ПОКРЫТИЕ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
COATING SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Настоящее изобретение относится к непосредственному нанесению слоев покрытия на подложки, в частности нанесению слоев лака или краски. Кроме того, изобретение относится к покрытию, подходящему для этой цели, и способу изготовления такого покрытия.
Обычно используемыми для целей нанесения слоев лака или краски на поверхность (называемые в основном в этой заявке соответственно как слой покрытия и подложка) являются жидкие исходные материалы, которые до некоторой степени являются вязкими, например жидкие краски и лаки. Эти исходные материалы, однако, имеют значительное число недостатков.
Во-первых, в большинстве красок и лаков используют органические растворители. Эти растворители вредны для здоровья тех, кто работает с такими красками и лаками, и поэтому требуют специальных мер предосторожности. Кроме того, использование органических растворителей является вредным для окружающей среды.
Другой недостаток этих жидких исходных материалов в том, что нанесение слоя покрытия является трудоемким. Кроме того, при этом трудно точно определить толщину наносимого слоя.
Кроме того, относительно много времени проходит, прежде чем отверждается слой, нанесенный на поверхность: около 3 дней требуется для оптимального результата. Именно по этой причине в деревообрабатывающей промышленности стадию нанесения покрытия или лака на деревянные предметы часто пропускают и оставляют для конечного пользователя. Ценное время, таким образом, сохраняется в процессе производства.
В дополнение к последующей потере времени в процессе сушки, ряд связанных недостатков может быть упомянут:
Слой покрытия, недавно нанесенный на подложку, является вязким и может тем самым формироваться на поверхность, которая в случае древесины может быть с незначительной пористостью. В месте расположения пор в древесине могут образовываться пузыри (также: "воронки") в нанесенном слое покрытия. Эти пузыри ухудшают защитное действие слоя покрытия.
Другим известным недостатком процесса сушки свеженанесенного слоя покрытия является то, что во влажном состоянии слой покрытия может поглощать все виды загрязнений из воздуха, таких как пыль, песок, дождь или роса. Для хорошего конечного результата слой покрытия, следовательно, должен быть защищен в процессе сушки.
Другим недостатком процесса сушки является то, что на слое покрытия могут оставаться пятна, когда человек слишком рано контактирует со слоем покрытия или когда слишком быстро начинают отделку продукта с нанесенным покрытием.
Многие условия, таким образом, влияют на качество конечного результата, получаемого из отвержденного слоя лака или краски. Таким образом, конечный результат будет существенно меняться, что нежелательно во многих случаях. Существенным недостатком, кроме того, является то, что по соображениям эффективности деревообрабатывающей промышленности, во многих случаях необходимо изготавливать изделия из древесины без покрытия.
Документ JP-2003/001629 раскрывает предшествующий уровень техники, относительно раскрытия, выполненного в JP-2003/001629, изобретение является новым, поскольку оно содержит по меньшей мере несколько признаков, указанных в независимых пунктах формулы.
Целью настоящего изобретения является ослабление или устранение одного или нескольких из вышеуказанных недостатков. Также целью изобретения является создание покрытия, с помощью которого слой покрытия может быть нанесен непосредственно на подложку без дальнейших трудоемких последующих обработок.
Согласно первому аспекту изобретение включает для этой цели покрытие для непосредственного нанесения слоя покрытия на подложку, при этом система включает слой покрытия на основе материала из отвержденного полиэфира и отвержденного полиакрилата, и в котором тканевая основа интегрирована в материал слоя покрытия на первой стороне слоя покрытия.
Отвержденный полиакрилат и отвержденный полиэфир означает материал, который полностью прореагировал, то есть материал, который полностью полимеризован. Слой покрытия на основе этого материала, следовательно, имеет важный признак в том, что он образует одно целое, которое не может расщепляться. Отверждение может быть осуществлено любым возможным способом, например сушкой на воздухе, ИК-облучением или под действием УФ-света. Альтернативно полимер может быть нанесен слоем в виде порошка ("порошковый слой"), который плавится при повышенной температуре для формирования слоя, который затем отверждают для образования слоя покрытия. Отвержденный слой покрытия, таким образом, образует стабильную интегральную структуру, и фактически готовый к использованию слой покрытия, который нужно только нанести на намеченную подложку, после чего не требуется дополнительной сушки или дополнительной обработки.
С помощью покрытия согласно изобретению слой покрытия, таким образом, может быть нанесен непосредственно на подложку, причем никаких дополнительных растворителей не выделяется из слоя покрытия, и нет необходимости в дополнительной отделке сушкой и отверждением слоя покрытия.
