СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛАМИНАТА
METHOD OF PRODUCING LAMINATE

Изобретение относится к способу изготовления ламината, в частности ламината с основанием на основе древесных материалов, с декором и слоями, которые содержат аминопласты.
Такие ламинаты имеют разнообразное применение, например, для полов, облицовки стен и потолков, рабочих поверхностей и мебели. Декор может, например, имитировать другой материал, как например, дерево, керамику, природный или искусственный камень, или же учитывать художественные или практические аспекты. Обычно декор защищают от износа более или менее прозрачным покровным слоем из дуропласта. Традиционным является снабжать поверхность этого покровного слоя структурой, которая соответствует материалу, имитируемому декором и которая называется Synchronpore.
К настоящему времени техническое развитие привело по существу к двум разным группам материалов для покровных слоев. Так называемые лаковые слои образованы из композиций, которые способны полимеризоваться и/или сшиваться под действием теплоты и/или излучения и поэтому содержат отверждаемые компоненты, как например, акрилаты, эпоксиды, малеимиды.
Вторая группа материалов, применяющаяся для покровных слоев, включает в себя так называемые аминопласты. Под этим понимаются продукты поликонденсации карбонильных соединений, в частности формальдегида, и содержащих аминогруппы соединений, как, например, мочевина, меламин, уретан. Для получения слоев в ламинате обычно используются водные растворы продуктов конденсации карбонильных соединений и амина при избытке карбонильного соединения, которые при сушке и нагревании сшиваются с образованием дуропластной структуры. Так как при этом вода, присутствующая как растворитель, а также возникающая при реакции конденсации, улетучивается в виде пара, отверждение должно проводиться, по меньшей мере по существу, в прессе, чтобы продукт получил желаемую твердость и качество поверхности.
Хотя слои ламината из аминопластов и имеют отличную светостойкость, они являются сравнительно нестойкими к загрязнениям, различным растворителям и воздействию тепла. Поэтому давно стало обычным усиливать их волокнистыми материалами, как бумага и/или нетканые материалы из α-целлюлозы. Это осуществляют, например, за счет того, что на бумаге печатают декор, который затем пропитывается аминопластом, и того, что для покровного слоя применяется так называемый оверлей, также из бумаги, наполненной аминопластом. Однако после прессования и отверждения в покровном слое остается носитель из целлюлозных волокон, что может ухудшить распознаваемость декора. Другими недостатками бумаги оверлей являются высокие затраты на получение и хранение, а также ограниченная долговечность бумаги, пропитанной аминопластом. Поэтому в EP 21588 предлагается в качестве покровного слоя использовать модифицированную поливиниловым спиртом меламиноформальдегидную смолу без целлюлозы. Однако при этом имеется в виду особый продукт с повышенными расходами на производство и хранение и ограниченной долговечностью.
Чтобы повысить прочность на истирание готового ламината, что важно, в частности, для его применения в качестве половых покрытий, давно уже в один или несколько слоев, образующих структуру ламината, включают тонкодисперсный твердый материал, как диоксид кремния, оксид алюминия, карбид кремния, нитрид бора. Например, этот твердый материал можно ввести внутрь пропитанной смолой или лаком декоративной бумаги или бумаги оверлей (например, WO 2005/042644-A1), или нанести при изготовлении слоистой структуры как дисперсию (например, DE 202005008692 U2), или насыпать в сухом виде (EP 1249322, WO 2005/042644-A1). Однако нежелательно, чтобы частицы твердого материала выступали из самого наружного слоя ламинатной структуры, так как это ухудшает внешний вид продукта и тактильные ощущения от него, и может повредить обрабатывающие устройства, например прессы.
Поэтому в самых последних разработках для образования слоев ламината аминопластам предпочитают радиационно-отверждаемые лаки. Так, в WO 2007/042258 предлагается для недорогого получения плит с декоративной поверхностью и высокой стойкостью к истиранию нанести на декоративную поверхность лак, на него нанести износостойкие частицы, нанести следующий слой лака и отвердить нанесенные слои лака. Отверждение лаков предпочтительно проводится УФ-излучением. При отверждении слои лака покрыты структурирующей пленкой, которая также задерживает кислород воздуха, который помешал бы процессу отверждения.
