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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines photolumineszenten
Formkörpers, insbesondere einer Platte, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie auf
einen nach einem solchen Verfahren herstellbaren photolumineszenten
Formkörper, insbesondere eine Platte, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 9.
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Unter
Photolumineszenz wird hier die Eigenschaft bestimmter Verbindungen
verstanden, Licht des sichtbaren Bereichs zu emittieren, nachdem
sie selber zuvor durch Licht des sichtbaren Bereichs oder andere
elektromagnetische Strahlung angeregt wurden. Dabei kann der Zeitraum
der Emission des Lichts nach der Anregung sehr unterschiedlich lang sein.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind solche photolumineszenten
Substanzen bevorzugt, die über einen längeren
Zeitraum nach ihrer Anregung nachleuchten.
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STAND DER TECHNIK
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Photolumineszente
Farben und Kunststofffolien, in die Pigmente mit photolumineszenten
Eigenschaften eingebettet sind, sind bekannt. So läge es nahe,
zur Herstellung eines photolumineszenten Formkörpers, insbesondere
einer Platte, einen Grundkörper mit einer photolumineszenten
Farbe oder einer photolumineszenten Kunststofffolie zu beschichten.
Der hieraus resultierende Schichtaufbau wäre jedoch für
viele Anwendungszwecke nicht ausreichend beständig. So
würden im Falle derart beschichteter Platten aus Holzwerkstoffen
der Verbund zwischen Beschichtung und Platte beim Zersägen
im Bereich der Schnittkante leicht verloren gehen. Zudem sind die
bekannten photolumineszenten Kunststofffolien nicht von der notwendigen
Oberflächenstabilität, insbesondere nicht von
der notwendigen Abriebfestigkeit, wie sie für viele Anwendungen
von Platten benötigt wird, in denen photolumineszente Eigenschaften
von Interesse wären, wie beispielsweise dem Ladenmöbel-
und Küchenmöbelbau.
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Dauerhafte
Verbunde werden beim Herstellen von Holzwerkstoffplatten durch heißes
Verpressen von mit heiß aushärtenden Bindemitteln
versetzten Holzteilchen oder Holzfasern erreicht. Auch beim Herstellen
sogenannter Schichtpressstoffplatten erfolgt ein gemeinsames Heißverpressen
der Schichten, bei dem diese durch ein heiß aushärtendes Kunstharz
dauerhaft miteinander verbunden werden.
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Bei
sogenannten Laminaten handelt es sich um Schichtpressstoffplatten
mit einer Trägerplatte, auf die zunächst ein an
seiner Rückseite mit Kunstharz beschichtetes Dekor-Papier
aufgebracht wird, das üblicherweise ein Holzdekor aufweist.
Anschließend wird ein an seiner Rückseite ebenfalls
mit Kunstharz beschichtetes Overlay-Papier aufgelegt, bevor der
Schichtaufbau heiß verpresst wird. Das transparente oder
zumindest transluzente Overlay-Papier dient zum einen dazu, die
optische Wirkung des Dekor-Papiers an diejenige einer echten lackierten
Holzoberfläche anzunähern. Es ist aber auch ein
Schutz für das Dekor-Papier gegen Abrieb. Die Abriebfestigkeit
eines Laminats wird regelmäßig dadurch weiter
erhöht, dass in das Kunstharz zum Anbinden des Overlay-Papiers
ein harter Zuschlag in Form von zum Beispiel Korundpartikeln eingebracht wird.
Vorteilhafterweise liegt dieser harte Zuschlag beim Verpressen des
Schichtaufbaus auf der den Pressplatten abgekehrten Seite des Overlay-Papiers,
so dass die Pressplatten durch den harten Zuschlag nicht direkt
beansprucht und entsprechend schnell verschlissen werden.
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Aus
der
DE 20 2004
014 293 U sind durchgefärbte Faserplatten bekannt,
bei denen den Holzfasern Farbpigmente zugesetzt werden.
