DE102004014819B4

DE102004014819B4 - Holzwerkstoffplatte und ein Verfahren zum Beschichten einer Sichtseite einer Holzwerkstoffplatte

Info

Publication number: DE102004014819B4
Application number: DE102004014819.8A
Authority: DE
Inventors: Roger Braun
Original assignee: Swiss Krono AG
Current assignee: Swiss Krono AG
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: DE102004014819A1

Abstract

Holzwerkstoffplatte mit einer Rückseite und einer Sichtseite mit einem Dekor, wobei die Sichtseite eine mindestens einlagige Farbschicht aufweist, die von einer Versiegelung aus Melaminharz überdeckt ist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die mindestens einlagige Farbschicht das Dekor bildet, und dass eine wässrige Lösung aus Acrylaten als wasserlösliche Farbe und einem wasserlöslichen Melaminharz, wobei 0,5 Gew.-% bis 50 Gew.-% wasserlösliches Melaminharz in der wässrigen Lösung enthalten sind, zur Herstellung der Farbschicht eingesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine beschichtete Holzwerkstoffplatte und ein Verfahren zum Beschichten einer Sichtseite einer Holzwerkstoffplatte
Beschichtete Holzwerkstoffplatten werden vielfach eingesetzt, sei es als Wandbekleidung, als Fußbodenbelag oder zur Möbelherstellung. Sämtliche bekannten Holzwerkstoffe von Massivholz über Faserplatten verschiedener Dichte, Spanplatten, Sperrholz- oder Massivholzplatten und andere unter Verwendung von Holz hergestellte Werkstoffe kommen dafür in Betracht. Die Sichtseite einer Holzwerkstoffplatte ist dabei üblicherweise mit einem Dekor versehen. Das Dekor ist durch eine weitere Beschichtung versiegelt. Da die auf die Sichtseite aufgebrachten Beschichtungen ein Verziehen der Holzwerkstoffplatte bewirken, ist es üblich, die Rückseite der Platte mit einem Gegenzug zu beschichten, der den Zugkräften, die auf die Sichtseite aufgebracht werden, entgegenwirkt.
Das Dekor wird als bedrucktes Dekorpapier aufgebracht, das mit Kunstharzen versehen ist und auf der Sichtseite der Holzwerkstoffplatte verpresst wird. Über dem Dekorpapier wird – meist in einem Arbeitsgang – ein weiteres, stark mit Kunstharzen getränktes, blattförmiges Overlay angeordnet, das durch Verpressen mit der Holzwerkstoffplatte die Sichtseite versiegelt.
Die DE 199 03 912 A1 offenbart die Kombination aus speziell eingefärbtem Melaminharz mit einem Melaminharz-getränkten Dekorpapier oder Overlay. Die DE 197 51 115 A1 lehrt eine Oberflächenbehandlung mit einer Farbschicht, die zwischen Lackschichten angeordnet ist. Die DE 195 32 819 A1 lehrt eine Beschichtung einer Holzwerkstoffplatte mit UV-härtenden Lacken. Die DE 19730 889 A1 offenbart einen wässrigen Lack zum Auftragen auf Holz, der Acrylate und Melaminharz enthält.
Das Aufbringen von Dekoren mittels Dekorpapier ist weitverbreitet, obwohl dieses Verfahren durchaus nachteilig ist. Insbesondere ist zu erwähnen, dass für die zahlreichen, von den Verbrauchern nachgefragten Muster eine Vielzahl von Dekorpapieren am Lager gehalten werden müssen. Technisch hat sich als nachteilig erwiesen, dass sich die Form der Dekorpapiere beim Verarbeiten erheblich ändert. Durch diese Schwankungen in der Maßgenauigkeit können rapportgebundene Dekore, z. B. Kassettenstrukturen, Muster, die Fliesen- oder Kachelanordnungen etc. wiedergeben. nicht oder nur mit ganz erheblichem Ausschuss hergestellt werden.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Holzwerkstoffplatte mit einem Dekor auf der Sichtseite herzustellen, die industriell und mit maßhaltigem Dekor hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Holzwerkstoffplatte nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Beschichten nach Anspruch 6. Die Holzwerkstoffplatte weist eine Rückseite und eine Sichtseite mit einem Dekor auf, wobei die Sichtseite eine mindestens einlagige Farbschicht aufweist, die von einer Versiegelung aus Melaminharz überdeckt ist. Erfindungsgemäß bildet die mindestens einlagige Farbschicht das Dekor. Zur Herstellung der mindestens einlagigen Farbschicht wird eine wässrige Lösung aus Acrylaten als wasserlösliche Farbe und einem wasserlöslichen Melaminharz eingesetzt, wobei mindestens 0,5 Gew.-% bis 50 Gew.-% des wasserlöslichen Melaminharzes in der wässrigen Lösung enthalten sind.. Kern der Erfindung ist das Ersetzen des üblichen Dekorpapiers durch einen unmittelbaren Farbauftrag auf die Sichtseite der Platte, insbesondere für Platten mit hochbeanspruchter Oberfläche, wie z. B. Fußböden oder Arbeitsflächen. Gegen ein solches Vorgehen bestanden lange Bedenken, weil es nicht möglich schien, ein gleichmäßiges Dekor auf eine Holzwerkstoffplatte aufzudrucken, da die Versiegelung beim Auftragen auf die Sichtseite die Farbpartikel der Farbschicht durch ein ausgeprägtes Schrumpfungsverhalten von der Oberfläche der Holzwerkstoffplatte heruntergerissen hat. Eine zuverlässige und gleichmäßige Bindung konnte durch ein Übereinanderlegen der mindestens zwei Schichten, Farbe und Versiegelung, nicht erreicht werden.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es möglich ist, im industriellen Rahmen Sichtseiten für Holzwerkstoffplatten zu produzieren, die durch unmittelbaren Auftrag einer ein- oder mehrlagigen Farbschicht eine gleichmäßige Dekorschicht ergeben, sofern bereits beim Auftragen der mindestens einen Farbschicht ein Kunstharz zugemischt ist mit mindestens 0,5 Gew.-% bezogen auf den gesamten Farbauftrag.
