ПАНЕЛЬ ИЗ ПВХ ПОЛИМЕРА, ПОДВЕРГНУТАЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКЕ
PVC PANEL OF POLYMER, SUBJECTED TO THERMAL TREATMENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу обработки плит из ПВХ полимера, к усовершенствованной панели, в частности - к стеновой, потолочной или напольной панели, на основе несущей плиты из твердого ПВХ полимера (непластифицированного ПВХ; нПВХ; PVC-U), и к способу ее изготовления.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Поливинилхлорид на протяжении длительного времени используют для изготовления напольных покрытий. Поливинилхлорид (ПВХ; PVC; от англ.: polyvinyl chloride) - это термопластичный материал, который без добавления вспомогательных веществ является твердым и хрупким. Однако механические свойства ПВХ можно регулировать в широком диапазоне за счет добавления подходящих вспомогательных веществ, например - пластификаторов, наполнителей, красящих веществ, стабилизаторов и т.п.По этой причине в данной публикации под термином «ПВХ» понимают не чистый поливинилхлорид, а ПВХ, содержащий обычно добавляемые и необходимые для практического применения вспомогательные вещества, если в явном виде не указано иное.
Характерный пример согласно предшествующему уровню техники описан в публикации DE 10 2006 058 655 А1. В этой публикации описана напольная панель в форме многослойного прямоугольного ламината с несущей плитой из мягкого поливинилхлорида и с расположенным на слое поливинилхлорида слоем декоративной бумаги. Нанесение полотна декоративной бумаги является технически сложным и связано со значительными расходами.
Из публикации DE 10 2006 029 963 А1 известно напольное покрытие из поливинилхлорида, которое покрыто слоем износоустойчивого лака для увеличения срока службы напольного покрытия из ПВХ. Слой лака основан на акрилатной смоле, и его следует отверждать посредством облучения. Сущность этой публикации состоит в добавлении в акрилатную смолу электропроводящих веществ для придания готовому напольному покрытию антистатических и/или электропроводящих свойств.
В публикации WO 2008/061791 того же заявителя раскрыто дальнейшее усовершенствование лакового покрытия. Содержание этой публикации полностью включено в данную заявку посредством ссылки. Сущность усовершенствования согласно этой публикации состоит в том, что на поверхность панели способом «мокрым по мокрому» наносят два слоя различных жидких полимерных материалов, так что происходит частичное смешивание материалов покрытий. Затем оба этих слоя, нанесенных способом «мокрым по мокрому», совместно отверждают, причем полученное отвержденное покрытие вследствие частичного смешивания имеет градиент твердости, причем твердость покрытия уменьшается с увеличением глубины относительно поверхности полученного покрытия.
Публикация ЕР 3 088 205 А1 относится к способу изготовления стеновой или напольной панели с рисунком и к стеновой или напольной панели, изготовленной этим способом.
Публикация WO 2011/141 849 А1 относится к напольной панели, содержащей по меньшей мере одну основу и нанесенный на нее верхний слой, причем верхний слой содержит декоративный рисунок. Основа по существу состоит из слоя вспененного полимерного материала.
Публикация DE 10 2010 011 602 А1 относится к способу, в котором несущую плиту вначале с одной стороны или с обеих сторон ламинируют полимерной пленкой. Ламинированную несущую плиту подают в принтер и на плите печатают изображения или графические рисунки, причем чернила затем отверждают с использованием УФ-излучения. Затем плиту с печатным рисунком удаляют из принтера и временно хранят на стеллажах перед дальнейшей переработкой. Затем несущую плиту с печатным рисунком покрывают одним слоем или несколькими слоями УФ-отверждаемого лака.
Публикация FR 2 805 548 А1 относится к способу изготовления нескользкого напольного покрытия, содержащего основную структуру на основе пластифицированного ПВХ, армированную или неармированную текстильной прокладкой и соединенную с поверхностным покрытием, которое содержит заключенные в нем частицы, придающие конструкции свойства нескользкости.
Основная проблема, связанная с плитами из ПВХ и, соответственно, с изготовленными из них панелями и напольными покрытиями, состоит в том, что они являются неустойчивыми против сильной термической нагрузки, например -вследствие облучения солнечным светом. Например, ПВХ плиты, подвергнутые сильному прямому облучению солнечным светом, деформируются или коробятся.
Это может происходить в том случае, если плиты используют в качестве напольного покрытия и укладывают вблизи окон с большой площадью, например - в зимнем саду или сходном помещении. Другие тепловые воздействия, например - от нагревателей, могут привести к деформации и возникновению коробления ПВХ плит, так что их применение, например - в жилых помещениях, имеет определенные ограничения.
