DE60314097T2 - Heissschmelzbeschichtungszusammensetzung für folienübertragung und giessprozess - Google Patents

Heissschmelzbeschichtungszusammensetzung für folienübertragung und giessprozess Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung, die in einem Verfahren zum Beschichten eines Substrats verwendet werden kann, wobei in einem ersten Schritt eine strahlungshärtbare Beschichtung auf das Substrat und/oder eine strahlungsdurchlässige Folie aufgetragen wird, als Nächstes das Substrat und die Folie so zusammengepresst werden, dass die Beschichtung dazwischen angeordnet ist, danach die Beschichtung durch Bestrahlung durch die Folie gehärtet wird, wodurch ein beschichtetes Substrat erhalten wird, und in einem anschließenden Schritt die Folie vom beschichteten Substrat entfernt wird.
  • Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist in US 4,388,137 beschrieben. Diese Patentveröffentlichung offenbart ein Verfahren, bei dem eine Beschichtungszusammensetzung auf eine Folie aufgetragen wird, bevor die Folie und ein Substrat zusammengepresst werden. Als Nächstes wird die Beschichtungszusammensetzung gehärtet, gefolgt vom Abziehen der Folie vom beschichteten Substrat. Ein solches Verfahren, bei dem eine Beschichtungsschicht von einer Folie auf ein Substrat übertragen wird, wird manchmal als Folientransferverfahren bezeichnet.
  • Diese US-Veröffentlichung bietet einige allgemeine Informationen hinsichtlich der Auswahl der im Verfahren zu verwendenden Beschichtungszusammensetzungen. Beschichtungszusammensetzungen ohne flüchtige organische Verbindungen oder nur mit einem niedrigen Grad an flüchtigen organischen Verbindungen sind nicht erwähnt.
  • Während des Trocknens und Härtens von Beschichtungszusammensetzungen, die flüchtige organische Verbindungen enthalten, wird der Hauptteil dieser flüchtigen organischen Verbindungen emittiert. Weiterhin können, wenn die gesamte Umwandlung der Komponenten nicht erhalten wird, beispielsweise im Fall einer UV-Härtung, die ungehärteten organischen Moleküle mit niedriger Molmasse Umweltprobleme verursachen, wenn das Substrat gesägt oder geschliffen wird. Bei den gegenwärtigen Umweltproblemen und der entsprechenden Gesetzgebung besteht ein Bedarf für Beschichtungszusammensetzungen ohne flüchtige organische Verbindungen oder mit einem nur geringen Grad an flüchtigen organischen Verbindungen.
  • In US 4,113,894 wird ein Verfahren offenbart, bei dem ein Substrat mit einer strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzung beschichtet wird, bevor eine Folie auf dem Substrat positioniert wird. Das Substrat und die Folie werden zusammen bestrahlt, um die Beschichtung zu härten, wonach die Folie vom Substrat abgezogen wird. Bei der gegenwärtigen Anmeldung wird dieser Typ eines Beschichtungsverfahrens als Gießverfahren bezeichnet.
  • Diese US-Veröffentlichung erwähnt auch keine Beschichtungszusammensetzungen mit einem niedrigen Grad an flüchtigen organischen Verbindungen oder überhaupt ohne flüchtige organische Verbindungen.
  • In WO 80/01472 wird ein Verfahren offenbart, bei dem eine Folie mit einer strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzung beschichtet wird, gegebenenfalls gefolgt von einem Erwärmen der beschichteten Folie, um nichtpolymerisierbare Lösungsmittel von der Beschichtung zu verdampfen. Anschließend wird die beschichtete Folie auf ein Substrat aufgetragen. Die zwischen der Folie und dem Substrat angeordnete Beschichtung wird durch UV-Strahlung gehärtet, wonach die Folie vom beschichteten Substrat entfernt wird. Die bei diesem Verfahren verwendeten Beschichtungszusammensetzungen umfassen einen hohen Grad an organischem Lösungsmittel und/oder einen hohen Grad an reaktivem Verdünnungsmittel, d.h. Monomeren, die an der Härtungsreaktion teilnehmen.
  • Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass organische Lösungsmittel abgedampft werden müssen, wobei der Grad an VOC durch die gegenwärtige Gesetzgebung eingeschränkt ist. Es wird erwartet, dass solche Einschränkungen in Zukunft noch verstärkt werden. Mehrere Recyclingsysteme für Lösungsmittel sind vorgeschlagen worden, wobei solche Systeme und ihr Betrieb aber kapitalintensiv sind.
  • Durch die Verwendung von reaktiven Verdünnungsmitteln wird die Emission von VOC vermindert oder eliminiert, weil sie in den fertigen Film eingeschlossen sind. Ihre hautreizenden und sensibilisierenden Eigenschaften sind jedoch bekannt. Weiterhin haben diese Komponenten oft einen starken oder unangenehmen Geruch und sind hinsichtlich ihrer toxischen Eigenschaften verdächtig.
  • Ein weiteres Problem bei Beschichten von porösen Substraten, z.B. Holz, mit Zusammensetzungen, die reaktive Verdünnungsmittel umfassen, ist das Eindringen der reaktiven Monomere in die Poren des Substrats. Dies ist insbesondere dann ein Nachteil, wenn die Beschichtung durch Strahlung gehärtet wird. Weil die Strahlung diese Bereiche nicht erreicht, ist ungehärtetes Beschichtungsmaterial in den Poren des Substrats die Folge. Dies kann zu Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltproblemen führen, z.B., wenn das Substrat gesägt oder geschliffen wird. Es ist bekannt, dass freie Monomere aus porösen Platten sogar mehrere Jahre, nachdem der Lack aufgetragen wurde, freigesetzt werden.
  • Wohlbekannte Acryl-Verdünnungsmittel, z.B. Tripropylenglycoldiacrylat (TPGDA), Hexandioldiacrylat (HDDA), acryliertes Pentaerythritethoxylat (PPTTA) und Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) sind hautreizende Mittel und sensibilisierend und reagieren nie, wenn sie nicht von UV-Licht erreicht werden.
  • Die Verwendung eines Verfahrens zur Beschichtung eines Substrats, bei dem die Beschichtungszusammensetzung zwischen dem Substrat und einer strahlungshärtbaren Folie angeordnet ist und anschließend gehärtet wird, hat mehrere Vorteile gegenüber Verfahren, bei denen eine solche Folie fehlt. Ein Hauptvorteil besteht in der Tatsache, dass der gehärteten Beschichtung die Oberflächenkonfiguration auf derjenigen Seite der Folie, die der Beschichtungszusammensetzung gegenüberliegt, verliehen werden kann. Dies ermöglicht die Herstellung von beschichteten Substraten prinzipiell mit einer beliebigen dekorativen Wirkung. Es ist beispielsweise möglich, durch die Verwendung einer Hochglanzfolie ein hochglanzbeschichtetes Substrat herzustellen. Substrate mit niedrigem Glanz können unter Verwendung von Folien mit niedrigem Glanz hergestellt werden, was den Vorteil hat, dass es nicht nötig ist, ein Mattierungsmittel zur Beschichtungszusammensetzung zu geben. Es ist auch möglich, texturierte beschichtete Substrate, zum Beispiel Substrate mit einer leder- oder holzartigen Strukturoberfläche herzustellen.
