WO2022128023A1 - Verfahren zur herstellung einer werkstoffplatte sowie eines kaschierfilms - Google Patents

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WO2022128023A1
WO2022128023A1 PCT/DE2021/200257 DE2021200257W WO2022128023A1 WO 2022128023 A1 WO2022128023 A1 WO 2022128023A1 DE 2021200257 W DE2021200257 W DE 2021200257W WO 2022128023 A1 WO2022128023 A1 WO 2022128023A1
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coating
layer
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paint
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PCT/DE2021/200257
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Jan Esser
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Hans Schmid Gmbh & Co.Kg
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    • B32B2479/00—Furniture

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a laminating film and a material board, a material board obtainable by the method and the use of such a material board.
  • Material panels are used in various areas of application. Material panels are used in particular in furniture construction, as a window sill material, as a flooring material or as a facade material.
  • Material panels usually consist of one or more core layers that are coated on one or both sides with overlay, decorative and/or lacquer layers.
  • Decorative papers impregnated with melamine-formaldehyde resin are often laminated onto wood or fiber boards in press systems.
  • the melamine resin surface can be structured by using so-called structuring agents (e.g. press plates, structured release paper, matrices) between the hot plate of the press and the melamine resin-impregnated decorative film.
  • structuring agents e.g. press plates, structured release paper, matrices
  • the structure can be, for example, an imitation of wood or a fantasy structure.
  • Products manufactured in this way are used in a wide range of interior design applications, e.g. as furniture made from coated chipboard or MDF boards, as laminates such as HPL, CPL and compact panels, as doors or laminate floors.
  • melamine-formaldehyde resin is easy to produce and, as a plastic with duroplastic properties, can be processed in a hot-press process under pressure and temperature.
  • the products manufactured in this way are particularly scratch-resistant and thermally resilient. Therefore, melamine-formaldehyde resin is often used as a coating for wood-based panels and for the production of laminates or laminated panels.
  • products with surfaces based on condensed melamine-formaldehyde resin have the disadvantages that the surfaces feel cool and plastic-like and have anti-fingerprint properties (clearly visible finger grease residues) which are unsatisfactory for the consumer.
  • melamine surfaces are usually imitations of a natural product (e.g. wood or leather), the haptic impression compared to the copied natural material is often insufficient unless this can be compensated for by structuring agents.
  • melamine resin is not sufficiently resistant to UV light and is therefore only suitable for outdoor applications to a limited extent.
  • condensed melamine-formaldehyde resin tends to decompose in the form of hydrolysis when it comes into contact with acids and alkalis.
  • the EBC hardened films are also treated with several layers of core paper impregnated with phenol formaldehyde resin in so-called multi-daylight presses under pressure and temperature.
  • the resulting compact panels are successfully marketed as facade cladding elements due to the properties achieved.
  • the high investment and maintenance costs of an ESH coating system stand in the way of widespread use.
  • PUR polyurethane
  • One of these methods involves coating a melamine-resin layered wood-based material or laminate panel with a polyurethane coating as an adhesion promoter.
  • the polyurethane paint used is processed using the hot-coating process and then hardened with a UV radiation source.
  • a so-called UV-curing top coat is applied and the final UV curing takes place.
  • the method described is very expensive and requires additional plant and machine equipment. The degree of gloss of this top coat can be adjusted using two variants.
  • a PET film with a defined degree of gloss is placed in the still liquid top coat bed.
  • the polymerisation reaction is carried out by a suitable source of UV radiation, which, acting through the film introduced, triggers the crosslinking by means of the photoinitiators as part of the top coat.
  • the film is pulled off the paint surface using a calender roller and wound up using an additional roller. Since the PET film coated on one side is intended to ensure the exclusion of oxygen in addition to controlling the degree of gloss of the polymerized top coat surface, this release film is also often referred to as an inert film.
  • the disadvantage of this method is that the surface has a slight gray tinge, this graying being particularly noticeable in the case of dark decorative films, in particular black.
  • the liquid top coat bed is treated with a so-called excimer laser. This creates a matt to ultra-matt paint surface after parameterization. After this physical-chemical matting, the paint system is finally cured with a UV radiation source. With this method, too, the exclusion of oxygen or inerting is required. This is achieved by using pure nitrogen as the displacement gas during the process described.
  • the average scratch resistance achieved with this surface is between 2 and 3 N according to EN 438-2:2019.
  • the surfaces produced in this way have a pleasant feel and good anti-fingerprint properties.
  • a structuring of the surface z. B. with fancy structures as usual with melamine resin surfaces is not possible with this method.
  • Another of these methods for the adaptation or further processing of wood-based panels and laminates coated with melamine resin provides for the use of transparent polyester films which have been coated with acrylic paint, matted with an excimer laser and preferably hardened with electron beams.
  • the foils produced in this way are often used in the production of laminates in double-belt press systems.
  • the foils are placed on top of the decorative film impregnated with melamine-formaldehyde resin as the top layer of the laminate. After thermal pressing, the foil used forms a bond with the laminate produced.
  • the electron beam hardened acrylate layer is a functional layer on the top of the product.
  • the product has a scratch resistance of less than 2 N according to EN 438-2:2019.
  • the surfaces produced in this way have a pleasant feel and satisfactory anti-fingerprint properties.
  • the structuring of the surface by using structuring paper or structured tapes is possible to a limited extent. With the laminates produced in this way, however, delamination of the polyester film used often occurs. The problem occurs particularly frequently in the formatting and edge processing of the products manufactured in this way. PUR/acrylate and acrylate-based paint systems can thus compensate for many undesirable properties of melamine resin surfaces.
  • the handling and processing of these systems is more complex, more expensive and less efficient than the classic production of laminates and coating of wood-based panels with decorative films impregnated with melamine and urea-formaldehyde resin.
  • a further disadvantage of the methods known from the prior art using the excimer method for achieving a matt surface lies in the need to be able to irradiate the liquid coating with an excimer emitter only on a semi-finished product that has already been thermally pressed.
  • This limitation is due to the thermo-mechanical incompatibility of conventional UV coatings during the hot pressing process, which manifests itself in reduced scratch resistance and abrasion resistance and the occurrence of stress cracks.
  • a thermally induced polymerization during the pressing process also causes the paint layer to become brittle.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages known from the prior art.
  • the object of the invention can be seen as providing a laminating film or a material panel that enables gloss adjustment down to the ultra-matt range with a convincing feel and pronounced anti-fingerprint properties.
  • the structuring of the surface by using structuring papers or structured press belts is also possible.
  • a further object of the invention can be seen in using the cost-effective processing methods for the production and further processing of melamine-resin-coated wood-based panels and laminates under the same process constraints and not disrupting the process when changing production.
  • a further object of the invention can be seen in providing a UV-curing surface with anti-fingerprint properties, which is particularly scratch-resistant and wear-resistant and also particularly resistant to chemicals and stains.
  • the use of so-called underlay films should be avoided for economic and production reasons.
  • the use of lacquered release films based on polyester films, as is customary in the production and processing of decorative films with electron beam-cured PUR/acrylics and acrylates, should also be avoided. Due to the process, these foils are removed by hand after pressing and must be disposed of properly. In addition to the economic advantages and the lower processing costs in production, this requirement also puts the improved environmental protection properties and the more favorable CO 2 balance of the invention in the foreground. It can also be seen as an object of the invention to achieve an improved color depth so that no graying occurs, as is the case when using interfoils.
  • a method for producing a laminating film or a material panel comprising the steps of a) impregnating a carrier web with an adhesion promoter b) coating the upper side of the impregnated carrier web with a curable lacquer composition, c) at least partial curing of the lacquer composition.
  • a paper web preferably a decorative paper web, or a fleece web is preferably used as the carrier web.
  • the carrier track can be constructed in one or more layers.
  • the impregnation step can be carried out, for example, by soaking the carrier web with the adhesion promoter or by spraying or painting it with the adhesion promoter.
  • the step of impregnating the carrier web according to step a) can also include doctoring off the adhesion promoter after application and/or precondensing and/or intermediate drying of the adhesion promoter, for example by heating the carrier web including the adhesion promoter.
  • the impregnating step includes physically drying the impregnated carrier web by convective heat.
  • the adhesion promoter ensures adhesion between the carrier web and the paint mass to be applied afterwards.
  • a resin is preferably used as the adhesion promoter.
  • the resin comprises an aminoplast resin. It is advantageous if this contains urea-formaldehyde resin and/or melamine-formaldehyde resin.
  • the adhesion promoter is a mixture comprising an amino resin and acrylates, preferably comprising a copolymer of urea-formaldehyde resin and acrylates as an aqueous polymer dispersion.
  • Monofunctional acrylates are preferably used.
  • a possible explanation for the advantageous effect of an aminoplast resin/acrylate mixture is that the urea-formaldehyde resin ensures the connection to a coating composition applied to the underside of the carrier web in the further process or to the substrate to which the laminating film is applied the acrylates ensure the bond to the paint mass.
  • the adhesion promoter also ensures that the decorative backing paper web has sufficient splitting strength.
  • the adhesion promoter comprises:
  • aqueous melamine-formaldehyde condensation resins or urea-formaldehyde resins or mixtures thereof preferably with a solids content in the range from 40 to 60% by weight
  • an aqueous acrylate dispersion preferably comprising: ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) (preferably 10-25% by weight, in particular 20% by weight, of the aqueous acrylate -dispersion)
  • TMPTA ethoxylated trimethylolpropane triacrylate
  • Triethylamine (preferably 0.5 - 2.5% by weight of the aqueous acrylate dispersion) organic solvent (preferably 0.5 - 2.5% by weight of the aqueous acrylate dispersion) and/or wetting agents (preferably 0.01 to 1% by weight of the aqueous acrylate dispersion),
  • hardener preferably aqueous solution of amino salts
  • the proportions by weight of the individual components can be selected within the specified limits so that they add up to 100% by weight.
  • the adhesion promoter preferably consists of these components.
  • the proportions by weight of the individual components can be selected within the specified limits such that they add up to less than 100% by weight, so that the adhesion promoter can include other components.
  • a preferred composition of the adhesion promoter is:
  • TMPTA ethoxylated trimethylolpropane triacrylate
  • Triethylamine preferably 0.5-2.5% by weight, in particular 1.5% by weight
  • organic solvent preferably 0.5-2.5% by weight, in particular 1.4% by weight
  • wetting agents preferably 0.5-2.5% by weight, in particular 1.4% by weight
  • a plain or fancy decor for example a gray decor paper, with a dry grammage in the range from 80 to 90 g/m 2 , preferably 70 g/m 2 , is impregnated in an impregnation plant with an immersion resin of the above formulations as an adhesion promoter .
  • the decorative paper can be run in the immersion bath with an open dosing gap through the polymer mixture, for example at a temperature of approx. 25 °C. The polymer solution penetrates into the paper web.
  • the paper web is preferably then doctored off on both sides.
  • the drying process can then be carried out, for which two drying fields with a total length of approx. 8 m are preferably used. Drying is preferably carried out at a temperature in the range from 105 to 115° C., preferably 110° Celsius, preferably with a web feed in the range from 10 to 20 m/min, particularly preferably 15 m/min, until the water content has been almost completely removed has been. Due to the process, there is a slight pre-condensation of the urea-formaldehyde resin contained. A resin grammage in the paper of 40 - 60 g/m 2 after impregnation has proved successful, so that the final grammage is 120 - 140 g/m 2 .
  • step b) an impregnated carrier web with a low air permeability with a Gurley value of at least 80 s/100 ml according to ISO 5636-3:2013.
  • the upper side of the carrier web is coated with a hardenable paint composition in a separate work step.
  • a curable primer-coating composition is preferably applied first and then the curable coating composition according to step b), so that a two-layer application process is used.
  • the process steps b1) before the coating according to step b), apply a curable primer coating composition as a primer coating on the carrier material, b2) irradiate the primer coating composition applied in step b1) with UV light, the coating at least partially cured, carried out. This is followed by coating in accordance with step b) with the curable paint composition.
  • the curable primer-coating composition according to step b1) is applied to the impregnated paper web by a roller application process.
  • the amount applied is preferably 30-110 g/m 2 .
  • the curable primer coating composition comprises:
  • reactive diluent preferably from the group of UV-curable, mono-, di- and trifunctional (meth)acrylate monomers, for example hydroxyethyl methacrylate,
  • the primer-coating compound is radiation-curable and can be thermally post-cured. It is therefore intended to first carry out partial crosslinking of the acrylate layer by means of UV curing. The final hardening can take place during the thermal pressing process.
  • a UV and thermally curing acrylate lacquer system is applied as a top coat layer to the prepolymerized primer lacquer composition, preferably with an application quantity of 5-110 g/m 2 , preferably 10-70 g/m 2 , particularly preferably 30-50 g/m 2 .
  • This is followed by a UV treatment for partial curing according to step c), preferably according to steps c1)-c3), as described below.
  • the carrier web produced with a microstructure can be fed to a hot press, preferably a double-belt or short-cycle press.
  • the short-cycle pressing method with a surface pressure of 30 to 45 bar and a process temperature of 150 to 210° C. with a maximum pressing time of 240 seconds is particularly preferred. In this way, flexible or plate-shaped workpieces can be obtained.
