DE202007018000U1

DE202007018000U1 - Direkt-dekorierbare Verbundwerkstoffe und deren Verwendung

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Publication number: DE202007018000U1
Application number: DE202007018000U
Authority: DE
Original assignee: Johns Manville Europe GmbH
Current assignee: Johns Manville Europe GmbH
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2017-03-17

Abstract

Verbundwerkstoff umfassend:
a) einen Träger,
b) mindestens ein auf mindestens einer der beiden Seiten des Trägers auflaminiertes textiles Flächengebilde, welches vor der Laminierung mindestens einen Binder im B-stage aufweist und welches ggfs. mit mindestens einem Funktionsmaterial versehen sein kann,
dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem textilen Flächengebilde ausgerüstete(n) Seite(n) des Verbundstoffes eine Oberflächengüte aufweisen, so dass diese direkt bedruckt oder lackiert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft direkt-dekorierbare bzw. bedruckbare Verbundwerkstoffe, die sich insbesondere als Werkstoffe im Innenausbau, für Verkleidungen, Konstruktionen und zur Herstellung von Möbeln und ähnlichen Produkten eignen.
Verbundwerkstoffe ersetzen zunehmend traditionelle Baustoffe als Konstruktionswerkstoffe und müssen für mannigfaltige Anwendung angepasst werden. So ist einerseits eine ausreichende mechanische Stabilität gefordert und andererseits eine gute Verarbeitbarkeit und geringes Gewicht erforderlich. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, bestehende Verbundwerkstoffe zu verbessern.
So ist es bereits bekannt, Holzwerkstoffe, die aus zerkleinertem Holz und Einsatz von Bindern hergestellt werden, mit weiteren Werkstoffen zu kombinieren. Hierzu werden die beiden Werkstoffe üblicherweise laminiert und bilden einen Verbundwerkstoff. Durch Auswahl und Kombination der Werkstoffe können so die mechanischen Eigenschaften verbessert werden und zugleich eine Reduktion, beispielsweise des Gewichtes, erreicht werden.
Bei der Verarbeitung werden die zuvor beschriebenen Verbundwerkstoffe oftmals weiteren Veredelungsschritten, beispielsweise eine Lackierung oder Bedruckung, unterworfen. Hierbei werden an die zu bearbeitenden Oberflächen hohe Anforderungen hinsichtlich Glätte und Toleranzen gestellt, so dass die zu bearbeitenden Oberflächen aufwendig und oftmals mehrfach vorgearbeitet werden müssen, damit eine spätere Veredelung überhaupt möglich ist.
Aus WO2006/031 522 sind Verbundwerkstoffe auf Basis von Holzwerkstoffen und Vliesen, die mittels eines „B" stage Binders verfestigt sind, bekannt. Die zugrundeliegenden Vliese sind beispielsweise aus US-A-5,837,620 , US-A-6,303,207 und US-A-6,331,339 bekannt.
Aus WO2006/031 522 ist zwar bekannt, dass dem Binder bzw. dem Vlies weitere Additive zugegeben werden können, nähere Angaben hinsichtlich der späteren Verwendung bzw. der Verarbeitung sind jedoch nicht gemacht.
Es bestand somit die Aufgabe, Verbundwerkstoffe zu finden, die weiteren Veredelungsschritten, beispielsweise Lackierung oder Bedruckung, unterworfen werden können, ohne dass die zu bearbeitenden Oberflächen aufwendig und oftmals mehrfach vorgearbeitet werden müssen.
Des Weiteren besteht die Aufgabe, Verbundwerkstoffe mit dem vorstehend genannten Eigenschaften zu finden, die möglichst mit bekannten Verarbeitungsprozessen und Anlagen veredelt werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundwerkstoff umfassend:

a) einen Träger,
b) mindestens ein auf mindestens einer der beiden Seiten des Trägers auflaminiertes textiles Flächengebilde, welches vor der Laminierung mindestens einen Binder im B-stage aufweist und welches ggfs. mit mindestens einem Funktionsmaterial versehen sein kann,

Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe haben auf der mit dem textilen Flächengebilde ausgerüstete(n) Seite(n) eine sehr gute Oberflächengüte ausgedrückt als Dickenschwankung. Die Dickenschwankung des erfindungsgemäßen Verbundstoffes beträgt vorzugsweise weniger als 0,1 mm, bevorzugt weniger als 0,01 mm.
Es ist zwar bekannt, dass Verbundwerkstoffe bedruckt und/oder lackiert werden können, jedoch musste die zu bearbeitende Oberfläche erst durch geeignete Maßnahmen vorbereitet werden. Üblicherweise wurden hierzu die Oberflächen durch abrasive Maßnahmen, z.B. Schleifen, geglättet. Hier schafft der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff Abhilfe. Die Oberflächengüte der mit dem textilen Flächengebilde ausgerüsteten Seite des Trägers ist bereits so gut, dass eine direkte Bearbeitbarkeit gegeben ist. Somit kann auf die abrasiven Maßnahmen verzichtet werden.