  • Weil die strahlungshärtbare Zusammensetzung in Abwesenheit von Sauerstoff gehärtet wird, wird eine haltbarere gehärtete Beschichtung mit verbesserten (mechanischen) Eigenschaften erhalten.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats, bei dem in einem ersten Schritt eine strahlungshärtbare Beschichtung auf das Substrat und/oder eine transparente Folie aufgetragen wird, als Nächstes das Substrat und die Folie so zusammengepresst werden, dass die Beschichtung dazwischen angeordnet ist, danach die Beschichtung durch Bestrahlen durch die Folie gehärtet wird, wodurch ein beschichtetes Substrat erhalten wird, und in einem anschließenden Schritt die transparente Folie vom beschichteten Substrat entfernt wird, wobei beim Verfahren eine Heißschmelz-Zusammensetzung verwendet wird, die sehr gute Ergebnisse ergibt, wenn sie bei einem der oben erwähnten Verfahren verwendet wird. Beispielsweise weist diese Beschichtung nach dem Härten der Beschichtungszusammensetzung eine sehr gute Ablösung der Folie vom beschichteten Substrat auf. Weiterhin kann die Beschichtungszusammensetzung auf einer weiten Vielzahl von Substraten und in Kombination mit einer weiten Vielzahl von Folien verwendet werden.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die auf die Folie und/oder das Substrat aufgetragene Beschichtungszusammensetzung eine Heißschmelz-Zusammensetzung, die 20 bis 100 Gew.-% eines strahlungshärtbaren Harzes oder einer Mischung von strahlungshärtbaren Harzen mit einer Viskosität im Bereich von 15 bis 10 000 mPa·s im Temperaturbereich von 40 bis 150°C umfasst.
  • Hinsichtlich der heutigen Umweltprobleme ist die Verwendung einer Heißschmelz-Zusammensetzung bevorzugt, weil diese einen niedrigen Grad an flüchtigen organischen Verbindungen oder überhaupt keine flüchtigen organischen Verbindungen umfassen. Darüber hinaus umfasst die Heißschmelz-Zusammensetzung einen niedrigen Grad eines reaktiven Verdünnungsmittels oder gar kein reaktives Verdünnungsmittel.
  • Bei einem Folientransferverfahren oder bei einem Gießverfahren bietet die Verwendung einer Heißschmelz-Zusammensetzung, die während des Trocknens, Abkühlens oder Härtens im Wesentlichen keine flüchtigen Stoffe emittiert, den zusätzlichen Vorteil, dass die Zusammensetzung nach dem Auftragen nicht getrocknet werden muss. Folglich können die Folie und das Substrat nach dem Auftragen der Folie und/oder des Substrats (fast) direkt zusammengepresst werden. Dies ist vorteilhaft, weil es niedrigere Energiekosten und eine verminderte Verarbeitungszeit impliziert.
  • Normalerweise werden Amine wie Triethanolamin oder acrylierte Amine zu UV-härtbaren Heißschmelz-Beschichtungszusammensetzungen gegeben. Diese Amine können als Synergist für die Härtungsreaktion dienen. Manchmal werden Amine zugegeben, wenn eine Oberfläche mit hohem Glanz erhalten werden muss, weil Amine die Oberflächenhärtung verstärken. Ein Nachteil von Aminen besteht jedoch darin, dass sie ein Gelbwerden verursachen.
  • Jetzt wurde gefunden, dass ein zusätzlicher Vorteil des gegenwärtigen Verfahrens darin besteht, dass eine Hochglanzbeschichtung mit weniger oder sogar ohne Amine hergestellt werden kann. Vorzugsweise umfasst die Heißschmelz-Zusammensetzung weniger als 3 Gew.-%, noch mehr bevorzugt weniger als 2 Gew.-%, sogar noch mehr bevorzugt weniger als 1 Gew.-% solcher Amine, bezogen auf das Gesamtgewicht der ungehärteten Heißschmelz-Zusammensetzung.
  • Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung, die unten ausgeführt sind, bestehen darin, dass das Verfahren sehr geeignet ist, um poröse Substrate zu beschichten, dass es eine relativ kleine Menge an Photoinitiatoren benötigt, eine relativ große Menge an Pigmenten in der Beschichtungszusammensetzung vorhanden sein kann, die ungehärtete Beschichtungszusammensetzung nach dem Auftragen aufgeschmolzen werden kann, das Verfahren mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, wenn die Beschichtung nicht gehärtet werden muss, und es möglich ist, zwei gegenüberliegende Seiten des Substrats gleichzeitig zu beschichten.
  • Die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Heißschmelz-Zusammensetzung ist strahlungshärtbar. Innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung ist eine strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzung eine Beschichtungszusammensetzung, die mittels elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge λ ≤ 500 nm oder Elektronenstrahlung gehärtet wird. Ein Beispiel für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge λ ≤ 500 nm ist UV-Strahlung. Strahlungsquellen, die eingesetzt werden können, sind diejenigen, die für Elektronenstrahlen und UV üblich sind. Beispielsweise können UV-Quellen wie Hoch-, Mittel- und Niederdruck-Quecksilberlampen verwendet werden. Auch Gallium- und andere dotierte Lampen können insbesondere für pigmentierte Beschichtungen verwendet werden. Es ist auch möglich, die Heißschmelz-Zusammensetzung mittels kurzer Lichtimpulse zu härten.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere, wenn Klarlacke gehärtet werden, wird die Heißschmelz-Zusammensetzung mittels UV-Quellen mit niedriger Energie, d.h. mittels eines sogenannten Tageslichthärtens, gehärtet. Die Intensität solcher Lampen ist niedriger als diejenige der oben erwähnten UV-Quellen. UV-Quellen mit niedriger Energie emittieren kaum UV-C; sie emittieren hauptsächlich UV-A und Strahlung mit einer Wellenlinie am Rande von UV-B und UV-A. Vorzugsweise wird die Heißschmelz-Zusammensetzung mittels Strahlung mit einer Wellenlänge von 300 nm ≤ λ ≤ 500 nm, noch mehr bevorzugt 300 nm ≤ λ ≤ 450 nm, gehärtet. Für einige Zusammensetzungen können UV-Quellen mit niedriger Energie bevorzugt werden, die Strahlung mit einer Wellenlänge von 3760 nm ≤ λ ≤ 450 nm emittieren. Kommerziell erhältliche Tageslicht-Härtungslampen sind beispielsweise Lampen vom Solariumtyp und spezielle fluoreszierende Lampen wie TL03-, TL05- oder TL09-Lampen (von Philips) und BLB-UV-Lampen (von CLE Design).
