WO2011124503A2 - Verbundmaterial und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO2011124503A2
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Hans Kurt Von Werder
Kurt Nonninger
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Pfleiderer Holzwerkstoffe Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for
  • Composite precursor and the material obtainable by this process Preferably, it relates to a process for producing a pressed, laminated
  • Composite material having printed image formed on at least one side with light curable with light, preferably UV light curable ink, and the compressed laminated composite material obtainable by this process.
  • Represent invention in particular provided with a decorative surface laminated panels or precursors thereof, in which the decorative layer is firmly connected to the carrier layer.
  • the latter is achieved for example by jointly pressing the decorative layer with at least one carrier layer, wherein at least one carrier layer and / or at least one of the decorative layer-forming components are impregnated with a thermosetting resin.
  • thermosetting resin is cured, resulting in a multi-layered
  • the decorative layer usually comprises a protective layer and / or a preferably opaque intermediate layer, which is located in the end product between the carrier material and the decor-carrying layer.
  • Support materials are papers, nonwovens, but also rigid materials such as wood-based panels, such as chipboard, MDF boards, glass fiber mats, insulation boards and mixtures thereof.
  • the pressed and cured composite materials have, in addition to the desired decor surfaces that are scratch-resistant and largely insensitive to thermal stress. They find widespread use in all areas of daily life, where a decorative surface in addition
  • Means of transport such as caravans,
  • the decorative element of the generic composite materials is provided by inserting a printed layer into the composite material.
  • Stability is often associated with a (transparent)
  • thermosetting resins are resins on
  • Inkjet nozzles This leads to disturbances and interruptions of the printing process, and overall high printing speeds can not be achieved.
  • Another well-known technique is to print on filler-free overlay papers and print them on single-colored, impregnated with melamine resin decor papers
  • Penetration ability of the printed substrates for e.g.
  • Impregnating resins, and- are very expensive.
  • aqueous ink disadvantages would be the use of UV-curable inks that no
  • substrates printed with UV inks can not be processed by the technologies known in the art.
  • the ink layer obtained in UV printing is not sufficiently compatible with the known melamine-based or other based impregnating resins as mentioned above.
  • the printed ink layer forms with the
  • Impregnating resin no or only insufficient adhesion.
  • Paper has the meaning” based on the paper weight in the dry state ", i. without residual paper moisture.
  • composite material a composite material or composite precursor (hereinafter referred to as "composite material"), but both are meant, unless explicitly stated otherwise or another meaning logically mandatory from the Context), comprising the following steps:
  • (b) for light in the wavelength range 200-500 nm has a total thickness transmittance of 10-95%, preferably 20-90%, more preferably 30-80%;
  • D light ink
  • the support material (A1) used in accordance with the invention can be impregnated with a curable resin (B) and has a light thickness in the wavelength range of 200-500 nm, preferably 240-420 nm, and more preferably 250-350 nm, an overall thickness of the support material (A1 ) related permeability of 10-95%. Preferably, this permeability is 20-90%, more
  • nonwovens glass fiber nonwovens, and in particular nonwovens made of borosilicate glass, are preferred.
  • Wavelength ranges are permeable. Independent of
  • cellulose fibers preferably at least 70% by weight, and more preferably at least 90% by weight.
  • Particularly suitable papers are those which have a basis weight of 10-200 g / m 2 . Further preferred basis weights are 15-130 g / m 2 , more preferably 20-100 g / m 2 .
  • Inks (D) usable for printing the support material (AI) are preferably those which can be cured by light-irradiation in the wavelength range of 200-500 nm.
  • a high quantum efficiency is preferred because in this case the energy required for hardening can be reduced, and the devices used for hardening can be dimensioned correspondingly smaller.
  • a curability of the resin with light of a wavelength of 240-420 nm, more preferably 250-350 nm is preferred
  • Suitable inks which can be cured in said wavelength ranges are in particular inks
  • Acrylic base polyester based inks, inks
  • Epoxy base and epoxy acrylate-based inks Epoxy base and epoxy acrylate-based inks.
  • An example of such a UV-curable ink is Rho Roll Ink (Durst Phototechnik AG, IT-39042 Brixen), an acrylate-based pigmented ink.
  • Such inks are specifically for use in the
  • Inkjet printing suitable.
  • the printing of the carrier material (AI) according to the invention preferably by means of inkjet printing based on digital image data sets.
  • the support material (AI) printed with the ink (D) is impregnated with a curable resin (B) by irradiation with light after curing the ink. This is done by directly impregnating the support material with the curable resin, or by superimposing the T.rägermaterials (A1) with
  • At least one further carrier material (A2) which is impregnated with a curable resin (B), and pressing these at least two layers in such a way that a
  • the at least one carrier material (A2) can be selected from a multiplicity of different materials, and preference is given to overlay papers, decorative papers,
  • the printed substrate (A1) is combined on one side with a resin-impregnated overlay paper. This side later forms the outer surface of the invention
  • the overlay paper used for this purpose has a basis weight of 10-200 g / m 2 .
  • it preferably has a low content of opaque fillers, so that by impregnating with the curable resin (B), a transparent material is formed, which is the Underlying printed substrate (A1) can be clearly visible.
  • the support material (A2) may also be a material that imparts volume and strength to the resulting composite material in the first place.
  • soda kraft paper is used as support material (A2), in particular those having a basis weight of 40-300 g / m 2 , preferably 80-250 g / m 2 , more preferably 100-200 g / m 2 ,
  • the carrier material (A2) is a decorative paper. Such a paper is more or less opaque and therefore shields the invention
  • the decorative paper may have any color, but is preferably white or of a light hue, so that the pressure above it in the
  • Support material (A1) is highlighted and / or supported.
  • the decorative paper is of a uniform color without sampling.
  • such decorative papers are completely opaque and also do not lose the opacity by impregnation with the curable resin (B).
  • Basis weight of the decorative paper is usually in
  • Range of 50-150 g / m 2 preferably 60-120 g / m 2 , more preferably 75-100 g / m 2 .
  • Background color can be set for the print image on the substrate (A1).
  • a composite material according to the invention can also be produced using decorative papers as core layers.
  • decorative papers as core layers.
  • Such products can be used particularly preferably where the cross section of the composite material forms a visible edge.
  • the decorative paper as a core layer then has the same color as the substrate of the printed surface of the composite material.
  • the refining of the decorative paper in such an application is preferably 50-120% atro
  • Paper in particular 60-100%.
  • overlay papers may be used as core layers, thereby providing a total of
  • Topping of the overlay paper here is preferably 50-250% dry paper, especially 60-200%.
  • Embodiments are usually in the range of 50-200 g / m 2 , preferably 60-150 g / m 2 , more preferably 75-120 g / m 2 , even more preferably 80-100 g / m 2 .
  • Support material (A2) are selected according to preferred embodiments of the combinations of a printed substrate (AI) with (a) an overlay paper, (b) a decorative paper, (c) one applied on one side
  • Core impregnate e.g. one or more layers of likewise impregnated soda kraft paper, decor paper or
  • the decorative layers may be the same or different on both sides.
  • the curable resin (B) may be any resin in the support materials (A1), (A2) and optionally further
  • the curable resin (B) is a thermosetting resin.
  • the resin (B) can be undiluted or in diluted form, preferably diluted in the form of a suspension, dispersion or solution in a suitable medium.
  • a suitable medium e.g., water, water-miscible solubility miscibility improvers can be used if desired, for example lower ones
  • Alcohols aldehydes, ketones or glycols.
  • the curable resin (B) Since the curable resin (B) is impregnated in support materials that are visible in the final composite material, the resin (B) after curing must be transparent, preferably colorless transparent. In addition, it is desirable that the cured resin (B) be light-fast, that is, not discolored by the influence of light over time.
  • Particularly preferred resins (B) meeting the requirements of transparency and light fastness may be selected from aminoplast resins, especially melamine resins (e.g., Kauramin® 753, BASF AG); Melamine ether resins (for example Wadurit® SMW 818, Melamines GmbH, DE-60386 Frankfurt / Main), urea resins, polyester resins, acrylate dispersions (for example Plextol® BV 595, Polymer Latex GmbH, DE-45768 Marl),
  • melamine resins e.g., Kauramin® 753, BASF AG
  • Melamine ether resins for example Wadurit® SMW 818, Melamines GmbH, DE-60386 Frankfurt / Main
  • urea resins for example Wadurit® SMW 818, Melamines GmbH, DE-60386 Frankfurt / Main
  • polyester resins for example Plextol® BV 595, Polymer Latex GmbH, DE-45768 Marl
  • acrylate dispersions for example Plextol®
  • the composite material according to the invention can be remote layers
  • core layers which serve to obtain the correct thickness and toughness of the products.
