktivieren der strahlenhärtbaren Lackmasse mit einer Hg-Niederdrucklampe, bevorzugt mit einer Leistung von 16 W/cm, durchgeführt. Als UV-Strahlungsquelle dient vorzugsweise ein Array mit 10 Einzelfilamenten aus einer Hg-Niederdrucklampe. Ein solches photochemisches Aktivieren wird in der EP 3 453 463 B1 offenbart und eine entsprechende Vorrichtung wird als Photo Activation Chamber, PAC, von der Firma Innovative Oberflächentechnologien GmbH aus Leipzig vertrieben.
  • Gemäß c2) wird die aktivierte, strahlenhärtbare Lackmasse aus Schritt c1) vorzugsweise mit einer Bestrahlungseinheit mit einer monochromatischen Emissionswellenlänge, vorzugsweise von 172 nm, unter homogener Inertgasatmosphäre bestrahlt.
  • Gemäß c3) kann die Lackmasse nach Ausbildung der Mikrofaltung im Schritt c2) mit einem Quecksilber-Mitteldruckstrahler mit einer erhöhten UV-Emission im Wellenlängenbereich zwischen 200 und 230 nm bestahlt werden. Bevorzugt wird die DirectCure-Technologie der Firma Innovative Oberflächentechnologie IOT GmbH eingesetzt, wozu ein Quecksilber-Mitteldruckstrahler eingesetzt wird, der im Bereich 200 - 230 nm eine hohe Strahlung erzeugt, wodurch die Acrylat-Moleküle angeregt werden und auf direktem Weg Startradikale für die Polymerisation und Vernetzung erzeugen. Diese Technologie sieht somit die fotoinitiatorfreie UV-Härtung durch die direkte Auslösung der Polymerisation und Vernetzung von Acrylaten durch Photonen vor.
  • Bei der UV-Härtung mittels eines Excimerstrahlers, beispielsweise gemäß Schritt c2), wird die nichtfeste Lackmasse unter Ausschluss von Sauerstoff mit kurzwelligem Licht bestrahlt, wobei eine Polymerisation der oberflächennahen Grenzschicht (500 nm) initiiert wird, welche eine Volumenschrumpfung bedingt. Hierdurch kommt es zu Oberflächenmikrofaltungen, die zu einer diffusen Reflexion des Lichtes und somit zu einer matten Oberfläche führen. Vorzugsweise weist die Mikrostruktur der gehärteten Oberfläche eine Faltungsamplitude von weniger als 5 µm auf. Der Glanz der so behandelten Oberfläche beträgt bevorzugt weniger als 24, besonders bevorzugt weniger als 5 und ganz besonders weniger als 3 Glanzeinheiten gemessen unter einem Reflexionswinkel von 60° gemäß DIN EN ISO 2813 und weniger als 20 Glanzeinheiten, gemessen nach DIN EN ISO 3218 und 85° Reflexionswinkel.
  • Vorzugsweise wird die mit der Lackmasse beschichtete Trägerbahn im Rahmen eines kontinuierlichen (In-line-) Prozesses an einem Excimerstrahler, vorzugsweise mit einer Wellenlänge von 172 nm, vorbeigeführt. Der Vorschub der Trägerbahn beträgt vorzugsweise zwischen 20 und 80 m/min, bevorzugt 25 m/min. Der Abstand des Strahlers zur Lackoberfläche beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 bis 1 cm, bevorzugt 0,5 cm. Als Inertgas wird vorzugsweise Stickstoff mit einem Reinheitsgrad von 99.999 % verwendet.
  • Durch die kurzwellige Strahlung im bevorzugten Wellenbereich von 200 bis 230 nm gemäß Schritt c3) wird im Vergleich zu konventionellen Quecksilberstrahler eine bevorzugte Aushärtung der oberflächennahen Lackschichten erzielt. Dadurch wird ein deutlich höherer Doppelbindungsumsatz im oberflächennahen Bereich der Lackschicht erhalten. Die Durchhärtung der oberflächennahen Schichten hängt entsprechend von dem Wellenlängenbereich der eingesetzten Strahlung und dem Extinktionskoeffizienten der Lackmasse ab. Der höhere Umsatz führt zu einer höheren mechanischen Beständigkeit der mikrostrukturierten Oberfläche. Eine ausreichende Fixierung der Mikrofaltung ist eine zwingende Vorrausetzung für das Erhalten der strukturierten Oberfläche und des Glanzgrades beim Heißpressvorgang. Durch die Verwendung der DirectCure-Technologie kann eine maximale Glanzgradeveränderung von +Δ 0.5 GU vor und nach dem Pressvorgang eingehalten werden. Bei dem Einsatz von einem konventionellen Quecksilberstrahler liegt die durchschnittliche Aufglänzung bei +Δ 3.0 GU.
