DE3533737A1 - Dekorative platte mit verbesserten oberflaecheneigenschaften - Google Patents
Dekorative platte mit verbesserten oberflaecheneigenschaftenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine dekorative Platte,
aufgebaut aus einer Kernschicht und einer ein- oder
beidseitigen dekorativen Schicht und auf ein Verfahren
zu ihrer Herstellung. Platten dieser Art werden für
Innen- oder Außenanwendungen im Bausektor eingesetzt,
wobei sie je nach ihrer Dicke als Verkleidungsplatten
oder als selbsttragende Elemente verwendet werden.
Die bisher verwendeten dekorativen Platten sind bei
spielsweise dekorative Schichtpreßstoffplatten (DIN
16 926), sog. "high pressure laminates" (H.P.L.-Platten).
Sie bestehen aus einem in der Hitze verpreßten Stapel
von harzgetränkten Papierbahnen als Kernschicht und
einer Deckschicht aus harzgetränktem Dekorpapier. Diese
Platten zeigen den Nachteil, daß sie von Mineralsäuren,
insbesondere bei Konzentrationen über 10% und einer
Einwirkungszeit von länger als 10 Min., angegriffen wer
den. Außerdem sind diese Platten in Standardausführung
nicht ausreichend witterungsbeständig, da der in der
Deckschicht verwendete Harztyp hydrolyseempfindlich ist.
Platten dieser Art können deshalb als Arbeitsplatten in
chemischen Labors oder zur Herstellung von Naßzellen,
die mit Säuren gereinigt werden müssen, nur beschränkt
verwendet werden. Bei Anwendung im Außenbereich sind zu
sätzliche aufwendige Maßnahmen erforderlich, um ihre Be
ständigkeit gegen Witterungseinflüsse zu verbessern.
Laminate und Platten auf Kunststoffbasis wie Polyester-
oder Acrylat-Platten sind dagegen besonders kratzemp
findlich und gegenüber organischen Lösungsmitteln nicht
ausreichend widerstandsfähig. Aus diesem Grund sind sie
für diese Anwendungen ebenfalls weniger geeignet.
Eine insbesondere für Außenanwendungen, für den Innen
ausbau und zur Herstellung von Spezialmöbeln geeignete
dekorative Platte, deren Oberfläche nicht hydrolyseemp
findlich und ausreichend beständig ist gegen Witterungs
einflüsse, Mineralsäuren und organische Lösungsmittel
sowie hohe Oberflächenhärte aufweist, ist Gegenstand der
nicht vorveröffentlichten EP-Anmeldung 85 105 851.1. Sie
ist aufgebaut aus einer Kernschicht und ein- oder beid
seitiger dekorativer Schicht. Zumindest die äußerste
Schicht der Platte auf wenigstens einer der beiden Plat
tenoberflächen besteht überwiegend aus einem Kunstharz
aus einer oder mehreren durch Strahlung polymerisierten
Komponenten, ausgewählt aus der Gruppe der ungesättigten
Acrylate und Methacrylate. Diese Schicht zeigt eine be
sonders hohe Oberflächenhärte. Sie ist bei einer Kratz
beanspruchung von mindestens 1,5 N, vorzugsweise 2 bis
7 N (DIN 53 799, Teil 10) noch kratzfest. Bei dem Ver
fahren zur Herstellung dieser Platte wird eine flüssige
Oberflächenschicht, welche die durch Strahlung polymeri
sierbaren Komponenten umfaßt, auf eine Unterlage aufge
tragen und anschließend durch Strahlung polymerisiert.
Erst nach einem weiteren Schritt, bei dem die durch
Strahlung polymerisierte Oberflächenschicht zusammen mit
der Unterlage bei erhöhter Temperatur verpreßt wird,
zeigt die Plattenoberfläche die geforderten Eigenschaf
ten.
Diese dekorative Platte zeigt allerdings die häufig un
erwünschte Eigenschaft, mehr oder weniger stark zu glän
zen. Bei Verwendung von strukturierten Trennmedien bei
der abschließenden Hitzeverpressung kann die Plattenober
fläche zwar eine entsprechend der Oberfläche des Trenn
mediums strukturierte, beispielsweise eine orangenscha
lenartige Oberflächenstruktur, erhalten, doch ist ihr
Oberflächenglanz nach wie vor sehr hoch. Auch das Hinzu
fügen von bekannten Mattierungsmittel wie Siliciumdioxid-
Pigmente in die äußerste Oberflächenschicht der Platte
erniedrigt den Glanz praktisch nicht, denn die zunächst
nach der Strahlungspolymerisation noch seidenmatte pig
menthaltige Oberfläche wird eigenartigerweise wieder
glänzend, sobald die Platte anschließend der Hitzever
pressung unterworfen wird.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine witterungsbe
ständige, säure- und lösungsmittelfeste dekorative
Platte anzugeben, die eine hohe Oberflächenhärte und nur
geringen Oberflächenglanz aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 ange
gebene Platte und durch das Verfahren zu ihrer Herstel
lung mit den im Anspruch 6 genannten Merkmalen; die
Unteransprüche betreffen besondere Ausführungsformen der
Platte bzw. Weiterbildungen des Verfahrens. Die Platte
ist ein flächenhafter Körper, dessen Oberflächenform und
Oberflächenstruktur dem Anwendungszweck angepaßt ist und
der z.B. auch gebogene Form aufweisen kann. Unter einer
Platte im Sinne der Erfindung sind auch Folien zu ver
stehen.
Bei der nach DIN 53 799, Teil 10, durchgeführten Messung
der Kratzfestigkeit wird die Kraft bestimmt, mit der
eine Diamantnadel einen sichtbaren Kratzer auf der Plat
tenoberfläche erzeugt. Diese Beurteilung erfolgt unmit
telbar nach der Einwirkung der Diamantnadel, da infolge
der Elastizität der Oberflächenschicht nach der Kratz
beanspruchung eine allmähliche Rückstellung der Ober
flächendeformation erfolgen kann. Die Kratzfestigkeit
ist ein Maß für die Oberflächenhärte.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese dekorative
Platte mit der speziellen durch Strahlung polymerisier
ten Kunstharzschicht auf wenigstens einer der Außenober
flächen gegenüber den bisher bekannten Platten nicht nur
eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit, sondern
überraschenderweise eine erhöhte Oberflächenhärte besitzt.