  • the press plate used can have a distinctive texture, for example an Alutex or Pearl structure or a stone or wood pore imitation.
  • a particularly pronounced embossing with deep structure can be transferred with a higher total application quantity of the primer and top coat of up to 140 g/m2. With this structuring, the deep matt gloss level is retained on the planar workpiece surface.
  • the coating according to step b) or b1) can be carried out with an anilox roller applicator in the opposite direction or by means of doctor blade technology (comma bar) or by means of spray nozzle application directly to the top side of the web.
  • the paint used is preferably heated to a temperature in the range between 20° C. and 50° C., in particular 40° C., in order to enable the paint to run optimally on the roller.
  • a paint with a viscosity of 800-1200 mPas (at 25 °C) is preferably used for the process.
  • the curable paint composition according to step b) contains aliphatic polyester or urethane acrylates or mixtures thereof.
  • the aliphatic polyester or urethane acrylates preferably have a molecular weight of 500 to 2000 g/mol.
  • the aliphatic polyester- or urethane-modified acrylate resin serves as a binder within the paint composition, which allows the necessary folding kinetics of the liquid paint composition and only minimal volume shrinkage. The binder thus ensures that, after partial curing, a completely flat position is obtained, which is important for laying out the sheet material on the at least one core layer before pressing.
  • the curable paint composition according to step b) preferably contains monofunctional and/or difunctional reactive diluents, preferably 2-phenoxyethyl acrylate, dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate and/or hexanediol diacrylate.
  • the reactive thinners make the paint composition more flexible and can also reduce the brittleness of the surface.
  • a paint layer with a surface microstructure from such a paint composition can therefore react elastically to the physical environmental conditions of the pressing process.
  • the curable coating composition according to step b) preferably contains thermal activators, preferably in the form of free-radical generators.
  • thermal activators are organic peroxides, most preferably peroxyesters.
  • the thermal initiators ensure rapid and complete hardening of the intermediately hardened paint mass during pressing.
  • the thermal initiators are according to a suitable decomposition temperature selected in view of the temperature profiles of the pressing technology. It is advantageous if the final hardness of the paint composition is completed within a very short time, preferably within 3 seconds, after the final pressure has been reached during pressing. Otherwise there may be inhomogeneous surfaces in the workpiece, eg in the form of glare or spots.
  • reactive diluent preferably from the group of UV-curable, mono-, di- and trifunctional (meth)acrylate monomers, for example dipropylene glycol diacrylate,
  • tripropylene glycol diacrylate and/or hexanediol diacrylate optionally 0.5-10, preferably 1-7, in particular 2-5 wt and/or fillers to improve mechanical resistance; optionally 0.05-2, preferably 0.1-1, in particular 0.2 to 0.3% by weight of initiator for thermal curing, the initiator preferably being an organic peroxide, preferably from the group of peroxyesters, particularly preferably tert-butylperoxy-2-ethylhexyl carbonate, tert-butyl peroxy-3,5,5-trimethylhexanoate and/or tert-amylperoxy-2-ethylhexyl carbonate; optionally 0.1-2, preferably 0.2-1, in particular 0.3 to 0.6% by weight of initiator for radiation curing, the initiator preferably being a photoinitiator from the group of unimolecular (class I) photoinitiators.
  • class I unimolecular
  • Suitable photoinitiators are bisacylphosphine oxides, acylphosphine oxides, hydroxyalkylphenones, a,a-dialkoxyacetophenones, phenylglyoxy acid esters, benzil ketals, in particular 2-hydroxy-2-benzoylpropane, hydroxycyclohexyl phenyl ketone, methyl benzoyl formate, phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide and/or 2,2- Dimethoxy-2-phenylacetophenone.
  • the proportions by weight of the individual components can be selected within the specified limits so that they add up to 100% by weight.
  • the curable paint composition preferably consists of these components.
  • the proportions by weight of the individual components can be selected within the specified limits such that they add up to less than 100% by weight, so that the curable coating composition can include other components.
  • the paint composition is preferably applied in an amount of 10-50 g/qm, preferably 20-40 g/qm, the weight of the paint composition before drying being decisive.
  • the top side of the impregnated carrier web is preferably coated with the hardenable paint composition by a roller application process.
  • Step c) of the method provides for the at least partial curing of the paint composition.
  • partial curing is understood to mean that the paint composition is partially, ie not completely, cured.
  • the paint composition in step c) can also be fully cured.
  • the paint composition is preferably only partially, ie not completely, cured, since full curing could lead to shrinkage and bending of the web. Therefore, the complete curing of the paint composition preferably takes place only after the application of the laminating film to at least one core layer during the production of the material board.
  • the radical polymerization reaction is initiated by the UV radiation.
  • the radiation curing according to step c) comprises the process steps c1) photochemical activation of the radiation-curable paint composition, preferably by irradiation with a low-pressure Hg lamp or LED lamp, c2) irradiation of the activated paint composition with UV light with a monochromatic emission wavelength , preferably of less than 190 nm, to produce a microfold c3) irradiation of the coating composition with UV light to fix the microfolding of the coating composition, preferably wherein the irradiation with UV light in the wavelength range of less than 380 nm, preferably less than 280 nm , particularly preferably between 200 and 230 nm.
  • the photochemical activation of the radiation-curable lacquer composition is preferably carried out using a low-pressure Hg lamp, preferably with an output of 16 W/cm.
  • a low-pressure Hg lamp preferably with an output of 16 W/cm.
  • An array with 10 individual filaments from a low-pressure Hg lamp is preferably used as the UV radiation source.
  • Such a photochemical activation is disclosed in EP 3 453 463 B1 and a corresponding device is marketed as Photo Activation Chamber, PAC, by the company Innovative Surface Technologies GmbH from Leipzig.
  • the activated, radiation-curable paint composition from step c1) is preferably irradiated with an irradiation unit having a monochromatic emission wavelength, preferably 172 nm, under a homogeneous inert gas atmosphere.
  • the paint composition can be irradiated with a medium-pressure mercury lamp with increased UV emission in the wavelength range between 200 and 230 nm.
  • a medium-pressure mercury lamp with increased UV emission in the wavelength range between 200 and 230 nm.
  • the DirectCure technology from Innovative Surface Technology IOT GmbH is preferably used, for which a medium-pressure mercury lamp is used, which is available in the area 200 - 230 nm high radiation is generated, which stimulates the acrylate molecules and directly generates starting radicals for the polymerization and crosslinking.
  • This technology thus provides photoinitiator-free UV curing through the direct initiation of the polymerization and crosslinking of acrylates by photons.
  • the non-solid coating composition is irradiated with short-wave light in the absence of oxygen, with polymerization of the boundary layer near the surface (500 nm) being initiated, which causes volume shrinkage.
  • the microstructure of the hardened surface has a fold amplitude of less than 5 ⁇ m.
  • the gloss of the surface treated in this way is preferably less than 10, particularly preferably less than 3 and very particularly less than 1.5 gloss units measured at a reflection angle of 60° according to DIN EN ISO 2813:2015 and less than 20 gloss units, measured according to DIN EN ISO 2813 :2015 and 85° reflection angle.
  • the carrier web coated with the lacquer composition is preferably guided past an excimer radiator, preferably with a wavelength of 172 nm, as part of a continuous (in-line) process.
  • the advance of the carrier web is preferably between 20 and 80 m/min, preferably 25 m/min.
  • the distance between the radiator and the paint surface is preferably between 2.0 and 4.0 cm, preferably 3.0 cm. Nitrogen with a degree of purity of 99.999% is preferably used as the inert gas.
  • the short-wave radiation preferably in the wavelength range from 200 to 230 nm, according to step c3) achieves a preferred curing of the lacquer layers near the surface in comparison to conventional mercury lamps.
  • a significantly higher double bond conversion is obtained in the area of the paint layer close to the surface.
  • the hardening of the near-surface layers depends accordingly on the wavelength range of the radiation used and the extinction coefficient of the paint composition.
  • the higher conversion leads to a higher mechanical resistance of the microstructured surface.
  • Sufficient fixation of the micro-folds is an essential prerequisite for maintaining the structured surface and the degree of gloss during the hot-pressing process.
  • a maximum gloss level change of +A 0.5 GU can be maintained before and after the pressing process.
  • the average gloss is +A 3.0 GU.
  • the curing according to step c) is preferably carried out to a hardness that is sufficient for the gloss level to increase by a maximum of 2 gloss units at a reflection angle of 60° during the pressing/bonding of the laminating film with at least one core layer to produce a material panel.
  • Curing according to step c) preferably takes place until the paint layer is sufficiently hard that the pressing/bonding of the laminating film with at least one core layer to produce a material panel does not change the surface structure of the paint layer and thus its degree of gloss.
  • the laminating film obtained after step c) can be wound and used in roll-to-roll processes.
  • the method includes step d), in which the laminating film is connected to at least one core layer to form a material panel.
  • the laminating film is preferably connected to the at least one core layer by thermal laminating to form a material panel.
  • the thermal lamination is preferably carried out by applying heat and/or pressure.
  • the laminating film can thus be applied to a substrate as a decorative film.
  • adhesives such as urea and PUR adhesives can also be used.
  • the method comprises the steps a′) coating the underside of the impregnated carrier web with a
  • Step a') is preferably carried out between steps a) and b) or, in the case of the two-layer application method, between step a) and step b1), but can also be carried out between steps b) and c) or between steps c) and d) or between step c) and d').
  • Step d') is carried out after step c).
  • the second asymmetrical impregnation stage takes place on the underside of the treated carrier web with the coating composition.
  • the underside of the impregnated carrier web is coated by means of a roller.
  • the impregnated carrier web is guided over a roller, the lower part of which is arranged in a bath comprising the coating composition, preferably in the form of a bonding resin.
  • the invention is also directed to a liner film comprising a coating composition layer, preferably in the form of a tie resin layer, on the underside.
  • the coating composition preferably contains an amino resin, preferably a melamine-formaldehyde resin.
  • the coating composition comprises: 70 to 95% by weight melamine formaldehyde resin
  • the proportions by weight of the individual components can be selected within the specified limits so that they add up to 100% by weight.
  • the coating composition preferably consists of these components. In one embodiment, the proportions by weight of the individual components can be selected within the specified limits such that they add up to less than 100% by weight, so that the coating composition can include other components.
  • a preferred coating resin can be composed as follows:
  • the web coated in this way is treated in a drying tunnel at an air temperature of about 100°C.
  • the volatility (residual moisture content) of the impregnate produced in this way after the thermal treatment is preferably 3 to 8% by weight, preferably 5.0 to 6.0% by weight.
  • the residual moisture corresponds to the proportion by weight that evaporates during drying in a drying cabinet at 160° C for 5 minutes at normal pressure without circulating air.
  • the laminating film with the carrier web coated on both sides comprising the at least partially cured paint composition can, according to step d') with at least one Core layer to be pressed to the material panel.
  • the pressing takes place according to the methods known from the prior art.
  • the pressing can therefore be carried out on multi-daylight presses or by means of the short-cycle process, in which only one day is pressed at a time and the pressed product is removed from the press without re-cooling.
  • the pressing can also be done using double belt presses, so that a continuous manufacturing process is guaranteed.
  • the carrier web with the partially cured lacquer layer and the coating composition layer is aligned in such a way that the coating composition layer comes to rest on the core layer.
  • the partially cured paint layer is further cured.
  • the at least one core layer used according to steps d) and d') preferably comprises one or more kraft papers and/or one or more medium and/or high density fibreboards and/or one or more wood-polymer materials.
  • the kraft paper is preferably a melamine and/or phenolic resin based kraft paper.
  • the pressing according to step d') is carried out at a temperature in the range from 130 to 220.degree. C., preferably in the range from 140 to 200.degree.
  • the pressing according to step d′) is carried out under a pressure in the range from 200 to 1100 N/cm 2 .
  • the pressing according to step d′) is carried out for a period in the range from 10 seconds to 70 minutes.
  • the conversion of the double bond determines the reaction step, with the conversion of the double bond preferably being in the range from 50 to 90%, particularly preferably in the range from 65 to 75%, in the intermediately cured coating composition after the at least partial curing according to step c) and in the range from 70-100%, particularly preferably in the range from 85 to 90%, after the connection according to step d) or after the pressing according to step d').
  • the conversion of the double bond can be determined by means of an FT-IR analysis.
  • steps d) and d′) the at least one core layer is pressed on both sides with a respective laminating film.
  • the method consists of the steps according to the invention.
  • the material panel produced by the method according to the invention is also provided to solve the problem.
  • Such a material panel comprises at least one core layer, a coating composition layer (preferably comprising an amino resin) on the core layer and a laminating film applied to the coating composition layer with a cured lacquer composition.
  • the material panel preferably has a matt surface.
  • the material panel according to the invention in particular produced with steps b1 and b2, achieves a micro-scratch resistance of classes MSR-A1 (change in gloss level, method A) and MSR-B2 (visual assessment, method B).
  • the scratch hardness is 6.0 N according to DIN EN 438-2:2019 and 4A according to DIN 68861-4.
