JP5711971B2 - 装飾模様入り積層体を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、装飾模様入り積層体を製造するための方法、特に、装飾模様を含む木材材料ベースの基材と、その上に配置された少なくとも１層の被覆層または保護層とを有する積層体を製造するための方法に関する。

そのような積層体は、多方面で、例えば床、壁および天井の上張り、作業プレート、および家具に使用される。その場合、装飾模様は、例えば木材、セラミックス、天然石、人工石など異種材料を模倣することができ、あるいは美的または実用的観点を考慮に入れることもできる。装飾模様は、通常、大なり小なり透明性のある熱硬化性の層によって磨損防止される。また、この被覆層の表面には、装飾模様と空間的関係のあるシンクロポアと言われる構造が設けられるのが通例である。

従来からの技術的発展から、被覆層材料用に、実質的に２種類の材料グループが得られている。いわゆるワニス層は、熱および／または放射線によって重合可能および／または架橋結合可能であり、それによって硬化可能な、例えばアクリレート、エポキシド、マレイミドなどの成分を含む組成物から形成される。

被覆層に使用される第２の材料グループは、いわゆるアミノプラストを含んでいる。アミノプラストとは、カルボニル化合物、特にホルムアルデヒドと、例えば尿素、メラミン、ウレタンなどのアミノ基含有化合物とから成る重縮合生成物のことである。積層体の層を製造するために、通常、過剰のカルボニル化合物を含む、カルボニル化合物とアミンとからなる縮合生成物の水溶液が使用され、これが乾燥および加熱時に架橋結合して熱硬化性構造になる。その際、溶剤として存在する水も縮合反応時に生じる水も蒸気になって離散するので、生成物が所望の強度および表面品質を得られるように、硬化は少なくとも実質的に加圧機中で行わねばならない。

従来、装飾模様は、硬化可能なワニスまたは合成樹脂が含浸されて、基材と磨損防止用の外側被覆層との間に配置された、印刷またはその他の方法で模様を付与された紙またはその他のセルロース不織布の形で実現される。含浸加工装飾紙の製造には、通常、別途の印刷および含浸作業過程が必要であり、この作業過程は、大抵は、本来の積層体製造とは別の工程として実施され、相当なコスト負担要因である。その上、装飾紙の含浸物質は被覆層のワニスまたは合成樹脂と相容性のあることが必要であるが、特にワニスと合成樹脂とが混在する場合にはこれを前提条件とすることはできない。

この技術のさらなる問題点は、装飾紙への含浸時に装飾紙のサイズに変化が現われることである。装飾模様と表面構造（シンクロポア）との間の空間的関係が維持されるべき場合には、後続の作業過程でこのことを考慮しなければならない。このサイズの変化は、特に、頻繁に製造物が取り換えられる場合には難点となる。

この問題の解決策として、国際公開第０３／０９５２０２号Ａ１（特許文献１）には、基材に装飾紙を載せる前に樹脂含有中間層を敷設すること、および含浸樹脂をごく僅かしか、または全く含まない装飾紙を使用することが提案されている。しかしこの解決策も最適とは思われない。中間層の敷設は追加の作業過程を意味し、また依然として積層体の製造前に装飾紙に印刷しておかなければならないからである。

したがって、以前から長きにわたり、いわゆる直接印刷により、積層体の製造工程において基材に直接装飾模様を作成する努力がなされている。そうすれば、装飾模様の作成と表面構造の作成との間で、サイズを変更する作業ステップを行う必要はもはやなくなる。ドイツ特許公開第１９５３２８１９号Ａ１明細書（特許文献２）には、光学作用で形成可能な表面を有する木材材料プレートを製造するための方法が開示されている。その基材プレートには順次、着色下地、シーリング層、印刷基質、および装飾模様印刷層が設けられる。印刷基質として、この場合には表面ワニスが使用される。したがって、この構造では、装飾層に紙はもはや含まれていない。

国際公開第２００６／００２９１７号Ａ２（特許文献３）には、装飾模様の付いた表面を有するプレートを製造するための方法であって、装飾模様が施される表面が下塗りされ、複数の填料層およびロール処理によって光沢加工され、装飾模様を作成するために印刷が行われる方法が記載されている。下塗層は合成樹脂層として塗布することができ、印刷表面には、合成樹脂で形成することができるシーリングを施すことができる。

Parkettmagazin 2007年/第5号、49〜51頁（非特許文献１）には、印刷インク層の下方に少なくとも１層のプライマー層および複数のロール下塗層を有する、そのような直接印刷プレートの構造が記載されている。