Eine weitere vorbereitende Maßnahme bei der Bedruckung bzw. Lackierung von Verbundwerkstoffen besteht darin, die zu bearbeitende Oberfläche mit so genannten Primer-Schichten versehen. Geeignete Primermaterialien sind im Stand der Technik bekannt, üblicherweise handelt es sich hierbei um wasserlösliche Spachtelmassen. Insofern die zu bearbeitenden Oberflächen eine geringe Oberflächengüte haben, sind relativ dicke Primerschichten bzw. mehrere Primerschichten notwendig.
Erst durch diese Maßnahmen (Abschleifen bzw. Primer-Beschichtung) war es möglich die Oberfläche zu Bedrucken und/oder zu Lackieren.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verbundstoffe kann auf diese Maßnahmen (Primerbeschichtung) ganz oder zumindest teilweise verzichtet werden. Dies stellt eine erhebliche. Vereinfachung bei der Bedruckung/Lackierung von Verbundwerkstoffen, insbesondere bei Verbundwerkstoffen welche einen Träger aus Holzwerkstoffen aufweisen, dar.
In Abhängigkeit von der gewählten Lackier bzw. Drucktechnik werden auf der mit dem textilen Flächengebilde ausgerüstete(n) Seite(n) des zu bearbeitenden Verbundwerkstoffes noch so genannte Basecoatings aufgebracht. Diese ein- oder mehrschichtigen Basecoatings bilden die Druckunterlage und sind im Stand der Technik bekannt. Je nach Anwendungsgebiet können die Basecoatings auch Pigmente enthalten.
Bei dem gemäß a) eingesetzten Träger handelt es sich vorzugsweise um Holzwerkstoffe, Papiere, Kork, Kartonagen, mineralische Platten und/oder sogenannte Honeycombs. Honeycombs sind Bauteile mit drei-dimensionalen Verstärkungsstrukturen, die aufgrund ihres Aufbaus (Bienenwabenstruktur) eine außerordentliche Stabilität und Festigkeit bei einem gleichzeitig geringen Gewicht ermöglichen. Solche Honeycombs werden seit geraumer Zeit in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt, unter anderem auch als innere Verstärkung von plattenförmigen Elementen im Baubereich oder bei Möbeln.
Bei den Holzwerkstoffen handelt es sich um platten- oder strangförmige Holzwerkstoffe, die durch Mischung der verschiedenen Holzpartikelformen mit natürlichen und/oder synthetischen Bindemittel im Zuge einer Heißverpressung hergestellt werden. Die erfindungsgemäß eingesetzten Holzwerkstoffe umfassen vorzugsweise Sperr- bzw. Lagenholz, Holzspanwerkstoff, insbesondere Spannplatten und OSB (Oriented Strand Boards), Holzfaserwerkstoff, insbesondere poröse Holzfaserplatten, diffusionsoffene Holzfaserplatten, harte (hochdichte) Holzfaserplatten (HDF) und mitteldichte Holzfaserplatten (MDF), und Arboform. Bei Arboform handelt es sich um einen thermoplastisch verarbeitbaren Werkstoff aus Lignin und anderen Holzbestandteilen.
Die erfindungsgemäßen Träger umfassen außerdem Werkstoffe aus Holzfaserstoffen, Cellulosefasern, Naturfasern oder deren Mischungen und einem thermoplastischen Binder, wobei der Anteil des Binders mehr als 15 Gew% beträgt. Die Werkstoffe sind gegebenenfalls durch Glas-, Basalt- oder synthetischen Fasern verstärkt.
Bei den Papieren handelt es sich vorzugsweise um Papiere auf Basis von natürlichen, synthetischen, mineralischen oder keramischen Fasern oder auch von Mischungen dieser Fasertypen.
Bei den Kartonagen handelt es sich vorzugsweise um Kartonagen auf Basis von natürlichen und/oder synthetischen Fasern, wobei diese auch mineralische und/oder keramische Fasern umfassen sowie Mischungen aus diesen Fasertypen.
Bei den mineralischen Platten handelt es sich vorzugsweise um handelsübliche Mineralkartonplatten mit beidseitigem Kartonagebezug, um Gipsfaserplatten, Keramikfaserplatten, Zement- oder Kalkplatten. Die Platten können gegebenenfalls mit natürlichen und/oder synthetischen Fasern verstärkt sein, wobei diese auch mineralische und/oder keramische Fasern umfassen können. Die Verstärkungsfasern können in Form von Filamenten, Monofilen oder als Stapelfasern vorliegen.
Neben den beschriebenen Materialien kann der Träger auch aus Kork oder anderen pflanzlichen Materialien bestehen.
Das Flächengewicht der im Verbundstoff enthaltenen Träger ist von der Endanwendung abhängig und unterliegt keiner besonderen Einschränkung.
Bei den gemäß b) eingesetzten textilen Flächengebilden handelt es sich um alle Gebilde, die aus Fasern hergestellt werden und aus denen Mittels einer flächenbildenden Technik eine textile Fläche hergestellt worden ist.
Bei den faserbildenden Materialien handelt es sich vorzugsweise um Naturfasern und/oder Fasern aus synthetisierten oder natürlichen Polymeren, keramische Fasern, Mineralfasern oder Glasfasern, wobei diese auch in Form von Gemischen verwendet werden können. Als textile Flächen werden Gewebe, Gelege, Gestricke, Gewirke und Vliese, vorzugsweise Vliese, verstanden.
