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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum effizienten Druck eines Dekors auf ein Trägermaterial. Erfindungsgemäß wird die Auftragsmenge einer Grundierung auf ein Trägermaterial an ein zu druckendes Dekor angepasst.
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Mit einem Dekor versehene Trägermaterialien, wie z.B. Holzwerkstoffplatten, werden typischerweise als Bodenbelagselemente oder zur Verkleidung von Wänden und Decken verwendet. Hierzu wurden in der Vergangenheit die Trägermaterialien meist mit einem Dekorpapier beschichtet, wobei der Vielfältigkeit an verschieden gemusterten Dekorpapieren keine Grenzen gesetzt waren bzw. sind. Als Alternative zur Verwendung von Dekorpapieren hat sich in der Vergangenheit das direkte Bedrucken von Trägermaterialien entwickelt, da ein Bedrucken von Papier und dessen nachträgliches Kaschieren oder Direktbeschichten auf die Trägermaterialien entfällt.
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Die hierbei hauptsächlich zum Einsatz kommenden Drucktechniken sind das Tiefdruckverfahren und das Digitaldruckverfahren. Das Tiefdruckverfahren ist eine Drucktechnik, bei der die abzubildenden Elemente als Vertiefungen in einer Druckform vorliegen, die vor dem Druck eingefärbt wird. Die Druckfarbe befindet sich vornehmlich in den Vertiefungen und wird aufgrund von Anpressdruck der Druckform und von Adhäsionskräften auf den zu bedruckenden Gegenstand wie z.B. ein Trägermaterial übertragen. Beim Digitaldruck hingegen wird das Druckbild direkt von einem Computer in eine Druckmaschine wie z.B. einem Laserdrucker oder Tintenstrahldrucker übertragen. Dabei entfällt die Verwendung einer statischen Druckform.
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Beim digitalen Drucken wird zum Beispiel das Farbsystem CMYK oder CMRK genutzt. Das CMYK-Farbmodell ist ein subtraktives Farbmodell, wobei die Abkürzung CMYK für die drei Farbbestandteile Cyan, Magenta, Yellow (gelb) und den Schwarzanteil Key als Farbtiefe steht. Beim CMRK-Farbsystem wird statt Magenta Rot verwendet. Mit diesen Farbsystemen lässt sich ein Farbraum (Gamut) abbilden, der vielen Anforderungen aus verschiedensten Bereichen genügt.
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Farbabweichungen der Trägermaterialien beeinflussen das Druckergebnis und wirken sich damit unmittelbar auf die Druckqualität aus. Daher werden Trägermaterialien grundiert, um einen einheitlichen Druckgrund zu schaffen. Auftragsmengen von 30 g/m2 bis zu 80 g/m2 sind dabei keine Seltenheit.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass der Weißgrad bzw. die Farb- oder Helligkeit der Grundierungsschicht mit einer geeigneten Messtechnik überwacht wird, um bei Abweichungen von vorgegebenen Sollwerten regulierend eingreifen zu können. So kann dafür Sorge getragen werden, dass einheitliche Weißgrade für alle Dekore eines Dekorplattenherstellers verwendet werden und damit ein gleichbleibendes Druckergebnis erzielt wird. Mit dieser Problemstellung befasst sich beispielsweise die
EP 2 860 037 A1 . So kann ein gleichbleibendes Druckergebnis erreicht werden. Die Materialkosten für den Auftrag der Grundierschichten stellen daher in den bekannten Druckverfahren einen nicht geringen Kostenfaktor dar.
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Die digitalen Dekordatensätze, die die Farbwerte zum Drucken der jeweiligen Dekore umfassen, werden auf den so geschaffenen einheitlichen Druckgrund abgestimmt. Egal welches Druckverfahren verwendet wird (Digitaldruck oder Tiefdruck), die verwendeten Drucktinten und deren Auftragsmengen stellen einen entscheidenden Kostenfaktor dar.
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Die Kosten für Drucktinten und Grundierungen steigen stetig, so dass eine Einsparung bei diesen Materialien bei gleichbleibend guter Druckqualität wünschenswert ist und unmittelbar die Wirtschaftlichkeit eines Dekordrucks erhöhen würde.
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde den Druck eines Dekors auf ein Trägermaterial kosteneffizienter zu gestalten und insbesondere Drucktinte und/oder Grundierung einzusparen.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11.
Detaillierte Beschreibung
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zum effizienten Drucken eines Dekors auf ein Trägermaterial zur Verfügung. Als Dekor können alle möglichen Fantasiedekore oder auch Dekore, die natürlichen Werkstoffen nachempfunden sind dienen. Beliebt sind beispielsweise Holzdekore, Steindekor oder auch Fliesenimitationen.
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Erfindungsgemäß wird ein Dekor in Form einer digitalen Datei zur Verfügung gestellt. Aus der digitalen Datei wird ein digitaler Dekordatensatz erstellt und gespeichert, welcher die Farbwerte zum Drucken des Dekors umfasst.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Trägermaterial zur Verfügung gestellt. Bevorzugt ist das Trägermaterial plattenförmig.
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Prinzipiell kann jede Art von plattenförmigem Trägermaterial verwendet werden, welches dem Fachmann im Zusammenhang mit Dekordruck im Bereich der Bodenbelagselemente und Verkleidung von Wänden und Decken bekannt sind.
