DE2336563A1 - Intarsiaaehnlicher bemusterter oberflaechenueberzug - Google Patents

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Berden ReproductionsLimited

Intarsiaähnlicher bemusterter Oberflächenüberzug

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von intarsiaähnlichen bemusterten Oberflächenüberzügen.

Die traditionellen Verfahren zur Herstellung von Intarsien auf Holz- oder ähnlichen Oberflächen umfassen das Aushöhlen der zu belegenden Oberfläche zur Bildung eines erhabenen Musters und das Ausschneiden der Intarsiastücke auf das erforderliche Muster, worauf jedes Intarsiastüek in den zu seiner Aufnahme hergestellten Raum in dem erhabenen Muster eingelegt wird. Wenn es sich bei dem Intarsiamuster um

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ein komplexes oder kompliziertes Muster handelt, ist diese Arbeit außerordentlich zeitraubend und damit das Endprodukt, wenn es von guter Qualität ist, auch außerordentlich teuer.

Die vorliegende Erfindung schlägt ein anderes Verfahren zur Herstellung von intarsiaähnlichen, bemusterten Oberflächenüberzügen auf Holz- oder anderen Trägern vor, das zu hochwertigen Produkten führt, die praktisch von den teuren üblichen Intarsiaarbeiten nicht unterscheidbar, Jedoch wesentlich billiger sind.

Gemäß der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines intarsiaähnlichen bemusterten Oberflächenüberzuges das Überziehen eines Trägers mit einer Schicht aus einem photopolymerisierbaren Material, welches bei Bestrahlung zu einem festen Polymerisat polymerisiert, das Bestrahlen dieser Schicht mittels einer selektiven Strahlung über eine das Muster tragende Abdeckmaske derart, daß das photopolymerisierbare Material nur in solchen Bereichen des Musters polymerisiert, wo die Abdeckmaske für die Strahlung durchlässig ist, das Entfernen des unpolymerisierten Materials und damit das Herstellen eines erhabenen Musters auf der Oberfläche des Trägers, das Ausfüllen der Vertiefungen in dem erhabenen Muster mit einem härtbaren, im Aussehen zum festen Polymerisat konstrastierenden Füllmaterial, und das Aushärten dieses Füllmaterials.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verwendung eines flüssigen photopolymerisierbaren Materials vorzusehen. Wird eine flüssige Schicht verwendet, dann läßt sich das noch flüssige unpolymerisierte Material,

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das nach der Bestrahlung verbleibt, leicht von dem das erhabene Muster bildenden festen Polymerisat entfernen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Viskosität der die Schicht bildenden Flüssigkeit ziemlich hoch sein, so daß die Flüssigkeit nur langsam fließt, wenn mit ihr der Träger überzogen wird. Dabei hat sich eine Viskosität bei Zimmertemperatur von 1 bis"8 Poises als besonders geeignet erwiesen, obwohl es für andere Zwecke vorteilhaft sein kann, wenn die Flüssigkeit anfänglich von niedrigerer Viskosität ist. Die Viskosität der Flüssigkeit läßt sich erforderlichenfalls durch Zugabe einer geeigneten Menge von normalerweise ca. 3 % eines thixotropen Mittels steigern. Man kann im Handel erhältliehe thixotrope Mittel verwenden.

Obwohl man auch andere bekannte photopolymerisierbare Materialien beim erfindungsgemäßen Verfahren einsetzen kann, eignen, sich am besten photopolymerisierbare Materialien auf der Basis von Polyurethanen, Epoxy oder vorzugsweise Polyester. Flüssige Polyesterharze sind im Handel erhältlich, beispielsweise die Allzweckpolyesterharze der Firma Freeman Chemicals Ltd. oder Synthetic Resin Co. Ltd., (Beck-Koller). Diese Harze wurden im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgreich eingesetzt. Es kann manchmal wünschenswert sein, eine verhältnismäßig geringe Menge an biegsamem Polyesterharz einzubauen, beispielsweise einen handelsüblichen Typ, um der manchmal dem ausgehärteten Material anhaftenden Brüchigkeit entgegenzuwirken, die die Endpolitur oder die anschließende Bearbeitung erschwert, obwohl dies im allgemeinen nicht erforderlich ist. Wünschenswert sind Katalysatoren oder Polymerisationsinitiatoren, beispielsweise organische Peroxide, wie Trigonal 14, in die Schicht aus dem photopolymerisierbaren Material eingebaut, um die durch Strahlung eingeleitete