Sie ist außerdem wesentlich unempfindlicher gegenüber
Säuren und organischen Lösungsmitteln.
Als Meßgröße für den Glanz der Plattenoberfläche wird
der Reflektometerwert mit einem Reflektometer Typ RB/Dr.
Lange nach DIN 67 530 bestimmt. Ein nach dieser Norm
bestimmter Reflektometerwert stellt eine optische Kenn
größe für die Oberfläche eines Prüfkörpers dar, die mit
dem Glanz der Oberfläche im Zusammenhang steht. Es ist
dabei zu berücksichtigen, daß der Glanz keine rein phy
sikalische, sondern auch eine physiologisch und psycho
logisch bedingte Größe ist. Eine unmittelbare Messung
des Glanzes ist daher nicht möglich, jedoch läßt sich
das "Glanzvermögen" nämlich der Anteil, den die Ober
fläche aufgrund ihrer Reflexions-Eigenschaften zur Ent
stehung des Glanzeindrucks beiträgt, grundsätzlich in
geeigneter Weise messen. Der Reflektometerwert kann als
Maß für das Glanzvermögen benutzt werden, denn im wesent
lichen ist er durch die Reflexions-Eigenschaften der
Oberfläche bestimmt.
Das durch diese Norm festgelegte Reflektometersystem
lehnt sich an die Norm ASTM D 523-67 beschriebenen An
ordnungen an. Die Einstrahlungswinkel 20°, 60° und 85°
sind willkürlich gewählt.
Die 20° Meßgeometrie wird benutzt für Prüfkörper, deren
60° Reflektometerwert über 70 liegt, die 85° Meßgeometrie
für Prüfkörper, deren 60° Reflektometerwert unter 30 liegt.
Im Reflektometer wird eine Lichtquelle zentrisch in der
Öffnung einer Blende abgebildet. Die Lichtstrahlen tref
fen unter dem festgelegten Einstrahlungswinkel (20°, 60°
oder 85°) auf der Plattenoberfläche auf und werden ge
streut reflektiert. Mit einem hinter der Blende befind
lichen photo-elektronischen Empfänger wird der durch die
Blende gehende Lichtstrom gemessen.
Die Kernschicht hat die Trägerfunktion der Platte. Sie
besteht beispielsweise aus Holz. Auch Platten oder Folien
aus Kunststoff, z.B. auf Basis von Polyvinylchlorid,
Polyäthylen und Polystyrol, oder aus Metall, z.B. aus
Stahl, Aluminium, Kupfer, Messing oder anderen Legierun
gen, sind als Kernschicht geeignet. Die durch Strahlung
polymerisierte Kunstharzschicht befindet sich direkt auf
der Oberfläche dieser Kernschichten oder ist mittels
Leimfolien oder Leimfugen, vorzugsweise aber mit haft
vermittelnden Kunstharzen, wie z.B. Phenol-Formaldehyd-
oder Resorcin-Formaldehyd-Vorkondensat, mit der Kern
schicht verbunden. Leimfugen sind reine Klebstoffschich
ten, Leimfolien sind Trägerschichten, welche mit Kleb
stoff beschichtet oder getränkt werden. Haftvermittler
sind Substanzen, die ohne selbst Klebstoff zu sein, die
Verbindung zweier verschiedenartiger Materialien för
dern.
Die Kernschicht kann außerdem aus den bei H.P.L.-Platten
üblichen mit hitzehärtbarem Kunstharz, insbesondere
Phenol-Formaldehyd-Harz, imprägnierten Bögen aus Papier,
insbesondere Natronkraftpapier, bestehen, die in der
Hitze verpreßt werden. In Abhängigkeit von der gewünsch
ten Plattendicke sind 1 bis etwa 100 Bögen übereinander
liegend in der Hitze verpreßt.
Die Kernschicht kann auch aus unter Druck verfestigtem
Vliesstoff oder Matten aus Mineralfasern, Glasfasern,
Kunststoffasern oder einem Fasergemisch, bevorzugt je
doch aus Cellulose bestehen. Cellulosehaltige Faser
schichten sind z.B. wirr abgelegte Holzfasern oder Holz
späne. Der Vliesstoff, bzw. die Matte, aus Holz- und/oder
Cellulosefasern wird hergestellt durch Aufbringen eines
Kunstharzes auf die Fasern, Trocknung der beharzten
Fasern, Formung einer Fasermatte und Vorverdichtung
dieser Matte unter Einwirkung von Druck (EP-A-00 81 147).
Auf der (den) äußere(n) Oberfläche(n) dieser faserhalti
gen Kernschicht befindet sich gegebenenfalls ein Under
lay, welches ein hitzehärtbares Aminoplast- oder Pheno
plast-Harz enthält. Diese Schicht besteht z.B. aus einem
pigmentierten oder unpigmentierten Vliesstoff oder Papier.
Direkt auf die faserhaltige Kernschicht oder auf diese
Underlayschicht folgt in einer bevorzugten Ausführungs
form eine durch Strahlung polymerisierte Kunstharz
schicht, die dekorativ ist, d.h. durch zugesetzte Farb
stoffe besonderen optischen Effekt oder dekorative Wir
kung zeigt. Auf der dekorativen durch Strahlung polyme
risierten Kunstharzschicht kann noch eine klare, d.h.
transparente und farbstofffreie, durch Strahlung poly
merisierte Kunstharzschicht vorhanden sein, welche die
äußerste(n) Oberfläche(n) der Platte bildet (bilden);
doch ist es durchaus möglich, diese klare Kunstharz
schicht wegzulassen, so daß dann die dekorative(n) Kunst
harzschicht(en) die äußerste(n) Schicht(en) bildet (bil
den).
Anstelle der dekorativen Kunstharzschicht kann auch eine
Dekorschicht auf Basis einer eingefärbten und/oder be
druckten Kunststoffolie oder auf Basis von Papier ver
wendet werden, die gewöhnlich aus einem pigmentierten,
eingefärbten und/oder bedruckten Dekorpapier besteht.