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In einer Ausführungsform ist das Trägermaterial ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Papier, Glass, Metall, Folien, Holzwerkstoffe, insbesondere MDF-, HDF- und CDF-Platten, Furniere, Lackschichten, Kunststoffplatten, KIWI-Platten und anorganische Trägerplatten, wie z.B. Zementspan-, Zementfaser- und Gipsfaser-Platten.
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KIWI-Platten weisen eine Mischung aus einem Holzwerkstoff und Papier sowie Bindemittel auf und sind PVC-frei. Beispielsweise bestehen diese Platten zu ca. 80 % aus Holz und zu ca. 20 % aus Papier und Bindemittel.
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Weiterhin wird eine Grundierung zur Verfügung gestellt. Die Grundierung ist erfindungsgemäße eine pigmentierte Grundierung, das heißt, sie weist Pigmente einer Farbe, besonders bevorzugt Pigmente einer hellen Farbe, besonders bevorzugt mindesten ein Weißpigment auf.
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Weißpigmente sind unbunte anorganische Pigmente mit einem hohen Brechungsindex (größer als 1,8), die vor allem zur Erzeugung von optischer Weiße in Anstrichmitteln oder als Füllstoff in z. B. Kunststoffen verwendet werden. Weißpigmente gemäß der Erfindung können ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Titandioxid, Lithopone, Bariumsulfat, Zinkoxid, Zinksulfid und Calciumsulfat. Lithopone ist ein Weißpigment, das Bariumsulfat und Zinksulfid beinhaltet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders umweltfreundlich, da als Weißpigmente keine Verbindungen eingesetzt werden, die giftige Schwermetalle enthalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird Titandioxid als Weißpigment in der wasserbasierten pigmentierten Grundierung eingesetzt, da Titandioxid den höchsten Brechungsindex und somit die höchste Deckkraft unter den bekannten Weißpigmenten aufweist.
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Als Grundierung kann eine pigmenthaltige wässrige Harzlösung und/oder eine pigmenthaltige strahlenhärtbare Spachtelmasse auf die zu bedruckende Seite des Trägermaterials aufgebracht werden. Als Grundierungsmittel sind z.B. wässrige Harzlösungen wie Melamin-Formaldehyd-Harz, Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz einsetzbar, die Pigmente aufweisen. Es ist ebenfalls möglich, das Trägermaterial mit 1K/2K-Acrylat-, UV- und/oder ESH-Spachtel vorzubeschichten bzw. zu grundieren, welcher mindestens ein Pigment aufweist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Grundierung eine wässrige Harzlösung auf, insbesondere eine wässrige Lösung eines Melamin-Formaldehyd-Harzes, Harnstoff-Formaldehyd-Harzes oder Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harzes. Das Flüssigharz kann zusätzlich geeignete Netzmittel, Härter, Trennmittel und Entschäumer aufweisen.
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In einer anderen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens kann das Trägermaterial mit 1 K/2K-Acrylat- und/oder ESH-Spachtel grundiert werden, der mindestens ein Pigment aufweist. Eine UV-Spachtelmasse besteht vorteilhafterweise im Wesentlichen aus UVhärtbaren Lackkomponenten, Pigmenten, Reaktivverdünner und Radikalbildnern als Kettenstarter.
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Erfindungsgemäß werden n Dekorgruppen vorgegeben, mit n ∈ N. Jede der n Dekorgruppen umfasst eine unterschiedliche Auftragsmengen der Grundierung, wobei für jede Dekorgruppe der Weißgrad des mit der Grundierung versehenen Trägermaterials bekannt ist. Das heißt, dass der Weißgrad bekannt ist, den das ausgewählte Trägermaterial aufweist, wenn es mit einer definierten Auftragsmenge der vorgegebenen Grundierung versehen wird.
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Der Weißgrad ist ein Maß für die Remissionsfähigkeit einer Fläche. Er bietet damit eine objektive Größe, um den Unterschied zwischen zwei hellen Flächen zu bestimmen. Definitionsgemäß steht ein höherer Zahlenwert dabei für ein "weißeres" Weiß.
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Der Weißgrad kann durch verschiedene dem Fachmann bekannte Methoden ermittelt werden. Wichtig ist dabei, dass nur Weißgrade, die mit derselben Methode ermittelt wurden miteinander verglichen werden können. Neben anderen Verfahren kann auch der L* Wert des L*ab-Farbraumes zur Bestimmung des Weißgrades verwendet werden.
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Zum Messen des Weißgrades sind im Bereich des Dekordrucks zum Beispiel Messgeräte der Firma Hunterlab bekannt. Die Messung des L*-Wertes erfolgt mit Farbmessgeräten wie sie zum Beispiel von ipac und AVT angeboten werden.
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Für das jeweilige Trägermaterial ist der Weißgrad bekannt, der mit einer bestimmten Auftragsmenge der Grundierung erreicht wird. Erfindungsgemäß werden für ein definiertes Trägermaterial und eine definierte Grundierung Dekorgruppen vorgegeben, denen definierte Auftragsmengen der Grundierung und der zugehörige Weißgrad zugeordnet sind.
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Prinzipiell gilt, je weniger Grundierung aufgebracht wird desto mehr scheint die Farbe des Trägermaterials durch und desto geringer ist der Weißgrad des grundierten Trägermaterials.
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In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens werden 2 bis 10, bevorzugt 2 bis 8, besonders bevorzugt 2 bis 6 Dekorgruppen vorgegeben.