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Polymerisation des polymerisierbaren Materials einzuleiten und zu beschleunigen. Erforderlichenfalls können auch andere Additive verwendet werden. Die polymerlsierbare Schicht und das feste Polymerisat sollten für die zur Polymerisation verwendete Strahlung transparent sein, so daß Farbstoffe normalerweise nicht verwendet werden. Es kann Jedoch in einigen Fällen möglich sein, einen Farbstoff der polymerisierbaren Schicht beizugeben, so daß ein eingefärbtes erhabenes Muster entsteht. Dabei muß man jedoch dafür Sorge tragen, daß dieser Farbstoff die Schicht nicht für die eingesetzte Strahlung undurchlässig macht. Außerdem kann es mitunter erforderlich sein, den Bestrahlungszeitraum zu ändern.

Der beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Träger kann beispielsweise festes Holz oder Furnierblatt oder eine Spanholzplatte sein. Man kann auch andere Materialien als Holz verwenden. Will man Einlegearbeiten von guter Qualität erzeugen und wird kein Farbstoff in der polymerisierbaren Schicht verwendet, so daß das sich ergebende erhabene Muster für sichtbares Licht durchlässig ist, dann ist es erforderlich, einen Träger von ausreichend guter Qualität und gutem Aussehen einzusetzen. Es ist empfehlenswert, den Träger mit einem Entfettungsmittel vor dem Einsatz im Verfahren, beispielsweise mit Azeton oder Tetrachlorkohlenstoff zu reinigen. Wünschenswerterweise wird der Träger mit einer SJegelschicht vorüberzogen, die beispielsweise eine photopolymerisierbare Substanz der gleichen Art enthalten kann und die dann gleichförmig, d.h. durch die Bestrahlung bei Fehlen einer Abdeckmaske gehärtet werden kann. Der Träger kann auch mit einer bemusterten Schicht, beispielsweise einer Holzimitationsschicht üblicher Art überzogen werden, um sein Aussehen zu verbessern.

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Es ist wichtig sicherzustellen, daß Luftblasen von der Schicht des flüssigen polymerisierbaren Materials vor der Bestrahlung vollständig entfernt werden, da diese zu sichtbaren Fehlern im festen Polymerisat führen. Am besten erfolgt diese Beseitigung von Luftblasen dadurch, daß man das polymerisierbare Material in Abwesenheit einer die Polymerisation einleitenden Strahlung auf eine Temperatur von 43°C (Ho⁰P) bis 66⁰C (150⁰F) erwärmt und/oder eine geringe Menge von beispielsweise 5 bis 2o Gew.% eines mit dem polymerisierbaren Material verträglichen Verdünners, beispielsweise monomeres Styrol im Falle eines Polyesterharzes zugibt. Gegebenenfalls kann man die Flüssigkeit auch einem milden Unterdruck aussetzen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Träger mit einer Schicht des photopolymerisierbaren Materials überzogen. Um flüssige Schichten halten zu können, kann der Träger mit einer entfernbaren Kantenleiste versehen werden. Das Material sollte genau auf eine konstante Höhe aufgetragen werden, so daß eine gleichmäßige Tiefe des polymerisierbaren Materials entsteht. Dies stellt sicher, daß die Schicht vollständig durchpolymerisiert wird. Die Tiefe der Schicht selbst ist nicht kritisch und kann beispielsweise von 0,4 mm (1/64") bis J5 mm (1/8 ") schwanken.

