EP2274485B1 - Papierschicht zum herstellen eines flächigen, bedruckten oder bedruckbaren bauteils - Google Patents

Papierschicht zum herstellen eines flächigen, bedruckten oder bedruckbaren bauteils Download PDF

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EP2274485B1
EP2274485B1 EP09707694A EP09707694A EP2274485B1 EP 2274485 B1 EP2274485 B1 EP 2274485B1 EP 09707694 A EP09707694 A EP 09707694A EP 09707694 A EP09707694 A EP 09707694A EP 2274485 B1 EP2274485 B1 EP 2274485B1
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EP
European Patent Office
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paper layer
paper
component
printed
fiber structure
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EP2274485B2 (de
EP2274485A1 (de
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Udo Tünte
Frank Petersen
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Flooring Industries Ltd SARL
Original Assignee
Huelsta Werke Huels GmbH and Co KG
Flooring Industries Ltd SARL
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    • D21H27/22—Structures being applied on the surface by special manufacturing processes, e.g. in presses
    • D21H27/26—Structures being applied on the surface by special manufacturing processes, e.g. in presses characterised by the overlay sheet or the top layers of the structures

Definitions

  • the invention relates to a paper layer with the preamble features of claim 1.
  • the present invention relates to a sheet-like, printed or printable component with a paper layer of the aforementioned type and a method for producing such a component.
  • Paper layers for the production of flat, printed or printable components for floor, wall, ceiling or furniture applications are also known in practice.
  • a color receiving layer is applied to the fiber structure of the actual paper layer.
  • Investigations carried out by the Applicant have revealed that the particles of the ink-receiving layer averaged a few micrometers.
  • the ink-receiving layer which has as main constituents silicon dioxide and titanium dioxide, is applied over the entire surface of the top of the paper structure and rests on it, completely covering and hiding the paper structure.
  • the ink receptive layer is superficially engaged in the fibrous structure, it is disposed substantially over the fibrous structure and covers and covers the fibers and interstitial spaces therebetween.
  • This publication relates to a method and an apparatus for producing a paper web which can be printed by means of an ink-jet printing process and which is subsequently applied to plates or sheets.
  • the aim is to provide an ink jet printing method, wherein the print result on the surface of the objects to be printed corresponds to the highest quality requirements in terms of appearance.
  • an absorbent along its entire thickness for liquid resin paper web is soaked from the bottom with liquid resin so that the resin does not completely penetrate the paper web, so that the other side of the paper web is at least substantially free of synthetic resin.
  • Object of the present invention is to provide a paper layer of the type mentioned in the one hand, a very good printing result is possible and in the other hand, a good connection to the body of a component and optionally to an upper-side protective layer is ensured.
  • a color receiving mass is provided, which at least substantially covers the upper side region of the fibers, and that at the top of the paper layer open spaces of the sheathed fiber structure remain so are not covered by the ink receptive mass.
  • At least on the upper side can be provided in the fiber structure, a color receiving mass having an average particle size of less than 1000 nm.
  • the fibers of the fibrous structure on the upper side are only partially covered with an ink receptive mass, which may be embedded in the fiber structure and / or applied to this, so that remain at the top of the paper layer open spaces of the fiber structure.
  • the invention is based, first of all, on the basic idea of providing a dye-receiving mass as a so-called pigment coating onto which the printing ink or ink is applied. At the same time, it is the case that no quasi-closed, level surface is provided by the ink receiving mass. In the sheathing of the fibers or the use of ink receptive particles in the nanoscale remain uncovered, outwardly open spaces in the fiber structure, which ensure a sufficient fürtharzarzung the paper layer. If the upper side of the fiber structure is only partially covered with the ink receptive mass, free areas always remain, which likewise ensure the necessary through-etching.
  • the inventive solution has been rejected by the applicant first, because it was feared that the paper layer with the embedded or applied ink composition, in the end, despite the ink receiving mass nor the structure caused by the cellulose fibers is recognizable, do not achieve a sufficient print result leaves.
  • the invention results in no closed, substantially flat pressure surface as in the prior art.
  • practical experiments that have been carried out however, has been found that the achievable in the paper according to the invention printing result is not or only slightly different from the printed result, which is achieved in the known paper mentioned above.
  • the invention offers the possibility that the paper layer can be printed with the color receiving material both before and after application to the main body of a component. So it is possible on the one hand to print the paper first and to stock it after printing, for example, on rolls or sheets. Subsequently, the printed paper layer be pressed with the body of the component under the influence of pressure and heat, the resin first melts and then cured immediately. Alternatively, it is possible to apply a teilbeha horrige and unprinted paper layer with the embedded or applied ink composition first on the body in the manner described above and then to print the base body with the already applied paper layer.
  • the particles of the ink receiving mass should have an average diameter between 50 nm and 400 nm, preferably between 100 nm to 300 nm and in particular between 150 nm and 250 nm. Very good tests have been achieved with particle sizes in the range of about 200 nm in diameter.
  • a plurality of intermediate spaces with a length of greater than 20 ⁇ m, preferably greater than 30 ⁇ m and in particular greater than 40 ⁇ m should be provided on the upper side of the paper layer between the fibers coated or coated with the ink receiving mass. It is understood that gaps with a length significantly greater than 40 microns can be provided. Furthermore, the gaps should have an opening area of greater than 250 nm 2 , preferably greater than 500 ⁇ m 2 and in particular greater than 750 ⁇ m 2 . Again, it is understood that significantly larger opening areas than 750 microns 2 can be provided. At intervals with the aforementioned dimensions results in an excellent naturalbeharzung the paper layer according to the invention regardless of whether the Beharzung from above or from below is carried out.
  • the abovementioned dimensions of the intermediate spaces are not only provided "sporadically”, but if they are located on the entire upper side of the paper layer. It has been found that on the upper side per unit area [nm 2 ] on average at least one gap, preferably more should be provided as three and in particular more than ten spaces of the aforementioned type.
  • the basis weight of the ink receiving composition should preferably be between 0.5 g / m 2 and 20 g / m 2 .
  • the basis weight of the ink receiving composition should preferably be between 0.5 g / m 2 and 20 g / m 2 .
  • the dye-receiving composition in any case also titanium dioxide, barium sulfate and silicates, in particular as main components.
  • the ink receiving mass is basic. It has been found that the resin to be applied is generally basic, that is, has a pH greater than 7. Furthermore, it has been found that the resin solidifies more readily in an acidic environment than in a basic environment. In order to ensure a good through-cure, the ink composition and, where appropriate, also the paper of the fiber structure should be basic.
  • the paper or the fibrous structure should be a decorative paper which has a weight per unit area without a proportion of the resin but with an ink absorption mass of between 30 g / m 2 and 300 g / m 2 , preferably between 50 g / m 2 and 120 g / m 2 and in particular of about 70 g / m 2 should have.
  • the paper layer according to the invention with the dye-receiving mass incorporated into the fiber structure can basically be unperforated prior to printing and can only be doctored after printing. In principle, however, it is also possible for the paper layer to be so defined from the underside prior to printing that the upper region of the fiber structure with little or no resin content preferably extends over a maximum of 30% of the thickness of the fiber structure. In particular, the upper paper layer area extends over only not more than 20% of the thickness of the paper layer and more preferably not more than 10% of the thickness of the paper layer, each individual value between 0.1% of the thickness of the paper layer and 30% of the thickness of the paper layer is possible and expressly provided as essential to the invention.
  • the abovementioned values of the thickness of the upper paper layer region relate to the not yet pressed state of the paper layer, ie if the paper layer has not yet been applied to the main body of the component under the influence of pressure and / or heat.
  • the amount of the underside supplied resin portion depending on the porosity and thus the absorbency of the paper layer and the viscosity of the resin is controlled procedurally controlled. If the resination is carried out, for example, by means of a roller passing through a dipping bath, the paper layer being guided over the underside by a roller, the depth of immersion of the roller, the surface condition of the roller, the diameter of the roller, the contact pressure between these play a further process parameter the paper layer and the roller and the transport speed of the paper layer play a role. It is understood that the resin can also be applied to the paper layer in other ways, for example by nozzle application.
  • the paper layer is impregnated from the top defined with a non-mixing with the barrier liquid, such that a preferably over a maximum of 30% of the thickness of the paper layer resulting Barrier layer for the resin forms.
  • the application of the barrier liquid can be done in the same way as the application of the resin or in principle in other ways. After the paper layer has hardened, the barrier liquid is vaporized. The space originally occupied by the barrier liquid then forms the upper paper layer area. However, it is understood that in principle it is also possible to add the barrier liquid in such a way that ultimately no defined barrier layer is produced.
  • the barrier liquid includes the ink receiving composition according to the invention, which deposits in the upper paper layer region after evaporation, so that subsequently results in the sheathing or coating of the fibers.
  • the ink composition is applied in conjunction or following the impregnation with barrier liquid.