  • Such layers insofar as they are impregnated with a curable resin as well as the visible layers, may instead of the resin (B) also be impregnated, as described above, with a curable resin (C) which need not be transparent, light stable and / or colourfast a preferred example of such a resin is the class of phenolic resins.
  • the composite material according to the invention is produced by providing a support material (A1) which is characterized by
  • Support material (AI) directly and / or indirectly via at least one further support material (A2) impregnated with a curable resin and then cured.
  • the product obtained according to the method is a composite precursor which is further prepared in another
  • Steps with other materials can be processed into a composite material.
  • the desired composite materials it is preferred to produce the desired composite materials by direct compression and curing of the layers to be joined together. Therefore, it is preferred according to the invention to compress and cure the printed and cured carrier material (A1) together with at least one further carrier material (A2).
  • a composite material is obtained in which all layers are impregnated with the curable resin (B) and provide by curing a firmly bonded composite material.
  • the resin (B) in an amount of 20-500 wt .-%, preferably 30-400 wt .-%, more preferably 40-350 wt .-%, based on the basis weight of
  • Support material (A1) to be impregnated.
  • resin eg a melamine resin
  • support materials (A1) which are pressed with a resin-impregnated overlay, preferably 60-120% atro paper, in particular 70-100%, and those which are pressed without overlay, 80-180% atro paper, in particular 100-160%.
  • Atro paper preferably 200-500% atro paper, in particular 240-350%, and at Natronkraftpapieren preferably 35-120% atro
  • Paper more preferably 40-100% atro paper
  • the upper resin application rates are especially in compounds with non-impregnated
  • the residual moisture of the resin-impregnated materials after drying is common to all the materials described and to each one to be laminated independently thereof
  • Total weight of the impregnated material preferably 5-9%, more preferably 6-8%.
  • Present invention are so-called thin laminates, which are obtained by pressing a printed sheet on a Vulkanfiber- or Vulkamentbogen and under a
  • the Kernimoniagnate are usually impregnated with phenolic resin kraft papers with a paper weight 60-300g / m 2
  • These compact disks may have on one or both sides a decoration containing the printed substrate material (AI).
  • thermosetting resin (B) is a thermosetting resin
  • the temperature can be adjusted in a suitable manner during the pressing.
  • Pressing performed at a pressure of 1,000-10,000 kPa and at a temperature of 110-220 ° C.
  • the temperature can also be varied over the time course of the pressing step. For example, to achieve complete impregnation at low
  • the preferred compression pressure of the invention is independent of the type of curable resin (B) chosen and / or intended for curing in the range of 1.0-10.0 MPa, preferably 1.5-7.0 MPa, more preferably 2.0 -5.0 MPa.
  • the temperature for curing the resin (B) is dependent on the kind of the resin used
  • Curing generally be carried out in a period of 5 seconds to 120 minutes, preferably 10 seconds to 90 minutes, more preferably 20 seconds to 60 minutes.
  • Verpresstechniken and devices can be used, and in these different conditions apply. Therefore, can not be tight
  • Lamination in Contipressen 1.0-7.0 MPa, 150-21Q ° C, 10-60 seconds, recooling to 50-160 ° C under pressure optional.
  • Lamination in short-cycle presses by direct coating 1.0-5.0 MPa, 140-210 ° C, 5-60 seconds, (pressing of individual plates)
  • Test 1 Heating with an IR steeler ((test according to DIN-EN 438) to a certain temperature X, but at least 180 ° C, and further heating for a certain period of time Y from reaching the temperature X.
  • Test 2 Store in a preheated, at 180 ° C
  • Test 3 Cooking / steam test according to DIN-EN 438.
  • Example 1
  • Area coverage of the pressure was 70-90%. It was obtained a contour sharp image with sufficient color saturation.
  • the printed paper was impregnated with a melamine resin impregnating solution (I) of the below composition and dried.
  • the resulting impregnate (1-1) had a melamine resin application of 90% dry paper and a residual moisture content after drying of 6.7%.
  • a kraft paper paper weight 160 g / m 2
  • a commercially available phenolic resin solution for decorative laminates (Prefer® 70 5573 L, Dynea Erkner GmbH, DE-15537 Erkner) impregnated and dried.
  • the resulting impregnate (4) had a phenolic resin application of 45% dry paper and a residual moisture content after drying of 5.8%.
  • An overlay paper (basis weight 40 g / m 2 , suction height along DIN ISO 8787-1: 78.0 mm / 10 min., PH 6.10) without dye-receiving layer was as in Example 1 with UV-curing ink jet Ink printed (areal coverage of the print 70-80%), cured and then impregnated with the impregnating solution (I) and dried.
  • the resulting impregnate (1-2) had a melamine resin application of 90% dry paper and a residual moisture content after drying of 6.7%. Then, in the same heat as in Example 1, a pressed product was prepared.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a pressed product was prepared, except that the printed and cured overlay paper was not impregnated with the melamine resin impregnating solution (I).
  • Test 3 no blistering after water vapor test and boiling test
  • Ink transfer layer (Technocell® MPK 9653, basis weight 100 g / m 2 , ash content about 40%, pH 6.10) was printed with UV-curable ink jet ink [Rho Roll Ink].
  • the ink was cured by UV radiation. It was obtained a contour sharp image with sufficient color saturation.
  • the printed paper was impregnated with the melamine resin impregnating solution of Example 1 and dried.
  • the resulting impregnate (1-4) had a melamine resin application of 80% dry paper and a residual moisture content after drying of 6.4%.
  • Test 1 The product delaminated already when reaching a
  • Test 3 Bubble formation after water vapor test (i.e., poor
  • a printing base paper (basis weight 72 g / m 2 , ash content 38%, pH 6.3) was provided with a dye-receiving layer by coating with a self-crosslinking acrylate dispersion (Plextol® BV 595).
  • the resulting paper had a dry coverage of color receiving layer of 10 g / m 2 and a residual moisture content of 5.6%.
  • the paper was printed with UV-curable ink-jet ink.
  • the area coverage of the pressure was 70-80%.
  • the ink was cured by UV radiation. It was obtained a contour sharp image with sufficient color saturation.
  • the printed paper was impregnated with the melamine resin impregnating solution of Example 1 and dried. It was necessary, the coated and printed Side of the paper as the bottom through the resin bath to ensure adequate resin absorption and escape
  • the resulting impregnate (1-5) had a melamine resin application of 80% dry paper and a residual moisture content after drying of 6.2%.
  • Test 2 onset of delamination.
  • Test 3 Bubble formation after water vapor test (i.e., poor
  • the printing base paper of Comparative Example 5 was printed without a dye-receiving layer with UV-curable ink-jet ink.
  • Comparative Example 1 used UV-curable ink-jet ink was printed.
  • Test 1 (190 ° C, 10 sec): no delamination.
  • Test 3 no blistering after water vapor test
  • Cooking test i.e., good moisture resistance
  • Comparative Example 7 shows that for the delamination and inadequate moisture resistance of the pressed products, the combination of UV curable ink and that for it
  • a melamine resin-impregnated overlay paper was prepared as in Example 1, except that it had a melamine resin coverage of 380% dry paper (impregnate 2-8).
  • the printed and cured Digital printing paper of Comparative Example 4 was without
  • Impregnate 2-8 (heating from room temperature to 150 ° C in 5 min., Maintained this temperature for 15 min. And cooling to 60 ° C in 10 min., At a pressure of 10 N / mm 2 ).
  • Example 1 The resulting pressed intermediate product was placed on three layers of impregnate (4) from Example 1 and pressed as described in Example 1.
  • Test 1 The product delaminated already when reaching a
  • Test 3 Bubble formation after water vapor test and boiling test (i.e.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials oder eines Vorprodukts davon, das folgende Schritte umfasst: (i) Bedrucken eines Trägermaterials (A1) mit einer durch Bestrahlung mit Licht härtbaren Tinte (D), wobei das Trägermaterial (A1) (a) mit einem härtbaren, nach dem Härten transparenten und lichtstabilen Harz (B) imprägnierbar ist, und (b) für Licht im Wellenlängenbereich von 200-500 nm eine auf die Gesamtdicke bezogene Durchlässigkeit von 10-95 %, vorzugsweise 20-90 %, weiter bevorzugt 30-80 % aufweist; (ii) Härten der Tinte (D) durch Bestrahlung mit Licht; (iii) Imprägnieren des so behandelten Trägermaterials (A1) mit einem härtbaren, nach dem Härten transparenten und lichtstabilen Harz (B) und gegebenenfalls Kombinieren des Trägermaterials (A1) mit mindestens einem weiteren Trägermaterial (A2); und (iv) Härten des härtbaren Harzes (B) gleichzeitig mit oder nach Schritt (iii); sowie das nach diesem Verfahren erhältliche Material.