Diese Farbschicht, die aus wasserlöslicher Farbe und einem wasserlöslichen Kunstharz besteht, wird dann in gewohnter Weise versiegelt, in der Regel durch ein Overlay. Die Versiegelung geschieht durch einen üblichen Pressvorgang bei erhöhtem Druck und erhöhten Temperaturen. Erfindungsgemäß wird Melaminharz als Kunstharz eingesetzt, da es wasserlöslich ist. Erfindungsgemäß werden Acrylate als wasserlösliche Farbe in Mischung mit ebenfalls wasserlöslichem Melaminharz eingesetzt, um eine dekorativ lackierte und versiegelte Sichtseite der Holzwerkstoffplatte zu erreichen. Andere Farbstoffe, sowohl natürliche als auch synthetische, können ebenfalls eingesetzt werden.
Das Kunstharz wird in einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 3 Gew.-% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 Gew.-% bis 25 Gew.-% zugesetzt. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Kunstharz der wässrigen Lösung zudosiert, ausgehend von einer wässrigen Lösung, die 60 Gew.-% Melaminharz als Feststoff kalkuliert enthält.
Werden mehrere Farbschichten nacheinander aufgetragen, so wird bevorzugt, wenn zumindest die letzte Farbschicht vor dem Auftragen der Versiegelung einen Kunstharz-Anteil aufweist. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn jede aufgetragene Farbschicht einen Kunstharz-Anteil aufweist. Die Bindung zwischen Farbschicht und Versiegelung wird – insbesondere mit Blick auf das Schrumpfungsverhalten der Versiegelung – wesentlich verbessert. Die Farbschicht wird nicht durch die während des Aushärtens der Versiegelung schrumpfende Kunstharzschicht beeinträchtigt.
Die Versiegelung wird in einfacher Weise wie bisher durch Auflegen eines Overlays, eines meist faserverstärkten Films aus Kunstharz, auf die mindestens eine Farbschicht, und durch anschließendes Verpressen des Overlays mit der Holzwerkstoffplatte bewirkt. Grundsätzlich ist aber auch jede andere Art der Versiegelung möglich, z. B. das Aufgießen oder Aufwalzen einer Versiegelung.
Übliche Verarbeitungsbedingungen für das Aufbringen eines Overlays sind eine Presstemperatur von ca. 140°C bis ca. 190°C am Film bei einem Pressdruck von ca. 100 bis ca. 500 bar. Diese Reaktionsbedingungen werden für ca. 8 bis ca. 20 Sekunden aufrecht erhalten.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sichtseite der Holzwerkstoffplatte aufgeraut. Die aufgeraute Sichtseite kann durch das Aufbringen von Raukörpern hergestellt sein. Raukörper im Sinne dieser Erfindung sind sämtliche Partikel, die auf die Sichtseite der Platte, oberhalb oder unterhalb des Overlays, aber auch im Overlay auf die Sichtseite der Holzwerkstoffplatte aufgebracht werden. Bevorzugt werden Sand, Korund und Metallpartikel, entweder sortenrein oder in Mischung auf die Sichtseite aufgebracht. Die Raukörper werden vorzugsweise durch das Aufbringen des Overlays auf der Holzwerkstoffplatte fixiert, wenn diese Versiegelung auf die Sichtseite aufgepresst wird. Auf diese Weise können mit wenigen Verfahrensschritten Fußböden hergestellt werden, die besonders rutschfest sind.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffplatte wird besonders vielseitig, wenn die Bedingungen der DIN 13239 auch für die höchste Beanspruchungsklasse für Fußböden aus Holzwerkstoff, z. B. Spanplatten, mittel- oder hochdichten Faserplatten oder dergleichen, erreicht wird. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Beschichtung der Sichtseite durch die Versiegelung gegeben, wenn die darunter angeordnete Farbschicht Kunstharzanteile enthält. Insbesondere für den Einsatz als Fußbodenplatte wird bevorzugt, wenn die Versiegelung z. B. durch Aufbringen eines geeigneten Overlays besonders abriebfest ausgelegt ist, so dass die ein- oder mehrlagige Farbschicht nicht durch häufiges Betreten vorzeitig verschlissen wird. Gleiches gilt auch für eine chemikalienresistente Versiegelung, die säure- und laugenfest ist sowie für eine Beschichtung, die hitzebeständig ist, z. B. gegen Glut und heiße Gegenstände.
Es ist als weiterer Vorteil der Erfindung anzusehen, wenn durch das verbesserte Aufbringen der Versiegelung auch der Gegenzug auf der Rückseite der Holzwerkstoffplatte schwächer dimensioniert werden kann, da die durch das Schrumpfen der Kunstharz-Versiegelung induzierten Kräfte schwächer ausfallen, wenn zusammen mit der mindestens einen Farbschicht auch Kunstharz-Anteile auf die Sichtseite der Patte aufgetragen werden. Schon das Weglassen des Dekorpapiers spart trotz des Zusatzes von Kunstharz in der Farbschicht in der Summe erhebliche Mengen an Kunstharz. Da das Kunstharz ein sehr erheblicher Kostenfaktor ist, erweist sich das neue Verfahren als weitaus wirtschaftlicher als die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit den folgenden Schritten durchgeführt:

– Herstellen mindestens einer wässrigen Lösung aus Acrylaten als wasserlösliche Farbe und wasserlöslichen Melaminharz, wobei 0,5 Gew.-% bis 50 Gew.-% wasserlösliches Melaminharz in der wässrigen Lösung enthalten sind,
– Aufbringen mindestens einer Farbschicht durch Auftragen der mindestens einen wässrigen Lösung auf die Sichtseite der Holzwerkstoffplatte,
– Trocknen der mindestens einen Farbschicht,
– Aufbringen einer Versiegelung aus Melaminharz und
– Aushärten der Versiegelung.

Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt damit, die für das Bedrucken der Sichtseite erforderliche, wässrige Lösung herzustellen. Dieser Lösung sind zum einen Farbstoffe zuzusetzen, erfindungsgemäß Acrylate, aber auch andere synthetische oder natürliche Farbstoffe, die in wässriger Lösung verarbeitet werden. Die Farbstoffe auf Acrylatbasis sind vorzugsweise temperatur- und druckresistent, damit während des Aushärtens der Versiegelung keine unerwünschten Farbveränderungen auftreten. Zum anderen werden dieser wässrigen Lösung erfindungsgemäß mindestens 0,5 Gew.-% eines wasserlöslichen Kunstharzes zugesetzt.
Dieses Kunstharz kann vorzugsweise als Ansatz zudosiert werden, bei dem eine wässrige Lösung mit ca. 60 Gew.-% Feststoff eines wasserlöslichen Kunstharzes, insbesondere Melaminharz, zu der wässrigen Acrylatlösung gegeben werden. Zwischen den unterschiedlichen Kunststoffverbindungen kommt es weder beim Aufdrucken auf die Holzwerkstoffplatte noch beim Trocken der Farbschicht zu einer Reaktion. Es wird sehr bevorzugt, wenn die Trocknung der Farbschicht nicht dazu führt, dass die Kunstharzkomponente bereits aushärtet.
Das Auftragen der Farbschicht kann auf vielfältige Weise erfolgen. Eine übliche Vorgehensweise setzt voraus, dass mit einer ersten Auftragsvorrichtung (Rakel, Walze, Düse) ein Haftgrund aufgetragen wird. Dann wird mit einer zweiten Auftragsvorrichtung, üblicherweise einer Walzenanordnung, ein oft flächig deckender Farbauftrag bewirkt. Mit einer dritten Auftragsvorrichtung, in der Regel wieder einer Walzenanordnung, wird dann ein Muster (Holzdekor, Fugen- oder Schattenfugen-Anordnung, Naturstein-Imitationen oder dgl.) aufgetragen. Mindestens bei einem der vorgenannten Auftragsschritte ist der wässrigen Lösung mindestens ca. 0,5 Gew.-% eines wasserlöslichen Kunstharzes zugesetzt. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird in sämtlichen vorgenannten Auftragsschritten der jeweils aufgetragenen wässrigen Lösung zwischen ca. 0,5 Gew.-% und ca. 50 Gew.-% eines wasserlöslichen Kunstharzes zugesetzt, vorzugsweise zwischen ca. 3 Gew.-% und ca. 30 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen ca. 5 Gew.-% und ca. 25 Gew.-%. Der Farbauftrag wird dann üblicherweise getrocknet.
Danach wird die Versiegelung aus Melaminharz, aufgebracht und ausgehärtet. Es wird zwar bevorzugt, wenn das der Farbschicht zugesetzte Kunstharz mit dem für die Versiegelung der Holzwerkstoffplatte verwendeten Kunstharz identisch ist. Erforderlich ist dies aber nicht. Entscheidend ist vielmehr, dass der in der Farbschicht enthaltene Kunstharz-Anteil von mindestens 0,5 Gew.-% beim Aushärten der Versiegelung verhindert, dass die Farbschicht von der Sichtseite gelöst oder in anderer Weise beeinträchtigt wird.