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Werden beispielsweise 3 Dekorgruppen vorgegeben, können diese folgende beispielhaften Eigenschaften aufweisen:
| Dekorgruppe | Auftragsmenge Grundierung | Weißgrad bestimmt durch L*-Wert |
| 1 | 30 g/m2 | 92,0 (+/- 1,0) |
| 2 | 25 g/m2 | 90,0 (+/- 1,0) |
| 3 | 20 g/m2 | 88,0 (+/- 1,0) |
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Dekorgruppe 1 entspricht dabei den Bedingungen in einem konventionellen Druckverfahren. In der Dekorgruppe 1 wird ein Weißgrad von L* = 92,0 erzielt. Dieser wird benötigt, um ganz helle Dekore in guter Qualität drucken zu können. In den Dekorgruppen 2 und 3 wird die Auftragsmenge der Grundierung reduziert, wodurch der Weißgrad abnimmt.
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Erfindungsgemäß werden die Farbwerte im digitalen Dekordatensatz an jede Dekorgruppe mit Hilfe des Weißgrades angepasst. Das heißt die Farbwerte werden mit dem Ziel angepasst, dass das Dekor mit den angepassten Farbwerten auf dem grundierten Trägermaterial in unveränderter Qualität gedruckt werden kann. Begrenzt ist dies dadurch, dass vor allem sehr helle Dekore, durch das Durchscheinen der Farbe des Trägermaterials nicht mehr mit ausreichender Qualität gedruckt werden können.
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Die Anpassung der Farbwerte wird über ein geeignetes Computerprogramm vorgenommen. Dieses ist gleichzeitig in der Lage festzulegen, ob ein Druck des Dekors in unveränderter Qualität möglich ist oder nicht. Geeignete Computerprogramme sind dem Fachmann bekannt. Dies können zum Beispiel Adobe Photoshop oder Colorgate sein Die angepassten Farbwerte werden in einer Ausführungsform gespeichert.
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Erfindungsgemäß wird das Dekor weiterhin der Dekorgruppe zugeordnet, die die geringste Auftragsmenge der Grundierung aufweist und eine Wiedergabe des Dekors im Druck mit einer Qualität ermöglicht, die der Qualität in einem Druckverfahren entspricht, bei dem der Weißgrad des grundierten Trägermaterials L* = 92,0 (±1,0) beträgt. Die Zuordnung wird erfindungsgemäß durch das Computerprogramm durchgeführt, welches auch die Anpassung der Farbwerte vorgenommen hat. Diese Zuordnung wird in einer bevorzugten Ausführungsform für das Dekor, das Trägermaterial und die jeweilige Grundierung gespeichert.
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Unter der Qualität des Drucks wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass zwischen bedruckten Trägermaterialien, die mit den folgenden Druckverfahren (1) und (2) hergestellt, werden keine Farbabweichung vom Menschen mit bloßem Auge wahrgenommen wird:
- (1) Das Trägermaterial wird mit einer Auftragsmenge von Grundierung versehen, so dass ein Weißgrad des grundierten Trägermaterials von L* = 92,0 (+/- 1,0) erreicht wird, anschießend erfolgt der Druck des Dekors mit optimalen Farbwerten.
- (2) Das Trägermaterial wird mit einer gemäß der Dekorgruppe reduzierten Auftragsmenge von Grundierung versehen, anschließend wird das Dekor mit den für diese Dekorgruppe angepassten Farbwerten gedruckt.
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Es werden in beiden Fällen die gleichen Trägermaterialien, Grundierungen, Druckvorrichtungen und Drucktinten verwendet. Nicht tolerierbar sind gemäß der Erfindung hingegen Farbabweichungen, die vom Menschen als deutlich oder stark wahrgenommen werden.
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In einer Ausführungsform kann hierbei die Qualität des Drucks durch eine optische Beurteilung durch einen Fachmann und/oder durch einen Farbmessung erfolgen. Die Farbmessung wird bevorzugt mittels eines Hyperspektralscanners durchgeführt, beispielsweise mit einem ACMS-System der Firma IPAC. Werden Farbmessungen durchgeführt, sollte die Übereinstimmung der Farbwerte der oben beschriebenen Druckverfahren (1) und (2) zwischen 90 und 100 %, bevorzugt zwischen 95 und 100 % liegen, damit eine ausreichend hohe Qualität gewährleistet ist.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die für den Druck verwendete Tintenmenge reduziert werden kann. Bei einem konventionellen Auftrag von Grundierung ist ein hoher Tintenauftrag notwendig, um bei dunklen Dekoren den "weißen" Hintergrund abzudecken. Durch den erfindungsgemäß reduzierten Weißgrad des grundierten Trägermaterials kann der Tintenauftrag bei dunklen Dekoren vorteilhafterweise reduziert werden, da die durchscheinende Farbe des Trägermaterials das optische Erscheinungsbild des Druckdekors unterstützt. Darüber hinaus ist wird durch die geringere Auftragsmenge der Grundierung auch hier Material eingespart.
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Das Einsparen der Tintenauftragsmenge und der Auftragsmenge der Grundierung führen zu erheblichen Einsparungen bei den Materialkosten und erhöhen damit die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Druckverfahrens. Zusätzlich können die Trocknungszeiten in den Druckanlagen reduziert werden, da die Auftragsmengen der Grundierung und auch der Drucktinte geringer sind und die entsprechend dünneren Schichten schneller getrocknet werden können. Auch dies erhöht die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Druckverfahrens da Energiekosten eingespart werden können und das Druckverfahren beschleunigt wird.