  • Das Härten gemäß Schritt c) erfolgt vorzugsweise bis zu einer Härte, die ausreichend ist, dass sich während des Verpressens/Verbindens des Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zur Herstellung einer Werkstoffplatte der Glanzgrad um maximal 2 Glanzeinheiten bei einem Reflexionswinkel von 60° erhöht. Vorzugsweise erfolgt das Härten gemäß Schritt c) bis zu einer Härte der Lackschicht, die ausreichend ist, dass das Verpressen/Verbinden des Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zur Herstellung einer Werkstoffplatte die Oberflächenstruktur der Lackschicht und somit deren Glanzgrad nicht verändert.
  • Der nach Schritt c) erhaltene Kaschierfilm ist wickelfähig und kann in Rolle-zu-Rolle-Verfahren verwendet werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt d), bei dem der Kaschierfilm mit mindestens einer Kernlage zu einer Werkstoffplatte verbunden wird. Bevorzugt wird der Kaschierfilm durch Thermokaschieren mit der mindestens einen Kernlage zu einer Werkstoffplatte verbunden. Das Thermokaschieren erfolgt vorzugsweise durch Aufbringung von Wärme und/oder Druck.
  • Der Kaschierfilm kann somit als dekorative Folie auf ein Substrat aufgebracht werden. Zur Verbindung des Kaschierfilms mit der mindestens einen Kernlage, z.B. einem Substrat in Form einer Holzwerkstoffplatte, können zudem Klebstoffe, wie Harnstoff- und PUR-Klebestoffe, verwendet werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte
    • a') Beschichten der Unterseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer Beschichtungsmasse,
    • d') Verpressen des Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zu der Werkstoffplatte.
  • Der Schritt a') wird vorzugsweise zwischen Schritt a) und b) ausgeführt, kann aber auch zwischen Schritt b) und c) oder zwischen Schritt c) und d) oder zwischen Schritt c) und d') ausgeführt werden.
  • Der Schritt d') wird nach Schritt c) ausgeführt.
  • Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass vorzugsweise nach Aufbringung und optionaler Trocknung des Haftvermittlers, die zweite asymmetrische Imprägnierstufe auf der Unterseite der behandelten Trägerbahn mit der Beschichtungsmasse erfolgt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Beschichten der Unterseite der imprägnierten Trägerbahn mittels einer Walze. Bevorzugt wird die imprägnierte Trägerbahn über eine Walze geführt, deren unterer Teil in einem Bad umfassend die Beschichtungsmasse, vorzugsweise in Form eines Verbindungsharzes, angeordnet ist. Die Erfindung ist ebenso auf einen Kaschierfilm gerichtet, der eine Beschichtungsmassenschicht, vorzugsweise in Form einer Verbindungsharzschicht, auf der Unterseite umfasst.
  • Vorzugsweise enthält die Beschichtungsmasse ein Aminoplastharz, bevorzugt ein Melaminformaldehydharz.
  • Vorzugsweise umfasst die Beschichtungsmasse:
    • 70 bis 95 Gew.-% % Melaminformaldehydharz
    • 5 bis 15 Gew-% Wasser
    • 0,1 bis 1 Gew.-% Härter für Melaminformaldehydharz
    • 0,01 bis 1 Gew.-% Netzmittel und andere Additive.
  • Die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile können in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe 100 Gew-% ergeben. Vorzugsweise besteht die Beschichtungsmasse aus diesen Bestandteilen. In einer Ausführungsform können die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe weniger als 100 Gew-% ergeben, sodass die Beschichtungsmasse weitere Bestandteile umfassen kann.
  • Eine bevorzugte Beschichtungsbeharzung kann wie folgt zusammengesetzt sein:
    • • 90 Gew.-% Melaminformaldehydharz
    • • 9,5 Gew.-% Wasser
    • • 0,4 Gew.-% Härter für Melaminformaldehydharz
    • • 0,1 Gew.-% Netzmittel und andere Additive
  • Die so beschichtete Bahn wird bei ca. 100°C Lufttemperatur in einem Trockenkanal behandelt. Die Volatilität (Restfeuchte) des so erzeugten Imprägnates beträgt nach der thermischen Behandlung vorzugsweise 3 bis 8 Gew.-%, bevorzugt 5,5 bis 6 Gew.-%. Die Restfeuchte entspricht dem Gewichtsanteil, der bei einer Trocknung im Trockenschrank bei 150° C für 10 Minuten bei Normaldruck verdunstet.
