[0001] 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.
[0002] Die bisher verwendeten dekorativen Platten sind beispielsweise 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 werden. 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 zusätzliche
aufwendige Maßnahmen erforderlich, um ihre Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse
zu verbessern.
[0003] Laminate und Platten auf Kunststoffbasis wie Polyester- oder Acrylat-Platten sind
dagegen besonders kratzempfindlich und gegenüber organischen Lösungsmitteln nicht
ausreichend widerstandsfähig. Aus diesem Grund sind sie für diese Anwendungen ebenfalls
weniger geeignet.
[0004] Eine insbesondere für Außenanwendungen, für den Innenausbau und zur Herstellung
von Spezialmöbeln geeignete dekorative Platte, deren Oberfläche nicht hydrolyseempfindlich
und ausreichend beständig ist gegen Witterungseinflüsse, Mineralsäuren und organische
Lösungsmittel sowie hohe Oberflächenhärte aufweist, ist Gegenstand der nicht vorveröffentlichten
EP-Anmeldung 85105851.1. Sie ist aufgebaut aus einer Kernschicht und ein- oder beidseitiger
dekorativer Schicht. Zumindest die äußerste Schicht der Platte auf wenigstens einer
der beiden Plattenoberflächen 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 besonders hohe Oberflächenhärte.
Sie ist bei einer Kratzbeanspruchung von mindestens 1,5 N, vorzugsweise 2 bis 7 N
(DIN 53 799, Teil 10) noch kratzfest. Bei dem Verfahren zur Herstellung dieser Platte
wird eine flüssige Oberflächenschicht, welche die durch Strahlung polymerisierbaren
Komponenten umfaßt, auf eine Unterlage aufgetragen 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 Eigenschaften.
[0005] Diese dekorative Platte zeigt allerdings die häufig unerwünschte Eigenschaft, mehr
oder weniger stark zu glänzen. Bei Verwendung von strukturierten Trennmedien bei der
abschließenden Hitzeverpressung kann die Plattenoberfläche zwar eine entsprechend
der Oberfläche des Trennmediums strukturierte, beispielsweise eine orangenschalenartige
Oberflächenstruktur, erhalten, doch ist ihr Oberflächenglanz nach wie vor sehr hoch.
Auch das Hinzufügen 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 pigmenthaltige
Oberfläche wird eigenartigerweise wieder glänzend, sobald die Platte anschließend
der Hitzeverpressung unterworfen wird.
[0006] Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine witterungsbeständige, säure- und lösungsmittelfeste
dekorative Platte anzugeben, die eine hohe Oberflächenhärte und nur geringen Oberflächenglanz
aufweist.
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 angegebene Platte und durch das
Verfahren zu ihrer Herstellung 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 verstehen.
[0008] Bei der nach DIN 53799, Teil 10, durchgeführten Messung der Kratzfestigkeit wird
die Kraft bestimmt, mit der eine Diamantnadel einen sichtbaren Kratzer auf der Plattenoberfläche
erzeugt. Diese Beurteilung erfolgt unmittelbar nach der Einwirkung der Diamantnadel,
da infolge der Elastizität der Oberflächenschicht nach der Kratzbeanspruchung eine
allmähliche Rückstellung der Oberflächendeformation erfolgen kann. Die Kratzfestigkeit
ist ein Maß für die Oberflächenhärte.
[0009] Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese dekorative Platte mit der speziellen
durch Strahlung polymerisierten Kunstharzschicht auf wenigstens einer der Außenoberflächen
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.
[0010] 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 Kenngröße 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 physikalische, sondern auch eine physiologisch und psychologisch
bedingte Größe ist. Eine unmittelbare Messung des Glanzes ist daher nicht möglich,
jedoch läßt sich das "Glanzvermögen", nämlich der Anteil, den die Oberfläche aufgrund
ihrer Reflexions-Eigenschaften zur Entstehung des Glanzeindrucks beiträgt, grundsätzlich
in geeigneter Weise messen. Der Reflektometerwert kann als Maß für das Glanzvermögen
benutzt werden, denn im wesentlichen ist er durch die Reflexions-Eigenschaften der
Oberfläche bestimmt.
