EP4665908A1 - Verfahren zur herstellung eines verbundmaterials frei von melamin-formaldehyd-harz - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines verbundmaterials frei von melamin-formaldehyd-harz

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EP4665908A1
EP4665908A1 EP24706034.6A EP24706034A EP4665908A1 EP 4665908 A1 EP4665908 A1 EP 4665908A1 EP 24706034 A EP24706034 A EP 24706034A EP 4665908 A1 EP4665908 A1 EP 4665908A1
Authority
EP
European Patent Office
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layer
formaldehyde resin
resin
melamine
carrier material
Prior art date
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Pending
Application number
EP24706034.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Kalwa
Joachim Hasch
Roger Braun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Flooring Technologies Ltd
Original Assignee
Flooring Technologies Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4665908A1 publication Critical patent/EP4665908A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
    • D21H19/24—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H19/26—Aminoplasts
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    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
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    • B44C5/04—Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers
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Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a composite material free of melamine-formaldehyde resin and to a melamine-free composite material produced by this process.
  • Melamine resin surfaces have been used for decades in a wide variety of applications. These surfaces are often used where there are high demands on easy cleaning and disinfection. A particular advantage is that melamine surfaces per se do not represent a good growth substrate for bacteria. Other advantages are that the chemical and mechanical resistance is very high. The melamine layer also represents an effective barrier against outgassing from the carrier boards. These advantages of melamine resin surfaces are used in particular for laminate flooring and furniture surfaces.
  • Urea-formaldehyde resins are used, for example, individually or in a mixture with melamine-formaldehyde resins for core impregnations. However, they have the disadvantage that when impregnated materials are further processed in short-cycle presses, these resins do not flow into a film. In addition, urea-formaldehyde resins are susceptible to hydrolysis and are not chemically stable.
  • phenol-formaldehyde resin Another synthetic resin that is used for various applications is phenol-formaldehyde resin.
  • This resin which has a light brown to medium brown color, is used to impregnate the core layers of laminates or for underlay sheets.
  • Due to its inherent color it cannot be used to impregnate the surfaces of decorative papers.
  • the color deepens when the resin is exposed to sunlight.
  • direct contact between phenol impregnates and foodstuffs must be avoided.
  • finish films are decorative products with a core impregnation of urea-formaldehyde resin and acrylate resin, which are coated with a varnish on the top (UV or ESH varnish). These films are laminated onto wood-based material substrates on laminating lines. They have significantly poorer properties than melamine surfaces, so they are not suitable for applications that are subject to higher or high stress. Processing on short-cycle presses is also not possible.
  • the invention is therefore based on the technical task of overcoming the disadvantages resulting from the reclassification.
  • the product should be free of melamine by using alternative resins or films.
  • a composite material e.g. in the form of an impregnate, should be developed that, after processing on a short-cycle press and continuously operating presses leads to products that have almost the same property profile as a melamine surface.
  • the impregnate should be able to be produced on the existing impregnation channels. Further processing should also continue to be possible on short-cycle presses and continuously operating presses without technological or technical changes.
  • the costs of the product should not change significantly.
  • a method for producing a composite material free of melamine-formaldehyde resin comprising at least one carrier material, at least one polymer layer provided on the upper side of the carrier material and at least one resin-containing layer provided on the lower side of the carrier material, the method comprising the following steps:
  • thermoplastic elastomer to the top of the carrier material
  • a method for producing a composite material for use in floor laminates or furniture elements in which the use of melamine-formaldehyde resin can be completely dispensed with.
  • the surface layers provided on the carrier material ie layers on the top and bottom of the carrier material
  • the composite materials produced using the present method meet the requirements necessary for floor coverings, as shown in the exemplary embodiments.
  • the order in which the layer of thermoplastic elastomer is applied to the top of the carrier material and the resin-containing layer is applied to the bottom of the carrier material can be flexible and variable, i.e.
  • thermoplastic elastomer it is possible to first apply the thermoplastic elastomer to the top of the carrier material and then apply the melamine-free resin-containing layer to the bottom of the carrier material, or first apply the melamine-free resin-containing layer to the bottom of the carrier material and then apply the thermoplastic elastomer to the top of the carrier material. It is also possible to apply thermoplastic elastomer to the top and melamine-free resin-containing layer to the bottom at the same time. The order depends on the respective production lines.
  • thermoplastic elastomers refers to plastics that behave similarly to classic elastomers at room temperature, but can be plastically deformed when heat is applied and thus exhibit thermoplastic behavior.
  • Thermoplastic elastomers are materials in which elastic polymer chains are incorporated into thermoplastic material. They can be processed in a purely physical process in a combination of high shear forces, heat and subsequent cooling. Although no chemical cross-linking through time- and temperature-intensive vulcanization is necessary as with elastomers, the parts produced have rubber-elastic properties due to their special molecular structure. Further exposure to heat and shear forces leads to the material melting and deformation again.
  • thermoplastic elastomers are far less thermally and dynamically resilient than standard elastomers.
  • Thermoplastic elastomers are therefore not a "successor product" to conventional elastomers, but rather a supplement that combines the processing advantages of thermoplastics with the material properties of elastomers.
  • Well-known thermoplastic elastomers are thermoplastic polyamide elastomers (TPA), thermoplastic copolyesters (TPC), thermoplastic styrene block copolymers (TPS), thermoplastic elastomers based on olefins (TPO) or thermoplastic urethanes (TPU) (see Wikipedia "Thermoplastic elastomers”).
  • thermosetting resins and preferably melamine-free formaldehyde resins, are used as resins.
  • thermoplastic elastomer it is also possible not to use a thermoplastic elastomer to coat the surface, but to use a layer of lacquer instead, whereby this lacquer layer the layer structure is pressed onto the top or surface of the carrier material.
  • a method for producing a composite material free of melamine-formaldehyde resin comprising at least one carrier material, at least one lacquer layer provided on the upper side of the carrier material and at least one resin-containing layer provided on the lower side of the carrier material, the method comprising the following steps:
  • thermoplastic elastomer in particular thermoplastic polyurethane
  • the paper layers used here in particular decorative paper layers, have a paper weight between 60 and 120 g/m 2 , preferably 80 g/m 2 .
  • Decorative papers are special papers for the surface finishing of wood materials, which allow for a wide variety of decorations. In addition to the typical prints of various wood structures, further prints of geometric shapes or artistic, decorative designs are available. There are actually no restrictions on the choice of motifs. To ensure optimal printability, the paper used must be smooth and dimensional stable and also suitable for penetration of the necessary synthetic resin impregnation.
  • a urea-formaldehyde resin is first applied to the carrier material. If paper layers are used as the carrier material, the paper layer is partially or completely impregnated with the urea-formaldehyde resin, whereby the urea-formaldehyde resin penetrates into the paper layer.
  • impregnation refers to the complete or partial soaking of the paper layer with the resin.
  • the urea resin used here is used for the so-called core impregnation of the paper. Melamine-free paper layers are therefore used as the carrier material.
  • the liquid application amount of the urea-formaldehyde resin is between 100 and 250 g/m 2 , preferably between 130 and 200 g/m 2 , particularly preferably between 150 and 180 g/m 2 , such as 160 g/m 2 .
  • the solid application amount of urea-formaldehyde resin is between 50 and 125 g/m 2 , preferably between 65 and 100 g/m 2 , particularly preferably between 75 and 90 g/m 2 , such as 80 g/m 2 .
  • the usual auxiliary substances, such as hardeners, wetting agents (surfactants or mixtures thereof), release agents and/or other components are added to the urea-formaldehyde resin used for core impregnation.
  • the urea resin is applied in an impregnation tank, where after immersion in the impregnation tank, the resin is scraped off to a defined resin application using doctor blades or squeegee rollers.
  • the impregnate is then dried in a floating dryer with hot air, e.g. to a residual moisture content of 20% by weight.
  • a corresponding impregnation system includes: optional paper unwinding and changing device, an impregnation station for pre-impregnation (core impregnation) of at least one paper layer with a urea-formaldehyde resin, and
  • the impregnation system comprises impregnation tanks or impregnation immersion baths (as impregnation stations), if necessary a breathing section, a doctor blade system / pair of squeeze rollers for removing excess resin, at least one dryer (e.g. a floating dryer), optionally a screen unit, optionally a powder spreader and an optional second dryer, at least one cooling device (e.g. a cooling roller system).
  • at least one dryer e.g. a floating dryer
  • a screen unit optionally a powder spreader and an optional second dryer
  • at least one cooling device e.g. a cooling roller system.
  • thermoplastic elastomer in particular thermoplastic polyurethane
  • a dispersion of a thermoplastic elastomer with a solids content of between 20 and 60% by weight, preferably between 30 and 50% by weight, in particular 40% by weight is used.
  • the application amount of the thermoplastic elastomer is between 50 and 150 g/m 2 fl, preferably between 70 and 130 g/m 2 fl, particularly preferably between 90 and 110 g/m 2 fl, such as 100 g/m 2 fl.
  • the application amount of the thermoplastic elastomer is approximately 30-50% by weight based on the paper weight.
  • thermoplastic elastomer as a liquid application (in the form of a dispersion) enables the application of the thermoplastic elastomer in variable quantities, in contrast to the use of films made of thermoplastic elastomer, which can only be used with predetermined film grammages (film quantities).
  • thermoplastic polyurethane is preferably used as a thermoplastic elastomer, in particular as a surface layer.
  • Thermoplastic polyurethane belongs to a class of polyurethanes - plastics with many properties, such as high abrasion resistance, low temperature performance, high shear strength, high elasticity, transparency, oil and grease resistance.
  • TPII is a block copolymer consisting of alternating sequences of hard and soft segments or domains formed by the reaction of (1) diisocyanates with short-chain diols and (2) diisocyanates with long-chain diols.
  • TPII is preferably used as a dispersion (TPII beads in water) for coating.
  • TPII beads in water the TPU reacts and is incorporated into the polymer matrix, especially the impregnate, during pressing. It is advantageous if the glass transition temperatures of the TPU are as low as possible so that the elastic properties are retained.
  • a melamine-free resin-containing layer is applied to the underside of the paper layer.
  • this melamine-free resin-containing layer acts as an adhesive layer or adhesive coat.
  • a phenol-formaldehyde resin (PF resin), phenol-lignin-formaldehyde resin (PLF resin) or a polyurethane (PU) can be used as an adhesive layer (or adhesive coat).
  • phenol-formaldehyde resin phenol-lignin-formaldehyde resin
  • PPF resin phenol-lignin-formaldehyde resin
  • PF resin or PLF resin with a solids content of between 30 and 80% by weight, preferably between 40 and 60% by weight, in particular 50% by weight is used.
  • the application quantity of the PF resin or PLF resin is between 30 and 100 g/m 2 fl, preferably between 40 and 80 g/m 2 fl, particularly preferably between 50 and 70 g/m 2 fl. such as 60 g/m 2 fl.
  • the application quantity of the PF resin or PLF resin is approx. 20-30 wt% based on the paper weight.
  • PF resin or PLF resin is applied in an amount of between 10 and 50 g/m 2 , preferably between 20 and 40 g/m 2 , particularly preferably between 25 and 35 g/m 2 , such as 30 g/m 2 .