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Erfindungsgemäß wird damit die Auftragsmenge einer bestimmten Grundierung auf ein bestimmtes Trägermaterial abhängig vom Dekor optimiert. Bei geeigneten Dekoren unterstützt vorteilhafterweise die Farbgebung des Trägermaterials durch das Durchscheinen der Farbe durch die Grundierung das Erscheinungsbild des gedruckten Dekors. Je geringer die Auftragsmenge der Grundierung ist, desto mehr scheint die Farbe des Trägermaterials durch. Je dunkler das zu druckende Dekor ist, desto stärker kann dieser Effekt genutzt werden.
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Erfindungsgemäß wird die Grundierung auf das zur Verfügung gestellte Trägermaterial mit einer Auftragsmenge entsprechend der für das Dekor festgelegten Dekorgruppe aufgebracht. Erfindungsgemäß wird das grundierte Trägermaterial getrocknet.
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In einer Ausführungsform wird die Grundierung in 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, besonders bevorzugt in 1 bis 3 Schichten aufgebracht. Werden mehrere Schichten der Grundierung aufgebracht, so wird in einer Ausführungsform nach dem Aufbringen jeder einzelnen Schicht diese getrocknet.
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Das Trocken der Grundierungsschichten kann erfindungsgemäß durch einen Konvektionstrockner oder einen Nahinfrarot-Trockner erfolgen. Jeder andere Trockner der dem Fachmann bekannt und geeignet ist, kann selbstverständlich ebenso eingesetzt werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das vorliegende Verfahren weiterhin folgende Schritte:
- nach dem Aufbringen und Trocknen der Grundierung auf das Trägermaterial wird der Weißgrad des grundierten Trägermaterials gemessen;
- aus den Messwerten des Weißgrades wird ein Mittelwert gebildet und dieser mit dem für diese Dekorgruppe vorgegebenen Weißgrad verglichen;
- der digitale Dekordatensatz wird an den gemessenen Weißgrad angepasst und/oder
- eine weitere Grundierung wird auf das Trägermaterial aufgebracht,
- wenn der Mittelwert des gemessenen Weißgrads nicht mit dem Weißgrad übereinstimmt, der für die Dekorgruppe vorgegeben wurde.
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Diese Verfahrensschritte ermöglichen es den Weißgrad des grundierten Trägermaterials im Produktionsablauf zu überprüfen. Durch Schwankungen in der Qualität und damit der Farbe des Trägermaterials und/oder einem fehlerhaften Auftrag der Grundierung kann der Weißgrad des grundierten Trägermaterials unter Umständen von dem für diese Dekorgruppe vorgegebenen und damit erwarteten Weißgrad abweichen. Um aufgrund dessen ein fehlerhaftes Druckergebnis auszuschließen, sieht diese Ausführungsform eine Überprüfung des Weißgrades vor. Werden Abweichungen im Weißgrad festgestellt, kann hierauf mit einer Anpassung des digitale Dekordatensatz an den gemessenen Weißgrad und/oder durch Auftragen einer weiteren Grundierungsschicht auf das Trägermaterial reagiert werden. Qualitativ mangelhafte Dekordrucke können dadurch vermieden werden.
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Die Überprüfung des Weißgrades des grundierten Trägermaterials ist in vielen Produktionsanlagen bereits vorgesehen. Vorteilhafterweise können daher bereits bestehende Anlagenstrukturen genutzt werden.
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Erfindungsgemäß wird das grundierte Trägermaterial mit dem Dekor, unter Nutzung des für die Dekorgruppe angepassten digitalen Dekordatensatzes, bedruckt.
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Das Bedrucken des Trägermaterials kann mit einem direkten Druckverfahren oder auch mit einem indirekten Druckverfahren erfolgen. Insbesondere können Tiefdruckverfahren und Digitaldruckverfahren zum Einsatz kommen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Digitaldruckverfahren verwendet.
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In einer Ausführungsform wird das aufgedruckte Dekor nach dem Aufbringen der Drucktinte getrocknet. Auch hier können Konvektionstrockner oder einen Nahinfrarot-Trockner zum Einsatz kommen.
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In einer Ausführungsform wird der so entstandene Schichtaufbau unter Druck- und Temperatureinfluss verpresst und so ein Laminat ausgebildet. Bevorzugt kann hierfür eine Kurztakt-Presse verwendet werden.
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In einer Ausführungsform wird nach dem Trocknen des bedruckten Trägermaterials weiterhin mindestens eine Schutzschicht aufgebracht.
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Auf den Dekordruck kann in einer Ausführungsform als Schutzschicht entweder ein Harz, bevorzugt ein wasserverträgliches Harz, ein strahlenhärtbarer, typischerweise nichtwasserverträglicher Lack, z.B. ausgewählt aus der Gruppe der Acrylate, modifizierte Acrylate und/oder Epoxide; oder auch Polyurethane, die über gute Haftungseigenschaften verfügen, unmittelbar aufgetragen werden. Nach Anhärten oder Angelieren der Schutzschicht ist eine Zwischenlagerung der bedruckten Platten ohne Gefahr einer Oberflächenverletzung oder Verschmutzung der Dekorschicht möglich. Somit sind selbst bei undefinierten Zeitabständen zwischen einem Bearbeitungsschritt Dekordruck und einem weiterbearbeitenden Schritt keine Probleme, wie Verschmutzungen von Platten oder Abrieb und/oder Ablösung des Dekors zu erwarten. Damit ist auch sichergestellt, dass bei einer Betriebsunterbrechung in der Weiterverarbeitung die Druckvorrichtung ihre Arbeit nicht einstellen muss.