Покрытые лаком ламинаты описаны также в литературе (Parkettmagazin 5/2007, S. 49-51). Такие ламинаты имеют несколько слоев лака на напечатанном декоре: сначала слои, содержащий корунд, затем шлифовальный лак и шпатлевочный лак, покрывной лак и структура Deckpore. Способ и устройство для изготовления таких ламинатов раскрываются в WO 2006/037644-A2. Устройство содержит несколько рабочих станций, которые со своей стороны содержат валики для нанесения покрытий, и станцию отделки, в которой на нанесенный слой лака воздействует горячий воздух или облучение для по меньшей мере частичной сушки и отверждения. В результате печати декора и применения грунтовочного и покровного слоев из радиационно-отверждаемого лака этим ламинатам больше не нужно содержать целлюлозные компоненты. Лаковые поверхности описанных ламинатов должны быть мягче, чем поверхности ламинатов с меламиновой смолой и ощущаться более теплыми.
DE 202005008692 U2 описывает панель из древесного материала с поверхностным покрытием из грунтовки и созданного на ней по меньшей мере одного слоя лака. Чтобы избежать нежелательных структур на поверхности, как структуры валика или апельсиновой корки, предлагается наносить лак в несколько тонких слоев, причем каждый уже нанесенный слой застывает, т.е. частично отверждается.
Тем не менее, ламинаты на основе аминопластов имеют преимущества относительно ламинатов с лаковыми слоями. Так, в настоящее время расходы на сырье для лаков во много раз выше, чем расходы на аминопласты. Кроме того, качество поверхности и отсутствие внутренних дефектов легче контролировать через необходимый процесс прессования, и на процесс отверждения не влияет кислород воздуха. Поэтому существует потребность усовершенствовать способ изготовления декоративных ламинатов таким образом, чтобы его можно было осуществить с меньшими затратами и более гибко и чтобы он приводил к ламинатам с улучшенными свойствами.
EP 472036 раскрывает декоративные ламинаты, у которых на декоративную бумагу наносится смесь, содержащая меламиноформальдегидную смолу и частицы оксида алюминия. Пропитанную так бумагу снова опускают в смесь или в чистую меламиноформальдегидную смолу, причем количество наносимого вещества дозируется подходящим средством, например, снимающим валиком. Затем ламинат упрочняют давлением и теплом. Этим так называемым "nass-in-nass"-способом (мокрое по мокрому) получают поверхности ламината с улучшенным сопротивлением к механическим нагрузкам. Однако нельзя с надежностью избежать выступания частиц оксида алюминия из поверхности.
Перед изобретением стоит задача предоставления способа, которым можно просто и без больших затрат получить декорированные ламинаты отличного качества и с отличными механическим свойствами, содержащие листовую центральную часть из древесины или древесного материала, декоративный слой на по меньшей мере одной стороне центральной части и покровный слой из аминопласта на декоративном слое без применения целлюлозосодержащего оверлея.
Эта задача решена способом согласно независимому пункту формулы изобретения.
Было обнаружено, что механические свойства аминопласта в покровном слое могут быть отличными и без применения целлюлозосодержащего оверлея, если покровный слой из водного раствора аминопласта нанести в несколько частичных слоев, которые после нанесения подсушиваются. Благодаря этому подсушиванию вязкость нанесенного частичного слоя вследствие увеличения содержания твердых веществ повышается настолько, что при нанесении следующего частичного слоя лежащие под ним частичные слои не разрушаются. Напротив, при таком подсушивании не происходит также никакого отверждения и сшивки из-за поликонденсации.
Согласно изобретению наносится по меньшей мере три частичных слоя, предпочтительно от четырех до шести частичных слоев.
Термин «аминопласт» и «меламиноформальдегидная смола» в рамках настоящей заявки используются для упрощения как для растворов предшественников с невысокой степенью полимеризации, так и для высушенных и термообработанных отвержденных продуктов. Специалисту из контекста ясно, что конкретно имеется в виду.
Листовая центральная часть состоит из древесины или древесного материала, предпочтительно волокнистой плиты средней плотности (MDF) или высокой плотности (HDF). Предпочтительные размеры составляют примерно 2×3 м при толщине примерно от 5 до 25 мм.
Для нанесения частичных слоев можно применять любой известный способ покрытия, как покрытие, наносимое поливом, распылением, окунанием. Особенно предпочтителен способ нанесения покрытия валиками, причем количество нанесенного вещества можно регулировать ракелем и/или растровой поверхностью.
Подсушивание слоев проводится предпочтительно в потоке горячего воздуха и/или ИК-излучением. В любом случае благоприятно удалять улетучивающийся из частичного слоя водяной пар направляемым над плитой потоком воздуха. Температура на поверхности частичного слоя должна превышать температуру окружающей среды не более чем на 20K, чтобы не началось отверждение.