Auf der Kunststoffolie bzw. dem Dekorpapier befindet
sich die durch Strahlung polymerisierte, in diesem Fall
transparente und farbstofffreie Kunstharzschicht. Das
Dekorpapier enthält für diesen Zweck übliches hitzehärt
bares Kunstharz, insbesondere Aminoplast-Harz, und be
findet sich auf Kernschichten, die aus dem bei H.P.L.-
Platten typischen Natronkraftpapier bzw. aus phenolbe
harzten wirr abgelegten Holz- oder Cellulosefasern auf
gebaut sind.
Die für die Herstellung der obersten durch Strahlung
polymerisierten Kunstharzschicht vorgesehenen Verbin
dungen umfassen durch aktinische Strahlung radikalisch
polymerisierbare Acrylsäureester oder Methacrylsäure
ester, die einzeln oder zusammen in einem polymerisier
baren Gemisch vorliegen. Die bevorzugte Komponente ist
ein polyfunktionelles, d.h. mehrfach ungesättigtes,
Präpolymeres. Im copolymerisierbaren Gemisch ist neben
dieser überwiegenden Komponente gegebenenfalls eine wei
tere Komponente mit verdünnender Wirkung vorhanden, wel
che als Verdünnungsmonomer bzw. Verdünnungsoligomer
bezeichnet wird. Im Gemisch hat das polyfunktionelle
Präpolymere einen Anteil von 50 bis 100, insbesondere 60
bis 90 Gew.-% vom Gesamtgewicht der copolymerisierbaren
Komponenten. Präpolymere mit niedriger Viskosität
(kleiner als 100 Poise bei 20°C) werden ohne die eine
Verdünnung bewirkenden Monomeren bzw. Oligomeren einge
setzt.
Die verwendeten Komponenten haben eine starke Neigung
bei Einwirkung von aktinischer Strahlung radikalisch zu
polymerisieren. Als aktinische Strahlung kommt nahes UV-
Licht oder energiereiche Strahlung, z.B. Elektronen-
Korpuskular- oder Röntgenstrahlung in Betracht. Das ra
dikalisch polymerisierbare Präpolymere ist ein polyfunk
tionelles ungesättigtes aliphatisches oder aromatisches
Acrylat oder Methacrylat, vorzugsweise ein ungesättigtes
Polyesteracrylat-Oligomeres, insbesondere aber ein ali
phatisches Urethanacrylat-Oligomeres. Aromatische Ure
thanacrylat-Oligomere führen zwar ebenfalls zu kratz
festen Oberflächenschichten, vergilben aber nach einiger
Zeit bei Außenanwendungen.
Im radikalisch copolymerisierbaren Gemisch wird neben
dem Präpolymeren als zusätzliches geeignetes Monomeres
bzw. Oligomeres ein Mono-, Di-, Tri-, Tetra-, Penta-
oder Hexaacrylat bzw. -methacrylat, vorzugsweise aber
ein Di- oder Triacrylat, verwendet. Diese Mono- bis
Hexaacrylate bzw. -methacrylate sind Ester von Polyolen
mit 1 bis 6 OH-Gruppen mit Acrylsäure bzw. Methacryl
säure und werden deshalb auch als Polyolacrylate bzw.
Polyolmethacrylate bezeichnet. Geeignete Diacrylate sind
Ester der Acrylsäure mit aliphatischen, zweiwertigen
Alkoholen, insbesondere Äthylenglykol, 1,2-Propylengly
kol, 1,3-Propylenglykol, Butandiolen, 1,6-Hexandiol oder
Neopentylglykol, mit aliphatischen Äther-alkoholen, ins
besondere Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Dibutylen
glykol, Polyäthylenglykole oder Polypropylenglykole, mit
oxyalkylierten Verbindungen der zuvorgenannten alipha
tischen Alkohole und Äther-alkohole oder auch mit aro
matischen Dihydroxylverbindungen, insbesondere Bisphenol
A, Brenzcatechin, Resorcin, Hydrochinon, p-Xylylenglykol
oder p-Hydroxybenzylalkohol. Bevorzugte Diacrylate sind
1,6-Hexandioldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat und
1,4-Butandioldiacrylat. Bevorzugte Triacrylate sind Tri
methylolpropantriacrylat und Pentaerythrit-triacrylat.
Geeignete polyfunktionelle Präpolymere sind außer den
bereits genannten Urethanacrylat- und ungesättigten Poly
esteracrylat-Oligomeren auch Epoxyacrylat- und Silikon
acrylat-Oligomere, welche im radikalisch copolymerisier
baren Gemisch vorzugsweise mit den genannten Diacrylaten
oder Triacrylaten verwendet werden.
Die Präpolymeren sind an sich bekannte Verbindungen und
werden beispielsweise hergestellt aus hydroxylierten
Copolymeren, bei denen die Hydroxylgruppen statistisch
entlang der Copolymerkette verteilt sind. Aus diesem
Copolymer erhält man durch Veresterung der Hydroxylgrup
pen mit Acrylsäure statistisch ungesättigte Acryl-
Copolymere. Zur Herstellung halbendständiger ungesättig
ter Acryl-Copolymere wird bei der Herstellung des hydro
xylierten Copolymeren die Hydroxylgruppe am Ende der
Kette angebracht. Urethanacrylat-Oligomere werden herge
stellt durch Umsetzen von Hydroxygruppen enthaltenden
(Meth)acrylsäureestern, z.B. von Hydroxyethylmethacrylat,
mit mehrwertigen Isocyanaten, bevorzugt Diisocyanaten.
Die Di- bzw. Polyisocyanate können bevorzugt Umsetzungs
produkte von Diolen, Polyätherdiolen oder Polyesterdio
len mit einem stöchiometrischen Überschuß an monomerem
Di- oder Polyisocyanat sein.
Überwiegt im polymerisierbaren Gemisch das polyfunktio
nelle Präpolymere, so bestimmt es als Basisharz durch
seine chemische Natur die Eigenschaften der gehärteten
Oberflächenschicht. Das zugesetzte Mono- bis Hexaacrylat
bzw. -methacrylat gestattet als Verdünnungsmonomer bzw.