  • the ink receiving composition can be applied separately or together with the barrier liquid by rolling, spraying, knife coating, blade coating, air brushing, cast-coating process, film presses, presses Lein, curtain coating and / or by slot nozzle application.
  • the curing can be carried out with only one resin or optionally in several Beharzungs suitsen also with different resins to achieve certain properties of the paper layer.
  • the paper layer can be dried and then the ink composition is applied. This can be followed by drying again.
  • a so-called wet / wet treatment takes place.
  • the ink receptive material is applied before the resin is completely dried, that is still in a liquid or gelled or gelled state. Subsequently, the common drying of the resinated and provided with the color receiving material paper layer.
  • the weight per unit area of the resin fraction in the paper according to the invention should be between 5 g / m 2 and 300 g / m 2 , preferably between 20 g / m 2 and 100 g / m 2 In order to ensure a good connection between the paper layer and the main body of the component and optionally the protective layer to be provided.
  • the resin itself is preferably a reactivatable resin, in particular an aminoplast, such as a melamine resin or a urea resin.
  • an aminoplast such as a melamine resin or a urea resin.
  • resins from the group of diallyl phthalates, epoxy resins, urea-formaldehyde resins, hamklare-Acetylklareester copolyester, melamine-formaldehyde resins, melamine-phenol-formaldehyde resins, phenol-formaldehyde resins, poly (meth) acrylates or unsaturated polyester Resins used.
  • the paper layer in order to obtain good printing results, it is favorable for the paper layer to be heated or heated before, during and / or after the application of the color layer.
  • appropriate heating means may be provided which heat the paper layer or the ink receiving mass. This can be done for example via appropriate blower.
  • infrared, in particular NIR heating devices and / or microwave heating devices can be provided, which act directly on the water content in the ink layer. The heating or heating can, as stated above, before, during and / or after printing done.
  • one or more heaters may be provided, wherein the heating section may be provided not only selectively, but itself may also extend over a larger area, for example between 0 and 5 m and in particular between 0 and 2 m before and / or after the respective pressure point.
  • a surface pre-heating and after-heating over heated surfaces, over which the paper is guided before and after printing, has proven.
  • the temperature of these surfaces during preheating and / or reheating should be between 30 ° C and 40 ° C, preferably at about 35 ° C.
  • the aforementioned heating leads to an immediate drying of the ink layer on the ink receiving layer as soon as the ink is dispensed from the print head, and a drying of the fiber structure. It should be pointed out in the present case that the aforementioned heating or heating also has independent inventive significance, that is, independent of the paper layer according to the invention.
  • the paper layer After drying, the paper layer is either cut on sheets or rolled up as a continuous web. In principle, it is also possible in the method according to the invention that the printing takes place before cutting / rolling.
  • the present invention relates to a printed or printable, sheet-like component, in particular for floor, wall, ceiling and / or furniture applications, with a flat body and with an applied to the body printable or printed paper layer according to one of the preceding Claims.
  • the paper layer according to the invention is principally printed prior to further processing and only subsequently applied to the main body of the component.
  • the paper according to the invention is therefore not limited to a particular type of production.
  • the base body has been directly coated with the paper layer in short cycle pressing.
  • the resinated paper layer hardens directly on the base plate of a corresponding press under pressure and heat melting.
  • the essential feature of the short-cycle pressing method is, first of all, that the base body, as the carrier plate, is not allowed to give way, or only slightly, to the pressing pressure, which as a rule is between 200 and 650 N / cm 2 .
  • the base body and the paper layers to be applied must not touch the hot pressing plates during the introduction and discharge.
  • the temperature during compression is generally between 80 ° C to 250 ° C, preferably between 140 ° C and 200 ° C.
  • the particular temperature during pressing depends on the reactivation temperature of the resin.
  • the critical waiting time ie the time from the first contact of the resinated paper layer with the press plate until the necessary pressing pressure is reached, must be taken into account.
  • the critical lay time should be extremely short.
  • the printing of the paper layer is preferably carried out by means of a digital printing method, in particular an inkjet printing method.
  • a digital printing method in particular an inkjet printing method.
  • inkjet digital printers are preferably used, with which excellent printing results can be achieved.
  • decors can be designed in a simple way using a computer-aided design and can be printed at short notice.
  • the paper layer it is also possible for the paper layer to be printed only after it has been cured.
  • solvent-containing ink and / or water-containing ink are preferably used.
  • UV-based color systems can also be used.
  • these have the disadvantage of odor development.
  • problems may arise during pressing.
  • the present invention relates to a method for producing a printed or printable sheet-like component of the aforementioned type, wherein the process characteristics of the aforementioned embodiments readily arise.
  • range indications and intervals include all individual values and intermediate intervals within the ranges and intervals also in the decimal range and are considered essential to the invention, without any explicit mention of individual values or intermediate intervals or intermediate range information required.
  • a paper layer 1 is shown.
  • the paper layer 1 consists of a conventional absorbent or liquid receptive paper material, in this case of decorative paper.
  • the decorative paper has a in the Fig. 4 . 6 and 8th recognizable fiber structure, which is composed of a plurality of fibers, in this case cellulose fibers.
  • the paper layer 1 may be part of a roll or a sheet.
  • the paper layer 1 has an upper side 2 for subsequent printing and a lower side 3, which is provided for placement on the base body 4 of a component 5.
  • the component 5 can be any flat, printed or printable element which can be used in the area of floor, wall, ceiling and / or furniture.
  • the component 5 is a plate or a panel.
  • the paper layer 1 has a plurality of fibers 6, which ultimately form a three-dimensional fiber structure 7. Between the individual fibers 6 there are gaps 8.
  • a color receiving mass 9 is provided on the upper side in the fiber structure 7, which ultimately in the fiber structure 7 at least in Substantially formed on the top side ink receptive layer.
  • the ink receiving mass 9 is not or only slightly over the fiber structure 7 upwards over. Since the ink receiving mass 9 is very fine-grained, namely particles with an average diameter in the nano range, the ink receiving mass 9 sheathed the fibers 6 of the upper portion of the fiber structure 7. Due to the fine granularity of the particles of the ink receiving mass 9 remain at the top of the sheathed fiber structure 7, the also the upper side 2 of the paper layer 1 forms, open spaces 8. This results in particular from the Fig. 4 . 6 and 8th , which also illustrate that the ink receiving mass 9 does not overlap the top of the fiber structure 7 in such a way that the fibers 6 are no longer recognizable as such. The fibers 6 remain as at least partially uncovered.
  • the Fig. 4 . 6 and 8th make it clear that, in spite of the upper-side ink receiving mass 9, the fiber structure 7 is at least partially still recognizable and open spaces 8 remain between the fibers 6.
  • This feature ultimately represents the decisive difference with the prior art, as can be seen from a comparison with the Fig. 5 . 7 and 9 results.
  • the two aforementioned figures show that the fiber structure of the known paper layer is no longer recognizable there.
  • the top of the paper layer is formed by a coarse ink receptive layer. The diameter of these particles is on average a few micrometers.
  • the ink receiving mass ultimately rests on the fiber structure due to the comparatively coarse particles, covers them and completely covers them so strongly that they are no longer recognizable. As a result, there are no open spaces between the fibers open at the top.
  • the basis weight of the ink receiving mass 9 is comparatively low and in the present case is around 5 g / m 2 . Such a low weight per unit area is sufficient for the small particle size, which is about 200 nm on average, in order to cover at least the fibers 6 in the upper region of the fiber structure 7 and at the same time leave a sufficient number of gaps 8 open. It should be noted, however, that it differs from the description in Fig. 1 , In principle, it is also possible that the ink receiving mass 9 extends into the central region, the lower region or even to the bottom 3 of the fiber structure 7. In any case, however, it is necessary for the necessary refining that in each level of the fiber structure 7, the previously described open spaces are present.
  • the ink receiving composition 9 itself has as main constituents titanium dioxide, barium sulfate and silicates and is otherwise basic.
  • the fibrous structure 7 of the paper layer 1 is formed by a decorative paper having a basis weight as shown in FIG Fig. 1 shown, that is without Beharzungsanteil but with ink receptive mass 9, of about 70 g / m 2 . It is understood that the decor paper can also have a much smaller or a much larger basis weight.
  • Fig. 1 illustrated paper layer 1 is unprinted and unbehech.
  • the paper layer 1 is first printed for further processing, that is provided with a print layer 10 and then resined. This condition is in Fig. 2 shown schematically, wherein the paper layer 1 is fully Maschinenbeh GmbH over its entire thickness.
  • the resin concentration over the thickness of the paper layer 1 may in principle be the same or else vary from one side to the other or else from both sides toward the middle.
  • the resin which is preferably a melamine resin, or its viscosity is so tuned to the type of paper material of the paper layer 1 and also on the Beharzungs vide that a complete manharzung the paper layer 1 on their entire thickness is guaranteed.