Description

VERBUNDMATERIAL UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
EINLEITUNG
Die verliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung eines Verbundmaterials oder eines
Verbundmaterial-Vorprodukts und das nach diesem Verfahren erhältliche Material. Vorzugsweise betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines verpressten, laminierten
Verbundmaterials, das auf mindestens einer Seite ein mit einer mit Licht, vorzugsweise UV-Licht, härtbaren Tinte erzeugtes Druckbild aufweist, sowie das nach diesem Verfahren herstellbare verpresste, laminierte Verbundmaterial.
STAND DER TECHNIK
Verbundmaterialien, wie sie Gegenstand der vorliegenden
Erfindung darstellen, sind insbesondere mit einer dekorativen Oberfläche versehene Schichtstoffplatten oder Vorprodukte davon, in denen die Dekorschicht fest mit der Trägerschicht verbunden ist. Letzteres wird beispielsweise erzielt durch gemeinsames Verpressen der Dekorschicht mit mindestens einer Trägerschicht, wobei mindestens eine Trägerschicht und/oder mindestens eine der die Dekorschicht bildenden Komponenten mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert sind. Bei
Verpressen erfolgt eine Imprägnierung aller Schichten. Durch Wärmeeinwirkung beim Verpressen wird das wärmehärtbare Harz gehärtet, und es entsteht ein mehrschichtiges
Verbundmaterial, das durch das gehärtete Harz integral verbunden ist.
Die Dekorschicht umfasst üblicherweise neben einer mit dem gewünschten Dekor bedruckten Schicht eine Schutzschicht und/oder eine vorzugsweise opake Zwischenschicht, die im Endprodukt zwischen Trägermaterial und dekortragender Lage befindlich ist. Trägermaterialien sind Papiere, Vliese, aber auch starre Materialien wie Holzwerkstoffplatten, wie beispielsweise Spanplatten, MDF-Platten, Glasfasermatten, Dämmstoffplatten und Mischungen daraus. Die verpressten und ausgehärteten Verbundstoffmaterialien weisen neben dem gewünschten Dekor Oberflächen auf, die kratzfest und gegenüber thermischer Beanspruchung weitgehend unempfindlich sind. Sie finden weitverbreitet Anwendung in allen Bereichen des täglichen Lebens, in denen eine dekorative Oberfläche neben
Beständigkeit gegenüber Beanspruchung aller Art wünschenswert ist. Insbesondere werden solche Verbundmaterialien eingesetzt für Arbeitsplatten in Küchen und Labors; im Möbelbau; für Einbaumöbel und andere innenarchitektonische Bauelemente, insbesondere Büroeinrichtungen, Ladenbau, allgemeinen
Innenausbau von z.B. Schulen, Krankenhäusern,
Sporteinrichtungen, Flughäfen und Bahnhöfen, und in
Verkehrsmitteln wie beispielsweise Wohnwagen,
Eisenbahnwaggons oder Schiffen .
Das dekorative Element der gattungsgemäßen Verbundwerkstoffe wird bereitgestellt durch Einfügen einer bedruckten Lage in das Verbundmaterial. Zur Verbesserung der mechanischen
Stabilität wird diese häufig mit einer (transparenten)
Deckschicht als äußerste Schicht des Verbundmaterials
geschützt. Der Druck des dekorativen Musters erfolgt im Stand der Technik mit lösemittelhaltigen bzw. wässrigen Tinten. Die Pigmente dieser Tinten weisen nach dem Trocknen eine gute Kompatibilität mit den üblicherweise verwendeten
wärmehärtbaren Harzen auf. Solche Harze sind Harze auf
Melaminbasis , Harnstoffharze , Acrylat- oder
Polyurethandispersionen, Epoxydharze oder wasserlösliche Tränkharze. Auf Grund dieser guten Kompatibilität lassen sich Verbundmaterialien herstellen, deren Schichten fest
miteinander verbunden sind, und die auch unter harten
Bedingungen keine Delaminierung zeigen.
Der Einsatz wässriger bzw. lösungsmittelhaltiger Tinten hat jedoch den Nachteil, dass die erreichbare Druckgeschwindigkeit beim Bedrucken der Dekorschicht begrenzt ist. Insbesondere kommt es häufig durch Verdunsten des
Wassers oder des Lösungsmittels zu einer Aufkonzentration der Tintenpigmente und dadurch zum Verstopfen der
Tintenstrahldüsen. Dadurch kommt es immer wieder zu Störungen und Unterbrechungen des Druckvorgangs, und insgesamt können hohe Druckgeschwindigkeiten nicht erreicht werden.
Eine weitere bekannte Technik ist es, füllstofffreie Overlay- Papiere zu bedrucken und diese mit der bedruckten Seite auf einfarbige, mit Melaminharz imprägnierte Dekorpapiere
aufzulegen und diese miteinander zu verpressen. Vorteil dieser Technik ist es, dass mit einem Druck im
Rotationstiefdruckverfahren in Abhängigkeit vom Basispapier diverse Dekorfarben erzeugt werden können. Nachteilig an dieser Technik sind jedoch der erforderliche hohe zeitliche wie materielle Aufwand zur Herstellung (Gravur) der
benötigten Druckwalzen und die damit einhergehenden hohen Kosten. Aus diesen Gründen sind insbesondere kleine Losgrößen nicht wirtschaftlich darstellbar.
Zur wirtschaftlichen Erzeugung konturscharfer Bilder in
Kleinen Losen und fotorealistischer Qualität wurde eine
Technologie entwickelt, in der mittels Tintenstrahl- Digitaldruck Farbempfangsschichten im zu bedruckenden
Material bedruckt werden. Wesentlicher Bestandteil dieser Techniken ist eine Verdichtung der Papieroberfläche. Die so verdichteten Papiere führen aber zu einer verminderten
Penetrationsfähigkeit der bedruckten Substrate für z.B.
Imprägnierharze, und- sind sehr teuer.
Eine Möglichkeit, die mit lösungsmittelhaltigen bzw.
wässrigen Tinten verbundenen Nachteile zu- überwinden, wäre die Verwendung von ÜV-härtenden Tinten, die keine
Lösungsmittel enthalten. Da hier kein Lösungsmittel
verdunsten kann und keine Aufkonzentration der Tintenpigmente erfolgt, wird die Verstopfung der Tintenstrahldüsen
vermieden . Mit UV-Tinten bedruckte Substrate können jedoch nicht nach den im Stand der Technik bekannten Technologien verarbeitet werden. Die im UV-Druck erhaltene Farbschicht ist mit den bekannten Imprägnierharzen auf Melaminbasis oder anderer Basis wie oben aufgeführt nicht hinreichend kompatibel.
Dadurch bildet im Schritt der Verpressung und Aushärtung der einzelnen Schichten die gedruckte Farbschicht mit dem
Imprägnierharz keine oder nur eine unzureichende Haftung aus.
Dadurch kommt es bei mechanischer oder thermischer Belastung leicht zu einer Delaminierung an der die Farbschicht
tragenden Lage des Verbundmaterials. Auch durch Einwirkung von Feuchtigkeit wird die Gefahr der Delaminierung der
Drucktintenschicht von der Imprägnierharzschicht erhöht.
Derartige Verbundmaterialien zeigen daher eine unzureichende Feuchtebeständigkeit .
Darüber hinaus können übliche pigmentierte Dekorpapiere nicht in zufriedenstellender Weise mit UV-härtenden Tinten bedruckt werden, da die Tintenanteile, die vom Papier aufgesogen werden, im Lichtschatten der Pigmente liegen und somit nicht durch Bestrahlung mit Licht gehärtet werden. Zwar kann dieses Problem durch Aufbringen einer Farbempfangsschicht , die das Absinken der UV-Tinte verringert, auf übliche Dekorpapiere vermieden werden. Bedruckt man solche Substrate mit
lichthärtenden Tinten, tritt aber das bereits geschilderte Problem der unzureichenden Kompatibilität mit den üblichen Imprägniefharzen auf.
Im Licht der oben beschriebenen, im Stand der Technik
bekannten Verfahren und der damit verbundenen Schwierigkeit ist es eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem
Verbundmaterialien oder Verbundmaterial-Vorprodukte
hergestellt werden können, die konturscharfe Druckbilder aufweisen und die bei mechanischer und thermischer Belastung sowie gegenüber Feuchtigkeitseinwirkung eine gute Delaminierungsstabilität zeigen. Darüber hinaus soll das Verfahren mit hohen Druckgeschwindigkeiten durchgeführt werden können, wodurch das Verfahren kosteneffizient
arbeitet.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend genauer
hinsichtlich allgemeiner und bevorzugter Ausführungsformen beschrieben sowie anhand von Beispielen und
Vergleichsbeispielen erläutert. Angaben in % beziehen sich auf Gew.-% soweit nicht anderes angegeben, wobei „atro
Papier" die Bedeutung „bezogen auf das Papiergewicht im trockenen Zustand" hat, d.h. ohne Papierrestfeuchte.