直接印刷で加工する公知の方法に共通することであるが、印刷表面の調製には比較的多数の作業過程が必要である。

国際公開第０３／０９５２０２号Ａ１ ドイツ特許出願公開第１９５３２８１９号Ａ１明細書 国際公開第２００６／００２９１７号Ａ２

Parkettmagazin 2007年/第5号、49〜51頁

本発明の課題は、装飾模様入りの積層体に装飾模様を簡単に、安価に付与することができる方法を提供することである。

この課題は、主請求項に記載の方法によって解決される。

すなわち、驚くべきことに、木材または木材材料から成る中心部の少なくとも一方の面に固定させたセルロース不織布の上に、高品質の装飾模様を印刷できること、およびその上に通常の硬化性被覆層を何の問題もなく敷設および硬化させ得ることが明らかになった。したがって、不織布を、印刷の品質低下なしに、下塗層および光沢層の代わりとすることができる。

積層体の基材または中心部は、実質的には、好ましくはプレート状の木材または木材材料からなる。繊維質プレート、特にＨＤＦプレートおよびＭＤＦプレートがより好ましい。

セルロース不織布を中心部に接着することが好ましい。それには、中心部の一方の面および／またはセルロース不織布の一方の面に接着剤をコーティングするのが有利である。

接着剤としては硬化性の液状接着剤が好ましい。特に好ましいのは尿素−ホルムアルデヒド系接着剤である。

セルロース不織布とは、ここでは、紙も含め、実質的にセルロース繊維から成るすべての平坦形状物を指している。様々な種類の不織布は、例えば厚さ、繊維強度および多孔性が異なる。印刷画像の所望の細部解像度に応じて、孔径の上限が遵守されなければならない。他方、多孔性が印刷インクの吸収および接着剤との固着を促進する。

セルロース不織布としては、紙、特にいわゆる印刷用紙が好ましい。印刷用紙とは、例えば、従来装飾紙の印刷に使用されている種類の紙のことである。印刷用紙は、既に装飾模様の明るい下地色を呈していることがあるが、白または他の色でもよい。紙の坪量は２０〜２００ｇ／ｍ^２が好ましく、４０〜８０ｇ／ｍ^２が特に好ましい。

液状接着剤を使用する場合、接着剤を加圧および加熱下で少なくとも部分的に硬化させて、不織布を中心部に結合させることが好ましい。しかしまた、液状接着剤による方法の利点は、液状接着剤が硬化の際に中心部表面の起伏を補償できることであり、それによって版型と被印刷体との接触が改善され、印刷の品質が高められる。特に、印刷が不織布に対して光沢ロールで行われる場合にはそうである。

接着剤が不織布を貫通して露出表面に達する事態を避けるために、接着剤の流動特性、濡れ特性、および塗布重量を、使用するセルロース不織布の特性に適合させることが必要になることがある。接着剤のそのような浸透は、特にそれが局部的であり、不均一に起きている場合には、後続の印刷に支障を来すことがあり、状況によっては完成した積層体の見た目も損なう。しかし、当業者であれば、上記のパラメータに変更を加えることでこの問題を回避することができる。

装飾模様の形成には、原則的に、公知のすべての印刷法が適している。しかし、被印刷体の非平坦性に対してある程度の許容度をもつ、オフセット印刷、間接的グラビア印刷（ゴムブランケットを介在させたグラビアロールから被印刷体への転写）、フレキソ印刷、およびデジタル印刷、例えばインクジェット印刷または転写印刷などの方法が好ましい。

装飾模様は、印刷装置により単色で印刷することができ、有利には、印刷用紙がもつ色調によって第２の色を実現することができる。複数の印刷装置によって、順次に複数の色を印刷することも同様に可能である。

本発明の方法を実施するに当り、接着剤の浸透が回避されれば、中心部に固定された不織布の表面に十分に吸収力が残っていることが確認された。その結果、不織布への印刷インクの吸収が促進され、後続の作業ステップ、例えば後続の印刷段階で、または被覆層付与の際に色がぼやける危険はない。したがって、個々の印刷過程終了後の乾燥時間は比較的短くて十分である。

少なくとも１つの硬化可能な被覆層の材料としては、原則的に、公知の合成樹脂およびワニスが適している。したがって、放射線の作用下で架橋結合するワニスを被覆層として塗布することも可能である。しかし、アミノプラスト、特にメラミン−ホルムアルデヒド樹脂から成る被覆層が好ましい。

少なくとも１層の被覆層に粒子状の硬質固体、好ましくは酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、または窒化ホウ素を組み入れるのが有利である。これは被覆層の耐摩耗性を高める。固体の適した平均粒径は、例えば３０〜２００μｍである。