  • the powdered resin is applied to the carrier material by means of electrostatic charging and optionally melted.
  • the application can also be carried out by means of powder coating using the tribo process. This involves a frictional charge of the powder to be applied.
  • polyurethane is applied as at least one melamine-free adhesive layer or adhesive coat to the underside of the carrier material.
  • the amount of polyurethane adhesive coat is 10-40% by weight, preferably 20-30% by weight, based on the weight of the paper.
  • the resulting impregnate is dried to a defined residual moisture content, e.g. 5-10 wt%, preferably 6 wt%.
  • the (upper) layer of thermoplastic elastomer can be provided with a layer of lacquer to increase the abrasion resistance.
  • a lacquer structure consisting of at least one lacquer layer and at least one top coat, preferably UV or ESH lacquer, is used as a covering layer. Improved scratch resistance.
  • the top coat can contain nanoparticles, e.g. silica. No solvent-based paints are used.
  • Radiation-curable, acrylate-containing paints are used in particular for the paint layer and the top coat.
  • the radiation-curable paints used typically contain (meth)acrylates, such as polyester (meth)acrylates, polyether (meth)acrylates, epoxy (meth)acrylates or urethane (meth)acrylates. It is also conceivable that the acrylate used or the acrylate-containing paint contains substituted or unsubstituted monomers, oligomers and/or polymers, in particular in the form of acrylic acid, acrylic ether and/or acrylic acid ester monomers, oligomers or polymers. Of importance for the present process is the presence, by definition, of a double bond or unsaturated group in the acrylate molecule.
  • the polyacrylates can also be functionalized. Suitable functional groups include hydroxy, amino, epoxy and/or carboxyl groups. The acrylates mentioned enable cross-linking or curing in the presence of UV or electron beams (EBC).
  • the lacquer layer is applied in an amount of between 50 and 100 g/m 2 , preferably between 60 and 80 g/m 2
  • the top coat is applied in an amount of between 10 and 30 g/m 2 , preferably 30 g/m 2 .
  • the lacquer structure can consist of at least one EBC lacquer layer, which is gelled with an EBC radiator after application, and at least one top coat, which is hardened with an excimer radiator after application. The entire lacquer structure is then hardened with an EBC radiator.
  • the present method thus comprises the following steps:
  • thermoplastic polyurethane to the top of the impregnated paper layer
  • the present method thus comprises the following steps:
  • thermoplastic polyurethane to the top of the impregnated paper layer
  • the present method thus comprises the following steps:
  • thermoplastic polyurethane to the top of the impregnated paper layer
  • the present method thus comprises the following steps:
  • the present method according to the first aspect enables in a variant the provision of a first melamine-free composite material with the following layer structure (from bottom to top): melamine-free adhesive layer, preferably a layer of a PF resin or PLF resin or polyurethane - paper layer impregnated with urea-formaldehyde resin - layer of TPU - optionally varnish.
  • melamine-free adhesive layer preferably a layer of a PF resin or PLF resin or polyurethane - paper layer impregnated with urea-formaldehyde resin - layer of TPU - optionally varnish.
  • the present process enables the provision of a melamine-free composite material with the following layer structure (from bottom to top):
  • Wood-based panel - melamine-free adhesive layer preferably a layer of PF resin or PLF resin or polyurethane - paper layer impregnated with urea-formaldehyde resin - layer of TPU - optional varnish.
  • thermoplastic elastomer to coat the surface can also be dispensed with and instead a lacquer build-up can be applied to the layer structure after pressing.
  • the present method may therefore also comprise the following steps:
  • the present method thus comprises the following steps:
  • the present method thus comprises the following steps:
  • the present method thus comprises the following steps:
  • the present method according to the second aspect enables in a variant the provision of a melamine-free composite material with the following layer structure (from bottom to top): melamine-free adhesive layer, preferably a layer of a PF resin or PLF resin or polyurethane paper layer impregnated with urea-formaldehyde resin - lacquer structure.
  • the present method according to the second aspect enables the provision of a melamine-free composite material with the following layer structure (from bottom to top):
  • Wood-based panel - melamine-free adhesive layer preferably a layer of PF resin or PLF resin or polyurethane - paper layer impregnated with urea-formaldehyde resin - varnish structure.
  • a wood-based panel preferably a medium-density fiber (MDF), high-density fiber (HDF), a plywood panel, a chipboard or a wood-plastic composite panel (WPC) is used as the carrier material.
  • MDF medium-density fiber
  • HDF high-density fiber
  • WPC wood-plastic composite panel
  • Particularly preferred wood-based panels are wood fiberboards with urea-formaldehyde glue as a binding agent, such as an HDF panel with urea-formaldehyde glue.
  • the present method according to the first aspect may therefore also comprise the following steps:
  • At least one wood-based panel as a carrier material, applying at least one layer of a urea-formaldehyde resin to the top of the wood-based panel, - applying at least one layer of at least one thermoplastic elastomer, in particular a thermoplastic polyurethane;
  • At least one melamine-free backing layer preferably in the form of a layer of PF resin or PLF resin, to the underside of the wood-based panel, and
  • the present method comprises the following steps:
  • At least one melamine-free backing layer preferably in the form of a layer of PF resin or PLF resin, to the underside of the wood-based panel as a backing layer, and
  • Urea-formaldehyde resin is therefore used as a resin primer or rolling primer.
  • the amount of resin primer applied can be between 10 - 40 g resin fl / m 2 , preferably 20 - 30 g resin fl / m 2 , e.g. 25 g resin fl / m 2 .
  • the solids content of the resin primer can be between 20-50 wt.%, preferably between 30 and 40 wt.%, particularly preferably 35 wt.%.
  • auxiliary substances such as hardeners, wetting agents (surfactants or mixtures thereof), release agents and/or other components are added to the urea-formaldehyde resin used for priming.
  • White pigments such as titanium dioxide or other color pigments such as calcium carbonate, barium sulfate or carbonate can be used as the color pigments in the primer layer.
  • the primer can also contain water as a solvent.
  • the applied pigmented base layer consists of at least one, preferably at least two, particularly preferably at least four, or up to seven layers or applications applied one after the other, whereby the application quantity between the layers or applications can be the same or different.
  • the application quantity of the color primer is 5-10 g of primer fl / m 2 of application unit and layer. Intermediate drying preferably takes place after each application.
  • the amount of liquid first primer applied to the color base coat is in this case between 5 and 30 g/m 2 , preferably between 10 and 20 g/m 2 , particularly preferably between 10 and 15 g/m 2 .
  • Isocyanate-based compounds are preferred as primers, with non-aromatic, aliphatic isocyanates, such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, or prepolymers containing these isocyanates, being particularly preferred.
  • the decorative layer is applied.
  • This is preferably done using direct printing.
  • a water-based, pigmented printing ink is applied using a gravure or digital printing process, whereby the water-based pigmented printing ink can be applied in more than one layer, e.g. in the form of two to ten layers, preferably three to eight layers.
  • the gravure printing process is a printing technique in which the elements to be reproduced are present as depressions in a printing form that is colored before printing.
  • the printing ink is mainly in the depressions and is transferred to the object to be printed, such as a wood fiber carrier board, due to the contact pressure of the printing form and adhesive forces.
  • the print image is transferred directly from a computer to a printing machine, such as a laser printer or inkjet printer.
  • a printing machine such as a laser printer or inkjet printer.
  • the use of aqueous colors and inks or UV-based colorants is possible.
  • a suitable combination of printing techniques can be carried out directly on the carrier plate or the layer to be printed on, or before printing by Adaptation of the electronic data sets used.
  • the markings required for alignment in the press are also printed along with the decoration.
  • the liquid second primer following the printed decoration is applied with a solids content of between 40 and 60% by weight, preferably 45 and 55% by weight, particularly preferably 50% by weight.
  • the amount of the second primer layer applied to the printed decoration can be between 10-40 g/m 2 , preferably 10-30 g/m 2 , particularly preferably 20 g/m 2 .
  • Isocyanate-based compounds are preferred as primers, with non-aromatic, aliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, or prepolymers containing these isocyanates being particularly preferred.
  • thermoplastic elastomer in particular a film made of thermoplastic polyurethane, is used as the thermoplastic elastomer layer.
  • the thickness of the film in particular the TPU film, is between 50 - 150 pm, preferably 80 - 120 pm, in particular 100 pm.
  • films can also be used, which are either placed individually during pressing or are already connected to one another in a preceding step.
  • thermoplastic film e.g. TPU film
  • a varnish for example, to achieve the desired properties. This can have a positive effect on the behavior against scratches, chemical stress, abrasion, etc.
  • a varnish can also achieve a more positive behavior with regard to static charge, soiling, etc.
  • the varnish can be applied during the production of the film.
  • the TPU film used here can also have abrasion-resistant particles, such as abrasion-resistant particles preferably selected from the group containing aluminum oxides, boron carbides, silicon dioxides, silicon carbides and glass particles.
  • abrasion-resistant particles with grain sizes in the classes F180 to F240, preferably F200 or F220, are preferably used.
  • the grain size of class F180 covers a range of 53 - 90 pm, F220 from 45-75 pm, F230 34-82 pm, F240 28-70 pm (FEPA standard).
  • the abrasion-resistant particles must not be too fine-grained (risk of dust formation), but also not too coarse-grained. The size of the abrasion-resistant particles therefore represents a compromise.
  • thermoplastic elastomer in another further variant of the method, is applied as the thermoplastic elastomer layer.
  • a dispersion, in particular TPU dispersion with a solids content of between 20 and 60% by weight, preferably between 30 and 50% by weight, in particular 40% by weight is used.
  • the application amount of the thermoplastic elastomer is between 50 and 150 g/m 2 fl, preferably between 70 and 130 g/m 2 fl, particularly preferably between 90 and 110 g/m 2 fl, such as 100 g/m 2 fl.
  • the TPU layer when applying the thermoplastic elastomer, in particular TPII, can be provided with a layer of varnish after pressing to increase the abrasion resistance.
  • a varnish structure consisting of at least one layer of varnish and at least one top coat, preferably UV varnish, is applied as a covering layer to improve scratch resistance.
  • the top coat can contain nanoparticles, e.g. made of silica. No solvent-based varnishes are used. Otherwise, reference is made to the above explanations.
  • a melamine-free counter-layer is applied to the underside of the wooden carrier board or wood-based panel. This compensates in particular for the tensile forces acting through the layers applied to the top of the wood-based panel.
  • the melamine-free counter-sheet is designed as a cellulose layer (paper layer) which is impregnated with PF resin or PLF resin or also with urea-formaldehyde resin.
  • the PF resin or PLF resin as a melamine-free countercoat can also be applied in liquid form.
  • PF resin or PLF resin with a solids content of between 30 and 80% by weight, preferably between 40 and 60% by weight, in particular 50% by weight is used.
  • the application quantity of the phenol-formaldehyde resin is between 30 and 100 g/m 2 fl, preferably between 40 and 80 g/m 2 fl, in particular preferably between 50 and 70 g/m 2 fl, such as 60 g/m 2 fl.