Die Schicht aus polymerisierbarem Material wird unmittelbar durch die Abdeckmaske abgedeckt, jedoch ist es zur Verhinderung einer Beschädigung der Abdeckmaske vorzuziehen, einen wegwerfbaren festen Film aus transparentem Kunststoff material, beispielsweise Polyäthylen dazwischen zu legen. Dabei ist wiederum dafür Sorge zu tragen, daß alle Luftblasen

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zwischen dem Film und der flüssigen Schicht beseitigt werden und ein inniger Kontakt sichergestellt ist. Dies kann durch Benutzung einer schweren Walze erfolgen.

Die Abdeckmaske kann eine entsprechende zweckmäßige bemusterte Schicht sein, beispielsweise ein Kunststoffnegativ oder eine Siebdruckglasplatte. Die Maske kann durch eine durchsichtige Abdeckschicht erforderlichenfalls abgedeckt werden, um ein Aufwerfen zu verhindern. Außerdem sollte Sorge dafür getragen werden, daß jeglicher Luftspalt zwischen der Abdeckmaske und der polymerisierbaren Schicht vermieden wird, da sonst Klarheitsfehler bei der Reproduktion auftreten können.

Die derart geschaffene Anordnung wird nunmehr der Strahlung ausgesetzt. Man kann übliche Ultraviolettstrahlung aussendende Lampen, beispielsweise Kohlenbogenlampen, Quecksilberdampflampen, Argonfluoreszenzglühlampen od.dgl. verwenden, vorausgesetzt, daß es mit ihnen möglich ist, das photopolymerisierbare Material zu polymerisieren. Es kann wünschenswert sein, einige Versuche durchzuführen, um die wirkungsvollste Strahlungsquelle für das besondere verwendete polymerisierbar Material herauszufinden.

Man kann eine Batterie stationärer Strahlungsquellen zur Bestrahlung einer stationären Platte einsetzen. Gegebenenfalls können aber auch die Platte oder die Strahlungsquelle so angeordnet werden, daß sie zur Bestrahlung unterschiedlicher Teile der Oberfläche im Wechsel bewegt werden können. Der Abstand zwischen der Strahlungsquelle und der polymerisierbaren Schicht sollte so eingestellt werden,

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daß sich optimale Ergebnisse erzielen lassen. Ist der Abstand zu gering, dann tritt die Polymerisation möglicherweise zu heftig auf und die ganze Schicht kann nicht gleichmäßig bestrahlt werden, während bei zu großem Abstand die Aushärtzeit unwirtschaftlich lange sein kann. Normalerweise eignen sich Abstände von Jo bis 6o cm (1 bis 2 Fuß). Die Aushärtzeit sollte so eingestellt werden, daß die Schicht über ihre ganze Tiefe polymerisiert und- ein fester Kontakt zwischen dem Polymerisat und den darunter liegenden Träger sichergestellt ist. Eine zu kurze Aushärtzeit führt zu einer unvollständigen Polymerisation, während eine zu lange Aushärtzeit die Schärfe des Musters beeinträchtigen kann. Obwohl die Aushärtzeit kritisch von der Art des ver-"wendeten Harzes unter anderen Faktoren abhängig ist, verwendet man normalerweise Zeiträume zwischen > und 45 Minuten. Bei einigen Polyester-Initiator-Systemen kann es möglich sein, die Bestrahlung abzubrechen, bevor die Aushärtung vollständig ist. ■

Vorzugsweise setzt man ein Filter zwischen die Strahlungs« quelle und das polymerisierbare Material, um die Strahlung von unerwünschten Wellenlängen zu befreien, beispielsweise infraroter Strahlung, die dazu führt, daß die polymerisierbare Schicht unterschiedslos polymerisiert. Man kann Glasfilter aus Spezialgläsern verwenden, jedoch sind Flüssigkeitsfilter normalerweise billiger und praktischer. Ein geeignetes Flüssigkeitsfilter ist eine wässrige Lösung mit Kupferionen, beispielsweise eine Kupfersulfatlösung. Diese Lösung wird vorzugsweise angesäuert, um den Niederschlag unlöslicher Kupferverbindungen zu verhindern, die sonst das Filter trüben wurden. Das Flüssigkeitsfilter kann auch als Kühlmittel dienen oder mit einem flüssigen Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser vereinigt sein. Das Kühlmedium wird zweckmäßig

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kontinuierlich umgewälzt und außerhalb der Vorrichtung gekühlt.