  • nanoscale silicon dioxide SiO 2 nanoparticles, particle size ⁇ 50 nm
  • Nepheline syenite as an igneous rock composed of albite, microcline and nepheline is characterized by its low iron (Fe 11 , Fe 111 ) content. Residues of redox-active metal cations, especially Fe IH ions, drastically reduce the shelf life by interacting with the peroxides.
  • a micronized nepheline syenite with surface modification for better dispersibility is preferably used.
  • a possible commercial product is Treminex 958-600 EST from Quartzwerke GmbH.
  • the material panels according to the invention can be used as a furniture component, as a window sill material, as a floor material and/or as a facade material, but they are intended in particular for the interior area.
  • Antibacterial surfaces are currently of particular interest for interior design. Due to the microstructured surface and the desired anti-fingerprint effect, a low level of germs is achieved. The concentration of germs can be further reduced by adding a silver-based masterbatch (silver zeolite) to the curable paint composition. According to ISO 22196:2011, there is a reduction of the 2-log level (99% reduction).
  • a silver-based masterbatch silver zeolite
  • the thermal stability during the hot pressing process is a mandatory requirement for the antibacterial agents. It was shown here that many organic active ingredients are eliminated due to their thermal lability, so that the interaction of antimicrobial active ingredients in connection with an anti-adhesive surface is important.
  • the coating according to the invention has good resistance to a large number of agents in the household sector, for example vinegar essence, mustard, coffee, black ink, red wine, olive oil and chemical agents such as sodium hydroxide (25% solution), hydrogen peroxide (30% solution), hair coloring and bleach.
  • the curable paint composition can be applied in a two-layer application process.
  • the multi-layer structure includes a microstructured top coat layer on a primer coat, which comes to rest on the impregnated carrier web.
  • a pre-polymerization is preferably carried out using a UV irradiation unit, such as a conventional high-pressure mercury vapor lamp.
  • a second coat of paint can be applied to the pre-dried coat of paint as a topcoat.
  • This topcoat layer can be treated with an excimer unit to build up a microstructure.
  • curing can be carried out with a UV unit, preferably using DirectCure technology.
  • a curable primer coating composition is therefore preferably first applied to the impregnated paper web by a roller application process and cured by radiation.
  • the amount applied is preferably 30-110 g/m 2 .
  • the primer paint composition can contain oligomeric binders, preferably from the class of epoxy or polyester acrylates or a mixture thereof, in addition to initiators for UV and thermal curing, fillers and difunctional reactive diluents, for example dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, butanediol dimethacrylate and/or hexanediol (meth)diacrylate , include.
  • the primer-coating compound is radiation-curable and can be thermally post-cured.
  • a UV and thermally curing acrylate lacquer system is applied to the pre-polymerized primer lacquer as a top coat layer, preferably with an application quantity of 8-15 g/m 2 .
  • This is followed by a UV treatment for partial curing according to step c), preferably according to steps c1)-c3).
  • the carrier web produced with a microstructure can be fed to a hot press, preferably a double-belt or short-cycle press.
  • the short-cycle pressing method with a surface pressure of 30 to 45 bar and a process temperature of 150 to 210° C. with a maximum pressing time of 240 seconds is particularly preferred. In this way, flexible or plate-shaped workpieces can be obtained.
  • the press plate used can have a distinctive texture, for example an Alutex or Pearl structure or a stone or wood pore imitation.
  • a particularly pronounced embossing with a deep structure can be transferred with a higher total application quantity of the primer and top coat of up to 130 g/m 2 . With this structuring, the deep matt gloss level is retained on the planar workpiece surface.
  • a further object of the production method according to the invention is to allow the use of different gloss level settings without there being a noticeable change in the gloss level of the deep matt workpiece.
  • the two-layer process is characterized by increased mechanical resistance and a decoratively and functionally improved surface quality. This means that scratch hardnesses of more than 6.0 N according to DIN EN 438-2:2019 can also be achieved.
  • the decorative laminating films (decorative films) used in Working Examples 1-3 were produced as follows.
  • a gray decorative paper with a dry basis weight of 70 g/m 2 was composed of in an impregnation plant with a mixture
  • TMPTA ethoxylated trimethylolpropane triacrylate
  • the decorative paper was passed through the mixture, which was heated to approx. 25 °C, in the immersion bath with an open dosing gap.
  • the polymer solution penetrated the paper web, which was then doctored on both sides. Then the Drying process over two drying fields with a total length of approx. 8 m at a temperature of 110 °C with a web feed of 15 m/min.
  • the second asymmetrical impregnation stage of the treated paper web followed immediately thereafter.
  • the underside of the paper web was treated with a mixture heated to 25 °C consisting of
  • the paper web was then run through 4 drying fields with a total length of approx. 16 m, with the first two fields having a temperature of 110°C and the last two fields having a temperature of 100°C.
  • the decorative paper had a total grammage of 125 g/m 2 , ie 55 g/m 2 of the two resin mixtures were introduced into the decorative paper web.
  • the mass ratio of the two treatment stages is approximately 75:25.
  • the measured volatility (residual moisture) of the impregnate was about 5.8% by weight.
  • the wound decorative impregnate produced in this way was coated in a separate work step in a coating layer with an anilox roller applicator in the opposite direction directly on the upper side of the web with 40 g/m 2 UV coating.
  • the paint used was tempered to approx. 40 °C before coating paint.
  • the web speed used was 25 m/min.
  • the lacquer was irradiated with a UV radiation source designed as a PAC (Photo Activation Chamber).
  • the UV radiator consisted of 10 lamps based on a low-pressure Hg lamp. This process step is called “Pre-gelling” means that this treatment increases the viscosity of the UV coating through partial polymerisation.
  • the paint surface was fed into an inerting chamber. In this chamber, the atmospheric oxygen content was reduced to below 200 ppm by flooding with nitrogen. Under these conditions, the paint surface was irradiated with a UV radiator with a wavelength of 172 nm and a lamp power setting of 6-7 W/cm.
  • the 172 nm radiation formed free radicals in the acrylates of the paint, which triggered polymerisation and crosslinking.
  • the penetration depth of the 172 nm photons into the acrylates was less than 0.6 nm, so that only a thin surface layer was crosslinked.
  • the shrinkage caused by the polymerization led to microstructures. A wrinkled skin floated on the liquid paint.
  • the coated decorative film was made up to a format of 510 mm ⁇ 510 mm.
  • the sheet was placed on top of an MDF board measuring 500 x 500 x 12 mm.
  • the lacquered and treated side of the film is on the outside or on top.
  • a gray decorative film impregnated with melamine-formaldehyde resin was laid on the underside of the MDF board for optical comparability and as a balancing act.
  • the decorative paper used had a dry basis weight of 70 g/m 2 and was impregnated with melamine-formaldehyde resin to a final weight of 160 g/m 2 .
  • Two smooth or unstructured chrome-plated steel press plates with a matt surface and a gloss of approx.
  • the coated decorative film was pressed on a double belt press as follows:
  • the product structure was as follows: coated decorative film (top layer)
  • Drying or absorbent paper with a grammage of 40 g/m 2 This structure was run at a feed rate of 9 m/min over a 3 m long pressure pad.
  • the pressing force set was 420 N/cm 2 .
  • the temperature of the upper infeed drum was 190°C, the lower infeed drum had a temperature of 185°C.
  • the product was manufactured using the hot-press process, i.e. without recooling.
  • the top press belt used had a smooth, decorative finish labeled "Satin 60". This corresponds to a gloss range of 60 -70 GU, measured on the strip surface at a measuring angle of 60°.
  • the laminate produced in this way had a product thickness of 0.72 mm.
  • the laminate produced has a gloss level below 2 GU with a reflection geometry of 60 degrees.
  • HPL or compact panel with a cycle press for the manufacture of furniture parts HPL or compact panel with a cycle press for the manufacture of furniture parts.
  • This structure was placed in the heated press lying on a laboratory tray.
  • the upper press plate was already fixed under the upper heating plate.
  • the upper and lower heating plates were set to a temperature of 140 °C to be controlled.
  • the press was closed immediately and reached a pressing force of 700 N/cm 2 .
  • the press plates used here were also two smooth or unstructured chrome-plated steel press plates with a decorative matt surface and a gloss of approx. 70 Gil at a measuring angle of 60°.
  • the pressing time was 20 minutes. During this time it was not cooled back, but continuously heated. After opening the press, the sheet produced in this way was cooled to room temperature for about 2 hours on a cool surface.
  • the compact disc thus produced had a product thickness of 6 mm.
  • a decorative laminating film was produced as in Examples 1 to 3 except for the paint composition coating.
  • a lacquer composition was then applied to the backing sheet by a roller application method. The amount applied was 80 g/m 2 .
  • the lacquer composition was an epoxy acrylate and was correspondingly radiation-curable and thermally post-curable.
  • a pre-polymerization was carried out using a UV irradiation unit. A conventional high-pressure mercury vapor lamp was used for this purpose.
  • a second paint composition was applied as a top coat layer to the pre-dried paint layer. This lacquer mass was treated with an excimer unit so that a microstructure was built up. After the excimer treatment, curing was carried out using a UV unit with DirectCure technology.
  • the excimer matted decorative film was fed to a short-cycle press to produce a flat base material on an HDF panel with a thickness of 12 mm and backing paper.
  • the workpiece was produced with a surface pressure of 350 N/cm 2 and a pressing temperature of 195 degrees and a pressing time of 25 seconds.
  • the gloss range of the press plate was 70 gil at a measuring angle of 60°.
  • the workpiece had a gloss level of 1.3 Gil, measured at a reflection geometry of 60 degrees according to ISO 2813:2015.
  • the scratch resistance was 5.0 N according to DIN EN 438-2:2019.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Für die Verwendung einer Werkstoffplatte, beispielsweise als Möbelbestandteil, als Fensterbankmaterial, als Fußbodenmaterial und/oder als Fassadenmaterial, sollte diese UV-beständig, kratzfest, säure- und laugenbeständig sein und eine angenehme Haptik und befriedigende Antifingerprint-Eigenschaften aufweisen. Diese Anforderungen werden erfüllt durch eine Werkstoffplatte umfassend einen Kaschierfilm, der erhältlich ist durch ein Verfahren umfassend die Schritte a) Imprägnieren einer Trägerbahn mit einem Haftvermittler, b) Beschichten der Oberseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer härtbaren Lackmasse, c) zumindest teilweises Härten der Lackmasse.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Werkstoffplatte sowie eines Kaschierfilms
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kaschierfilms sowie einer Werkstoffplatte, eine durch das Verfahren erhältliche Werkstoffplatte sowie die Verwendung einer solchen Werkstoffplatte.
Werkstoffplatten werden in diversen Anwendungsbereichen eingesetzt. So werden Werkstoffplatten insbesondere im Möbelbau, als Fensterbankmaterial, als Fußbodenmaterial oder als Fassadenmaterial verwendet.
Werkstoffplatten bestehen in der Regel aus einer oder mehreren Kernlagen, die ein- oder beidseitig mit Overlay-, Dekor- und/oder Lackschichten beschichtet sind.
Besonders häufig werden mit Melaminformaldehydharz imprägnierte, dekorative Papiere in Pressenanlagen auf Holz- oder Faserwerkstoffplatten laminiert. Durch die Verwendung von sogenannten Strukturgebern (z.B. Pressbleche, strukturierte Trennpapiere, Matrizen) zwischen der Heizplatte der Presse und dem melaminharzimprägnierten Dekorfilm kann die Melaminharzoberfläche strukturiert werden. Die Struktur kann z.B. eine Holzimitation oder Phantasiestruktur sein. So herstellte Produkte finden vielfältige Anwendungen im Innenausbau, z.B. als Möbel aus beschichteten Span- oder MDF-Platten, als Schichtstoffe, wie HPL, CPL und Kompaktplatten, als Türen oder Laminatfußböden.
Melaminformaldehydharz ist gegenüber anderen Kunstoffen leicht herzustellen und kann als ein Kunststoff mit duroplastischen Eigenschaften im Heißpress-Verfahren unter Druck und Temperatur verarbeitet werden. Die so hergestellten Produkte sind besonders kratzbeständig und thermisch belastbar. Daher wird Melaminformaldehydharz als Beschichtung von Holzwerkstoffplatten und für die Herstellung von Schichtstoffen oder Schichtstoffplatten häufig eingesetzt. Produkte mit Oberflächen auf Basis von kondensiertem Melaminformaldehydharz haben jedoch die Nachteile, dass sich die Oberflächen kühl und plastikartig anfühlen und für den Konsumenten unbefriedigende Anti-Fingerprint-Eigenschaften (deutlich sichtbare Fingerfettrückstande) aufweisen.
Da es sich bei Melaminoberflächen in der Regel um Imitationen aus einem Naturprodukt (z.B. Holz oder Leder) handelt, ist die haptische Anmutung gegenüber dem kopierten natürlichen Material häufig unzureichend soweit diese nicht durch Strukturgeber ausgeglichen werden können. Auch ist Melaminharz nicht ausreichend beständig gegen UV-Licht und somit nur eingeschränkt für Anwendungen im Außenbereich geeignet. Des Weiteren neigt kondensiertes Melaminformaldehydharz bei Kontakt mit Säuren und Laugen zur Zersetzung in Form von Hydrolyse.