Bei den textilen Flächen aus Mineral- und keramischen Fasern handelt es sich um Alumosilikat-, Keramik-, Dolomit- Wollastonitfasern oder aus Fasern von Vulkaniten, vorzugsweise Basalt-, Diabas- und/oder Melaphyrfasern, insbesondere Basaltfasern. Diabase und Melaphyre werden zusammengefasst als Paläobasalte bezeichnet und Diabas wird auch gerne als Grünstein bezeichnet.
Das Mineralfaservlies kann aus Filamenten, d.h. unendlich langen Fasern oder aus Stapelfasern gebildet werden. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern im erfindungsgemäß eingesetzten Vlies aus Mineralfasern beträgt zwischen 5 und 120 mm, vorzugsweise 10 bis 90 mm. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das Mineralfaservlies eine Mischung aus Endlosfasern und Stapelfasern.
Der durchschnittliche Faserdurchmesser der Mineralfasern beträgt zwischen 5 und 30 μm, vorzugsweise zwischen 8 und 24 μm, besonders bevorzugt zwischen 8 und 15 μ.
Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Mineralfasern beträgt zwischen 15 und 500 g/m², vorzugsweise 40 und 250 g/m², wobei sich diesen Angaben auf ein Flächengebilde ohne Binder beziehen.
Bei den textilen Flächen aus Glasfasern sind insbesondere Vliese bevorzugt. Diese werden aus Filamenten, d.h. unendlich langen Fasern oder aus Stapelfasern aufgebaut. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern beträgt zwischen 5 und 120 mm, vorzugsweise 10 bis 90 mm. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das Glasfaservlies eine Mischung aus Endlosfasern und Stapelfasern.
Der durchschnittliche Durchmesser der Glasfasern beträgt zwischen 5 und 30 μm, vorzugsweise zwischen 8 und 24 μm, besonders bevorzugt zwischen 10 und 21 μm.
Neben den vorstehend genannten Durchmessern können auch so genannte Glas-Mikrofasern Verwendung finden. Der bevorzugte durchschnittliche Durchmesser der Glasmikrofasern ist hierbei zwischen 0,1 und 5 μm. Die die textile Fläche bildenden Mikrofasern können auch in Mischungen mit anderen Fasern, vorzugsweise Glasfasern vorliegen. Außerdem ist auch ein schichtförmiger Aufbau aus Mikrofasern und Glasfasern möglich.
Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Glasfasern beträgt zwischen 15 und 500 g/m², vorzugsweise 40 und 250 g/m², wobei sich diesen Angaben auf ein Flächengebilde ohne Binder beziehen.
Geeignete Glasfasern umfassen jene, die aus A-Glas, E-Glas, S-Glas, C-Glas, T-Glas oder R-Glas hergestellt wurden.
Die textile Fläche kann nach jedem bekannten Verfahren hergestellt werden. Bei Glasvliesen sind dies bevorzugt das Trocken- oder Nasslegeverfahren.
Von den textilen Flächen aus Fasern aus synthetischen Polymeren sind Vliese, insbesondere sogenannte Spunbonds, d.h. Spinnvliese die durch eine Wirrablage schmelzgesponnener Filamente erzeugt werden, bevorzugt. Sie bestehen aus Endlos-Synthesefasern aus schmelzspinnbaren Polymermaterialien. Geeignete Polymermaterialien sind beispielsweise Polyamide, wie z.B. Polyhexamethylendiadipamid, Polycaprolactam, aromatische oder teilaromatische Polyamide ("Aramide"), aliphatische Polyamide, wie z.B. Nylon, teilaromatische oder vollaromatische Polyester, Polyphenylensulfid (PPS), Polymere mit Ether- und Keto-gruppen, wie z.B. Polyetherketone (PEK) und Poly-etheretherketon (PEEK), Polyolefine, wie z.B. Polyethylen oder Polypropylen, Cellulose oder Polybenzimidazole. Neben den vorstehend genannten synthetischen Polymeren sind auch solche Polymere geeignet, die aus Lösung gesponnen werden.
Bevorzugt bestehen die Spinnvliese aus schmelzspinnbaren Polyestern. Als Polyestermaterial kommen im Prinzip alle zur Faserherstellung geeigneten bekannten Typen in Betracht. Besonders bevorzugt sind Polyester, die mindestens 95 mol % Polyethylenterephthalat (PET) enthalten, insbesondere solche aus unmodifiziertem PET.
Sollen die erfindungsgemäßen Verbundstoffe zusätzlich eine flammhemmende Wirkung haben, so ist es von Vorteil, wenn sie aus flammhemmend modifizierten Polyestern ersponnen wurden. Derartige flammhemmend modifizierte Polyester sind bekannt.
Die Einzeltiter der Polyesterfilamente im Spinnvlies betragen zwischen 1 und 16 dtex, vorzugsweise 2 bis 10 dtex.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Spinnvlies auch ein schmelzbinderverfestigter Vliesstoff sein, welcher Träger- und Schmelzklebefasern enthält. Die Träger- und Schmelzklebefasern können sich von beliebigen thermoplastischen fadenbildenden Polymeren ableiten. Derartige schmelzbinderverfestigte Spinnvliese sind beispielsweise in EP-A-0,446,822 und EP-A-0,590,629 beschrieben.