[0011] Das durch diese Norm festgelegte Reflektometersystem lehnt sich an die Norm ASTM
D 523-67 beschriebenen Anordnungen an. Die Einstrahlungswinkel 20°, 60° und 85° sind
willkürlich gewählt.
[0012] Die 20° Meßgeometrie wird benutzt für Prüfkörper, deren 60° Reflektometerwert über
70 liegt, die 85° Meßgeometrie für Prüfkörper, deren 60° Reflektometerwert unter
30 liegt.
[0013] Im Reflektometer wird eine Lichtquelle zentrisch in der Öffnung einer Blende abgebildet.
Die Lichtstrahlen treffen unter dem festgelegten Einstrahlungswinkel (20°, 60° oder
85°) auf der Plattenoberfläche auf und werden gestreut reflektiert. Mit einem hinter
der Blende befindlichen photoelektronischen Empfänger wird der durch die Blende gehende
Lichtstrom gemessen.
[0014] 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 Legierungen, 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 haftvermittelnden Kunstharzen,
wie z.B. Phenol-Formaldehyd- oder Resorcin-Formaldehyd-Vorkondensat, mit der Kernschicht
verbunden. Leimfugen sind reine Klebstoffschichten, Leimfolien sind Trägerschichten,
welche mit Klebstoff beschichtet oder getränkt werden. Haftvermittler sind Substanzen,
die ohne selbst Klebstoff zu sein, die Verbindung zweier verschiedenartiger Materialien
fördern.
[0015] 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 gewünschten Plattendicke sind 1 bis etwa 100 Bögen übereinanderliegend in der
Hitze verpreßt.
[0016] Die Kernschicht kann auch aus unter Druck verfestigtem Vliesstoff oder Matten aus
Mineralfasern, Glasfasern, Kunststoffasern oder einem Fasergemisch, bevorzugt jedoch
aus Cellulose bestehen. Cellulosehaltige Faserschichten 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-0 081 147).
[0017] Auf der (den) äußere(n) Oberfläche(n) dieser faserhaltigen Kernschicht befindet sich
gegebenenfalls ein Underlay, welches ein hitzehärtbares Aminoplast- oder Phenoplast-Harz
enthält. Diese Schicht besteht z.B. aus einem pigmentierten oder unpigmentierten Vliesstoff
oder Papier.
[0018] Direkt auf die faserhaltige Kernschicht oder auf diese Underlayschicht folgt in einer
bevorzugten Ausführungsform eine durch Strahlung polymerisierte Kunstharzschicht,
die dekorativ ist, d.h. durch zugesetzte Farbstoffe besonderen optischen Effekt oder
dekorative Wirkung zeigt. Auf der dekorativen durch Strahlung polymerisierten Kunstharzschicht
kann noch eine klare, d.h. transparente und farbstofffreie, durch Strahlung polymerisierte
Kunstharzschicht vorhanden sein, welche die äußerste(n) Oberfläche(n) der Platte bildet
(bilden); doch ist es durchaus möglich, diese klare Kunstharzschicht wegzulassen,
so daß dann die dekorative(n) Kunstharzschicht(en) die äußerste(n) Schicht(en) bildet
(bilden).
[0019] Anstelle der dekorativen Kunstharzschicht kann auch eine Dekorschicht auf Basis einer
eingefärbten und/oder bedruckten 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 hitzehärtbares Kunstharz, insbesondere
Aminoplast-Harz, und befindet sich auf Kernschichten, die aus dem bei H.P.L.-Platten
typischen Natronkraftpapier bzw. aus phenolbeharzten wirr abgelegten Holz- oder Cellulosefasern
aufgebaut sind.
[0020] Die für die Herstellung der obersten durch Strahlung polymerisierten Kunstharzschicht
vorgesehenen Verbindungen umfassen durch aktinische Strahlung radikalisch polymerisierbare
Acrylsäureester oder Methacrylsäureester, die einzeln oder zusammen in einem polymerisierbaren
Gemisch vorliegen. Die bevorzugte Komponente ist ein polyfunktionelles, d.h. mehrfach
ungesättigtes, Präpolymeres. Im copolymerisierbaren Gemisch ist neben dieser überwiegenden
Komponente gegebenenfalls eine weitere Komponente mit verdünnender Wirkung vorhanden,
welche 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 eingesetzt.