Die Bedingungen für eine Versiegelung sind vorstehend beispielhaft aufgeführt. Da die Reaktionsbedingungen der Presse auch in Abhängigkeit von der Menge des Kunstharzes gewählt werden, liegt auch hier erhebliches Potential für das Einsparen von Pressenergie und -zeit.
Dieses Verfahren ermöglicht es, auch für hoch beanspruchte Fußbodenplatten bzw. -paneele auf die Verwendung von Dekorpapieren zu verzichten. Die weitere Verarbeitung der Holzwerkstoffplatten mit bedruckter und versiegelter Sichtseite unterscheidet sich nicht von den bekannten Platten. Es können ohne Wechsel von Werkzeug oder Verarbeitungsvorrichtungen Paneele oder Leisten oder andere Halb- und Fertigwaren hergestellt werden.
Weitere Kostenvorteile ergeben sich, wenn – gerade bei Auftrag eines Haftgrunds – sowohl auf geschliffene als auch auf ungeschliffene Sichtseiten eine Farbschicht aufgetragen werden kann.
An dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel werden Details der Erfindung näher erläutert:
Auf eine Hartfaserplatte, die zu einem Dekorpaneel verarbeitet werden soll, wird mittels Walze ein Haftgrund aufgetragen. Auf den Haftgrund wird eine erste Farbschicht aufgewalzt und getrocknet. Auf diese erste Farbschicht wird mittels einer Walze, in die ein Dekor eingeätzt ist, eine zweite Farbschicht aufgewalzt. Durch Auftragen der zweiten Farbschicht wird das in die Walze eingeätzte Dekor auf der Oberseite der Hartfaserplatte abgebildet. Auch diese Farbschicht wird getrocknet. Die Farben, die für die erste und die zweite Farbschicht eingesetzt werden, sind wässrige Lösungen. Sie weisen jeweils Acrylate als Farbpartikel auf. Zudem ist jeder Farbe ein Anteil von 15 Gew.-% eines Melaminharzes zugesetzt. Das Melaminharz wird in wässriger Lösung (60 Gew.-% Melamin) zudosiert, bis der Anteil von 15 Gew.-% in der Farbe erreicht ist. Das Zumessen des Kunstharzes ändert die Verarbeitungseigenschaften der Farbe nicht.
Nach dem Trocknen der beiden Farbschichten ist das zugesetzte Melaminharz noch nicht ausgehärtet. Es ist noch reaktiv.
Die Versiegelung wird als Overlay aufgebracht, also in Form eines Blattes, das überwiegend aus noch nicht ausgehärtetem Kunstharz, in diesem Fall Melamin, besteht, und das darüber hinaus ein Fasergerüst aufweist.
Die Verarbeitung von Overlays auf Paneelen ist bekannt. Das Overlay stimmt in seinen Abmessungen im Wesentlichen mit den Abmessungen des Paneels überein. Es wird ausgerichtet und dann unter Einwirkung von Hitze und Druck auf der Hartfaserplatte fixiert, in der Regel verpresst. Beim Fixieren der Versiegelung reagiert auch das noch nicht ausgehärtete Melamin in den beiden Farbschichten. Trotz harter Beanspruchung in Abriebtest zeigt sich, dass die auf die Oberfläche der Hartfaserplatte aufgetragenen Farb- und Versiegelungsschichten fest miteinander verbunden sind und sich nicht voneinander lösen.