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Aus
der
EP 1 775 086 A sind
in hellen Farben eingefärbte Holzfaserplatten bekannt,
bei denen zuvor gebleichte Holzfasern mit Farbstoffen versetzt werden,
bevor die Holzfasern beleimt und anschließend heiß zu
den Faserplatten verpresst werden.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines photolumineszenten Formkörpers, insbesondere einer
Platte, und einen photolumineszenten Formkörper, insbesondere
eine Platte, aufzuzeigen, die gegenüber herkömmlichen
Formkörpern, insbesondere Platten, mit minimalem Zusatzaufwand
herstellbar sind und gegenüber solchen herkömmlichen
Formkörpern keine Nachteile bei der Verarbeitbarkeit aufweisen.
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LÖSUNG
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
1 und einen photolumineszenten Formkörper mit den Merkmalen
des unabhängigen Patentanspruchs 9 gelöst. Die
abhängigen Patentansprüche betreffen bevorzugte
Ausführungsformen des neuen Verfahrens und des neuen Formkörpers.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei
dem neuen Verfahren zur Herstellung eines photolumineszenten Formkörpers,
insbesondere einer Platte, auf der Basis eines im Heißpressverfahren
hergestellten, einen Kunstharzanteil aufweisenden Grundkörpers
und von Pigmenten mit photolumineszenten Eigenschaften werden die
Pigmente in eine oberflächennahe Schicht des Grundkörpers
eingebracht. Das heißt, die Pigmente liegen innerhalb des
Grundkörpers vor, der im Pressverfahren hergestellt wird.
Sie gelangen also mit in die Presse und sind Teil des durch Heißverpressen
unter Aushärtung aller Kunstharzanteile hergestellten dauerhaften
Verbunds. Dabei sind die Pigmente, damit ihre photolumineszenten
Eigenschaften genutzt werden, in einer oberflächennahen
Schicht vorgesehen. Dies bedeutet, dass sie nicht auf der Oberfläche
des Grundkörpers liegen, sondern geschützt in
eine an die Oberfläche angrenzende oder sogar unterhalb
der Oberfläche endende Schicht eingebettet sind. Dabei
ist es zwar nicht ausgeschlossen, dass die Pigmente über den
gesamten Grundkörper verteilt sind. Dies ist aber keinesfalls
bevorzugt, da weit im Inneren des Grundkörpers liegende
Pigmente ihre photolumineszente Eigenschaften nicht zeigen können,
da sie weder von anregender elektromagnetischer Strahlung erreicht werden,
noch von ihnen emittiertes Licht bis nach außen dringen
würden. Im engeren Sinne bedeutet das Einbringen der Pigmente
in eine oberflächennahe Schicht des Grundkörpers daher,
dass die photolumineszenten Pigmente nur in eine Teilschicht des Grundkörpers
eingebracht werden.
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Vorzugsweise
werden die photolumineszenten Pigmente über den Kunstharzanteil
des Grundkörpers in die oberflächennahe Schicht
eingebracht. Das heißt, sie werden dem Kunstharzanteil
der oberflächennahen Schicht zugeschlagen und mit diesem in
die Vorform eingebracht, die dann heiß zu dem Grundkörper
verpresst wird. Hierdurch wird eine genaue Lokalisierung und Dosierung
der Pigmente erreicht.
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Die
photolumineszenten Pigmente können in eine Schicht auf
der Basis von Lignocellulose haltigen Fasern oder Teilchen eingebettet
werden, insbesondere in eine Deckschicht einer Holzwerkstoffplatte.
Bevorzugt ist es in jedem Fall, wenn die oberflächennahe
Schicht mit den photolumineszenten Pigmenten vor einem Heißverpressen
mit einer transluzenten Deckschicht abgedeckt wird. Auf diese Weise wird
ein Kontakt der photolumineszenten Pigmente mit den Pressplatten
verhindert. Dabei ist die Verhinderung eines solchen Kontakts möglicherweise
auch deshalb von Vorteil, weil die Pigmente weniger stark erhitzt
werden. Normalerweise sind photolumineszente Pigmente für
industrielle Anwendungen jedoch in den hier relevanten Temperaturbereichen
thermisch stabil. Sie sind jedoch von einer solchen Größe,
dass ein mechanischer Kontakt mit den Pressplatten zu einer erhöhten
mechanischen Beanspruchung der Pigmente aber vor allem auch der
Pressplatten führt, die durch eine Deckschicht verhindert wird.
