EP2313281B2 - Verfahren zum herstellen einer bedruckten oberfläche auf einem flächigen werkstück - Google Patents

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EP2313281B2
EP2313281B2 EP10741967.3A EP10741967A EP2313281B2 EP 2313281 B2 EP2313281 B2 EP 2313281B2 EP 10741967 A EP10741967 A EP 10741967A EP 2313281 B2 EP2313281 B2 EP 2313281B2
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EP
European Patent Office
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printing
droplets
aforementioned
carried out
workpiece
Prior art date
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René Pankoke
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Hymmen GmbH Maschinen und Anlagenbau
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    • B41M5/0076—Digital printing on surfaces other than ordinary paper on wooden surfaces, leather, linoleum, skin, or flowers

Definitions

  • a decorative coating e.g. a print of a reproduced wood structure or a stone tile motif
  • the flat workpieces are e.g. Wood-based panels, e.g. MDF boards (medium-density fibreboard), HDF boards (high-density fibreboard) or chipboard, the surface of which must be coated with a decorative coating for use as furniture parts, kitchen fronts or floors (e.g. laminate flooring).
  • both a plate-shaped material e.g. a chipboard, other wood fiber board or cement fiber board or the like
  • a workpiece in the form of rolled or web goods e.g. a veneer roll.
  • a flat workpiece is thus understood as a workpiece that is to be printed essentially in two dimensions.
  • the state of the art reveals two problem areas:
  • the decorative printing is either carried out by so-called indirect gravure printing machines, in which the printing ink is transferred from an engraved gravure roller via a rubber roller connected to compensate for tolerances in the workpiece and then remains on the workpiece surface.
  • This has the disadvantage of a lack of flexibility, since a change in the decoration (decoration image) inevitably leads to a change in the engraving roller and / or the printing ink.
  • the method according to the invention is intended to solve the problem of enabling an industrial method of production of decoratively printed, flat workpieces, in particular wood-based panels, solid wood panels or veneer, in which a very natural appearance is made possible by a high resolution of the printed image with industrial production capacities at the same time.
  • a capacity of> 500 m 2 / h, particularly preferably> 1000 m 2 / h should be achieved.
  • a flat workpiece consisting essentially of wood or wood components is coated by applying at least one liquid base layer, which is then coated is partially or completely dried.
  • digital inkjet printing in a run on the pretreated flat workpiece, with inkjet printing heads emitting droplets with a variable droplet size, and the smallest droplet size is ⁇ 20 pl and the small droplets differ from the larger droplets by at least a factor of two.
  • the veneer to be printed is available on rolls with typical lengths of 50 to 100 m.
  • the sheet goods are usually available with dimensions of 80-3,000 mm in width and 100-6,000 mm in length, particularly preferably 100-1,400 mm in width and 300-3,000 mm in length.
  • the sheet thicknesses usually coated are 1.5 to 50 mm, particularly preferably 3-20 mm.
  • Figure 1 shows a cross section through a decoratively coated flat workpiece. It shows a wood-based panel, for example chipboard or MDF board 10, which is coated with a veneer 11, ie the veneer is glued to the wood-based panel. This is followed by one or more base layers applied in liquid form, which function as ink-receiving layers 12, which are then printed with a layer of printing ink 13 by means of the method according to the invention.
  • a wear protection layer 14 can then be applied. In an alternative embodiment, this wear protection layer can also be omitted.
  • the wood-based panel or another type of panel e.g. a cement fiber board or other fiber board
  • no veneer layer 11 is glued on, but the one or more color receiving layers 12 are applied directly to the plate 10.
  • Figure 2 Here is a cross-section through a veneer, which is unrolled from the roll and coated. It shows the veneer from the roll 21, the one or more color receiving layers 22, applied thereon the digital printing ink 23 and a possible wear protection layer 24 applied in an alternative method according to the invention.
  • FIG. 3 In this Figure 3 the inventive method is shown with the process steps. It shows a development for a roll-shaped or web-shaped workpiece 31. This is followed by a first coating station for applying a liquid coating 32 as a base layer, as well as a drying station 33, for example for UV drying of UV-curing acrylates. The stations 32 and 33 can also be used several times connected in series for a layer structure with several layers.
  • the station 34 shows a digital printer for the passage of the web-shaped or sheet-shaped workpiece.
  • the station 34 comprises four print bars 35, each of which prints a color, for example cyan, magenta, yellow and black. Alternatively, a smaller or larger number of pressure bars 35 can also be used.
  • a predrying station 36 is alternatively arranged behind each pressure bar 35, which in an alternative embodiment can also be omitted.