Neben Endlosfilamenten (Spunbondverfahren) kann die textile Flächen auch aus Stapelfasern oder Gemischen aus Stapelfasern und Endlosfilamenten aufgebaut sein. Die Einzeltiter der Stapelfasern im Vlies betragen zwischen 1 und 16 dtex, vorzugsweise 2 bis 10 dtex. Die Stapellänge beträgt 1 bis 100mm, vorzugsweise 2 bis 50mm, besonders bevorzugt 2 bis 30mm. Das textile Flächengebilde kann auch aus Fasern unterschiedlicher Materialien aufgebaut sein, um besondere Eigenschaften erzielen zu können.
Die die Vliesstoffe aufbauenden Filamente und/oder Stapelfasern können einen praktisch runden Querschnitt besitzen oder auch andere Formen aufweisen, wie hantel-, nierenförmige, dreieckige bzw. tri- oder multilobale Querschnitte. Es sind auch Hohlfasern und Bi- oder Mehrkomponentenfasern einsetzbar. Ferner lässt sich die Schmelzklebefaser auch in Form von Bi- oder Mehrkomponentenfasern einsetzen.
Die das textile Flächengebilde bildenden Fasern können durch übliche Zusätze modifiziert sein, beispielsweise durch Antistatika, wie Ruß.
Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Fasern aus synthetischen Polymeren beträgt zwischen 10 und 500 g/m², vorzugsweise 20 und 250 g/m²
Bei den Naturfasern handelt es sich um Pflanzenfasern, Fasern abgeleitet von Gräsern, Stroh, Holz, Bambus, Schilf und Bast, oder Fasern tierischen Ursprungs. Pflanzenfasern ist ein Sammelbegriff und steht für Samenfasern, wie Baumwolle, Kapok oder Pappelflaum, Bastfasern, wie Bambusfaser, Hanf, Jute, Leinen oder Ramie, Hartfasern, wie Sisal oder Manila, oder Fruchtfasern, wie Kokos. Bei Fasern tierischen Ursprungs handelt es sich um Wollen, Tierhaare, Federn und Seiden.
Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes aus Naturfasern beträgt zwischen 20 und 500 g/m², vorzugsweise 40 und 250 g/m²
Bei den textilen Flächen aus Fasern aus natürlichen Polymeren handelt es sich um Zellulosische Fasern, wie Viskose, oder Pflanzen- oder Tiereiweißfasern.
Bei den textilen Flächen aus Cellulosefasern sind insbesondere Vliese bevorzugt. Diese werden aus Filamenten, d.h. unendlich langen Fasern und/oder aus Stapelfasern aufgebaut. Die durchschnittliche Länge der Stapelfasern beträgt zwischen 1 und 25 mm, vorzugsweise 2 bis 5 mm.
Der durchschnittliche Durchmesser der Cellulosefasern beträgt zwischen 5 und 50 μm, vorzugsweise zwischen 15 und 30 μm.
Insofern der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff mittels Pulverlackierung oder auf elektrostatischem Weg veredelt werden soll, sollte der zu bearbeitenden Verbundstoff eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Hierzu kann es von Vorteil sein, wenn der gemäß Schritt a) eingesetzten Träger zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit bereits Pigmente oder Partikel enthält, die eine solche Erhöhung bewirken.
Die vorstehend beschriebene Leitfähigkeit kann auch als Funktionsmaterial in dem mit B-stage Binder ausgerüsteten textilen Flächengebilde vorliegen. Hierzu können diese Funktionsmaterialien mit dem B-Stage Binder vermischt und aufgetragen werden oder das mit dem B-stage Binder ausgerüstete textile Flächengebilde wird mit dem Funktionsmaterial versehen. Bei den vorstehend genannten Materialen handelt es sich üblicherweise um Metallpartikel, Ruße oder leitfähige organische Harze, wie Phenolharze, oder anorganische bzw. organische Salze. Derartige Zusätze sind bereits aus DE-A-3639816 bekannt. Weiterhin können auch die in DE-A-10232874 und EP-A-1659146 offenbarten Salze, insbesondere Alkali- bzw. Erdalkalisalze, wie Lithiumnitrat und Natriumnitrat, eingesetzt werden. Die vorstehend genannten Materialien sollten allerdings zu den andern Materialien kompatibel sein.
Das gemäß b) eingesetzte textile Flächengebilde, das zumindest auf einer Seite des Trägers aufgebracht ist, weist mindestens einen Binder im B-Stage Zustand auf.
Als B-stage Binder werden Binder verstanden, die nur teilweise verfestigt bzw. gehärtet sind und noch eine Endverfestigung, beispielsweise durch thermische Nachbehandlung, erfahren können. Derartige B-Stage Binder sind in US-A-5,837,620 , US-A-6,303,207 und US-A-6,331,339 eingehend beschrieben. Die dort offenbarten B-Stage Binder sind auch Gegenstand der vorliegenden Beschreibung. Bei B-Stage Bindern handelt es sich vorzugsweise um Binder auf Basis von Furfurylalkohol-Formaldehyd, Phenol-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und deren Gemische. Vorzugsweise handelt es sich um wässrige Systeme. Weitere bevorzugte Rindersysteme sind Formaldehyd-freie Binder. B-Stage Binder zeichnen sich dadurch aus, dass sie einer mehr-stufigen Härtung unterworfen werden können, d.h. nach der ersten Härtung bzw. den ersten Härtungen noch eine ausreichende Rinderwirkung aufweisen um diese für die weitere Verarbeitung nutzen zu können.