Damit die Deckschicht gleichzeitig den Lichtaustritt von den photolumineszenten
Pigmenten und auch deren Anregung nicht behindert, muss sie zumindest
transluzent sein. Sie kann dann gezielt eine diffuse Streuung des
von einzelnen photolumineszenten Pigmenten ausgehenden Lumineszenzlichts
bewirken. Die transluzente Deckschicht kann aber auch transparent
sein.
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Konkret
kann die transluzente Deckschicht ein kunstharzgetränktes
Overlay-Papier sein, wie es in sogenannten Laminaten nach dem Stand
der Technik als Deckschicht Verwendung findet.
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Noch
konkreter können die Pigmente in eine Kunstharzschicht
eingebettet werden, die vor dem Aufbringen des Overlay-Papiers auf
den restlichen Grundkörper auf die Rückseite des
Overlay-Papiers aufgetragen wird. Grundsätzlich spricht
natürlich nichts dagegen, die Kunstharzschicht mit den
Pigmenten auf den restlichen Grundkörper aufzubringen und
dann das Overlay-Papier aufzulegen. Die zuvor beschriebene Verfahrensweise
hat sich allerdings als Industriestandard für die Herstellung
von Laminaten herausgebildet, bei denen dieser Kunstharzschicht ein
die Abriebfestigkeit erhöhender Zuschlag zugeschlagen wird.
Ein solcher Zuschlag kann bei einem erfindungsgemäßen
Verfahren zusätzlich vorgesehen werden.
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Die
Pigmente können auf allen Hauptseiten des Grundkörpers
in jeweils eine oberflächennahe Schicht eingebracht werden.
Ein derart symmetrischer Aufbau stellt die Verwendbarkeit des jeweiligen Formkörpers
unabhängig von seiner Orientierung sicher. Viele Formkörper
weisen aber von vorn herein eine definierte Sichtseite auf. Dann
ist es – allein um den Einsatz hochwertiger photolumineszenter
Pigmente mengenmäßig zu begrenzen – von
Vorteil, die Pigmente nur einer oberflächennahen Schicht
an der Sichtseite zuzuschlagen.
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Bei
einem erfindungsgemäßen photolumineszenten Formkörper
liegen die Pigmente in einer oberflächennahen Schicht des
im Heißpressverfahren hergestellten Grundkörpers
vor. Sie sind dort vorzugsweise in dem Kunstharzanteil der oberflächennahen
Schicht zu finden. Die weiteren Merkmale des neuen photolumineszenten
Formkörpers wurden bereits anhand der Verfahrensschritte
erläutert, die diese Merkmale unmittelbar zur Folge haben.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ
oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend
von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere
den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer
Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu
entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche
ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen
der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt.
Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen
dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese
Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche
kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen
aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert und beschrieben.
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1 zeigt
einen Schichtaufbau einer ersten photolumineszenten Platte im Querschnitt.
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2 zeigt
den Schichtaufbau einer zweiten photolumineszenten Platte mit zusätzlichen
transluzenten Deckschichten im Querschnitt.
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3 zeigt
einen Schichtaufbau einer photolumineszenten Platte mit nur einer
photolumineszenten Sichtseite im Querschnitt.
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4 zeigt
einen photolumineszenten Schichtpressstoff in Form eines sogenannten
Laminats im Querschnitt.
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5 skizziert
die Herstellung des Laminats gemäß 4;
und
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6 zeigt
eine einseitig photolumineszente Holzwerkstoffplatte im Querschnitt.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die
in 1 als Beispiel für einen Formkörper 1 skizzierte
Platte 2 ist eine Holzwerkstoffplatte 3, insbesondere
eine Faser- oder Spanplatte. Die Holzwerkstoffplatte 3 weist
hier einen dreischichtigen Aufbau auf, der symmetrisch zu einer
Mittelebene 19 ausgebildet ist. Der Schichtaufbau umfasst
eine Mittelschicht 4, und zwei Deckschichten 5,
wobei die Mittelschicht 4 und die Deckschichten 5 eine
sich zumindest dadurch unterscheidende Zusammensetzung aufweisen,
dass den Deckschichten 5 Pigmente 6 mit photolumineszenten
Eigenschaften zugesetzt sind, die in der Mittelschicht 4 nicht
vorliegen. In aller Regel sind auch die Holzteilchen bzw. -fasern der
unterschiedlichen Schichten 4 und 5 von unterschiedlicher
Zusammensetzung und/oder unterschiedlichem Aufbau. Das Bindemittel,
mit dem die Holzteilchen bzw. -fasern gebunden sind, muss bei den
Schichten 4 und 5 ebenfalls nicht identisch sein. Dem
Bindemittelanteil der Deckschichten 5 sind die Pigmente 6 zugesetzt,
so dass sie durch den Bindemittelanteil in der jeweiligen Deckschicht 5 fixiert sind.