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In einer Ausführungsform umfasst die auf die Dekorschicht des Trägermaterials aufzutragende Schutzschicht mindestens ein wasserverträgliches Harz, bevorzugt ein Formaldehyd-haltiges Harz, insbesondere bevorzugt Melamin-Formaldehyd-Harz, Harnstoff-Formaldehyd-Harz und/oder Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz. Das Harz kann demnach in flüssiger Form oder aber auch in fester Form aufgetragen werden, wobei die Verwendung eines flüssigen Harzes bevorzugt ist.
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Im Anschluss wird die das mindestens eine wasserverträgliche Harz umfassende Schutzschicht soweit vorgetrocknet bis das Harz noch fließfähig und vernetzbar ist. Das Antrocknen der ein wasserverträgliches Harz enthaltenden Schutzschicht erfolgt typischerweise in einem kontinuierlichen Trockenofen, wie diese aus der Holzwerkstoffplatten-Herstellung bekannt sind. In Abhängigkeit von der Auftragsmenge kann der Prozess der Vortrocknung 5 bis 15 Sekunden, bevorzugt 5 bis 10 Sekunden dauern.
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Wird ein strahlenhärtbarer Lack als Schutzschicht verwendet, kann das sich dem Auftrag der Schutzschicht anschließende Angelieren der Schutzschicht unter Verwendung von UV-Strahlung (z.B. bei 320-400 nm), ESH-Strahlung und/oder NIR-Strahlung erfolgen. Nach dem Angelieren weist der Lack bevorzugt einen Polymerisationsgrad zwischen 20 - 60%, bevorzugt 30-50% auf.
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In einer weitergehenden Variante des vorliegenden Verfahrens wird die auf die bedruckte Seite des Trägermaterials aufzutragende Schutzschicht in einer Menge zwischen 5 und 50 g/m2, bevorzugt 8 und 30 g/m2, insbesondere bevorzugt 10 und 20 g/m2 aufgetragen.
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Es ist ebenfalls möglich, auf das Dekor mindestens eine Schutzschicht, insbesondere eine Schicht umfassend abriebfeste Partikel, natürliche Fasern, synthetische Fasern und/oder weitere Additive aufzutragen, wobei Harze wie Melamin-Formaldehyd- Harz, oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz, Acrylatharze und Polyurethanharze als geeignete Bindemittel zum Einsatz kommen können.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auf das Dekor mehrere Schutzschichten aufgetragen, die unterschiedliche Zusätze umfassen können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren deshalb die Schritte:
- Aufbringen einer ersten Harzschicht, die abriebfeste Partikel enthält, auf die mit dem Dekor versehene Seite des Trägermaterials,
- Trocknen der ersten Harzschicht auf eine Restfeuchte von 3 % bis 6 %; und/oder
- Aufbringen einer Harzschicht auf die mit dem Dekor versehene Seite des Trägermaterials, die Fasern enthält,
- Trocknen der zweiten Harzschicht auf eine Restfeuchte von 3 % bis 6 %; und/oder
- Aufbringen einer mindestens dritten Harzschicht, die Glaspartikel enthält, auf die mit dem Dekor versehene Seite des Trägermaterials,
- Trocknen der dritten Harzschicht auf eine Restfeuchte von 3% bis 6%; und
- Verpressen des Schichtaufbaus unter Druck- und Temperatureinfluss zur Ausbildung eines Laminats.
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Die abriebfesten Partikel sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Aluminiumoxide, Korund, Borcarbide, Siliziumdioxide, Siliziumcarbide und Glaspartikel. Als natürliche und/oder synthetische Fasern kommen insbesondere Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend Holzfasern, Zellulosefasern, Wollfasern, Hanffasern und organische oder anorganische Polymerfasern zum Einsatz.
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Als Additive können leitfähige Substanzen, Flammschutzmittel, luminiszierende Stoffe und Metalle zugegeben werden. Dabei können die leitfähigen Substanzen ausgewählt sein aus der Gruppe enthaltend Russ, Kohlefasern, Metallpulver und Nanopartikel, insbesondere Kohlenstoffnanoröhren. Es können auch Kombinationen dieser Substanzen zum Einsatz kommen. Als Flammschutzmittel werden bevorzugt Phosphate, Borate, insbesondere Ammoniumpolyphosphat, Tris(tri-bromneopentyl)phosphat, Zinkborat oder Borsäurekomplexe von mehrwertigen Alkoholen verwendet. Als luminiszierende Stoffe werden bevorzugt fluoreszierende und/oder phosphoreszierende Stoffe auf anorganischer oder organischer Basis, insbesondere Zinksulfid und Erdalkalialuminate verwendet.
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Vorzugsweise sind zur Erhöhung der Abriebfestigkeit Korundpartikel in der ersten Harzschicht enthalten. Dies ist insbesondere bei der Verwendung als Fußbodenpaneel wichtig, um den hohen Belastungen, denen ein Fußbodenpaneel ausgesetzt ist, standhalten zu können. Als Korund kommt beispielsweise eine Mischung aus üblichen silanisierten Korunden unterschiedlicher Körnung zum Einsatz. Das Korund kann dem Harz vor dem Auftragen einfach beigegeben werden.
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Als Fasern in der zweiten Harzschicht werden vorzugsweise Zellulosefasern verwendet. Dazu können handelsübliche Fasern verwendet werden, die ebenfalls den aufzubringenden Harzschichten beigegeben werden können.