  • the weight per unit area of the tanker fraction in the present case is about 80 g / m 2 .
  • the paper layer 1 before printing can also be defined in such a way from the underside 3 that the upper region of the fiber structure 7 with little or no resin content exceeds a predetermined thickness, preferably over a maximum of 30% of the thickness of the fiber structure 1 extends.
  • the printing or ink layer 10 has been applied by means of an inkjet digital printer (not shown), that is to say by means of the inkjet printing process, although other printing processes, in particular gravure printing, are also possible. Both solvent-based and water-based inks can be used as printing inks.
  • Fig. 3 Partial detail of the component 5 is shown, which has the already mentioned planar base body 4, in particular with a rectangular shape.
  • the main body 4 may be constructed in one or more layers and in particular consist of wood and / or plastic materials.
  • the component 5 can be wood-based panels, such as MDF, HDF or DKS boards or so-called HPL (High Pressure Laminate) boards.
  • the component 5 may also be thicker foils, cardboard or plasterboard.
  • component 5 is applied to the top 11 of the base body 4, the printed paper layer 1 and thus firmly connected. Furthermore, a protective layer 12 is applied to the printing layer 10.
  • Fig. 10 is schematically illustrated the inventive method in a short-cycle press method.
  • the process begins with the known production of the paper in a paper machine, which is shown in process step A.
  • the paper layer 1 is still part of a quasi-infinite paper web.
  • step B The paper production is followed in step B by a surface treatment by smoothing the upper side 2 to equalize the surface and optionally subsequent fine roughening of the previously smoothed surface. Subsequently, the ink receiving mass 9 on or in the top 2 up or, introduced.
  • the printing and thus the order of the printing layer 10 in step C takes place in the inkjet printing process via inkjet digital printer.
  • the paper layer 1 may still be part of a paper web or already part of a cut from the paper web sheet. The cutting on sheets can also be done later.
  • part of process step C is also the heating of the paper layer before, during and / or after the application of the color layer.
  • the paper layer 1 is preheated between 30 ° C. and 40 ° C., preferably at about 35 ° C., so that the ink already encounters the preheated ink layer during printing, which promotes drying.
  • heating takes place via a radiation heater at 42 ° C., which is directed onto the region of the paper layer 1 that is being printed.
  • a radiation heater at 42 ° C.
  • after-heating likewise takes place between 30 ° C. and 40 ° C.
  • process step D the complete through-etching of the printed paper layer 1 takes place, so that the state according to FIG Fig. 2 results.
  • step E the paper layer 1 is pressed with the base body 4.
  • the protective layer 12 is pressed in a corresponding pressing device.
  • the resin melts in the paper layer 1 and the resin in the Protective layer 12 and cures directly during the pressing process, so that on the one hand a firm connection of the paper layer 1 to the base body 4 and on the other hand, a firm connection of the protective layer 12 results on the paper layer 1. Due to the hardening of the paper layer 1, moreover, during pressing, such a firm connection occurs between all layer materials, which does not have to be feared due to unintentional detachment.
  • Fig. 11 schematically an alternative embodiment of the method is shown.
  • the process steps a and b correspond to the aforementioned process steps A and B of papermaking and the application of the ink receiving mass.
  • This is followed by the method step c, wherein the paper web is teilbehech from its underside.
  • the Railbeharzung done defined so that the upper portion of the fiber structure 7, but in any case the top of the fiber structure 7 and the ink receiving mass 9 located there, remain at least substantially resin-free.
  • step d the paper layer 1, which is then already cut on sheets, applied to the base body 4 by pressing in the mentioned pressing device.
  • the paper layer 1 is still unprinted in this case and also has no upper-side protective layer 12.
  • the unprinted component 5 is now also printed in the method step e in the inkjet printing process. Parallel to this or immediately afterwards, the heating of the applied printing layer 10 takes place. Here, too, of course, a preheating of the paper layer 1 can be made. This is followed by the final compression of the protective layer 12 in the pressing device in method step f, in order to connect the protective layer 12 to the paper layer 1 after melting and curing of the resin in the protective layer 12.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Papierschicht mit den Oberbegriffsmerkmalen von Patentanspruch 1.
  • Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein flächiges, bedrucktes oder bedruckbares Bauteil mit einer Papierschicht der vorgenannten Art sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteils.
  • Aus der EP - A - 1 044 822 , der EP - A - 0 054 405 und der DE 197 15 268 A1 gehen bereits Papierschichten hervor, die zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere für Boden-, Wand-, Decken und/oder Möbelanwendungen verwendet werden können, wobei die jeweilige Papierschicht eine Fasern aufweisende Faserstruktur aufweist und oberseitig in der Faserstruktur eine Farbaufnahmemasse vorgesehen ist.
  • Papierschichten zum Herstellen von flächigen, bedruckten oder bedruckbaren Bauteilen für Boden-, Wand-, Decken- oder Möbelanwendungen sind auch aus der Praxis bekannt. Bei einem bekannten Druckpapier ist auf die Faserstruktur der eigentlichen Papierschicht eine Farbaufnahmeschicht aufgebracht. Untersuchungen, die von der Anmelderin durchgeführt worden sind, haben ergeben, dass die Partikel der Farbaufnahmeschicht durchschnittlich bei einigen Mikrometern liegt. Die Farbaufnahmeschicht, die als Hauptbestandteile Siliziumdioxid und Titandioxid aufweist, ist vollflächig auf die Oberseite der Papierstruktur aufgebracht und liegt auf dieser, die Papierstruktur vollständig über- und verdeckend, auf. Bei den von der Anmelderin durchgeführten Untersuchungen ist festgestellt worden, dass die Farbaufnahmeschicht zwar oberflächlich in die Faserstruktur eingreift, jedoch im wesentlichen über der Faserstruktur angeordnet ist und die Fasern und die zwischen den Fasern befindlichen Zwischenräume ab- und überdeckt und damit verschließt. Letztlich ergibt sich bei dem bekannten Papier eine im Wesentlichen geschlossene gleichmäßige Oberfläche, was zu einem sehr guten Druckergebnis führt.
  • Von der Anmelderin ist dann weiter festgestellt worden, dass sich nicht unerhebliche Probleme mit dem für die weitere Verarbeitung des Papiers notwendigen Beharzen ergibt. Wird das bekannte Papier nach dem Bedrucken von oben her beharzt, ist festgestellt worden, dass eine hinreichende und vollflächige Durchbeharzung des Papiers nicht gewährleistet werden kann. Die Folge ist, dass das Papier sich nach dem Verpressen mit dem Bauteil nicht hinreichend verbindet.
  • Zur Lösung des vorgenannten Problems bei dem bekannten Papier ist von der Anmelderin dann versucht worden, das Papier von unten her zu beharzen, wie dies grundsätzlich aus der EP 1 749 676 A1 bekannt ist. Diese Veröffentlichung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens bedruckbaren Papierbahn, die anschließend auf Platten oder Tafeln aufgebracht wird. Dabei geht es darum, ein Tintenstrahldruckverfahren zur Verfügung zu stellen, wobei das Druckergebnis auf der Oberfläche der zu bedruckenden Gegenstände hinsichtlich des Aussehens höchsten Qualitätsanforderungen entspricht. Hierzu ist vorgesehen, dass eine längs ihrer gesamten Dicke für flüssiges Kunstharz saugfähige Papierbahn von der Unterseite her mit flüssigem Kunstharz derart getränkt wird, dass das Kunstharz die Papierbahn nicht vollständig durchdringt, so dass die andere Seite der Papierbahn zumindest im wesentlichen frei von Kunstharz ist. Letztlich weist die aus der EP 1 749 676 A1 bekannte Papierbahn einen oberseitigen, im Wesentlichen harzfreien Bereich auf, der etwa 50 % der Dicke der Papierbahn ausmacht. Allerdings ist bei Versuchen festgestellt worden, dass sich beim Verpressen der unterseitig beharzten Papierbahn mit einem unterseitig angeordneten Bauteil und einer oberseitig vorgesehenen Schutzschicht zwar eine hinreichende Verbindung der Papierbahn zum Bauteil ergibt, nicht jedoch von der Schutzschicht zur Papierbahn.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Papierschicht der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der einerseits ein sehr gutes Druckergebnis möglich ist und bei der andererseits eine gute Verbindung zu dem Grundkörper eines Bauteils und gegebenenfalls zu einer oberseitigen Schutzschicht gewährleistet ist.
  • Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist vorgesehen, dass zumindest oberseitig in der Faserstruktur eine Farbaufnahmemasse vorgesehen ist, die den oberseitigen Bereich der Fasern zumindest im wesentlichen ummantelt, und dass an der Oberseite der Papierschicht offene Zwischenräume der ummantelten Faserstruktur verbleiben, also nicht von der Farbaufnahmemasse verdeckt sind. Zumindest oberseitig kann in der Faserstruktur eine Farbaufnahmemasse vorgesehen sein, die eine durchschnittliche Partikelgröße von kleiner 1000 nm aufweist. Alternativ sind die Fasern der Faserstruktur oberseitig nur bereichsweise mit einer Farbaufnahmemasse, die in die Faserstruktur eingebettet und/oder auf dieser aufgebracht sein kann, derart belegt, dass an der Oberseite der Papierschicht offene Zwischenräume der Faserstruktur verbleiben.
  • Der Erfindung liegt zunächst einmal der Grundgedanke zugrunde, eine Farbaufnahmemasse als sogenannten Pigmentstrich vorzusehen, auf den die Druckfarbe bzw. Tinte aufgebracht wird. Gleichzeitig ist es so, dass durch die Farbaufnahmemasse keine quasi geschlossene, ebene Oberfläche zur Verfügung gestellt wird. Bei der Ummantelung der Fasern bzw. der Verwendung von Farbaufnahmepartikeln im Nanobereich verbleiben unverdeckte, nach außen hin offene Zwischenräume in der Faserstruktur, die eine hinreichende Durchbeharzung der Papierschicht gewährleisten. Ist die Oberseite der Faserstruktur nur bereichsweise mit der Farbaufnahmemasse belegt, verbleiben in jedem Falle freie Bereiche, die ebenfalls die notwendige Durchbeharzung gewährleisten.
  • Bei theoretischen Überlegungen ist die erfindungsgemäße Lösung von der Anmelderin zunächst verworfen worden, da befürchtet worden war, dass die Papierschicht mit der eingelagerten oder aufgebrachten Farbaufnahmemasse, bei der letztlich trotz der Farbaufnahmemasse noch die durch die Zellulosefasern verursachte Struktur erkennbar ist, sich kein hinreichendes Druckergebnis erzielen lässt. Letztlich ergibt sich bei der Erfindung keine geschlossene, im Wesentlichen ebene Druckoberfläche wie beim Stand der Technik. Bei praktischen Versuchen, die dann durchgeführt worden sind, ist jedoch festgestellt worden, dass sich das beim erfindungsgemäßen Papier erzielbare Druckergebnis nicht oder nur unwesentlich vom Druckergebnis unterscheidet, das bei dem eingangs genannten bekannten Papier erzielt wird.
  • Die Erfindung bietet im Übrigen die Möglichkeit, dass die Papierschicht mit dem Farbaufnahmematerial sowohl vor als auch nach dem Aufbringen auf den Grundkörper eines Bauteils bedruckt werden kann. So ist es zum einen möglich, das Papier zunächst zu bedrucken und es nach dem Bedrucken zu bevorraten, beispielsweise auf Rollen oder Bögen. Anschließend kann die bedruckte Papierschicht mit dem Grundkörper des Bauteils unter Druck- und Hitzeeinfluss verpresst werden, wobei das Harz zunächst aufschmilzt und anschließend unmittelbar aushärtet. Alternativ ist es möglich, eine teilbeharzte und unbedruckte Papierschicht mit der eingelagerten bzw. aufgebrachten Farbaufnahmemasse zunächst auf den Grundkörper in der zuvor beschriebenen Art und Weise aufzubringen und anschließend den Grundkörper mit der bereits aufgebrachten Papierschicht zu bedrucken.
  • Um die Faserstruktur und damit die Zwischenräume zwischen den Fasern an der Oberseite der Papierschicht einerseits weitgehend zu erhalten bzw. unverdeckt zu lassen und andererseits eine umfassende Ummantelung der oberseitigen Fasern und damit einen guten Farbaufnahmebereich zur Verfügung zu stellen, sollten die Partikel der Farbaufnahmemasse eine durchschnittlichen Durchmesser zwischen 50 nm und 400 nm, vorzugsweise zwischen 100 nm bis 300 nm und insbesondere zwischen 150 nm und 250 nm haben. Sehr gute Versuche sind mit Partikelgrößen im Bereich von rund 200 nm im Durchmesser erzielt worden.
  • Bei rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen ist festgestellt worden, dass an der Oberseite der Papierschicht zwischen den mit der Farbaufnahmemasse ummantelten bzw. beschichteten Fasern eine Mehrzahl von Zwischenräumen mit einer Länge von größer 20 µm, vorzugsweise größer 30 µm und insbesondere größer 40 µm vorgesehen sein sollten. Dabei versteht es sich, dass auch Zwischenräume mit einer deutlich größeren Länge als 40 µm vorgesehen sein können. Des Weiteren sollten die Zwischenräume eine Öffnungsfläche von größer 250 nm2, vorzugsweise größer 500 µm2 und insbesondere größer 750 µm2 vorgesehen sein. Auch hier versteht es sich, dass deutlich größere Öffnungsflächen als 750 µm2 vorgesehen sein können. Bei Zwischenräumen mit den vorgenannten Abmaßen ergibt sich eine hervorragende Durchbeharzung der erfindungsgemäßen Papierschicht unabhängig davon, ob die Beharzung von oben oder aber von unten her durchgeführt wird.
  • Im Übrigen ist es bei dem erfindungsgemäßen Papier besonders vorteilhaft, wenn die vorgenannten Abmaße der Zwischenräumen nicht nur "sporadisch" vorgesehen sind, sondern wenn sich diese an der gesamten Oberseite der Papierschicht befinden. Es ist festgestellt worden, dass an der Oberseite pro Flächeneinheit [nm2] durchschnittlich wenigstens ein Zwischenraum, vorzugsweise mehr als drei und insbesondere mehr als zehn Zwischenräume der vorgenannten Art vorgesehen sein sollten.
  • Um ein Verschließen der Zwischenräume zwischen den Zellulosefasern der Faserstruktur durch die Farbaufnahmemasse zu verhindern, sollte das Flächengewicht der Farbaufnahmemasse bevorzugt zwischen 0,5 g/m2 und 20 g/m2 liegen. Damit wird bei der erfindungsgemäßen Papierschicht ein deutlich geringerer Anteil an Farbaufnahmemasse als beim Stand der Technik verwendet. Dies wirkt sich durchaus erheblich bei den Anschaffungskosten der Papierschicht aus. So sind die Kosten des erfindungsgemäßen Papiers um den Faktor 3 geringer als bei dem eingangs genannten, aus der Praxis bekannten Papier.
  • Im Übrigen ist festgestellt worden, dass sich ein besonders gutes Druckergebnis dann ergibt, wenn die Farbaufnahmemasse jedenfalls auch Titandioxid, Bariumsulfat und Silikate aufweist, insbesondere als Hauptbestandteile.
  • Besonders günstig ist es außerdem, dass die Farbaufnahmemasse basisch ist. Es ist festgestellt worden, dass das aufzubringende Harz in der Regel basisch ist, also einen pH-Wert größer 7 aufweist. Weiterhin ist festgestellt worden, dass sich das Harz leichter bzw. schneller in einer sauren Umgebung als in einer basischen Umgebung verfestigt. Um eine gute Durchbeharzung sicher zu stellen, sollte die Farbaufnahmemasse und gegebenenfalls auch das Papier der Faserstruktur basisch sein.
  • Im Übrigen sollte es sich bei dem Papier bzw. der Faserstruktur um ein Dekorpapier handeln, das ein Flächengewicht ohne Beharzungsanteil aber mit Farbaufnahmemasse zwischen 30 g/m2 und 300 g/m2, vorzugsweise zwischen 50 g/m2 und 120 g/m2 und insbesondere von etwa 70 g/m2 haben sollte.
  • Die erfindungsgemäße Papierschicht mit der in die Faserstruktur eingelagerten Farbaufnahmemasse kann grundsätzlich vor dem Bedrucken unbeharzt sein und erst nach dem Bedrucken beharzt werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass die Papierschicht vor dem Bedrucken derart definiert von der Unterseite her beharzt ist, dass der obere Bereich der Faserstruktur mit geringem oder ohne Harzanteil sich bevorzugt über maximal 30% der Dicke der Faserstruktur erstreckt. Insbesondere erstreckt sich der obere Papierschichtbereich über lediglich maximal 20% der Dicke der Papierschicht und weiter bevorzugt über maximal 10% der Dicke der Papierschicht, wobei jeder Einzelwert zwischen 0,1% der Dicke der Papierschicht und 30% der Dicke der Papierschicht möglich und ausdrücklich als erfindungswesentlich vorgesehen ist.