  • Die Beschichtung, die zwischen dem Substrat und der strahlungsdurchlässigen Folie angeordnet ist, wird durch Bestrahlung durch die Folie gehärtet. Wenn die Beschichtung mittels eines Elektronenstrahls gehärtet wird, ist das Folienmaterial nicht kritisch, weil ein Durchdringen durch die Elektronen durch die Auswahl einer ausreichend hohen Spannung gewährleistet werden kann. Folglich kann die Folie im Fall eines Härtens mittels eines Elektronenstrahls z.B. Aluminiumfolie oder eine aluminisierte Schicht, zum Beispiel eine aluminisierte Polyesterfolie, aluminisierten Kunststoff oder aluminisiertes Papier umfassen. Wenn die Beschichtung mittels UV-Strahlung gehärtet wird, muss die Folie gegenüber UV-Strahlung ausreichend transparent sein, damit die Beschichtung gehärtet wird. Folglich kann die Folie im Fall eines Härtens mittels UV-Strahlung Quarzglas oder eine Glasscheibe oder ein polymeres Material, beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polyester, ein Acrylpolymer, Polyethylennaphthalat, Polyethylenterephthalat oder Polycarbonat umfassen. Die Folie kann starr oder biegsam sein, und sie kann eine beliebige Dicke haben, sofern sie eine ausreichende Transmission der Strahlung ermöglicht, die zu einem ausreichenden Härten der Beschichtungszusammensetzung führt.
  • Ideal wird eine Beschichtung gewählt, die gute Ablöseeigenschaften von Übertragungs- oder Gießfolien zeigt. Wenn eine gute Folienablösung vorliegt, kann die Folie vom beschichteten Substrat entfernt werden, wobei die Beschichtung praktisch unbeschädigt bleibt. Die Heißschmelz-Zusammensetzungen, die bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können mit einem weiten Bereich von Folientypen einschließlich unbehandelter Folien verwendet werden.
  • Um gute Ablöseeigenschaften von der Transfer- oder Gießfolie zu gewährleisten, kann die Folie behandelt werden. Der Typ der verwendeten Folienbehandlung sollte auf den Folientyp und den Beschichtungstyp, der beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu übertragen oder zu gießen ist, eingestellt werden. Die Folie kann beispielsweise mit einer Trennschicht beschichtet sein. Eine solche Trennschicht kann Silicon oder ein Fluorpolymer wie Polytetrafluorethylen als Trennmittel enthalten. In US 5,037,668 wird beispielsweise ein siliconfreies Fluorpolymer beschrieben, das eine Trennschicht vom Acrylattyp umfasst.
  • Es wurde gefunden, dass die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Heißschmelz-Zusammensetzung dazu geeignet ist, auf einer weiten Vielzahl von Folien und Substraten verwendet zu werden. Beispielsweise kann sie auf Glas, Keramik wie Keramikfliesen und Metalle wie Bleche, Metallspulen und vorbeschichtete Bleche, beispielsweise mit Polyester vorbeschichtete Bleche, aufgetragen werden. Insbesondere kann sie auf wärmeempfindlichen Folien und Substraten verwendet werden, weil sie bei relativ niedrigen Temperaturen aufgetragen werden kann. Diese Folien umfassen cellulosehaltige und Kunststofffolien. Beispiele für wärmeempfindliche Substrate sind Holzplatten, Furnier, Faserplatten, Papier, Kunststoffteile, PVC, zum Beispiel PVC-Bodenbeläge, Polyolefin-Bodenbeläge, Linoleum-Bodenbeläge, Platinen und Möbelfolien, die aus Papier, Kunststoff oder anderen, zum Beispiel Linoleum, bestehen können.
  • Weil die Beschichtungszusammensetzung nur eine kleine Menge an Monomeren umfasst, die in ein poröses Substrat eindringen können, und diese somit ungehärtet bleiben können, ist das Verfahren sehr geeignet, um poröse Substrate zu beschichten. Wenn ein poröses Substrat beschichtet werden muss, ist es am meisten bevorzugt, ein Folientransferverfahren zu verwenden. Der Film, der vorzugsweise nichtporös ist, wird aufgetragen und gegebenenfalls gekühlt und/oder getrocknet, wonach die Beschichtung auf das poröse Substrat aufgetragen wird. Mittels dieses Verfahrens wird die Menge des zum Beschichten des Substrats erforderlichen Beschichtungsmaterials vermindert, weil weniger ungehärtetes Beschichtungsmaterial in die Poren eindringt. Gleichermaßen dient eine minimale Menge an Beschichtungsmaterial zur Herstellung einer glatten Beschichtungsoberfläche auf einem porösen Substrat, wenn eine Folie mit einer glatten Oberflächenkonfiguration auf der dem Substrat gegenüberliegenden Seite verwendet wird.
  • Normalerweise liegt die Auftragstemperatur der in der gegenwärtigen Erfindung verwendeten Heißschmelz-Zusammensetzung im Bereich von 40 bis 150°C. Der bevorzugte Temperaturbereich zum Auftragen der Heißschmelz-Beschichtungszusammensetzung auf wärmeempfindliche Substrate oder Folien beträgt von 40 bis 100°C, noch mehr bevorzugt von 50 bis 90°C. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Verwendung von Heißschmelz-Zusammensetzungen, die eine Viskosität im Bereich von 15 bis 10 000 mPa·s bei der Auftragstemperatur (40 bis 150°C) haben, bevorzugt. Optimale Beschichtungseigenschaften werden erhalten, wenn die Viskosität der Zusammensetzung im Bereich von 15 bis 4000 mPa·s, noch mehr bevorzugt von 15 bis 3000 mPa·s in den oben aufgeführten Bereichen von Anwendungstemperaturen liegt.
  • Die Viskosität der Zusammensetzung bei der Anwendungstemperatur sollte gemäß der Art ausgewählt werden, mit der die Zusammensetzung auf die Folie und/oder das Substrat aufgetragen wird. Beispielsweise sollte die Viskosität bei einem Auftragen durch Sprühen niedriger als bei einem Auftragen durch Rollen sein.
  • Es wurde gefunden, dass durch die Verwendung dieser Heißschmelz-Zusammensetzungen ein hervorragendes Fließen und Verlaufen des Beschichtungsmaterials erhalten werden kann. Weiterhin wurde gefunden, dass die Dicke des aufgetragenen Films leicht zu regeln ist. Ein Beschichtungsfilm mit einer Dicke von 5 μm kann aufgetragen werden, ohne spezielle Vorsichtsmaßnahmen ergreifen zu müssen. Andererseits ist es auch möglich, einen Film mit einer Dicke von 250 μm in einer Schicht ohne ein Durchsacken und mit optimalen Verlaufeigenschaften aufzutragen.
  • Prinzipiell kann ein beliebiges strahlungshärtbares Harz oder können beliebige Mischungen von Harzen in der Heißschmelz-Zusammensetzung verwendet werden, die beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, sofern die Viskosität der Heißschmelz-Zusammensetzung auf einen Bereich von 15 bis 10 000 mPa·s im Temperaturbereich von 40 bis 150°C liegt oder darauf eingestellt werden kann. Diese Harze sind in einer Menge von 20 bis 100 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden. Vorzugsweise ist das Harz in einer Menge von 30 bis 90 Gew.-%, noch mehr bevorzugt in einer Menge von 40 bis 90 Gew.-% vorhanden.