Zur Kompensierung der beschriebenen Nachteile von mit Melaminformaldehydharz beschichteten Oberflächen werden daher in den letzten Jahren vermehrt mit Acrylatlack-behandelte Dekorpapiere eingesetzt, deren Lack mittels Elektronenstrahlhärtung (ESH) vernetzt wurde. Die so hergestellten Oberflächen sind im hohen Maße Chemikalien- und kratzbeständig und erzielen eine branchenübliche Kratzfestigkeit von 4 N gemäß DIN EN 438-2:2019.
In Analogie zur Schichtstoffherstellung der Melaminharzfilme werden die ESH- gehärteten Filme ebenfalls mit mehreren Lagen mit Phenolformaldehydharz imprägnierten Kernpapierlagen in sogenannten Mehretagen-Pressen unter Druck- und Temperatureinwirkung behandelt. Die so entstandenen Kompaktplatten werden aufgrund der erzielten Eigenschaften erfolgreich als Fassadenverkleidungselemente vermarket. Die hohen Investitions- und Instandhaltungskosten einer ESH- Beschichtungsanlage stehen allerdings einer breiten Anwendung entgegen.
Durch die Verwendung von PUR (Polyurethan)ZAcrylatlack sind die Oberflächen der Produkte besonders kratzbeständig, verschleißfest und beständig gegen den UV- Lichtanteil der Sonnenstrahlung. Zudem sind sie säurebeständig und somit für Applikationen, wie z.B. Laborarbeitstische oder hochwertige Möbelteile für den medizinischen Bereich geeignet.
Für die Innenanwendung wurden in den vergangenen Jahren verschiedene Beschichtungsverfahren für strahlenhärtende Acryllacksysteme zur Adaption bzw. Weiterverarbeitung von mit melaminharzbeschichteten Holzwerkstoffplatten und Schichtstoffen verwendet.
Eines dieser Verfahren sieht die Lackierung einer melaminharzschichteten Holzwerkstoff- oder Schichtstoffplatte mit einem Polyurethanlack als Haftvermittler vor. Der verwendete Polyurethanlack wird im Hotcoating-Verfahren verarbeitet und anschließend mit einer UV-Strahlungsquelle gehärtet. Im zweiten Prozessschritt erfolgt der Auftrag eines sogenannten UV-härtenden Decklackes und die finale UV-Härtung. Das beschriebene Verfahren ist sehr kostenintensiv und benötigt zusätzliche Anlagen- und Maschinenausstattungen. Der Glanzgrad dieses Decklacks kann mittels zweier Varianten eingestellt werden.
In der ersten Variante wird eine PET-Folie mit einem definierten Glanzgrad in das noch flüssige Decklackbett eingebracht. Die Polymerisationsreaktion erfolgt durch eine geeignete UV-Strahlungsquelle, die durch die eingebrachte Folie wirkend, die Vernetzung mittels der Photoinitiatoren als Bestandteil des Decklackes auslöst. Nach erfolgter UV-Härtung wird die Folie über eine Kalanderwalze von der Lackoberfläche abgezogen und mittels einer zusätzlichen Walze aufgewickelt. Da die einseitig beschichtete PET-Folie neben der Glanzgradsteuerung der polymerisierten Decklackoberfläche auch den Sauerstoffausschluss sicherstellen soll, wird diese Trennfolie auch oft als Inert-Folie bezeichnet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Oberfläche einen leichten Graustich aufweist, wobei diese Vergrauung insbesondere bei dunklen Dekorfilmen, insbesondere bei schwarz, auffällt.
In der zweiten Variante wird das flüssige Decklackbett mit einem sogenannten Excimerlaser behandelt. Dadurch entsteht eine matte bis ultramatte Lackoberfläche je nach Parametrierung. Nach dieser physikalisch-chemischen Mattierung erfolgt eine finale Härtung des Lacksystems mit einer UV-Strahlungsquelle. Auch bei diesem Verfahren ist der Sauerstoffausschluss bzw. die Inertisierung erforderlich. Diese erfolgt durch die Verwendung von reinem Stickstoff als Verdrängergas während des beschriebenen Prozesses.
Die durchschnittlich erzielte Kratzfestigkeit dieser Oberfläche liegt zwischen 2 und 3 N gemäß EN 438-2:2019. Die so hergestellten Oberflächen haben eine angenehme Haptik und gute Antifingerprint-Eigenschaften. Eine Strukturierung der Oberfläche z. B. mit Phantasiestrukturen wie bei Melaminharzoberflächen üblich, ist bei diesem Verfahren nicht möglich.
Ein weiteres dieser Verfahren zur Adaption bzw. Weiterverarbeitung von mit melaminharzbeschichteten Holzwerkstoffplatten und Schichtstoffen sieht die Verwendung von transparenten Polyesterfolien, die mit Acryllack beschichtet, mit einen Excimerlaser mattiert und vorzugsweise mit Elektronenstrahlen gehärtet wurden, vor. Die so hergestellten Folien werden häufig bei der Herstellung von Schichtstoffen in Doppelbandpressenanlagen verwendet. Die Folien werden als oberste Lage des Laminates auf den mit Melaminformaldehydharz imprägnierten Dekorfilm angeordnet. Nach der thermischen Verpressung bildet die verwendete Folie einen Verbund mit dem hergestellten Schichtstoff. Die elektronenstrahlgehärtete Acrylatsch icht ist als Funktionsschicht auf der Oberseite des Produktes. Das Produkt hat eine Kratzfestigkeit von kleiner 2 N gemäß EN 438-2:2019. Die so hergestellten Oberflächen haben eine angenehme Haptik und befriedigende Antifingerprint-Eigenschaften. Die Strukturierung der Oberfläche durch Verwendung von Strukturgeberpapieren oder strukturierten Bändern ist begrenzt möglich. Bei den so hergestellten Schichtstoffen kommt es jedoch häufig zur Delamination des verwendeten Polyesterfilmes. Besonders häufig tritt das Problem bei der Formatierung und Kantenbearbeitung der so hergestellten Produkte auf. PUR/Acrylat- und acrylatbasierte Lacksysteme können somit viele unerwünschte Eigenschaften von Melaminharzoberflächen kompensieren. Jedoch ist die Handhabung und Verarbeitung dieser Systeme komplexer, kostspieliger und ineffizienter als die klassische Herstellung von Schichtstoffen und Beschichtung von Holzwerkstoffplatten mit Melamin- und Harnstoffformaldehydharz imprägnierten Dekorfilmen.
Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren unter Verwendung des Excimer-Verfahrens zur Erzielung einer matten Oberfläche liegt in der Notwendigkeit, die Bestrahlung der Flüssigbeschichtung mit einem Excimerstrahler erst auf einem bereits thermisch verpressten Halbfabrikat anwenden zu können. Diese Beschränkung hat ihre Ursache in der thermo-mechanischen Inkompatibilität herkömmlicher UV-Lacke beim Heißpressvorgang, welche sich in einer abnehmenden Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit sowie dem Auftreten von Spannungsrissen manifestiert. Eine thermisch-induzierte Polymerisation während des Pressvorganges bewirkt zudem eine Versprödung der Lackschicht.
Die Aufgabe der Erfindung ist, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden. Unter anderem kann die Aufgabe der Erfindung darin gesehen werden, einen Kaschierfilm oder eine Werkstoffplatte bereitzustellen, der bzw. die eine Glanzeinstellung bis in den Ultramatt-Bereich mit einer überzeugenden Haptik und ausgeprägten Antifingerprint-Eigenschaften ermöglicht. Auch die Strukturierung der Oberfläche durch Verwendung von Strukturgeberpapieren oder strukturierten Pressbändern ist möglich. Eine weitere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, die kostengünstigen Verarbeitungsprozesse für Herstellung und Weiterverarbeitung, von melaminharzbeschichteten Holzwerkstoffplatten und Schichtstoffen unter den gleichen Prozessbindungen zu nutzen und dabei den Prozess beim Produktionswechsel nicht zu stören. Eine weitere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, eine UV-härtende Oberfläche mit Antfingerprint Eigenschaften zur Verfügungen zu stellen, welche besonders kratzbeständig und verschleißfest sowie auch im besonderem Maße Chemikalien- und fleckenbeständig ist. Die Verwendung von sogenannten Underlayfilmen soll aus wirtschaftlichen und produktionstechnischen Gründen vermieden werden. Auch der Einsatz von lackierten Trennfilmen auf Basis von Polyesterfolien, wie bei der Herstellung und Verarbeitung von dekorativen Filmen mit elektronenstrahlgehärten PUR/Acry laten und Acrylaten üblich, ist zu vermeiden. Prozessbedingt werden diese Folien nach der Verpressung händisch entfernt und müssen fachgerecht entsorgt werden. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen und dem geringeren Verarbeitungsaufwand in der Produktion stellt diese Forderung auch die verbesserten Umweltschutzeigenschaften und die günstigere CO2-Bilanz der Erfindung in den Vordergrund. Als Aufgabe der Erfindung kann zudem gesehen werden, eine verbesserte Farbtiefe zu erzielen, sodass keine Vergrauung wie bei der Verwendung von Interfolien auftritt.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kaschierfilms oder einer Werkstoffplatte vorgesehen umfassend die Schritte a) Imprägnieren einer Trägerbahn mit einem Haftvermittler b) Beschichten der Oberseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer härtbaren Lackmasse, c) zumindest teilweises Härten der Lackmasse.
Auf diese Weise wird ein Kaschierfilm erhalten, der zur Herstellung von Werkstoffplatten verwendet werden kann.
Als Trägerbahn wird vorzugsweise eine Papierbahn, bevorzugt eine Dekorpapierbahn, oder eine Vliesbahn verwendet. Die Trägerbahn kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein.
Der Schritt des Imprägnierens kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die Trägerbahn mit dem Haftvermittler getränkt wird oder mit dem Haftvermittler besprüht oder bestrichen wird. Der Schritt des Imprägnierens der Trägerbahn gemäß Schritt a) kann ebenso das Abrakeln des Haftvermittlers nach dem Aufträgen und/oder das Vorkondensieren und/oder das Zwischentrocknen des Haftvermittlers beispielsweise durch Erhitzen der Trägerbahn einschließlich des Haftvermittlers umfassen. Vorzugsweise umfasst der Schritt des Imprägnierens die physikalische Trocknung der imprägnierten Trägerbahn durch Konvektionswärme.
Der Haftvermittler sorgt für eine Haftung zwischen Trägerbahn und der anschließend aufzutragenden Lackmasse. Als Haftvermittler wird vorzugsweise ein Harz verwendet. Bevorzugt umfasst das Harz ein Aminoplastharz. Vorteilhaft ist, wenn dieses Harnstoff- Formaldehyd-Harz und/oder Melamin-Formaldehyd-Harz enthält.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Haftvermittler ein Gemisch umfassend ein Aminoplastharz und Acrylate, vorzugsweise umfassend ein Co-Polymerisat aus Harnstoff-Formaldehyd-Harz und Acrylaten als wässrige Polymerdispersion. Vorzugsweise werden monofunktionelle Acrylate verwendet. Eine mögliche Erklärung für die vorteilhafte Wirkung einer Aminoplastharz/Acrylat-Mischung ist, dass das Harnstoff-Formaldehyd-Harz für die Verbindung zu einer im weiteren Verfahren auf die Unterseite der Trägerbahn aufgetragenen Beschichtungsmasse bzw zum Substrat, auf das der Kaschierfilm aufgebracht wird, sorgt und die Acrylate für den Verbund zur Lackmasse sorgen. Der Haftvermittler sorgt zudem für eine ausreichende Spaltfestigkeit der dekorativen Trägerpapierbahn.
Vorzugsweise umfasst der Haftvermittler:
70 bis 90 Gew.-% wässrige Melamin-Formaldehyd-Kondensationsharze oder Harnstoffformaldehydharze oder Mischungen davon, vorzugsweise mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%,
5 bis 20 Gew.-% Wasser, optional 1 bis 9 Gew.-% einer wässrigen Acrylat-Dispersion, vorzugsweise umfassend: ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) (bevorzugt 10 -25 Gew.%, insbesondere 20 Gew.-%, der wässrigen Acrylat-Dispersion)
Triethylamin (bevorzugt 0,5 - 2,5 Gew.% der wässrigen Acrylat-Dispersion) organisches Lösungsmittel (bevorzugt 0,5 - 2,5 Gew.% der wässrigen Acrylat- Dispersion) und/oder Netzmittel (bevorzugt 0,01 bis 1 Gew.-% der wässrigen Acrylat- Dispersion),
0,1 bis 1 Gew.-% Härter (vorzugsweise wässrige Lösung aus Aminosalzen)
0,01 bis 1 Gew.-% Netzmittel und Additive.
Die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile können in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe 100 Gew-% ergeben. Vorzugsweise besteht der Haftvermittlung aus diesen Bestandteilen. In einer Ausführungsform können die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe weniger als 100 Gew-% ergeben, sodass der Haftvermittler weitere Bestandteile umfassen kann.