[0021] 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 radikalisch polymerisierbare Präpolymere ist ein polyfunktionelles
ungesättigtes aliphatisches oder aromatisches Acrylat oder Methacrylat, vorzugsweise
ein ungesättigtes Polyesteracrylat-Oligomeres, insbesondere aber ein aliphatisches
Urethanacrylat-Oligomeres. Aromatische Urethanacrylat-Oligomere führen zwar ebenfalls
zu kratzfesten Oberflächenschichten, vergilben aber nach einiger Zeit bei Außenanwendungen.
[0022] 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. Methacrylsäure und werden deshalb auch als Polyolacrylate bzw.
Polyolmethacrylate bezeichnet. Geeignete Diacrylate sind Ester der Acrylsäure mit
aliphatischen, zweiwertigen Alkoholen, insbesondere Äthylenglykol, 1,2-Propylenglykol,
1,3-Propylenglykol, Butandiolen, 1,6-Hexandiol oder Neopentylglykol, mit aliphatischen
Ätheralkoholen, insbesondere Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Dibutylenglykol,
Polyäthylenglykole oder Polypropylenglykole, mit oxyalkylierten Verbindungen der zuvorgenannten
aliphatischen Alkohole und Ätheralkohole oder auch mit aromatischen 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 Trimethylolpropantriacrylat
und Pentaerythrit-triacrylat.
[0023] Geeignete polyfunktionelle Präpolymere sind außer den bereits genannten Urethanacrylat-
und ungesättigten Polyesteracrylat-Oligomeren auch Epoxyacrylat- und Silikonacrylat-Oligomere,
welche im radikalisch copolymerisierbaren Gemisch vorzugsweise mit den genannten
Diacrylaten oder Triacrylaten verwendet werden.
[0024] 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 Hydroxylgruppen mit Acrylsäure statistisch ungesättigte Acryl-Copolymere. Zur
Herstellung halbendständiger ungesättigter Acryl-Copolymere wird bei der Herstellung
des hydroxylierten Copolymeren die Hydroxylgruppe am Ende der Kette angebracht. Urethanacrylat-Oligomere
werden hergestellt durch Umsetzen von Hydroxygruppen enthaltenden (Meth)acrylsäureestern,
z.B. von Hydroxyethylmethacrylat, mit mehrwertigen Isocyanaten, bevorzugt Diisocyanaten.
Die Di- bzw. Polyisocyanate können bevorzugt Umsetzungsprodukte von Diolen, Polyätherdiolen
oder Polyesterdio len mit einem stöchiometrischen Überschuß an monomerem Di- oder
Polyisocyanat sein.
[0025] Überwiegt im polymerisierbaren Gemisch das polyfunktionelle 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 härtenden Gemisches, die normalerweise
in einem Viskositätsbereich von 20 bis 100 Poise (20°C) liegt, und nimmt vollständig
an der radikalischen Polymerisation teil. Bei der Bestrahlung ergibt sich die Aushärtung
der Beschichtung durch radikalische Polymerisation zwischen den Doppelbindungen des
Präpolymeren und des gegebenenfalls vorhandenen Verdünnungsmonomeren bzw. -oligomeren.
[0026] Beim Aushärten unter Einwirkung von aktinischer Strahlung 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 dagegen keine Photoinitiatoren. Die meisten Photoinitiatoren enthalten
wenigstens eine Carbonylgruppe, die in Konjugation zu einem aromatischen Ring steht.
Gewöhnlich wird ein Photoinitiatorsystem verwendet, das aus mehreren Komponenten
besteht.