Die oben dargelegte Aufgabe konnte durch die vorliegende Erfindung gelöst werden. Genauer wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials oder Verbundmaterial- Vorprodukts {nachfolgend vereinfachend als „Verbundmaterial" bezeichnet; gemeint ist jedoch beides, wenn nicht explizit etwas anders angegeben ist oder sich eine andere Bedeutung logisch zwingend aus dem Zusammenhang ergibt), das folgende Schritte umfasst:
(i) Bedrucken eines Trägermaterials (AI) mit einer durch Bestrahlung mit Licht härtbaren Tinte (D) , wobei das Trägermaterial (AI)
(a) mit einem härtbaren, nach dem Härten transparenten und lichtstabilen Harz (B) imprägnierbar ist, und
(b) für Licht im Wellenlängenbereich von 200-500 nm eine auf die Gesamtdicke bezogene Durchlässigkeit von 10-95 %, vorzugsweise 20-90 %, weiter bevorzugt 30-80 % aufweist;
(ii) Härten der Tinte (D) durch Bestrahlung mit Licht;
(iii) Imprägnieren des so behandelten Trägermaterials (AI) mit einem härtbaren, nach dem Härten transparenten und lichtstabilen Harz (B) und Kombinieren des Trägermaterials (A1) mit mindestens einem weiteren Trägermaterial (A2) ; und
(iv) Härten des härtbaren Harzes (B) gleichzeitig mit oder nach Schritt (iii);
Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind wie in den anliegenden abhängigen Verfahrensansprüchen definiert.
Des Weiteren wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verbundmaterial, das nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein
Trägermaterial (A1) mit einer durch Bestrahlung mit Licht härtbaren Tinte (D) bedruckt. Insbesondere zur Herstellung von Drucken nach digitalen Vorlagen kommt hierbei ein
Tintenstrahldruckverfahren zum Einsatz.
Trägermaterial (A1)
Das erfindungsgemäß verwendete Trägermaterial (A1) ist mit einem härtbaren Harz (B) imprägnierbar und weist für Licht im Wellenlängenbereich von 200-500 nm, vorzugsweise 240-420 nm, und weiter bevorzugt 250-350 nm, eine auf die Gesamtdicke des Trägermaterials (A1) bezogene Durchlässigkeit von 10-95% auf. Vorzugsweise ist diese Durchlässigkeit 20-90%, weiter
bevorzugt 30-80%. Hierdurch wird gewährleistet, dass das zur Härtung der Tinte (D) verwendete Licht hinreichend tief in das Trägermaterial (AI) eindringen kann, wodurch auch die Teile der Drucktinte gehärtet werden, die am tiefsten in das Trägermaterial (A1) eingedrungen sind. Bevorzugte Materialien für das Trägermaterial (AI) sind
Papiere und Vliese. Unter Vliesen sind Glasfaservliese, und insbesondere Vliese aus Borsilikatglas, als bevorzugte
Ausführungsformen zu nennen. Geeignete Papiere sind
insbesondere solche, die keine Füllstoffe enthalten, oder nur solche Füllstoffe, die für Licht in den oben genannten
Wellenlängenbereichen durchlässig sind. Unabhängig vom
Vorhandensein solcher Füllstoffe sind Papiere weiter
bevorzugt, die mindestens 50 Gew.-% Zellulosefasern umfassen, vorzugsweise mindestens 70 Gew.-%, und weiter bevorzugt mindestens 90 Gew.-%.
Besonders geeignet sind Papiere, die ein Flächengewicht von 10-200 g/m2 aufweisen. Weiter bevorzugte Flächengewichte sind 15-130 g/m2, noch weiter bevorzugt 20-100 g/m2.
Tinte (D)
Als zum Drucken des Trägermaterials (AI) verwendbare Tinten (D) sind vorzugsweise solche zu nennen, die durch Bestrählen mit Licht im Wellenlängenbereich von 200-500 nm gehärtet werden können. Eine hohe Quantenausbeute ist bevorzugt, da in diesem Fall der zum Härten benötigte Energieaufwand reduziert werden kann, und die zum Härten eingesetzten Vorrichtungen entsprechend kleiner dimensioniert werden können. Bevorzugt ist eine Härtbarkeit des Harzes mit Licht einer Wellenlänge von 240-420 nm, weiter bevorzugt 250-350 nm
Geeignete Tinten, die in den genannten Wellenlängenbereichen gehärtet werden können, sind insbesondere Tinten auf
Acrylatbasis, Tinten auf Polyesterbasis, Tinten auf
Epoxydbasis und Tinten auf Epoxyacrylatbasis . Ein Beispiel für eine solche im UV-Bereich härtbare Tinte ist Rho Roll Ink (Durst Phototechnik AG, IT-39042 Brixen) , eine pigmentierte Tinte auf Acrylatbasis.
Derartige Tinten sind speziell für den Einsatz im
Tintenstrahldruck geeignet. Das Bedrucken des Trägermaterials (AI) erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise mittels Tintenstrahldruck auf Basis digitaler Bilddatensätze.
Imprägnieren mit Harz (B)
Das mit der Tinte (D) bedruckte Trägermaterial (AI) wird nach dem Härten der Tinte durch Bestrahlen mit Licht mit einem härtbaren Harz (B) imprägniert. Dieses erfolgt durch direktes Imprägnieren des Trägermaterials mit dem härtbaren Harz, oder durch Übereinanderlegen des T.rägermaterials (A1) mit
mindestens einem weiteren Trägermaterial (A2), das mit einem härtbaren Harz (B) imprägniert ist, und Verpressen dieser mindestens zwei Lagen in einer solchen Weise, dass eine
Imprägnierung des Trägermaterials (A1) mit dem Harz (B) aus dem Trägermaterial (A2) erfolgt. Erfindungsgemäß ebenso geeignet ist ein Verfahren, worin das Trägermaterial (AI) direkt mit dem Harz (B) imprägniert wird, und zusätzlich mit mindestens einem weiteren Harz imprägnierten Trägermaterial (A2) in der oben beschriebenen Weise kombiniert wird.
Das mindestens eine Trägermaterial (A2) kann ausgewählt werden aus einer Vielzahl verschiedener Materialien, und bevorzugt sind Overlaypapiere, Dekorpapiere,
Natronkraftpapiere, Vliese auf Basis von Kunst- oder
Naturfasern, Dämmstoffplatten, Span- oder Fressholzplatten, Glasfasermaterialien und Mischprodukte daraus.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das bedruckte Trägermaterial (A1) auf einer Seite mit einem harzgetränkten Overlaypapier kombiniert. Diese Seite bildet später die äußere Oberfläche des erfindungsgemäßen
Verbundmaterials, d.h. das Overlaypapier bildet eine
transparente Schutzschicht für das bedruckte Trägermaterial (A1) . Vorzugsweise weist das für diesen Zweck verwendete Overlaypapier ein Flächengewicht von 10-200 g/m2 auf. Darüber hinaus hat es vorzugsweise einen geringen Gehalt an opaken Füllstoffen, so dass durch das Imprägnieren mit dem härtbaren Harz (B) ein transparentes Material entsteht, das das darunter liegende bedruckte Trägermaterial (A1) gut sichtbar werden lässt.
Das Trägermaterial (A2) kann auch ein Material sein, das dem resultierenden Verbundmaterial in erster Linie Volumen und Festigkeit verleiht. In diesem Fall sind Natronkraftpapiere, Vliese, Dämmstoffplatten, Span- oder Pressholzplatten,
Glasfasermaterialien und Mischprodukte daraus bevorzugt.
Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform werden als Trägermaterial (A2) Natronkraftpapier eingesetzt, insbesondere solche mit einem Flächengewicht von 40-300 g/m2, vorzugsweise 80-250 g/m2, weiter bevorzugt 100-200 g/m2,
In einer alternativen Ausgestaltung ist das Trägermaterial (A2) ein Dekorpapier. Ein solches Papier ist mehr oder weniger opak uns schirmt daher das erfindungsgemäße
Verbundmaterial optisch gegen die ggf. darunter befindlichen- Schichten ab. Das Dekorpapier kann eine beliebige Farbe aufweisen, ist jedoch vorzugsweise weiß oder von einem hellen Farbton, so dass den darüber befindlichen Druck im
Trägermaterial (A1) hervorgehoben und/oder unterstützt wird. Ebenso ist das Dekorpapier von einer einheitlichen Farbe ohne Bemusterung. Besonders bevorzugt sind solche Dekorpapiere vollständig opak und verlieren die Opazität auch nicht durch das Imprägnieren mit dem härtbaren Harz (B) . Das
Flächengewicht des Dekorpapiers liegt üblicherweise im
Bereich von 50-150 g/m2, vorzugsweise 60-120 g/m2, weiter bevorzugt 75-100 g/m2.