  • Es wurde gefunden, dass Polyesteracrylat-Harze zur Verwendung in der Heißschmelz-Beschichtungszusammensetzung im Verfahren der vorliegenden Erfindung sehr geeignet sind. Beispiele für geeignete, kommerziell erhältliche Polyesteracrylat-Harze sind: Craynor® UVP-215, Craynor® UVP-220 (beide von Cray Valley), Genomer® 3302, Genomer® 3316 (beide von Rahn), Laromer® PE 44F (von BASF), Ebecryl® 800, Ebecryl® 810 (beide von UCB), Viaktin® 5979, Viaktin® VTE 5969 und Viaktin® 6164 (100 %) (alle von Vianova). Sehr vielversprechende Ergebnisse wurden gefunden, wenn die Zusammensetzung wenigstens 40 Gew.-% eines Polyesteracrylatharzes umfasst.
  • Epoxyacrylatharze können auch in der Heißschmelz-Beschichtungszusammensetzung im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispiele für kommerziell geeignete Epoxyacrylat-Harze sind: Craynor® UVE-107 (100 %), Craynor® UVE-130, Craynor® UVE-151, CN® 104 (alle von Cray Valley), Photocryl® 201 (von PC Resins), Genomer® 2254, Genomer® 2258, Genomer® 2260, Genomer® 2263 (alle von Rahn), UVP® 6000 (von Polymer Technologies) und Ebecryl® 3500 (von UCB).
  • Polyetheracrylat-Harze können auch in der Heißschmelz-Beschichtungszusammensetzung im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispiele für kommerziell erhältliche Polyetheracrylat-Harze sind: Genomer® 3456 (von Rahn), Laromer® PO33F (von BASF), Viaktin® 5968, Viaktin® 5978 und Viaktin® VTE 6154 (alle von Vianova).
  • Urethanacrylat-Harze können auch in der Heißschmelz-Beschichtungszusammensetzung im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispiele für kommerziell erhältliche Urethanacrylat-Harze sind: CN® 934, CN® 981 (alle von Cray Valley), Ebecryl® 210, Ebecryl® 2000, Ebecryl® 8800 (alle von UCB), Genomer® 4258, Genomer® 4652 und Genomer® 4675 (alle von Rahn).
  • Andere Beispiele für strahlungshärtbare Harze, die in der Heißschmelz-Zusammensetzung im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind kationische, UV-härtbare Harze, zum Beispiel cycloaliphatische Epoxidharze wie Uvacure® 1500, Uvacure® 1501, Uvacure® 1502, Uvacure® 1530, Uvacure® 1531, Uvacure® 1532, Uvacure® 1533 und Uvacure® 1534 (alle von UCB Chemicals), Cyracure® UVR-6100, Cyracure® UVR-6105, Cyracure® UVR-6110 und Cyracure® UVR-6128 (alle von Union Carbide) oder SarCat® K126 (von Sartomer), acrylatmodifizierte cycloaliphatische Epoxide, Harze auf der Grundlage von Caprolactam, wie SR® 495 (= Caprolactonacrylat, von Sartomer), Tone® 0201, Tone® 0301, Tone® 0305, Tone® 0310 (alle Caprolacontriole, von Union Carbide), aliphatischer Urethandivinylether, aromatisches Vinylether-Oligomer, Bismaleimid, Diglycidylether von Bisphenol A oder anderen Glycolen, hydroxyfunktionelles Acrylmonomer, hydroxyfunktionelles Epoxidharz, epoxidiertes Leinsamenöl, epoxidiertes Polybutadien, Glycidylester oder partiell acryliertes Bisphenol-A-Epoxyharz oder Trimethylolpropanoxetan (UVR® 6000, von Union Carbide).
  • Andere strahlungshärtbare Verbindungen, die zur Verwendung als heißschmelzhaltige Zusammensetzung im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind z.B. Vinylether enthaltende Verbindungen, ungesättigte Polyesterharze, acrylierte Polyetherpolyol-Verbindungen, (meth)acrylierte, epoxidierte Öle, (meth)acrylierte hyperverzweigte Polyester, Siliciumacrylate, maleimidfunktionelle Verbindungen, ungesättigte Imidharze, zur Verwendung beim photoinduzierten kationischen Härten geeignete Verbindungen oder Mischungen davon.
  • Bei der strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzung kann auch eine strahlungshärtbare Mischung aus (a) photoinduziert radikalisch härtendem (härtenden) Harz(en) und (b) photoinduziert kationisch härtendem (härtenden) Harz(en) verwendet werden. Solche Systeme werden manchmal als Hybridsysteme bezeichnet und können beispielsweise acrylische Oligomere als photoinduziert radikalisch härtende Harze, Vinylether als photoinduziert kationisch härtende Harze und radikalische und kationische Photoinitiatoren umfassen. Im Prinzip können in solchen Hybridsystemen alle möglichen Kombinationen von photoinduziert radikalisch härtenden Harzen und photoinduziert kationisch härtenden Harzen verwendet werden.
  • Auch nicht strahlungshärtbare Polymere können in die Heißschmelz-Zusammensetzung eingeschlossen werden. Diese Polymere können zur Modifizierung der Viskosität, der Klebrigkeit, der Haftung oder der Filmbildungseigenschaften der Heißschmelzformulierung und/oder zur Regelung der allgemeinen Filmeigenschaften der gehärteten Zusammensetzung, wie der Beständigkeit gegenüber Verfärbungen, der Biegsamkeit oder der Haftung, verwendet werden. Beispiele sind Celluloseacetatbutyrat (verschiedene Qualitäten, von Eastman), Laropal-Materialien (von BASF), Paraloid-Materialien (von Rohm und Haas) und Ucar-Materialien (von Union Carbide). Im Allgemeinen umfasst die Heißschmelz-Beschichtungszusammensetzung, die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 0 bis 50 Gew.-% nicht strahlungshärtbare Polymere, vorzugsweise 0 bis 35 Gew.-%, am meisten bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% nicht strahlungshärtbare Polymere.