Erwünschtenfalls wird eine reflektierende Oberfläche im Ljchfcweg zwischen der Strahlungsquelle und der polymerisierbaren Schicht eingesetzt. Diese reflektierende Oberfläche reflektiert das ultraviolette Licht, absorbiert jedoch wenigstens einiges von der Wärmestrahlung oder unterläßt die Reflektion solcher Wärmestrahlung. Der Lichtweg läßt sich auch verlängern, was den Einsatz eines Gebläses od.dgl. ermöglicht, das zur leichteren Wärmeabfuhr eingesetzt werden kann. Es kann auch wünschenswert sein, insbesondere für sehr feine Arbeiten, ein Rasterfilter (eggbox-filter) in das System einzubauen, um ultraviolette Streustrahlungen zu vermeiden, die sich aufgrund einer Brechung ergeben können.

Wenn die Schicht vollständig gehärtet ist, dann wird das nicht polymerisierte Material entfernt. Dies erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines für das Material geeigneten Lösungsmittels, jedoch muß das Lösungsmittel inert gegenüber dem festen Polymerisat sein. Monomeres Styrol oder Reinigungsmittel auf Petroleumbasis haben sich als geeignet für Polyestermaterialien erwiesen. Das unpolymerisierte Material kann mit einem Reinigungsmittel in wässriger Lösung abgerieben werden, jedoch ist es vorzuziehen, die Verwendung von Wasser zu vermeiden, insbesondere wenn hölzerne Träger verwendet werden, da Wasser dieselben ungünstig beeinflußt. Flüchtige organische Lösungsmittel haben den Vorteil, daß keine Trockenstufe erforderlich ist. Vorzugsweise verwendet man ein mit dem Füllmaterial verträgliches Lösungsmittel.

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In jedem Falle wird das erhabene Muster vorzugsweise mit einem verträglichen Lösungsmittel vor dem Füllen mit dem Füllmittel benetzt, weil dadurch das Füllmittel in alle unzugänglichen Ausnehmungen hereingezogen wird und damit die Bildung unschöner Luftblasen vermeidbar ist.

Man kann· jedes härtbare, ein kontrastierendes Aussehen aufweisende Füllmaterial verwenden. Der Kontrast im Aussehen läßt sich in einfacher Weise erreichen durch Verwendung eines geeigneten Farbstoffes. Vorzugsweise ist auch das Füllmittel ein Material auf Polyesterharzbasis. Es wird als Paste oder zähe Flüssigkeit eingeführt und man läßt es aushärten. Die Vertiefungen können anfänglich überfüllt werden, so daß die Zusammenziehung des Füllmittels beim Aushärteverfahren zu einer Oberfläche führt, der man dann ein glattes Oberfläehenaussehen verleihen kann. Wenn die Vertiefungen glatt ausgefüllt oder anfänglich unterfüllt werden, dann kann das Schrumpfen zu charakteristischen Einwölbungen führen, die das Aussehen des fertigen Gegenstandes bedeutend verbessern können.

Nachdem das Füllmittel ausgehärtet ist, wird die Oberfläche einer üblichen Oberflächenbearbeitung unterzogen, beispielsweise Schleifen und Polieren in üblicher Weise, um einen Endgegenstand mit attraktivem Aussehen'zu erhalten.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere für die Herstellung von Intarsiaimitationen auf Tischplatten, Schachbrettern oder ähnlichen Gegenständen unter Verwendung eines Trägers aus Holz, Spanplatten od.dgl. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens 1st es möglich, außerordentlich schöne Gegenstände mit einem Bruchteil