Üblicherweise werden derartige Binder nach Zusatz eines Katalysators bei Temperaturen von ca. 350F in einem Schritt gehärtet.
Zur Bildung des B-Stages werden derartige Binder, ggf. nach Zusatz eines Katalysators gehärtet. Der Härtungs-Katalysator-Anteil beträgt bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% (bezogen auf den Gesamtbindergehalt). Als Härtungs-Katalysator sind beispielsweise Ammoniumnitrat, sowie organische, aromatische Säuren, z.B. Maleinsäure und p-Toluolsulfonsäure geeignet, da dieser den B-Stage Zustand schneller erreichen lässt. Neben Ammoniumnitrat, Maleinsäure und p-Toluolsulfonsäure sind alle Materialien als Hartungs-Katalysator geeignet, welche eine vergleichbare saure Funktion aufweisen. Zum Erreichen des B-Stages wird die mit dem Binder imprägnierte textile Flächengebilde unter Temperatureinfluß getrocknet, ohne eine Komplettaushärtung zu erzeugen. Die erforderlichen Prozessparameter sind vom gewählten Bindersystem abhängig.
Die untere Temperaturgrenze kann durch Wahl der Dauer bzw. durch Zusatz von größeren oder stärker sauren Härtungs-Katalysator beeinflusst werden.
Neben den vorstehend genannten Merkmalen kann der erfindungsgemäße Verbundstoff noch weitere Ausrüstungen mit einem Funktionsmaterial aufweisen. Hierzu wird ein auf die Oberseite des mit dem B-stage Binder ausgerüsteten textilen Flächengebildes aufgebrachtes oder in das textile Flächengebilde eingebrachtes Funktionsmaterial eingesetzt.
Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Funktionsmaterial handelt es sich vorzugsweise um Flammschutzmittel, Materialien zur Steuerung von Elektrostatischen Aufladungen, organische oder anorganische Pigmente, insbesondere farbige Pigmente, elektrisch leitfähige Pigmente bzw. Partikel.
In einer Variante wird ein zusätzlicher Binder zur Fixierung der Funktionsmaterialien auf dem textilen Flächengebilde zugesetzt. Hierbei wird vorzugsweise der gleiche Binder (B-stage Binder) wie er im textilen Flächengebilde vorliegt gewählt. Der Gehalt an Funktionsmaterial wird durch die nachfolgende Verwendung bestimmt.
Bei den Flammschutzmitteln handelt es sich Anorganische Flammschutzmittel, Organophosphor-Flammschutzmittel, Stickstoff basierte Flammschutzmittel oder intumeszenz Flammschutzmittel. Halogenierte (bromierte und chlorierte) Flammschutzmittel sind ebenfalls einsetzbar, aufgrund ihrer Risikobewertung jedoch weniger bevorzugt. Beispiele für derartige halogenierte Flammschutzmittel sind polybromierte Diphenylether, z.B. DecaBDE, Tetrabrombisphenol A und HBCD (Hexabromocyclododecan).
Durch Verwendung von Mitteln zur Erhöhung bzw. Steuerung der elektrischen Leitfähigkeit können Antistatikeffekte erzielt werden bzw. die Eigenschaften für die Pulverlackierung eingestellt werden. Bei diesen Mitteln handelt es sich üblicherweise um Partikel, welche elektrisch leitfähig sind. Geeignete Materialien sind elektrisch leitfähige Kohlenstoffe wie Ruß, Graphit und Kohlenstoff-Nano-Röhrchen (C-Nanotubes), leitfähige Kunststoffe oder Fasern bzw. Partikel aus Metall oder Metallbestandteilen. Neben diesen können auch leitfähige organische Harze, wie Phenolharze, oder anorganische bzw. organische Salze eingesetzt. Derartige Zusätze sind bereits aus DE-A-3639816 bekannt. Weiterhin können auch die in DE-A-10232874 und EP-A-1659146 offenbarten Salze, insbesondere Alkali- bzw. Erdalkalisalze, wie Lithiumnitrat und Natriumnitrat, eingesetzt werden. Die vorstehend genannten Materialien sollten allerdings zu den andern Materialien kompatibel sein.
Durch die Verwendung von Mitteln zur Erhöhung bzw. Steuerung der elektrischen Leitfähigkeit wird der Oberflächenwiderstand des erfindungsgemäßen. Verbundwerkstoffes reduziert. Es hat sich gezeigt, dass erfindungsgemäße Verbundwerkstoffe mit einem Oberflächenwiderstand von bis zu 10¹⁰ Ω (Ohm), vorzugsweise von bis zu 10⁸ Ω (Ohm) sehr gut für Pulverlackierungen geeignet sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff noch weitere Zusatz- und Hilfsschichten aufweisen, die einen Direktdruck erleichtern oder unterstützen sollen. Bei diesen Zusatz- und Hilfsschichten handelt es sich beispielsweise um Basecoatings und/oder Primerschichten. Vorzugsweise werden nur Basecoating als Druckunterlage in Form von einer oder mehreren Zusatz- und Hilfsschichten aufgebracht. Diese Schichten sind lediglich hilfsweise erforderlich. Aufgrund der Oberflächengüte des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes kann auf so genannte Primerschichten, ganz oder zumindest teilweise verzichtet werden kann. Des weiteren kann die Schichtdicke der Base Coatings und somit auch der Materialaufwand reduziert werden. Ferner werden aufwendige mehrschichtige Base Coatings vermieden und der Aufwand insgesamt reduziert.
Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe sind durch ein Verfahren umfassend die Maßnahmen:

a) Zuführen eines Trägers
b) Aufbringen eines textilen Flächengebildes auf mindestens einer Oberfläche des Trägers, wobei das textile Flächengebilde mindestens einen Binder im B-Stage Zustand aufweist und gegebenenfalls mindestens ein Funktionsmaterial eingebracht ist,
c) Laminieren des gemäß Schritt c) erhaltenen Aufbaus unter Einwirkung von Druck und Wärme, so dass der im B-stage vorliegenden Binder endverfestigt wird,
d) ggf. Aufbringen mindestens einer, für das Direktbedrucken bzw. Direktlackierung erforderlichen Zusatz- und/oder Hilfsschicht(en) auf die mit dem textilen Flächengebilde ausgerüstete(n) Seite(n) des Verbundstoffes,

Die Laminierung des gemäß Schritt b) erhaltenen Aufbaus in Schritt c) erfolgt unter Einwirkung von Druck und Wärme, in einer solchen Weise, dass der im B-Stage vorhandene Binder endverfestigt wird. Die Laminierung kann mittels diskontinuierlichem oder kontinuierlichem Pressen oder durch Walzen erfolgen. Je nach verwendetem B-stage Binder werden die Parameter Druck, Temperatur und Verweilzeit gewählt. Aufgrund der Oberflächengüte sollten die Oberflächen der Pressen bzw. Walzen so gewählt werden, dass die Toleranzen eingehalten werden können.
In einer Variante kann das Aufbringen eines textilen Flächengebildes gemäß Schritt b) auch während der Herstellung des Trägers erfolgen. Mit anderen Worten, anstelle des fertigen Trägers in Schritt a) wird in Schritt a) der Träger erst gebildet.
Die Verpressung des gebildeten Trägers erfolgt zusammen mit dem ausgerüsteten textilen Flächengebilde, wobei das textile Flächengebilde in die Press- bzw. Trocknungsvorrichtung für den Träger entsprechend eingebracht wird. Die Herstellung des Träger-Vlies Verbundes kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.
In einer Variante kann das gemäß Schritt b) aufgebrachte textile Flächengebilde bereits eine Ausrüstung mit Funktionsmaterial aufweisen.
Bei den gemäß Schritt d) aufgebrachten Schichten handelt es sich um Zusatz- und Hilfsschichten, die einen Direktdruck erleichtern oder unterstützen sollen, z.B. Basecoatings und/oder Primerschichten. Vorzugsweise werden nur Basecoating als Druckunterlage in Form von einer oder mehreren Zusatz- und Hilfsschichten aufgebracht. Diese Schichten sind lediglich hilfsweise erforderlich. Aufgrund der Oberflächengüte des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes kann auf so genannte Primerschichten, ganz oder zumindest teilweise verzichtet werden kann. Des weiteren kann die Schichtdicke der Base Coatings und somit auch der Materialaufwand reduziert werden. Ferner werden aufwendige mehrschichtige Base Coatings vermieden und der Aufwand insgesamt reduziert.
Das Aufbringen dieser Zusatz- und/oder Hilfsschicht(en) in Schritt d) und deren Trocknung erfolgt mittels bekannter Techniken.
Bedingt durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Verbundwerkstoffes können mehrere spezielle Funktionen zur Verfügung gestellt und genutzt werden:

• Sperrschicht zwischen Träger und Außenschicht gegen H₂O und anderen Lösungsmitteln
• Elektrische Leitfähigkeit
• Haftvermittlung zwischen Träger und Basiscoating
• Reduktion des Schichtaufbaus bei Verwendung im Direkt-Printing Prozess,
• Verbesserung der Schlagzähigkeit (charpy impact)
• Vermeidung zusätzlicher Schleifprozesse.

Das Direktbedrucken von Holzwerkstoffen erfordert üblicherweise einen mehrschichtigen Aufbau der zu bedruckenden Oberfläche. Neben einer oder mehreren Primerschichten (Grundanstrich) ist außerdem ein oder mehrere Base Coatings erforderlich, auf denen dann der Direktdruck erfolgen kann. Ein Direktdruck erfolgt hierbei in einem oder auch mehreren einzelnen Druckschritten. Eine äußere Lackierung vervollständigt das System. Der Mehrschichtaufbau ist erforderlich, um eine entsprechende Oberflächengüte, Sperrschichteigenschaften zur Verhinderung von Diffusionsprozessen und eine Verbesserung der Druckqualitäten zu erzielen.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen B-stage Binder enthaltenden textilen Flächen wird eine hervorragende Oberflächenqualität erzeugt. Gleichzeitig ist es möglich, die erforderlichen Sperrschichteigenschaften zu erzeugen, die damit einen vereinfachten Direktdruck ermöglichen. Die Verwendung der erfindungsgemäßen textilen Flächen erlaubt somit die Reduzierung zumindest einer Primerschicht und/oder zumindest einer Base Coating Schicht oder ermöglicht den vollständigen Ersatz dieser Schichten. Bevorzugt kann durch die erfindungsgemäße textile Fläche auf eine Primerschicht vollständig verzichtet werden. Gegebenfalls kann auch die Anzahl der erforderlichen Base Coating Schichten reduziert werden.