Claims

Holzwerkstoffplatte mit einer Rückseite und einer Sichtseite mit einem Dekor, wobei die Sichtseite eine mindestens einlagige Farbschicht aufweist, die von einer Versiegelung aus Melaminharz überdeckt ist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die mindestens einlagige Farbschicht das Dekor bildet, und dass eine wässrige Lösung aus Acrylaten als wasserlösliche Farbe und einem wasserlöslichen Melaminharz, wobei 0,5 Gew.-% bis 50 Gew.-% wasserlösliches Melaminharz in der wässrigen Lösung enthalten sind, zur Herstellung der Farbschicht eingesetzt wird.
Holzwerkstoffplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Farbschichten auf die Sichtseite der Holzwerkstoffplatte aufgetragen sind, von denen mindestens eine Farbschicht mindestens 0,5 Gew.-% Kunstharz enthält.
Holzwerkstoffplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Farbschicht hergestellt ist durch eine wässrige Lösung, aufweisend einen Melaminharz-Anteil 3 Gew.-% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 Gew.-% bis 25 Gew.-%.
Holzwerkstoffplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung als Farbstoffe neben den Acrylaten auch andere synthetische oder natürliche Farbstoffe enthält.
Holzwerkstoffplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Sichtseite der Holzwerkstoffplatte Raukörper aufgebracht sind.
Verfahren zum Beschichten einer Sichtseite einer Holzwerkstoffplatte mit einem Dekor und einer Versiegelung mit den Schritten: – Herstellen mindestens einer wässrigen Lösung aus Acrylaten als wasserlösliche Farbe und einem wasserlöslichen Melaminharz, wobei 0,5 Gew.-% bis 50 Gew.-% wasserlösliches Melaminharz in der wässrigen Lösung enthalten sind, – Aufbringen mindestens einer Farbschicht, die das Dekor bildet, durch Auftragen der mindestens einen wässrigen Lösung auf die Sichtseite der Holzwerkstoffplatte, – Trocknen der mindestens einen Farbschicht, die das Dekor bildet, – Aufbringen der Versiegelung aus Melaminharz und – Aushärten der Versiegelung.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Farbschichten aufgetragen werden, von denen mindestens eine Farbschicht mindestens 0,5 Gew.-% Kunstharz enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, dass das Trocknen der Farbschichten unter Bedingungen, insbesondere bei Temperaturen, erfolgt, bei denen das Melaminharz, das der wässrigen Lösung zugesetzt ist, noch nicht aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelung aus Melaminharz als Overlay aufgelegt, aufgewalzt oder aufgegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Melaminharz der wässrigen Lösung als wässrige Lösung mit mindestens 60 Gew.-% Melaminharz zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Versiegelung, Raukörper aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrigen Lösung als Farbstoffe neben den Acrylaten auch andere synthetische oder natürliche Farbstoffe zugesetzt werden.