  • Hinzuweisen ist in diesem Zusammenhang auch darauf, dass sich zwischen dem oberen Papierschichtbereich mit geringem oder ohne Harzanteil und dem unteren Papierschichtbereich mit hohem Harzanteil in der Praxis keine exakte Trennlinie ergibt, da bei einer Beharzung von unten her ein Konzentrationsgefälle des Harzes von unten nach oben besteht derart, dass die höchste Konzentration der Unterseite vorliegt. Der Übergang des oberen Papierschichtbereichs zum unteren Papierschichtbereich zeichnet sich durch eine abrupte Änderung des Konzentrationsgefälles aus, während das Konzentrationsgefälle von der Unterseite des unteren Papierschichtbereichs zu dessen Oberseite einerseits und von der Unterseite des oberen Papierschichtbereichs zu dessen Oberseite andererseits im wesentlichen konstant ist oder kontinuierlich abnimmt.
  • Im Übrigen beziehen sich die vorgenannte Werte der Dicke des oberen Papierschichtbereichs auf den noch nicht verpressten Zustand der Papierschicht, also wenn die Papierschicht noch nicht auf den Grundkörper des Bauteils unter Druck- und/oder Hitzeeinfluss aufgebracht ist.
  • Darüber hinaus ergibt sich bei der zuvor erwähnten definierten Teilbeharzung ein weiterer, durchaus beachtlicher Vorteil. Üblicherweise wird auf ein bedrucktes Bauteil, jedenfalls wenn es im Bodenbereich eingesetzt wird, eine obere Schutzschicht, die ebenfalls beharzt ist, unter Druck- und Hitzeeinfluss aufgebracht. Bei dem aus der EP 1 749 676 A1 bekannten Bauteil kommt es nach dem Verpressen der Schutzschicht in der Regel dazu, dass zwischen dem Harz der Schutzschicht und dem Harz der Papierschicht ein im Wesentlichen harzfreier Schichtbereich verbleibt. Da sich das Harz der Schutzschicht mit dem der Papierschicht nicht oder nicht hinreichend verbindet, kann dies, wie bereits eingangs ausgeführt, zum Ablösen der Schutzschicht führen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist erkannt worden, dass eine hinreichende Verbindung des Harzes der Papierschicht mit der Schutzschicht durch die vergleichsweise großen Zwischenräume zwischen den Fasern gewährleistet werden kann.
  • Zur Erzielung einer definierten Harzschichtdicke in der Papierschicht wird die Menge des der Unterseite zugeführten Harzanteils in Abhängigkeit der Porosität und damit der Saugfähigkeit der Papierschicht und der Viskosität des Harzes verfahrenstechnisch definiert gesteuert. Wird die Beharzung beispielsweise über eine Walze, die durch ein Tauchbad läuft, wobei die Papierschicht mit der Unterseite über eine Walze geführt wird, vorgenommen, spielen als weitere Prozessparameter die Eintauchtiefe der Walze, die Oberflächenbeschaffenheit der Walze, der Durchmesser der Walze, der Anpressdruck zwischen der Papierschicht und der Walze und die Transportgeschwindigkeit der Papierschicht eine Rolle. Es versteht sich, dass das Harz auch in anderer Weise auf die Papierschicht aufgebracht werden kann, beispielsweise durch Düsenauftrag.
  • Zur Erzielung einer definierten Schichtdicke des oberen Papierschichtbereichs bietet es sich im Übrigen an, dass die Papierschicht von der Oberseite her definiert mit einer sich nicht mit dem Harz mischenden Sperrflüssigkeit getränkt wird, derart, dass sich eine bevorzugt über maximal 30% der Dicke der Papierschicht ergebende Sperrschicht für das Harz bildet. Die Aufbringung der Sperrflüssigkeit kann in gleicher Weise wie die Aufbringung des Harzes oder auch grundsätzlich in anderer Weise erfolgen. Nach dem Beharzen der Papierschicht wird die Sperrflüssigkeit verdampft. Der ursprünglich von der Sperrflüssigkeit eingenommene Raum bildet dann den oberen Papierschichtbereich. Allerdings versteht es sich, dass es grundsätzlich auch möglich ist, die Sperrflüssigkeit derart zuzugeben, dass letztlich keine definierte Sperrschicht erzeugt wird.
  • Bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, dass die Sperrflüssigkeit die erfindungsgemäße Farbaufnahmemasse beinhaltet, die sich nach dem Verdampfen in dem oberen Papierschichtbereich ablagert, so dass sich anschließend die Ummantelung bzw. Beschichtung der Fasern ergibt.
  • Möglich ist es aber auch, dass die Farbaufnahmemasse in Verbindung oder im Anschluss an das Tränken mit Sperrflüssigkeit aufgebracht wird. Die Farbaufnahmemasse kann dabei separat oder zusammen mit der Sperrflüssigkeit durch Walzen, Sprühen, Rakeln, Blade-Coating, Luftbürsten, Gussstrich-Verfahren, Filmpressen, Leinpressen, Vorhanggießverfahren und/oder durch Schlitzdüsenauftrag aufgebracht werden.
  • Die Beharzung kann mit nur einem Harz oder gegebenenfalls in mehreren Beharzungsschritten auch mit unterschiedlichen Harzen erfolgen, um bestimmte Eigenschaften der Papierschicht zu erzielen. Nach dem Beharzen kann ein Trocknen der Papierschicht und anschließend das Aufbringen der Farbaufnahmemasse erfolgen. Hieran kann sich erneut ein Trocknen anschließen. Bei einer alternativen Ausführungsform erfolgt eine so genannte Nass/Nass-Behandlung. Hierbei wird das Farbaufnahmematerial aufgebracht bevor das Harz vollständig getrocknet ist, sich also noch in einem flüssigen oder gelierten bzw. angelierten Zustand befindet. Anschließend erfolgt die gemeinsame Trocknung der beharzten und mit dem Farbaufnahmematerial versehenen Papierschicht.
  • Bei Versuchen, die durchgeführt worden sind, ist im Übrigen festgestellt worden, dass das Flächengewicht des Beharzungsanteils im erfindungsgemäßen Papier zwischen 5 g/m2 und 300 g/m2, vorzugsweise zwischen 20 g/m2 und 100 g/m2 liegen sollte, um eine gute Verbindung zwischen der Papierschicht und dem Grundkörper des Bauteils und gegebenenfalls der vorzusehenden Schutzschicht zu gewährleisten.
  • Bei dem Harz selbst handelt es sich bevorzugt um ein reaktivierbares Harz, insbesondere um ein Aminoplast, wie ein Melamin-Harz oder ein Harnstoff-Harz. Bevorzugt werden Harze aus der Gruppe der Diallylphtalate, Epoxidharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Hamsäure-Acetylsäureester-Copolyester, MelaminFormaldehyd-Harze, Melamin-Phenol-Formaldehyd-Harze, Phenol-Formaldehyd-Harze, Poly(meth)acrylate oder ungesättigter Polyester-Harze verwendet.
  • Im Übrigen ist festgestellt worden, dass es zur Erzielung guter Druckergebnisse günstig ist, dass die Papierschicht vor, während und/oder nach dem Aufbringen der Farbschicht beheizt bzw. erwärmt wird. Hierzu können entsprechende Heizeinrichtungen vorgesehen sein, die die Papierschicht bzw. die Farbaufnahmemasse beheizen. Dies kann beispielsweise über entsprechende Gebläse erfolgen. Stattdessen oder auch zusätzlich können Infrarot-, insbesondere NIR-Heizeinrichtungen und/oder Mikrowellenheizeinrichtungen vorgesehen sein, die unmittelbar auf den Wasseranteil in der Farbschicht wirken. Die Beheizung bzw. Erwärmung kann dabei, wie zuvor ausgeführt, vor, während und/oder nach dem Bedrucken erfolgen. Hierzu können ein oder mehrere Heizgeräte vorgesehen sein, wobei die Heizstrecke nicht nur punktuell vorgesehen sein, sondern sich auch über einen größeren Bereich erstrecken kann, beispielsweise zwischen 0 und 5 m und insbesondere zwischen 0 und 2 m vor und/oder nach der jeweiligen Druckstelle.
  • Als bevorzugt hat sich eine flächige Vor- und Nachbeheizung über beheizte Flächen, über die das Papier vor und nach dem Drucken geführt wird, erwiesen. Günstigerweise sollte die Temperatur dieser Flächen bei der Vor- und/oder Nachbeheizung zwischen 30°C und 40°C, vorzugsweise bei etwa 35°C liegen.
  • Im Bereich des Druckerkopfes sind gute Erfahrungen mit einer Strahlungsheizquelle gemacht worden, die unmittelbar auf den Wasseranteil der Farbschicht wirkt. Dabei hat sich eine Erwärmung auf 42°C als günstig erwiesen. Die Abfuhr des entstehenden Wasserdampfes sollte über einen gesteuerten Luftstrom erfolgen. Im Übrigen sollte die Temperatur insbesondere im Bereich des Druckerkopfes sensorgesteuert sein, um eine Überhitzung oder aber eine nicht hinreichende Beheizung zu verhindern. Jedenfalls führt die vorgenannte Beheizung zu einer unmittelbaren Trocknung der Farbschicht auf der Farbaufnahmeschicht, sobald die Druckfarbe bzw. Tinte vom Druckkopf abgegeben wird, sowie eine Trocknung der Faserstruktur. Hinzuweisen ist vorliegend darauf, dass der vorgenannten Beheizung bzw. Erwärmung auch eigenständige erfinderische Bedeutung zukommt, also unabhängig von der erfindungsgemäßen Papierschicht.