Eine bevorzugte Zusammensetzung des Haftvermittlers ist:
82 Gew.-% wässrige Melamin-Formaldehyd-Kondensationsharze oder Harnstoffformaldehydharze oder Mischungen davon mit einem Feststoffgehalt von 52 Gew.-%,
12,5 Gew.-% Wasser,
5 Gew.-% einer wässrigen Acrylat-Dispersion bestehend aus: ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) (bevorzugt 10 -25 Gew.%, insbesondere 20 Gew.-%)
Triethylamin (bevorzugt 0,5 - 2,5 Gew.%, insbesondere 1 ,5 Gew.-%) organischem Lösungsmittel (bevorzugt 0,5 - 2,5 Gew.%, insbesondere 1 ,4 Gew.- %) Netzmitteln und Wasser
0,4 Gew.-% Härter (wässrige Lösung aus Aminosalzen)
0,1 Gew.-% Netzmittel und Additive.
Die vorliegende Ausführung ist nicht nur auf Harnstoff- und/oder Melamin-Formaldehyd- Harze begrenzt, sondern auf weitere Vorkondensate aus der Stoffgruppe der Aminoplastharze anwendbar. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Uni- oder Phantasiedekor, beispielsweise ein graues Dekorpapier, mit einer Trockengrammatur im Bereich von 80 bis 90 g/m2, bevorzugt von 70 g/m2, in einem Imprägnierwerk mit einem Tauchharz der obigen Rezepturen als Haftvermittler getränkt. Dabei kann das Dekorpapier im Tauchbad mit offenen Dosierspalt durch das beispielsweise mit ca. 25 °Celsius temperierte Polymergemisch gefahren werden. Die Polymerlösung penetriert dabei in die Papierbahn. Vorzugsweise wird die Papierbahn anschließend beidseitig abgerakelt. Anschließend kann der Trocknungsvorgang vorgenommen werden, wozu vorzugsweise zwei Trockenfelder mit einer Gesamtlänge von ca. 8 m verwendet werden. Die Trocknung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 105 bis 115 °C, vorzugsweise 110 °Celsius, bevorzugt mit einem Bahnvorschub im Bereich von 10 bis 20 m/min, besonders bevorzugt von 15 m/min erfolgen, bis der Wasseranteil fast vollständig entfernt worden ist. Prozessbedingt kommt es zu einer geringen Vorkondensation des enthaltenen Harnstoff-Formaldehyd-Harzes. Bewährt hat sich eine Harz-Grammatur im Papier von 40 - 60 g/m2 nach der Imprägnierung, so dass die Endgrammatur 120 - 140 g/m2 beträgt.
Erfahrungsgemäß ist eine Beharzung von 90-100 Gew-% (bezogen Rohpapiergrammatur) für die weitere Beschichtung der Trägerbahn zielführend. Eine hohe Beharzung oberhalb von 110 Gew.-% wirkt nachteilig auf die Zwischenhaftung der Lackmasse im Endprodukt aus. Umgekehrt bewirkt eine schwach beharzte Trägerbahn von unter 80 Gew.-% eine Penetration der Lackmasse bei weiterem Beschichten.
Es ist vorteilhaft, im Schritt b) eine imprägnierteTrägerbahn mit einer geringen Luftdurchlässigkeit mit einem Gurley-Wert von mindestens 80 s/100 ml gemäß ISO 5636-3:2013 zu verwenden.
Die Oberseite der Trägerbahn wird in einem separaten Arbeitsschritt mit einer härtbaren Lackmasse beschichtet. Vorzugsweise werden zunächst eine härtbare Grundier-Lackmasse und anschließend die härtbare Lackmasse gemäß Schritt b) appliziert, sodass ein Zweischichten- Auftragsverfahren verwendet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden vor der Beschichtung gemäß Schritt b) die Verfahrensschritte b1 ) Aufträgen einer härtbaren Grundier-Lackmasse als Grundierbeschichtung auf das Trägermaterial, b2) Bestrahlen der in Schritt b1 ) aufgetragenen Grundier-Lackmasse mit UV-Licht, wobei die Beschichtung zumindest teilweise ausgehärtet, durchgeführt. Anschließend erfolgt die Beschichtung gemäß Schritt b) mit der härtbaren Lackmasse.
Vorzugsweise wird die härtbare Grundier-Lackmasse gemäß Schritt b1 ) durch ein Walzenauftragsverfahren auf die imprägnierte Papierbahn aufgetragen. Die Auftragsmenge liegt bevorzugt bei 30-110 g/m2.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die härtbare Grundier-Lackmasse:
30 - 90, vorzugsweise 40 - 80, insbesondere 50 - 70 Gew.-% eines oligomeren Epoxyoder Polyesteracrylates oder einer Mischungen davon;
0 - 50, vorzugsweise 5 - 45, insbesondere 10 bis 20 Gew.-% Reaktivverdünner, bevorzugt aus der Gruppe der UV-härtbaren, mono-, di-, und trifunktionellen (Meth)Acrylatmonomeren, beispielsweise Hydroxyethylmethacrylat,
Dipropylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat und/oder Hexandioldiacrylat; optional 0,5 - 10, vorzugsweise 1 - 7, insbesondere 2 - 5 Gew.-% zusätzliche lacktechnologische Hilfsmittel, bevorzugt in Form von Lichtschutzmitteln, Flammenschutzmitteln, Rheologieadditiven, Entlüftungsmitteln, Haftvermittler, Verlaufsadditive sowie Fotoinitiatoren. optional 0.05 - 2, vorzugsweise 0.1 - 1 , insbesondere 0.2 bis 0.3 Gew.-% Initiator für die thermische Härtung, wobei der Initiator vorzugsweise ein organisches Peroxid ist, bevorzugt aus der Gruppe der Peroxyester, besonders bevorzugt tert-Butylperoxy-2- ethylhexylcarbonat, tert-Butyl-peroxy-3,5,5-trimethylhexanoat und/oder tert-Amylperoxy- 2-ethylhexylcarbonat;
Die Grundier-Lackmasse ist entsprechend strahlenhärtbar und kann thermisch nachhärtend initiiert werden. Es ist somit vorgesehen, zunächst eine Teilvernetzung der Acrylatschicht durch die UV-Härtung durchzuführen. Die finale Härtung kann während des thermischen Pressvorganges erfolgen.
Auf der vorpolymerisierten Grundierlackmasse wird ein UV- und thermisch härtendes Acrylatlacksystem als Decklackschicht vorzugsweise mit einer Auftragsmenge von 5- 110 g/m2, bevorzugt 10-70 g/m2, besonders bevorzugt 30-50 g/m2, aufgetragen. Es folgt eine UV-Behandlung zur teilweisen Aushärtung gemäß Schritt c), vorzugsweise gemäß den Schritten c1 ) - c3), wie nachfolgend beschrieben.
Die hergestellte Trägerbahn mit einer Mikrostruktur kann einer Heißpresse, bevorzugt einer Doppelband- oder Kurztaktpresse zugeführt werden. Insbesondere bevorzugt ist das Kurztaktpressverfahren mit einem Flächendruck von 30 bis 45 bar und einer Prozesstemperatur von 150 bis 210 °C bei einer Presszeit von höchstens 240 Sekunden. Auf diese Weise können flexible oder plattenförmige Werkstücke erhalten werden.
Das verwendete Pressblech kann eine prägende Textur, bespielweise eine Alutex- oder PearlStruktur oder eine Stein- oder Holzporennachstellung haben. Eine besonders ausgeprägte Prägung mit Tiefenstruktur kann bei einer höheren Gesamtauftragsmenge der Grundier- und Decklackstärke von bis zu 140 g/m2 übertragen werden. Bei dieser Strukturierung bleibt der tiefmatte Glanzgrad auf der planaren Werkstückoberfläche erhalten. Die Beschichtung gemäß Schritt b) oder b1) kann mit einem Rasterwalzenauftragswerk im Gegenlaufverfahren oder mittels Rakeltechnik (Comma-Bar) oder mittels Spritzdüsenauftrag direkt auf der Bahnoberseite erfolgen. Der verwendete Lack wird vor der Beschichtung vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich zwischen 20 °C und 50°C, insbesondere 40 °C, temperiert, um ein optimales Laufverhalten des Lackes auf der Walze zu ermöglichen. Es wird bevorzugt ein Lack mit einer Viskosität von 800- 1200 mPas (bei 25 °C) für das Verfahren eingesetzt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die härtbare Lackmasse gemäß Schritt b) aliphatische Polyester- oder Urethanacrylate oder Mischungen davon. Die aliphatischen Polyester- oder Urethanacrylate haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von 500 bis 2000 g/mol. Das aliphatische polyester- oder urethanmodifizierte Acrylatharz dient als Bindemittel innerhalb der Lackmasse, das die notwendige Faltungskinetik der flüssigen Lackmasse und nur eine geringe Volumenschrumpfung zulässt. Das Bindemittel sorgt somit dafür, dass nach dem teilweisen Härten eine vollständige Planlage erhalten wird, die für das Auslegen der Blattware auf der mindestens einen Kernlage vor dem Verpressen von Bedeutung ist.
Bevorzugt enthält die härtbare Lackmasse gemäß Schritt b) mono- und/oder difunktionelle Reaktivverdünner, vorzugsweise 2-Phenoxyethylacrylat, Dipropylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat und/oder Hexandioldiacrylat. Die Reaktivverdünner sorgen für flexibilisatorische Eigenschaften der Lackmasse und können die Sprödigkeit der Oberfläche zusätzlich reduzieren. Eine Lackschicht mit einer Oberflächenmikrostruktur aus einer solchen Lackmasse kann auf die physikalischen Umgebungsbedingungen des Verpressvorganges somit elastisch reagieren.
Bevorzugt enthält die härtbare Lackmasse gemäß Schritt b) thermische Aktivatoren, bevorzugt in Form von Radikalbildnern. Bevorzugte thermische Aktivatoren sind organische Peroxide, besonders bevorzugt Peroxyester. Die thermischen Initiatoren, sorgen für eine schnelle und vollständige Durchhärtung der zwischengehärteten Lackmasse während des Verpressens. Die thermischen Initiatoren werden gemäß einer geeigneten Zerfallstemperatur im Hinblick auf die Temperaturprofile der Presstechnologie ausgewählt. Vorteilhaft ist, wenn die Endhärte der Lackmasse während des Verpressens innerhalb kürzester Zeit, vorzugsweise innerhalb von 3 Sekunden nach Erreichen des Enddruckes abgeschlossen ist. Anderenfalls kann es zu inhomogenen Oberflächen im Werkstück, z.B. in Form von Aufglänzungen oder Flecken, kommen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die härtbare Lackmasse gemäß Schritt b):
30 - 90, vorzugsweise 40 - 80, insbesondere 50 - 70 Gew.-% aliphatische Polyesteroder Urethanacrylatharze oder Mischungen davon;
0 - 50, vorzugsweise 10 - 45, insbesondere 15 bis 40 Gew.-% Reaktivverdünner, bevorzugt aus der Gruppe der UV-härtbaren, mono-, di-, und trifunktionellen (Meth)Acrylatmonomeren, beispielsweise Dipropylenglykoldiacrylat,
Tripropylenglykoldiacrylat und/oder Hexandioldiacrylat; optional 0,5 - 10, vorzugsweise 1 - 7, insbesondere 2 - 5 Gew.-% zusätzliche Additive, bevorzugt in Form von Lichtschutzmitteln, Flammenschutzmitteln, Rheologieadditiven, Entlüftungsmitteln, antibakteriellen Wirkstoffen, polymerisierbaren Silikonacrylat-Harzen zur Anpassung der hydro- und oleophoben Eigenschaften und/oder Füllstoffen zur Verbesserung der mechanischen Widerstandsfähigkeit; optional 0.05 - 2, vorzugsweise 0.1 - 1 , insbesondere 0.2 bis 0.3 Gew.-% Initiator für die thermische Härtung, wobei der Initiator vorzugsweise ein organisches Peroxid ist, bevorzugt aus der Gruppe der Peroxyester, besonders bevorzugt tert-Butylperoxy-2- ethylhexylcarbonat, tert-Butyl-peroxy-3,5,5-trimethylhexanoat und/oder tert-Amylperoxy- 2-ethylhexylcarbonat; optional 0.1 - 2, vorzugsweise 0.2 - 1 , insbesondere 0.3 bis 0.6 Gew.-% Initiator für die Strahlenhärtung, wobei der Initiator vorzugsweise ein Photoinitiator aus der Gruppe der unimolekularen (Klasse I) Photoinitiatoren ausgewählt ist. Geeignete Photoinitiatoren sind Bisacylphosphinoxide, Acylphosphinoxide, Hydroxyalkylphenone, a,a- Dialkoxyacetophenone, Phenylglyoxysäueestern, Benzilketale, insbesondere 2- Hydroxy-2-benzoylpropan, Hydroxycyclohexylphenylketon, Methylbenzoylformiat, Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid und/oder 2,2-Dimethoxy-2- phenylacetophenon.
Die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile können in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe 100 Gew-% ergeben. Vorzugsweise besteht die härtbare Lackmasse aus diesen Bestandteilen. In einer Ausführungsform können die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe weniger als 100 Gew-% ergeben, sodass die härtbare Lackmasse weitere Bestandteile umfassen kann.