  • Bewährt hat sich eine Auftragsmenge im Bereich von 10 bis 30 g/m2, bevorzugt 15 bis 25 g/m2, insbesondere 20 g/m2, für die Unterseitenbeschichtung mit der Beschichtungsbeharzung nach der Trocknung.
  • Der Kaschierfilm mit der beidseitig beschichteten Trägerbahn umfassend die zumindest teilweise ausgehärtete Lackmasse kann gemäß Schritt d') mit mindestens einer Kernlage zu der Werkstoffplatte verpresst werden. Das Verpressen erfolgt nach den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. Das Verpressen kann somit auf Mehretagenpressen oder mittels des Kurztaktverfahren, bei dem jeweils nur eine Etage verpresst wird und das verpresste Produkt ohne Rückkühlung der Presse entnommen wird, erfolgen. Ebenso kann die Verpressung mittels Doppelbandpressen erfolgen, sodass ein kontinuierlicher Herstellungsprozess gewährleistet ist.
  • Zum Verpressen des beschichteten Kaschierfilms mit der mindestens einen Kernlage gemäß Schritt d') wird die Trägerbahn mit der teilweise ausgehärtete Lackschicht und der Beschichtungsmassenschicht so ausgerichtet, dass die Beschichtungsmassenschicht zur Auflage auf die Kernlage kommt. Während des thermischen Verpressens wird die teilweise ausgehärtete Lackschicht weiter ausgehärtet.
  • Die gemäß den Schritten d) und d') verwendete mindestens eine Kernlage umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Kraftpapiere und/oder eine oder mehrere mittel- und/oder hochdichte Faserplatten und/oder einen oder mehrere Holz-Polymer-Werkstoffe. Das Kraftpapier ist vorzugsweise ein Kraftpapier auf Melamin- und/oder Phenolharzbasis.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Verpressen gemäß Schritt d') bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 220 °C, bevorzugt im Bereich von 140-200 °C durchgeführt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Verpressen gemäß Schritt d') einem Druck im Bereich von 20 bis 110 N/cm2 durchgeführt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Verpressen gemäß Schritt d') für eine Dauer im Bereich 10 Sekunden bis 70 Minuten durchgeführt.
  • Bei dem Härten der Lackmasse bestimmt der Doppelbindungsumsatz den Reaktionsschritt, wobei der Doppelbindungsumsatz vorzugsweise im Bereich von 50 bis 90 %, besonders bevorzugt im Bereich von 65 bis 75 %, in der zwischengehärteten Lackmasse nach dem zumindest teilweisen Härten gemäß Schritt c) und im Bereich von 70-100 %, besonders bevorzugt im Bereich von 85 bis 90 % nach dem Verbinden gemäß Schritt d) oder nach dem Verpressen gemäß Schritt d') liegt. Der Doppelbindungsumsatz kann mittels einer FT-IR-Analyse ermittelt werden.
  • Es ist erfindungsgemäß ebenso vorgesehen, dass in den Schritten d) und d') die mindestens eine Kernlage beidseitig mit jeweils einem Kaschierfilm verpresst wird.
  • Vorzugsweise besteht das Verfahren aus den erfindungsgemäßen Schritten.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist ebenso die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Werkstoffplatte vorgesehen.
  • Eine solche Werkstoffplatte umfasst mindestens eine Kernlage, eine Beschichtungsmassenschicht (bevorzugt umfassend ein Aminoplastharz) auf der Kernlage und einen auf der Beschichtungsmassenschicht aufgebrachten Kaschierfilm mit einer gehärteten Lackmasse. Vorzugsweise hat die Werkstoffplatte eine matte Oberfläche.
  • Die erfindungsgemäße Werkstoffplatte erreicht gemäß DIN EN 16094:2012 eine Mikrokratzbeständigkeit der Klassen MSR-A3 (Glanzgradänderung, Verfahren A) sowie MSR-B3 (visuelle Beurteilung, Verfahren B). Die Ritzhärte liegt gemäß DIN EN 438-2:2016 bei 3 N und entsprechend DIN 68861-4 bei 4B.
  • Da mikrostrukturierte Oberflächen meist wenig kratz- und abriebbeständig sind, könnte die mechanische Beständigkeit durch den Zusatz von nanoskaligem Siliciumdioxid (SiO2 Nanopartikel, Korngröe < 50 nm) zu der härtbaren Lackmasse verbessert werden.