[0027] Daneben enthält das durch Strahlung polymerisierte Kunstharz gegebenenfalls zur Erzielung
der gewünschten dekorativen, mechanischen und physikalischen Oberflächeneigenschaften
geeignete Additive wie Weichmacher, Füllstoffe, Farbstoffpigmente, Mittel zur Verbesserung
der Abriebfestigkeit sowie Stabilisatoren. Zu diesen Stoffen gehören beispielsweise
Bariumsulfat, Kieselsäure, Aluminiumoxid und lichtstabile Pigmente.
[0028] Zur Herstellung der dekorativen Platte werden die flüssigen durch Strahlung polymerisierbaren
Verbindungen auf die zu beschichtende Unterlage aufgebracht, z.B. durch Sprühen, Gießen,
ein Rakelsystem, eine Walze oder Siebdruck. 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
Papierschicht oder direkt auf der Kernschicht. In einer weiteren Ausführungsform wird
auf diese dekorative Kunstharzschicht nach der Strahlungshärtung noch eine zusätzliche,
durch Strahlung polymerisierbare Schicht aufgebracht, die allerdings nicht dekorativ
sondern transparent ist.
[0029] Die für den Auftrag der durch Strahlung polymerisierbaren Verbindungen verwendete
Unterlage ist somit eine Papierschicht, eine dekorative Papierschicht oder die obengenannten
Kernschichten auf Basis von Holz, Kunststoff, Metall oder einem Stapel aus weiteren
faserhaltigen 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 vorhandenen 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.
[0030] Das Tränken bzw. Imprägnieren der faserhaltigen Schichten bzw. der Papierschichten
erfolgt beispielsweise durch Eintauchen in ein Bad mit einer das hitzehärtbare Harz
enthaltenden Lösung oder Dispersion bzw. durch Auftragen 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 gewünschten Harzmenge
durch Abstreifen oder Abquetschen, z.B. mit Walzen, vorgenommen.
[0031] Noch vor dem Auftrag der durch Strahlung polymerisierbaren Verbindungen auf die
vorgesehene Unterlage werden die hitzehärtbaren Harze der Unterlage wie üblich vorgehärtet
und getrocknet.
[0032] Während der Strahlungspolymerisation ist die äußerste, noch flüssige Schicht aus
durch Strahlung polymerisierbaren Verbindungen mit einer Folie oder Platte aus Kunststoff
oder Papier oder einer Verbundfolie aus verschiedenen Kunststoffschichten oder Kunststoff-
und Papierschichten mit rauher Oberflächenstruktur abgedeckt, welche für die aktinische
Strahlung ausreichend durchlässig 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
eindringen. 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. transparent, sein und sich dann
auf einer Dekorschicht oder auf einer durch Strahlung polymerisierten dekorativen
Kunstharzschicht befinden. Vorzugsweise werden Folien mit einer Dicke bis zu 0,1
mm eingesetzt, da dickere Abdeckungen für Elektronenstrahlen bzw. UV-Strahlen keine
ausreichende Durchlässigkeit aufweisen oder relativ lange Belichtungszeiten erforderlich
machen. Im allgemein werden Folien mit einer Dicke von 20 bis 60 µm verwendet, da
sie einerseits ausreichend durchlässig für die Strahlung sind und andererseits auch
genügend mechanische Festigkeit aufweisen. Der Einfachheit halber wird im folgenden
von Folien bzw. Abdeckfolien gesprochen.
[0033] Die Kunststoffolie besteht insbesondere aus einer durch biaxiale Streckung orientierten
Polyester- oder Polypropylenfolie. Die rauhe Struktur der zur Abdeckung vorgesehenen
Folie wird beispielsweise durch Zusatz von Pigmenten, zumindest in der Nähe ihrer
äußeren Oberfläche, erzeugt. Diese Oberflächenrauhigkeit beruht auf Erhebungen in
der Folienoberfläche, deren Höhe allerdings im Vergleich zur Foliendicke nur gering
ist und im Bereich von maximal einigen Mikrometern liegt. Die Pigmente bestehen beispielsweise
aus anorganischen Teilchen, insbesondere aus Aluminiumoxid, Aluminiumsulfat, Bariumsulfat,
Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Kaolin, Talk, Siliciumdioxid, Titandioxid oder
Mikroglasperlen, oder organischen Kunststoffpartikeln, die mit dem Kunststoff der
Folie unverträglich und in der Folie teilchenförmig dispergiert sind. Die Pigmente
zeigen gewöhnlich eine Teilchengröße von 0,1 bis 20 µm, wobei die mittlere Teilchengröße
im Bereich von 0,1 bis 4 µm liegt. Ihre Konzentration liegt bei 0,01 bis 10 Gew.-%,
bezogen auf das Foliengewicht. Die Konzentration der Pigmente in der Folie und ihre
Größe wird in Abhängigkeit von der gewünschten Oberflächenrauhigkeit der Kunststoffolie
eingestellt.