Bei Verwendung von leitfähigen Zusätzen kann die erfindungsgemäße textile Fläche auch mit Hilfe einer Pulverlackierung lackiert werden. Es ist außerdem möglich, elektrostatische Lackierungsverfahren zu verwenden, die ohne zusätzliche Maßnahmen sonst nicht möglich sind.
Aufgrund der mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen textilen Fläche kann die Schlagzähigkeit drastisch erhöht werden.
Aufgrund der besonderen Beschaffenheit der laminierten textilen Flächen ist es möglich, notwendige Nacharbeiten der Oberflächen zu reduzieren oder ganz zu vermeiden. Insbesondere bei der Herstellung von MDF ist es üblicherweise erforderlich, die äußeren, aufgrund des Herstellverfahrens geschädigten, weichen Schichten mittels eines Schleifprozesses abzutragen. Dieser Schritt kann bei Einsatz der erfindungsgemäßen textilen Flächen unterbleiben, zumindest jedoch weniger aufwendig gestaltet werden.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit bedruckte oder lackierte Verbundwerkstoffe umfassend:

a) einen Träger,
b) mindestens ein auf mindestens einer der beiden Seiten des Trägers aufgebrachtes textiles Flächengebilde, welches mindestens einen Binder im B-stage aufweist,
c) ggf. mindestens ein Funktionsmaterial, welches im Träger und/oder der textilen Fläche vorliegt,
d) ggf. ein oder mehrere Basecoatings, die auf der dem Träger abgewandten Seite des textilen Flächengebildes aufgebracht sind,
e) mindestens eine Lack bzw. Druckschicht und/oder eine bedruckte oder lackierte Folie,
f) ggf. weitere Schichten zum Schutz der Lack- bzw. Druckschicht,

Unter dem Begriff „direkt" ist zu verstehen, dass die Oberfläche vor dem Bedrucken, Lackieren bzw. Beschichten mit Folie keiner mechanischen Nachbearbeitung, insbesondere keiner abrasiven Nachbearbeitung unterzogen werden muss. Eine Ausrüstung mit Primerschichten oder Base Coating Schichten ist nicht ausgeschlossen, vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe verarbeitet, ohne dass eine Primerschicht aufgebracht wird. Das Bedrucken erfolgt mittels bekannter Technologien. Als geeignete Drucktechniken sind insbesondere Ink-Jet, Siebdruck und/oder Digital Printing geeignet. Die Pulverbeschichtung erfolgt ebenfalls mittels bekannter Technologien. Die Trocknung der erzeugten Druck- bzw. Pulverschicht erfolgt in Abhängigkeit von dem gewählten System.
Aufgrund der hohen Oberflächengüte können die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe, ggf. nach Ausrüstung mit einer Schutzschicht, auch direkt als Konstruktionsmaterial, insbesondere bei Möbeln, Wand-, Decken- und Bodenbelägen, eingesetzt werden. Dies ist vorzugsweise der Fall, wenn der Träger bereits das gewünschte dekorative Erscheinungsbild aufweist.
Bei den Schichten zum Schutz der Lack- bzw. Druckschicht handelt es sich üblicherweise um Lacke, wie Pulverlacke, Klarlacke oder transparente Lacke, vorzugsweise um kratzfeste Lacke, welche gegen mechanische Einflüsse oder gegen UV-Alterung schützen.

Claims

Verbundwerkstoff umfassend: a) einen Träger, b) mindestens ein auf mindestens einer der beiden Seiten des Trägers auflaminiertes textiles Flächengebilde, welches vor der Laminierung mindestens einen Binder im B-stage aufweist und welches ggfs. mit mindestens einem Funktionsmaterial versehen sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem textilen Flächengebilde ausgerüstete(n) Seite(n) des Verbundstoffes eine Oberflächengüte aufweisen, so dass diese direkt bedruckt oder lackiert werden kann.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächengüte des Verbundwerkstoffes auf der mit dem textilen Flächengebilde ausgerüstete(n) Seite(n) des Verbundstoffes, ausgedrückt als Dickenschwankung, weniger als 0,1 mm beträgt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Träger um Holzwerkstoffe, Papiere, Kork, Kartonagen, mineralische Platten und/oder Honeycombs handelt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Holzwerkstoffen um platten- oder strangförmige Holzwerkstoffe handelt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Holzwerkstoffen um Sperrholz, Lagenholz, Holzspanwerkstoff, vorzugsweise Spannplatten und OSB (Oriented Strand Boards), Holzfaserwerkstoff, vorzugsweise poröse Holzfaserplatten, diffusionsoffene Holzfaserplatten, harte (hochdichte) Holzfaserplatten (HDF) und mitteldichte Holzfaserplatten (MDF), und Arboform handelt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Träger um Werkstoffe aus Holzfaserstoffen, Cellulosefasern, Naturfasern oder deren Mischungen und einem thermoplastischen Binder, wobei der Anteil des Binders mehr als 15Gew% beträgt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Papieren und Kartonagen um Materialien auf Basis von natürlichen, synthetischen, mineralischen oder keramischen Fasern oder auch von Mischungen dieser Fasertypen handelt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mineralischen Platten um Platten mit beidseitigem Kartonagebezug, um insbesondere Gipsfaserplatten, Keramikfaserplatten, Zement- oder Kalkplatten handelt, die gegebenenfalls mit natürlichen und/oder synthetischen Fasern verstärkt sein können, wobei diese auch mineralische und/oder keramische Fasern umfassen können.