  • the layer structures are produced in one step under the influence of temperature and pressure in a short-cycle press or in a continuously operating press pressed into a laminate.
  • Common short-cycle presses for example, operate at a pressure of 30 to 60 kg/cm 2 , a temperature on the wood material surface of around 160 - 195 °C and a pressing time of 10 to 30 seconds.
  • the present process enables, in one variant, the provision of a melamine-free composite material with the following layer structure (from bottom to top):
  • Melamine-free backing preferably made of PF resin or PLF resin - wood-based panel - at least one urea-formaldehyde resin primer - at least one layer of thermoplastic elastomer.
  • the present process enables the provision of a melamine-free composite material with the following layer structure (from bottom to top):
  • Melamine-free backing preferably made of PF resin or PLF resin - wood-based panel - at least one urea-formaldehyde resin primer - at least one colour primer - at least one first primer layer - at least one decorative layer applied by direct printing - at least one second primer layer
  • thermoplastic polyurethane at least one film made of thermoplastic polyurethane.
  • the present process enables the provision of a melamine-free composite material with the following layer structure (from bottom to top):
  • Melamine-free backing preferably made of PF resin or PLF resin - wood-based panel - at least one urea-formaldehyde resin primer - at least one colour primer - at least one first primer layer - at least one decorative layer applied by direct printing - at least one second primer layer
  • thermoplastic polyurethane - optional UV varnish.
  • a decorative paper (paper weight: 80 g/m 2 ) is impregnated with a urea resin on an impregnation line.
  • the impregnation channel runs at a speed of 60 m/min.
  • the application quantity is approximately 160 g/m 2 liquid, which corresponds to a solid application quantity of 80 g/m 2.
  • the impregnation resin contains the usual auxiliary materials such as hardeners, wetting agents, etc. It is important to ensure that after impregnation the decorative sheet is pulled off sharply at the top and bottom using a squeegee.
  • a TPU dispersion is applied to the top side and a phenolic resin or polyurethane dispersion to the back side using screens or rollers.
  • the PF resin or PLF resin or PU dispersion was applied in an amount of 60 g/ m2 fl. (solids: 50 wt%).
  • the TPU dispersion was applied in an amount of 100 g/m 2 (solids content: 40 wt%).
  • the impregnated material is then dried to a residual moisture content of approximately 6% by weight. It is then cut or cut into sheets (format: 2800 x 2070 mm).
  • the impregnate is then pressed onto a chipboard (19 mm).
  • a white decorative paper with the same paper grammage and the same resin coating is used as the back.
  • the surface was tested in accordance with DIN EN 14322: 2021 "Melamine-coated boards for indoor use”. The values required in the standard were achieved.
  • An HDF (format: 2800 x 2070 x 7 mm) is first primed with a urea-formaldehyde resin in a direct printing line that is operated at a speed of 80 m/min (application quantity: approx. 25 g urea-formaldehyde resin fl./m 2 , solids content: approx. 35 wt.%).
  • the impregnating resin contains the usual auxiliary materials such as hardeners, wetting agents, etc.
  • the resin is dried in a circulating air dryer.
  • a color primer consisting of titanium dioxide and casein is then applied. This color primer is applied up to seven times. The application quantity is 5 - 10 g of primer per coat. After each application, intermediate drying is carried out using a circulating air and/or IR dryer.
  • a primer is then applied (application quantity 10 - 20 g fl/m 2 ). This is also dried. A decoration is then printed onto this primer using a gravure or digital printing process. The print is dried in a circulating air dryer.
  • An isocyanate-based primer is applied to the dried print (application quantity: approx. 20 g fl./m 2 , solids content: approx. 50 wt%).
  • the plates are then provided with a TPU film (film thickness: 100 pm) on the top side in a short-cycle press.
  • the TPU film contains approx. 15 g of corundum /m 2 with a grain size of F200 according to the FEPA standard.
  • the board is provided with a melamine-free countercoat, either in liquid form or as a sheet.
  • a phenolic resin is used as the impregnating resin for the countercoat.
  • the adhesion of the film is first tested using a cross-cut test (DIN EN ISO 2409 - 2013 - 06), after which the panels are cut into raw fixed masses and then provided with a glueless profile.
  • the surface was tested in accordance with DIN EN 16511 - 2014: "Panels for floating installation - Semi-rigid, multi-layer modular floor coverings (MMF) with an abrasion-resistant top layer".
  • MMF multi-layer modular floor coverings
  • a phenolic powder resin or PLF powder resin is sprinkled onto the back of the impregnated material using a sprinkler in an S-bend (30 g phenolic resin solid / m 2 ).
  • a TPU dispersion is applied to the top using a roller applicator.
  • the TPU dispersion was applied in an amount of 100 g/m 2 (solids content: 40% by weight).
  • the impregnate is then dried to a residual moisture content of approx. 6% by weight.
  • a decorative paper (paper weight: 80 g/m 2 ) is impregnated with a urea resin on an impregnation line.
  • the impregnation channel runs at a speed of 60 m/min.
  • the application quantity is approximately 160 g/m 2 liquid, which corresponds to a solid application quantity of 80 g/m2.
  • the impregnation resin contains the usual auxiliary materials such as hardeners, wetting agents, etc. It is important to ensure that after impregnation the decorative sheet is pulled off sharply at the top and bottom using a squeegee.
  • a phenolic resin is applied to the back using screens or rollers.
  • the phenolic resin was applied in an amount of 60 g / m 2 fl. (solids: 50 wt%).
  • the impregnated material is then dried to a residual moisture content of approximately 6% by weight. It is then cut or cut into sheets (format: 2800 x 2070 mm).
  • a primer based on an isocyanate is applied to the impregnated surface (application quantity: approx. 20 g fl./m 2 , solids content: approx. 50 wt.%).
  • the board is then coated in a varnish line with a UV or ESH varnish in several layers with intermediate curing.
  • the varnish layer is applied in a quantity of 30 g/m 2.
  • the varnish structure can consist of at least one ESH varnish layer, which is gelled with an ESH radiator after application, and at least one top coat, which is hardened with an excimer radiator after application. The entire varnish structure is then hardened with an ESH radiator.
  • the board is then cut into floorboards in a flooring line.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials frei von Melamin-Formaldehyd-Harz umfassend mindestens ein Trägermaterial, mindestens eine auf der Oberseite des Trägermaterials vorgesehene Polymerschicht oder Lackschicht und mindestens eine auf der Unterseite des Trägermaterials vorgesehene harzhaltige Schicht, umfassend die Schritte: Bereitstellen von mindestens einem Trägermaterial, Auftragen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf das Trägermaterial, Auftragen von mindestens einer Schicht eines thermoplastischen Elastomers, auf das Trägermaterials, Auftragen von mindestens einer melaminfreien harzhaltigen Schicht auf die Unterseite des Trägermaterials, und Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus. Anstelle eines thermoplastischen Elastomers kann nach dem Verpressen ein Lack aufgetragen werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials frei von Melamin-Formaldehyd-Harz
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials frei von Melamin-Formaldehyd-Harz und ein mit diesem Verfahren hergestelltes melaminfreies Verbundmaterial.
Beschreibung
Melaminharzoberflächen werden seit Jahrzehnten in den verschiedensten Anwendungen genutzt. Diese Oberflächen werden häufig dort genutzt, wo hohe Anforderungen an die gute Reinigbarkeit und Desinfizierbarkeit gestellt wird. Dabei ist von besonderem Vorteil, dass Melaminoberflächen per se für Bakterien kein gutes Wachstumssubstrat darstellen. Weitere Pluspunkte sind, dass die chemische und mechanische Beständigkeit sehr hoch ist. Auch stellt die Melaminschicht eine wirksame Sperre gegen Ausgasungen aus den Trägerplatten dar. Diese Vorteile von Melaminharzoberflächen werden insbesondere bei Laminatböden und Möbeloberflächen genutzt.
Allerdings werden aktuell die möglichen negativen Eigenschaften von Melamin selbst für die Umwelt diskutiert. Dies sind u. a. seine Persistenz (schlechte biologische Abbaubarkeit) und seine Mobilität nach Freisetzung. Zwar ist Melamin in Melaminharzoberflächen nur in unbedenklichen Spuren nachweisbar, aber die angesprochene Diskussion führt natürlich zu einer Verunsicherung im Markt.
Problematisch ist dabei auch, dass Alternativmaterialien entweder nicht in den benötigten Mengen zur Verfügung stehen, von den Eigenschaften her nicht so leistungsstark sind und/oder auf den zurzeit vorhandenen Produktionslinien (z. B.: Kurztaktpressen, Laminatpressen usw.) nicht verarbeitbar sind. Das gleiche gilt auch für die Abnehmer der beschichteten Platten, die selbstverständlich auch bei der Verarbeitung die guten mechanischen Eigenschaften beim Transport durch Bearbeitungsstraßen usw. berücksichtigt haben.
Auch die Idee, die fertige Melaminharzoberfläche nach der Produktion durch eine dünne Schutzschicht abzudecken, ist leider nicht zielführend, da durch Abrieb beim Begehen (Laminatboden) oder desinfizieren (Möbeloberflächen) diese Schutzschicht schnell abgetragen werden könnte. Zudem wäre dies keine Lösung für die bei der Bearbeitung auftretenden Melaminstäube. Es sind neben Melaminharz eine ganze Reihe von Harzen bekannt, die für die Imprägnierung von Papieren für dekorative Anwendungen verwendet werden. Jedoch haben diese Kunstharze Nachteile, die einen Einsatz als einziges Harz unmöglich machen.
Harnstoff-Formaldehyd-Harze werden beispielsweise einzeln oder im Gemisch mit Melamin- Formaldehyd-Harzen für Kernimprägnierungen genutzt. Sie haben allerdings den Nachteil, dass bei der Weiterverarbeitung von Imprägnaten in Kurztaktpressen, diese Harze nicht zu einem Film verfließen. Im Übrigen sind Harnstoff-Formaldehyd-Harze hydrolyseanfällig und chemisch nicht beständig.
Ein weiteres Kunstharz, dass für verschiedene Anwendungen eingesetzt wird ist Phenol- Formaldehyd-Harz. Dieses Harz, dass eine hellbraune bis mittelbraune Farbe hat, wird zur Imprägnierung von Kernlagen von Schichtstoffen oder für Unterlagsbögen eingesetzt. Es kann aber wegen seiner Eigenfarbe nicht zur Imprägnierung von Oberflächen von Dekorpapieren verwendet werden. Zudem findet bei Sonneneinstrahlung auf das Harz eine Farbvertiefung statt. Des Weiteren ist ein direkter Kontakt von Phenolimprägnaten mit Lebensmitteln auszuschließen.
Ein weiteres Harzsystem, dass eingesetzt werden könnte, ist Acrylatharz. Dies liefert allerdings bei alleinigem Einsatz bei einem Papier ein sprödes Imprägnat, dass nicht in einer Kurztaktpresse verarbeitet werden kann.