[0034] Das Aufbringen der Abdeckfolie auf die flüssige durch Strahlung noch polymerisierbare
Schicht erfolgt dadurch, daß zunächst diese flüssige Schicht in der oben beschriebenen
Weise auf die Unterlage aufgebracht wird und diese dann mit der Abdeckfolie versehen
wird, wobei die rauhe Oberflächenseite der Abdeckfolie mit der flüssigen, polymerisierbaren
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.
[0035] Die Rauhigkeit der Oberfläche wird auf die Oberfläche der durch Strahlung zu polymerisierenden
Schicht übertragen, welche dann die Oberflächenstruktur der Abdeckfolie annimmt und
eine matte Oberfläche erhält. Dieses Ergebnis ist umso überraschender, da der Oberflächenglanz
des Endproduktes durch Verwendung von strukturierten Trennmedien beim abschließenden
Verpressen praktisch nicht mehr herabgesetzt werden kann.
[0036] Zur Einleitung der durch Strahlen bewirkten Polymerisation kann eine übliche Quelle
zur Bildung freier Radikale eingesetzt werden, wie z.B. ein Photoinitiator, oder
es wird einfach nur Hitze zugeführt. Wenn die photopolymerisierbare Schicht Photoinitiatoren
enthält, wird die Polymerisation beim Durchgang unter Quecksilberdampflampen eingeleitet.
Für das Aushärten mittels UV-Strahlung ist die Abwesenheit von Sauerstoff nicht erforderlich.
Die zum Aushärten der polymerisierbaren Verbindungen verwendeten Elektronenstrahlen
haben zweckmäßigerweise 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. Durchführgeschwindigkeit
bestimmt.
[0037] Die für die Beschleunigung der Elektronenstrahlen verwendeten Vorrichtungen sind
im Handel erhältlich. Es handelt sich um die als "Scanner type" und "Linearcathode
type" bekannten Beschleuniger. Durch die Wechselwirkung 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.
[0038] 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 Umhüllung der fertiggestellten Platte
verwenden. Die Unterlagen werden sofern sie ausreichend flexibel sind, zur Lagerung
aufgewickelt oder gleich auf das gewünschte Format zugeschnitten. Wenn die das durch
Strahlung polymerisierte 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.
[0039] 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 Herstellung von H.P.L.-Platten üblich, zu einer
dekorativen Platte in der Hitze verpreßt, wobei die hitzehärtbaren Harze ausgehärtet
werden. Die Temperatur liegt vorzugsweise bei 120 bis 210°C, der Druck im Bereich
von 10 bis 100 bar und die Einwirkungszeit bei 1 bis 30 Minuten.
[0040] 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 abgesenkt
werden.
[0041] 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
Außenanwendungen 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 Vorteil ist, so werden die einzelnen Platten durch jeweils ein
Trennmedium voneinander getrennt. Das Trennmedium ist z.B. eine Papierschicht, Kunststoffolie
oder Metallplatte. Wenn das Trennmedium eine grobe Oberflächenstruktur aufweist, d.h.
Erhebungen oder Vertiefungen, 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 festgelegte Glanzgrad der
Plattenoberfläche kann durch das Trennmedium praktisch nicht mehr verändert werden.
[0042] Die hergestellten dekorativen Platten sind überraschenderweise besonders witterungsbeständig
und äußerst kratzfest, was eventuell auf einer nicht vorhersehbaren Wechselwirkung
zwischen den verschiedenen Harzen oder vielleicht auch auf einer Nachvernetzung der
radikalisch polymerisierbaren Verbindungen bei der Hitzeverpressung beruhen könnte.