  • Nach dem Trocknen wird die Papierschicht entweder auf Bögen geschnitten oder aber als durchgehende Bahn aufgerollt. Grundsätzlich ist es bei erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, dass vor dem Schneiden/Aufrollen noch das Bedrucken erfolgt.
  • Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein bedrucktes oder bedruckbares, flächiges Bauteil, insbesondere für Boden-, Wand-, Decken- und/oder Möbelanwendungen, mit einem flächigen Grundkörper und mit einer auf den Grundkörper aufgebrachten bedruckbaren oder bedruckten Papierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Bei der Erfindung ist es also so, dass die erfindungsgemäße Papierschicht grundsätzlich vor der Weiterverarbeitung bedruckt und erst anschließend auf den Grundkörper des Bauteils aufgebracht wird. Allerdings ist es auch möglich, das Papier zunächst auf ein Bauteil aufzukaschieren, anschließend zu bedrucken und schließlich zu lackieren oder anderweitig zu beschichten. Das erfindungsgemäße Papier ist also nicht auf eine bestimmte Herstellungsart beschränkt.
  • Bevorzugt ist es, dass der Grundkörper mit der Papierschicht in Kurztaktpressverfahren direkt beschichtet worden ist. Hierbei härtet die beharzte Papierschicht direkt auf der Grundplatte einer entsprechenden Presse unter Druck und Hitze schmelzend aus. Wesentlich beim Kurztaktpressverfahren ist zunächst, dass der Grundkörper als Trägerplatte dem Pressdruck, der in der Regel zwischen 200 und 650 N/cm2 liegt, nicht oder nur unwesentlich nachgeben darf. Darüber hinaus dürfen die Grundkörper und die aufzubringenden Papierschichten beim Ein- und Austrag die heißen Pressplatten nicht berühren. Die Temperatur beim Verpressen liegt in der Regel zwischen 80°C bis 250 °C, bevorzugt zwischen 140°C und 200°C. Die jeweilige Temperatur beim Verpressen ist abhängig von der Reaktivierungstemperatur des Harzes. Schließlich ist die kritische Liegezeit, das heißt die Zeit vom ersten Kontakt der beharzten Papierschicht mit der Pressplatte bis zum Erreichen des notwendigen Pressdruckes, zu beachten. Die kritische Liegezeit sollte extrem kurz sein.
  • Wenngleich es grundsätzlich möglich ist, die erfindungsgemäße Papierschicht mit allen bekannten Druckverfahren, insbesondere auch dem Tiefdruckverfahren zu bedrucken, erfolgt die Bedruckung der Papierschicht vorzugsweise mittels eines digitalen Druckverfahrens, insbesondere einen Tintenstrahldruckverfahrens. Hierbei kommen dann vorzugsweise so genannte Inkjet-Digitaldrucker zum Einsatz, mit denen sich hervorragende Druckergebnisse erzielen lassen. Darüber hinaus lassen sich - anders als beim Tiefdruckverfahren - Dekore in einfacher Weise rechnergestützt entwerfen und können kurzfristig bedruckt werden. Im Übrigen ist es im Unterschied zum Tiefdruckverfahren auch möglich, dass die Papierschicht erst nach dem Beharzen bedruckt wird.
  • Zur Bedruckung werden dabei bevorzugt lösemittelhaltige Tinte und/oder wasserhaltige Tinte verwendet. Grundsätzlich können auch UV-basierende Farbsysteme verwendet werden. Diese haben allerdings den Nachteil einer Geruchsentwicklung. Außerdem können sich Probleme beim Verpressen ergeben.
  • Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines bedruckten oder bedruckbaren flächigen Bauteils der vorgenannten Art, wobei sich die Verfahrensmerkmale aus den zuvor genannten Ausführungen ohne weiteres ergeben.
  • Im Übrigen wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorgenannten und nachstehenden Bereichsangaben und -intervalle sämtliche innerhalb der Bereichsangaben und -intervalle liegenden Einzelwerte und Zwischenintervalle bzw. Zwischenbereichsangaben auch im Dezimalbereichumfassen und als erfindungswesentlich angesehen werden, ohne dass es einer ausdrücklichen Erwähnung von Einzelwerten bzw. Zwischenintervallen oder Zwischenbereichsangaben bedarf.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Dabei zeigt
    • Fig. 1
    eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Papierschicht,
    Fig. 2
    eine schematische Querschnittsansicht einer bedruckten und durchbeharzten Papierschicht,
    Fig. 3
    eine schematische Querschnittsansicht eines flächigen Bauteils, auf dessen Grundkörper die Papierschicht aufgebracht ist,
    Fig. 4
    eine vergrößerte Darstellung der Oberseite der erfindungsgemäßen Papierschicht,
    Fig. 5
    eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der Oberseite einer bekannten Papierschicht im gleichen Maßstab wie Fig. 4,
    Fig. 6
    eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der Oberseite der erfindungsgemäßen Papierschicht in weiter vergrößertem Maßstab,
    Fig. 7
    eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der Oberseite der bekannten Papierschicht im gleichen Maßstab wie die Darstellung gemäß Fig. 6,
    Fig. 8
    eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der erfindungsgemäßen Papierschicht in weiter vergrößertem Maßstab,
    Fig. 9
    eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht der Oberseite der bekannten Papierschicht im gleichen Maßstab wie die Darstellung gemäß Fig. 8,
    Fig. 10
    ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils und
    Fig. 11
    ein alternatives Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In Fig. 1 ist schematisch eine Papierschicht 1 dargestellt. Die Papierschicht 1 besteht aus einem üblichen saug- bzw. flüssigkeitsaufnahmefähigen Papiermaterial, vorliegend aus einem Dekorpapier. Das Dekorpapier weist eine in den Fig. 4, 6 und 8 erkennbare Faserstruktur auf, die aus einer Vielzahl von Fasern, vorliegend Zellulosefasern, aufgebaut ist. Die Papierschicht 1 als solche kann Teil einer Rolle oder eines Bogens sein. Die Papierschicht 1 weist vorliegend eine Oberseite 2 zum späteren Bedrucken und eine Unterseite 3 auf, die zum Auflegen auf den Grundkörper 4 eines Bauteils 5 vorgesehen ist. Bei dem Bauteil 5 kann es sich um jegliches flächige, bedruckte oder bedruckbare Element handeln, das im Bereich Boden, Wand, Decke und/oder Möbel Anwendung finden kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Bauteil 5 um eine Platte, oder ein Paneel.
  • Wenngleich die Fig. 4, 6 und 8 lediglich eine Ansicht auf die Oberseite der Papierschicht 1 zeigen, ergibt sich aus diesen Darstellungen, dass die Papierschicht 1 eine Vielzahl von Fasern 6 aufweist, die letztlich eine dreidimensionale Faserstruktur 7 bilden. Zwischen den einzelnen Fasern 6 befinden sich Zwischenräume 8.
  • Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist oberseitig in der Faserstruktur 7 eine Farbaufnahmemasse 9 vorgesehen, die letztlich eine in der Faserstruktur 7 zumindest im Wesentlichen oberseitig eingelagerte Farbaufnahmeschicht bildet. Die Farbaufnahmemasse 9 steht nicht oder nur geringfügig über die Faserstruktur 7 nach oben hin über. Da die Farbaufnahmemasse 9 sehr feinkörnig ist, nämlich Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Nanobereich aufweist, ummantelt die Farbaufnahmemasse 9 die Fasern 6 des oberen Bereichs der Faserstruktur 7. Aufgrund der Feinkörnigkeit der Partikel der Farbaufnahmemasse 9 verbleiben an der Oberseite der ummantelten Faserstruktur 7, die auch die Oberseite 2 der Papierschicht 1 bildet, offene Zwischenräume 8. Dies ergibt sich insbesondere aus den Fig. 4, 6 und 8, die auch verdeutlichen, dass die Farbaufnahmemasse 9 sich nicht derart über die Oberseite der Faserstruktur 7 legt, dass die Fasern 6 als solche nicht mehr erkennbar sind. Die Fasern 6 bleiben als zumindest teilweise unverdeckt.