Eine Alternative für mechanisch und chemisch nicht sehr hoch beanspruchte Flächen sind sogenannte Finishfolien. Es handelt sich dabei um dekorative Produkte mit einer Kernimprägnierung aus Harnstoff-Formaldehyd-Harz und Acrylatharz, die auf der Oberseite mit einem Lack versehen sind (UV- oder ESH-Lack). Diese Folien werden auf Kaschierlinien auf Holzwerkstoffträger aufkaschiert. Sie besitzen im Vergleich zu Melaminoberflächen deutlich schlechtere Eigenschaften, sodass sie für höher- oder hochbeanspruchte Anwendungen nicht in Frage kommen. Eine Verarbeitung auf Kurztaktpressen ist auch nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zu Grunde die Nachteile, die sich aus der Umstufung ergeben zu überwinden. Das Produkt sollte durch den Einsatz alternativer Harze oder Folien frei von Melamin sein. Dazu soll ein Verbundmaterial z.B. in Form eines Imprägnats entwickelt werden, dass nach Verarbeitung auf einer Kurztaktpressen und kontinuierlich arbeitenden Pressen zu Produkten führt, die annähernd das Eigenschaftsprofil einer Melaminoberfläche hat. Das Imprägnat sollte auf den bereits vorhandenen Imprägnierkanälen herstellbar sein. Auch die Weiterverarbeitung sollte weiterhin auf Kurztaktpressen und kontinuierlich arbeitenden Pressen ohne technologische oder technische Veränderungen möglich sein. Die Kosten des Produktes sollten sich nicht gravierend verändern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 und ein damit hergestelltes Verbundmaterial gelöst.
Entsprechend wird gemäß einem ersten Aspekt des Anspruchs 1 ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials frei von Melamin-Formaldehyd-Harz umfassend mindestens ein Trägermaterial, mindestens eine auf der Oberseite des Trägermaterials vorgesehene Polymerschicht und mindestens eine auf der Unterseite des Trägermaterials vorgesehene harzhaltige Schicht, bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen von mindestens einem Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf das Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines thermoplastischen Elastomers auf die Oberseite des Trägermaterials,
- Aufträgen von mindestens einer melaminfreien harzhaltigen Schicht auf die Unterseite des Trägermaterials, und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus.
Es wird somit ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials zum Einsatz in Fußbodenlaminaten oder Möbelelementen zur Verfügung gestellt, in welchem auf die Verwendung von Melamin-Formaldehyd-Harz vollständig verzichtet werden kann. Insbesondere weisen die auf dem Trägermaterial vorgesehenen Oberflächenschichten (d.h. Schichten auf der Oberseite und Unterseite des Trägermaterials) kein Melamin-Formaldehyd- Harz auf. Überaschenderweise entsprechen die mit dem vorliegenden Verfahren hergestellten Verbundmaterialien den für Fußbodenbeläge notwendigen Anforderungen, wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt. Die Reihenfolge des Auftrags der Schicht aus thermoplastischen Elastomer auf die Oberseite des Trägermaterials und des Auftrags der harzhaltigen Schicht auf die Unterseite des Trägermaterials kann dabei flexibel und variabel sein, d.h. es ist möglich zunächst das thermoplastische Elastomer auf die Oberseite des Trägermaterials aufzutragen und anschließend die melaminfreie harzhaltige Schicht auf die Unterseite des Trägermaterials aufzutragen oder zunächst die melaminfreie harzhaltige Schicht auf die Unterseite des Trägermaterials aufzutragen und anschließend das thermoplastische Elastomer auf die Oberseite des Trägermaterials aufzutragen. Es ist auch möglich, thermoplastisches Elastomer auf der Oberseite und melaminfreie harzhaltige Schicht auf der Unterseite gleichzeitig aufzutragen. Die Reihenfolge richtet sich nach den jeweiligen Produktionslinien.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind unter dem Begriff „Thermoplastische Elastomere“ Kunststoff zu verstehen, die sich bei Raumtemperatur vergleichbar den klassischen Elastomeren verhalten, sich jedoch unter Wärmezufuhr plastisch verformen lassen und somit ein thermoplastisches Verhalten zeigen. Thermoplastische Elastomere sind Werkstoffe, bei denen elastische Polymerketten in thermoplastisches Material eingebunden sind. Sie lassen sich in einem rein physikalischen Prozess in Kombination von hohen Scherkräften, Wärmeeinwirkung und anschließender Abkühlung verarbeiten. Obwohl keine chemische Vernetzung durch eine zeit- und temperaturaufwendiqe Vulkanisation wie bei den Elastomeren notwendig ist, haben die hergestellten Teile aufgrund ihrer besonderen Molekularstruktur doch gummielastische Eigenschaften. Erneute Wärme- und Scherkrafteinwirkung führt wieder zur Aufschmelzung und Verformung des Materials. Das bedeutet aber zugleich, dass die thermoplastischen Elastomere weit weniger thermisch und dynamisch belastbar sind als Standard-Elastomere. Die thermoplastischen Elastomere sind also kein "Nachfolge-Produkt" konventioneller Elastomere, sondern eine Ergänzung, die die Verarbeitungsvorteile der Thermoplaste mit den Werkstoffeigenschaften der Elastomere verbinden. Bekannte thermoplastische Elastomere sind Thermoplastische Polyamidelastomere (TPA), Thermoplastische Copolyester (TPC), Thermoplastische Styrol- Blockcopolymere (TPS), Thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPO) oder thermoplastische Urethane (TPU) (siehe Wikipedia „Thermoplastische Elastomere“).
Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden als Harze duroplastische Harze, und hier bevorzugt melaminfreie Formaldehydharze verwendet.
Es ist auch möglich kein thermoplastisches Elastomer zur Beschichtung der Oberfläche zu verwenden, sondern stattdessen eine Lackschicht einzusetzen, wobei diese Lackschicht nach dem Verpressen des Schichtaufbaus auf die Oberseite bzw. Oberfläche des Trägermaterials aufgebracht wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt des Anspruchs 2 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials frei von Melamin-Formaldehyd-Harz umfassend mindestens ein Trägermaterial, mindestens eine auf der Oberseite des Trägermaterials vorgesehene Lackschicht und mindestens eine auf der Unterseite des Trägermaterials vorgesehene harzhaltige Schicht, bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen von mindestens einem Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf das Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer melaminfreien harzhaltigen Schicht auf die Unterseite des Trägermaterials, und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus;
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Lackes auf die Oberseite des verpressten Schichtaufbaus.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff „Lack“ ein flüssiger oder auch pulverförmiger Beschichtungsstoff zu verstehen, der dünn auf Gegenstände aufgetragen wird und durch chemische oder physikalische Vorgänge (zum Beispiel Verdampfen des Lösungsmittels) zu einem durchgehenden, festen Film aufgebaut wird. Lacke bestehen in der Regel aus Bindemitteln, wie Harzen, Dispersionen oder Emulsionen, Füllstoffen, Pigmenten, Lösemitteln und Additiven (siehe Wikipedia „Lack“).
Papierlage als Trägermaterial
In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist das mindesten eine Trägermaterial eine Papierlage, bevorzugt eine Dekorpapierlage.
Das vorliegende Verfahren kann demnach gemäß dem ersten Aspekt die folgenden Schritte umfassen:
Bereitstellen von mindestens einer Papierlage, - Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Papierlage zur Imprägnierung der Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines thermoplastischen Elastomers, insbesondere thermoplastischen Polyurethans, auf die Oberseite der imprägnierten Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer melaminfreien harzhaltigen Schicht als adhesive Schicht auf die Unterseite der imprägnierten Papierlage, und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus.
Die vorliegend verwendeten Papierlagen, insbesondere Dekorpapierlagen weisen ein Papiergewicht zwischen 60 und 120 g/m2, bevorzugt 80 g/m2 auf.
Dekorpapiere sind Spezialpapiere zur Oberflächenveredelung von Holzwerkstoffen, die eine hohe Dekorvielfalt ermöglichen. So sind neben den typischen Aufdrucken von diversen Holzstrukturen weitergehende Aufdrucke von geometrischen Formen oder künstlerischen, dekorativen Ausarbeitungen erhältlich. Eine Einschränkung in der Motivwahl gibt es faktisch nicht. Um eine optimale Bedruckbarkeit zu gewährleisten, muss das verwendete Papier eine gute Glätte und Dimensionsstabilität aufweisen und ebenfalls für eine Penetration einer notwendigen Kunstharzimprägnierung geeignet sein.
Wie angeführt, wird auf das Trägermaterial zunächst ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz aufgetragen. Im Falle der Verwendung von Papierlagen als T rägermaterial wird die Papierlage teilweise oder vollständig mit dem Harnstoff-Formaldehyd-Harz imprägniert, wobei das Harnstoff-Formaldehyd-Harz in die Papierlage eindringt bzw. hinein penetriert. Vorliegend ist unter dem Begriff der "Imprägnierung" eine vollständige oder teilweise Durchtränkung der Papierlage mit dem Harz zu verstehen. Das vorliegend verwendete Harnstoffharz wird für die sogenannte Kernimprägnierung der Papiere verwendet. Es werden somit melaminfreie Papierlagen als Trägermaterial verwendet.
In einer Variante beträgt die flüssige Auftragsmenge des Harnstoff-Formaldehyd-Harz zwischen 100 und 250 g/m2, bevorzugt zwischen 130 und 200 g/m2, insbesondere bevorzugt zwischen 150 und 180 g/m2, wie z.B. 160 g/m2, beträgt. Die feste Auftragsmenge an Harnstoff- Formaldehyd-Harz beträgt zwischen 50 und 125 g/m2, bevorzugt zwischen 65 und 100 g/m2, insbesondere bevorzugt zwischen 75 und 90 g/m2, wie z.B. 80 g/m2. Dem zur Kernimprägnierung verwendetem Harnstoff-Formaldehyd-Harz werden die üblichen Hilfsstoffe, wie Härter, Netzmittel (Tenside oder Mischungen davon), Trennmittel und/oder weitere Komponente zugegeben.
Bei der Herstellung der Imprägnate erfolgt der Auftrag des Harnstoffharzes in einer Imprägnierwanne, wo nach dem Eintauchen in die Imprägnierwanne ein Abstreifen des Harzes auf einen definierten Harzauftrag mit Hilfe von Rakeln oder Quetschwalzen erfolgt. Dann wird das Imprägnat in einem Schwebetrockner mit heißer Luft zwischengetrocknet, z.B. bis auf eine Restfeuchte von 20 Gew%.
Eine entsprechende Imprägnieranlage umfasst dabei: optional Papierabwicklung und Wechselvorrichtung eine Imprägnierstation zur Vorimprägnierung (Kernimprägnierung) von mindestens einer Papierlage mit einem Harnstoff-Formaldehyd-Harz, und
- eine erste Trockenstation.
Konkret umfasst die Imprägnieranlage Imprägnierwannen bzw. Imprägniertauchbäder (als Imprägnierstationen), ggfs. eine Atemstrecke, ein Rakelsystem / Quetschwalzenpaar zur Entfernung von überschüssigem Harz, mindestens einen Trockner (z.B. ein Schwebetrockner), optional ein Rasterwerk, optional ein Pulverstreuer und ein optional zweiter Trockner, mindestens eine Abkühlvorrichtung (z.B. ein Kühlwalzsystem).