Die Kratzfestigkeit und chemische Beständigkeit 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. Darüberhinaus zeigt die Plattenoberfläche einen
stark verringerten Glanz, wie er selbst bei Verwendung von Mattierungsmitteln in der
Oberflächenschicht nicht erreicht werden kann.
[0043] Die Erfindung wird durch die Fig. 1 bis 4 und die nachfolgenden Beispiele näher
erläutert. Die Prozentangaben sind Gewichtsprozent.
[0044] Es zeigt:
Fig. 1 den Ablauf der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensvariante,
Fig. 1a einen Teilquerschnitt durch eine Platte gemäß Fig.1,
Fig. 2 den Ablauf der im Beispiel 2 beschriebenen Verfahrensvariante,
Fig. 3 den Ablauf der im Beispiel 3 beschriebenen Verfahrensvariante.
Fig. 3a einen Teilquerschnitt durch eine Platte gemäß Fig. 2 und 3.
[0045] In den Figuren sind funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Ziffern versehen. In
Fig. 1 wird das teilweise ausgehärtetes 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 teils ausgehärtet, 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. In Fig. 1a und 3a sind
gemäß den Schichtanordnungen der Fig. 1, 2 und 3 verpreßte Platten 14 zu sehen. Der
den Kern bildende Stapel ist mit 13 bezeichnet.
Beispiel 1
[0046] Wie in Fig. 1 gezeigt, wird auf ein zunächst mit hitzehärtbarem Phenol-Formaldehyd-Harz
(Harzauftrag 70 %) imprägniertes Natronkraftpapier 1 nach teilweiser Aushärtung des
Harzes mit Walzen eine pastöse Flüssigkeit 2 (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 Verdünnungsmonomer und 10 Gew.-Tl.
organischer Farbstoffpigmente aufgebracht, wobei sich ein geschlossener Film (Schichtdicke
etwa 80 µm) ausbildet. Unmittelbar danach wird auf diesen Film aus durch Strahlung
polymerisierbaren Verbindungen eine mattierte biaxial gestreckte Monofolie 3 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 absorbierte Strahlungsdosis beträgt 60 kGy.
[0047] Nach Entfernen der Kunststoffolie 3 wird das Papier 1 mit der außen liegenden durch
Strahlung copolymerisierten Kunstharzschicht 2 jeweils auf die Außenseite eines Stapels
13 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 strukturierten Blechen bei 150°C und 80 bar 10
Minuten lang verpreßt. Es hat folgenden Aufbau:
- Dekorative Schicht 2 (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz mit organischen
Farbstoffpigmenten) als äußere Schicht auf einer vorimprägnierten Papier schicht 1,
- 50 Papierbahnen (mit Phenol-Formaldehyd-Harz getränkt) als Kernschicht 13.
- Dekorative Schicht 2 (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz mit organischen
Farbstoffpigmenten) als äußere Schicht auf einer vorimprägnierten Papierschicht 1.
[0048] Die erhaltene 10 mm dicke beidseitig dekorative Platte 14 hat eine Kratzfestigkeit
von größer als 3,0 N (DIN 53799, Teil 10). Sie ist hydrolyseunempfindlich 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 53230).
Die Lichtechtheit dieser Platte erhält die Note 8 (DIN 54004). 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 Reflektometerwert von 20-22, Einstrahlungswinkel 60° bzw. einen
Reflektometerwert von 44-45, Einstrahlungswinkel 85° (DIN 67 530). Nach der Bewitterung
zeigt die Platte keine Verfärbung oder Glanzänderung.