Die in die Deckschichten 5 eingebetteten Pigmente 6 weisen
photolumineszente Eigenschaften in dem Sinne auf, dass sie durch
elektromagnetische Strahlung von außen angeregt werden
und aufgrund dieser Anregung sichtbares Licht über einen
längeren Zeitraum nach der Anregung emittieren. Auf diese
Weise sind sie auch in der Dunkelheit für gewisse Zeit
selbstleuchtend.
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Die
Holzwerkstoffplatte 3 gemäß 2 weist zusätzlich
zu dem Schichtaufbau gemäß 1 transzluzente
Deckschichten 7 über den Deckschichten 5 auf.
Auch die zusätzlichen transluzenten Deckschichten 7 sind
Teil eines Grundkörpers 8, der in einem Heißpressverfahren
unter Aushärtung von Kunstharz als Bindemittel hergestellt
wurde und so einen dauerhaften Verbund darstellt. Die transluzenten
Deckschichten 7 haben dabei einen unmittelbaren Kontakt
der die Pigmente 6 enthaltenen Deckschichten 5 mit
den Pressplatten verhindert und so eine erhöhte Abnutzung
der Pressplatten durch die Pigmente 6 ebenso vermieden
wie eine thermische und mechanische Beanspruchung der Pigmente 6.
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Die
Platte 2 gemäß 3 als weiteres
Beispiel für einen erfindungsgemäßen
Formkörper 1 basiert auf einer Holzwerkstoffplatte 9 ohne
eingebettete Pigmente 6. Diese Holzwerkstoffplatte 9 ist
jedoch mit Farbpigmenten 10 durchgefärbt, beispielsweise dunkelgrün.
Auf einer Sichtseite 11 der Platte 2 ist ein Overlay-Papier 12 angebracht,
und zwar über eine Kunstharzschicht 13, wobei
dieser gesamte Schichtaufbau zu dem Grundkörper 8 heiß verpresst ist.
Der Grundkörper 8 ist entsprechend ein Schichtpressstoff 14.
Hier sind die photolumineszenten Partikel 6 in die Kunstharzschicht 13 unter
dem Overlay-Papier 12 eingebettet. Durch das transluzente Overlay-Papier 12 ist
sowohl die Farbe der Holzwerkstoffplatte 9 zu erkennen
als auch ein Austritt des von den photolumineszenten Partikeln 6 emittierten
Lumineszenzlichts möglich.
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4 skizziert
einen Schichtaufbau eines typischen Laminats 11 nach dem
Stand der Technik basierend auf einer Holzwerkstoffplatte 9,
auf die zunächst über eine Kunstharzschicht 15 ein
blickdichtes Dekorpapier 16 auflaminiert ist und darüber
das Overlay-Papier 12 mit Hilfe der Kunstharzschicht 13. Gemäß der
vorliegenden Erfindung sind die photolumineszenten Partikel 6 auch
hier in die Kunstharzschicht 13 eingebettet.