-oligomer die Einstellung der Viskosität des zu härten
den Gemisches, die normalerweise in einem Viskositäts
bereich von 20 bis 100 Poise (20°C) liegt, und nimmt
vollständig an der radikalischen Polymerisation teil.
Bei der Bestrahlung ergibt sich die Aushärtung der Be
schichtung durch radikalische Polymerisation zwischen
den Doppelbindungen des Präpolymeren und des gegebenen
falls vorhandenen Verdünnungsmonomeren bzw. -oligomeren.
Beim Aushärten unter Einwirkung von aktinischer Strah
lung müssen Photoinitiatoren zugefügt werden, welche UV-
Licht absorbieren und unter Bildung von Radikalen die
Einleitung der radikalischen Polymerisation erleichtern.
Beim Aushärten mit Elektronenstrahlen benötigt man da
gegen keine Photoinitiatoren. Die meisten Photoinitiato
ren enthalten wenigstens eine Carbonylgruppe, die in
Konjugation zu einem aromatischen Ring steht. Gewöhnlich
wird ein Photoinitiatorsystem verwendet, das aus mehre
ren Komponenten besteht.
Daneben enthält das durch Strahlung polymerisierte Kunst
harz gegebenenfalls zur Erzielung der gewünschten deko
rativen, mechanischen und physikalischen Oberflächen
eigenschaften geeignete Additive wie Weichmacher, Füll
stoffe, Farbstoffpigmente, Mittel zur Verbesserung der
Abriebfestigkeit sowie Stabilisatoren. Zu diesen Stoffen
gehören beispielsweise Bariumsulfat, Kieselsäure, Alumi
niumoxid und lichtstabile Pigmente.
Zur Herstellung der dekorativen Platte werden die flüs
sigen durch Strahlung polymerisierbaren Verbindungen auf
die zu beschichtende Unterlage aufgebracht, z.B. durch
Sprühen, Gießen, ein Rakelsystem, eine Walze oder Sieb
druck. Die aufgetragene Schicht ist dann, wenn sie auf
eine Dekorschicht aufgebracht ist, transparent. Sie kann
aber auch selbst dekorativ sein und ist dann eingefärbt
und befindet sich auf einer nicht dekorativen Papier
schicht oder direkt auf der Kernschicht. In einer weite
ren Ausführungsform wird auf diese dekorative Kunst
harzschicht nach der Strahlungshärtung noch eine zusätz
liche, durch Strahlung polymerisierbare Schicht aufge
bracht, die allerdings nicht dekorativ sondern transpa
rent ist.
Die für den Auftrag der durch Strahlung polymerisier
baren Verbindungen verwendete Unterlage ist somit eine
Papierschicht, eine dekorative Papierschicht oder die
obengenannten Kernschichten auf Basis von Holz, Kunst
stoff, Metall oder einem Stapel aus weiteren faserhal
tigen Schichten, welcher den Kern der später erhaltenen
Platte bildet. Die faserhaltigen Schichten des Stapels,
die vorzugsweise aus Natronkraftpapieren oder einem
Vliesstoff aus Holz- und/oder Cellulosefasern bestehen,
enthalten die bei H.P.L.-Platten üblichen hitzehärtbaren
vorgehärteten Harze, insbesondere Phenol-Formaldehyd-
Harze, während die gegebenenfalls zusätzlich vorhande
nen auf dem Stapel liegenden Papiere ein Aminoplast-
Harz, insbesondere aber ein Phenoplast-Harz enthalten.
Der Gehalt an hitzehärtbaren Harzen beträgt 20 bis 250
Gew.-%, bezogen auf die jeweilige Schicht.
Das Tränken bzw. Imprägnieren der faserhaltigen Schich
ten bzw. der Papierschichten erfolgt beispielsweise
durch Eintauchen in ein Bad mit einer das hitzehärtbare
Harz enthaltenden Lösung oder Dispersion bzw. durch Auf
tragen oder Aufsprühen mittels eines Dosiersystems. Das
Lösungs- bzw. Dispergiermittel ist je nach verwendetem
Kunstharz wäßrig-alkoholisch, wäßrig-acetonisch oder
wäßrig. Ferner kann es bis zu 20 Gew.-% Flammschutzmittel
enthalten. Anschließend wird die Verteilung der gewünsch
ten Harzmenge durch Abstreifen oder Abquetschen, z.B. mit
Walzen, vorgenommen.
Noch vor dem Auftrag der durch Strahlung polymerisierba
ren Verbindungen auf die vorgesehene Unterlage werden
die hitzehärtbaren Harze der Unterlage wie üblich vorge
härtet und getrocknet.
Während der Strahlungspolymerisation ist die äußerste,
noch flüssige Schicht aus durch Strahlung polymerisier
baren Verbindungen mit einer Folie oder Platte aus Kunst
stoff oder Papier oder einer Verbundfolie aus verschiede
nen Kunststoffschichten oder Kunststoff- und Papier
schichten mit rauher Oberflächenstruktur abgedeckt, wel
che für die aktinische Strahlung ausreichend durchlassig
sein muß. Die zur Abdeckung vorgesehene Folie oder Platte
darf keine stark poröse Oberfläche aufweisen, da sonst
Gefahr besteht, daß die flüssigen durch Strahlung noch
polymerisierbaren Verbindungen in die Oberfläche eindrin
gen. In diesem Fall läßt sich die Folie bzw. Platte nach
der Polymerisation nicht mehr entfernen. Diese äußerste
flüssige Schicht kann selbst dekorativ sein und einen
Farbstoff enthalten oder nicht dekorativ, d.h. transpa
rent, sein und sich dann auf einer Dekorschicht oder auf
einer durch Strahlung polymerisierten dekorativen Kunst
harzschicht befinden. Vorzugsweise werden Folien mit
einer Dicke bis zu 0,1 mm eingesetzt, da dickere Abdek
kungen für Elektronenstrahlen bzw. UV-Strahlen keine aus
reichende Durchlässigkeit aufweisen oder relativ lange
Belichtungszeiten erforderlich machen. Im allgemein wer
den Folien mit einer Dicke von 20 bis 60 µm verwendet,
da sie einerseits ausreichend durchlässig für die Strah
lung sind und andererseits auch genügend mechanische
Festigkeit aufweisen. Der Einfachheit halber wird im fol
genden von Folien bzw. Abdeckfolien gesprochen.