Из известных аминопластов особенно предпочтительны меламиноформальдегидные смолы. Подходящие продукты имеются в продаже. Согласно изобретению применимы также другие аминопласты, как, например мочевиноформальдегидные смолы. Предпочтительно использовать раствор аминопласта с по меньшей мере 60 вес.% твердых веществ. В результате подсушивания содержание твердых веществ в нанесенном частичном слое должно повыситься до значений более 80 вес.%. Вязкость нанесенного раствора аминопласта составляет предпочтительно от 100 до 200 мПа·с. Особенно предпочтительно наносить первый частичный слой с пониженной вязкостью, а на него следующие частичные слои с более высокой вязкостью, то есть вязкость повышается в последовательности нанесения слоев. Вязкость раствора аминопласта можно повысить также загустителями, например полисахаридами, как ксантановая камедь.
В одном предпочтительном варианте осуществления согласно изобретению вместе с первым частичным слоем наносят частицы твердого материала. Эти частицы после полного нанесения покровного слоя внедряются в него. После отверждения ламината это вызывает улучшение прочности на истирание. Можно диспергировать эти частицы в растворе аминопласта для первого частичного слоя. При этом следует учитывать, что частицы могут привести к слишком высокому износу устройства для нанесения покрытий. Например, из-за их высокой износостойкости применяются керамические валики для нанесения покрытий. Предпочтительно, частицы можно также насыпать на первый частичный слой перед подсушиванием.
Может быть целесообразным вводить частицы твердого материала также и во второй частичный слой, если только они будут надежно покрыты следующими частичными слоями.
В качестве твердых материалов подходят, в частности, оксид алюминия, диоксид кремния, карбид кремния и нитрид бора. При выборе цвет твердого материала можно выбирать так, чтобы он не мешающе выделялся на фоне декора. Размер частиц может составлять от 30 до 250 мкм. Предпочтительные средние размеры частиц твердого материала составляют от 180 до 220 мкм.
Количество используемого твердого материала целесообразно находится в интервале от 10 до 50, предпочтительно от 15 до 20 г на квадратный метр.
Толщину частичных слоев предпочтительно следует рассчитывать так, чтобы первый частичный слой был тоньше, чем средний размер частиц твердого материала. В этом случае частицы сначала выступают из частичного слоя. Однако в результате подсушивания они фиксируются в своем вертикальном положении. Далее, следующие частичные слои заполняют промежутки между частицами и укладываются на нанесенные до этого частичные слои. Затем, после нанесения всех частичных слоев толщина полного покровного слоя будет больше, чем размер частиц, так что частицы находятся полностью внутри покровного слоя. Теперь больше невозможно, чтобы отдельные частицы нежелательным образом выступали наружу из покровного слоя.
Частичные слои могут быть одинаковой или разной толщины. Подходящий диапазон толщин слоя лежит между 20 и 60 мкм, что соответствует весу неподсушенного нанесенного вещества примерно от 40 до 120 г на квадратный метр.
Для улучшения защиты от царапин можно ввести наночастицы в по меньшей мере последний, находящийся снаружи частичный слой. Они состоят предпочтительно из оксида алюминия или диоксида кремния и предпочтительно имеют размер от 5 до 100 нм. Использование таких наночастиц для защиты от царапин само по себе известно. Однако из-за того, что теперь они действуют только на поверхности, экономически выгодно использовать их теперь только в наружном частичном слое.
Для защиты от царапин можно также включать смазочные материалы, как поливиниловый спирт или полиэтиленгликольстеараты, отдельно или в комбинации с наночастицами, по меньшей мере в крайний частичный слой.
В принципе возможно перед нанесением покровного слоя известным образом нанести пропитанную декоративную бумагу на одну сторону листовой центральной части. Предпочтительным является, однако, накладывать декоративную бумагу или одноцветную бумагу, всегда без пропитки, на предварительно нанесенный на центральную часть слой жидкого клея. Эту бумагу можно прижать каландровым валком к центральной части и закрепить. Предпочтительно, клей отверждается теплом. В таком случае отверждение можно проводить или нагреваемым каландровым валком, или во время отверждения аминопласта отверждать покровный слой под давлением и теплом в конце процесса. В качестве клея годится, например, комбинация мочевиноформальдегидного клея 1206 с отвердителем 2547 фирмы Akzo Nobel. При этом выгодно сначала нанести тонкий слой отвердителя, а затем клей с необходимой толщиной слоя, после чего можно непосредственно укладывать бумагу. При этом декоративную бумагу или одноцветную бумагу предпочтительно обрабатывают с рулона, что проще, чем обращение с листовым материалом.