Nach der Kernimprägnierung kann in einem nächsten Schritt das thermoplastische Elastomer, insbesondere thermoplastisches Polyurethan, auf die Papierlage aufgebracht werden. In diesem Falle wird eine Dispersion eines thermoplastischen Elastomers mit einem Feststoffgehalt zwischen 20 und 60 Gew%, bevorzugt zwischen 30 und 50 Gew%, insbesondere 40 Gew% verwendet. Die Auftragsmenge des thermoplastischen Elastomers beträgt zwischen 50 und 150 g/m2 fl, bevorzugt zwischen 70 und 130 g/m2 fl, insbesondere bevorzugt zwischen 90 und 1 10 g/m2 fl, wie z.B. 100 g/m2 fl.. Die Auftragsmenge des thermoplastischen Elastomersliegt bei ca. 30-50 Gew% bezogen auf das Papiergewicht.
Der Auftrag des thermoplastischen Elastomers als Flüssigauftrag (in Form einer Dispersion) ermöglicht das Aufbringen des thermoplastischen Elastomers in variablen Mengen, im Gegensatz zur Verwendung von Folien aus thermoplastischen Elastomer, die lediglich jeweils mit vorgegebenen Foliengrammaturen (Folinenmengen) eingesetzt werden können. Wie bereits angedeutet, wird vorliegend bevorzugt thermoplastisches Polyurethan als thermoplastisches Elastomer, insbesondere als Oberflächenschicht, verwendet.
Thermoplastisches Polyurethan (TPII) gehört zu einer Klasse von Polyurethanen - Kunststoffen mit vielen Eigenschaften, wie hohe Abriebfestigkeit, Leistung bei niedrigen Temperaturen, hohe Scherfestigkeit, hohe Elastizität, Transparenz, Öl- und Fettbeständigkeit.
TPII ist ein Blockcopolymer, das aus abwechselnden Sequenzen von harten und weichen Segmenten oder Domänen besteht, die durch die Reaktion von (1 ) Diisocyanaten mit kurzkettigen Diolen und (2) Diisocyanaten mit langkettigen Diolen gebildet werden. Durch Variation des Verhältnisses, der Struktur und/oder des Molekulargewichts der Reaktionsverbindungen kann eine enorme Vielfalt unterschiedlicher TPII hergestellt werden. Dadurch kann die Polymerstruktur fein auf die gewünschten Endeigenschaften des Materials abgestimmt werden.
Bevorzugt wird TPII als Dispersion (TPII Kügelchen in Wasser) zur Beschichtung verwendet. Während des Trocknungsvorganges des Imprägnats reagiert das TPU und wird beim Verpressen in die Polymermatrix, insbesondere des Imprägnats, eingebunden. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Glasübergangstemperaturen des TPU möglichst niedrig sind, damit die elastische Eigenschaft erhalten bleibt.
Wie oben bereits angedeutet, wird auf die Unterseite der Papierlage eine melaminfreie harzhaltige Schicht aufgetragen. Im Falle der Papierlage wirkt diese melaminfreie harzhaltige Schicht als adhesive Schicht oder Klebeschicht oder Klebestrich.
Als adhesive Schicht (oder Klebestrich) können ein Phenol-Formaldehyd-Harz (PF-Harz), Phenol-Lignin-Formaldehyd-Harz (PLF-Harz) oder ein Polyurethan (PU) verwendet werden.
Das Phenol-Formaldehyd-Harz (PF-Harz) oder Phenol-Lignin-Formaldehyd-Harz (PLF-Harz kann auf die Unterseite der Papierlage als Flüssigauftrag oder als Pulverauftrag aufgebracht werden.
Im Falle eines Flüssigauftrages wird PF-Harz oder PLF-Harz mit einem Feststoffgehalt zwischen 30 und 80 Gew%, bevorzugt zwischen 40 und 60 Gew%, insbesondere 50 Gew% verwendet. Die Auftragsmenge des PF-Harz oder PLF-Harz beträgt zwischen 30 und 100 g/m2 fl, bevorzugt zwischen 40 und 80 g/m2fl, insbesondere bevorzugt zwischen 50 und 70 g/m2fl, wie z.B. 60 g/m2 fl. Die Auftragsmenge des PF-Harz oder PLF-Harz liegt bei ca. 20-30 Gew% bezogen auf das Papiergewicht.
Im Falle eines Pulverauftrages wird PF-Harz oder PLF-Harz in einer Menge zwischen 10 und 50 g /m2, bevorzugt zwischen 20 und 40 g/m2, insbesondere bevorzugt zwischen 25 und 35 g/m2, wie z.B. 30 g/m2 aufgebracht. Das pulverförmige Harz wird mittels elektrostatischer Aufladung auf das Trägermaterial aufgetragen und optional angeschmolzen. Der Auftrag kann auch mittels Pulverbeschichtung nach dem Triboverfahren erfolgen. Hierbei erfolgt eine Reibungsaufladung des aufzutragenden Pulvers.
"Anschmelzen" im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet, dass die melaminfreie Harzschicht noch nicht vollständig polymerisiert ist, sondern vielmehr wird die Polymerisation auf einer Zwischenstufe gestoppt, in welcher eine weitergehende Vernetzung bzw. Polymerisation zu einem späteren Verarbeitungszeitpunkt noch möglich ist. Das Anschmelzen der aufgebrachten Schicht aus pulverförmigem Harz kann unter Verwendung eines IR- Strahlers, oder auch Mikrowellensysteme oder ähnliches erfolgen. Die Verwendung von IR- Strahlern ist besonders bevorzugt.
In einer weitergehenden Ausführungsform wird alternativ zum Phenol-Formaldehyd-Harz Polyurethan als mindestens eine melaminfreie adhesive Schicht oder Klebestrich, auf die Unterseite des Trägermaterials, aufgebracht bzw. aufgetragen. Die Menge des Polyurethan- Klebestriches beträgt 10-40 Gew%, bevorzugt 20-30 Gew% bezogen auf das Papiergewicht.
Nach Auftrag aller Schichten auf die Papierlage wird das erhaltene Imprägnat auf eine definierte Restfeuchte, z.B. 5-10 Gew%, bevorzugt 6 Gew%, getrocknet.
Eine auf diese Weise beschichtete und imprägnierte Papierlage, z.B. Dekorpapierlage kann mit einer Trägerplatte, z.B. einer Holzwerkstoffplatte wie MDF oder HDF oder Spanplatte in einer Kurztaktpresse oder in einer kontinuierlich arbeitenden Presse verpresst werden. Insbesondere kann das Imprägnat auf geeignete Formate zugeschnitten werden und auf Holzwerkstoffplatten aufgepresst werden.
Nach dem Verpressen kann in einer Ausführungsform die (obere) Schicht aus thermoplastischem Elastomer mit einer Lackschicht zur Erhöhung der Abriebfestigkeit versehen werden. Hierfür wird als Abdeckschicht ein Lackaufbau aus mindestens einer Lackschicht und mindestens einem Decklack, bevorzugt UV- oder ESH-Lack, zur Verbesserung der Kratzfestigkeit aufgebracht. Der Decklack kann Nanopartikel, z.B. aus Kieselsäure enthalten. Es kommen keine lösemittelhaltigen Lacke zum Einsatz.
Für die Lackschicht und den Decklack werden insbesondere strahlen härtbare, acrylathaltige Lacke verwendet. Typischerweise enthalten die verwendeten strahlenhärtbaren Lacke (Meth)acrylate, wie zum Beispiel Polyester(meth)acrylate, Polyether(meth)acrylate, Epoxy(meth)acrylate oder Urethan(meth)acrylate. Es ist auch denkbar, dass das verwendete Acrylat bzw. der acrylathaltige Lack substituierte oder unsubstituierte Monomere, Oligomere und/oder Polymere, insbesondere in Form von Acrylsäure-, Acrylether- und/oder Acrylsäureestermonomeren, Oligomeren oder Polymeren vorliegt. Von Bedeutung für das vorliegende Verfahren ist dabei die definitionsgemäße Präsenz eine Doppelbindung bzw. ungesättigten Gruppe im Acrylat-Molekül. Die Polyacrylate können auch weiterhin funktionalisiert vorliegen. Geeignete funktionelle Gruppen sind unter anderem Hydroxy-, Amino-, Epoxy- und/oder Carboxylgruppen. Die genannten Acrylate ermöglichen eine Vernetzung bzw. Aushärtung in Gegenwart von UV- bzw. Elektronen-Strahlen (ESH).
Die Lackschicht wird in einer Menge zwischen 50 und 100 g/m2, bevorzugt zwischen 60 und 80 g/m2 aufgebracht, während der Decklack in einer Menge zwischen 10 und 30 g/m2, bevorzugt 30 g/m2 aufgebracht wird. Der Lackaufbau kann aus mindestens einer ESH- Lackschicht bestehen, die nach Auftrag mit einem ESH-Strahler angeliert wird, und mindestens einem Decklack, der nach Auftrag mit Excimer-Strahler angehärtet wird. Der gesamte Lackaufbau wird abschließend mit einem ESH-Strahler durchgehärtet.
In einer Ausführungsform umfasst das vorliegende Verfahren somit die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von mindestens einer Papierlage als Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Papierlage zur Imprägnierung der Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines thermoplastischen Polyurethans auf die Oberseite der imprägnierten Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer melaminfreien adhesiven Schicht auf die Unterseite der imprägnierten Papierlage, und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus,
Optional Aufträgen von mindestens einem Lack auf die mindestens eine Schicht aus thermoplastischen Polyurethan. In einer weitergehenden Ausführungsform umfasst das vorliegende Verfahren somit die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von mindestens einer Papierlage als Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Papierlage zur Imprägnierung der Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines thermoplastischen Polyurethans auf die Oberseite der imprägnierten Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer pulverförmigen Schicht eines PF-Harzes oder PLF-Harzes als melaminfreie adhesive Schicht auf die Unterseite der imprägnierten Papierlage und Anschmelzen der pulverförmigen Schicht,
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus, und
Optional Aufträgen von mindestens einem Lack auf die mindestens eine Schicht aus thermoplastischen Polyurethan,
In einer anderen Ausführungsform umfasst das vorliegende Verfahren somit die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von mindestens einer Papierlage als Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Papierlage zur Imprägnierung der Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines thermoplastischen Polyurethans auf die Oberseite der imprägnierten Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer flüssigen Schicht eines PF-Harzes oder PLF- Harzes als melaminfreie adhesive Schicht auf die Unterseite der imprägnierten Papierlage,
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus,
Optional Aufträgen von mindestens einem Lack auf die mindestens eine Schicht aus thermoplastischem Polyurethan.
In einer noch anderen Ausführungsform umfasst das vorliegende Verfahren somit die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von mindestens einer Papierlage als Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Papierlage zur Imprägnierung der Papierlage, - Aufträgen von mindestens einer Schicht eines thermoplastischen Polyurethans auf die Oberseite der imprägnierten Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer flüssigen Schicht eines Polyurethans als melaminfreie adhesive Schicht auf die Unterseite der imprägnierten Papierlage,
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus,
Optional Aufträgen von mindestens einem UV-Lack auf die mindestens eine Schicht aus thermoplastischem Polyurethan.