Die Kunststoffolie besteht insbesondere aus einer durch
biaxiale Streckung orientierten Polyester- oder Polypro
pylenfolie. Die rauhe Struktur der zur Abdeckung vorge
sehenen Folie wird beispielsweise durch Zusatz von Pig
menten, zumindest in der Nähe ihrer äußeren Oberfläche,
erzeugt. Diese Oberflächenrauhigkeit beruht auf Erhebun
gen in der Folienoberfläche, deren Höhe allerdings im
Vergleich zur Foliendicke nur gering ist und im Bereich
von maximal einigen Mikrometern liegt. Die Pigmente be
stehen beispielsweise aus anorganischen Teilchen, insbe
sondere aus Aluminiumoxid, Aluminiumsulfat, Bariumsulfat,
Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Kaolin, Talk, Sili
ciumdioxid, Titandioxid oder Mikroglasperlen, oder orga
nischen Kunststoffpartikeln, die mit dem Kunststoff der
Folie unverträglich und in der Folie teilchenförmig dis
pergiert sind. Die Pigmente zeigen gewöhnlich eine Teil
chengröße von 0,1 bis 20 µm, wobei die mittlere Teil
chengröße im Bereich von 0,1 bis 4 µm liegt. Ihre Kon
zentration liegt bei 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das
Foliengewicht. Die Konzentration der Pigmente in der Fo
lie und ihre Größe wird in Abhängigkeit von der gewünsch
ten Oberflächenrauhigkeit der Kunststoffolie eingestellt.
Das Aufbringen der Abdeckfolie auf die flüssige durch
Strahlung noch polymerisierbare Schicht erfolgt dadurch,
daß zunächst diese flüssige Schicht in der oben beschrie
benen Weise auf die Unterlage aufgebracht wird und diese
dann mit der Abdeckfolie versehen wird, wobei die rauhe
Oberflächenseite der Abdeckfolie mit der flüssigen, poly
merisierbaren Schicht in Kontakt tritt. Es ist aber auch
möglich, zuerst die flüssige polymerisierbare Schicht auf
die rauhe Oberflächenseite der Abdeckfolie aufzutragen
und danach die Abdeckfolie mit dieser flüssigen Schicht
auf die Unterlage aufzubringen.
Die Rauhigkeit der Oberfläche wird auf die Oberfläche der
durch Strahlung zu polymerisierenden Schicht übertragen,
welche dann die Oberflächenstruktur der Abdeckfolie an
nimmt und eine matte Oberfläche erhält. Dieses Ergebnis
ist umso überraschender, da der Oberflächenglanz des
Endproduktes durch Verwendung von strukturierten Trenn
medien beim abschließenden Verpressen praktisch nicht
mehr herabgesetzt werden kann.
Zur Einleitung der durch Strahlen bewirkten Polymerisa
tion kann eine übliche Quelle zur Bildung freier Radika
le eingesetzt werden, wie z.B. ein Photoinitiator, oder
es wird einfach nur Hitze zugeführt. Wenn die photopoly
merisierbare Schicht Photoinitiatoren enthält, wird die
Polymerisation beim Durchgang unter Quecksilberdampf
lampen eingeleitet. Für das Aushärten mittels UV-
Strahlung ist die Abwesenheit von Sauerstoff nicht er
forderlich. Die zum Aushärten der polymerisierbaren
Verbindungen verwendeten Elektronenstrahlen haben zweck
mäßigerweise eine Energie entsprechend 150 bis 350 KeV.
Die Energie der Elektronenbeschleuniger wird durch die
Dicke der auszubildenden Kunstharzschicht, die notwendige
Strahlungsdosis und die Einwirkungsdauer bzw. Durchführ
geschwindigkeit bestimmt.
Die für die Beschleunigung der Elektronenstrahlen ver
wendeten Vorrichtungen sind im Handel erhältlich. Es
handelt sich um die als "Scanner type" und "Linearcatho
de type" bekannten Beschleuniger. Durch die Wechselwir
kung mit den Komponenten der polymerisierbaren Schicht
werden freie Radikale gebildet. Dieser Aushärtungsvor
gang wird gewöhnlich bei Raumtemperatur durchgeführt.
Auch für das Aushärten mittels Elektronenstrahlen ist es
nicht erforderlich, daß dieser Vorgang in einer inerten,
d.h. weitgehend sauerstoffreien Atmosphäre stattfindet,
da die polymerisierbare Oberflächenschicht durch die
aufliegende Kunststoffolie geschützt ist.
Nach der durch Strahlung bewirkten Polymerisation kann
die Abdeckfolie entfernt werden. Man kann aber auch die
Abdeckfolie erst nach Beendigung des Verfahrens, d.h.
nach der Hitzeverpressung, entfernen oder sie als Umhül
lung der fertiggestellten Platte verwenden. Die Unterla
gen werden sofern sie ausreichend flexibel sind, zur La
gerung aufgewickelt oder gleich auf das gewünschte Format
zugeschnitten. Wenn die das durch Strahlung polymerisier
te Harz aufweisende Unterlage nur aus einer Papierschicht
besteht, wird sie auf einem die Kernschicht bildenden
Stapel aus faserhaltigen Schichten aufgelegt. Es ist auch
möglich, zusätzlich die untere Seite des Stapels mit
einer solchen Unterlage zu versehen.
Das erhaltene Schichtpaket aus faserhaltiger Kernschicht
und durch Strahlung polymerisierter Oberflächenschicht
(en) sowie gegebenenfalls dazwischen liegenden Schichten
aus Papier oder Dekorpapier wird, wie bei der Herstel
lung von H.P.L.-Platten üblich, zu einer dekorativen
Platte in der Hitze verpreßt, wobei die hitzehärtbaren
Harze ausgehärtet werden. Die Temperatur liegt vorzugs
weise bei 120 bis 210°C, der Druck im Bereich von 10 bis
100 bar und die Einwirkungszeit bei 1 bis 30 Minuten.