  • Auch kann der Zusatz von funktionellem Füllstoff, vorzugsweise auf Basis von Nephelinsyenit, zu der härtbaren Lackmassen vorgesehen sein. Nephelinsyenit als ein magmatisches Gestein, bestehend aus Albit, Microcline und Nephelin, zeichnet sich durch sein niedriges Gehalt an Eisen (FeII, FeIII) aus. Rückstande von redoxaktiven Metallkationen, insbesondere FeIII-Ionen, wirken sich durch die Wechselwirkungen mit den Peroxiden drastisch auf eine Verkürzung der Lagerbeständigkeit aus. Vorzugsweise wird ein mikronisiertes Nephelinsyenit mit Oberflächenmodifizierung zur besseren Dispergierbarkeit eingesetzt. Ein mögliches Handelsprodukt ist Treminex 958-600 EST von Fa. Quarzwerke GmbH.
  • Die erfindungsgemäßen Werkstoffplatten können als Möbelbestandteil, als Fensterbankmaterial, als Fußbodenmaterial und/oder als Fassadenmaterial verwendet werden, insbesondere sind sie jedoch für den Innenraumbereich vorgesehen.
  • Für den Innenraumausbau sind derzeit antibakterielle Oberflächen von besonderem Interesse. Durch die mikrostrukurierte Oberfläche und dem gewünschten Antifingerprint Effekt wird eine geringe Keimbelastung erreicht. Die Keimkonzentration kann durch den Zusatz eines silberbasierten Masterbatches (Silber-Zeolith) zu der härtbaren Lackmasse weiter reduziert werden. Gemäß der ISO 22196:2011 ergibt sich eine Reduktion der 2-Log-Stufe (99% Reduktion).
  • Die thermische Stabilität beim Heißpressvorgang ist eine zwingende Voraussetzung für die antibakteriellen Wirkstoffe. Hierbei zeigte sich, dass viele organischen Wirkstoffe aufgrund ihrer Thermolabilität ausscheiden, sodass das Zusammenspiel aus antimikrobiellen Wirkstoffen in Verbindung mit einer antiadhäsiven Oberfläche von Bedeutung ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die härtbare Lackmasse im Zweischichten-Auftragsverfahren appliziert. Der mehrschichtige Aufbau umfasst eine mikrostrukturierte Decklackschicht auf einem Grundierlack, welcher auf der imprägnierten Trägerbahn zu liegen kommt. Nach dem ersten Lackauftrag erfolgt vorzugsweise eine Vorpolymerisation durch eine UV-Bestrahlungseinheit, wie eine konventionelle Hochdruck-Quecksilberdampflampe. Auf der vorgetrockneten Lackschicht kann eine zweite Lackmasse als Decklackschicht aufgetragen werden. Diese Decklackschicht kann mit einer Excimer-Einheit behandelt werden, sodass sich eine Mikrostruktur aufbaut. Nach der Excimer-Behandlung kann eine Härtung mit einer UV-Einheit, vorzugsweise unter Verwendung der DirectCure-Technologie, durchgeführt werden.
  • Es wird somit vorzugsweise zunächst eine härtbare Lackmasse durch ein Walzenauftragsverfahren auf die imprägnierte Papierbahn aufgetragen und strahlengehärtet. Die Auftragsmenge liegt bevorzugt bei 20-55 g/m2. Die Lackmasse kann oligomere Bindemittel, bevorzugt aus der Stoffklasse der Urethanacrylate oder Polyesteracrylate neben Initiatoren für die UV- und thermische Härtung, Füllstoffen sowie difunktionellen Reaktivverdünner, bespielsweise Dipropylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Butandioldimethacrylat und/oder Hexandiol(meth)diacrylat, umfassen.
  • Die Lackmasse ist entsprechend strahlenhärtbar und kann thermisch nachhärtend initiiert werden. Es können Epoxidacrylate verwendet werden, wobei vorzugsweise jedoch Urethanacrylate und/oder Polyesteracrylate verwendet werden, da diese eine geringere Wärmevergilbung beim Heißpressvorgang zeigen. Es ist somit vorgesehen, zunächst eine Teilvernetzung der Acrylatschicht durch die UV-Härtung durchzuführen. Die finale Härtung kann während des thermischen Pressvorganges erfolgen.