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Gewebe, Gelege, Gestrick, Gewirke und/oder Vlies ist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde aus Naturfasern und/oder Fasern aus synthetisierten oder natürlichen Polymeren, keramische Fasern, Mineralfasern oder Glasfasern, wobei diese auch in Form von Gemischen verwendet werden können, gebildet wird.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Mineralfaservlies aus Filamenten und/oder aus Stapelfasern ist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das die durchschnittliche Länge der Stapelfasern zwischen 5 und 120 mm beträgt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das der durchschnittliche Faserdurchmesser der Mineralfasern zwischen 5 und 30 μm beträgt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Glassfaservlies aus Filamenten und/oder aus Stapelfasern ist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Länge der Stapelfasern zwischen 5 und 120 mm beträgt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Glasfasern zwischen 5 und 30 μm beträgt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Glassfaservlies Glas-Mikrofasern aufweist, deren durchschnittlicher Durchmesser zwischen 0,1 und 5 μm beträgt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Glassfaservlies ein Flächengewicht von 15 bis 500 g/m² aufweist, wobei sich diesen Angaben auf ein Flächengebilde ohne Binder beziehen.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Glassfaservlies mittels Trocken- oder Nasslegeverfahren hergestellt wurde.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde Fasern aus synthetischen Polymeren aufweist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Vlies, insbesondere ein Spinnvlies, umfasst.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies zusätzlich Stapelfasern, vorzugsweise mit einem Einzeltiter zwischen 1 und 16 dtex und/oder einer Stapellänge zwischen 1 bis 100mm, umfasst.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies Fasern aus Polyamide, Polycaprolactam, aromatische oder teilaromatische Polyamide ("Aramide"), aliphatische Polyamide, teilaromatische oder vollaromatische Polyester, Polyphenylensulfid (PPS), Polymere mit Ether- und Keto-gruppen, Polyolefine, Cellulose oder Polybenzimidazole umfasst.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde Naturfasern aufweist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde Cellulosefasern aufweist, vorzugsweise in Form von Stapelfasern mit einer durchschnittlichen Länge zwischen 1 und 25 mm.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der B-stage Binder noch eine Endverfestigung, beispielsweise durch thermische Nachbehandlung, erfahren kann.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Binder ein Binder auf Basis von Furanalkohol-Formaldehyd, Phenol-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd und deren Gemische ist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger Zusätze zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Flammschutzmittel, Materialien zur Steuerung und/oder Erhöhung der Elektrostatischen Aufladungen, organische oder anorganische Pigmente, insbesondere farbige Pigmente, Materialien zur Steuerung und/oder Erhöhung der elektrisch Leitfähigkeit als Funktionsmaterial eingesetzt werden.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Materialien zur Steuerung und/oder Erhöhung der elektrisch Leitfähigkeit als Funktionsmaterial enthält und der Oberflächenwiderstand des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes bis zu 10¹⁰ Ω (Ohm) beträgt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser weitere Zusatz- und Hilfsschichten auf der dem Träger abgewandten Seite des textilen Flächengebildes aufweist.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei diesen Zusatz- und Hilfsschichten um Basecoatings und/oder Primerschichten handelt.
Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei diesen Zusatz- und Hilfsschichten um Basecoating handelt.
Bedruckte oder lackierte Verbundwerkstoffe umfassend: a) einen Träger, b) mindestens ein auf mindestens einer der beiden Seiten des Trägers aufgebrachtes textiles Flächengebilde, welches mindestens einen Binder im B-stage aufweist, c) ggf. mindestens ein Funktionsmaterial, welches im Träger und/oder der textilen Fläche vorliegt, d) ggf. ein oder mehrere Basecoatings, die auf der dem Träger abgewandten Seite des textilen Flächengebildes aufgebracht sind, e) mindestens eine Lack bzw. Druckschicht und/oder eine bedruckte oder lackierte Folie, f) ggf. weitere Schichten zum Schutz der Lack- oder Druckschicht sowie der bedruckten oder lackierten Folie, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht gemäß e) direkt auf dem textilen Flächengebilde angebracht ist, ohne dass Primerschichten zwischen der Schicht gemäß e) und der textilen Fläche oder gemäß e) und dem ggf. auf dem textilen Flächegebilde aufgebrachten Basecoating verwendet werden.
Verbundwerkstoffe gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedrucken bzw. die bedruckte Folie mittels Ink-Jet, Siebdruck und/oder Digital Printing bedruckt ist.
Verbundwerkstoffe gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten gemäß f) die Lack- oder Druckschicht gemäß e) gegen mechanische Einflüsse oder gegen UV-Alterung schützt.
Möbel sowie Wand-, Decken- und Bodenbelägen enthaltend mindestens einen Verbundwerkstoffe definiert in den Ansprüchen 1 bis 33 sowie den Ansprüchen 34 bis 36.