Durch Kombinieren eines solchen Dekorpapiers als
Trägermaterial (A2) mit dem bedruckten Trägermaterial (A2) wird ein Verbundmaterial erhalten, bei dem das Druckbild vor dem vorzugsweise einfarbigen und homogenen opaken Hintergrund des Dekorpapiers in ästhetisch besonders ansprechender Weise hervortritt. Da das Trägermateriai (A1) aus den oben
beschriebenen Gründen einen hohen Transparenzgrad aufweist, ist in den unbedruckten Bereichen unvermeidlich die unter dem Trägermaterial (A1) liegende Schicht sichtbar. Im Fall eines einfarbigen Dekorpapiers kann bewusst eine bestimmte
„Hintergrundfarbe" für das Druckbild auf dem Trägermaterial (A1) eingestellt werden.
Ebenso kann ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial auch hergestellt werden unter Verwendung von Dekorpapieren als Kernlagen . Solche Produkte lassen sich besonders bevorzugt dort einsetzen, wo der Querschnitt des Verbundmaterials eine sichtbare Kante bildet. Das Dekorpapier als Kernlage hat dann die gleiche Farbe wie der Untergrund der bedruckten Fläche des Verbundmaterials. Durch gezielte Auswahl des als Kernlage verwendeten Dekorpapiers lassen sich weitere dekorative
Kanteneffekte erzielen. Die Beharzung des Dekorpapiers in einer solchen Anwendung ist vorzugsweise 50-120 % atro
Papier, insbesondere 60-100 %.
In einer noch weiteren Ausführungsform können als Kernlagen Overlaypapiere verwendet werden, wodurch insgesamt
transluzente Verbundmaterialien erhalten werden. Die
Beharzung des Overlaypapiers beträgt hier vorzugsweise 50- 250% atro Papier, insbesondere 60-200 %.
Das Flächengewicht des Dekorpapiers in diesen
Ausführungsformen liegt üblicherweise im Bereich von 50-200 g/m2, vorzugsweise 60-150 g/m2, weiter bevorzugt 75-120 g/m2, noch weiter bevorzugt 80-100 g/m2.
Erfindungsgemäß kann die Kombination aus bedrucktem
Trägermaterial (A1) und mindestens einem weiteren
Trägermaterial (A2) gemäß bevorzugten Ausführungsformen ausgewählt werden aus der Kombinationen eines bedruckten Trägermaterials (AI) mit (a) einem Overlaypapier, (b) einem Dekorpapier, (c) einem auf einer Seite aufgebrachten
Overlaypapier und auf der anderen Seite des Trägermaterials (A1) befindlichen Overlaypapier, (d) eine beliebige der
Ausführungsformen (a)-(c) mit einer oder mehreren Lagen der oben beschriebenen Trägermaterialien zur Erzielung von
Volumen und Festigkeit. Des weiteren sind Verbundmaterialien in den erfindungsgemäßen Umfang eingeschlossen, die auf beiden Seiten eine
Dekorschicht aus zumindest der bedruckten (und
imprägnierten/gehärteten) Trägerschicht (A1) und ggf. anderen Schichten wie oben beschrieben aufweist. Diese Strukturen weisen vorzugsweise mindestens eine Kernlage als
Kernimprägnat auf, z.B. eine oder mehrere Lagen aus ebenfalls imprägniertem Natronkraftpapier, Dekorpapier oder
Overlaypapier, oder anderen Materialien wie bereits
definiert. Die Dekorschichten können auf beiden Seiten gleich oder voneinander verschieden sein.
Mit beliebigen der oben beschriebenen Ausführungsformen lassen sich weitere Kombinationen mit zusätzlichen anderen Zwecken dienenden Lagen konstruieren, die ebenfalls in den erfindungsgemäßen Umfang eingeschlossen sind.
Das härtbare Harz (B) kann ein beliebiges Harz sein, in die Trägermaterialien (A1), (A2) und ggf. weitere
Trägermaterialien des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs imprägnierbar und unter Verpressen der Schichten härtbar ist. Vorzugsweise ist das härtbare Harz (B) ein warmhärtendes Harz .
Zum Imprägnieren in das Trägermaterial kann das Harz (B) unverdünnt oder in verdünnter Form vorliegen, vorzugsweise verdünnt in Form einer Suspension, Dispersion oder Lösung in einem geeigneten Medium.' Besonders bevorzugt sind wässrige Tränkharzzubereitungen, in denen das Verdünnungsmedium ganz oder zum überwiegenden Teil Wasser ist. Neben Wasser können bei Bedarf mit Wasser mischbare Lösli chkeits- Mischbarkeitsverbesserer verwendet werden, z.B. niedere
Alkohole, Aldehyde, Ketone oder Glykole.
Da das härtbare Harz (B) in Trägermaterialien imprägniert wird, die im fertigen Verbundmaterial sichtbar sind, muss das Harz (B) nach dem Härten transparent sein, vorzugsweise farblos transparent. Zudem ist es wünschenswert, dass das gehärtete Harz (B) lichtecht ist, d.h. sich im Lauf der Zeit nicht durch Lichteinfluss verfärbt.
Besonders bevorzugte Harze (B) , die die Anforderungen an Transparenz und Lichtechtheit erfüllen, können ausgewählt werden aus Aminoplastharzen, insbesondere Melaminharzen (z.B. .Kauramin® 753, BASF AG) ; Melaminetherharzen (z.B. Wadurit® SMW 818, ΙΝΕΟΞ Melamines GmbH, DE-60386 Frankfurt/Main) , Harnstoffharzen, Polyesterharzen, Acrylatdispersionen (z.B. Plextol® BV 595, PolymerLatex GmbH, DE-45768 Marl),
Polyurethandispersionen, Epoxidharz-Dispersionen, und
Mischungen daraus.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial kann ferne Lagen
enthalten, die im fertigen Produkt nicht sichtbar sind.
Beispiele hierfür sind Kernlagen, die zur Erlangung der richtigen Dicke und Zähigkeit der Produkte dienen. Solche Lagen, sofern sie ebenso wie die sichtbaren Lagen mit einem härtbaren Harz imprägniert werden, können anstelle des Harzes (B) wie oben beschrieben auch mit einem härtbaren Harz (C) imprägniert werden, das nicht transparent, lichtstabil und/oder farbecht sein muss Ein bevorzugtes Beispiel für ein solches Harz ist die Klasse der Phenolharze.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, in denen unterschiedliche Trägermaterialien mit
unterschiedlichen härtbaren Harzen (B) und/oder (C)
imprägniert sind, so lange diese miteinander kompatibel sind, und sich zu einem Verbundmaterial mit erfindungsgemäß
bevorzugten Delaminierungseigenschaften verpressen und härten lässt.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial wird hergestellt durch Bereitstellen eines Trägermaterials (A1), das ein durch
Bedrucken mit der Tinte (D) und Aushärten mit Licht erzeugtes Druckbild aufweist, Imprägnieren dieses bedruckten Trägermaterials (AI) mit einem härtbaren Harz (B) und Härten des Harzes (B) .
In der Praxis werden hierzu das bedruckte und gehärtete
Trägermaterial (AI) direkt und/oder indirekt über mindestens ein weiteres Trägermaterial (A2) mit einem härtbaren Harz imprägniert und anschließend gehärtet.
Wird das bedruckte und gehärtete Trägermaterial (A1) direkt imprägniert und gehärtet, erhält man als verfahrensgemäßes Produkt ein Verbundmaterial-Vorprodukt, das in weiteren
Schritten mit anderen Materialien zu einem Verbundmaterial verarbeitet werden kann.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist es jedoch, die angestrebten Verbundmaterialien durch direktes Verpressen und Härten der miteinander zu verbindenden Schichten herzustellen. Daher ist es erfindungsgemäß bevorzugt, das bedruckte und gehärtete Trägermaterial (A1) gemeinsam mit mindestens einem weiteren Trägermaterial (A2) zu verpressen und zu härten. Hierbei kann das Trägermaterial (AI), mindestens eines der ggf. mehreren weiteren Trägermaterialien (A2) oder auch alle
Trägermaterialien mit dem härtbaren Harz (B) imprägniert sein. Welche Materialien mit dem härtbaren Harz (B)
imprägniert sind und die darin imprägnierte Menge des Harzes (B) sind nicht kritisch, solange durch Verpressen des
Komposits aus den einzelnen Trägermaterialien ein
Verbundmaterial erhalten wird, in dem alle Schichten mit dem härtbaren Harz (B) imprägniert sind und durch Härten ein fest verbundenes Verbundmaterial liefern.