Entsprechend ermöglicht das vorliegende Verfahren gemäß dem ersten Aspekt in einer Variante die Bereitstellung eines ersten melaminfreien Verbundmaterials mit dem folgendem Schichtaufbau (von unten nach oben): melaminfreie adhesive Schicht, bevorzugt eine Schicht eines PF-Harzes oder PLF- Harzes oder Polyurethans- Papierlage imprägniert mit Harnstoff-Formaldehyd-Harz - Schicht aus TPU - optional Lack.
In einer weiteren Variante ermöglicht das vorliegende Verfahren die Bereitstellung eines melaminfreien Verbundmaterials mit dem folgendem Schichtaufbau (von unten nach oben):
Holzwerkstoffplatte- melaminfreie adhesive Schicht, bevorzugt eine Schicht eines PF- Harzes oder PLF-Harzes oder Polyurethans - Papierlage imprägniert mit Harnstoff- Formaldehyd-Harz - Schicht aus TPU - optional Lack.
Wie oben bereits beschrieben, kann auch auf die Verwendung eines thermoplastisches Elastomers zur Beschichtung der Oberfläche verzichtet werden, und stattdessen nach dem Verpressen ein Lackaufbau auf den Schichtaufbau aufgebracht werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt kann das vorliegende Verfahren demnach auch die folgenden Schritte umfassen:
Bereitstellen von mindestens einer Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Papierlage zur Imprägnierung der Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer melaminfreien harzhaltigen Schicht als adhesive Schicht auf die Unterseite der imprägnierten Papierlage,
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus, und
Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Lackes auf die Oberseite des verpressten Schichtaufbaus. In einer weitergehenden Ausführungsform umfasst das vorliegende Verfahren somit die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von mindestens einer Papierlage als Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Papierlage zur Imprägnierung der Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer pulverförmigen Schicht eines PF-Harzes oder PLF-Harzes als melaminfreie adhesive Schicht auf die Unterseite der imprägnierten Papierlage und Anschmelzen der pulverförmigen Schicht,
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus, und
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Lackes auf die Oberseite des verpressten Schichtaufbaus.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das vorliegende Verfahren somit die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von mindestens einer Papierlage als Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Papierlage zur Imprägnierung der Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer flüssigen Schicht eines PF-Harzes oder PLF- Harzes als melaminfreie adhesive Schicht auf die Unterseite der imprägnierten Papierlage,
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus, und
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Lackes auf die Oberseite des verpressten Schichtaufbaus.
In einer noch anderen Ausführungsform umfasst das vorliegende Verfahren somit die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von mindestens einer Papierlage als Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Papierlage zur Imprägnierung der Papierlage,
- Aufträgen von mindestens einer flüssigen Schicht eines Polyurethans als melaminfreie adhesive Schicht auf die Unterseite der imprägnierten Papierlage,
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus. - Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Lackes auf die Oberseite des verpressten Schichtaufbaus.
Die oben angeführten Angaben für die Zusammensetzung und Auftragsmengen an Harz und Lack gelten auch für die letztgenannten Ausführungsformen des zweiten Aspektes des Verfahrens.
Entsprechend ermöglicht das vorliegende Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt in einer Variante die Bereitstellung eines melaminfreien Verbundmaterials mit dem folgendem Schichtaufbau (von unten nach oben): melaminfreie adhesive Schicht, bevorzugt eine Schicht eines PF-Harzes oder PLF- Harzes oder Polyurethans- Papierlage imprägniert mit Harnstoff-Formaldehyd-Harz - Lackaufbau.
In einer weiteren Variante ermöglicht das vorliegende Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt die Bereitstellung eines melaminfreien Verbundmaterials mit dem folgendem Schichtaufbau (von unten nach oben):
Holzwerkstoffplatte- melaminfreie adhesive Schicht, bevorzugt eine Schicht eines PF- Harzes oder PLF-Harzes oder Polyurethans - Papierlage imprägniert mit Harnstoff- Formaldehyd-Harz -Lackaufbau.
Holzwerkstoffolatte als Träoermaterial
In einer anderen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird als Trägermaterial eine Holzwerkstoffplatte, bevorzugt eine mitteldichte Faser (MDF)-, hochdichte Faser (HDF)-eine Sperrholzplatte, eine Spanplatte oder eine Holz-Kunststoff-Komposit-Platte (WPC) verwendet. Besonders bevorzugte Holzwerkstoffplatten sind Holzfaserplatten mit Harnstoff-Formaldehyd- Leim als Bindemittel, wie z.B. eine HDF-Platte mit Harnstoff-Formaldehyd-Leim.
Das vorliegende Verfahren gemäß dem ersten Aspekt kann demnach auch die folgenden Schritte umfassen:
Bereitstellen von mindestens einer Holzwerkstoffplatte als Trägermaterial, Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Oberseite der Holzwerkstoffplatte, - Aufbringen von mindestens einer Schicht aus mindestens einem thermoplastischen Elastomer; insbesondere von einem thermoplastischen Polyurethan;
- Aufträgen von mindestens einem melaminfreien Gegenzug, bevorzugt in Form einer Schicht eines PF-Harzes oder PLF-Harzes auf die Unterseite der Holzwerkstoffplatte, und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das vorliegende Verfahren die folgenden Schritte umfassen:
Bereitstellen von mindestens einer Holzwerkstoffplatte als Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Oberseite der Holzwerkstoffplatte,
- Aufträgen von mindestens einer Farbgrundierungsschicht;
- Aufträgen von mindestens einer ersten Primerschicht,
- Aufbringen eines Druckdekors;
- Aufträgen von mindestens einer zweiten Primerschicht,
- Aufbringen von mindestens einer Schicht aus mindestens einem thermoplastischen Elastome;
- Aufträgen von mindestens einem melaminfreien Gegenzug, bevorzugt in Form einer Schicht eines PF-Harzes oder PLF-Harzes , auf die Unterseite der Holzwerkstoffplatte als Gegenzug, und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus.
Harnstoff-Formaldehydharz wird demnach als Harzgrundierung bzw. Walzgrund verwendet. Die Auftragsmenge der Harzgrundierung kann zwischen 10 - 40 g Harz fl / m2, bevorzugt 20 - 30 g Harz fl /m2, z.B. 25 Harz fl /m2 betragen. Der Feststoffgehalt der Harzgrundierung kann zwischen 20-50 Gew%, bevorzugt zwischen 30 und 40 Gew%, insbesondere bevorzugt bei 35 Gew% liegen.
Dem zur Grundierung verwendeten Harnstoff-Formaldehyd-Harz werden die üblichen Hilfsstoffe, wie Härter, Netzmittel (Tenside oder Mischungen davon), Trennmittel und/oder weitere Komponente zugegeben. Als Farbgrundierung wird bevorzugt eine Zusammensetzung aus Kasein oder Sojaprotein als Bindemittel und anorganische Pigmente, insbesondere anorganische Farbpigmente verwendet. Als Farbpigmente können in der Grundierungsschicht weiße Pigmente wie Titandioxid verwendet werden oder aber auch weitere Farbpigmente, wie Calciumcarbonat, Bariumsulfat oder -carbonat. Die Grundierung kann neben den Farbpigmenten und dem Kasein oder Sojaprotein noch Wasser als Lösemittel enthalten. Es ist ebenfalls bevorzugt, wenn die aufgetragene pigmentierte Grundschicht aus mindestens einer, bevorzugt aus mindestens zwei, insbesondere bevorzugt aus mindestens vier, oder bis zu sieben nacheinander aufgetragenen Lagen bzw. Aufträgen besteht, wobei die Auftragsmenge zwischen den Lagen bzw. Aufträgen gleich oder verschieden sein kann. Die Auftragsmenge der Farbgrundierung beträgt 5-10 g Grundierung fl / m2 Auftragswerk und Lage. Nach jedem Auftrag erfolgt bevorzugt eine Zwischentrocknung.
Die Menge des auf die Farbgrundierung aufgetragenen flüssigen ersten Primers beträgt vorliegend zwischen 5 und 30 g/m2, bevorzugt zwischen 10 und 20 g/m2, insbesondere bevorzugt zwischen 10 und 15 g/m2. Als Primer werden bevorzugt Verbindungen auf Isocyanatbasis, wobei nicht-aromatische, aliphatische Isocyanate, wie Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, oder Präpolymere, die diese Isocyanate enthalten, besonders bevorzugt sind.
Nach einem Trockenschritt wird die Dekorschicht aufgebracht. Dies erfolgt bevorzugt im Direktdruck. Im Falle eines Direktdruckes erfolgt der Auftrag einer wasserbasierten, pigmentierten Druckfarbe im Tiefdruck- oder im Digitaldruckverfahren, wobei die wasserbasierte pigmentierte Druckfarbe in mehr als einer Schicht auftragbar ist, z.B. in Form von zwei bis zehn Schichten, bevorzugt drei bis acht Schichten. Das Tiefdruckverfahren ist eine Drucktechnik, bei der die abzubildenden Elemente als Vertiefungen einer Druckform vorliegen, die vor dem Druck eingefärbt wird. Die Druckfarbe befindet sich vornehmlich in den Vertiefungen und wird aufgrund des Anpressdruckes der Druckform und von Adhäsionskräften auf den zu bedruckenden Gegenstand, wie z.B. eine Holzfaserträgerplatte, übertragen. Hingegen wird beim Digitaldruck das Druckbild direkt von einem Computer in eine Druckmaschine, wie z.B. einen Laserdrucker oder Tintenstrahldrucker übertragen. Dabei entfällt die Verwendung einer statischen Druckform. In beiden Verfahren ist die Verwendung von wässrigen Farben und Tinten oder farbgebender Mittel auf UV-Basis möglich. Ebenfalls ist es vorstellbar, die genannten Drucktechniken aus Tief- und Digitaldruck zu kombinieren. Eine geeignete Kombination der Drucktechniken kann zum einen unmittelbar auf der Trägerplatte bzw. der zu bedruckenden Schicht erfolgen oder auch vor dem Drucken durch Anpassung der verwendeten elektronischen Datensätze. Zusammen mit dem Dekor werden ebenfalls die für die Ausrichtung in der Presse erforderlichen Markierungen aufgedruckt.
Der auf das Druckdekor folgende flüssige zweite Primer wird mit einem Feststoffgehalt zwischen 40 und 60 Gew%, bevorzugt 45 und 55 Gew%, insbesondere bevorzugt 50 Gew% aufgetragen. Die Menge der auf das Druckdekor aufgetragenen zweiten Primerschicht kann zwischen 10-40 g/m2, bevorzugt 10-30 g/m2, insbesondere bevorzugt 20 g/m2 betragen. Als Primer werden bevorzugt Verbindungen auf Isocyanatbasis, wobei nicht-aromatische, aliphatische Isocyanate, wie Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, oder Präpolymere, die diese Isocyanate enthalten besonders bevorzugt sind.
In einer weitergehenden Variante des Verfahrens wird als thermoplastische Elastomerschicht eine Folie aus thermoplastischem Elastomer, insbesondere eine Folie aus thermoplastischem Polyurethan, verwendet.