Beispiel 2
[0049] Die viskose durch Strahlung polymerisierbare farbstoffhaltige Flüssigkeit 2 des
Beispiels 1 wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, auf ein vorgehärtetes Phenol-Formaldehyd-Harz
enthaltendes Natronkraftpapier 1 aufgebracht und mit Elektronenstrahlen weitgehend
homogen vernetzt. Die absorbierte Dosis beträgt 5 bis 10 kGy. Auf der Papieroberfläche,
auf der sich die durch Strahlung poly merisierte dekorative Kunstharzschicht 5 befindet,
wird, wie in Fig. 2 gezeigt, mit Walzen oder Rotationssiebdruck eine weitere Schicht
6 aus transparenter - d.h. farbstoffreier - durch Strahlung polymerisierbarer Flüssigkeit
aufgebracht, welche außer dem Farbstoff die gleichen Verbindungen enthält wie die
zuerst aufgebrachte Schicht. Diese Schicht bildet einen geschlossenen Film mit einer
Schichtdicke von etwa 20 µm. Gleich nach Aufbringen dieser zweiten Schicht wird eine
mattierte durch Strecken biaxial orientierte Monofolie 3 aus Polyäthylenterephthalat
auf die nasse Schicht 6 gelegt. Analog Beispiel 1 wird mit Elektronenstrahlen ausgehärtet.
Die absorbierte Strahlungsdosis beträgt 60 kGy. Nach dem Entfernen der Kunststoffolie
3 wird das Papier 1 mit der außen liegenden durch Strahlung copolymerisierten Kunstharzschicht
6 jeweils auf die Außenseite eines Stapels 13 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 6 (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz) als äußerste
Schicht,
- Dekorative Schicht 5 (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz mit organischen
Farbstoffpigmenten) beide Schichten auf einer vorimprägnierten Papierschicht 1,
- 50 Papierbahnen (mit Phenol-Formaldehyd-Harz getränkt) als Kernschicht 13.
- Dekorative Schicht 5 (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz mit organischen
Farbstoffpigmenten)
- Transparente Schicht 6 (durch Strahlung polymerisiertes Kunstharz) als äußerste
Schicht, beide Schichten auf einer vorimprägnierten Papierschicht 1.
[0050] Die erhaltene dekorative Platte 14 zeigt eine Kratzfestigkeit 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 entsprechend einem
Reflektometerwert von 22-24, Einstrahlungswinkel 60°, bzw. einen Reflektometerwert
von 44-45, Einstrahlungswinkel 85° (DIN 67 530).
Beispiel 3
[0051] Auf ein zunächst mit hitzehärtbarem Phenol-Formaldehyd-Harz (Harzauftrag 70%) imprägniertes
Natronkraftpapier 1 wird nach teilweiser Aushärtung des Harzes die pastöse farbstoffhaltige
Flüssigkeit 2 aus durch Strahlung polymerisierbaren Verbindungen des Beispiels 1
aufgebracht, wobei sich ein geschlossener Film (Schichtdicke etwa 80 µm) ausbildet
(vgl. Fig. 3).
[0052] Auf eine mattierte Kunststoffolie 3 aus Polypropylen wird eine transparente Schicht
6 aus einer pastösen, farbstoffreien Flüssigkeit aus den gleichen durch Strahlung
polymerisierbaren Verbindungen aufgebracht (Schichtdicke etwa 20 bis 40 µm). Das Papier
1 und die Kunststoffolie 3 werden dann blatt- oder bahnförmig übereinandergebracht,
so daß die beiden Flüssigkeitsschichten 2,6 in Kontakt miteinander treten. Dabei ist
darauf zu achten, daß sich keine Lufteinschlüsse bilden. Mittels Elektronenstrahlen,
welche durch die Kunststoffolie 3 auf die flüssigen Schichten 2,6 auftreffen, erfolgt
eine Vernetzung der polymerisierbaren Verbindungen. Die absorbierte Dosis beträgt
60 kGy. Nach dem Entfernen der Kunststoffolie 3 wird das Papier 1 mit der polymerisierten
Oberflächenschicht 2,6 durch Hitzeverpressung mit einem Papierstapel 13 wie im Beispiel
2 beschrieben zu einer dekorativen Platte 14 weiterverarbeitet.
[0053] 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 überraschenderweise
eine wesentlich höhere Oberflächenhärte der Platte erhalten.