本発明による１つの有利な実施形態では、被覆層はいわゆるオーバーレイの形態で付与される。それは、例えば、被覆層用として想定される硬化性アミノプラスト、例えばメラミン−ホルムアルデヒド樹脂を染み込ませた紙などの繊維質層である。このオーバーレイには硬質固体を組み込ませることもできる。

アミノプラストから成る被覆層については、幾つかの部分層の形態で塗布して、それぞれの部分層を、次の部分層を塗布するまでに乾燥させておくのが特に有利である。それによって、硬化後の被覆層の機械的特性が改善する。場合によっては、粒子状の硬質固体を、部分層のうち下側の層に組み込み、最外の部分層には組み込まないことが好ましい。そうすることで、固体粒子は完成した積層体から突き出ることがない。そのような突出は、外観および感触を損なうだけでなく、後続の加工用の装置、例えば圧縮機プレス面の損耗および損傷を来すことがある。

積層体は被覆層の塗布後に加圧下で加熱される。それには、好ましくは短サイクル型または二重ベルト型の圧縮機を使用する。適用される圧力および温度は、積層体層の樹脂の性質および構造に合わせて調整する。適切な範囲は２０〜６０ｋＮ／ｃｍ^２および１６０〜２２０℃である。圧縮時、積層体表面の最終的な構造は、圧縮機プレス面の形状によって決まる。圧縮機の当接面と積層体表面との間に、好ましくは取替可能なプレス金属薄板またはプレスベルトまたはプレスフィルムを挿入すれば、製造品を変えるときに表面構造をフレキシブルに変更することができる。したがって、装飾模様に対して空間的関係をもつポジティブな（陥没した）微孔構造（シンクロポア）もしくはネガティブな（隆起した）微孔構造（シンクロポア）、または光沢性の高い表面または調整して艶消しされた表面を作ることも可能である。その場合、本発明による方法によれば、光沢ワニス層およびへら仕上ワニス層の付与または光沢加工ロールによる処理など、さらなる中間処理または後処理を追加しなくても、層の凹凸が圧縮時に補償されるという特別な利点が提供される。プレス金属薄板、プレスベルト、またはプレスフィルムの製造にデジタル制御方法を利用し、デジタル印刷の際に、例えばプレス金属薄板、プレスベルト、またはプレスフィルムに対して同じデータセットを必要なら換算後に使用すれば、印刷後の印刷画像がもはや収縮しないので、シンク
ロポアが容易に実現できる。

気候条件の変動による変形を防止するために、積層体には、中心部の装飾を施されていない側に安定化層を付与するのが有利である。これは、安定化層の層構造が装飾模様側の構造に対応している場合に、最も容易に達成される。本発明による方法を適用する場合、この安定化層は、それぞれ装飾模様側の対応層と同時に塗布することができ、すなわち、必要な場合には移動防止紙を貼り付け、かつ被覆層に対応する１つまたは複数の層を塗布することができる。

本発明による方法によれば、積層体の製造時に、直接印刷用の中心部の準備が、従来技術に比べ一段と経済的になる。なぜなら、セルロース不織布、特に紙からなるただ１つの層しか付与されず、公知の方法において必要な複数回のコーティング操作および光沢仕上操作が省けるからである。

例
サイズ約２×３ｍのＭＤＦプレートをクリーニングおよび光沢加工し温度調整する。尿素−ホルムアルデヒド系接着剤用の酸性硬化剤（Ｈａｒｄｎｅｒ ２５４７−Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ）をロールコーティング装置により塗布重量約８ｇ／ｍ^２として周囲温度で塗布し、ＩＲ照射装置により軽く乾燥させる。それに続き、改めてロールにより約４０ｇ／ｍ^２の接着剤層（尿素−ホルムアルデヒド系接着剤 １２０６−Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ）を塗布する。まだ湿っている接着剤層の上に、クリーム色の印刷用紙をロールにより坪量６０ｇ／ｍ^２で載せ、カレンダにおいて１６０ｋＮ／ｃｍ ^２ およびロール温度１９０℃の条件で圧縮する。それにより接着剤の少なくとも一部は硬化する。その場合、紙の外面は無変化のままである。すなわち、接着剤が紙に浸透していない。その後、個々のプレート間のスリットで紙を切断する。プレートを即座に印刷ステーションに搬送し、そこで装飾模様の第１色を間接グラビア印刷により印刷する。さらなる印刷ステーションで第２および第３の色を塗布するが、その際、印刷インクの乾燥にはステーション間での短時間の換気で十分である。次に、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の薄層（ＭＦＨ、約１０ｇ／ｍ^２）を塗布し、表面が指触乾燥するまでＩＲ照射装置により乾燥させる。プレートはこの状態で積み重ねる、または貯蔵することができる。