  • Auf den vorpolymerisierten Grundierlack wird ein UV- und thermisch härtendes Acrylatlacksystem als Decklackschicht vorzugsweise mit einer Auftragsmenge von 8-15 g/m2 aufgetragen. Es folgt eine UV-Behandlung zur teilweisen Aushärtung gemäß Schritt c), vorzugsweise gemäß den Schritten c1) - c3). Die hergestellte Trägerbahn mit einer Mikrostruktur kann einer Heißpresse, bevorzugt einer Doppelband- oder Kurztaktpresse zugeführt werden. Insbesondere bevorzugt ist das Kurztaktpressverfahren mit einem Flächendruck von 30 bis 45 bar und einer Prozesstemperatur von 150 bis 210 °C bei einer Presszeit von höchstens 240 Sekunden. Auf diese Weise können flexible oder plattenförmige Werkstücke erhalten werden.
  • Das verwendete Pressblech kann eine prägende Textur, bespielweise eine Alutex- oder PearlStruktur oder eine Stein- oder Holzporennachstellung haben. Eine besonders ausgeprägte Prägung mit Tiefenstruktur kann bei einer höheren Gesamtauftragsmenge der Grundier- und Decklackstärke von bis zu 65 g/m2 übertragen werden. Bei dieser Strukturierung bleibt der tiefmatte Glanzgrad auf der planaren Werkstückoberfläche erhalten.
  • Es ist eine weitere Aufgabe des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren, die Verwendung von unterschiedlichen Glanzgradeinstellungen zu erlauben, ohne dass es zu einer merklichen Veränderung im Glanzgrad des tiefmatten Werkstückes kommt. Somit können auch Pressbleche zur üblichen Hochglanzfertigung, mit einem Glanzbereich von mehr als 80 GU bei 60° Messwinkel, eingesetzt werden.
  • Im Vergleich zwischen dem einschichtigen Auftragsverfahren zeichnet sich das zweischichtige Verfahren durch eine erhöhte mechanische Beständigkeit sowie einer dekorativ und funktionellen verbesserten Oberflächengüte aus. Somit lassen sich auch Ritzenhärten von mehr als 3.5 N gemäß DIN EN 438-2 erzielen.
  • Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Werkstoffplatte und/oder des Kaschierfilms und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als komplementär zueinander zu verstehen, sodass Verfahrensangaben, die im Zusammenhang mit der Werkstoffplatte und/oder dem Kaschierfilm erläutert sind, ebenfalls einzeln oder kombiniert als Verfahrensangaben zu verstehen sind. Merkmale der Werkstoffplatte und/oder des Kaschierfilms, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert sind, sind einzeln oder miteinander kombiniert auch als Merkmale der erfindungsgemäßen Werkstoffplatte und/oder des Kaschierfilms zu verstehen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Ausführungsbeispiele nochmals beispielhaft erläutert.
  • Die in den Ausführungsbeispielen 1-3 verwendeten dekorativen Kaschierfilme(Dekorfilme) wurden wie folgt hergestellt.
  • Ein graues Dekorpapier mit einer Trockengrammatur von 70 g/m2 wurde in einem Imprägnierwerk mit einem Gemisch bestehend aus
    82 Gew.-% wässrige Harnstoffformaldehydharz-Lösung mit einem Feststoffgehalt von 52 Gew.-%
    12 Gew.-% Wasser
    5 Gew.-% einer wässrigen Acrylat-Dispersion bestehend aus:
    • ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) (20 Gew.-%) Triethylamin (1,5 Gew.-%)
    • organischem Lösungsmittel (1,4 Gew.-%)
    • Netzmitteln
    • Wasser
    0,4 Gew.-% Härter (wässrige Lösung aus Aminosalzen)
    0,1 Gew.-% Netzmittel und Additive
    behandelt.
  • Dabei wurde das Dekorpapier im Tauchbad mit offenen Dosierspalt durch das mit ca. 25 °C temperierte Gemisch gefahren. Die Polymerlösung penetrierte dabei in die Papierbahn, die danach beiseitig abgerakelt wurde. Anschließend erfolgte der Trocknungsvorgang über zwei Trockenfelder mit einer Gesamtlänge von ca. 8 m bei einer Temperatur von 110 °C mit einem Bahnvorschub von 15 m/min. Unmittelbar danach erfolgte die zweite asymmetrische Imprägnierstufe der behandelten Papierbahn.
  • Dabei wurde die Papierbahn von der Unterseite mit einem mit 25 °C temperierten Gemisch bestehend aus
    90,5 Gew.-% wässrige Melaminformaldehydharz-Lösung mit einem Feststoffgehalt von 61,5 Gew.-%
    9 Gew.-% Wasser
    0,4 Gew.-% Härter (wässrige Lösung aus Aminosalzen)
    0,1 Gew.-% Netzmittel
    behandelt (angespült).