[0054] 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, Einstrahlungswinkel
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 verwendet,
welche der äußersten Schicht der Platte z.B. eine orangenstrukturähnliche Oberflächenbeschaffenheit
verleihen. Durch Zusatz von Mattierungsmittel in die Oberflächenschicht lassen sich
noch niedrigere Reflektometerwerte erreichen, die etwa bei 30 bis 36, Einstrahlungswinkel
20°, bzw. etwa 75, Einstrahlungswinkel 60°, liegen. Die erfindungsgemäß besonders
niedrigen Glanzwerte lassen sich allerdings nur durch die speziellen Maßnahmen bei
der Polymerisation der Kunstharzschicht erreichen.
1. Dekorative Platte umfassend eine Kernschicht (13) und ein- oder beidseitige dekorative
Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die äußerste Schicht (2,6) der Platte
(14) auf wenigstens einer der beiden Plattenoberflächen überwiegend aus einem Kunstharz
aus einer oder mehreren durch Strahlung polymerisierten Komponenten aufgebaut ist,
ausgewählt aus der Gruppe der ungesättigten Acrylate und Methacrylate, daß diese Schicht
(2,6) bei einer Kratzbeanspruchung von mindestens 1,5 Newton, vorzugsweise 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 gekennzeichnet, daß das Kunstharz aus
einem Epoxyacrylat- oder Siliconacrylat-, vorzugsweise einem Polyesteracrylat, insbesondere
aus 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 Atherpolyolen, oder den entsprechenden Methacrylaten durch Strahlung
polymerisiert ist.
3. Dekorative Platte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Präpolymere
ein aliphatisches Urethanacrylat-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 polymerisierte äußerste Schicht (2) der Platte (14) dekorativ
ist und sich gegebenenfalls zwischen der Kernschicht (13) und der äußersten Schicht
ein Papier (1) befindet.
5. Dekorative Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die durch Strahlung polymerisierte äußerste Schicht (6) der Platte (14) transparent
ist und sich zwischen der Kernschicht (13) und dieser äußersten Schicht eine dekorative
Schicht (2) befindet, die aus einem Dekorpapier besteht oder die durch Strahlung polymerisierten
Komponenten umfaßt.
6. Verfahren zur Herstellung der dekorativen Platte (14) nach einem der Ansprüche
1 bis 5, wobei man in einem ersten Schritt wenigstens eine flüssige Oberflächenschicht
(2,5,6) welche frei von siliciumhaltigen Pigmenten ist und die durch Strahlung polymerisierbaren
Komponenten des Anspruchs 1 umfaßt, auf eine Unterlage (1) aufträgt und anschließend
in einem zweiten Schritt durch Strahlung polymerisiert, dadurch gekennzeichnet, daß
während des zweiten Schrittes auf der flüssigen Oberflächenschicht (2) eine Folie
(3) oder Platte auf Basis von Kunststoff und/oder Papier mit rauher Oberfläche befindet
und nach dem zweiten Schritt die durch Strahlung polymerisierte Oberflächenschicht
(2) zusammen mit der Unterlage (1) bei erhöhter Temperatur verpreßt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Oberflächenschicht
(5) Farbpigmente und/oder weitere dekorative Additive umfaßt, auf der nach der durch
Strahlung bewirkten Polymerisation gegebenenfalls eine weitere, transparente Oberflächenschicht
(6), welche die durch Strahlung polymerisierbaren Komponenten umfaßt, aufgetragen
wird und diese weitere Oberflächenschicht (6) durch Strahlung polymerisiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage ein
Papier (1) ist, welches hitzehärtbares, teilweise ausgehärtetes Kunstharz enthält,
und daß beim Verpressen das Papier (1) mit der außen liegenden durch Strahlung polymerisierten
Oberflächenschicht (2,5,6) auf einem zur Ausbildung der Kernschicht (13) vorgesehenen
Stapel von Faserschichten, insbesondere Papierschichten, aufliegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch
Strahlung polymerisierte Oberflächenschicht (2,5,6) bei einer Temperatur von 80 bis
220°C und einem Druck von 5 bis 100 bar verpreßt wird.