  • Weiterhin kann die Zusammensetzung einen Photoinitiator oder eine Mischung von Photoinitiatoren umfassen. Beispiele für geeignete Photoinitiatoren, die in der strahlungshärtbaren Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Benzoin, Benzoinether, Benzilketale, α,α-Dialkoxyacetophenone, α-Hydroxyalkylphenone, α-Aminoalkylphenone, Acylphosphinoxide, Benzophenon, Thioxanthone, 1,2-Diketone und Mischungen davon. Es ist auch möglich, copolymerisierbare, bimolekulare Photoinitiatoren oder maleimidfunktionelle Verbindungen zu verwenden. Coinitiatoren wie Coinitiatoren auf der Grundlage von Amin können in der strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzung auch vorhanden sein. Beispiele für geeignete kommerziell erhältliche Photoinitiatoren sind: Esacure® KIP 100F und Esacure® KIP 150 (beide von Lamberti), Genocure® BDK, Genocure® CQ, Genocure® CQ SE, Genocure® EHA, Velsicure® BTF, Quantacure® BMS, Quantacure® EPD (alle von Rahn), Speedcure® EDB, Speedcure® ITX, Speedcure® BKL, Speedcure® EMDS, Speedcure® PBZ, Speedcure® BEDB, Speedcure® DETX (alle von Lambson), Cyracure® UVI-6990, Cyracure® UVI-6974, Cyracure® UVI-6976, Cyracure® UVI-6992 (alle von Union Carbide), CGI-901, Irgacure® 184, Irgacure® 369, Irgacure® 500, Irgacure® 819, Darocur® 1000, Darocur® 1173 (alle von Ciba Chemicals) und Lucirin® TPO (von BASF).
  • Das Vorhandensein eines Photoinitiators ist aber nicht erforderlich. Im Allgemeinen, wenn Elektronenstrahl-Strahlung zum Härten der Zusammensetzung verwendet wird, ist es nicht erforderlich, einen Photoinitiator zuzugeben. Wenn UV-Strahlung verwendet wird, wird ein Photoinitiator im Allgemeinen zugegeben.
  • Obwohl die Gesamtmenge des Photoinitiators in der Zusammensetzung nicht kritisch ist, sollte sie ausreichend sein, um ein annehmbares Härten der Beschichtung zu erreichen, wenn diese bestrahlt wird. Die Menge sollte jedoch nicht so groß sein, dass sie die Eigenschaften der gehärteten Zusammensetzung negativ beeinflusst. Im Allgemeinen sollte die Zusammensetzung zwischen 0 und 10 Gew.-% Photoinitiator, berechnet auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfassen. Als Regel kann im Vergleich zur Menge, die erforderlich ist, wenn die Beschichtung auf ein Substrat aufgetragen und anschließend gehärtet wird, beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine kleinere Menge an Photoinitiator verwendet werden, um ein annehmbares Härten zu erreichen. Diese Wirkung könnte darauf zurückzuführen sein, dass der Film auf der Beschichtung verhindert, dass die initiierten Radikale von Sauerstoff in der Luft abgefangen werden.
  • Die Zusammensetzung kann auch ein oder mehrere Füllstoffe oder Additive enthalten. Die Füllstoffe können beliebige, den Fachleuten bekannte Füllstoffe, z.B. Bariumsulfat, Calciumsulfat, Calciumcarbonat, Siliciumdioxide oder Silicate (wie Talk, Feldspat und Kaolin) sein. Additive wie Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, beispielsweise Carborund, Keramikteilchen, Glasteilchen, Stabilisatoren, Antioxidantien, Verlaufmittel, absetzverhindernde Mittel, Antistatika, Mattierungsmittel, Rheologieregler, oberflächenaktive Mittel, Amin-Synergisten, Wachse oder Haftungsvermittler können auch zugegeben werden. Im Allgemeinen umfasst die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Heißschmelz-Beschichtungszusammensetzung 0 bis 50 Gew.-% Füllstoffe und/oder Additive, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung.
  • Die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete strahlungshärtbare Heißschmelz-Zusammensetzung kann auch ein oder mehrere Pigmente enthalten. Im Prinzip können alle Pigmente verwendet werden, die den Fachleuten bekannt sind. Es sollte aber darauf geachtet werden, dass das Pigment keine zu hohe Absorption der zum Härten der Zusammensetzung verwendeten Strahlung aufweist. Im Allgemeinen umfasst die Heißschmelz-Zusammensetzung 0 bis 50 Gew.-% Pigment, vorzugsweise 10-30 Gew.-% Pigment, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung.
  • Weil die Folie auf der Beschichtung ein Abfangen der initiierten Radikale durch Sauerstoff in der Luft vermindert, kann ein annehmbares Härten einer pigmentierten Beschichtung sogar dann erreicht werden, wenn die Beschichtung eine relative große Menge an Pigmenten umfasst.
  • Zusätzlich zu den oben erwähnten Verbindungen kann die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete strahlungshärtbare Heißschmelz-Zusammensetzung auch flüchtige organische Verbindungen oder reaktive Verdünnungsmittel umfassen, um beispielsweise die Viskosität der Zusammensetzung zu senken. Die Menge solcher Verbindungen sollte aber so niedrig wie möglich sein. Die Zusammensetzung kann auch bis zu 5 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung, enthalten.
  • Die Menge der flüchtigen organischen Verbindungen in der Heißschmelz-Zusammensetzung ist normalerweise niedriger als 450 g/l und kann beispielsweise zwischen 0 und 40 Gew.-% liegen. Vorzugsweise umfasst die Heißschmelz-Zusammensetzung weniger als 15 %, noch mehr bevorzugt weniger als 10 %, am meisten bevorzugt weniger als 5 % flüchtige organische Verbindungen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung. Hochgradig bevorzugt ist eine Heißschmelz-Zusammensetzung, die keine flüchtigen organischen Verbindungen enthält.
  • Die Heißschmelze kann reaktive Verdünnungsmittel, zum Beispiel in einer Menge von 0-50 Gew.-% und typischerweise 5-30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung, enthalten. Vorzugsweise umfasst die Heißschmelz-Zusammensetzung weniger als 15 %, noch mehr bevorzugt weniger als 10 % reaktives Verdünnungsmittel. Am meisten bevorzugt werden weniger als 5 % reaktives Verdünnungsmittel verwendet. Am meisten bevorzugt ist eine Heißschmelz-Zusammensetzung, die keine reaktiven Verdünnungsmittel enthält.
  • Das Verfahren zur Herstellung der strahlungshärtbaren Heißschmelz-Zusammensetzung ist nicht kritisch. Die Komponenten können im Allgemeinen in jeder beliebigen Reihenfolge zugegeben werden. Normalerweise werden die Komponenten vermischt, bis eine homogene Mischung erhalten wird. Das Mischen kann an Luft erfolgen. Es sollte darauf geachtet werden, dass während des Mischens der Komponenten die Temperatur nicht so hoch wird, dass eine Zersetzung einer beliebigen der Komponenten bewirkt wird. Selbstverständlich sollte das Mischen in Abwesenheit einer Strahlung erfolgen, die ein Härten der Beschichtung initiieren könnte.
  • Den Fachleuten bekannte Vorrichtungen, z.B. eine Walzenstreichmaschine, eine Spritzpistole oder eine Vorhang-Beschichtungsvorrichtung können zum Auftragen der heißen Schmelzbeschichtung verwendet werden. Auch geeignete Kontakt- und kontaktfreie Drucktechniken sowie Abscheidungs-Beschichtungstechniken können zum Auftragen dieser Zusammensetzungen verwendet werden.