Кроме того, неожиданно было установлено, что отвержденный полиэфир и полиакрилат в качестве слоя покрытия имеет достаточную пористость, чтобы обеспечить проход для воздуха и влаги, которые могут быть заключены между подложкой и слоем покрытия при нанесении слоя покрытия. Эта пористость дает особое преимущество, когда адгезивный слой (например, на основе отверждаемого полимера) наносят между подложкой и слоем покрытия, причем адгезивный слой еще должен высохнуть на воздухе. Более детально нанесение слоя покрытия на подложку обсуждается ниже в контексте второго аспекта изобретения, который относится к применению системы покрытия.
Для сравнения следует отметить, что, например, слой покрытия из отвержденного полиуретана не обладает необходимой степенью пористости и поэтому необходима дополнительная модификация в виде сквозных отверстий или перфорация, чтобы получить достаточно пористый слой покрытия.
В слое покрытия в соответствии с изобретением могут быть предусмотрены дополнительные сквозные отверстия или перфорация для увеличения пористости.
Слой покрытия в соответствии с изобретением также включает тканевую основу, указанная тканевая основа присутствует интегрированной в материал слоя покрытия на первой стороне слоя покрытия. Тканевая основа может быть тканого или нетканого типа, в которых используют обычные волокна, такие как полиэфирные волокна.
Тканевая основа присутствует интегрированной в материал, то есть открытое пространство между волокнами тканевой основы заполнено отвержденным материалом слоя покрытия. Слой покрытия и тканевая основа таким путем образуют одно целое. Поскольку тканевая основа присутствует на первой стороне слоя покрытия, эта сторона имеет определенные характеристики поверхности, в которые вносит значительный вклад тканевая основа.
Было установлено, что тканевая основа, с одной стороны, увеличивает целостность слоя покрытия (чем предотвращаются нежелательные разрывы), и, с другой, улучшает адгезию покрытия к подложке. Этому способствует то, что первая сторона слоя покрытия характеризуется структурой тканевой основы, это случай, когда на поверхности часть открытого пространства между волокнами не полностью заполнена материалом слоя покрытия. Первая сторона слоя покрытия позволяет, таким образом, адгезивному слою, нанесенному между подложкой и слоем покрытия, проникать непосредственно в первую сторону слоя покрытия.
Кроме того, тканевая основа делает возможным нанесение слоя покрытия простым образом на подложку с неровной поверхностью. В случае деревянной подложки, поверхность которой составлена из различных деревянных частей, структура поверхности будет меняться от части к части. Обычно необходима специальная обработка для обеспечения хорошей адгезии слоя покрытия по всей поверхности подложки. При этом структура поверхности подложки фактически должна быть выровнена. Однако было установлено, что, когда тканевая основа присутствует на первой стороне слоя покрытия, эта специальная предварительная обработка больше не является необходимой.
Тканевая основа обычно оказывает выравнивающий эффект на слой покрытия, как только она наносится на подложку.
Наконец, покрытие в соответствии с изобретением имеет то преимущество, что нет необходимости устанавливать специальные требования к его транспортировке и хранению, поскольку слой покрытия уже отвержден и система покрытия, таким образом, больше не является реакционноспособной. Это отличается от многих традиционных красок, которые считаются опасными веществами, поэтому правовые требования накладываются на их хранение и транспортировку.
Слой покрытия указанного покрытия в соответствии с изобретением предпочтительно включает отвержденный полиэфир и отвержденный полиакрилат, которые отверждены посредством электронного облучения.
Отверждение полимеров облучением электронами также относится в данной области к отверждению электронным лучом (ЕВС). Преимущества отверждения полимера таким образом являются многочисленными:
Во-первых, твердость полученного слоя покрытия значительно выше, чем традиционно применяемый слой краски, который отверждают на подложке путем сушки на воздухе. То же относится к высокоглянцевому качеству, которое может быть достигнуто со слоем покрытия, отвержденным ЕВС.
Прочность полученного слоя покрытия также увеличивается, особенно в отношении стойкости к царапинам, цветостойкости и атмосферостойкости. Дополнительное ее преимущество состоит в том, что слой покрытия также существенно увеличивает долговечность подложки, на которую она наносится. Качество подложки, например определенные виды древесины),долговечность которых относительно мала, может быть улучшено таким образом.
Дополнительным практическим преимуществом является то, что полученный слой покрытия легко может быть зачищен и окрашен.