Если использовалась одноцветная, в частности, белая бумага, она может служить фоном для печати декора. В таком случае больше не нужно помещать другие покрытия, как праймер или грунтовку под валки, в качестве печатного носителя, как описано в уровне техники. Для нанесения печати можно применять любой известный способ, например глубокую печать, глубокий офсет, флексографию, офсетную печать. Предпочтительно применяется способ цифровой печати, при котором может использоваться декор, сохраняемый в памяти в цифровой форме, в частности, способ струйной печати.
Описанным способом можно изготавливать декорированный ламинат, который на одной или обеих сторонах листовой центральной части содержит декоративный слой и покровный слой. Однако в большинстве случаев достаточно поместить декоративный слой и покровный слой только на одной стороне центральной части. В этом случае на другую сторону обычно наносят так называемый стабилизирующий слой, чтобы предотвратить деформацию ламината при изменении температуры и влажности воздуха вследствие различных реакций в центральной части и аминопласте. Способ согласно изобретению осуществляется особенно экономично, если этот стабилизирующий слой наносят одновременно с нанесением декоративного слоя и нанесением покровного слоя. Это с выгодой сможет осуществляться тем, что стабилизирующий слой также наносят в форме нескольких частичных слоев аминопласта, причем каждый частичный слой перед нанесением следующего частичного слоя подсушивают по меньшей мере настолько, чтобы он в результате нанесения следующего слоя не разрушался. Особенно предпочтительно можно наносить частичные слои стабилизирующего слоя всякий раз одновременно с нанесением частичных слоев покровного слоя и подсушивать.
Для дальнейшей стабилизации стабилизирующего слоя можно перед нанесением на противоположную декоративному слою сторону листовой центральной части нанести бумажный слой. Это предпочтительно проводится одновременно с и таким же способом, как нанесение декоративной бумаги или одноцветной бумаги на декорированную сторону центральной части.
После нанесения декоративного слоя, полного покровного слоя и при необходимости стабилизирующего слоя на листовую центральную часть ламинат нагревают под давлением. Вследствие этого происходит сшивка и отверждение аминопласта. Особенно подходящими для этого устройствами являются, с одной стороны, короткотактовые прессы (KT-прессы), а с другой стороны - двухленточные прессы. Типичными значениями для давления и температуры инструмента являются примерно 20-60 кН/см и 160-180°C. Во время прессования посредством контактирующей с ламинатом поверхности прессового штампа образуется поверхностная структура ламината. Для этого можно вкладывать в пресс равномерную или бесконечную фольгу для тиснения. Структуру поверхности известным способом можно привести в соответствие с декором декоративного слоя. Это облегчается тем, что декор при пропитке бумаги не подвергается усадке. В зависимости от фольги для тиснения можно создать как блестящие, так и матовые поверхности, а также с положительными или отрицательными порами, соответствующими имитирующему натуральный материал (дерево, камень и т.д.) декору.
Как правило, декоративную бумагу или одноцветную бумагу при нанесении на листовую центральную часть с помощью клея сначала клеем не пропитывают. Пространственно ограниченное протекание клея могло бы даже нарушить внешний вид декора в готовом ламинате. Только при прессовании ламинатной структуры под действием тепла бумага неожиданно надежно и равномерно пропитывается аминопластом и соединяется с центральной частью и покровным слоем в прочную структуру. Таким образом, имеется однозначная связь между декором и поверхностной структурой фольги для тиснения, так что, например, для цифровой печати декора можно использовать тот же набор данных, что и при получении фольги для тиснения.
Декорированные ламинаты, полученные способом согласно изобретению, отличаются высокой прочностью, приятны на ощупь и характеризуются различимостью декора.
Способ согласно изобретению позволяет, в частности, экономичное и более гибкое получение декорированных ламинатов. В частности, замена содержащего целлюлозу оверлея несколькими частичными слоями аминопласта снижает расходы на материалы, так как теперь больше не требуется предварительной технологической операции пропитки наружного слоя и не нужно больше контролируемое хранение на складе ограниченно годного для складского хранения оверлея. Сокращаются также подготовительное время при смене продукта, благодаря чему производство организуется более гибко, и можно снизить складские запасы готового продукта. Применение декоративной бумаги или одноцветной бумаги без пропитки позволяет использовать более дешевую бумагу с меньшей плотностью. Соответствующее упрощение и снижение расходов можно реализовать и для стабилизирующего слоя, в частности, когда его наносят одновременно с покровным слоем.