  • Vor oder während des Auftragens der Heißschmelz-Zusammensetzung auf das Substrat und/oder auf die Folie wird die Beschichtung auf die Auftragungstemperatur erwärmt. Zum Erwärmen und Auftragen der Beschichtung können den Fachleuten bekannte Vorrichtungen, z.B. Heizwalzen, eine beheizte Spritzpistole oder eine beheizte Vorhang-Beschichtungsvorrichtung, verwendet werden. Es ist auch möglich, die Zusammensetzung in einem Vorratstank oder Behälter zu erwärmen und/oder die Zusammensetzung im Schlauch, der sie zu einer Auftragungsvorrichtung fördert, oder in der Auftragungsvorrichtung selbst zu erwärmen. Die Erzeugung von überhitzten Stellen sollte durch die Anwendung eines geeigneten Rührens vermieden werden. Das Erwärmen kann mittels eines direkten oder indirekten Erwärmens, z.B. unter Verwendung von Infrarot-Strahlung, erfolgen.
  • Nachdem die Heißschmelz-Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat und/oder die Folie aufgetragen ist, wird sie gegebenenfalls entweder natürlich oder erzwungen gekühlt und/oder getrocknet. Dieses Verfahren kann auch zur Herstellung einer vorbeschichteten Folie verwendet werden.
  • Als Nächstes werden das Substrat und die Folie so zusammengepresst, dass die Beschichtung dazwischen angeordnet ist. Alternativ beginnt das gesamte Verfahren mit dem Zusammenpressen einer vorbeschichteten Folie und eines Substrats so, dass die Beschichtung dazwischen angeordnet ist. Die Oberfläche der zwischen dem Substrat und der Folie angeordneten Beschichtung kann sich an die Oberflächenkonfiguration auf derjenigen Seite der Folie anpassen, die der Beschichtungsschicht gegenüberliegt. Es ist auch möglich, eine biegsame Folie zu prägen, um der Beschichtung ein Muster zu verleihen. In einem anschließenden Schritt wird die zwischen dem Substrat und dem Film angeordnete Beschichtung durch Strahlung durch die Folie gehärtet, gefolgt vom Entfernen der Folie vom beschichteten Substrat.
  • Ein Vorteil einer Heißschmelz-Zusammensetzung besteht darin, dass sie so formuliert werden kann, dass sie während des Trocknens oder Härtens im Wesentlichen keine flüchtigen Stoffe emittiert. In diesem Fall kann der Trocknungsschritt entfallen. Folglich sind die Heißschmelz-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auch sehr zweckmäßig bei einem mit hoher Geschwindigkeit betriebenen Verfahren einsetzbar.
  • In einer Ausführungsform wird die Heißschmelzbeschichtung bei erhöhter Temperatur aufgetragen und warm gehalten, um ein Verlaufen der Beschichtungszusammensetzung zu ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ kann die Beschichtungszusammensetzung bei erhöhten Temperaturen gehalten werden, um die Übertragung der Oberflächenkonfiguration der Folie auf die Beschichtung zu regeln.
  • In einer anderen Ausführungsform wird die Heißschmelz-Zusammensetzung nach dem Auftragen abkühlen gelassen, oder die zwischen dem Substrat und der Folie angeordnete Beschichtung wird abkühlen gelassen. In einem anschließenden Schritt werden die Folie und/oder das Substrat erwärmt, um die Beschichtung zu erweichen, bis sie wieder fließt. Auf diese Weise kann die Beschichtung verlaufen. Vorzugsweise wird Druck ausgeübt, um ein Fließen der erweichten Beschichtung zu erzwingen.
  • Weil eine solche Aufschmelzstufe durchführbar ist, ist das Auftragen der Beschichtung auf die Folie und/oder das Substrat nicht kritisch. Beispielsweise kann eine Heißschmelz-Zusammensetzung so auf ein Substrat aufgetragen werden, dass die resultierende Beschichtungsschicht eine raue Oberfläche hat. Als Nächstes kann eine Folie auf die Beschichtung gelegt werden, gefolgt vom Zusammenpressen des Substrats und der Folie mittels herkömmlicher Heißpressvorrichtungen wie einem Paar von erwärmten Kalandrierwalzen. Auf diese Weise wird die Beschichtungsschicht aufgeschmolzen, und eine gleichmäßigere Beschichtungsdicke wird erhalten.
  • Wenn die Heißschmelz-Zusammensetzung bei einem Folientransferverfahren auf ein Substrat aufgetragen wird, ist es möglich, zwei gegenüberliegende Seiten des Substrats gleichzeitig zu beschichten. Zwei Folien werden beschichtet, gegebenenfalls getrocknet und anschließend auf zwei Seiten des Substrats gepresst. Nach dem Härten der beiden Beschichtungsschichten mittels Bestrahlen durch beide Folien werden die Folien vom doppelt beschichteten Substrat entfernt.
  • Wenn die Heißschmelz-Zusammensetzung in einem Gießverfahren auf eine Seite eines Substrats aufgetragen wird, ist es möglich, die gegenüberliegende Seite des Substrats mittels eines Folientransferverfahrens gleichzeitig zu beschichten.
  • Vorzugsweise ist die beim Folientransferverfahren verwendete Folie biegsam. Die biegsame Folie kann eine Endlos- und nahtlose Schleife oder eine Folienspule darstellen, die verwendet und wiederbehandelt werden kann. Bei einem Verfahren mit einer Endlosschleife oder einem Rollenverfahren wird ein Teil der Folie beschichtet, und der Beschichtung wird Zeit gegeben, um wieder in ihre feste Form zurückzukehren, wobei bei Bedarf Kühleinrichtungen wie Kaltluft oder eine Kühlwalze verwendet werden. Alternativ kann eine vorbeschichtete Folienschleife oder -rolle, d.h. eine offline vorbeschichtete Folie, verwendet werden. Die ungehärtete Heißschmelz-Zusammensetzung, die zur Herstellung einer solchen vorbeschichteten Folienschleife oder -rolle verwendet wird, ist aber vorzugsweise nicht klebrig, wenn sie abgekühlt ist. Dies wird gewöhnlich nicht erreicht.
  • Anschließend wird die beschichtete Folie auf einem Substrat positioniert. Zum Beispiel kann die aufgetragene Folie durch einen heißen Kalanderspalt geführt werden, wo sie in Kontakt mit dem zu beschichtenden Substrat gelangt. Die damit verbundene Wärme bewirkt ein Erweichen der Beschichtung. Das laminierte Substrat wird dann Strahlung, beispielsweise UV- oder Elektronenstrahl-Strahlung, ausgesetzt, um die Beschichtung zu härten. Dann wird die Folie vom beschichteten Substrat delaminiert. Als Nächstes kehrt die Folie in das Endlosschleifen-Verfahren zurück, wo sie wieder beschichtet wird, oder die Folie wird wieder aufgewickelt und zum Wickelverfahren geleitet, wo sie wieder beschichtet wird. Alternativ wird die Folie auf dem beschichteten Substrat in ihrer Position belassen, um einen Schutz während des Verfahrens zu gewährleisten, bis ihre Entfernung zweckmäßig oder erforderlich ist.