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5 skizziert,
wie die photolumineszenten Partikel 6 als Zuschlag zu der
Kunstharzschicht 13 zunächst auf die Rückseite
des Overlay-Papiers 12 aufgebracht und dann mit diesem
auf das Dekorpapier 16 auflaminiert werden. Die hierfür
benötigte Technologie ist vorhanden, da auch schon bislang harte
Zuschläge beispielsweise in Form von Korundpartikeln zu
der Kunstharzschicht 13 üblich sind, um die Abriebfestigkeit
des Laminats 11 gemäß 4 an seiner
Oberfläche zu erhöhen. Solche Korundpartikeln 17 sind
hier ebenfalls vorhanden, um eine sowohl abriebfeste als auf selbstleuchten
Oberfläche der Platte 2 bereitzustellen. Die photolumineszenten Partikel 6 weisen
typische Abmessungen auf, die von derselben Größenordnung
wie die Abmessung derartiger Zuschläge 17 sind
und bei etwa 50 μm liegen. Das Overlay-Papier 12 hat
ein übliches Papiergewicht von 20 bis 50 g/m2,
insbesondere von überwiegend 25 g/m2,
und ist mit Melaminharz imprägniert. Der Harzanteil liegt üblicherweise
zwischen 200 und 500%, je nach der vorgesehenen Verwendung der Platte 2.
Der Anteil der Pigmente 6 richtet sich nach der gewünschten
Leuchtkraft bzw. den bestehenden Kostengrenzen für die
Platte 2, da der Preis der Pigmente nach heutigem Stand
eine Größenordnung von 100 Euro pro kg hat. In
Arbeitsbeispielen der Erfindung wurden ca. 15 bis 30 g/m2 eingesetzt und als ausreichend beurteilt.
Eine typische Schichtdicke des Overlay-Papiers 12 und eine
typische Schichtdicke der Kunstharzschicht 13 liegen im
unverpressten Zustand jeweils bei 0,1 mm und werden durch das Heißverpressen
nur unwesentlich komprimiert. Damit erstreckt sich die Kunstharzschicht 13 mit
den Pigmenten 6 über eine Tiefe von ca. 0,1 bis
0,2 mm unterhalb der Oberfläche der fertigen Platte 2.
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6 skizziert
eine Holzwerkstoffplatte 3, die einen grundsätzlich
homogenen und zu ihrer Mittelebene 19 symmetrischen Aufbau
aufweist. An einer Seite sind jedoch die photolumineszenten Partikel 6 in
einer oberflächennahen Schicht 18 vorgesehen,
die bis an die Oberfläche der Holzwerkstoffplatte 3 reicht.
Die photolumineszenten Pigmente 6 wurden zur Herstellung
dieser Holzwerkstoffplatte 3 vor dem Heißverpressen
des Grundkörpers 8 auf eine Vorform des Grundkörpers 8 aufgestreut
und leicht, d. h. auf geringe Tiefe in deren Oberfläche
eingearbeitet. Dieses leichte Einarbeiten der Pigmente 6 ergibt
sich in aller Regel automatisch bei dem üblichen Kalibrieren
der Vorform vor ihrem Heißverpressen zu dem Grundkörper 8.
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In
den Figuren sind die Dicken der verschiedenen Schichten nicht unbedingt
maßstabsgetreu wiedergegeben. Insbesondere ist jede Schicht 5, 13, 18 die
jeweils die Pigmente 6 aufweist, vorzugsweise nur so dick
und nur soweit unterhalb der Oberfläche des Formkörpers 1 angeordnet,
dass die Pigmente in ihr noch von elektromagnetischer Strahlung
von außerhalb des Formkörpers 1 erreicht
werden und dass von den Pigmenten emittiertes Lumineszenzlicht noch
bis nach außen dringen kann. Etwas anderes gilt nur dann,
wenn der Formkörper 1 anschließend noch
unter Materialabtrag profiliert wird, so dass dadurch zunächst
tiefer liegende Pigmente in die Nähe der Oberfläche
gelangen.
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- 1
- Formkörper
- 2
- Platte
- 3
- Holzwerkstoffplatte
- 4
- Mittelschicht
- 5
- Deckschicht
- 6
- Pigment
- 7
- transluzente
Deckschicht
- 8
- Grundkörper
- 9
- Holzwerkstoffplatte
- 10
- Farbpigment
- 11
- Laminat
- 12
- Overlay-Papier
- 13
- Kunstharzschicht
- 14
- Schichtpressstoff
- 15
- Kunstharzschicht
- 16
- Dekorpapier
- 17
- Korundpartikel
- 18
- Schicht
- 19
- Mittelebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202004014293
U [0006]
- - EP 1775086 A [0007]