  • Figure 4 In an alternative embodiment for printing on roll or web material, the process is divided into two steps. In a first step, the material is unwound from the roll in a station 41. It is then coated in station 42 and dried in station 43. Here, too, the stations 42 and 43 can be connected in series several times. The material that is then rewound is unwound again in a second method step and printed in station 44. Here again four pressure bars 45 are provided. The possible intermediate drying behind the individual pressure bars as in Figure 3 is not indicated here, but can also be present. With 47 a drying station and with 48 a subsequent winding station of the web-shaped or roll-shaped material is designated.
  • FIG. 5 shows an exemplary printed flat workpiece 51, which in this case has been printed with a wood replica.
  • the workpiece 51 comprises a few long wood pores or wood grains 52.
  • An indicated cutout 54 contains a knothole 53.
  • This section 54 is shown enlarged next to it at 55. It can be seen here how the knot hole is shown printed from different droplets 56 and 57 from the inkjet printer.
  • the droplet size of the droplets 56 and 57 can be different by a factor of 2 to 10 for the design of the print image. It can be seen that with large and small droplets a correspondingly good visual resolution and thus a lifelike replica of the knot can be achieved without having to print over the image several times.
  • print images can be produced with high resolution and print quality.
  • Figure 6 shows an additional coating station for a so-called screened coating, which in the method according to the invention in the sequence shown in Figure 3 can be inserted.
  • a new drying such as 33.
  • This station applies a screened coating to the surface of the flat workpiece 64.
  • This structure can take place, for example, in such a way that, after coating, individual small “hills” and “valleys” are formed on the surface of the flat workpiece 64, which are uniformly spaced from one another and are microscopically fine.
  • Such an anilox roller 61 is shown as known from the gravure printing process, as well as a template 62 with a liquid coating medium, e.g. lacquer, and a preferably rubberized transfer roller 62, which applies the liquid medium, which has been screened into small droplets by the anilox roller 61 and placed on the rubberized transfer roller 62 the flat workpiece 64 to be coated transfers.
  • a liquid coating medium e.g. lacquer
  • the result is a grid-like application of individual, spaced-apart coating points, as shown in a cutout 66, on the surface of the workpiece 64.
  • Figure 7 shows a device for the coating of a plate-shaped, flat workpiece.
  • a coating station 71 with a liquid medium is arranged in front of a drying station 72 and a digital printing station 73 with individual pressure bars 74. Furthermore, intermediate drying devices can also be provided between the individual pressure bars 74. Finally, the printing ink is dried in a station 75.
  • a wear protection layer possible in an alternative embodiment, can be applied as a liquid medium, which is then dried in a station 77.
  • the flat workpiece as rolled goods or sheet goods is first coated with a liquid ink-receiving layer in order to ensure the best possible subsequent printing.
  • a station as in FIG Figure 6 are interposed, for example after the drying station 72, in order to produce a correspondingly screened surface on the ink-receiving layer for a better printing result before printing.
  • a very important improvement in the state of the art by the method according to the invention is made by applying the base layer, which has a surface that allows significantly smaller droplet sizes (in particular ⁇ 20 ⁇ l) to be used. Furthermore, the running of the individual droplets and the different colors into one another in the ink printing process is prevented. This is a prerequisite for reproducing very fine structures and thus drawing a higher quality and more real-looking image on the veneer or on the white / monochrome surface of the workpiece (e.g. chipboard) than with the previous state of the art, with a high capacity at the same time the one-time printing in the run.
  • the base layer which has a surface that allows significantly smaller droplet sizes (in particular ⁇ 20 ⁇ l) to be used. Furthermore, the running of the individual droplets and the different colors into one another in the ink printing process is prevented. This is a prerequisite for reproducing very fine structures and thus drawing a higher quality and more real-looking image on the veneer or on the white / monochrome surface of the workpiece (e.g.
  • the flat workpiece in this example a wood-based panel, e.g. a chipboard, provided with a liquid coating.
  • This liquid coating can already be the surface to be printed (ink receiving layer).
  • several liquid coatings with complete or partial intermediate drying can also be selected, e.g. to remove existing pores or depressions in the workpiece, e.g. the chipboard, close.
  • the top and last applied liquid layer is also the color receiving layer.
  • the flat workpiece can also be one with a colored, e.g. wood-based panel with a white or otherwise unicoloured melamine coating, e.g. Chipboard.
  • a colored, e.g. wood-based panel with a white or otherwise unicoloured melamine coating e.g. Chipboard.
  • the wood-based panel (chipboard, MDF board, etc.) has been coated on one or both sides with a plain-colored decorative paper, which has been impregnated with a melamine resin, in a heating press (e.g. short-cycle press or continuous double belt press) so that the Melamine resin is cured and polymerized.
  • the liquid coating has a primer (adhesion promoter) or consists of a primer that mediates the adhesion between the digital printing ink and the cured melamine layer underneath.