  • Die Fig. 4, 6 und 8 verdeutlichen, dass trotz der oberseitigen Farbaufnahmemasse 9 die Faserstruktur 7 zumindest teilweise noch erkennbar ist und offene Zwischenräume 8 zwischen den Fasern 6 verbleiben. Dieses Merkmal stellt letztlich den entscheidenden Unterschied zum Stand der Technik dar, wie sich dies aus einem Vergleich mit den Fig. 5, 7 und 9 ergibt. Die beiden vorgenannten Figuren zeigen, dass die Faserstruktur der bekannten Papierschicht dort nicht mehr zu erkennen ist. Die Oberseite der Papierschicht wird von einer grobkörnigen Farbaufnahmeschicht gebildet. Der Durchmesser dieser Partikel liegt durchschnittlich bei einigen Mikrometern. Hierbei liegt im Unterschied zur erfindungsgemäßen Papierschicht 1 die Farbaufnahmemasse letztlich aufgrund der vergleichsweise groben Partikel auf der Faserstruktur auf, überdeckt sie und deckt sie dabei vollständig so stark ab, dass sie nicht mehr erkennbar ist. Als Folge davon verbleiben keine nach oben hin offenen Zwischenräume zwischen den Fasern.
  • Die zwischen den einzelnen Partikeln der in den Fig. 5, 7 und 9 dargestellten Farbaufnahmeschicht vorgesehenen Zwischenräume bei der bekannten Papierschicht sind relativ gleichmäßig verteilt und haben sowohl eine geringe Länge als auch eine geringe Öffnungsfläche. Dies ist anders als bei der erfindungsgemäßen Papierschicht 1. Wie sich aus den Fig. 4, 6 und 8 ergibt, sind die Zwischenräume 8 zwischen den Fasern 6 der Faserstruktur 7 sehr ungleichmäßig verteilt, haben eine deutlich größere Länge und eine deutlich größere Öffnungsfläche als beim Stand der Technik. Letztlich sind bei der erfindungsgemäßen Papierschicht 1 eine Vielzahl von Zwischenräumen 8 mit einer Länge von größer 40 µm und einer Öffnungsfläche von größer 750 µm2 vorgesehen. Derart große Zwischenräume 8 sind letztlich über die gesamte Papierschicht 1 - wenngleich ungleichmäßig bzw. unregelmäßig - verteilt, wobei pro Flächeneinheit [mm2] durchschnittlich mehr als 10 derartiger Zwischenräume 8 vorgesehen sind.
  • Das Flächengewicht der Farbaufnahmemasse 9 ist vergleichsweise gering und liegt vorliegend bei rund 5 g/m2. Ein derartig geringes Flächengewicht ist bei der geringen Partikelgröße, die durchschnittlich bei rund 200 nm liegt, ausreichend, um zumindest die Fasern 6 im oberen Bereich der Faserstruktur 7 zu ummanteln und gleichzeitig eine hinreichende Anzahl an Zwischenräumen 8 offen zu lassen. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, dass es, abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 1, grundsätzlich auch möglich ist, dass sich die Farbaufnahmemasse 9 bis in den mittigen Bereich, den unteren Bereich oder gar bis zur Unterseite 3 der Faserstruktur 7 erstreckt. In jedem Falle ist es aber für die notwendige Beharzung erforderlich, dass in jeder Ebene der Faserstruktur 7 die zuvor beschriebenen offenen Zwischenräume vorhanden sind.
  • Die Farbaufnahmemasse 9 selbst weist als Hauptbestandteile Titandioxid, Bariumsulfat und Silikate auf und ist im Übrigen basisch.
  • Wie zuvor bereits erwähnt worden ist, wird die Faserstruktur 7 der Papierschicht 1 von einem Dekorpapier gebildet, das ein Flächengewicht, wie in Fig. 1 dargestellt, also ohne Beharzungsanteil aber mit Farbaufnahmemasse 9, von etwa 70 g/m2 aufweist. Es versteht sich, dass das Dekorpapier auch ein sehr viel kleineres oder ein sehr viel größeres Flächengewicht haben kann. Die in Fig. 1 dargestellte Papierschicht 1 ist unbedruckt und unbeharzt. Die Papierschicht 1 wird zur weiteren Verarbeitung zunächst bedruckt, das heißt mit einer Druckschicht 10 versehen und dann beharzt. Dieser Zustand ist in Fig. 2 schematisch dargestellt, wobei die Papierschicht 1 über ihre gesamte Dicke vollständig durchbeharzt ist. Dabei kann die Harzkonzentration über die Dicke der Papierschicht 1 grundsätzlich gleich sein oder aber auch von einer Seite zur anderen oder aber auch von beiden Seiten zur Mitte hin variieren. In jedem Fall ist das Harz, bei dem sich vorzugsweise um ein Melamin-Harz handelt, bzw. dessen Viskosität derart auf die Art des Papiermaterials der Papierschicht 1 und auch auf das Beharzungsverfahren abgestimmt, dass eine vollständige Durchbeharzung der Papierschicht 1 über ihre gesamte Dicke gewährleistet ist. Das Flächengewicht des Beharzungsanteils liegt vorliegend bei etwa 80 g/m2.
  • Hinzuweisen ist darauf, dass die Papierschicht 1 vor dem Bedrucken auch derart definiert von der Unterseite 3 her beharzt sein kann, dass der obere Bereich der Faserstruktur 7 mit geringem oder ohne Harzanteil sich über eine vorgegebene Dicke, vorzugsweise über maximal 30% der Dicke der Faserstruktur 1 erstreckt.
  • Die Druck- oder Farbschicht 10 ist vorliegend mittels eines nicht dargestellten Inkjet-Digitaldruckers, also mittels des Tintenstrahldruckverfahrens aufgebracht worden, wenngleich auch andere Druckverfahren, insbesondere der Tiefdruck möglich sind. Dabei können sowohl lösemittelhaltige als auch wasserhaltige Tinten als Druckfarben eingesetzt werden.
  • In Fig. 3 ist ausschnittsweise das Bauteil 5 dargestellt, das den bereits erwähnten flächigen Grundkörper 4, insbesondere mit rechteckiger Form, aufweist. Der Grundkörper 4 kann ein- oder mehrlagig aufgebaut sein und insbesondere aus Holz- und/oder Kunststoffwerkstoffen bestehen. Insbesondere kann es sich bei dem Bauteil 5 um Holzwerkstoffplatten, wie MDF-, HDF- oder DKS-Platten oder um so genannte HPL (High Pressure Laminate)-Platten handeln. Bei dem Bauteil 5 kann es sich aber auch um dickere Folien, Pappe oder Gipskartonplatten handeln.
  • Bei dem in Fig. 3 dargestellten Bauteil 5 ist auf die Oberseite 11 des Grundkörpers 4 die bedruckte Papierschicht 1 aufgebracht und damit fest verbunden. Des Weiteren ist auf die Druckschicht 10 eine Schutzschicht 12 aufgebracht. Die Schutzschicht 12, die ebenfalls beharzt ist, dient zum Schutz der Druckschicht 10 vor UV-Strahlung und insbesondere vor mechanischer Beschädigung, Damit die Druckschicht 10 noch erkennbar ist, ist die Schutzschicht 12 transparent. In die Schutzschicht 12 können sehr harte Partikel, wie Korund, eingelagert sein. Hinzuweisen ist darauf, dass die Schutzschicht 12 in der Regel bei solchen Bauteilen 5 realisiert wird, die im Bodenbereich eingesetzt werden. Grundsätzlich kann auf die Schutzschicht 12 aber auch verzichtet werden. Dies gilt insbesondere bei Wand- und Deckenanwendungen sowie Möbelelementen.
  • In Fig. 10 ist schematisch das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Kurztaktpressverfahren dargestellt. Das Verfahren beginnt mit der an sich bekannten Herstellung des Papiers in einer Papiermaschine, was im Verfahrensschritt A dargestellt ist. Die Papierschicht 1 ist dabei noch Teil einer quasi unendlichen Papierbahn.
  • An die Papierherstellung schließt sich im Schritt B eine Oberflächenbehandlung durch Glätten der Oberseite 2 zur Vergleichmäßigung der Oberfläche und gegebenenfalls ein anschließendes feines Aufrauhen der zuvor geglätteten Oberfläche auf. Anschließend wird die Farbaufnahmemasse 9 auf bzw. in die Oberseite 2 auf- bzw, eingebracht.
  • Nach der Oberflächenbehandlung der mit der Farbaufnahmemasse 9 versehenen Papierschicht 1 erfolgt die Bedruckung und damit der Auftrag der Druckschicht 10 im Verfahrensschritt C. Die Bedruckung erfolgt im Tintenstrahldruckverfahren über Inkjet-Digitaldrucker. Beim Bedrucken kann die Papierschicht 1 noch Teil einer Papierbahn sein oder bereits Teil eines von der Papierbahn abgeschnittenen Bogens. Das Schneiden auf Bögen kann auch an späterer Stelle erfolgen. Teil des Verfahrensschritts C ist aber auch die Beheizung der Papierschicht vor, während und/oder nach dem Aufbringen der Farbschicht. Vorliegend ist es so, dass die Papierschicht 1 zwischen 30°C und 40°C, vorzugsweise bei etwa 35°C vorerwärmt wird, so dass die Farbe beim Bedrucken bereits auf die vorerwärmte Farbschicht trifft, was die Trocknung unterstützt. Beim Aufbringen der Tinte erfolgt eine Erwärmung über eine Strahlungsheizeinrichtung bei 42°C, die auf den Bereich der Papierschicht 1 gerichtet ist, der gerade bedruckt wird. Schließlich erfolgt auch noch nach dem Drucken über eine dritte Heizeinrichtung (beispielsweise über ein beheiztes Unterlageblech) eine so genannte Nachbeheizung ebenfalls zwischen 30°C und 40°C.