Пример реализации 1
2
MDF-плиты размером примерно 2×3 м очищают, разравнивают и темперируют. С помощью установки нанесения покрытий валками при температуре окружающей среды наносят кислый отвердитель для мочевиноформальдегидного клея (отвердитель 2547-Akzo Nobel) с плотностью нанесения около 5-8 г на квадратный метр и слегка подсушивают ИК-излучателем, так что слой может вынести последующее нанесение валиком клея (мочевиноформальдегидный клей 1206-Akzo Nobel) с весом нанесенного вещества от 30 до 40 г/м. На еще сырой слой клея с рулона укладывают декоративную бумагу с печатью и в каландре запрессовывают с усилием 160 кН/см и температурой валков 190°C. Затем в зазоре между отдельными плитами отрезают бумагу. Зазоры между отдельным вводимыми в каландр плитами регулируют так, чтобы декоративная бумага на каждой плите лежала точно по регистру. Пропускание жидкого клея через бумагу предотвращается подходящим регулированием нанесения клея и вязкостью клея. Затем плиты можно провести через листовальный каландр и/или очистить щетками для удаления приставшей пыли.
2
2
3
Дальше плиты продвигают горизонтально. Теперь на декоративную бумагу на верхней стороне плиты с помощью валка (из керамики в целях малого износа) наносят слой меламиновой смолы в воде, которая содержит частицы оксида алюминия (корунд) со средним размером 180-220 мкм. Вязкость раствора смолы составляет 120 мПа·с при содержании твердых веществ 60 вес.%. Плотность нанесения раствора смолы составляет примерно 50 г/м, плотность корунда 15-20 г/м. Нанесенной смолы недостаточно, чтобы полностью покрыть частицы корунда. Вес нанесенной смолы соответствует толщине слоя примерно 40 мкм (плотность 1,25 г/см). ИК-излучателем нанесенная смола подсушивается до тех пор, пока ее поверхность не станет совершенно сухой и не будет иметь достаточную адгезию с декоративной бумагой. При этом над поверхностью смоляного слоя направляется поток воздуха. Одновременно с нанесением смолы на верхнюю сторону такой же слой, только без корунда, наносится на нижнюю сторону как стабилизирующий слой и подсушивается. Плита при транспортировке сначала лежит на воздушной подушке, а после подсушивания - в краевой области на узких роликах.
2
После подсушивания наносится следующий слой примерно 50 г/м водной меламиновой смолы на декорированную сторону и на обратную (нижнюю) сторону и снова подсушивается. Этот процесс повторяют еще до трех раз. В результате слой смолы имеет толщину до 250 мкм и полностью покрывает частицы корунда.
2
Теперь плита, покрытая рабочим слоем и стабилизирующим слоем, укладывается в КТ-пресс и прессуется примерно 10-15 с при температуре плит пресса примерно 200°C (что соответствует примерно 160°C у продукта) и давлении 35-40 кН/см. При этом тесниться рельеф поверхности, соответствующий декору (структура Synchronpore).
Пример реализации 2
2
MDF-плиты размером примерно 2×3 м очищают, разравнивают и темперируют. С помощью установки нанесения покрытий валками при температуре окружающей среды наносят кислый отвердитель для мочевиноформальдегидного клея (отвердитель 2547-Akzo Nobel) с плотностью нанесения около 8 г на квадратный метр и слегка подсушивают ИК-излучателем. После этого снова валками наносят слой клея примерно 40 г на квадратный метр (мочевиноформальдегидный клей 1206 -Akzo Nobel). На еще сырой слой клея с рулона укладывают печатную бумагу-основу кремового цвета плотностью 60 г на квадратный метр и запрессовывают в каландре с усилием 160 кН/см и температурой валков 190°C, причем клей по меньшей мере частично отверждается. При этом наружная поверхность бумаги остается неизменной, то есть она не пропускает клей. Затем бумага в зазоре между плитами отрезается. Плиты сразу подают на печатающее устройство, где первую краску декора печатают способом глубокого офсета. На следующих печатающих устройствах наносят вторую и третью краски, причем между печатающими устройствами достаточно короткого обдувания, чтобы высушить печатную краску. Затем наносится тонкий слой меламиноформальдегидной смолы (MFH, примерно 10 г/м) и подсушивается ИК-излучателем до тех пор, пока поверхность не станет совершенно сухой. В этом состоянии плиты могут укладываться стопкой или складироваться.
Дальнейшая обработка декорированных плит проводится или сразу после печати (без нанесения тонкого слоя MFH), или после нанесения этого слоя и укладки путем нанесения покровного слоя, как описано в примере реализации 1.