  • Die Papierbahn wurde anschließend durch 4 Trockenfelder mit einer Gesamtlänge von ca. 16 m gefahren, wobei die ersten beiden Felder eine Temperatur von 110 °C und die letzten beiden Felder eine Temperatur von 100 °C hatten.
  • Das Dekorpapier hatte nach der beschriebenen zweistufigen Behandlung eine Gesamtgrammatur von 125 g/m2, das heißt es wurde 55 g/m2 der beiden Harzgemische in die Dekorpapierbahn eingebracht. Das Massenverhältnis der beiden Behandlungsstufen ist ca. 75:25. Die gemessene Volatilität (Restfeuchte) des Imprägnates betrug ca. 5,8 Gew.-%.
  • Das so hergestellte gewickelte dekorative Imprägnat wurde in einem separaten Arbeitsschritt in einer Lackieranlage mit einem mit einem Rasterwalzenauftragswerk im Gegenlaufverfahren direkt auf der Bahnoberseite mit 40 g/m2 UV-Lack beschichtet. Der verwendete Lack wurde vor der Beschichtung Lack auf ca. 40 °C temperiert. Die verwendete Bahngeschwindigkeit betrug 10 m/min. Nach dem Lackauftrag mit der Gravurwalze wurde der Lack mit einer UV-Strahlungsquelle die als PAC (Photo Activation Chamber) ausgelegt wurde, bestrahlt. Der UV-Strahler bestand aus 10 Lampen auf Basis einer Hg-Niederdrucklampe. Dieser Prozessschritt wird als „Vorgelierung“ bezeichnet, da durch diese Behandlung die Viskosität des UV-Lackes durch eine teilweise Polymerisation angehoben wird.
  • Nach der Vorgelierung wurde die Lackoberfläche einer Inertisierungs-Kammer zugeführt. In dieser Kammer wurde durch Stickstoffflutung der Luftsauerstoffgehalt auf unter 200 ppm reduziert. Unter diesen Bedingungen wurde mit einem UV-Strahler mit einer Wellenlänge von 172 nm und einer eingestellten Lampenleistung von 6-7 W/cm die Lackoberfläche bestrahlt. In den Acrylaten des Lackes wurden durch die 172-nm-Strahlung freie Radikale gebildet, die eine Polymerisation und Vernetzung auslösten. Die Eindringtiefe der 172-nm-Photonen in die Acrylate lag unter 0,6 nm, so dass nur eine dünne Oberflächenschicht vernetzt wurde. Der durch die Polymerisation bedingte Schrumpf führte zu Mikrostrukturen. Eine faltige Haut schwamm auf dem flüssigen Lack.
  • Ausführungsbeispiel 1:
  • Kurztakt-Verpressung einer MDF-Platte für die Möbelteileherstellung.
  • Der beschichtete Dekorfilm wurde auf ein Format von 510 mm x 510 mm konfektioniert. Der Bogen wurde auf eine MDF-Platte mit dem Format 500 x 500 x 12 mm oben aufgelegt. Die lackierte und behandelte Seite des Filmes ist dabei außen bzw. oben. Auf der Unterseite der MDF-Platte wurde für die optische Vergleichbarkeit und als Gegenzug ein mit Melaminformaldehydharz imprägnierter grauer Dekorfilm gelegt. Das verwendete Dekorpapier hatte eine Trockengrammatur von 70 g/m2 und wurde mit Melaminformaldehydharz auf ein Endgewicht von 160 g/m2 imprägniert. Als Pressbleche wurden an der oberen und unteren Heizplatte zwei glatte bzw. unstrukturierte verchromte Stahlpressbleche mit einer Mattoberfläche und einem Glanz von ca. 70 GU bei 60° Messwinkel eingesetzt. Der so vorbereitete Aufbau wurde mit einer Laborpresse mit 180 °C Heizplattentemperatur und einer Presskraft von 400 N/cm2 für 35 Sekunden verpresst. Das erzeugte Werkstück weist einen Glanzgrad unter 2 GU auf bei einer Reflexionsgeometrie von 60 Grad auf.
  • Ausführungsbeispiel 2:
  • Schichtstoffherstellung in kontinuierlichen Verfahren für die Türen- und Möbelteileproduktion.