Die Lackmasse wird vorzugsweise in einer Menge von 10-50 g/qm, bevorzugt 20-40 g/qm aufgetragen, wobei die Masse der Lackmasse vor der Trocknung maßgebend ist.
Die Beschichtung der Oberseite der imprägnierten Trägerbahn mit der härtbaren Lackmasse erfolgt vorzugsweise durch ein Walzenauftragungsverfahren.
Der Schritt c) des Verfahrens sieht das zumindest teilweise Härten der Lackmasse vor. Unter teilweisem Härten wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Lackmasse teilweise, also nicht vollständig, ausgehärtet wird. Ebenso kann die Lackmasse in Schritt c) jedoch auch vollständig ausgehärtet werden. Vorzugsweise wird die Lackmasse jedoch nur teilweise, also nicht vollständig, ausgehärtet, da eine Vollhärtung zu einer Schrumpfung und Biegung der Bahn führen könnte. Daher erfolgt die vollständige Aushärtung der Lackmasse vorzugsweise erst nach der Aufbringung des Kaschierfilms auf mindestens eine Kernlage während der Herstellung der Werkstoffplatte. Durch die UV-Strahlung wird die radikalische Polymerisationsreaktion initiiert. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Strahlenhärtung gemäß Schritt c) die Verfahrensschritte c1 ) photochemisches Aktivieren der strahlenhärtbaren Lackmasse, vorzugsweise durch Bestrahlen mit einem Hg-Niederdruckstrahler oder LED-Strahler, c2) Bestrahlen der aktivierten Lackmasse mit UV-Licht mit einer monochromatischen Emissionswellenlänge, vorzugsweise von weniger als 190 nm, zur Erzeugung einer Mikrofaltung c3) Bestrahlen der Lackmasse mit UV-Licht zur Fixierung der Mikrofaltung der Lackmasse, vorzugsweise wobei die Bestrahlung mit UV-Licht im Wellenlängenbereich von kleiner als 380 nm, vorzugweise von kleiner als 280 nm, besonders bevorzugt zwischen 200 und 230 nm erfolgt.
Vorzugsweise wird gemäß c1 ) das photochemische Aktivieren der strahlenhärtbaren Lackmasse mit einer Hg-Niederdrucklampe, bevorzugt mit einer Leistung von 16 W/cm, durchgeführt. Als UV-Strahlungsquelle dient vorzugsweise ein Array mit 10 Einzelfilamenten aus einer Hg-Niederdrucklampe. Ein solches photochemisches Aktivieren wird in der EP 3 453 463 B1 offenbart und eine entsprechende Vorrichtung wird als Photo Activation Chamber, PAC, von der Firma Innovative Oberflächentechnologien GmbH aus Leipzig vertrieben.
Gemäß c2) wird die aktivierte, strahlenhärtbare Lackmasse aus Schritt c1) vorzugsweise mit einer Bestrahlungseinheit mit einer monochromatischen Emissionswellenlänge, vorzugsweise von 172 nm, unter homogener Inertgasatmosphäre bestrahlt.
Gemäß c3) kann die Lackmasse nach Ausbildung der Mikrofaltung im Schritt c2) mit einem Quecksilber-Mitteldruckstrahler mit einer erhöhten UV-Emission im Wellenlängenbereich zwischen 200 und 230 nm bestahlt werden. Bevorzugt wird die DirectCure-Technologie der Firma Innovative Oberflächentechnologie IOT GmbH eingesetzt, wozu ein Quecksilber-Mitteldruckstrahler eingesetzt wird, der im Bereich 200 - 230 nm eine hohe Strahlung erzeugt, wodurch die Acrylat-Moleküle angeregt werden und auf direktem Weg Startradikale für die Polymerisation und Vernetzung erzeugen. Diese Technologie sieht somit die fotoinitiatorfreie UV-Härtung durch die direkte Auslösung der Polymerisation und Vernetzung von Acrylaten durch Photonen vor.
Bei der UV-Härtung mittels eines Excimerstrahlers, beispielsweise gemäß Schritt c2), wird die nichtfeste Lackmasse unter Ausschluss von Sauerstoff mit kurzwelligem Licht bestrahlt, wobei eine Polymerisation der oberflächennahen Grenzschicht (500 nm) initiiert wird, welche eine Volumenschrumpfung bedingt. Hierdurch kommt es zu Oberflächenmikrofaltungen, die zu einer diffusen Reflexion des Lichtes und somit zu einer matten Oberfläche führen. Vorzugsweise weist die Mikrostruktur der gehärteten Oberfläche eine Faltungsamplitude von weniger als 5 pm auf. Der Glanz der so behandelten Oberfläche beträgt bevorzugt weniger als 10, besonders bevorzugt weniger als 3 und ganz besonders weniger als 1.5 Glanzeinheiten gemessen unter einem Reflexionswinkel von 60° gemäß DIN EN ISO 2813:2015 und weniger als 20 Glanzeinheiten, gemessen nach DIN EN ISO 2813:2015 und 85° Reflexionswinkel.
Vorzugsweise wird die mit der Lackmasse beschichtete Trägerbahn im Rahmen eines kontinuierlichen (In-line-) Prozesses an einem Excimerstrahler, vorzugsweise mit einer Wellenlänge von 172 nm, vorbeigeführt. Der Vorschub der Trägerbahn beträgt vorzugsweise zwischen 20 und 80 m/min, bevorzugt 25 m/min. Der Abstand des Strahlers zur Lackoberfläche beträgt vorzugsweise zwischen 2.0 bis 4.0 cm, bevorzugt 3.0 cm. Als Inertgas wird vorzugsweise Stickstoff mit einem Reinheitsgrad von 99.999 % verwendet.
Durch die kurzwellige Strahlung, vorzugsweise im Wellenbereich von 200 bis 230 nm, gemäß Schritt c3) wird im Vergleich zu konventionellen Quecksilberstrahler eine bevorzugte Aushärtung der oberflächennahen Lackschichten erzielt. Dadurch wird ein deutlich höherer Doppelbindungsumsatz im oberflächennahen Bereich der Lackschicht erhalten. Die Durchhärtung der oberflächennahen Schichten hängt entsprechend von dem Wellenlängenbereich der eingesetzten Strahlung und dem Extinktionskoeffizienten der Lackmasse ab. Der höhere Umsatz führt zu einer höheren mechanischen Beständigkeit der mikrostrukturierten Oberfläche. Eine ausreichende Fixierung der Mikrofaltung ist eine zwingende Vorrausetzung für das Erhalten der strukturierten Oberfläche und des Glanzgrades beim Heißpressvorgang. Durch die Verwendung der DirectCure-Technologie kann eine maximale Glanzgradeveränderung von +A 0.5 GU vor und nach dem Pressvorgang eingehalten werden. Bei dem Einsatz von einem konventionellen Quecksilberstrahler liegt die durchschnittliche Aufglänzung bei +A 3.0 GU.
Das Härten gemäß Schritt c) erfolgt vorzugsweise bis zu einer Härte, die ausreichend ist, dass sich während des Verpressens/Verbindens des Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zur Herstellung einer Werkstoffplatte der Glanzgrad um maximal 2 Glanzeinheiten bei einem Reflexionswinkel von 60° erhöht. Vorzugsweise erfolgt das Härten gemäß Schritt c) bis zu einer Härte der Lackschicht, die ausreichend ist, dass das Verpressen/Verbinden des Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zur Herstellung einer Werkstoffplatte die Oberflächenstruktur der Lackschicht und somit deren Glanzgrad nicht verändert.
Der nach Schritt c) erhaltene Kaschierfilm ist wickelfähig und kann in Rolle-zu-Rolle- Verfahren verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt d), bei dem der Kaschierfilm mit mindestens einer Kernlage zu einer Werkstoffplatte verbunden wird. Bevorzugt wird der Kaschierfilm durch Thermokaschieren mit der mindestens einen Kernlage zu einer Werkstoffplatte verbunden. Das Thermokaschieren erfolgt vorzugsweise durch Aufbringung von Wärme und/oder Druck.
Der Kaschierfilm kann somit als dekorative Folie auf ein Substrat aufgebracht werden.
Zur Verbindung des Kaschierfilms mit der mindestens einen Kernlage, z.B. einem Substrat in Form einer Holzwerkstoffplatte, können zudem Klebstoffe, wie Harnstoff- und PUR-Klebestoffe, verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte a') Beschichten der Unterseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer
Beschichtungsmasse, d') Verpressen des Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zu der Werkstoffplatte.
Der Schritt a') wird vorzugsweise zwischen Schritt a) und b) bzw., beim Zweischichten- Auftragsverfahren, zwischen Schritt a) und Schritt b1 ) ausgeführt, kann aber auch zwischen Schritt b) und c) oder zwischen Schritt c) und d) oder zwischen Schritt c) und d') ausgeführt werden.
Der Schritt d') wird nach Schritt c) ausgeführt.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass vorzugsweise nach Aufbringung und optionaler Trocknung des Haftvermittlers, die zweite asymmetrische Imprägnierstufe auf der Unterseite der behandelten Trägerbahn mit der Beschichtungsmasse erfolgt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Beschichten der Unterseite der imprägnierten Trägerbahn mittels einer Walze. Bevorzugt wird die imprägnierte Trägerbahn über eine Walze geführt, deren unterer Teil in einem Bad umfassend die Beschichtungsmasse, vorzugsweise in Form eines Verbindungsharzes, angeordnet ist. Die Erfindung ist ebenso auf einen Kaschierfilm gerichtet, der eine Beschichtungsmassenschicht, vorzugsweise in Form einer Verbindungsharzschicht, auf der Unterseite umfasst.
Vorzugsweise enthält die Beschichtungsmasse ein Aminoplastharz, bevorzugt ein Melaminformaldehydharz.
Vorzugsweise umfasst die Beschichtungsmasse: 70 bis 95 Gew.-% % Melaminformaldehydharz
5 bis 15 Gew-% Wasser
0,1 bis 1 Gew.-% Härter für Melaminformaldehydharz
0,01 bis 1 Gew.-% Netzmittel und andere Additive.
Die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile können in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe 100 Gew-% ergeben. Vorzugsweise besteht die Beschichtungsmasse aus diesen Bestandteilen. In einer Ausführungsform können die Gewichtsanteile der Einzelbestandteile in den angegeben Grenzen so gewählt werden, dass sie in Summe weniger als 100 Gew-% ergeben, sodass die Beschichtungsmasse weitere Bestandteile umfassen kann.
Eine bevorzugte Beschichtungsbeharzung kann wie folgt zusammengesetzt sein:
• 90 Gew.-% Melaminformaldehydharz
• 9,5 Gew.-% Wasser
• 0,4 Gew.-% Härter für Melaminformaldehydharz
• 0,1 Gew.-% Netzmittel und andere Additive
Die so beschichtete Bahn wird bei ca. 100°C Lufttemperatur in einem Trockenkanal behandelt. Die Volatilität (Restfeuchte) des so erzeugten Imprgnates beträgt nach der thermischen Behandlung vorzugsweise 3 bis 8 Gew.-%, bevorzugt 5,0 bis 6.0 Gew.-%. Die Restfeuchte entspricht dem Gewichtsanteil, der bei einer Trocknung im Trockenschrank bei 160° C für 5 Minuten bei Normaldruck ohne Umluft verdunstet.
Bewährt hat sich eine Auftragsmenge im Bereich von 10 bis 30 g/m2, bevorzugt 15 bis 25 g/m2, insbesondere 20 g/m2, für die Unterseitenbeschichtung mit der Beschichtungsbeharzung nach der Trocknung.
Der Kaschierfilm mit der beidseitig beschichteten Trägerbahn umfassend die zumindest teilweise ausgehärtete Lackmasse kann gemäß Schritt d') mit mindestens einer Kernlage zu der Werkstoffplatte verpresst werden. Das Verpressen erfolgt nach den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. Das Verpressen kann somit auf Mehretagenpressen oder mittels des Kurztaktverfahren, bei dem jeweils nur eine Etage verpresst wird und das verpresste Produkt ohne Rückkühlung der Presse entnommen wird, erfolgen. Ebenso kann die Verpressung mittels Doppelbandpressen erfolgen, sodass ein kontinuierlicher Herstellungsprozess gewährleistet ist.
Zum Verpressen des beschichteten Kaschierfilms mit der mindestens einen Kernlage gemäß Schritt d') wird die Trägerbahn mit der teilweise ausgehärtete Lackschicht und der Beschichtungsmassenschicht so ausgerichtet, dass die Beschichtungsmassenschicht zur Auflage auf die Kernlage kommt. Während des thermischen Verpressens wird die teilweise ausgehärtete Lackschicht weiter ausgehärtet.