Sofern die Kernschicht aber aus einer Holz-, Kunststoff-
oder Metallplatte besteht, kann die Temperatur und der
Druck gewöhnlich bis auf Werte von 80°C und 5 bar abge
senkt werden.
Das Verpressen erfolgt in einer bekannten Stationär-,
Durchlauf- oder kontinuierlichen Preßvorrichtung. Die
Zahl und die Dicke der faserhaltigen Schichten der
Kernschicht bzw. die Dicke der Kernschicht wird je nach
Verwendung der Platte gewählt, wobei für Außenanwendun
gen je nach Verwendungszweck Plattendicken von 3 bis
25 mm erforderlich sind. Wird eine Vielzahl von Platten,
die durch Strahlung polymerisierte Kunstharzschichten
aufweisen, in der Presse übereinandergestapelt, was bei
geringer Dicke der Kernschicht wirtschaftlich von Vor
teil ist, so werden die einzelnen Platten durch jeweils
ein Trennmedium voneinander getrennt. Das Trennmedium
ist z.B. eine Papierschicht, Kunststoffolie oder Metall
platte. Wenn das Trennmedium eine grobe Oberflächenstruk
tur aufweist, d.h. Erhebungen oder Vertiefungen von
größer als 50 µm, wird der angrenzenden äußeren Schicht
der jeweiligen Platte diese grobe Struktur verliehen,
wobei die bereits vorhandene matte Feinstruktur erhalten
bleibt. Der bereits durch den Strahlungsvorgang festge
legte Glanzgrad der Plattenoberfläche kann durch das
Trennmedium praktisch nicht mehr verändert werden.
Die hergestellten dekorativen Platten sind überraschen
derweise besonders witterungsbeständig und äußerst kratz
fest, was eventuell auf einer nicht vorhersehbaren Wech
selwirkung zwischen den verschiedenen Harzen oder viel
leicht auch auf einer Nachvernetzung der radikalisch
polymerisierbaren Verbindungen bei der Hitzeverpressung
beruhen könnte. Die Kratzfestigkeit und chemische Be
ständigkeit ist überraschenderweise wesentlich höher als
bei einer Platte, die einen Anstrich aus den gleichen
durch Strahlung polymerisierbaren Verbindungen erhält und
deren Anstrich - ohne die Hitzeverpressung - nur durch
Strahlung radikalisch polymerisiert worden ist. Darüber
hinaus zeigt die Plattenoberfläche einen stark verringer
ten Glanz, wie er selbst bei Verwendung von Mattierungs
mitteln in der Oberflächenschicht nicht erreicht werden
kann.
Die Erfindung wird durch die Fig. 1 bis 4 und die nach
folgenden Beispiele näher erläutert. Die Prozentangaben
sind Gewichtsprozent.
Es zeigt:
Fig. 1 den Ablauf der im Beispiel 1 beschriebenen Ver
fahrensvariante,
Fig. 2 den Ablauf der im Beispiel 2 beschriebenen Ver
fahrensvariante,
Fig. 3 den Ablauf der im Beispiel 3 beschriebenen Ver
fahrensvariante.
In den Figuren sind funktionsgleiche Bauteile mit glei
chen Ziffern versehen. In Fig. 1 wird das teilweise aus
gehärtetes Kunstharz enthaltende Natronkraftpapier 1 mit
einer farbstoffhaltigen durch Strahlung polymerisierbaren
Flüssigkeitsschicht 2 versehen. Die Schicht 2 wird mit
der Kunststoffolie 3 abgedeckt und in der Vorrichtung 4
mit Elektronenstrahlen ausgehärtet. In Fig. 2 ist die
farbstoffhaltige Schicht 5 bereits durch Strahlung aus
gehärtet, wenn sie mit der transparenten durch Strahlung
polymerisierbaren Flüssigkeitsschicht 6 versehen wird.
Die Kunststoffolie 3 wird auf die Schicht 6 aufgebracht.
Fig. 3 unterscheidet sich von der Fig. 1 nur dadurch,
daß sich auf der Kunststoffolie 3 noch eine transparente,
durch Strahlung polymerisierbare Flüssigkeitsschicht 6
befindet. In den Figuren sind die Umlenkrollen mit 7, 8,
9, 10 und die Beschichtungseinrichtungen mit 11 und 12
bezeichnet.
Auf ein zunächst mit hitzehärtbarem Phenol-Formaldehyd-
Harz (Harzauftrag 70%) imprägniertes Natronkraftpapier
wird nach teilweiser Aushärtung des Harzes mit Walzen
eine pastöse Flüssigkeit (Viskosität 50 Poise bei 25°C)
aus einem durch Strahlung polymerisierbaren Gemisch aus
85 Gew.-Tl. aliphatischen Urethanacrylat-Oligomeren als
Präpolymer, 15 Gew.-Tl. Hexandioldiacrylat als Verdün
nungsmonomer und 10 Gew.-Tl. organischer Farbstoffpig
mente aufgebracht, wobei sich ein geschlossener Film
(Schichtdicke etwa 80 µm) ausbildet. Unmittelbar danach
wird auf diesen Film aus durch Strahlung polymerisierba
ren Verbindungen eine mattierte biaxial gestreckte Mono
folie aus Polypropylen, welche 8 Gew.% Calciumcarbonat,
mittlere Teilchengröße 3 µm, enthält, aufgebracht und
der Film ohne Druckanwendung bei Raumtemperatur mit
Elektronenstrahlen weitgehend homogen vernetzt. Die ab
sorbierte Strahlungsdosis beträgt 60 kGy.
Nach Entfernen der Kunststoffolie wird das Papier mit
der außen liegenden durch Strahlung copolymerisierten
Kunstharzschicht jeweils auf die Außenseite eines Sta
pels aus 50 übereinanderliegenden Papieren gelegt. Die
Papiere wurden zuvor mit hitzehärtbarem Phenol-Formalde
hyd-Harz getränkt und das Harz teilweise ausgehärtet.