  • the cured melamine layer can also be sanded in order to then be provided with the aforementioned liquid coating.
  • a fine grid of the same or alternatively a different liquid medium can be applied to the existing ink-receiving layer as the last layer as in FIG Figure 6 shown.
  • This microscopic grid can have a distance of less than 0.01 mm between the individual grid points.
  • the spacing between the grid points is between 0.01 mm and 0.25 mm.
  • the flat workpiece then passes through the printing station 34 as roll or web material or - as in our example - the chipboard as sheet material.
  • the printing station consists of printing bars for the respective color, i.e. four printing bars for four-color printing, for example.
  • Each individual print bar consists of a large number of print heads that are lined up in such a way that they print the corresponding print image across the width of the workpiece can submit.
  • an intermediate drying device 36 can also be arranged between the individual pressure beams 35. If the printing ink used is, for example, a UV-curing printing ink, this intermediate drying 36 can be formed from UV lamps.
  • the pressure on the flat workpiece takes place in such a way that the print heads are arranged upright and the flat workpiece is transported away under the print heads.
  • the print image is applied in one pass over the entire width of the flat workpiece. At no point on the workpiece are printed more than once on top of each other.
  • the print heads in the pressure bar (35) are designed in such a way that they can form different droplet sizes, in particular also small droplet sizes of less than 20 pl per droplet.
  • the number of different droplet sizes (“gray levels”) is up to 15 different gray levels, in a particularly preferred form it is 3-8 different gray levels.
  • the image printed in one pass which is in Figure 5 is shown again, is visually appealing and, due to the different droplet sizes, represents a high visual resolution and thus a very realistic representation of the wood decor or stone decor or other decorative surface.
  • a wear protection layer can then be applied to the decoratively printed surface, which is also applied in a liquid state and then dried.
  • additions that make the surface properties positive can be added to this liquid wear protection layer.
  • These admixtures can be, for example, corundum (AlO 2 ) to increase the abrasion resistance or chemical nanoparticles that improve the scratch resistance of a liquid applied paint.
  • the liquid applied medium before printing can be a UV-curing acrylate, which is printed with UV printing inks likewise produced on an acrylate basis in the inkjet process.
  • other liquid media and digital inks that adhere to them can also be used for the printing machine used.

Description

  • Es gibt bereits seit längerer Zeit verschiedene Verfahren, um flächige Werkstücke dekorativ zu beschichten. Dabei kann eine dekorative Beschichtung, z.B. ein Druck einer nachgebildeten Holzstruktur oder auch ein Steinfliesenmotiv sein, die flächigen Werkstücke sind z.B. Holzwerkstoffplatten, z.B. MDf-Platten (mitteldichte Faserplatten), HDF-Platten (hochdichte Faserplatten) oder Spanplatten, die in ihrer Oberfläche für die Nutzung als Möbelteile, Küchenfronten oder Fußboden (z.B. Laminatfußboden) dekorativ beschichtet werden müssen.
  • Auch sind in der Vergangenheit verschiedene Versuche gestartet worden, ein günstiges Holz mit wenig sichtbarer Struktur, z.B. Kiefernholz, durch farbliches Bedrucken in seiner optischen Anmutung so zu verändern, dass es einem teureren und z.B. stärker gemaserten Holzart ähnlich sieht. Dies gilt sowohl für den Druck auf Massivholzplatten als auch für den Druck auf Furniere bzw. furnierte Platten, z.B. mit Furnier beschichtete Holzwerkstoffplatten.
  • Als flächiges Werkstück im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei sowohl ein plattenförmiger Werkstoff, z.B. eine Spanplatte, sonstige Holzfaserplatte oder auch Zementfaserplatte oder ähnliches verstanden, als auch ein in Form von Rollen- oder Bahnware vorliegendes Werkstück, z.B. eine Furnierrolle. Ein flächiges Werkstück wird somit als ein im wesentlichen zweidimensional zu bedruckendes Werkstück verstanden.
  • Der Stand der Technik offenbart dabei zwei Problemkreise: Der dekorative Druck wird entweder von sogenannten indirekten Tiefdruckmaschinen ausgeführt, bei denen die Druckfarbe von einer gravierten Tiefdruckwalze über eine zum Ausgleichen von Toleranzen im Werkstück zwischengeschaltete Gummiwalze übertragen wird und dann auf der Werkstückoberfläche verbleibt. Dies hat den Nachteil mangelnder Flexibilität, da ein Wechsel des Dekors (Dekorbildes) zwangsweise zu einem Wechsel der Gravurwalze und/oder der Druckfarbe führt.