装飾模様入りプレートのさらなる加工は、印刷直後に（ＭＦＨ薄層の塗布なし）、またはこの層の塗布および貯蔵の後に行う。まず、プレートの表側の装飾模様の上、またはＭＦＨ薄層の上に塗布ロール（磨損を少なくするためセラミックス製）により、平均粒径１８０〜２２０μｍの酸化アルミニウム（コランダム）粒子を含むメラミン樹脂水性液を塗布する。樹脂溶液の粘度は、固体含有量が６０重量％の場合には１２０ｍＰａｓである。樹脂溶液の塗布重量は約５０ｇ／ｍ^２であり、コランダムの重量は１５〜２０ｇ／ｍ^２である。その樹脂塗布量はコランダム粒子を完全に覆うには十分でない。樹脂塗布重量は約４０μｍの層厚に相当する（密度１．２５ｇ／ｃｍ^３）。樹脂塗布層は、ＩＲ照射装置により、その表面が指触乾燥して、装飾模様に対し十分な接着性が存在する程度にまで乾燥させる。その際、空気流を樹脂層の表面に沿って導く。表側への樹脂塗布と同時に、同様の塗布を、ただしコランダムなしで、安定化層としてプレート裏側にも行い乾燥させる。搬送の際にはプレートを適当な搬送装置に、例えば、プレートを点で支え、それによりプレート裏側の乾燥を可能にする、ワニス業界で公知であるいわゆるディスク搬送装置に載せる。乾燥後、プレートの縁部領域を細いロールの上に置く。

乾燥後、約５０ｇ／ｍ^２のメラミン樹脂水性液のさらなる層を装飾側および裏側に塗布し、再び乾燥させる。この過程をさらに３回まで繰り返し行う。それによって樹脂層は２５０μｍまでの厚さを持ち、コランダム粒子を完全に被覆する。

実効層および安定化層をコーティングしたプレートをＫＴ圧縮機に入れ、圧縮機プレートの温度約２００℃（製造物品温度約１６０℃に相当）および圧力３５〜６０ｋＮ／ｃｍ^２で約８〜１５秒間圧縮する。それにより、装飾模様に対応した表面レリーフがエンボス加工される（シンクロポア）。

Claims (10)

1. 木材または木材材料から成るプレート状中心部と、前記中心部の少なくとも一方の面にある装飾層と、前記装飾層の上にある、アミノプラストを含む被覆層とを有する装飾模様入り積層体を製造するための方法であって、
   プレート状中心部を準備するステップと、
   前記中心部の少なくとも一方の面にセルロース不織布を固定するステップと、
   前記セルロース不織布の露出した面に装飾模様を印刷するステップと、
   印刷された前記装飾模様の上に少なくとも一層の硬化性被覆層を付与するステップと、 前記硬化性層を硬化するステップと、を含み、
   前記セルロース不織布が前記中心部の上に接着され、
   前記セルロース不織布を接着する前に、前記中心部の一方の面および／または前記セルロース不織布の一方の面に接着剤がコーティングされ、
   接着剤として液状硬化性接着剤が使用され、
   加圧および加熱下で、前記接着剤を少なくとも部分的に硬化させて、前記不織布と前記プレート状中心部とを結合させることを含み、
   接着剤が不織布を貫通して露出表面に達する事態を避けるために、接着剤の流動特性、濡れ特性、および塗布重量を、使用するセルロース不織布の特性に適合させ、そして、接着剤を適用する前に酸性硬化剤を前記中心部の上に適用することを特徴とする、前記方法。
2. 前記の硬化性接着剤が尿素−ホルムアルデヒド系接着剤であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記セルロース不織布が紙であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記装飾模様がオフセット印刷、間接グラビア印刷、フレキソ印刷、またはデジタル印刷法によって印刷されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 少なくとも１層の被覆層中に粒子状の硬質固体が存在することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
6. 前記被覆層がオーバーレイの形態で付与されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記の硬質固体が最下層と共に塗布されること、および最上層には固体が含まれていないことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 少なくとも、中心部と、セルロース不織布と、被複層とから成る前記積層体が加圧および加熱下で硬化されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
9. 加熱および圧縮の際に前記最外層の表面に構造がエンボス加工されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記中心部の、前記装飾模様とは反対側の面に安定化層が付与されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。