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des Preises herzustellen, der bei üblichen Intarsiaartikeln erforderlich ist, denen sie jedoch in vollem Umfange gleichen. Darüber hinaus sind die Oberflächen der Gegenstände Kunststoffmaterialien und deshalb weit weniger der Gefahr einer dauernden Beschädigung durch Flüssigkeiten oder Verkratzen als bei üblichen Holzoberflächen ausgesetzt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich für die Herstellung von erhabenen Mustern auf Bändern aus biegsamem. Material einsetzen, beispielsweise Polyamid- oder Polyestertextilmaterial zur Verwendung als Vorhänge od.dgl. Bei dieser Ausführungsform wird irgend ein Träger verwendet und mit der die photopolymerisierbare Substanz enthaltenden flüssigen Schicht überzogen. Dann wird die Textilmaterialbahn od.dgl. in die Flüssigkeit vor der Bestrahlung eingetaucht. Nach der Bestrahlung wird die das erhabene Muster tragende Bahn vom Träger entfernt. Um das Ablösen des Trägers zu unterstützen, besteht dieser vorzugsweise aus poliertem Holz oder poliertem oder verchromtem Stahl und ist mit Polytetrafluoräthylen oder einem Oberflächenablösemittel mit geringer Reibung überzogen, um die Haftung an der polymerisierbaren Schicht zu reduzieren. Die fertigen Gegenstände können auf rundgekrümmten oder andern nicht ebenen Oberflächen befestigt oder aufgeformt werden, beispielsweise als Dekoration für Vasen od.dgl.

Das folgende Beispiel erläutert das erfindungsgemäße Verfahren.

- Io -

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JA

Beispiel

Die Zeichnung zeigt schematisch eine geeignete Anordnung zur Durchführung der Bestrahlung.

Ein Träger Io in Porin einer flachen rechteckigen Spanplatte wird mit einer Versiegelungsschicht aus Polyesterharz (228 von Kingsmead Glass Qo.Ltd.) überzogen und vorgehärtet. Die Platte wird um ihre Kante mit einer abnehmbaren erhöhten Leiste 12 versehen, die auf eine konstante Höhe von 1,6 mm (1/16") eingestellt ist. Dann wird dieser •Träger auf eine starre horizontale Grundplatte.il aufgesetzt.

Nunmehr wird eine Schicht 13 aus flüssigem photopolymerisierbaren Polyesterharz in den flachen durch die Randleiste 12 gebildeten Trog eingegossen. Diese Harzzusammen setzung enthält in Gewichts-#:

flüssiges polymerisierbares Polyesterharz 89 % (Joo NM der Firma Freeman Chemicals Ltd.)

monomerer Styrolverdünner Io %

organischer Peroxidinitiator (Trigonal 14) 1 %

Vor der Verwendung wird das flüssige Harz mit dem Verdünner erwärmt und im dunklen auf 54°C (lj5o°F) bis 60⁰C ⁰F) erwärmt, um Luftblasen zu beseitigen.'

Dann wird: das Harz gekühlt, mit dem Trigonal 14 gemischt und die Zusammensetzung im dunklen gelagert. Schließlich wird, sie erneut auf 54°C (13o°F) bis 60⁰C (l4o°F) erwärmt

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und unmittelbar auf den Träger Io aufgegossen.

Der Trog wird vollständig mit der flüssigen Zusammensetzung gefüllt. Man läßt für 1 bis 2 Minuten abstehen, um den Austritt von Luftblasen zu ermöglichen. Anschließend wird ein straffer durchsichtiger Polyäthylenfilm 14, der auf einem Rahmen 15 montiert ist, über die flüssige Schicht gesetzt und mit einer schweren chromplattierten Walze gewalzt, um eine innige Berührung der Flüssigkeitsschicht sicherzustellen und außerdem sicherzustellen, daß die Flüssigkeitsschicht flach und eben ist.

Eine Abdeckmaske 16 bestehend aus einem durchsichtigen Kunststoff-Film, welcher ein undurchsichtiges Muster trägt, wird dann genau auf die Oberfläche des Filmes 14 aufgelegt und die Gesamtanordnung unter das Bestrahlungssystem verbracht .