  • Alternativ wird bereits die digitale Tintenstrahltechnologie eingesetzt, die allerdings bei dem direkten Drucken auf die Werkstückoberfläche mit relativ großen Tropfen (üblicherweise > 40 pl Tröpfchenvolumen) dazu führt, dass feine Strukturen nicht nachgebildet werden können. Außerdem wird die Farbe der großvolumigen Tröpfchen im Falle von offenporigem Holz von diesen aufgenommen und verläuft in Richtung der Holzmaserung. Eine solche digitale Druckvorrichtung ist in der US 2002/0061389 offenbart.
  • Dadurch ist die Auswahl der zu druckenden Holzdekore oder Holzanmutungen auf die Furnier- oder Holzoberfläche stark eingeschränkt.
  • Auch bei dem Digitaldruck auf vorbehandelte weißgrundierte Flächen stellt sich nach dem heutigen Stand der Technik das große Tröpfchenvolumen im Tintenstrahldruck als Problem dar. Um eine gute Auflösung und damit ein natürlich wirkendes Druckbild zu erhalten, muß die Fläche mehrfach jeweils um eine halbe Tröpfchengröße oder weniger versetzt bedruckt werden. Dies geschieht nach dem Stand der Technik mit einem sich bewegenden Druckkopf, der über das stehende zu bedruckende Medium mehrfach hin- und herbewegt wird und dadurch Bilder aufeinanderdruckt. Alternativ wird bei einem einfachen Druck über die Fläche mit großen Tröpfchenvolumen die schlechte Qualität zum Teil bewusst in kauf genommen.
    • Aufgabenstellung
  • Vor diesem Hintergrund soll das erfindungsgemäße Verfahren die Aufgabenstellung lösen, eine industrielle Produktionsweise von dekorativ bedruckten, flächigen Werkstücken, insbesondere HolzwerkstofFplatten, Massivholzplatten oder Furnier, zu ermöglichen, bei dem ein sehr naturgetreues Aussehen durch eine hohe Auflösung des Druckbildes bei gleichzeitig industriellen Produktionskapazitäten ermöglicht wird. Dabei soll gleichzeitig statt der heute mit Tintenstrahltechnologie mit größerem Tröpfchenvolumen üblichen geringen Kapazitäten von 40-80 m2/h eine Kapazität von > 500 m2/h, besonders bevorzugt > 1000 m2/h erreicht werden.
  • Zusätzlich soll im Falle der Bedruckung eines Furnieres, welches industriell häufig als Rollenware geliefert wird, eine industrielle Weiterverarbeitung ohne das Risiko von Rissbildung im Furnier möglich sein.
  • Gelöst wird diese Aufgabenstellung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer dekorativ bedruckten Oberfläche auf einem flächigen Werkstück wird zunächst ein flächiges, im wesentlichen aus Holz oder Holzbestandteilen bestehendes Werkstück durch Auftrag von mindestens einer flüssigen Grundschicht beschichtet, die dann teilweise oder vollständig getrocknet wird. Anschließend erfolgt ein digitales Tintenstrahldrucken im Durchlauf auf das vorbehandelte flächige Werkstück, wobei beim Tintenstrahldrucken Tintenstrahldruckköpfe Tröpfchen mit einer variablen Tröpfchengröße ausgeben werden, und die kleinste Tröpfchengröße < 20 pl ist und die kleinen Tröpfchen von den größeren Tröpfchen sich um mindestens den Faktor zwei unterscheiden.
  • Dadurch erfolgt eine effektive Beschichtung des Werkstückes mit hoher Kapazität und hoher Qualität. Die Bedruckung des Werkstücks auf der Grundschicht mit unterschiedlich großen Tröpfchen ermöglicht eine sehr hohe Auflösung eines Bildes, so dass optisch ansprechende Produkte erhalten werden. Zudem kann bei Bedarf auch eine vollflächige Beschichtung durch große Tröpfchen bereitgestellt werden. Dies erhöht den möglichen Einsatzbereich der Druckvorrichtung. Ferner kann die Tröpfchengröße auch in Abhängigkeit von der gewählten Grundschicht gewählt werden, so dass bei einem saugfähigem Untergrund größere Tröpfchen eingesetzt werden als bei einem nicht saugfähigem Untergrund.
  • Dabei steht das zu bedruckende Furnier als Rollenware mit typischen Längen von 50 bis 100 m zur Verfügung. Die Plattenware steht üblicherweise mit Abmessungen von 80-3.000 mm Breite und 100-6.000 mm Länge, besonders bevorzugt 100-1.400 mm Breite und 300-3.000 mm Länge, zur Verfügung. Die üblicherweise beschichteten Plattenstärken liegen bei 1,5 bis 50 mm, besonders bevorzugt 3-20 mm Stärke.