  • Bei diesen Folientransferverfahren kann das Substrat in Form von separaten Bögen oder Platten vorliegen. Alternativ kann das Substrat auch eine biegsame Folie sein. In diesem Fall kann das Substrat abgewickelt werden, bevor es in das Folientransferverfahren gelangt, und wieder aufgewickelt werden, nachdem es beschichtet wurde.
  • Vorzugsweise ist die beim Gießverfahren verwendete Folie biegsam. Die biegsame Folie kann eine Folienrolle sein, die verwendet und wiederbehandelt werden kann. Beispielsweise kann die Folie von einer Rolle auf das beschichtete Substrat abgewickelt werden. Nach dem Härten der Beschichtung wird die Folie vom beschichteten Substrat entfernt und kann anschließend wieder auf eine Rolle aufgewickelt werden. Als Nächstes kann das Verfahren unter Verwendung der wieder aufgewickelten Folie wiederholt werden.
  • Bei einem solchen Gießverfahren kann das Substrat in Form von getrennten Bögen oder Platten vorliegen. Alternativ kann das Substrat selbst eine biegsame Folie sein, die abgewickelt werden kann, bevor sie in das Gießübertragungsverfahren gelangt, und wieder aufgewickelt werden kann, nachdem sie beschichtet wurde.
  • Unter Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine oder mehrere Beschichtungsschichten der Heißschmelz-Zusammensetzung auf ein Substrat aufzutragen. Das Verfahren ist besonders brauchbar, um einen Decklack auf ein gegebenenfalls beschichtetes Substrat aufzutragen. Im Prinzip gibt es keine Einschränkung hinsichtlich der Beschichtungszusammensetzung(en), die auf ein Substrat aufgetragen ist (sind), solange eine gute Haftung zwischen der Beschichtung auf der Oberseite des Substrats und der (gehärteten) Heißschmelz-Zusammensetzung besteht. Derselbe (dieselben) Typ(en) von Beschichtungszusammensetzung(en) wie für die Decklackschicht kann (können) für die optionale(n) Vorbeschichtungsschicht(en) verwendet werden, obwohl die Zusammensetzung dieser Beschichtungsschicht(en) und der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung nicht dieselben zu sein brauchen. Die Vorbeschichtungsschicht(en) kann (können) mittels herkömmlicher Mittel wie einer Vorhangbeschichtungsvorrichtung, einer Spritzdüse, einer Walzenbeschichtungsvorrichtung oder einer Flutungs-Beschichtungsvorrichtung auf das Substrat aufgetragen werden. Auch geeignete Kontakt- und Nichtkontakt-Drucktechniken sowie Abscheidungs-Beschichtungstechniken können zum Auftragen dieser Zusammensetzungen verwendet werden.
  • Die im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Heißschmelz-Zusammensetzung härtet zu einer Beschichtung mit einerseits einer sehr hohen Abriebbeständigkeit und andererseits einer sehr hohen Biegsamkeit. Die Zusammensetzung kann als Grundierung, Füllstoff oder Decklack verwendet werden. Zum Erhalt optimaler Eigenschaften des beschichteten Substrats hinsichtlich der Abriebbeständigkeit, Verfärbungsbeständigkeit, Biegsamkeit und Haftung werden eine oder mehrere Schichten jeweils in einer Menge von 3 bis 50 g/m2 aufgetragen.
  • Wenn es sich beim Substrat um Parkett-Bodenbelag handelt, werden optimale Ergebnisse gefunden, wenn die Zusammensetzung in einer oder zwei Schichten als Grundlack mit 25 bis 35 g/m2 und als Decklack mit 5 bis 15 g/m2 aufgetragen wird.
  • Wenn das Substrat Möbelfurnier ist, werden optimale Ergebnisse gefunden, wenn die Zusammensetzung in einer oder zwei Schichten als Grundlack mit 25 bis 35 g/m2 und als Decklack mit 5 bis 20 g/m2 aufgetragen wird.
  • Wenn das Substrat PVC-Bodenbelag ist, werden optimale Ergebnisse gefunden, wenn die Zusammensetzung in einer Schicht mit 5 bis 50 g/m2, vorzugsweise mit 15 bis 25 g/m2 aufgetragen wird. Bei PVC-Bodenbelag ist es auch möglich, eine zusätzliche Schicht hinzuzufügen.
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert. Diese sollen die Erfindung veranschaulichen, dürfen aber nicht dahingehend aufgefasst werden, dass sie ihren Rahmen auf irgendeine Weise einschränken.
  • Beispiele
  • Mehrere Heißschmelz-Zusammensetzungen wurden gemäß den folgenden Formulierungen hergestellt, wobei die Prozentwerte Gewichtsprozente sind, die auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind. Formulierung 1
    Trifunktionelles, aliphatisches Urethanacrylat-Oligomer < 15 %
    Tetrafunktionelles Polyesteracrylat ≈ 40 %
    Bisphenol-A-Epoxyacrylat ≈ 25 %
    Biegsames Epoxyacrylat ≈ 12 %
    Benzophenon < 1,5 %
    α-Hydroxyketon < 1,5 %
    Difunktionelles Acrylmonomer < 10 %
    Additive < 1,5 %
    Formulierung 2
    Bisphenol-A-Epoxyacrylat ≈ 97 %
    Benzophenon < 1,5 %
    α-Hydroxyketon < 1,5 %
    Additive < 1 %
    Formulierung 3
    Bisphenol-A-Epoxyacrylat ≈ 77 %
    Celluloseacetatbutyrat ≈ 20 %
    Benzophenon < 0,7 %
    α-Hydroxyketon < 0,7 %
    Additive < 0,5 %
    Formulierung 4
    Tetrafunktionelles Polyesteracrylat ≈ 49 %
    Bisphenol-A-Epoxyacrylat ≈ 28 %
    Biegsames Epoxyacrylat ≈ 15 %
    Benzophenon ≈ 1,5 %
    α-Hydroxyketon ≈ 1,5 %
    Difunktionelles Acrylmonomer < 7 %
    Additive < 1 %
    Formulierung 5
    Trifunktionelles, aliphatisches Urethanacrylat-Oligomer ≈ 80 %
    Difunktionelles, aromatisches Urethanacrylat ≈ 20 %
    Oligomeres Hydroxyketon < 1 %
    Formulierung 6
    Tetrafunktionelles Polyesteracrylat 95,9 %
    α-Aminoketon-Photoinitiator 4,0 %
    Gleit- und Verlaufadditiv 0,1 %
    Formulierung 7
    Tetrafunktionelles Polyesteracrylat 88,5 %
    Trifunktionelles, aliphatisches Urethanacrylat-Oligomer 9,72 %
    Gleit- und Verlaufadditiv 0,78 %
    BAPO-Photoinitiator 1,0 %
  • Mehrere Zusammensetzungen gemäß den Formulierungen 1 bis 7 mit einer Viskosität von 800-3000 mPa·s bei 70°C wurden hergestellt.