Wird das bedruckte und gehärtete Trägermaterial (AI) mit einem härtbaren Harz (B) imprägniert, so ist es
erfindungsgemäß bevorzugt, das Harz (B) in einer Menge von 20-500 Gew.-%, vorzugsweise 30-400 Gew.-%, weiter bevorzugt 40-350 Gew.-%, bezogen auf das Flächengewicht des
Trägermaterials (A1), zu imprägnieren. Beispielsweise ist der Harzauftrag (z.B. eines Melaminharzes) bei Trägermaterialien (A1), die mit einem harzgetränkten Overlay verpresst werden, vorzugsweise 60-120 % atro Papier, insbesondere 70-100 %, und bei solchen, die ohne Overlay verpresst werden, 80-180 % atro Papier, insbesondere 100-160 %.
Der Harzauftrag bei unbedruckter Deckoverlays beträgt
vorzugsweise 200-500 % atro Papier, insbesondere 240-350 %, und bei Natronkraftpapieren vorzugsweise 35-120 % atro
Papier, besonders bevorzugt 40-100 % atro Papier, und
insbesondere 45-80 %. Die oberen Harzauftragmengen werden insbesondere in Verbindungen mit nicht imprägnierten
bedruckten Substraten angewandt.
Die Restfeuchte der mit Harz imprägnierten Materialien nach Trocknung ist für alle beschriebenen Materialien und für jedes unabhängig von anderen damit zu laminierenden
Materialien, im allgemeinen 4-10 % (bezogen auf das
Gesamtgewicht des imprägnierten Materials), vorzugsweise 5-9 %, weiter bevorzugt 6-8 %.
Weitere besonders bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung sind sogenannten Dünnlaminate, die erhalten werden durch Verpressen eines bedruckten Bogens auf einem Vulkanfiber- oder Vulkamentbogen und unter einem
Overlay zu einem mit einer Produktdicke von 0,15-0,40 mm, vorzugsweise 0,2-0,35 mm, insbesondere 0,25-0,30 mm, sowie sogenannten Kompaktplatten mit einer Dicke von 1-40 mm, vorzugsweise 2-30 mm, wobei die Dicke durch die Dicke und Anzahl der als Kernimprägnat verwendeten Lagen bestimmt wird. Die Kernimprägnate sind in der Regel mit Phenolharz getränkte Natronkraftpapiere mit einem Papiergewicht 60-300g/m2
bevorzugt 120-250g/m2 weiter bevorzugt 140-200g/m2 Diese Kompaktplatten können ein- oder beidseitig ein das bedruckte Trägermaterial (AI) enthaltendes Dekor aufweisen.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren in einer Art und Weise durchgeführt, bei der eine Trägermateriallage durch
Verpressen mit einer anderen harzgetränkten Trägermateriallage mit dem härtbaren Harz (B) imprägniert wird, muss das Verpressen so durchgeführt werden, dass eine ausreichende Imprägnierung der zuvor nicht imprägnierten Schicht nicht gewährleistet ist. Die hier zu Verfügung stehenden Parameter, insbesondere Verpressdruck und -dauer, aber auch Temperatur und die gesamte verfügbare Menge an Imprägnierharz im zu verpressenden Material, sind dem
Fachmann grundsätzlich bekannt und können von ihm auf Basis seines Fachwissens in geeigneter Weise eingestellt werden. Grundlagen dieser Technologie sind beispielsweise beschrieben im Kunststoff-Handbuch (Hg.: G.W Becker, D. Braun, W.
Woebcken) , Bd. 10 (Duroplaste), Carl Hanser Verlag, 2.
vollständig überarbeitete Auflage 1988.
Falls das härtbare Harz (B) ein warm härtendes Harz ist, kann die Härtung durch thermische Behandlung beim Verpressen oder nach dem Verpressen und nach der Imprägnierung aller
Schichten oder gleichzeitig damit durchgeführt werden. Hierzu kann während des Verpressens die Temperatur in geeigneter Weise eingestellt werden.
Vom Fachmann ohne Weiteres ersichtlich ist die zum
Imprägnieren erforderliche Zeit für ein vorgegebenes System abhängig vom Verpressdruck. Je kleiner der Druck desto langsamer erfolgt die vollständige Imprägnierung. Ebenso ist dem Fachmann bekannt, dass warm härtende Harze mit
zunehmender Temperatur schneller aushärten. Daher wird der Fachmann in der Praxis Bedingungen wählen, bei denen die Imprägnierung und das Härten in einem Verpressschritt durchgeführt werden können. Dazu ist es erforderlich, dass der Verpressdruck hinreichend hoch ist, so dass bei der gegebenen Temperatur die Imprägnierung abgeschlossen ist, bevor durch die voranschreitende Aushärtung die Viskosität des Harzes soweit zunimmt, dass es unter dem gegebenen Druck nicht mehr fließfähig ist. Andererseits muss die Temperatur so eingestellt werden, dass der Aushärtungsprozess bis zum Abschluss der Imprägnierung noch nicht wesentlich vorangeschritten ist, aber in einer akzeptablen Zeit
abgeschlossen werden kann.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren, bei dem Imprägnierung und Aushärtung in einem Schritt durchgeführt werden, durch
Verpressen bei einem Druck von 1.000-10.000 kPa und bei einer Temperatur von 110-220°C geführt. Insbesondere die Temperatur kann auch über den zeitlichen Verlauf des Verpressschrittes variiert werden. Beispielsweise kann zur Erzielung einer vollständigen Imprägnierung bei einer niedrigen
Anfangstemperatur verpresst werden, und durch anschließende Erhöhung unter Aufrechterhaltung des Drucks die Aushärtung begonnen und abgeschlossen werden.
Der erfindungsgemäße bevorzugte Druck beim Verpressen ist unabhängig von der Art des gewählten härtbaren Harzes (B) und/oder zur Aushärtung vorgesehenen Temperatur im Bereich von 1,0-10,0 MPa, vorzugsweise 1,5-7.0 MPa, weiter bevorzugt 2,0-5,0 MPa. Die Temperatur zum Aushärten des Harzes (B) ist in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Harzes
auszuwählen, und liegt vorzugsweise im Bereich von 110-220ºC, weiter bevorzugt 120-200ºC, noch weiter bevorzugt 130-180°C.
Durch geeignete Wahl der Verpressbedingungen innerhalb der oben beschriebenen Bereiche kann die Imprägnierung und
Aushärtung im Allgemeinen in einem Zeitraum von 5 Sekunden bis 120 Minuten, vorzugweise 10 Sekunden bis 90 Minuten, weiter bevorzugt 20 Sekunden bis 60 Minuten, durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß ist es ebenso möglich, die Imprägnierung der einzelnen Lagen des erfindungsgemäßen Verbundmaterials durch Verpressen zu Imprägnieren, und die Aushärtung anschließend unter verringertem Verpressdruck durchzuführen. Die hierbei anzuwendenden Temperaturen liegen im gleichen Bereich wie oben beschrieben. Dem Fachmann ist es ohne weiteres geläufig, dass erfindungsgemäß unterschiedliche Laminier- und
Verpresstechniken und -Vorrichtungen eingesetzt werden können, und bei diesen jeweils unterschiedliche Bedingungen zur Anwendung gelangen. Daher lassen sich keine engen
bevorzugten Verpressbedingungen angeben. Die für
unterschiedliche Verfahren und/oder Vorrichtungen geltenden Bedingungen sind dem Fachmann jedoch bekannt und sind für den vorliegenden Zweck im Rahmen des allgemeinen Fachwissens ohne weiteres zu ermitteln. Für einige Verfahren/Vorrichtungen lassen sich jedoch für die wesentlichen Verfahrensparameter Druck, Temperatur und Verpressdauer folgende bevorzugte
Bereiche angeben:
Laminierung in Etagenpressen: 1,0-10,0 MPa, 120~160°C, 10-90 Minuten abhängig von der Etagenbelegung, Rückkühlung auf 70°C unter Druck.
Laminierung in Contipressen : 1,0-7,0 MPa, 150-21Q°C, 10-60 Sekunden, Rückkühlung auf 50-160°C unter Druck optional.
Laminierung in Kurztaktpressen HPL: 3,0-10,0 MPa, 140-180°C, 20-240 Sekunden, Belegung 1 oder 2 HPL/Pressgang .