  • Im folgenden werden die anliegenden Figuren 1 - 7 beschrieben. Danach wird das erfindungsgemäße Verfahren in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt.
    • Beschreibung der Figuren 1-7
  • Figur 1 stellt einen Querschnitt durch ein dekorativ beschichtetes flächiges Werkstück dar. Es zeigt eine Holzwerkstoffplatte, z.B. Spanplatte oder MDF-Platte 10, die mit einem Furnier 11 beschichtet ist, d.h. das Furnier ist auf die Holzwerkstoffplatte aufgeklebt. Danach kommt eine oder mehrere flüssig aufgetragene Grundschichten, die als Farbempfangsschichten 12 fungieren, die sodann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Schicht Druckfarbe 13 bedruckt werden. Anschließend kann noch eine Verschleißschutzschicht 14 aufgebracht werden. In einer alternativen Ausführungsform kann diese Verschleißschutzschicht auch entfallen.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist auf die Holzwerkstoffplatte oder eine anders geartete Platte, z.B. eine Zementfaserplatte oder sonstige Faserplatte keine Furnierschicht 11 aufgeklebt, sondern die eine oder mehrere Farbempfangsschichten 12 sind direkt auf die Platte 10 aufgetragen.
  • Figur 2 : Hier ist ein Querschnitt durch ein Furnier, welches von der Rolle abgerollt und beschichtet wird, dargestellt. Es zeigen das Furnier von der Rolle 21, die eine oder mehrere Farbempfangsschichten 22, darauf aufgebracht die Digitaldrucktinte 23 sowie eine mögliche in einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachte Verschleißschutzschicht 24.
  • Figur 3 : In dieser Figur 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren mit den Verfahrensschritten dargestellt. Es zeigt eine Abwicklung für ein rollenförmiges oder bahnförmiges Werkstück 31. Danach folgt eine erste Beschichtungsstation für den Auftrag einer flüssigen Beschichtung 32 als Grundschicht, sowie eine Trocknungsstation 33, z.B. für eine UV-Trocknung von UV-härtenden Acrylaten. Die Stationen 32 und 33 können auch mehrfach hintereinander geschaltet für einen Schichtaufbau mit mehreren Schichten eingesetzt werden. Die Station 34 zeigt einen digitalen Drucker für den Durchlauf des bahnförmigen oder blattförmigen Werkstückes. Die Station 34 umfasst vier Druckbalken 35, die jeweils eine Farbe drucken, beispielsweise Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Alternativ können auch eine geringere oder eine größere Anzahl von Druckbalken 35 eingesetzt werden. Hinter jedem Druckbalken 35 ist alternativ eine Vortrocknungsstation 36 angeordnet, die in einer alternativen Ausführungsform auch entfallen kann.
  • Abschließend erfolgt eine vollständige Trocknung/Aushärtung in einer Station 37 sowie die anschließende Wiederaufwicklung des bahnförmigen Materials 38.
  • Figur 4 : In einer alternativen Ausgestaltungsform für den Druck auf rollen- oder bahnförmiges Material ist das Verfahren in zwei Schritte unterteilt. In einem ersten Schritt wird in einer Station 41 das Material von der Rolle abgewickelt. Danach wird es in der Station 42 beschichtet und in der Station 43 getrocknet. Auch hier können die Stationen 42 und 43 mehrfach hintereinander geschaltet sein. Das dann wieder aufgewickelte Material wird in einem zweiten Verfahrensschritt wieder abgewickelt und in der Station 44 bedruckt. Hier sind wiederum vier Druckbalken 45 vorgesehen. Die mögliche Zwischentrocknung hinter den einzelnen Druckbalken wie in Figur 3 ist hier nicht angedeutet, kann aber ebenfalls vorhanden sein. Mit 47 ist eine Trocknungsstation und mit 48 eine sich anschließende Aufwickelstation des bahnförmigen oder rollenförmigen Materials bezeichnet.
  • Figur 5 stellt ein beispielhaft bedrucktes flächiges Werkstück 51 dar, welches in diesem Fall mit einer Holznachbildung bedruckt worden ist. Das Werkstück 51 umfasst einige lange Holzporen oder Holzmaserungen 52. Ein angedeuteter Ausschnitt 54 enthält ein Astloch 53.