Das Bestrahlungssystem besteht aus einer Batterie von Ultraviolettlampen 17, die eine mit dem Polyester verträgliche Strahlung aussenden, und einem Flüssigkeitsfilter und Kühlsystem 18. Das Filter- und Kühlsystem besteht aus einem unterteilten Bad mit einem unteren Abteil 19, das eine verdünnte wässrige Schwefelsäure/Kupfersulfatlösung enthält, und einem oberen Abteil 2o, das Kühlwasser enthält und mit nicht gezeichneten Einlaß- und Auslaßrohren versehen ist, durch die Kühlwasser von einem äußeren Kühler her kontinuierlich umgewälzt wird. Der senkrechte Abstand zwischen den Lampen 17 und der Abdeckmaske 16 beträgt annähernd 4o cm (16") und der Abstand zwischen dem unteren Abteil I9 und der Abdeckmaske 50 mm (2 ")bis 76 mm C5").

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Das Polyesterharz wird dann 16 bis 18 Minuten bestrahlt, wobei das Harz vollständig in den unter den durchsichtigen Teilen der Abdeckmaske liegenden Bereichen aushärtet. Nach dem vollständigen Aushärten wird die Anordnung aus Träger und Abdeckmaske 16 herausgenommen, Die Abdeckmaske und der Polyäthylenfilm wird abgestreift und das ungehärtete Polyesterharz wird durch Abreiben mit handelsüblichem Reinigungsmittel auf Petroleumbasis beseitigt.

Anschließend werden die Vertiefungen mit einem eingefärbten flüssigen Polyesterharz (Nr. 228 A von Kingsmead Glass) gefüllt. Das Harz läßt man erhärten. Die Vertiefungenbleiben dabei leicht unterfüllt, so daß sich der Eindruck einer versenkten Oberfläche ergibt. Nachdem die Füllung trocken ist, wird die Oberfläche geschliffen und poliert, so daß sich ein glänzendes Aussehen ergibt.

Patentansprüche;

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung eines intarsiaähnlichen, bemusterten Oberflächenüberzuges auf der Oberfläche eines festen Trägers, bei dem auf der Oberfläche des festen Trägers ein erhabenes Muster hergestellt und die Vertiefungen mit dem Einlagenmaterial ausgefüllt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus photopolymerisierbarem Material, das bei Bestrahlung zu einem festen Polymerisat polymerisiert, auf den Träger als Überzug aufgebracht wird, diese Überzugsschicht einer selektiven Bestrahlung über eine das Muster tragende Abdeckmaske ausgesetzt wird, so daß das photopolymerisierbare Material nur in den Bereichen des Musters polymerisiert, in denen die Abdeckmaske für die eingesetzte Strahlung durchlässig ist, das unpolymerisierte Material von der Schicht unter Bildung des erhabenen Musters entfernt wird, die Vertiefungen im erhabenen Muster mit einem härtbaren, im Aussehen zum festen Polymerisat kontrastierenden Füllmaterial gefüllt werden und das Füllmaterial gehärtet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige photopolymerisierbare Material in Abwesenheit der die Polymerisation einleitenden Strahlung vor dem Aufbringen als Überzug auf den Träger erwärmt wird.

   J5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus photopolymerisierbarem Material nach dem Aufbringen als Überzug auf den Träger flach ausgewalzt und von einem festen Film aus durch-

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   sichtigem Kunststoffmaterial in innigem Kontakt mit der gesamten Oberfläche abgedeckt wird.

   k. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus photopolymerisierbarem Material über ein Flüssigkeitsfilter bestrahlt wird, das Kupferionen und ein flüssiges Kühlmedium enthält, welches aus äußerlich gekühltem, kontinuierlich umgewälzten Wasser besteht.

   5· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einfüllen des Füllmaterials in-die Vertiefungen des erhabenen Musters diese Vertiefungen mit einem mit dem Füllmaterial verträglichem organischen Lösungsmittel befeuchtet werden.

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