  • Im Verfahrensschritt D erfolgt die vollständige Durchbeharzung der bedruckten Papierschicht 1, so dass sich der Zustand gemäß Fig. 2 ergibt.
  • Im Verfahrensschritt E wird die Papierschicht 1 mit dem Grundkörper 4 verpresst. Gleichzeitig wird auch die Schutzschicht 12 in einer entsprechenden Presseinrichtung verpresst. Unter dem Druck und der Hitze der Pressplatten der Presseinrichtung schmilzt das Harz in der Papierschicht 1 und das Harz in der Schutzschicht 12 und härtet während des Pressvorgangs unmittelbar aus, so dass sich einerseits eine feste Verbindung der Papierschicht 1 zum Grundkörper 4 und andererseits eine feste Verbindung der Schutzschicht 12 auf der Papierschicht 1 ergibt. Aufgrund der Beharzung der Papierschicht 1 kommt es im Übrigen beim Verpressen zu einer derart festen Verbindung zwischen allen Schichtmaterialien, das ein unbeabsichtigtes Ablösen nicht befürchtet werden muss.
  • In Fig. 11 ist schematisch eine alternative Ausführungsform des Verfahrens dargestellt. Die Verfahrensschritt a und b entsprechen den zuvor erwähnten Verfahrensschritten A und B der Papierherstellung und der Aufbringung der Farbaufnahmemasse. Hieran schließt sich der Verfahrensschritt c an, wobei die Papierbahn von ihrer Unterseite her teilbeharzt wird. Die Teilbeharzung erfolgt definiert derart, dass der obere Bereich der Faserstruktur 7, jedenfalls aber die Oberseite der Faserstruktur 7 und die dort befindliche Farbaufnahmemasse 9, zumindest im Wesentlichen harzfrei bleiben.
  • Im Verfahrensschritt d wird die Papierschicht 1, die dann bereits auf Bögen geschnitten ist, auf den Grundkörper 4 durch Verpressen in der erwähnten Presseinrichtung aufgebracht. Die Papierschicht 1 ist in diesem Fall noch unbedruckt und weist auch keine oberseitige Schutzschicht 12 auf.
  • Nach dem Verpressen der noch unbedruckten Papierschicht 1 auf den Grundkörper 4 wird das unbedruckte Bauteil 5 nunmehr im Verfahrensschritt e ebenfalls im Tintenstrahldruckverfahren bedruckt. Parallel dazu oder unmittelbar anschließend erfolgt die Beheizung der aufgebrachten Druckschicht 10. Auch hier kann natürlich eine Vorwärmung der Papierschicht 1 vorgenommen werden. Hieran schließt sich die abschließende Verpressung der Schutzschicht 12 in der Presseinrichtung im Verfahrensschritt f an, um die Schutzschicht 12 nach Schmelzen und Aushärten des Harzes in der Schutzschicht 12 mit der Papierschicht 1 zu verbinden.
  • Wenngleich das in Fig. 11 dargestellte schematische Verfahren verfahrensmäßig aufwendiger ist, hat es den Vorteil, dass nicht bedruckte Bauteile 5 ohne weiteres vorgehalten werden können und die Bedruckung je nach Kundenwunsch bedarfsweise kurzfristig erfolgen kann.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Papierschicht
    2
    Oberseite
    3
    Unterseite
    4
    Grundkörper
    5
    Bauteil
    6
    Fasern
    7
    Faserstruktur
    8
    Zwischenräume
    9
    Farbaufnahmemasse
    10
    Druckschicht
    11
    Oberseite
    12
    Schutzschicht

Claims (14)

  1. Papierschicht (1) zum Herstellen eines flächigen, bedruckten oder bedruckbaren Bauteils (5), insbesondere für Boden-, Wand-, Decken- und/oder Möbelanwendungen, wobei die Papierschicht (1) vor oder nach dem Druckvorgang zum Aufbringen auf einen flächigen Grundkörper (4) des Bauteils (5) unter Druck- und/oder Hitzeeinfluss vorgesehen ist, wobei die Papierschicht (1) eine Fasern (6) aufweisende Faserstruktur (7) aufweist und wobei zwischen den Fasern (6) Zwischenräume (8) vorgesehen sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest oberseitig in der Faserstruktur (7) eine Farbaufnahmemasse (9) vorgesehen ist, die die Fasern (6) im oberseitigen Bereich der Faserstruktur (7) zumindest im Wesentlichen ummantelt, und dass an der Oberseite (2) der Papierschicht (1) offene Zwischenräume (8) der ummantelten Faserstruktur (7) verbleiben.
  2. Papierschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbaufnahmemasse (9) Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser zwischen 50 nm bis 400 nm, vorzugsweise zwischen 100 nm bis 300 nm und insbesondere 150 nm und 250 nm aufweist.
  3. Papierschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite (2) der Papierschicht (1) eine Mehrzahl offener Zwischenräume (8) mit einer Länge von größer 20 µm, vorzugsweise größer 30 µm und insbesondere größer 40 µm und/oder einer Öffnungsfläche von größer 250 µm2, vorzugsweise größer 500 µm2 und insbesondere größer 750 µm2 vorgesehen sind.
  4. Papierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite (2) pro Flächeneinheit [mm2] durchschnittlich wenigstens ein Zwischenraum (8), vorzugsweise mehr als drei und insbesondere mehr als 10 Zwischenräume (8) vorgesehen sind.
  5. Papierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstruktur (7) von einem Dekorpapier gebildet wird, das ein Flächengewicht ohne Beharzungsanteil aber mit Farbaufnahmemasse (9) zwischen 30 g/m2 und 300 g/m2, vorzugsweise zwischen 50 g/m2 und 120 g/m2 und insbesondere von etwa 70 g/m2 aufweist.
  6. Papierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierschicht (1) vor dem Bedrucken unbeharzt ist und erst nach dem Bedrucken beharzt wird oder dass die Papierschicht (1) vor dem Bedrucken derart definiert von der Unterseite (3) her beharzt ist, dass der obere Bereich der Faserstruktur (7) mit geringem oder ohne Harzanteil sich über maximal 30% der Dicke der Faserstruktur (7) erstreckt.
  7. Papierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht des Beharzungsanteil zwischen 5 g/m2 und 300 g/m2, vorzugsweise zwischen 20 g/m2 und 100 g/m2 liegt.
  8. Papierschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierschicht (1) vor, während und/oder nach dem Aufbringen der Farbschicht (10) beheizt bzw. erwärmt worden ist und dass, vorzugsweise, die Beheizung/Erwärmung bei einer Temperatur unterhalb der Reaktivierungstemperatur des Harzes und insbesondere im Bereich zwischen 30°C und 150°C erfolgt.
  9. Bedrucktes oder bedruckbares, flächiges Bauteil (5), insbesondere für Boden-, Wand-, Decken- und/oder Möbelanwendungen, mit einem flächigen Grundkörper (4) und einer auf den Grundkörper (4) aufgebrachten bedruckbaren oder bedruckten Papierschicht (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierschicht (1) vor oder nach dem Aufbringen auf den Grundkörper (4) bedruckt worden ist.
  11. Bauteil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) mit der Papierschicht (1) im Kurztaktpressverfahren direkt beschichtet worden ist.
  12. Bauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierschicht (1) mittels eines digitalen Druckverfahrens, insbesondere eines Tintenstrahldruckverfahrens bedruckt worden ist und dass, vorzugsweise als Druckfarbe lösemittelhaltige und/oder wasserhaltige Tinte verwendet worden ist.
  13. Verfahren zum Herstellen eines bedruckten, flächigen Bauteils (5) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei auf einen Grundkörper (4) des Bauteils (5) eine bedruckte Papierschicht (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 dadurch aufgebracht wird, dass der Grundkörper (4) mit der Papierschicht (1) in Kurztaktpressverfahren direkt beschichtet wird.
  14. Verfahren zum Herstellen eines bedruckbaren, flächigen Bauteils nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei auf einen Grundkörper (4) des Bauteils (5) eine unbedruckte Papierschicht (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 dadurch aufgebracht wird, dass die Papierschicht (1) zunächst auf das Bauteil (5) aufkaschiert, anschließend bedruckt und schließlich lackiert oder anderweitig beschichtet wird.
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