  • Dieser Ausschnitt 54 ist daneben vergrößert dargestellt bei 55. Hier ist erkennbar, wie das Astloch gedruckt aus unterschiedlichen Tröpfchen 56 und 57 aus dem Tintenstrahldrucker dargestellt ist. Beispielhaft sind zwei Tröpfchen 56 für ein großes Tröpfchenvolumen von z.B. mehr als 40 pl sowie ein kleines Tröpfchen 57 für z.B. weniger als 20 pl dargestellt. Die Tröpfchengröße der Tröpfchen 56 und 57 kann für die Gestaltung des Druckbildes um den Faktor 2 bis 10 verschieden sein. Es lässt sich erkennen, dass mit großen und kleinen Tröpfchen eine entsprechend gute visuelle Auflösung und damit naturgetreue Nachbildung des Astloches erreicht werden kann, ohne dass mehrfach über das Bild hinüber gedruckt werden muß. Zudem lassen sich Druckbilder mit hoher Auflösung und Druckqualität herstellen.
  • Figur 6 zeigt eine zusätzliche Beschichtungsstation für eine sogenannte gerasterte Beschichtung, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren in den Ablauf, der in Figur 3 dargestellt ist, eingefügt werden kann. So kann z.B. nach Durchlauf des bahnförmigen Materials durch die Stationen 32 und 33 aus der Figur 3 eine weitere Station, wie sie in Figur 6 dargestellt ist, eingefügt werden und danach eine neue Trocknung, wie 33.
  • Diese Station trägt eine gerasterte Beschichtung auf die Oberfläche des flächigen Werkstückes 64 auf. Das bedeutet, dass das flächige Werkstück 64 nicht gleichmäßig mit einer flüssigen Beschichtung beaufschlag wird, sondern über eine Rasterwalze ähnlich wie im Tiefdruckverfahren eine wiederkehrende strukturierte Beschichtung erfolgt. Diese Struktur kann z.B. dergestalt erfolgen, dass sich auf der Oberfläche des flächigen Werkstückes 64 nach der Beschichtung einzelne kleine "Hügel" sowie "Täler" bilden, die einen gleichmäßigen Abstand zueinander haben und mikroskopisch fein sind. In Figur 6 ist eine solche Rasterwalze 61 wie aus dem Tiefdruckverfahren bekannt dargestellt, sowie eine Vorlage 62 mit flüssigem Beschichtungsmedium, z.B. Lack, und eine vorzugsweise gummierte Übertragungswalze 62, die das durch die Rasterwalze 61 in kleine Tröpfchen gerasterte und auf die gummierte Übertragungswalze 62 aufgelegte flüssige Medium auf das zu beschichtende flächige Werkstück 64 überträgt.
  • Als Ergebnis ergibt sich auf der Oberfläche des Werkstückes 64 ein rasterförmiger Auftrag einzelner beabstandeter Beschichtungspunkte, wie er in einem Ausschnitt 66 dargestellt.
  • Figur 7 stellt eine Vorrichtung für die Beschichtung eines plattenförmigen flächigen Werkstückes dar. Eine Beschichtungsstation 71 mit einem flüssigen Medium ist vor einer Trocknungsstation 72 und einer digitalen Druckstation 73 mit einzelnen Druckbalken 74 angeordnet. Ferner können zwischen den einzelnen Druckbalken 74 auch Zwischentrocknungseinrichtung vorgesehen sein. Abschließend wird die Druckfarbe in einer Station 75 getrocknet. In der dann folgenden Station 76 kann eine in einer alternativen Ausführungsform mögliche Verschleißschutzschicht als flüssiges Medium aufgebracht werden, welche dann in einer Station 77 getrocknet wird.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das flächige Werkstück als Rollenware oder als Blattware zunächst mit einer flüssigen Farbempfangsschicht beschichtet, um eine bestmögliche anschließende Bedruckung zu gewährleisten.
  • In alternativen Ausführungsformen kann auch hier eine Station wie in Figur 6 dargestellt zwischengeschaltet werden, z.B. hinter die Trocknungsstation 72, um vor dem Druck eine entsprechend gerasterte Oberfläche auf der Farbempfangsschicht für ein besseres Druckergebnis zu erzeugen.
  • Eine sehr wichtige Verbesserung des Standes der Technik durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt durch den Auftrag der Grundschicht, die eine Oberfläche besitzt, dass dadurch wesentlich kleinere Tröpfchengrößen (insbesondere < 20 pl) verwendet werden können. Ferner wird das Verlaufen der einzelnen Tröpfchen und der verschiedenen Farben ineinander im Tintendruckverfahren verhindert. Dies ist Voraussetzung dafür, um sehr feine Strukturen nachzubilden und damit ein qualitativ hochwertigeres und echter wirkendes Bild auf dem Furnier oder auf der weißen/einfarbigen Fläche des Werkstückes (z.B. Spanplatte) zu zeichnen als nach dem bisherigen Stand der Technik, bei gleichzeitig hoher Kapazität durch das einmalige Bedrucken im Durchlauf.