  • Der beschichtete Dekorfilm wurde wie folgt auf einer Doppelbandpressenanlage verpresst:
    • Der Produktaufbau war wie folgt:
      • - beschichteter Dekorfilm (oberste Lage)
      • - 3 Lagen Kernpapier mit einer Trockengrammatur 160 g/m2 mit einem CPL-Harz auf eine Gesamtgrammatur von 290 g/m2 imprägniert
      • - Trocken- bzw. Saugpapier mit einer Grammatur von 40 g/m2 (unterste Lage)
  • Dieser Aufbau wurde mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 9 m/min über eine 3 m langes Druckkissen gefahren. Die eingestellte Presskraft war 420 N/cm2. Die Temperatur oberen Einlauftrommeln betrug 190 °C, die untere Einlauftrommel hatte eine Temperatur von 185 °C. Das Produkt wurde im Heißpressverfahren, das heißt ohne Rückkühlung, hergestellt. Das verwende obere Pressband hatte eine glatte, dekorative Oberfläche mit der Bezeichnung „Satin 60“. Die entspricht ein Glanzbereich von 60 -70 GU, gemessen auf der Bandoberfläche bei 60° Messwinkel. Der so hergestellte Schichtstoff hatte eine Produktdicke von 0,72 mm. Der erzeugte Schichtstoff weist einen Glanzgrad unter 2 GU auf bei einer Reflexionsgeometrie von 60 Grad auf.
  • Ausführungsbeispiel 3:
  • HPL bzw. Kompaktpatte mit einer Taktpresse für die Möbelteileherstellung.
  • 28 St. Kernpapierlagen mit einer Trockengrammatur von 215 g/m2 imprägniert mit Phenolformaldehydharz auf eine Gesamtgrammatur von 315 g/m2 wurden auf ein Format von 500 x 500 mm besäumt und gestapelt. Das verwendete Harz war geeignet für die Verarbeitung in Mehretagen-Pressen zur Herstellung von dekorativen Laminaten. Der beschichtete dekorative Film wurde als oberste Lage auf die gestapelten Kernpapierlagen aufgelegt. Die lackierte Seite war nach außen gerichtet. Auf der unteren Seite des Stapels wurde ein mit Melaminformaldehydharz imprägnierte grauer Dekorfilm gelegt. Das verwendete Dekor hatte zuvor eine Trockengrammatur von 70 g/m2 und wurde mit einem für den HPL-Prozess geeigneten Harzgemisch auf eine Gesamtgrammatur von 150 g/m2 imprägniert.
  • Dieser Aufbau wurde auf einem Laborblech liegend in die beheize Presse gelegt. Das obere Pressblech war bereits unter der oberen Heizplatte fixiert. Die obere und untere Heizplatte waren auf eine zu regelnde Temperatur von 140 °C eingestellt. Die Presse wurde unmittelbar geschlossen und erreichte eine Presskraft von 700 N/cm2. Die verwendeten Pressbleche waren auch hier zwei glatte bzw. unstrukturierte verchromte Stahlpressbleche mit einer dekorativen Mattoberfläche und einem Glanz von ca. 70 GU bei 60° Messwinkel. Die Presszeit betrug 20 Minuten. Es wurde während dieser Zeit nicht zurückgekühlt, sondern kontinuierlich geheizt. Nach dem Öffnen der Presse wurde die so hergestellte Platte auf einer kühlen Oberfläche ca. 2 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt. Die so hergestellte Kompaktplatte hatte eine Produktdicke von 6 mm.
  • Ausführungsbeispiel 4:
  • Kurztakt-Verpressung einer MDF-Platte für die Möbelteileherstellung mit einem Dekorfilm mit zweischichtigem Lackauftrag.
  • Ein dekorativer Kaschierfilm (Dekorfilme) wurde wie in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 hergestellt, mit Ausnahme der Lackmassen-Beschichtung. Anschließend wurde eine Lackmasse durch ein Walzenauftragsverfahren auf die Trägerbahn aufgetragen. Die Auftragsmenge lag bei 30 g/m2. Die Lackmasse war ein Urethanacrylat und war entsprechend strahlenhärtbar und thermisch nachhärtbar. Nach dem Lackauftrag erfolgte anwendungstechnisch eine Vorpolymerisation durch eine UV-Bestrahlungseinheit. Hierzu wurde eine konventionelle Hochdruck-Quecksilberdampflampe verwendet. Auf der vorgetrockneten Lackschicht, wurde eine zweite Lackmasse als Decklackschicht aufgetragen. Diese Lackmasse wurde mit einer Excimer-Einheit behandelt, sodass sich eine Mikrostruktur aufbaute. Nach der Excimer-Behandlung erfolgte eine Härtung mit einer UV-Einheit mit DirectCure-Technologie. Es wurde eine supermatte Oberfläche mit einem Glanzgrad von 1.2 GU bei einer Reflexionsgeometrie von 60 Grad bzw. 8.5 bei einer Reflexionsgeometrie von 85 Grad erhalten.