  • Diese Heißschmelz-Zusammensetzungen wurden mittels eines Gießverfahrens oder eines Folientransferverfahrens auf Substrate aufgetragen. Die Zusammensetzungen wurden bei einer Temperatur zwischen 60 und 80°C auf ein Substrat und/oder eine Folie aufgetragen. Jede Beschichtungszusammensetzung, die zwischen einem Substrat und einer Folie angeordnet war, wurde mit UV-Strahlung durch die strahlungsdurchlässige Folie gehärtet.
  • Mitteldruck-Quecksilberlampen mit 120 W/cm wurden verwendet, um die mit den Zusammensetzungen gemäß der Formulierungen 1 bis 5 beschichteten Substrate zu bestrahlen.
  • Niedrigenergie-UV-Lampen, die Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 300 und 500 nm emittieren und ein Maximum im UV-Emissionsband bei etwa 350 nm aufweisen, wurden zum Bestrahlen der mit den Zusammensetzungen gemäß der Formulierungen 6 und 7 beschichteten Substrate verwendet.
  • Nach dem Entfernen der Folie wurden die Eigenschaften der gehärteten Beschichtungsschichten auf den Substraten getestet. Die Testergebnisse für die Proben, die mittels der Zusammensetzungen gemäß der Formulierungen 1 bis 7 hergestellt wurden, sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1
    Verfärbungsbeständigkeit Überlegen
    Abrieb- und Kratzfestigkeit Überlegen
    Lösungsmittelbeständigkeit Überlegen
    Vergilben durch Lichteinwirkung Gering
  • Es erwies sich, dass es möglich ist, die Biegsamkeit der Beschichtungen so einzustellen, dass sie sich an die Biegsamkeit des Substrat anpassten.
  • Zusammensetzungen gemäß Formulierung 1 erwiesen sich bei der Verwendung zum Beschichten einer Vielzahl von Substraten wie Papier, Möbelfolien, Fußbodenbelägen und Möbeln als besonders geeignet.
  • Zusammensetzungen gemäß Formulierung 2, 3 und 4 erwiesen sich bei der Verwendung zum Beschichten von Papiersubstraten als besonders geeignet. Zusammensetzungen gemäß Formulierung 3 erwiesen sich im abgekühlten Zustand als weniger klebrig als Zusammensetzungen gemäß Formulierung 2, was für das Verfahren besser ist.
  • Zusammensetzungen gemäß Formulierung 5 erwiesen sich bei der Verwendung zum Beschichten von biegsamen Fußbodenbelägen als besonders geeignet.
  • Zusammensetzungen gemäß Formulierung 6 erwiesen sich bei der Verwendung für Papier, Möbel, Möbelfolien, Fußbodenbeläge (Holz und Polymer) als besonders geeignet.
  • Zusammensetzungen gemäß Formulierung 7 erwiesen sich bei der Verwendung für Möbel, Möbelfolien, Fußbodenbeläge (Holz und Polymer) als besonders geeignet.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Beschichten eines Substrats, wobei in einem ersten Schritt eine strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzung bei einer Auftragungstemperatur im Bereich von 40 bis 150°C auf das Substrat und/oder auf eine strahlungsdurchlässige Folie aufgetragen wird, als Nächstes das Substrat und die Folie so zusammengepresst werden, dass die Beschichtungszusammensetzung dazwischen angeordnet ist, danach die Beschichtungszusammensetzung durch Bestrahlen durch die Folie gehärtet wird, wodurch ein beschichtetes Substrat erhalten wird, und in einem anschließenden Schritt die Folie vom beschichteten Substrat entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Folie und/oder das Substrat aufgetragene Beschichtungszusammensetzung eine Heißschmelz-Zusammensetzung ist, die 20 bis 100 Gew.-% eines strahlungshärtbaren Harzes oder eine Mischung von strahlungshärtbaren Harzen mit einer Viskosität im Bereich von 15 bis 10 000 mPa·s im Temperaturbereich von 40 bis 150°C, 0 bis 15 Gew.-% flüchtige organische Verbindungen und 0 bis 15 Gew.-% reaktive Verdünnungsmittel umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung eine strahlungshärtbare Heißschmelz-Zusammensetzung ist, umfassend: a) 20 bis 100 Gew.-% eines strahlungshärtbaren Harzes oder einer Mischung von strahlungshärtbaren Harzen mit einer Viskosität im Bereich von 15 bis 10 000 mPa·s im Temperaturbereich von 40 bis 150°C, b) 0 bis 15 Gew.-% flüchtige organische Verbindungen, c) 0 bis 15 Gew.-% reaktive Verdünnungsmittel, d) 0 bis 50 Gew.-% nicht strahlungshärtbare Polymere, e) 0 bis 10 Gew.-% eines Photoinitiators, f) 0 bis 50 Gew.-% Füllstoffe und/oder Additive und g) 0 bis 50 Gew.-% Pigment, wobei die Gesamtmenge der Komponenten a) bis g) 100 Gew.-% beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung eine Heißschmelz-Zusammensetzung ist, die ein strahlungshärtbares Harz oder eine Mischung von strahlungshärtbaren Harzen mit einer Viskosität im Bereich von 15 bis 4000 mPa·s im Temperaturbereich von 40 bis 150°C umfasst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung ein Polyesteracrylatharz umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung wenigstens 40 Gew.-% eines Polyesteracrylatharzes umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein wärmeempfindliches Substrat ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat Cellulose und/oder einen Kunststoff enthält.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ungehärtete Beschichtungszusammensetzung auf der Folie oder auf dem Substrat oder die zwischen dem Substrat und der Folie angeordnet ist, aufschmelzen gelassen wird, indem das Substrat und/oder die Folie so erwärmt werden, dass die Beschichtung erweicht.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen durch ein Erwärmen und ein Einwirken von Druck bewerkstelligt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Härten mittels Strahlung unter Verwendung einer Niedrigenergie-UV-Quelle oder einer Mitteldruck-Quecksilberlampe erfolgt.
  11. Verwendung einer strahlungshärtbaren Heißschmelz-Zusammensetzung, die 20 bis 100 Gew.-% eines strahlungshärtbaren Harzes oder eine Mischung von strahlungshärtbaren Harzen mit einer Viskosität im Bereich von 15 bis 10 000 mPa·s im Temperaturbereich von 40 bis 150°C, 0 bis 15 Gew.-% flüchtige organische Verbindungen und 0 bis 15 Gew.-% reaktive Verdünnungsmittel umfasst, in einem Verfahren, bei dem in einem ersten Schritt die strahlungshärtbare Zusammensetzung auf das Substrat und/oder eine strahlungsdurchlässige Folie bei einer Auftragungstemperatur im Bereich von 40 bis 150°C aufgetragen wird, als Nächstes das Substrat und die Folie so zusammengepresst werden, dass die Beschichtungszusammensetzung dazwischen angeordnet ist, wonach die Beschichtungszusammensetzung mittels Bestrahlen durch die Folie gehärtet wird, wodurch ein beschichtetes Substrat erhalten wird, und in einem anschließenden Schritt die Folie vom beschichteten Substrat entfernt wird.
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