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Bei den der dritten Harzschicht enthaltenen Glaspartikeln handelt es sich beispielsweise um handelsübliche Microglaskugeln. Auch diese können einfach in die aufzubringende Harzschicht eingebracht werden.
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Die dritte Harzschicht enthält einen Anteil von 20% Glaspartikeln. Für die zweite Harzschicht haben sich etwa 5% Zellulose als vorteilhaft erwiesen. Die erste Harzschicht enthält insbesondere 20% Korundpartikel.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch auf die Unterseite des Trägermaterials mehrere Harzschichten aufgebracht werden. Dadurch werden insbesondere die durch die auf der Oberseite des Trägermaterials aufgebrachten Harzschichten wirkenden Zugkräfte ausgeglichen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die jeweils an der Ober- und Unterseite aufgebrachten Harzschichten in gleicher Menge aufgetragen bzw. der auf die Unterseite des Trägermaterials aufgebrachte Gegenzug entspricht im Schichtaufbau und der jeweiligen Schichtdicke genau der an der Oberseite aufgebrachten Schichtfolge.
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Die auf die Unterseite des Trägermaterials aufgebrachten Harzschichten können eingefärbt sein.
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Allen Harzschichten können Additive wie Härter-, Netz- und Trennmittel beigegeben werden.
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Die Harzschichten auf der Ober und der Unterseite des Trägermaterials können eine 60 % ige Kunstharzlösung enthalten.
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Das Trocknen auf eine Restfeuchte von 3% bis 6% dient dazu, den Vernetzungsprozess der aufgebrachten Harzschichten zu unterbinden.
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In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird das Bedruckte und gegebenenfalls mit einer oder mehreren Schutzschichten versehene Trägermaterial in einer Kurztakt-Presse weiterbearbeitet bzw. veredelt. Unter Druck und Temperatureinfluss in einer Kurztakt-Presse schmelzen die Harzschichten wieder auf. Der Vernetzungsprozess setzt sich dadurch fort. Die einzelnen Harzschichten werden somit nicht nur in sich, sondern auch untereinander vernetzt. Im Ergebnis können die aufgebrachten Melaminharzschichten unter Einschluss des Dekors vernetzt und zu einem Laminat ausgehärtet werden. Übliche Kurztakt-Pressen arbeiten beispielsweise bei einem Druck von 30 bis 60 kg/cm2, einer Temperatur an der Oberfläche des Trägermaterials von etwa 165 °C und einer Presszeit von 6 bis 12 Sekunden.
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Während der Weiterverarbeitung in der Kurztakt-Presse können unter Verwendung eines strukturierten Pressblechs auch Oberflächenstrukturen in mindestens einer Oberfläche, vorzugsweise mindestens der Oberseite des Trägermaterials erzeugt werden, die optional auf das Dekor abgestimmt ausgeführt sein können (sogenannte dekorsynchrone Struktur). Vorzugsweise sind die Oberflächenstrukturen weitgehend deckungsgleich zum Dekor ausgebildet. In diesem Fall spricht man von Embossed-in-Register Strukturen. Bei Holzdekoren können die Strukturen in Form von Porenstruktur vorliegen, die der Maserung folgen. Bei Fliesendekoren können die Strukturen Vertiefungen im Bereich von dem Dekor umfasster Fugenfüllungslinien sein.
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Weiterhin stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum effizienten Drucken eines Dekors auf ein Trägermaterial aufweisend
- eine Recheneinheit;
- mindestens eine Vorrichtung zum Auftragen einer Grundierung auf ein Trägermaterial;
- mindestens eine Druckvorrichtung;
- mindestens eine Vorrichtung zum Trocknen;
zur Verfügung.
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Alle für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Merkmale treffen genauso auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zu und umgekehrt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu eingerichtet das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Recheneinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, die Verfahrensschritte a bis e durchzuführen. Die Recheneinheit kann ein PC, Laptop oder ähnliches Gerät sein, welches mit geeigneter Software ausgestattet ist. Geeignete Software ist dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise Adobe Photoshop oder Colorgate sein.
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Die Vorrichtung zum Auftragen einer Grundierung auf ein Trägermaterial kann beispielsweise ein Walzenwerk sein oder aber auch eine Vorrichtung, die die Grundierung auf das Trägermaterial aufsprüht.
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Die mindestens eine Druckvorrichtung kann eine Vorrichtung führt einen direkten oder einen indirekten Druck sein. Bevorzugt ist die Druckvorrichtung ein Digitaldrucker oder eine Vorrichtung für einen Tiefdruck. Besonders bevorzugt ein Digitaldrucker.
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Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine Vorrichtung zum Trocknen auf. Diese wird dafür eingesetzt, die Grundierung und/oder die Drucktinte nach dem Auftragen auf das Trägermaterial zu trocknen. Hierfür kann beispielsweise ein Konvektionstrockner oder einen Nahinfrarot-Trockner verwendet werden. Prinzipiell kann jeder Trockner eingesetzt werden, der dem Fachmann bekannt ist und für das Trocknen von Grundierungsschichten und/oder der Drucktinte auf dem Trägermaterial geeignet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin eine Vorrichtung zur Messung des Weißgrades eines Trägermaterials auf. Geeignete Vorrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Neben handelsüblichen Weißgradmessgeräten kann auch jedes Gerät genutzt werden, welches den L*-Wert des Trägermaterials bestimmen kann. Der L*-Wert kann beispielsweise mittels eines herkömmlichen Farbmessgerät, vorzugsweise mittels eines Onlinefarbmessgeräte bestimmt werden. Die Auswertung der gemessenen Farbwerte und die Bestimmung des Mittelwertes kann auf der mindestens einen Recheneinheit der Vorrichtung erfolgen. Hierfür weist die Recheneinheit eine geeignete Software auf. Hierfür geeignete Software wurde bereits genannt.