Das Schichtpaket wird in einer Presse zwischen zwei
strukturierten Blechen bei 150°C und 80 bar 10 Minuten
lang verpreßt. Es hat folgenden Aufbau:
- - Dekorative Schicht (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz mit organischen Farbstoffpigmenten) als äußere Schicht auf einer vorimprägnierten Papier schicht,
- - 50 Papierbahnen (mit Phenol-Formaldehyd-Harz getränkt) als Kernschicht.
- - Dekorative Schicht (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz mit organischen Farbstoffpigmenten) als äußere Schicht auf einer vorimprägnierten Papier schicht.
Die erhaltene 10 mm dicke beidseitig dekorative Platte
hat eine Kratzfestigkeit von größer als 3,0 N (DIN 53 799,
Teil 10). Sie ist hydrolyse-unempfindlich und zeigt keine
Änderungen nach 100-stündigem Kochen in Wasser. Ihre
Oberfläche wird durch konzentrierte Mineralsäure während
einer Einwirkungszeit von 6 Stunden nicht angegriffen
(DIN 53 230). Die Lichtechtheit dieser Platte erhält die
Note 8 (DIN 54 004). Die Beständigkeit der Platte gegen
Witterungseinflüsse wird gemessen nach ASTM G 53-84,
wobei man über 1500 h einen Zeitzyklus von 4 h UV/4 h
CON (condensation period) bei einer Testtemperatur von
50°C einhält. Die dekorativen Oberflächen zeigen einen
niedrigen Oberflächenglanz entsprechend einem Reflekto
meterwert von 20-22, Einstrahlungswinkel 60° bzw. einen
Reflektometerwert von 44-45, Einstrahlungswinkel 85° (DIN
67 530). Nach der Bewitterung zeigt die Platte keine Ver
färbung oder Glanzänderung.
Die viskose durch Strahlung polymerisierbare farbstoff
haltige Flüssigkeit des Beispiels 1 wird, wie im Bei
spiel 1 beschrieben, auf ein vorgehärtetes Phenol-Formal
dehyd-Harz enthaltendes Natronkraftpapier aufgebracht
und mit Elektronenstrahlen weitgehend homogen vernetzt.
Die absorbierte Dosis beträgt 5 bis 10 kGy. Auf der Pa
pieroberfläche, auf der sich die durch Strahlung poly
merisierte dekorative Kunstharzschicht befindet, wird
mit Walzen oder Rotationssiebdruck eine weitere Schicht
aus transparenter - d.h. farbstoffreier - durch Strah
lung polymerisierbarer Flüssigkeit aufgebracht, welche
außer dem Farbstoff die gleichen Verbindungen enthält
wie die zuerst aufgebrachte Schicht. Diese Schicht bil
det einen geschlossenen Film mit einer Schichtdicke von
etwa 20 µm. Gleich nach Aufbringen dieser zweiten
Schicht wird eine mattierte durch Strecken biaxial orien
tierte Monofolie aus Polyäthylenterephthalat auf die
nasse Schicht gelegt. Analog Beispiel 1 wird mit Elektro
nenstrahlen ausgehärtet. Die absorbierte Strahlungsdosis
beträgt 60 kGy. Nach dem Entfernen der Kunststoffolie
wird das Papier mit der außen liegenden durch Strahlung
copolymerisierten Kunstharzschicht jeweils auf die Außen
seite eines Stapels aus 50 übereinanderliegenden Papieren
gelegt. Die Papiere wurden zuvor mit hitzehärtbarem
Phenol-Formaldehyd-Harz getränkt und das Harz teilweise
ausgehärtet. Das Schichtpaket wird in einer Presse
zwischen zwei Blechen bei 150°C und 80 bar 10 Minuten
lang verpreßt. Es hat folgenden Aufbau:
- - Transparente Schicht (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz) als äußerste Schicht,
- - Dekorative Schicht (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz mit organischen Farbstoffpigmenten) beide Schichten auf einer vorimprägnierten Papierschicht,
- - 50 Papierbahnen (mit Phenol-Formaldehyd-Harz getränkt) als Kernschicht.
- - Dekorative Schicht (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz mit organischen Farbstoffpigmenten)
- - Transparente Schicht (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz) als äußerste Schicht, beide Schichten auf einer vorimprägnierten Papierschicht.
Die erhaltene dekorative Platte zeigt eine Kratzfestig
keit von größer als 2,0 N (DIN 53 799, Teil 10). Ihre
Oberfläche wird durch konzentrierte Mineralsäure während
einer Einwirkungszeit von 6 Stunden nicht angegriffen.
Die Lichtechtheit dieser Platte erhält die Note 8
(DIN 54 004). Sie zeigt einen Oberflächenglanz entspre
chend einem Reflektometerwert von 22-24, Einstrahlungs
winkel 60°, bzw. einen Reflektometerwert von 44-45, Ein
strahlungswinkel 85° (DIN 67 530).
Auf ein zunächst mit hitzehärtbarem Phenol-Formaldehyd-
Harz (Harzauftrag 70%) imprägniertes Natronkraftpapier
wird nach teilweiser Aushärtung des Harzes die pastöse
farbstoffhaltige Flüssigkeit aus durch Strahlung polyme
risierbaren Verbindungen des Beispiels 1 aufgebracht,
wobei sich ein geschlossener Film (Schichtdicke etwa
80 µm) ausbildet.
Auf eine mattierte Kunststoffolie aus Polypropylen wird
eine transparente Schicht aus einer pastösen, farbstoff
freien Flüssigkeit aus den gleichen durch Strahlung poly
merisierbaren Verbindungen aufgebracht (Schichtdicke
etwa 20 bis 40 µm). Das Papier und die Kunststoffolie
werden dann blatt- oder bahnförmig übereinandergebracht,
so daß die beiden Flüssigkeitsschichten in Kontakt mit
einander treten. Dabei ist darauf zu achten, daß sich
keine Lufteinschlüsse bilden. Mittels Elektronenstrah
len, welche durch die Kunststoffolie auf die flüssigen
Schichten auftreffen, erfolgt eine Vernetzung der poly
merisierbaren Verbindungen. Die absorbierte Dosis be
trägt 60 kGy. Nach dem Entfernen der Kunststoffolie wird
das Papier mit der polymerisierten Oberflächenschicht
durch Hitzeverpressung mit einem Papierstapel wie im
Beispiel 2 beschrieben zu einer dekorativen Platte weiter
verarbeitet.