Die gemäß den Schritten d) und d') verwendete mindestens eine Kernlage umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Kraftpapiere und/oder eine oder mehrere mittel- und/oder hochdichte Faserplatten und/oder einen oder mehrere Holz-Polymer- Werkstoffe. Das Kraftpapier ist vorzugsweise ein Kraftpapier auf Melamin- und/oder Phenolharzbasis.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Verpressen gemäß Schritt d') bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 220 °C, bevorzugt im Bereich von 140- 200 °C durchgeführt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Verpressen gemäß Schritt d') einem Druck im Bereich von 200 bis 1100 N/cm2 durchgeführt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Verpressen gemäß Schritt d') für eine Dauer im Bereich 10 Sekunden bis 70 Minuten durchgeführt. Bei dem Härten der Lackmasse bestimmt der Doppelbindungsumsatz den Reaktionsschritt, wobei der Doppelbindungsumsatz vorzugsweise im Bereich von 50 bis 90 %, besonders bevorzugt im Bereich von 65 bis 75 %, in der zwischengehärteten Lackmasse nach dem zumindest teilweisen Härten gemäß Schritt c) und im Bereich von 70-100 %, besonders bevorzugt im Bereich von 85 bis 90 % nach dem Verbinden gemäß Schritt d) oder nach dem Verpressen gemäß Schritt d') liegt. Der Doppelbindungsumsatz kann mittels einer FT-IR-Analyse ermittelt werden.
Es ist erfindungsgemäß ebenso vorgesehen, dass in den Schritten d) und d') die mindestens eine Kernlage beidseitig mit jeweils einem Kaschierfilm verpresst wird.
Vorzugsweise besteht das Verfahren aus den erfindungsgemäßen Schritten.
Zur Lösung der Aufgabe ist ebenso die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Werkstoffplatte vorgesehen.
Eine solche Werkstoffplatte umfasst mindestens eine Kernlage, eine Beschichtungsmassenschicht (bevorzugt umfassend ein Aminoplastharz) auf der Kernlage und einen auf der Beschichtungsmassenschicht aufgebrachten Kaschierfilm mit einer gehärteten Lackmasse. Vorzugsweise hat die Werkstoffplatte eine matte Oberfläche.
Die erfindungsgemäße Werkstoffplatte, insbesondere hergestellt mit den Schritten b1 und b2, erreicht gemäß DIN EN 16094:2012 eine Mikrokratzbeständigkeit der Klassen MSR-A1 (Glanzgradänderung, Verfahren A) sowie MSR-B2 (visuelle Beurteilung, Verfahren B). Die Ritzhärte liegt gemäß DIN EN 438-2:2019 bei 6.0 N und entsprechend DIN 68861-4 bei 4A.
Da mikrostrukturierte Oberflächen meist wenig kratz- und abriebbeständig sind, könnte die mechanische Beständigkeit durch den Zusatz von nanoskaligem Siliciumdioxid (SiO2 Nanopartikel, Korngröße < 50 nm) zu der härtbaren Lackmasse verbessert werden.
Auch kann der Zusatz von funktionellem Füllstoff, vorzugsweise auf Basis von Nephelinsyenit, zu der härtbaren Lackmassen vorgesehen sein. Nephelinsyenit als ein magmatisches Gestein, bestehend aus Albit, Microcline und Nephelin, zeichnet sich durch sein niedriges Gehalt an Eisen (Fe11, Fe111) aus. Rückstände von redoxaktiven Metallkationen, insbesondere FeIH-lonen, wirken sich durch die Wechselwirkungen mit den Peroxiden drastisch auf eine Verkürzung der Lagerbeständigkeit aus. Vorzugsweise wird ein mikronisiertes Nephelinsyenit mit Oberflächenmodifizierung zur besseren Dispergierbarkeit eingesetzt. Ein mögliches Handelsprodukt ist Treminex 958- 600 EST von Fa. Quarzwerke GmbH.
Die erfindungsgemäßen Werkstoffplatten können als Möbelbestandteil, als Fensterbankmatenal, als Fußbodenmaterial und/oder als Fassadenmaterial verwendet werden, insbesondere sind sie jedoch für den Innenraumbereich vorgesehen.
Für den Innenraumausbau sind derzeit antibakterielle Oberflächen von besonderem Interesse. Durch die mikrostrukurierte Oberfläche und dem gewünschten Antifingerprint Effekt wird eine geringe Keimbelastung erreicht. Die Keimkonzentration kann durch den Zusatz eines silberbasierten Masterbatches (Silber-Zeolith) zu der härtbaren Lackmasse weiter reduziert werden. Gemäß der ISO 22196:2011 ergibt sich eine Reduktion der 2-Log-Stufe (99% Reduktion).
Die thermische Stabilität beim Heißpressvorgang ist eine zwingende Voraussetzung für die antibakteriellen Wirkstoffe. Hierbei zeigte sich, dass viele organischen Wirkstoffe aufgrund ihrer Thermolabilität ausscheiden, sodass das Zusammenspiel aus antimikrobiellen Wirkstoffen in Verbindung mit einer antiadhäsiven Oberfläche von Bedeutung ist. Die erfindungsgemäße Beschichtung weist eine gute Resistenz gegenüber einer Vielzahl an Agenzien im Haushaltsbereich beispielsweise wie Essigessenz, Senf, Kaffee, schwarze Tinte, Rotwein, Olivenöl sowie chemische Agenzien wie Natriumhydroxid (25%ige Lösung), Wasserstoffperoxid (30%ige Lösung), Haarfärbe- und Bleichmittel.
Wie zuvor bereits beschrieben, kann die härtbare Lackmasse im Zweischichten- Auftragsverfahren appliziert werden. Der mehrschichtige Aufbau umfasst eine mikrostrukturierte Decklackschicht auf einem Grundierlack, welcher auf der imprägnierten Trägerbahn zu liegen kommt. Nach dem ersten Lackauftrag erfolgt vorzugsweise eine Vorpolymerisation durch eine UV-Bestrahlungseinheit, wie eine konventionelle Hochdruck-Quecksilberdampflampe. Auf der vorgetrockneten Lackschicht kann eine zweite Lackmasse als Decklackschicht aufgetragen werden. Diese Decklackschicht kann mit einer Excimer-Einheit behandelt werden, sodass sich eine Mikrostruktur aufbaut. Nach der Excimer-Behandlung kann eine Härtung mit einer UV-Einheit, vorzugsweise unter Verwendung der DirectCure-Technologie, durchgeführt werden.
Es wird somit vorzugsweise zunächst eine härtbare Grunider-Lackmasse durch ein Walzenauftragsverfahren auf die imprägnierte Papierbahn aufgetragen und strahlengehärtet. Die Auftragsmenge liegt bevorzugt bei 30-110 g/m2. Die Grundier- Lackmasse kann Oligomere Bindemittel, bevorzugt aus der Stoffklasse der Epoxy- oder Polyesteracrylates oder einer Mischungen davon neben Initiatoren für die UV- und thermische Härtung, Füllstoffen sowie difunktionellen Reaktivverdünner, bespielsweise Dipropylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Butandioldimethacrylat und/oder Hexandiol(meth)diacrylat, umfassen.
Die Grundier-Lackmasse ist entsprechend strahlenhärtbar und kann thermisch nachhärtend initiiert werden. Auf den vorpolymerisierten Grundierlack wird ein UV- und thermisch härtendes Acrylatlacksystem als Decklackschicht vorzugsweise mit einer Auftragsmenge von 8-15 g/m2 aufgetragen. Es folgt eine UV-Behandlung zur teilweisen Aushärtung gemäß Schritt c), vorzugsweise gemäß den Schritten c1 ) - c3). Die hergestellte Trägerbahn mit einer Mikrostruktur kann einer Heißpresse, bevorzugt einer Doppelband- oder Kurztaktpresse zugeführt werden. Insbesondere bevorzugt ist das Kurztaktpressverfahren mit einem Flächendruck von 30 bis 45 bar und einer Prozesstemperatur von 150 bis 210 °C bei einer Presszeit von höchstens 240 Sekunden. Auf diese Weise können flexible oder plattenförmige Werkstücke erhalten werden.
Das verwendete Pressblech kann eine prägende Textur, bespielweise eine Alutex- oder PearlStruktur oder eine Stein- oder Holzporennachstellung haben. Eine besonders ausgeprägte Prägung mit Tiefenstruktur kann bei einer höheren Gesamtauftragsmenge der Grundier- und Decklackstärke von bis zu 130 g/m2 übertragen werden. Bei dieser Strukturierung bleibt der tiefmatte Glanzgrad auf der planaren Werkstückoberfläche erhalten.
Es ist eine weitere Aufgabe des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren, die Verwendung von unterschiedlichen Glanzgradeinstellungen zu erlauben, ohne dass es zu einer merklichen Veränderung im Glanzgrad des tiefmatten Werkstückes kommt. Somit können auch Pressbleche zur üblichen Hochglanzfertigung, mit einem Glanzbereich von mehr als 80 GU bei 60° Messwinkel, eingesetzt werden.
Im Vergleich zwischen dem einschichtigen Auftragsverfahren zeichnet sich das zweischichtige Verfahren durch eine erhöhte mechanische Beständigkeit sowie einer dekorativ und funktionellen verbesserten Oberflächengüte aus. Somit lassen sich auch Ritzenhärten von mehr als 6.0 N gemäß DIN EN 438-2:2019 erzielen.
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Werkstoffplatte und/oder des Kaschierfilms und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als komplementär zueinander zu verstehen, sodass Verfahrensangaben, die im Zusammenhang mit der Werkstoffplatte und/oder dem Kaschierfilm erläutert sind, ebenfalls einzeln oder kombiniert als Verfahrensangaben zu verstehen sind. Merkmale der Werkstoffplatte und/oder des Kaschierfilms, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert sind, sind einzeln oder miteinander kombiniert auch als Merkmale der erfindungsgemäßen Werkstoffplatte und/oder des Kaschierfilms zu verstehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Ausführungsbeispiele nochmals beispielhaft erläutert.
Die in den Ausführungsbeispielen 1-3 verwendeten dekorativen Kaschierfilme(Dekorfilme) wurden wie folgt hergestellt.
Ein graues Dekorpapier mit einer Trockengrammatur von 70 g/m2 wurde in einem Imprägnierwerk mit einem Gemisch bestehend aus
82 Gew.-% wässrige Harnstoffformaldehydharz-Lösung mit einem Feststoffgehalt von 52 Gew.-%
12 Gew.-% Wasser
5 Gew.-% einer wässrigen Acrylat-Dispersion bestehend aus: ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) (20 Gew.-%)
Triethylamin (1 ,5 Gew.-%) organischem Lösungsmittel (1 ,4 Gew.-%)
Netzmitteln
Wasser
0,4 Gew.-% Härter (wässrige Lösung aus Aminosalzen)
0,1 Gew.-% Netzmittel und Additive behandelt.
Dabei wurde das Dekorpapier im Tauchbad mit offenen Dosierspalt durch das mit ca. 25 °C temperierte Gemisch gefahren. Die Polymerlösung penetrierte dabei in die Papierbahn, die danach beiseitig abgerakelt wurde. Anschließend erfolgte der Trocknungsvorgang über zwei Trockenfelder mit einer Gesamtlänge von ca. 8 m bei einer Temperatur von 110 °C mit einem Bahnvorschub von 15 m/min. Unmittelbar danach erfolgte die zweite asymmetrische Imprägnierstufe der behandelten Papierbahn.
Dabei wurde die Papierbahn von der Unterseite mit einem mit 25 °C temperierten Gemisch bestehend aus
90.5 Gew.-% wässrige Melaminformaldehydharz-Lösung mit einem Feststoffgehalt von
61.5 Gew.-%
9 Gew.-% Wasser
0,4 Gew.-% Härter (wässrige Lösung aus Aminosalzen)
0,1 Gew.-% Netzmittel behandelt (angespült).
Die Papierbahn wurde anschließend durch 4 Trockenfelder mit einer Gesamtlänge von ca. 16 m gefahren, wobei die ersten beiden Felder eine Temperatur von 110 °C und die letzten beiden Felder eine Temperatur von 100 °C hatten.
Das Dekorpapier hatte nach der beschriebenen zweistufigen Behandlung eine Gesamtgrammatur von 125 g/m2, das heißt es wurde 55 g/m2 der beiden Harzgemische in die Dekorpapierbahn eingebracht. Das Massenverhältnis der beiden Behandlungsstufen ist ca. 75:25. Die gemessene Volatilität (Restfeuchte) des Imp gnates betrug ca. 5,8 Gew.-%.
Das so hergestellte gewickelte dekorative Imprägnat wurde in einem separaten Arbeitsschritt in einer Lackierenlage mit einem mit einem Rasterwalzenauftragswerk im Gegenlaufverfahren direkt auf der Bahnoberseite mit 40 g/m2 UV-Lack beschichtet. Der verwendete Lack wurde vor der Beschichtung Lack auf ca. 40 °C temperiert. Die verwendete Bahngeschwindigkeit betrug 25 m/min. Nach dem Lackauftrag mit der Gravurwalze wurde der Lack mit einer UV-Strahlungsquelle die als PAC (Photo Activation Chamber) ausgelegt wurde, bestrahlt. Der UV-Strahler bestand aus 10 Lampen auf Basis einer Hg-Niederdrucklampe. Dieser Prozessschritt wird als „Vorgelierung“ bezeichnet, da durch diese Behandlung die Viskosität des UV-Lackes durch eine teilweise Polymerisation angehoben wird.