  • Im folgenden soll noch einmal umfassend eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Zunächst wird das flächige Werkstück, in diesem Beispielsfall eine Holzwerkstoffplatte, z.B. eine Spanplatte, mit einer flüssigen Beschichtung versehen. Diese flüssige Beschichtung kann bereits die zu bedruckende Oberfläche sein (Farbempfangsschicht). In einer alternativen Ausführungsform können auch mehrere flüssige Beschichtungen mit vollständiger oder teilweiser Zwischentrocknung gewählt werden, z.B. um vorhandene Poren oder Vertiefungen in dem Werkstück, z.B. der Spanplatte, zu schließen. Die oberste und zuletzt aufgetragene flüssige Schicht ist in diesem Fall gleichzeitig die Farbempfangsschicht.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann das flächige Werkstück auch eine mit einer farbigen, z.B. weißen oder anders unifarbigen Melaminbeschichtung versehene Holzwerkstoffplatte, z.B. Spanplatte, sein. In diesem Fall ist die Holzwerkstoffplatte (Spanplatte, MDF-Platte o.ä.) ein- oder beidseitig mit einem unifarbenen Dekorpapier, welches mit einem Melaminharz imprägniert worden ist, in einer Heizpresse (z.B. Kurztaktpresse oder kontinuierlicher Doppelbandpresse) beschichtet worden, so dass das Melaminharz ausgehärtet und auspolymerisiert ist.
  • Diese so vorbereitete Holzwerkstoffplatte wird dann mit einer flüssigen Beschichtung versehen. In diesem Fall weist die flüssige Beschichtung einen Primer (Haftvermittler)auf oder besteht aus einem Primer, der die Haftung zwischen der Digitaldruckfarbe und der darunterliegenden ausgehärteten Melaminschicht vermittelt. Alternativ kann die ausgehärtete Melaminschicht auch angeschliffen werden, um dann mit der genannten flüssigen Beschichtung versehen zu werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann als letzte Schicht auf die bestehende Farbempfangsschicht ein feines Raster aus einem gleichen, alternativ aus einem anderen flüssigen Medium aufgetragen werden wie in Figur 6 dargestellt. Dieses mikroskopische Raster kann einen Abstand von weniger als 0,01 mm zwischen den einzelnen Rasterpunkten haben. In einer alternativen Ausführungsform liegt der Abstand der Rasterpunkte zwischen 0,01 mm und 0,25 mm. Der Vorteil dieser gerasterten Oberfläche als Farbempfangsschicht liegt darin, dass die Ausbreitung sowohl der kleineren als auch der größeren Tintenstrahlströpfchen, d.h. kleiner als 20 pl aber auch größer als 40 pl, insbesondere 6pl bis 40pl, gesteuert wird. Es gibt ein klareres Bild und weniger Verlaufen der Tröpfchen.
  • Anschließend durchläuft das flächige Werkstück als Rollen- oder Bahnware oder - wie in unserem Beispielfall - die Spanplatte als Plattenware die Druckstation 34. Die Druckstation besteht aus Druckbalken für die jeweilige Farbe, also beispielsweise bei einem Vierfarbendruck aus vier Druckbalken. Jeder einzelne Druckbalken besteht aus einer Vielzahl von Druckköpfen, die so aneinandergereiht sind, dass sie lückenlos über die Breite des Werkstückes das entsprechende Druckbild abgeben können. In einer alternativen Ausführungsform kann zwischen den einzelnen Druckbalken 35 noch eine Zwischentrocknung 36 angeordnet sein. Wenn die verwendete Druckfarbe beispielsweise eine UV-aushärtende Druckfarbe ist, kann diese Zwischentrocknung 36 aus UV-Strahlern ausgebildet sein.
  • Der Druck auf das flächige Werkstück erfolgt dergestalt, dass die Druckköpfe stehend angeordnet sind und das flächige Werkstück unter den Druckköpfen hinweg transportiert wird. Dabei wird über die gesamte Breite des flächigen Werkstücks das Druckbild in einem Durchgang aufgetragen. An keiner Stelle des Werkstücks wird also mehrfach übereinander gedruckt. Die Druckköpfe in den Druckbalken (35) sind derartig ausgeprägt, dass sie unterschiedliche Tröpfchengrößen ausbilden können, insbesondere auch kleine Tröpfchengrößen von weniger als 20 pl pro Tröpfchen. Die Anzahl der verschiedenen Tröpfchengrößen ("Graustufen") liegt bei bis zu 15 verschiedenen Graustufen, in einer besonders bevorzugten Ausprägungsform bei 3-8 verschiedenen Graustufen. Das so in einem Durchlauf bedruckte Bild, welches in Figur 5 noch einmal dargestellt ist, ist optisch ansprechend und stellt durch die unterschiedlichen Tröpfchengrößen eine hohe visuelle Auflösung und damit eine sehr realitätsnahe Darstellung des Holzdekors oder Steindekors oder der sonstigen dekorativen Oberfläche dar.