Laminierung in Kurztaktpressen mittels Direktbeschichtung : 1,0-5,0 MPa, 140-210°C, 5-60 Sekunden, (Verpressung einzelner Platten)
BEISPIELE
Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Produkte wurden bezüglich ihrer thermischen und mechanischen Delaminierungsstabilität und Feuchtebeständigkeit getestet. Die Proben wurde dabei vor der Evaluierung den folgenden Bedingungen ausgesetzt: Test 1: Erhitzen mit einem IR-Stahler ((Test gemäß DIN-EN 438) auf eine bestimmte Temperatur X, mindestens jedoch 180°C, und weiteres Erwärmen für einen bestimmten Zeitraum Y ab Erreichen der Temperatur X.
Test 2: Lagerung in einem vorgeheizten, auf 180°C
eingestellten Trockenschrank für 20 Minuten, gemäß DIN-EN 438.
Test 3: Koch-/Wasserdampftest gemäß DIN-EN 438. Beispiel 1
Ein Overlay-Papier (Flächengewicht 70g/m2, Saughöhe längs nach DIN ISO 8787-1: 56,0 mm/10 min., pH-Wert 6,30) ohne Farbempfangsschicht wurde mit einer UV härtenden Ink-Jet Tinte {Rho Roll Ink) bedruckt und gehärtet. Die
Flächendeckung des Druckes betrug 70-90%. Es wurde ein konturscharfes Bild mit ausreichender Farbsättigung erhalten.
Das bedruckte Papier wurde mit einer Melaminharz- Imprägnierlösung (I) der unten angegebenen Zusammensetzung imprägniert und getrocknet. Das erhaltene Imprägnat (1-1) wies einen Melaminharzauftrag von 90 % atro Papier und eine Restfeuchte nach Trocknung von 6,7 % auf.
Imprägnierlösung (I) :
Melaminharz: Kauramin® 753 ' 54 %
Netzmittel: Alton® 959 0,7 %
Trennmittel: Alton® 856 0,4 %
Härter 0,35 %
Wasser ad. 100 %
Als Härter wurde eine 65 %-ige wässrige Lösung des
Morpholinsalzes der p-Toluolsulfonsäure verwendet. Der pH- Wert der gebrauchsfertigen Imprägnierlösung betrug 7,8 Mit der gleichen Imprägnierlösung (I) wurde ein unbedrucktes Overlay-Papier (Flächengewicht 28 g/m2) imprägniert und getrocknet. Das erhaltene Imprägnat (2) wies einen
Melaminharzauftrag von 320 % atro Papier und eine Restfeuchte nach Trocknung von 4,8 % auf .
Ebenso wurde mit der Imprägnierlösung (I) ein weißes Uni- Dekorpapier {Flächengewicht 80 g/m2) imprägniert und
getrocknet. Das erhaltene Imprägnat (3) wies einen
Melaminharzauftrag von 90 % atro Papier und eine Restfeuchte nach Trocknung von 6,4 % auf.
Ferner wurde ein Natronkraftpapier (Papiergewicht 160 g/m2) mit einer handelsüblichen Phenolharzlösung (Harzgehalt 63%) für dekorative Schichtpressstoffe (Prefer® 70 5573 L, Dynea Erkner GmbH, DE-15537 Erkner) imprägniert und getrocknet. Das erhaltene Imprägnat (4) wies einen Phenolharzauftrag von 45 % atro Papier und eine Restfeuchte nach Trocknung von 5,8 % auf.
Drei Lagen Imprägnat (4) und je eine Lage der Imprägnate (3) , (1-1) und (2) wurden in dieser Reihenfolge übereinandergelegt und unter einem Druck von 10 N/mm2 und bei einer Temperatur von 140°C für 20 Minuten miteinander verpresst. Dann wurde unter gleichem Druck auf 70°C abgekühlt.
Beispiel 2
Ein Overlay-Papier (Flächengewicht 40g/m2, Saughöhe längs nach DIN ISO 8787-1: 78,0 mm/10 min., pH-Wert 6,10) ohne Farbempfangsschicht wurde wie in Beispiel 1 mit UV-härtender Ink-Jet Tinte bedruckt (Flächendeckung des Druckes 70-80%), gehärtet und dann mit der Imprägnierlösung (I) imprägniert und getrocknet. Das erhaltene Imprägnat (1-2) wies einen Melaminharzauftrag von 90 % atro Papier und eine Restfeuchte nach Trocknung von 6,7 % auf. Dann wurde in der gleichen Heise wie in Beispiel 1 ein verpresstes Produkt hergestellt.
Beispiel 3
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein verpresstes Produkt hergestellt, mit dem Unterschied, dass das bedruckte und gehärtete Overlay-Papier nicht mit der Melaminharz- Imprägnierlösung (I) imprägniert wurde.
Teste und Ergrebnisse
Die in den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen Produkte wurde wie oben beschrieben getestet. Die Ergebnisse waren wie folgt:
Test 1: (X = 190°C, Y = 10 sec) : keine Delaminierung.
Test 2: keine Delaminierung.
Test 3: keine Blasenbildung nach Wasserdampftest und Kochtest
(d.h. gute Feuchtebeständigkeit) .
Ferner zeigte sich nach Besäumen der Produkte mittels
Kreissäge keine Abplatzungen an den Schnittkanten, und im Biegeversuchen gemäß DIN EN ISO 178 erfolgte der Bruch der Produkte ohne abplatzen der Dekorschicht. Die Produkte zeigten also gute thermische und mechanische
Delaminierungsstabilität und Feuchtebeständigkeit.
Vergleichsbeispiel 4
Ein kommerziell erhältliches Digitaldruckpapier mit
FarbempangsSchicht ( Technocell® MPK 9653; Flächengewicht 100g/m2, Aschegehalt ca. 40 %; pH-Wert 6,10) wurde mit UV- härtender Ink-Jet Tinte [Rho Roll Ink) bedruckt. Die
Flächendeckung des Druckes betrug 70-80 %. Die Tinte wurde mittels UV Strahlung gehärtet. Es wurde ein konturscharfes Bild mit ausreichender Farbsättigung erhalten. Das bedruckte Papier wurde mit der Melaminharz- Imprägnierlösung aus Beispiel 1 imprägniert und getrocknet. Das erhaltene Imprägnat (1-4) wies einen Melaminharzauftrag von 80 % atro Papier und eine Restfeuchte nach Trocknung von 6,4 % auf.
Drei Lagen Imprägnat (4) aus Beispiel 1, eine Lage Imprägnat (1-4) und eine Lage Imprägnat (2) aus Beispiel 1 wurden in dieser Reihenfolge übereinandergelegt und wie in Beispiel beschrieben verpresst.
Das erhaltene Produkt wurde wie oben beschrieben getestet. Die Ergebnisse waren wie folgt:
Test 1: Das Produkt delaminierte bereits bei Erreichen einer
Oberflächentemperatur von 150°C.
Test 3: Blasenbildung nach Wasserdampftest (d.h. mangelhafte
Feuchtebeständigkeit) .
Vergleichsbeispiel 5
Eine Druckbasispapier (Flächengewicht 72 g/m2, Aschegehalt 38 %; pH-Wert 6,3) wurde mit durch Beschichten mit einer selbstvernetzenden Acrylatdispersion (Plextol® BV 595) mit einer Farbempfangsschicht versehen. Das erhaltene Papier wies einen Trockenauftrag an Farbempfangsschicht von 10 g/m2 und eine Restfeuchte von 5,6 % auf.
Das Papier wurde mit UV härtender Ink-Jet Tinte bedruckt. Die Flächendeckung des Druckes betrug 70-80 %. Die Tinte wurde mittels UV Strahlung gehärtet. Es wurde ein konturscharfes Bild mit ausreichender Farbsättigung erhalten.
Das bedruckte Papier wurde mit der Melaminharz- Imprägnierlösung aus Beispiel 1 imprägniert und getrocknet. Dabei war es erforderlich, die beschichtete und bedruckte Seite des Papiers als Unterseite durch das Harzbad zu führen, um eine ausreichende Harzaufnahme und ein Entweichen
eingeschlossener Luft zu erreichen. Das erhaltene Imprägnat (1-5) wies einen Melaminharzauftrag von 80 % atro Papier und eine Restfeuchte nach Trocknung von 6,2 % auf.
In der gleichen Weise wie Vergleichsbeispiel 4 wurde das Imprägnat (1-5) mit den Imprägnaten (2) und (3) aus Beispiel 1 übereinandergelegt und verpresst.
Das erhaltene Produkt wurde wie oben beschrieben getestet. Die Ergebnisse waren wie folgt:
Test 1: (X = 180°C, Y = 3 sec) : beginnende Delaminierung. Test 2: beginnende Delaminierung.
Test 3: Blasenbildung nach Wasserdampftest (d.h. mangelhafte
Feuchtebeständigkeit) .