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In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin ein Auftragswerk für den Auftrag mindestens einer Schutzschicht auf. Geeignet Auftragswerke sind dem Fachmann bekannt und tragen die mindestens Schutzschicht beispielsweise durch Sprühen oder Walzen auf.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin eine Vorrichtung zum Verpressen eines Schichtaufbaus unter Druck- und Temperatureinfluss zur Ausbildung eines Laminats auf. Der Schichtaufbau weist erfindungsgemäß zumindest das Trägermaterial, die Grundierung und das Druckdekor auf. Der Schichtaufbau kann weiterhin eine Schutzschicht aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dies eine Kurztakt-Presse.
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Die vorliegende Erfindung stellt damit ein sehr effizientes und kostensparendes Druckverfahren zur Verfügung. Im Folgenden sind die Vorteile noch einmal zusammengefasst:
- Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die Verwendung einer angepassten Auftragsmenge der Grundierung an die zu druckenden Dekore eine Einsparung an Materialkosten insbesondere bei mittleren und dunkleren Dekoren. Die Einsparung ergibt sich sowohl bei der Menge der Grundierung als auch bei der Menge der notwendigen Drucktinte.
- Die Energiekosten für das Trocknen der Grundierung und der Drucktinte werden verringert, da die Auftragsmengen reduziert sind und damit die Trocknungszeiten verkürzt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von 7 Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Ausführungsbeispiel 1 - Digitaldruck dunkles Dekor Nussbaum
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Für eine neue Fußbodenkollektion sollte ein Nussbaum Dekor entwickelt und produziert werden. Das Dekor sollte auf einer Digitaldruckanlage bei einem Holzwerkstoffhersteller auf HDF-Trägerplatten mit einem Format 207 x 280 cm mit den Farben Cyan, Rot, Gelb und Schwarz gedruckt werden. Das Nussbaum Dekor wurde in Form einer digitalen Datei zur Verfügung gestellt. Mithilfe dieser Datei wurde ein digitale Dekor Datensatz erstellt, welcher die Farbwerte zum Drucken des Dekors auf der Digitaldruckanlage beinhaltete. Weiterhin wurde eine Grundierung zur Verfügung gestellt und es wurden die folgenden 3 Dekorgruppen vorgegeben. Wobei Dekorgruppe 1 den Bedingungen in einem konventionellen Druckverfahren entspricht.
| Dekorgruppe | Auftragsmenge Grundierung | Weißgrad bestimmt durch L*-Wert |
| 1 | 30 g/m2 | 92,0 (+/- 1,0) |
| 2 | 25 g/m2 | 90,0 (+/- 1,0) |
| 3 | 20 g/m2 | 88,0 (+/- 1,0) |
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Die Farbwerte im digitalen Dekor Datensatz wurden an jede Dekorgruppe Mithilfe des bekannten Weißgrades angepasst. Das Dekor konnte daraufhin der Dekorgruppe 3 zugeordnet werden.
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Die Grundierung wurde durch 3 Auftragswerke auf das Trägermaterial aufgebracht. Nach dem Aufbringen jeder Schicht wurde die Grundierung getrocknet. Insgesamt wurde damit die Grundierung mit einer Auftragsmenge von 20 g/m2 aufgetragen. Anschließend wurde das Dekor auf das grundierte Trägermaterial aufgedruckt. Hierfür war eine Tintenauftragsmenge von 6,4 g/m2 notwendig.
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Zum Vergleich wurde das gleiche Dekor in einem herkömmlichen Druckverfahren mit dem gleichen Digitaldrucker auf die gleiche Art von Trägermaterial aufgebracht. Das Trägermaterial wurde vor dem Bedrucken mit einer Grundierung versehen, wobei die Grundierung mit der konventionell üblichen Menge von 30 g/m2 aufgebracht wurde. Aufgrund der sehr dunklen Farben in dem zu druckenden Nussbaum Dekor, musste bei diesem Druckvorgang eine höhere Tintenmenge von 10,6 g/m2 verwendet werden, um den hellen Hintergrund der Grundierung abzudecken.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren konnten in diesem Fall 30% der Materialkosten sowohl der Grundierung als auch der Drucktinte eingespart werden. Durch die geringeren Auftragsmengen konnte zudem sowohl der Energieaufwand der Vorrichtung zum Trocknen der Grundierung als auch zum Trocknen der aufgedruckten Tinte um circa 30% reduziert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet damit einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber den Verfahren aus dem Stand der Technik.
Ausführungsbeispiel 2 - Digitaldruck dunkles Dekor Nussbaum
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Das Ausführungsbeispiel 2 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel 1, umfasste aber zusätzlich eine Überprüfung des Weißgrades des grundierten Trägermaterials.
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Nach dem Trocknen der letzten Grundierungsschicht wurde der Weißgrad des grundierten Trägermaterials durch eine Überwachungsvorrichtung an 3 Positionen über die Druckbreite und je an 10 Positionen über die Länge des Trägermaterials gemessen. Mittels einer geeigneten Software wurde ein Durchschnittswert für den Weißgrad der grundierten Schicht ermittelt. Der ermittelte Weißgrad entsprach dem für diese Dekorgruppe erwarteten Weißgrad somit war keine Korrekturmaßnahme notwendig. Das grundierte Trägermaterial wurde daher mit dem Dekor bedruckt.