  • Anschließend kann auf die so dekorativ bedruckte Oberfläche noch eine Verschleißschutzschicht aufgebracht werden, die ebenfalls in einem flüssigen Zustand aufgetragen und anschließend getrocknet wird. In einer alternativen Ausführungsform können dieser flüssigen Verschleißschutzschicht noch Beimengungen, die die Oberflächeneigenschaften positiv gestalten, zugegeben werden. Diese Beimengungen können z.B. Korund (AlO2) zur Erhöhung der Abriebsfestigkeit sein oder auch chemische Nanopartikel, die die Kratzfestigkeit eines flüssig aufgetragenen Lackes verbessern. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das flüssig aufgetragene Medium vor dem Druck (Farbempfangsschicht) ein UV-aushärtendes Acrylat sein, welches mit ebenfalls auf Acrylatbasis hergestellten UV-Druckfarben im Tintenstrahlverfahren bedruckt wird. Selbstverständlich können auch andere flüssige Medien und entsprechend darauf haftende digitale Tinten für die verwendete Druckmaschine eingesetzt werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Herstellen einer dekorativ bedruckten Oberfläche auf einem flächigen Werkstück mit folgenden Schritten:
    - Vorbehandeln eines flächigen, im wesentlichen aus Holz oder Holzbestandteilen bestehenden Werkstückes durch Auftrag von mindestens einer flüssigen Grundschicht (12, 22);
    - Teilweises oder vollständiges Trocknen der mindestens einen aufgetragenen flüssigen Grundschicht (12, 22);
    - digitales Tintenstrahldrucken im Durchlauf auf das vorbehandelte flächige Werkstück, wobei beim Tintenstrahldrucken Tintenstrahldruckköpfe Tröpfchen mit einer variablen Tröpfchengröße ausgeben und das Werkstück mit unterschiedlich großen Tröpfchen bedruckt wird, wobei die kleinste Tröpfchengröße < 20 pl ist und die kleinen Tröpfchen von den größeren Tröpfchen sich um mindestens den Faktor zwei unterscheiden, wobei
    - das Drucken mit UV-härtender Druckfarbe erfolgt, und
    - die mindestens eine flüssige Grundschicht (11, 12) als Farbempfangsschicht in Form eines UV-aushärtendes Acrylatlacks aufgebracht wird und die nachfolgende Trocknung durch eine UV-Strahlenaushärtung erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Werkstück eine bereits vorher mit einem ausgehärteten Melaminfilm beschichtete Holzwerkstoffplatte ist, und die flüssig aufgetragene Grundschicht (12, 22) ein Haftvermittler zwischen dem Melamin und der darauffolgenden Druckfarbe für das Tintenstrahldrucken ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Werkstück aus einer mit einem imprägnierten Melaminfilm beschichteten und in einer Heizpresse ausgehärteten Holzwerkstoffplatte besteht, die vor der darauffolgenden flüssigen Beschichtung in einer Schleifmaschine angeschliffen wird, wobei der letzte Schliff mit einer Korngröße von 180 oder feiner, besonders bevorzugt mit einer Korngröße von 220 oder feiner, gemacht wird.
  4. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftrag einer oder mehrerer flüssiger Grundschichten (12, 22) ein gerasteter Auftrag mit einem flüssigen Medium mit einem Abstand der Rasterpunkte zwischen 0,001 bis 0,25 mm, insbesondere zwischen 0,01 bis 0,1 mm, erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem digitalen Drucken eine weitere Beschichtung mit einer oder mehreren Verschleißschutzschichten erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstück ein Furnier beschichtete wird, und das Furnier nach der Trocknung der Farbempfangsschicht derartig biegsam bleibt, dass es als auflaminierbares Kantenmaterial für Möbel und Fußböden verwendbar ist.
  7. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Drucken das Volumen der einzelnen digital gedruckten Tröpfchen in einem Bereich von mindestens 15pl bis 30pl, insbesondere mindestens 10pl bis 40pl liegt.
  8. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Drucken das Volumen der kleinsten verwendeten Tröpfchen kleiner 20 pl ist.
  9. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucken mit mehreren Farben erfolgt, vorzugsweise mit vier Farben.
  10. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe nach dem Drucken aller verwendeten Farben ausgehärtet wird.
  11. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Drucken zumindest einer der verwendeten Farben eine Zwischentrocknung erfolgt und anschließend ein Drucken mit einer weiteren Farbe erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckten Tröpfchen beabstandet voneinander aufgedruckt werden und dadurch nicht ineinander verfließen, sondern durch schnelles Trocknen als Tröpfchen mikroskopisch sichtbar bleiben.
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