Die Dicke der Folie, insbesondere der TPU- Folie beträgt zwischen 50 - 150 pm, bevorzugt 80 - 120 pm, insbesondere 100 pm. Es können auch mehrere Folien verwendet werden, die entweder bei der Verpressung einzeln aufgelegt werden oder in einem vorgelagerten Schritt bereits miteinander verbunden werden.
Die thermoplastische Folie, z.B. TPU-Folie kann zur Erreichung gewünschter Eigenschaften zusätzlich eine Oberflächenausrüstung mit z. B. einem Lack besitzen. Damit kann z. B. das Verhalten gegenüber Kratzbeanspruchung, chemischer Beanspruchung, Abriebbeanspruchung usw. positiv beeinflusst werden. Auch im Hinblick auf die statische Aufladung, die Anschmutzbarkeit usw. kann durch einen Lack ein positiveres Verhalten erzielt werden. Dabei kann der Lack bereits bei der Herstellung der Folie aufgebracht werden.
Die vorliegend verwendete TPU-Folie kann ebenfalls abriebfeste Partikel aufweisen, wie zum Beispiel abriebfeste Partikel vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Aluminiumoxide, Borcarbide, Siliziumdioxide, Siliziumcarbide und Glaspartikel. Bevorzugt werden abriebfeste Partikel mit Körnungen in den Klassen F180 bis F240, bevorzugt F200 oder F220 verwendet. Die Korngröße der Klasse F180 umfasst einen Bereich von 53 - 90 pm, F220 von 45-75 pm, F230 34-82 pm, F240 28-70 pm (FEPA Norm). Die abriebfesten Partikel dürfen nicht zu feinkörnig sein (Gefahr der Staubbildung), aber auch nicht zu grobkörnig sein. Die Größe der abriebfesten Partikel stellt somit ein Kompromiss dar. In einer anderen weitergehenden Variante des Verfahrens wird als thermoplastische Elastomerschicht eine Dispersion eines thermoplastischen Elastomers, insbesondere eine Dispersion eines thermoplastischen Polyurethans, aufgetragen. In diesem Fall wird eine Dispersion, insbesondere TPU-Dispersion, mit einem Feststoffgehalt zwischen 20 und 60 Gew%, bevorzugt zwischen 30 und 50 Gew%, insbesondere 40 Gew% verwendet wird. Die Auftragsmenge des thermoplastischen Elastomers beträgt zwischen 50 und 150 g/m2 fl, bevorzugt zwischen 70 und 130 g/m2fl, insbesondere bevorzugt zwischen 90 und 110 g/m2fl, wie z.B. 100 g/m2 fl,
Wie oben bereits beschrieben, kann im Falle des Auftrages des thermoplastischen Elastomers, insbesondere von TPII, die TPU-Schicht nach dem Verpressen mit einer Lackschicht zur Erhöhung der Abriebfestigkeit versehen werden. Hierfür wird als Abdeckschicht ein Lackaufbau aus mindestens einer Lackschicht und mindestens einem Decklack, bevorzugt UV-Lack, zur Verbesserung der Kratzfestigkeit aufgebracht. Der Decklack kann Nanopartikel, z.B. aus Kieselsäure enthalten. Es kommen keine lösungsmittelhaltigen Lacke zum Einsatz. Es wird ansonsten auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Wie oben bereits erwähnt, wird auf die Unterseite der Holzträgerplatte bzw. Holzwerkstoffplatte ein melaminfreier Gegenzug, insbesondere in Form einer Schicht eines PF-Harzes oder PLF- Harzes aufgebracht. Dadurch werden insbesondere die, durch die auf der Oberseite der Holzwerkstoffplatte aufgebrachten Lagen wirkenden Zugkräfte ausgeglichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der melaminfreie Gegenzug als Zelluloselage (Papierlage) ausgeführt, die mit PF-Harz oder PLF-Harz oder auch mit Harnstoff- Formaldehyd-Harz imprägniert ist.
Das PF-Harz oder PLF-Harz als melaminfreier Gegenzug kann auch in flüssiger Form aufgetragen werden. Im Falle eines Flüssigauftrages wird PF-Harz oder PLF-Harz mit einem Feststoffgehalt zwischen 30 und 80 Gew%, bevorzugt zwischen 40 und 60 Gew%, insbesondere 50 Gew% verwendet. Die Auftragsmenge des Phenol-Formaldehyd-Harzes beträgt zwischen 30 und 100 g/m2 fl, bevorzugt zwischen 40 und 80 g/m2 fl, insbesondere bevorzugt zwischen 50 und 70 g/m2fl, wie z.B. 60 g/m2 fl, beträgt.
Wie erwähnt, werden die Schichtaufbauten in einem Arbeitsschritt unter Wirkung von Temperatur und Druck in einer Kurztaktpresse oder in einer kontinuierlich arbeitenden Presse zu einem Laminat verpresst. Übliche Kurztakt-Pressen arbeiten beispielsweise bei einem Druck von 30 bis 60 kg/cm2, einer Temperatur an der Holzwerkstoffoberfläche von etwa 160 - 195 °C und einer Presszeit von 10 bis 30 Sekunden.
Entsprechend ermöglicht das vorliegende Verfahren in einer Variante die Bereitstellung eines melaminfreien Verbundmaterials mit dem folgendem Schichtaufbau (von unten nach oben):
Melaminfreier Gegenzug, bevorzugt aus PF-Harz oder PLF-Harz - Holzwerkstoffplatte - mindestens eine Harnstoff-Formaldehyd-Harzgrundierung - mindestens eine Schicht aus thermoplastischem Elastomer.
In einer weiteren Variante ermöglicht das vorliegende Verfahren die Bereitstellung eines melaminfreien Verbundmaterials mit dem folgendem Schichtaufbau (von unten nach oben):
Melaminfreier Gegenzug, bevorzugt aus PF-Harz oder PLF-Harz - Holzwerkstoffplatte - mindestens eine Harnstoff-Formaldehyd-Harzgrundierung - mindestens eine Farbgrundierung - mindesten eine erste Primerschicht - mindestens eine im Direktdruck aufgetragene Dekorschicht - mindestens eine zweite Primerschicht
- mindestens eine Folie aus thermoplastischem Polyurethan.
In noch einer weiteren Variante ermöglicht das vorliegende Verfahren die Bereitstellung eines melaminfreien Verbundmaterials mit dem folgendem Schichtaufbau (von unten nach oben):
Melaminfreier Gegenzug, bevorzugt aus PF-Harz oder PLF-Harz - Holzwerkstoffplatte - mindestens eine Harnstoff-Formaldehyd-Harzgrundierung - mindestens eine Farbgrundierung - mindesten eine erste Primerschicht - mindestens eine im Direktdruck aufgetragene Dekorschicht - mindestens eine zweite Primerschicht
- mindestens eine Schicht aus thermoplastischem Polyurethan - optional UV-Lack.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an mehreren Beispielen erläutert.
Ausführunqsbeipiel 1 :
Ein Dekorpapier (Papiergewicht: 80 g/m2) wird an einer Imprägnierlinie mit einem Harnstoffharz imprägniert. Der Imprägnierkanal läuft dabei mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min. Die Auftragsmenge liegt bei ca. 160 g/m2 flüssig, was einer Auftragsmenge fest von 80 g/m2 entspricht. In dem Imprägnierharz sind die üblichen Hilfsstoffe wie Härter, Netzmittel usw. enthalten. Dabei ist darauf zu achten, dass nach der Imprägnierung der Dekorbogen oben und unten mit Hilfe eines Rakels scharf abgezogen wird. Nach einer Zwischentrocknung auf eine Restfeuchte von ca. 20 Gew% wird mit Hilfe von Rastern oder Walzen auf der Oberseite eine TPU-Dispersion und auf der Rückseite ein Phenolharz oder eine Polyurethan-Dispersion aufgetragen.
Das PF-Harz oder PLF-Harz oder die PU-Dispersion wurde in einer Menge von 60 g / m2 fl. (Feststoff: 50 Gew%) aufgetragen.
Die TPU-Dispersion wurde in einer Menge von 100 g/m2 (Feststoffgehalt: 40 Gew%) aufgetragen.
Danach wird das Imprägnat auf eine Restfeuchte von ca. 6 Gew% getrocknet. Es wird dann geschnitten oder zu Bogenware geschnitten (Format: 2800 x 2070 mm).
Das Imprägnat wird anschließend auf eine Spanplatte (19 mm) aufgepresst. Als Rückseite wird ein weißes Dekorpapier mit der der gleichen Papiergrammatur und der gleichen Beharzung verwendet. Die Pressparameter waren: P= 40 kg/cm2, t= 20 see und T ( oben/unten ) = 180°C. Eine Prüfung der Oberfläche in Anlehnung an die DIN EN 14322: 2021 „Melaminbeschichtete Platten zur Verwendung im Innenbereich“ durchgeführt. Die in der Norm geforderten Werte wurden erreicht.
Eine HDF (Format: 2800 x 2070 x 7 mm) wird in einer Direktdrucklinie, die mit einer Geschwindigkeit von 80 m/min betrieben wird, zunächst mit einem Harnstoff-Formaldehyd- Harz grundiert ( Auftragsmenge: ca. 25 g Harnstoff-Formaldehyd-Harz fl./m2, Feststoffgehalt: ca. 35 Gew.%). In dem Imprägnierharz sind die üblichen Hilfsstoffe wie Härter, Netzmittel usw. enthalten. Das Harz wird in einem Umlufttrockner getrocknet.
Anschließend wird eine Farbgrundierung aufgetragen, die aus Titandioxid und Kasein besteht. Diese Farbgrundierung wird bis zu sieben Mal aufgetragen. Dabei liegt die Auftragsmenge bei 5 - 10 g Grundierung fl. /Auftragswerk. Es wird jeweils nach jedem Auftrag eine Zwischentrocknung mit Hilfe von einem Umluft- und/oder IR-Trockner durchgeführt.
Danach wird ein Primer aufgetragen (Auftragsmenge 10 - 20 g fl/ m2). Dieser wird ebenfalls getrocknet. Auf diesen Primer wird dann im Tiefdruck- oder Digitaldruckverfahren ein Dekor aufgedruckt. Der Druck wird in einem Umlufttrockner getrocknet.
Auf den getrockneten Druck wird ein Primer auf Basis eines Isocyanates aufgebracht (Auftragsmenge: ca. 20 g fl./m2, Feststoff-gehalt: ca. 50 Gew% ).
Die Platten werden dann an einer KT-Presse auf der Oberseite mit einer TPU-Folie (Foliendicke: 100 pm) versehen. Die TPU-Folie enthält ca. 15 g Korund /m2 mit einer Korngrösse von F200 gemäss FEPA-Standard.
Auf der Rückseite wird die Platte mit einem melaminfreien Gegenzug entweder in flüssiger Form oder als Blattware versehen. Als Imprägnierharz für den Gegenzug wird ein Phenolharz eingesetzt.