  • Der excimermattierte Dekorfilm wurde zur Herstellung eines plattförmigen Basiswerkstoffs auf eine HDF-Platte mit 12 mm Stärke und Gegenzugpapier einer Kurztaktpresse zugeführt. Bei einem Flächendruck von 350 N/cm2 und einer Presstemperatur von 195 Grad und einer Presszeit von 25 Sekunden wurde das Werkstück hergestellt. Der Glanzbereich des Pressbleches lag bei von 70 GU bei 60° Messwinkel. Das Werkstück hatte einen Glanzgrad 1.6 GU, gemessen bei einer Reflexionsgeometrie von 60 Grad gemäß ISO 2813:2015. Die Kratzfestigkeit lag gemäß DIN EN 438-2 bei 3.25 N.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3453463 B1 [0043]

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Kaschierfilms oder einer Werkstoffplatte umfassend die Schritte a) Imprägnieren einer Trägerbahn mit einem Haftvermittler, b) Beschichten der Oberseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer härtbaren Lackmasse, c) zumindest teilweises Härten der Lackmasse.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 umfassend den Schritt d) Verbinden des nach Schritt c) erhaltenen Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zu der Werkstoffplatte, bevorzugt durch Thermokaschieren.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 umfassend die Schritte a') Beschichten der Unterseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer Beschichtungsmasse, d') Verpressen des Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zu der Werkstoffplatte.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als Haftvermittler ein Gemisch umfassend Aminoplastharz und Acrylate, bevorzugt eine wässrige Polymerdispersion umfassend Harnstoff-Formaldehydharz und Acrylate, verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Trägerbahn eine Papierbahn, bevorzugt eine Dekorpapierbahn, oder eine Vliesbahn ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Beschichtungsmasse ein Aminoplastharz, bevorzugt ein Melaminformaldehydharz, enthält.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die härtbare Lackmasse eine UV-härtbare Lackmasse ist, die bevorzugt Acrylate enthält.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die härtbare Lackmasse aliphatische Polyester- oder Urethanacrylate oder Mischungen davon, bevorzugt mit einem Molekulargewicht von 500 bis 2000 g/mol, enthält.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das zumindest teilweise Härten gemäß Schritt c) mit mindestens einer UV-Strahlungsquelle erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine erste UV-Strahlungsquelle, vorzugsweise ein Excimerstrahler, verwendet wird, die ein monochromatisches Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 bis 230 nm, bevorzugt im Bereich von 130 bis 190 nm, besonders bevorzugt von 172 nm, emittiert und nachfolgend eine zweite UV-Strahlungsquelle verwendet wird, die ein Emissionsspektrum von weniger als 380 nm, bevorzugt im Bereich von 200 bis 230 nm aufweist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das zumindest teilweise Härten gemäß Schritt c) das photochemische Aktivieren der härtbaren Lackmasse, vorzugsweise durch Bestrahlen mit einem Hg-Niederdruckstrahler umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Härten gemäß Schritt c) bis zu einer Härte der Lackschicht erfolgt, die ausreichend ist, dass das Verbinden gemäß Schritt d) oder das Verpressen gemäß Schritt d') die Oberflächenstruktur der Lackschicht nicht verändert.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei die Kernlage ein Kraftpapier, vorzugsweise auf Melamin- und/oder Phenolharzbasis, eine mitteldichte oder hochdichte Faserplatte und/oder einen Holz-PolymerWerkstoff umfasst.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei das Verbinden gemäß Schritt d) oder das Verpressen gemäß Schritt d') bei einer Temperatur im Bereich von 140 bis 195 Grad und/oder bei einem Druck im Bereich von 20 bis 90 bar und/oder für eine Dauer im Bereich 10 Sekunden bis 70 Minuten durchgeführt wird.
  15. Werkstoffplatte erhältlich nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 2 bis 14.
  16. Werkstoffplatte umfassend mindestens - eine Kernlage, - eine Beschichtungsmassenschicht auf der Kernlage - einen auf der Beschichtungsmassenschicht aufgebrachten Kaschierfilm mit einer gehärteten Lackmasse.
  17. Verwendung einer Werkstoffplatte nach Anspruch 15 oder 16 als Möbelbestandteil, als Fensterbankmaterial, als Fußbodenmaterial und/oder als Fassadenmaterial.
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