Die in den Beispielen durch Strahlung polymerisierten
Kunstharzschichten zeigen vor der Hitzeverpressung noch
relativ niedrige Kratzfestigkeitswerte im Bereich von
etwa 0,7 bis 0,9 Newton. Erst nachdem erfindungsgemäß
die durch Strahlung polymerisierte Kunstharzschicht der
Hitzeverpressung unterworfen worden ist, wird überraschen
derweise eine wesentlich höhere Oberflächenhärte der
Platte erhalten.
Der mit einem Reflektometer vom Typ RB nach Dr. Lange
gemäß DIN 67 530 gemessene Reflektometerwert beträgt 45
bis 47, Einstrahlungswinkel 20° bzw. etwa 83, Einstrah
lungswinkel 60°, wenn die mattierte Kunststoffolie bei
der Vernetzung mit Elektronenstrahlen fehlt. Er läßt sich
auf Werte von 37 bis 41, Einstrahlungswinkel 20° bzw.
etwa 79, Einstrahlungswinkel 60°, erniedrigen, wenn man
bei der Hitzeverpressung strukturierte Preßelemente ver
wendet, welche der äußersten Schicht der Platte z.B. eine
orangenstrukturähnliche Oberflächenbeschaffenheit ver
leihen. Durch Zusatz von Mattierungsmittel in die Ober
flächenschicht lassen sich noch niedrigere Reflektometer
werte erreichen, die etwa bei 30 bis 36, Einstrahlungs
winkel 20°, bzw. etwa 75, Einstrahlungswinkel 60°, lie
gen. Die erfindungsgemäß besonders niedrigen Glanzwerte
lassen sich allerdings nur durch die speziellen Maßnahmen
bei der Polymerisation der Kunstharzschicht erreichen.
Claims (9)
1. Dekorative Platte umfassend eine Kernschicht und
ein- oder beidseitige dekorative Schicht, dadurch ge
kennzeichnet, daß zumindest die äußerste Schicht der
Platte auf wenigstens einer der beiden Plattenoberflä
chen überwiegend aus einem Kunstharz aus einer oder
mehreren durch Strahlung polymerisierten Komponenten auf
gebaut ist, ausgewählt aus der Gruppe der ungesättigten
Acrylate und Methacrylate, daß diese Schicht bei einer
Kratzbeanspruchung von mindestens 1,5 Newton, vorzugs
weise 2 bis 7 Newton (DIN 53 799, Teil 10) kratzfest ist
und einen Reflektometerwert im Bereich von maximal 50,
Einstrahlungswinkel 85° (DIN 67 530) aufweist.
2. Dekorative Platte nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kunstharz aus einem Epoxyacrylat- oder
Siliconacrylat-, vorzugsweise einem Polyesteracrylat-,
insbesondere auf einem Urethanacrylat-Oligomeren oder
den entsprechenden Methacrylat-Oligomeren als durch
Strahlung polymerisierbaren Präpolymeren aufgebaut ist,
welches gegebenenfalls mit Mono-, Tetra-, Penta- und/
oder Hexaacrylat, vorzugsweise mit Di- oder Triacrylat,
von Polyolen oder Ätherpolyolen, oder den entsprechenden
Methacrylaten durch Strahlung polymerisiert ist.
3. Dekorative Platte nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Präpolymere ein aliphatisches Urethan
acrylat-Oligomeres ist, welches mit einem Di- oder Tri
acrylat durch Strahlung polymerisiert ist.
4. Dekorative Platte nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Strahlung po
lymerisierte äußerste Schicht der Platte dekorativ ist
und sich gegebenenfalls zwischen der Kernschicht und der
äußersten Schicht ein Papier befindet.
5. Dekorative Platte nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Strahlung po
lymerisierte äußerste Schicht der Platte transparent ist
und sich zwischen der Kernschicht und dieser äußersten
Schicht eine dekorative Schicht befindet, die aus einem
Dekorpapier besteht oder die durch Strahlung polymeri
sierten Komponenten umfaßt.
6. Verfahren zur Herstellung der dekorativen Platte
nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei man in einem
ersten Schritt wenigstens eine flüssige Oberflächen
schicht, welche frei von siliciumhaltigen Pigmenten ist
und die durch Strahlung polymerisierbaren Komponenten
des Anspruchs 1 umfaßt, auf eine Unterlage aufträgt und
anschließend in einen zweiten Schritt durch Strahlung
polymerisiert, dadurch gekennzeichnet, daß während des
zweiten Schrittes auf der flüssigen Oberflächenschicht
eine Folie oder Platte auf Basis von Kunststoff und/oder
Papier mit rauher Oberfläche befindet und nach dem
zweiten Schritt die durch Strahlung polymerisierte Ober
flächenschicht zusammen mit der Unterlage bei erhöhter
Temperatur verpreßt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die flüssige Oberflächenschicht Farbpigmente
und/oder weitere dekorative Additive umfaßt, auf der
nach der durch Strahlung bewirkten Polymerisation gege
benenfalls eine weitere, transparente Oberflächenschicht,
welche die durch Strahlung polymerisierbaren Komponenten
umfaßt, aufgetragen wird und diese weitere Oberflächen
schicht durch Strahlung polymerisiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Unterlage ein Papier ist, welches
hitzehärtbares, teilweise ausgehärtetes Kunstharz ent
hält, und daß beim Verpressen das Papier mit der außen
liegenden durch Strahlung polymerisierten Oberflächen
schicht auf einem zur Ausbildung der Kernschicht vorge
sehenen Stapel von Faserschichten, insbesondere Papier
schichten, aufliegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die durch Strahlung polymeri
sierte Oberflächenschicht bei einer Temperatur von 80
bis 220°C und einem Druck von 5 bis 100 bar verpreßt
wird.
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