Dann wird der Aufbau in der KT-Presse bei T=160°C, p=40 kg/cm2 und t=24 see verpresst. Nach dem Abkühlen wird zunächst mit Hilfe eines Gitterschnitttests die Haftung (DIN EN ISO 2409 - 2013 - 06) der Folie geprüft, danach werden die Platten zu Rohfixmassen zerteilt und anschließend mit einem leimlosen Profil versehen. Die Oberfläche wurde gemäß der DIN EN 16511 - 2014: „Paneele für schwimmende Verlegung - Halbstarre, mehrlagige modulare Fußbodenbeläge (MMF) mit abriebbeständiger Decklage“ geprüft. Es wurden die Anforderungen der Nutzungsklasse 31 erreicht. Einige wichtige Prüfungen sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.
Ein Dekorpapier (Papiergewicht: 80 g/m2) wird an einer Imprägnierlinie mit einem Harnstoffharz imprägniert. Der Imprägnierkanal läuft dabei mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min. Die Auftragsmenge liegt bei ca. 160 g/m2 flüssig, was einer Auftragsmenge fest von 80 g/m2 entspricht. In dem Imprägnierharz sind die üblichen Hilfsstoffe wie Härter, Netzmittel usw. enthalten. Dabei ist darauf zu achten, dass nach der Imprägnierung der Dekorbogen oben und unten mit Hilfe eines Rakels scharf abgezogen wird.
Nach einer Zwischentrocknung auf eine Restfeuchte von ca. 20 Gew% wird mit Hilfe von einem Streuer in einem S-Bogen ein Phenolpulverharz oder PLF-Pulverharz auf die Rückseite des Imprägnats aufgestreut (30 g Phenolharz fest / m2).
Auf der Oberseite wird mit Hilfe eines Walzenauftragswerks eine TPU-Dispersion aufgetragen. Die TPU-Dispersion wurde in einer Menge von 100 g/m2 (Feststoffgehalt: 40 Gew%) aufgetragen. Danach wird das Imprägnat auf eine Restfeuchte von ca. 6 Gew% getrocknet.
Es wird dann geschnitten oder zu Bogenware geschnitten (Format: 2800 x 2070 mm). Das Imprägnat wird anschließend auf eine Spanplatte (19 mm) aufgepresst. Als Rückseite wird ein weißes Dekorpapier mit der der gleichen Papiergrammatur und der gleichen Beharzung verwendet. Die Pressparameter waren: p= 40 kg/cm2, t= 20 see und T (oben/unten) = 180°C.
Ausführunasbeipiel 4:
Ein Dekorpapier (Papiergewicht: 80 g/m2) wird an einer Imprägnierlinie mit einem Harnstoffharz imprägniert. Der Imprägnierkanal läuft dabei mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min. Die Auftragsmenge liegt bei ca. 160 g/m2 flüssig, was einer Auftragsmenge fest von 80 g/m2 entspricht. In dem Imprägnierharz sind die üblichen Hilfsstoffe wie Härter, Netzmittel usw. enthalten. Dabei ist darauf zu achten, dass nach der Imprägnierung der Dekorbogen oben und unten mit Hilfe eines Rakels scharf abgezogen wird.
Nach einer Zwischentrocknung auf eine Restfeuchte von ca. 20 Gew% wird mit Hilfe von Rastern oder Walzen auf der Rückseite ein Phenolharz aufgetragen.
Das Phenolharz, wurde in einer Menge von 60 g / m2 fl. (Feststoff: 50 Gew%) aufgetragen. Danach wird das Imprägnat auf eine Restfeuchte von ca. 6 Gew% getrocknet. Es wird dann geschnitten oder zu Bogenware geschnitten (Format: 2800 x 2070 mm).
Das Imprägnat wird anschließend auf eine Spanplatte (6 mm) aufgepresst. Als Rückseite wird ein weißes Dekorpapier mit der der gleichen Papiergrammatur und der gleichen Beharzung verwendet. Die Pressparameter waren: P= 40 kg/cm2, t= 20 see und T ( oben/unten ) = 180°C.
Auf die Imprägnatoberfläche wird ein Primer auf Basis eines Isocyanates aufgebracht (Auftragsmenge: ca. 20 g fl./m2, Feststoffgehalt: ca. 50 Gew% ).
Anschließend wird die Platte in einer Lacklinie mit einem UV- oder ESH-Lack in mehreren Schichten mit Zwischenhärtung ablackiert. Die Lackschicht wird in einer Menge von 30 g/m2 aufgebracht wird. Der Lackaufbau kann aus mindestens einer ESH-Lackschicht bestehen, die nach Auftrag mit einem ESH-Strahler angeliert wird, und mindestens einem Decklack, der nach Auftrag mit Excimer-Strahler angehärtet wird. Der gesamte Lackaufbau wird abschließend mit einem ESH-Strahler durchgehärtet. Danach wird die Platte in einer Fussbodenstrasse zu Fussbodendielen aufgetrennt.
Es ergeben sich Vorteile
- Vermeidung der Kennzeichnung
- Reaktion auf Umstufung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials frei von Melamin-Formaldehyd-Harz umfassend mindestens ein Trägermaterial, mindestens eine auf der Oberseite des Trägermaterials vorgesehene Polymerschicht und mindestens eine auf der Unterseite des Trägermaterials vorgesehene harzhaltige Schicht, umfassend die Schritte:
Bereitstellen von mindestens einem Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Oberseite des Trägermaterials,
Aufträgen von mindestens einer Schicht eines thermoplastischen Elastomers , insbesondere thermoplastischen Polyurethans, auf die Oberseite des Trägermaterials,
- Aufträgen von mindestens einer melaminfreien harzhaltigen Schicht auf die Unterseite des Trägermaterials, und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus.
2. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials frei von Melamin-Formaldehyd-Harz umfassend mindestens ein Trägermaterial, mindestens eine auf der Oberseite des Trägermaterials vorgesehene Lackschicht und mindestens eine auf der Unterseite des Trägermaterials vorgesehene harzhaltige Schicht, umfassend die Schritte:
Bereitstellen von mindestens einem Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf das Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer melaminfreien harzhaltigen Schicht auf die Unterseite des Trägermaterials, und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus;
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Lackes auf die Oberseite des verpressten Schichtaufbaus.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindesten eine Trägermaterial eine Papierlage, bevorzugt eine Dekorpapierlage, ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Auftragsmenge des Harnstoff-Formaldehyd-Harz zwischen 100 und 250 g/m2, bevorzugt zwischen 130 und 200 g/m2, insbesondere bevorzugt zwischen 150 und 180 g/m2 beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 3-4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dispersion eines thermoplastischen Elastomers mit einem Feststoffgehalt zwischen 20 und 60 Gew%, bevorzugt zwischen 30 und 50 Gew%, insbesondere 40 Gew% verwendet wird und die Auftragsmenge des thermoplastischen Elastomers zwischen 50 und 150 g/m2 fl, bevorzugt zwischen 70 und 130 g/m2 fl, insbesondere bevorzugt zwischen 90 und 110 g/m2fl, wie z.B. 100 g/m2 fl, beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als harzhaltige Schicht eine melaminfreien adhesive Schicht in Form eines Phenol- Formaldehyd-Harzes, eines Phenol-Lignin-Formaldehyd-Harzes oder eines Polyurethans auf die Unterseite des Trägermaterials aufgetragen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Phenol-Formaldehyd- Harz oder Phenol-Lignin-Formaldehyd-Harzes oder das Polyurethan auf die Unterseite des Trägermaterials, insbesondere der Papierlage, als Flüssigauftrag oder als Pulverauftrag aufgebracht werden.
8. Melaminfreies Verbundmaterial herstellbar in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -6 gekennzeichnet durch den folgenden Schichtaufbau: optional melaminfreie adhesive Schicht - Schicht eines Phenol-Formaldehyd- Harzes oder Phenol-Lignin-Formaldehyd-Harz - Papierlage imprägniert mit Harnstoff- Formaldehyd-Harz - Schicht aus TPU - optional Lack.
9. Melaminfreies Verbundmaterial nach Anspruch 8 gekennzeichnet durch den folgenden Schichtaufbau:
Holzwerkstoffplatte- melaminfreie adhesive Schicht - Schicht eines Phenol- Formaldehyd-Harzes oder Phenol-Lignin-Formaldehyd-Harzes - Papierlage imprägniert mit Harnstoff-Formaldehyd-Harz - Schicht aus TPU - optional Lack.
10. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Trägermaterial eine Holzwerkstoffplatte, bevorzugt eine mitteldichte Faser (MDF)-, hochdichte Faser (HDF)- oder Spanplatte)-, eine Sperrholzplatte oder eine Holz- Kunststoff-Komposit-Platte (WPC) ist.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bereitstellen von mindestens einer Holzwerkstoffplatte als Trägermaterial,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Oberseite der Holzwerkstoffplatte,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht aus mindestens einem thermoplastischen Elastomer;
- Aufträgen von mindestens einem melaminfreien Gegenzug, bevorzugt in Form einer Schicht eines Phenol-Formaldehyd-Harzes oder Phenol-Lignin- Formaldehyd-Harzes, auf die Unterseite der Holzwerkstoffplatte , und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus.
12. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bereitstellen von mindestens einer Holzwerkstoffplatte als Trägermaterial, Aufträgen von mindestens einer Schicht eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes auf die Oberseite der Holzwerkstoffplatte,
- Aufträgen von mindestens einer Farbgrundierungsschicht;
- Aufträgen von mindestens einer ersten Primerschicht,
- Aufbringen eines Druckdekors;
- Aufträgen von mindestens einer zweiten Primerschicht,
- Aufträgen von mindestens einer Schicht aus mindestens einem thermoplastischen Elastomer;
- Aufträgen von mindestens einem melaminfreien Gegenzug, bevorzugt in Form einer Schicht eines Phenol-Formaldehyd-Harzes oder Phenol-Lignin- Formaldehyd-Harzes, auf die Unterseite der Holzwerkstoffplatte , und
- Trocknen und Verpressen des Schichtaufbaus.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastische Elastomerschicht eine Folie aus thermoplastischem Polyurethan mit einer Dicke zwischen 50 - 150 pm, bevorzugt 80 - 120 pm, insbesondere 100 pm verwendet wird.
14. Melaminfreies Verbundmaterial herstellbar in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13 gekennzeichnet durch den folgenden Schichtaufbau:
Melaminfreier Gegenzug, bevorzugt aus Phenol-Formaldehyd-Harz oder Phenol-Lignin-Formaldehyd-Harz - Holzwerkstoffplatte - mindestens eine Harnstoff- Formaldehyd-Harzgrundierung - mindestens eine Schicht aus thermoplastischem Elastomer.
15. Melaminfreies Verbundmaterial herstellbar in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13 gekennzeichnet durch den folgenden Schichtaufbau:
Melaminfreier Gegenzug, bevorzugt aus Phenol-Formaldehyd-Harz oder Phenol-Lignin-Formaldehyd-Harz - Holzwerkstoffplatte - mindestens eine Harnstoff-
Formaldehyd-Harzgrundierung - mindestens eine Farbgrundierung - mindesten eine erste Primerschicht - mindestens eine im Direktdruck aufgetragene Dekorschicht - mindestens eine zweite Primerschicht - mindestens eine Schicht aus thermoplastischem Elastomer.
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