ЕВС-отвержденный слой покрытия состоит из полимеров, которые являются оптимально сшитыми для формирования плотной сетчатой структуры. Именно для такого слоя покрытия этот предпочтительный эффект тканевой основы, интегрированной в слой покрытия, является еще более значимым: помимо того, что он является твердым, ЕВС-отвержденный слой покрытия также является немного хрупким, что может отрицательно повлиять на целостность слоя. Твердость может также иметь отрицательное воздействие на способность адгезивного слоя прикрепляться к слою покрытия. Тканевая основа гарантирует отсутствие этих двух недостатков.
В покрытии в соответствии с изобретением тканевая основа более предпочтительно является импрегнированной связующим.
Тканевая основа предпочтительно импрегнирована связующим, таким как дисперсия акрилатной смолы. Это улучшает соединение тканевой основы с материалом слоя покрытия с одной стороны и адгезию слоя покрытия на первой стороне к подложке с другой.
Слой покрытия указанного покрытия в соответствии с изобретением предпочтительно включает съемный защитный слой на второй стороне слоя покрытия.
Эта сторона слоя покрытия, таким образом, может быть обработана без непосредственного соприкосновения с ней. Вторая сторона является видимой стороной, то есть стороной слоя покрытия, которая видна после нанесения на подложку. Защитный слой может быть изготовлен из подходящей (прозрачной) пленки, например из полиэтилена или полипропилена, и может быть удален со слоя покрытия. Шероховатость поверхности стороны пленки, лежащей напротив слоя покрытия, кроме того, влияет на качество глянца слоя покрытия, когда все вместе наносят на подложку и защитный слой окончательно удаляют с него. В случае очень низкой шероховатости защитного слоя получается слой покрытия, который имеет вид высокоглянцевого лакового слоя. При увеличении шероховатости сначала получают полуматовый глянец и затем матовый блеск.
Степень глянцевости лакового слоя, которая может быть достигнута в изобретении - в частности, когда слой покрытия отверждают электронным пучком, - гораздо выше, чем при использовании традиционной краски высокоглянцевого качества, которая наносится на подложку мокрой.
Удаляемый защитный слой также имеет второе преимущество, заключающееся в том, что он защищает продукт, покрытый указанным покрытием, при его транспортировке, и должен быть удален только при использовании.
На защитном слое предпочтительно имеется рельеф на стороне, лежащей против слоя покрытия. Как будет объяснено ниже, наносимый слой покрытия, таким образом, может иметь обратный рельеф. Такой рельеф, например, может быть желательным, если нанесенный слой покрытия должен быть противоскользящим.
В покрытии в соответствии с изобретением при необходимости наносят адгезивный слой на первую сторону слоя покрытия. Этот адгезивный слой служит для прикрепления системы покрытия к подложке. Система покрытия, таким образом, может быть нанесена прикреплением к подложке без необходимости нанесения адгезивного слоя на отдельной стадии, как будет дополнительно рассмотрено ниже в связи со вторым аспектом настоящего изобретения.
Первая сторона покрытия согласно изобретению предпочтительно снабжена несущим слоем, который может быть удален со слоя покрытия.
Благодаря такому несущему слою можно обращаться с первой стороной отвержденного слоя покрытия, без непосредственного контакта с ней, в результате чего обеспечивается их качество, что является преимущественным для адгезии к подложке. Несущий слой может быть (прозрачной) пленкой, например, из полиэтилена или полипропилена.
Альтернативным материалом для несущего слоя и защитного слоя являются биологически разлагаемые полимеры на основе крахмала, с соответствующими преимуществами.
Особенно предпочтительно покрытие в соответствии с настоящим изобретением включает следующие дополнительные признаки слоя покрытия:
Слой покрытия содержит краситель или пигмент. Это дает возможность готовить слой покрытия с определенным цветом, определенным цветовым узором или определенным изображением.
При отсутствии красителя или пигмента лаковый слой предпочтительно является прозрачным.
Слой покрытия включает ткань тканого или нетканого типа. Такой слой покрытия имеет повышенную прочность, что является предпочтительным, когда удаляется несущий слой или защитный слой, и для прочности слоя покрытия после нанесения на подложку. Особенно целостность слоя покрытия может быть дополнительно улучшена за счет включения в него сверхпрочных волокон, таких как полиамиды, например волокно "Dyneema". При необходимости эти сверхпрочные волокна образуют часть тканевой основы.
Слой покрытия включает добавки, увеличивающие эластичность. При нанесении слоя покрытия на подложку предпочтительно, чтобы он имел подходящую эластичность и гибкость. Это, более того, способствует получению стабильного, готового к использованию слоя покрытия, который не разрушается, когда удаляется несущий слой или защитный слой. Добавка, увеличивающая эластичность, обеспечивает таким образом возможность создания подходящей гибкости.