Nach der Vorgelierung wurde die Lackoberfläche einer Inertisierungs-Kammer zugeführt. In dieser Kammer wurde durch Stickstoffflutung der Luftsauerstoffgehalt auf unter 200 ppm reduziert. Unter diesen Bedingungen wurde mit einem UV-Strahler mit einer Wellenlänge von 172 nm und einer eingestellten Lampenleistung von 6-7 W/cm die Lackoberfläche bestrahlt. In den Acrylaten des Lackes wurden durch die 172-nm- Strahlung freie Radikale gebildet, die eine Polymerisation und Vernetzung auslösten. Die Eindringtiefe der 172-nm-Photonen in die Acrylate lag unter 0,6 nm, so dass nur eine dünne Oberflächenschicht vernetzt wurde. Der durch die Polymerisation bedingte Schrumpf führte zu Mikrostrukturen. Eine faltige Haut schwamm auf dem flüssigen Lack.
Ausführungsbeispiel 1:
Kurztakt-Verpressung einer MDF-Platte für die Möbelteileherstellung.
Der beschichtete Dekorfilm wurde auf ein Format von 510 mm x 510 mm konfektioniert. Der Bogen wurde auf eine MDF-Platte mit dem Format 500 x 500 x 12 mm oben aufgelegt. Die lackierte und behandelte Seite des Filmes ist dabei außen bzw. oben. Auf der Unterseite der MDF-Platte wurde für die optische Vergleichbarkeit und als Gegenzug ein mit Melaminformaldehydharz imprägnierter grauer Dekorfilm gelegt. Das verwendete Dekorpapier hatte eine Trockengrammatur von 70 g/m2 und wurde mit Melaminformaldehydharz auf ein Endgewicht von 160 g/m2 imprägniert. Als Pressbleche wurden an der oberen und unteren Heizplatte zwei glatte bzw. unstrukturierte verchromte Stahlpressbleche mit einer Mattoberfläche und einem Glanz von ca. 70 GU bei 60° Messwinkel eingesetzt. Der so vorbereitete Aufbau wurde mit einer Laborpresse mit 180 °C Heizplattentemperatur und einer Presskraft von 400 N/cm2 für 35 Sekunden verpresst. Das erzeugte Werkstück weist einen Glanzgrad unter 2 GU auf bei einer Reflexionsgeometrie von 60 Grad auf. Ausführungsbeispiel 2:
Schichtstoffherstellunq in kontinuierlichen Verfahren für die Türen- und Möbelteileproduktion.
Der beschichtete Dekorfilm wurde wie folgt auf einer Doppelbandpressenanlage verpresst:
Der Produktaufbau war wie folgt: beschichteter Dekorfilm (oberste Lage)
3 Lagen Kernpapier mit einer Trockengram matur 160 g/m2 mit einem CPL-Harz auf eine Gesamtgrammatur von 290 g/m2 imprägniert
Trocken- bzw. Saugpapier mit einer Grammatur von 40 g/m2 (unterste Lage) Dieser Aufbau wurde mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 9 m/min über eine 3 m langes Druckkissen gefahren. Die eingestellte Presskraft war 420 N/cm2. Die Temperatur oberen Einlauftrommeln betrug 190 °C, die untere Einlauftrommel hatte eine Temperatur von 185 °C. Das Produkt wurde im Heißpressverfahren, das heißt ohne Rückkühlung, hergestellt. Das verwende obere Pressband hatte eine glatte, dekorative Oberfläche mit der Bezeichnung „Satin 60“. Die entspricht ein Glanzbereich von 60 -70 GU, gemessen auf der Bandoberfläche bei 60° Messwinkel. Der so hergestellte Schichtstoff hatte eine Produktdicke von 0,72 mm. Der erzeugte Schichtstoff weist einen Glanzgrad unter 2 GU auf bei einer Reflexionsgeometrie von 60 Grad auf.
Ausführungsbeispiel 3:
HPL bzw. Kompaktpatte mit einer Taktpresse für die Möbelteileherstellung.
28 St. Kernpapierlagen mit einer Trockengrammatur von 215 g/m2 imprägniert mit Phenolformaldehydharz auf eine Gesamtgrammatur von 315 g/m2 wurden auf ein Format von 500 x 500 mm besäumt und gestapelt. Das verwendete Harz war geeignet für die Verarbeitung in Mehretagen-Pressen zur Herstellung von dekorativen Laminaten. Der beschichtete dekorative Film wurde als oberste Lage auf die gestapelten Kernpapierlagen aufgelegt. Die lackierte Seite war nach außen gerichtet. Auf der unteren Seite des Stapels wurde ein mit Melaminformaldehydharz imprägnierte grauer Dekorfilm gelegt. Das verwendete Dekor hatte zuvor eine Trockengrammatur von 70 g/m2 und wurde mit einem für den HPL-Prozess geeigneten Harzgemisch auf eine Gesamtgrammatur von 150 g/m2 imprägniert.
Dieser Aufbau wurde auf einem Laborblech liegend in die beheize Presse gelegt. Das obere Pressblech war bereits unter der oberen Heizplatte fixiert. Die obere und untere Heizplatte waren auf eine zu regelnde Temperatur von 140 °C eingestellt. Die Presse wurde unmittelbar geschlossen und erreichte eine Presskraft von 700 N/cm2. Die verwendeten Pressbleche waren auch hier zwei glatte bzw. unstrukturierte verchromte Stahlpressbleche mit einer dekorativen Mattoberfläche und einem Glanz von ca. 70 Gil bei 60° Messwinkel. Die Presszeit betrug 20 Minuten. Es wurde während dieser Zeit nicht zurückgekühlt, sondern kontinuierlich geheizt. Nach dem Öffnen der Presse wurde die so hergestellte Platte auf einer kühlen Oberfläche ca. 2 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt. Die so hergestellte Kompaktplatte hatte eine Produktdicke von 6 mm.
Ausführungsbeispiel 4:
Kurztakt-Verpressung einer MDF-Platte für die Möbelteileherstellung mit einem Dekorfilm mit zweischichtigem Lackauftrag.
Ein dekorativer Kaschierfilm (Dekorfilme) wurde wie in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 hergestellt, mit Ausnahme der Lackmassen-Beschichtung. Anschließend wurde eine Lackmasse durch ein Walzenauftragsverfahren auf die Trägerbahn aufgetragen. Die Auftragsmenge lag bei 80 g/m2. Die Lackmasse war ein Epoxyacrylat und war entsprechend strahlenhärtbar und thermisch nachhärtbar. Nach dem Lackauftrag erfolgte anwendungstechnisch eine Vorpolymerisation durch eine UV- Bestrahlungseinheit. Hierzu wurde eine konventionelle Hochdruck- Quecksilberdampflampe verwendet. Auf der vorgetrockneten Lackschicht, wurde eine zweite Lackmasse als Decklackschicht aufgetragen. Diese Lackmasse wurde mit einer Excimer-Einheit behandelt, sodass sich eine Mikrostruktur aufbaute. Nach der Excimer- Behandlung erfolgte eine Härtung mit einer UV-Einheit mit DirectCure-Technologie. Es wurde eine supermatte Oberfläche mit einem Glanzgrad von 1.2 GU bei einer Reflexionsgeometrie von 60 Grad bzw. 8.5 bei einer Reflexionsgeometrie von 85 Grad erhalten.
Der excimermattierte Dekorfilm wurde zur Herstellung eines plattförmigen Basiswerkstoffs auf eine HDF-Platte mit 12 mm Stärke und Gegenzugpapier einer Kurztaktpresse zugeführt. Bei einem Flächendruck von 350 N/cm2 und einer Presstemperatur von 195 Grad und einer Presszeit von 25 Sekunden wurde das Werkstück hergestellt. Der Glanzbereich des Pressbleches lag bei von 70 Gil bei 60° Messwinkel. Das Werkstück hatte einen Glanzgrad 1.3 Gil, gemessen bei einer Reflexionsgeometrie von 60 Grad gemäß ISO 2813:2015. Die Kratzfestigkeit lag gemäß DIN EN 438-2:2019 bei 5.0 N.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kaschierfilms oder einer Werkstoffplatte umfassend die Schritte a) Imprägnieren einer Trägerbahn mit einem Haftvermittler, b) Beschichten der Oberseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer härtbaren Lackmasse, c) zumindest teilweises Härten der Lackmasse.
2. Verfahren nach Anspruch 1 umfassend den Schritt d) Verbinden des nach Schritt c) erhaltenen Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zu der Werkstoffplatte, bevorzugt durch Thermokaschieren.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 umfassend die Schritte a') Beschichten der Unterseite der imprägnierten Trägerbahn mit einer Beschichtungsmasse, d') Verpressen des Kaschierfilms mit mindestens einer Kernlage zu der Werkstoffplatte.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfassend die Schritte b1 ) Aufträgen einer härtbaren Grundier-Lackmasse als Grundierbeschichtung auf das Trägermaterial, b2) Bestrahlen der in Schritt b1 ) aufgetragenen Grundier-Lackmasse mit UV- Licht, wobei die Beschichtung teilweise aushärtet, wobei die Schritte b1 ) und b2) vor Schritt b) ausgeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Haftvermittler ein Gemisch umfassend Aminoplastharz und Acrylate, bevorzugt eine wässrige Polymerdispersion umfassend Harnstoff-Formaldehydharz und/oder Melamin- Formaldehydharz und Acrylate, verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Trägerbahn eine Papierbahn, bevorzugt eine Dekorpapierbahn, oder eine Vliesbahn ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Beschichtungsmasse ein Aminoplastharz, bevorzugt ein Melaminformaldehydharz, enthält. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die härtbare Lackmasse eine UV-härtbare Lackmasse ist, die bevorzugt Acrylate enthält. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die härtbare Lackmasse aliphatische Polyester- oder Urethanacrylate oder Mischungen davon, bevorzugt mit einem Molekulargewicht von 500 bis 2000 g/mol, enthält. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zumindest teilweise Härten gemäß Schritt c) mit mindestens einer UV-Strahlungsquelle erfolgt. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das zumindest teilweise Härten gemäß Schritt c) die Verfahrensschritte c1) photochemisches Aktivieren der strahlenhärtbaren Lackmasse, vorzugsweise durch Bestrahlen mit einem Hg-Niederdruckstrahler oder LED-Strahler, c2) Bestrahlen der aktivierten Lackmasse mit UV-Licht mit einer monochromatischen Emissionswellenlänge, vorzugsweise von weniger als 190 nm, zur Erzeugung einer Mikrofaltung c3) Bestrahlen der Lackmasse mit UV-Licht zur Fixierung der Mikrofaltung der Lackmasse, vorzugsweise wobei die Bestrahlung mit UV-Licht im Wellenlängenbereich von kleiner als 380 nm, vorzugweise von kleiner als 280 nm, besonders bevorzugt zwischen 200 und 230 nm erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei das Härten gemäß Schritt c) bis zu einer Härte der Lackschicht erfolgt, die ausreichend ist, dass das Verbinden gemäß Schritt d) oder das Verpressen gemäß Schritt d') die Oberflächenstruktur der Lackschicht nicht verändert. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei die Kernlage ein Kraftpapier, vorzugsweise auf Melamin- und/oder Phenolharzbasis, eine mitteldichte oder hochdichte Faserplatte und/oder einen Holz-Polymer-Werkstoff umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei das Verbinden gemäß Schritt d) oder das Verpressen gemäß Schritt d') bei einer Temperatur im Bereich von 140 bis 195 Grad und/oder bei einem Druck im Bereich von 20 bis 90 bar und/oder für eine Dauer im Bereich 10 Sekunden bis 70 Minuten durchgeführt wird. Werkstoffplatte erhältlich nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 2 bis 14. Werkstoffplatte umfassend mindestens
- eine Kernlage,
- eine Beschichtungsmassenschicht auf der Kernlage
- einen auf der Beschichtungsmassenschicht aufgebrachten Kaschierfilm mit einer gehärteten Lackmasse, vorzugsweise im Zweischichten-Aufbau.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3403847A1 (de) * 2017-05-17 2018-11-21 Surteco Decor GmbH Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen materialbahn mit dekorsynchron strukturierter oberfläche sowie die verwendung derselben
EP3453463B1 (de) 2017-09-06 2020-02-12 IOT - Innovative Oberflächentechnologien GmbH Verfahren zur einstellung von amplitude und frequenz der mikrofaltung bei der photochemischen mattierung strahlenhärtbarer beschichtungen
CN111936318A (zh) * 2018-03-29 2020-11-13 瑞士克罗诺泰克股份公司 可染色的装饰板

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3403847A1 (de) * 2017-05-17 2018-11-21 Surteco Decor GmbH Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen materialbahn mit dekorsynchron strukturierter oberfläche sowie die verwendung derselben
EP3453463B1 (de) 2017-09-06 2020-02-12 IOT - Innovative Oberflächentechnologien GmbH Verfahren zur einstellung von amplitude und frequenz der mikrofaltung bei der photochemischen mattierung strahlenhärtbarer beschichtungen
CN111936318A (zh) * 2018-03-29 2020-11-13 瑞士克罗诺泰克股份公司 可染色的装饰板

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