Ausführungsbeispiel 3 - Digitaldruck mittleres Dekor Eiche Natur
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Das Ausführungsbeispiel 3 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel 1. Das Dekor wurde der Dekor Gruppe 2 zugeordnet folglich wurde die Grundierung mit einem Auftragsmenge von 20 g/m2 auf das Trägermaterial aufgetragen. Für den Druck des Dekors war eine Tintenauftragsmenge von 4,3 g/m2 notwendig.
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Zum Vergleich wurde das gleiche Dekor in einem herkömmlichen Druckverfahren mit dem gleichen Digitaldrucker auf die gleiche Art von Trägermaterial aufgebracht. Das Trägermaterial wurde vor dem Bedrucken mit einer Grundierung vorsehen, wobei die Grundierung mit der konventionell üblichen Menge von 30 g/m2 aufgebracht wurde. Für den Druck des Dekors war eine tintenauftrags Menge von 11,1 g/m2 notwendig. In diesem Fall konnten rund 15% der Materialkosten sowohl der Grundierung als auch der Drucktinte eingespart werden.
Ausführungsbeispiel 4 - Analogdruck dunkles Dekor Kirsche
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Auch dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel 1, außer das statt dem Digitaldruckverfahren ein Walzendruckverfahren zum Einsatz kam. Für den Druck wurden 4 Walzen verwendet. Der Tintenverbrauch wurde gewogen. Das Dekor wurde gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Dekorgruppe 3 zugeordnet, folglich wurde das Trägermaterial mit einer Grundierung mit einer Auftragsmenge von 20 g/m2 versehen. Für den Druck des Dekores war eine Auftragsmenge von 8,4 g/m2 notwendig.
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Zum Vergleich wurde der Druck auch auf einem Trägermaterial durchgeführt, welches gemäß der Dekorgruppe 1 grundiert wurde. Bei diesem Druck war eine Farbauftrags Menge von 11,1 g/m2 notwendig. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren konnten vorteilhafterweise 30% der Materialkosten sowohl für die Grundierung als auch für Oh die Drucktinte eingespart werden.
Ausführungsbeispiel 5 - umgestellte Dekorgruppe
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Zugrunde lag ein bekanntes Dekor, welches bereits mit den herkömmlichen Verfahren gedruckt und als Produkt verkauft wird. Die digitale Datei des Dekors wurde dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt. Das Dekor konnte der Dekorgruppe 2 zugeordnet werden, wodurch die Auftragsmenge der Grundierung von zuvor 30 g/m2 auf 25 g/m2 reduziert werden konnte und die Tintenauftragsmenge von ursprünglich 4,8 g/m2 auf 4,1 g/m2. Damit konnte bei der Tintenauftragsmenge und bei der Grundierung rund 15 % eingespart werden.
Ausführungsbeispiel 6 - eingefärbte Trägerplatte Kiwi
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Das Ausführungsbeispiel 6 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel 1. Als Trägermaterial wird jedoch eine eingefärbte Platte verwendet, die aus Holzwerkstoff, Papier und Bindemittel zusammengesetzt ist. Im Fachhandel wird diese Platte unter der Bezeichnung "Kiwi" gehandelt.
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Die Trägerplatte wies eine graue Grundfarbe auf. Auf die Platte sollte ein Dekor in einer Betonoptik gedruckt werden. Durch die Grundfarbe der Platte im Zusammenspiel mit der zur Verfügung gestellten Grundierung konnte das Dekor der Dekorgruppe 3 zugeordnet werden. Auf die Trägerplatte wurde daher Grundierung in einer Auftragsmenge von 20 g/m2 aufgebracht. Für das Drucken des Dekors war ein Tintenauftrag von 3,7 g/m2 notwendig.
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Das gleiche Dekor sollte auch auf eine Trägerplatte mit einer braunen Grundfarbe gedruckt werden. In diesem Fall wurde das Dekor der Dekorgruppe 1 zugeordnet. Es musste eine Grundierung mit 30 g/m2 aufgetragen werden und für das Drucken des Dekors war ein Tintenauftrag von 5,5 g/m2 notwendig.
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Bei der Verwendung der grauen Trägerplatte konnten daher 30 % der Grundierung und 50 % im Verbrauch er Drucktinte eingespart werden.
Ausführungsbeispiel 7 - Digitaldruck dunkles Dekor Nussbaum
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Das Ausführungsbeispiel 7 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel 2 und umfasste daher eine Überprüfung des Weißgrades des grundierten Trägermaterials.
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Nach dem Trocknen der letzten Grundierungsschicht wurde der Weißgrad des grundierten Trägermaterials durch eine Überwachungsvorrichtung an 3 Positionen über die Druckbreite und je an 10 Positionen über die Länge des Trägermaterials gemessen. Mittels einer geeigneten Software wurde ein Durchschnittswert für den Weißgrad der grundierten Schicht ermittelt. Der ermittelte Weißgrad lag unterhalb des Weißgrades, für die Dekorgruppe erwartet wurde. Als Korrekturmaßnahme wurde eine weitere Schicht der Grundierung aufgebracht. Bei erneuter Messung entsprach der Weißgrad des grundierten Trägermaterials nun dem Weißgrad, der für die Dekorgruppe vorgesehen war. Im Anschluss wurde das grundierte Trägermaterial mit dem Dekor bedruckt.