Определенные функциональные вещества, такие как инсектициды или отдушки, могут быть включены в слой покрытия. Кроме того, в слой покрытия могут быть включены электронные компоненты, такие как LEDs (светодиоды) или определенные чипы, которые добавляют соответствующую функциональность слою покрытия.
На боковой поверхности слоя покрытия предусмотрены прокладки. Их преимущество в том, что когда слой покрытия наносят на подложку, слой покрытия лежит на одинаковом расстоянии по всей поверхности подложки. Это улучшает эстетический полученный результат. Прокладки предпочтительно образуют единое целое со слоем покрытия. Одним из способов достижения этого является создание на стороне слоя покрытия рельефного рисунка.
Толщина слоя покрытия предпочтительно составляет 0,0010-0,400 мм, более предпочтительно 0,010-0,100 мм. Такая толщина оказывается весьма подходящей для искомого применения.
Кроме того, рекомендуется изготавливать покрытие в соответствии с изобретением в виде полос. Такое осуществление позволяет наносить слой покрытия полосами, что дает практические преимущества при покрытии больших поверхностей, таких как стены и двери.
Покрытие согласно изобретению более предпочтительно изготавливать в форме рулона. Такая форма позволяет уменьшить размер слоя покрытия с большой площадью при хранении и транспортировке. Кроме того, рулон наилучшим образом подходит для нанесения на подложку, в частности, когда одновременно должен быть удален несущий слой.
Поставленная цель изобретения - готовый к использованию слой покрытия, который может быть нанесен на подложку в одну операцию - достигается, таким образом, без дополнительной трудоемкой обработки.
Такой способ нанесения в соответствии с настоящим изобретением подходит как для ручного, так и для механического способа нанесения. Таким образом, изобретение позволяет, например, в деревообрабатывающей промышленности изготавливать деревянные изделия со слоем покрытия механически, без потерь времени, возникающих при сушке слоя покрытия.
Адгезивный слой преимущественно включает не полностью отвержденное связующее, такое как грунтовка или грунтовочное покрытие, которое после его отверждения, образует промежуточный слой, который прикрепляет слой покрытия к подложке. Таким образом получают хорошую и долговечную адгезию слоя покрытия к подложке. Дисперсия акрилата - необязательно армированная полиуретаном - используется, например, в качестве грунтовки.
В качестве альтернативы нанесению адгезивного слоя на подложку, как описано выше, адгезивный слой может быть нанесен на тканую основу покрытия перед нанесением слоя покрытия на подложку.
Отдельно следует отметить, что отверждение адгезивного слоя обычно занимает от пятнадцати минут до нескольких часов. Поэтому положение покрытия еще может быть изменено вскоре после его нанесения, например, когда нанесение осуществлено не должным образом.
При нанесении слоя покрытия на подложку нижеследующее также является значимым для выбора типа адгезивного слоя:
Когда используется пастообразный адгезивный слой, в слое покрытия предпочтительно применяют тканую основу с относительно гладкой поверхностью. Когда используется жидкий, вязкий адгезивный слой, в слое покрытия применяют тканую основу несколько объемную и "рыхлую".
В соответствии с третьим аспектом, изобретение относится к способу изготовления покрытия, включающему стадии:
- приготовления тканевой основы;
- нанесения форполимера полиэфира и/или полиакрилата на сторону тканевой основы;
- расположения защитного слоя на форполимере;
- отверждения форполимера.
Покрытие, изготовленное таким образом в соответствии с изобретением, обеспечивает преимущества, уже обсуждавшиеся выше. Термин форполимер обозначает полимеризуемую смесь, которая еще не отверждена или недостаточно отверждена.
Следует отметить для ясности, что после отверждения форполимера получают слой полимера, в который интегрирована тканевая основа.
В соответствии с первым предпочтительным способом в соответствии с изобретением вышеуказанные стадии выполняются последовательно в указанном порядке. Стадия размещения защитного слоя по желанию может быть пропущена.
В качестве дополнительной стадии вышеуказанного способа, несущий слой, на который затем размещают тканевую основу, создают до вышеуказанных стадий.
В качестве еще одной дополнительной стадии в вышеуказанном способе адгезивный слой наносят на первую сторону слоя покрытия после отверждения форполимера.
Способ изготовления покрытия согласно изобретению может быть дополнительно изменен последовательным выполнением следующих стадий:
- создания защитного слоя;
- нанесения слоя форполимера полиэфира и полиакрилата на защитный слой;
- расположения тканевой основы на слое форполимера, причем тканевая основа инкорпорируется в слой форполимера; и
- отверждения форполимера.
В качестве дополнительной стадии в вышеуказанном способе, несущий слой, на который затем помещают тканевую основу, создают до вышеуказанных стадий.