Ferner löste sich Das Overlay (Imprägnat (2) ) bereits bei Auftreten von leichter Biegespannung und nach Besäumen an den Schnittkanten vom bedruckten Untergrund. An unbedruckten Stellen war der Verbund deutlich besser, aber ebenfalls nicht ausreichend.
Vergleichabeispiel 6
Das Druckbasispapier aus Vergleichsbeispiel 5 wurde ohne Farbempfangsschicht mit UV härtender Ink-Jet Tinte bedruckt.
Die Tinte wurde von der Papierbahn aufgesaugt. Es konnte kein konturscharfes Bild mit ausreichender Farbsättigung erhalten werden. Die Tinte konnte nicht mittels UV Strahlung gehärtet werden, da wesentliche Anteile der Tinte im Lichtschatten der Pigmente des Druckbasispapiers lagen. V«rgl«±obsb«i.spiel 7
In der gleichen Weise wie Vergleichsbeispiel 4 wurde ein verpresstes Produkt hergestellt, mit dem Unterschied, dass das Digitaldruckpapier mit einer wässrigen Tinte (LongLife Ink, DicoJET GmbH, DE-63654 Büdingen) anstelle der im
Vergleichsbeispiel 1 verwendeten UV härtenden Ink-Jet Tinte bedruckt wurde.
Das erhaltene Produkt wurde wie oben beschrieben getestet. Die Ergebnisse waren wie folgt:
Test 1: (190°C, 10 sec) : keine Delaminierung.
Test 2: keine Delaminierung.
Test 3: keine Blasenbildung nach Wasserdampftest und
Kochtest (d.h. gute Feuchtebeständigkeit) .
Ferner zeigte sich nach Besäumen des Produkts mittels
Kreissäge keine Abplatzungen an den Schnittkanten, und im Biegeversuchen gemäß DIN EN ISO 178 erfolgte der Bruch des Produkts ohne abplatzen der Dekorschicht . Die Produkte zeigten also gute thermische und mechanische
Delaminierungsstabilität und Feuchtebeständigkeit.
Vergleichsbeispiel 7 zeigt, dass für die Delaminierung und unzureichende Feuchtebeständigkeit der verpressten Produkte die Kombination aus UV-härtbarer Tinte und der dafür
erforderlichen Farbempfangeschient auf dem Druckbasispapier in wesentlichem Maße mit ursächlich sind.
Vergleichsbeispiel 8
Es wurde wie in Beispiel 1 ein mit Melaminharz imprägniertes Overlay-Papier hergestellt, mit dem Unterschied, dass es einen Melaminharzauftrag von 380 % atro Papier aufwies (Imprägnat 2-8) . Das bedruckte und gehärtete Digitaldruckpapier aus Vergleichsbeispiel 4 wurde ohne
Imprägnierung mit Melaminharz zwischen zwei Lagen des
Imprägnats 2-8 verpresst (Heizen von Raumtemperatur auf 150 °C in 5 min., aufrechterhalten dieser Temperatur für 15 min. und Abkühlen auf 60°C in 10 min., bei einem Druck von 10 N/mm2) .
Das erhaltene verpresste Zwischenprodukt wurde auf drei Lagen Imprägnat (4) aus Beispiel 1 gelegt und wie in Beispiel 1 beschrieben verpresst.
Das erhaltene Produkt wurde wie oben beschrieben getestet. Die Ergebnisse waren wie folgt:
Test 1: Das Produkt delaminierte bereits bei Erreichen einer
Oberflächentemperatur von 80°C.
Test 3: Blasenbildung nach Wasserdampftest und Kochtest (d.h.
mangelhafte Feuchtebeständigkeit) .
Ferner platzte das Deckoverlay im Biegeversuch gemäß DIN EN ISO 178 von der Druckfarbe ab. Das Produkt zeigte also schlechte mechanische DelaminierungsStabilität .

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials oder eines Vorprodukts davon, das folgende Schritte umfasst:
(i) Bedrucken eines Trägermaterials (A1) mit einer
durch Bestrahlung mit Licht härtbaren Tinte (D), wobei das Trägermaterial (A1)
(a) mit einem härtbaren, nach dem Härten
transparenten und lichtstabilen Harz (B) imprägnierbar ist, und
(b) für Licht im Wellenlängenbereich von 200-500 nm eine auf die Gesamtdicke bezogene
Durchlässigkeit von 10-95 %, vorzugsweise 20-90 %, weiter bevorzugt 30-80 % aufweist;
(ii) Härten der Tinte (D) durch Bestrahlung mit Licht;
(iii) Imprägnieren des so behandelten Trägermaterials (AI) mit einem härtbaren, nach dem Härten
transparenten und lichtstabilen Harz (B) und gegebenenfalls Kombinieren des Trägermaterials (A1) mit mindestens einem weiteren Trägermaterial (A2) ; und
(iv) Härten des Harzes (B) gleichzeitig mit oder nach Schritt ( iii) .
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Tinte (D) eine
Tinte ist, die durch Bestrahlung mit UV-Licht im
Wellenlängenbereich von 200-500 nm, vorzugsweise 240-420 nm, weiter bevorzugt 250-350 nm, härtbar ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin Trägermaterial (A1) ausgewählt ist aus
Papier, vorzugsweise Papier, das keine Füllstoffe oder nur solche Füllstoffe enthält, die für Licht im
Wellenlängenbereich von 200-500 nm, vorzugsweise von 240-420 nm, weiter bevorzugt 250-350 nm, durchlässig sind, und
- Vliesen, vorzugsweise Glasfaservliesen, und
insbesondere Vliesen aus Borsilikatglas .
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, worin das Trägermaterial (A1) ein Papier ist, das mindestens 50 Gew.-%
Cellulosefasern umfasst, vorzugsweise mindestens 70 Gew.-%, und weiter bevorzugt mindestens 90 Gew.-%.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, worin das
Trägermaterial (AI) ein Papier ist, das ein
Flächengewicht von 10-200 g/m2 aufweist, vorzugsweise 15-130 g/m2, und weiter bevorzugt 20-100 g/m2.
6. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-5,
worin die UV-härtende Tinte ausgewählt ist aus Tinten auf Acrylatbasis, Tinten auf Polyesterbasis, Tinten auf Epoxidbasis und Tinten auf Epoxyacrylatbasis.
7. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-6,
worin das härtbare Harz (B) ausgewählt ist aus
Aminoplastharzen, insbesondere Melaminharzen;
Melaminetherharzen; Harnstoffharzen, Acrylatdispersionen und Polyuretandispersionen, Epoxidharzdispersionen, wasserlöslichen Tränkharzen, und Mischungen daraus.
8. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-7,
worin Schritt (iii) durchgeführt wird durch
(iii-a) direktes Imprägnieren des Trägermaterials (AI) mit einem härtbaren Harz (B) und/oder
(iii-b) Übereinanderlegen des Trägermaterials (AI) mit einem weiteren Trägermaterial (A2), das mit einem härtbaren Harz (B) imprägniert und vorgetrocknet ist, auf mindestens einer Seite des Trägermaterials (A1) und Verpressen des resultierenden Komposits.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, worin das mindestens eine Trägermaterial (A2) ausgewählt ist aus Overlaypapieren, Natronkraftpapieren, Dekorpapieren, Vliesen auf Basis von Kunst- oder Naturfasern, Dämmstoffplatten, Spanoder Pressholzplatten, Glas fasermaterialien und
Mischprodukten aus diesen Materialien.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, worin das das mindestens
eine Trägermaterial (A2) ein Overlaypapier mit einem Flächengewicht von 10-200 g/m2 ist.
11. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 8-10, das zumindest den Schritt (iii-b) umfasst, und worin Schritt (iv) durchgeführt wird durch Verpressen bei einem Druck von 1.000-10.000 kPa und einer Temperatur von 110-220°C.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, worin Schritt (iv)
durchgeführt wird durch Verpressen unter einem Druck von 1.000-10.000 kPa, vorzugsweise 1.500-7.000 kPa, weiter bevorzugt 2.000-5.000 kPa.
13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, worin Schritt (iv) durchgeführt wird durch Verpressen bei einer Temperatur von 120-200°C, weiter bevorzugt 130-180°C.
14. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 11-13, worin Schritt (iv) durchgeführt wird durch Verpressen für einen Zeitraum von 5 Sekunden bis 120 Minuten, vorzugsweise 10 Sekunden bis 90 Minuten, weiter
bevorzugt 20 Sekunden bis 60 Minuten.
15. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-14, worin das Trägermaterial (A1) mit Harz in einer Menge von 20-500 Gew.-%, vorzugsweise 30-400 Gew.-%, weiter bevorzugt 40-350 Gew.-%, bezogen auf das Flächengewicht des Trägermaterial (A1), imprägniert wird.
16. Verbundmaterial oder Vorprodukt davon, erhältlich nach dem Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-15
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