В качестве еще одной дополнительной стадии в вышеуказанном способе адгезивный слой наносят на первую сторону слоя покрытия после отверждения форполимера.
В способе в соответствии с изобретением тканевую основу предпочтительно импрегнируют связующим до стадии нанесения форполимера. Импрегнирование предпочтительно проводят с использованием дисперсии связующего, например акрилатной смолы.
В способе согласно изобретению защитный слой более предпочтительно имеет рельеф на стороне, нанесенной на форполимер. Этим достигается то, что в процессе изготовления рельеф защитного слоя отпечатывается в форполимере с обратным рельефом в этом слое. Это возможно, поскольку форполимер, по определению, неотвержден и, следовательно, является деформируемым веществом.
В способе в соответствии с изобретением полиэфир и полиакрилат отверждают более предпочтительно "отверждением электронным пучком" (ЕВС), т.е. отверждением с помощью электронного излучения. Было установлено, что такие материалы обеспечивают преимущества изобретения, несмотря на то что способ отверждения требует относительно низких затрат энергии.
В четвертом аспекте изобретение относится к покрытию, полученному способом в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения.
Изобретение поясняется далее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 является схематическим поперечным сечением покрытия в соответствии с первым осуществлением настоящего изобретения;
фиг. 2 является схематическим поперечным сечением слоя покрытия, который нанесен на подложку;
фиг. 3 является трехмерным видом подложки, на которую нанесен слой покрытия согласно изобретению;
фиг. 4 является поперечным сечением слоя покрытия с прокладками, которые нанесены на подложку;
фиг. 5 является схематическим поперечным сечением покрытия в соответствии со вторым осуществлением настоящего изобретения.
Фиг. 1 представляет покрытие 1, включающее плоский гибкий несущий слой 2, на котором имеется слой покрытия 3 отвержденной краски на основе полиакрилата. Для облегчения разделения несущего слоя 2 и слоя покрытия 3, несущий слой 2 обладает свойствами отталкивания краски.
Фиг. 2 представляет способ нанесения слоя покрытия 3 на подложку 5 с использованием покрытия согласно фиг. 1. При движении справа налево несущий слой 2 отделяется здесь от слоя покрытия 3 и освобожденный слой покрытия затем прижимают к адгезивному слою 6 (в направлении толстой вертикальной стрелки). Адгезивный слой 6 наносят заранее на подложку 5.
Фиг. 3 представляет подложку 11, на которую нанесен слой покрытия 12 из покрытия 14, имеющего форму рулона. В этом рулоне 14 слой покрытия 13 при этом находится на несущем слое 16. Когда слой покрытия 12 наносят на подложку 11, слой покрытия 12 отделяют от несущего слоя 16 аналогичным образом, как на фиг. 2. Адгезивный слой 13 заранее наносят на подложку 11. Фиг. 3 показывает, насколько легко может быть выполнено нанесение полосы материала покрытия 12 на подложку 11, в частности, когда покрытие 14 выполнено в виде рулона.
На фиг. 4 показан слой покрытия 17, который снабжен прокладками 18. Прокладки 18 образуют целое со слоем покрытия 17 и представлены как имеющие рельефный рисунок на одной стороне слоя покрытия. Слой покрытия 17 нанесен на подложку 19, на которую нанесен адгезивный слой 20. Благодаря прокладкам 18 верхняя сторона слоя покрытия 17 расположена на одинаковом расстоянии по всей поверхности подложки 19. Таким образом получается эстетически привлекательный конечный результат.
На фиг. 5 представлено покрытие 1, включающее плоский гибкий несущий слой 2, на котором имеется слой покрытия 3 отвержденной краски на основе полиакрилата и тканевой основы 30 в виде нетканых полимерных волокон, причем тканевая основа 30 импрегнирована связующим на основе дисперсии акрилатной смолы. Тканевая основа 30 для ясности показана как отдельный слой, хотя следует понимать, что тканевая основа образует единое целое со слоем покрытия 3, т.е. интегрирована в слой покрытия 3. Защитная пленка 32 из полиэтилена расположена на верхней стороне слоя покрытия 3.
Следует отметить для полноты, что покрытие в соответствии с изобретением не ограничивается покрытиями, изображенными на фиг. 1-5, на которых присутствует несущий слой. Особенно следует отметить, что покрытия по изобретению в соответствии с независимыми пунктами формулы могут быть осуществлены с использованием альтернативных или дополнительных признаков относительно тех признаков, которые раскрыты выше в описании изобретения и изображены на приложенных фигурах. Такое осуществление, таким образом, также является предпочтительным осуществлением настоящего изобретения.