В связи с этими известными ПВХ плитами и их недостатками задачей настоящего изобретения является разработка способа обработки ПВХ плит, за счет которого можно улучшить устойчивость известных плит к различным воздействиям. В частности, задачей настоящего изобретения является обеспечение способа обработки плит из ПВХ, с помощью которого можно было бы повысить устойчивость плит против солнечного света и тепловой нагрузки. Следующая задача состоит в том, чтобы обеспечить усовершенствованную панель, в частности - стеновую, потолочную или напольную панель, которая содержала бы несущую плиту из (в частности) твердого ПВХ. Следующая задача состоит в изготовлении такой панели, которая обладала бы повышенной износостойкостью и особенно высококачественным декоративным рисунком.
Эти и другие задачи, которые будут указаны ниже или станут очевидными для специалистов в данной области техники при чтении приведенного ниже описания, решены за счет способа обработки плиты из ПВХ согласно пункту 1 формулы изобретения, панели согласно пункту 9 формулы изобретения и способа ее изготовления согласно пункту 25 формулы изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу обработки плиты из поливинилхлорида (ПВХ), включающему следующие стадии в указанной последовательности: изготовление плиты из ПВХ; нагревание плиты из ПВХ в печи до по меньшей мере 70°С и охлаждение нагретой плиты. Соответственно, способ относится к тепловой обработке плит из ПВХ. Неожиданно было обнаружено, что такая тепловая обработка приводит к значительному повышению устойчивости известных плит из ПВХ, в частности - против тепловых нагрузок и/или облучения солнечном светом. Предполагается, что нагревание плит до и, предпочтительно, выше температуры перехода в стеклообразное состояние (температуры стеклования) приводит к снижению внутренних напряжений в плите. Для этого плиты должны быть нагреты по меньшей мере до 70°С, так как эта температура лежит вблизи температур стеклования стандартных плит из ПВХ, в частности - плит из твердого ПВХ. Хотя физические и химические взаимосвязи не ясны, предполагается, что нагревание и последующее охлаждение приводит к изменению ориентации макромолекул, которое приводит к снижению внутренних напряжений или, в конечном итоге, к повышению устойчивости плиты. В частности, за счет обработки по настоящему изобретению плиты из ПВХ можно эффективно снизить или предотвратить деформацию плиты или возникновение коробления в случае, когда плита из ПВХ подвергается, например, воздействию сильного прямого солнечного излучения. Обработку по настоящему изобретению можно провести на необработанных другими способами плитах из ПВХ, например - в том виде, в котором они выходят из экструдера. Затем их можно использовать в панелях, которые содержат плиты из ПВХ в качестве несущих плит и при необходимости также содержат дополнительные слои. Примеры такого рода панелей будут описаны более подробно в рамках настоящей публикации.
Плиту предпочтительно нагревают по меньшей мере до ее температуры стеклования, и особо предпочтительно - по меньшей мере до 75°С, более предпочтительно - по меньшей мере до 79°С, еще более предпочтительно - по меньшей мере до 81°С, еще более предпочтительно - по меньшей мере до 85°С. Температура стеклования ПВХ равна примерно 80°С, но в зависимости от использованных вспомогательных веществ может лежать немного ниже или немного выше этой температуры. Для целей настоящего изобретения предпочтительно, чтобы температура стеклования использованного ПВХ была немного, то есть на несколько градусов, превышена. При этом плиты из ПВХ предпочтительно должны полностью достичь желаемой температуры, то есть внутренняя часть плиты предпочтительно также должна иметь желаемую минимальную температуру. Однако вследствие низкой теплопроводности ПВХ при определенных обстоятельствах проходит относительно длительное время, прежде чем внутренняя часть плиты из ПВХ, например - самый внутренний слой плиты, достигает желаемой температуры. Поэтому предпочтительно использовать тепловую энергию, полученную во время экструзии плиты, и не допускать полного охлаждения плиты после экструзии. Вместо этого плите дают остыть только до температуры, лежащей в диапазоне от 40°С до 50°С, и затем нагревают ее в печи до температуры, превышающей температуру стеклования. При этом весь объем плиты предпочтительно должен нагреваться равномерно. Таким образом получают особенно стабильные по размерам плиты.
Предпочтительно плиту выдерживают при минимальной температуре в течение по меньшей мере 3 минут, более предпочтительно - в течение по меньшей мере 5 минут, и наиболее предпочтительно - в течение по меньшей мере 10 минут. Показано, что наиболее надежно можно повлиять на внутренние напряжения плиты, то есть получить желаемый эффект по настоящему изобретению, если в течение некоторого времени выдержать плиту при желаемой минимальной температуре, прежде чем снова ее охладить.
Также предпочтительно нагревать плиту с градиентом нагрева, в среднем лежащим в диапазоне от 2°С/мин до 20°С/мин, предпочтительно - с градиентом нагрева, в среднем лежащим в диапазоне от 4°С/мин до 15°С/мин, более предпочтительно - с градиентом нагрева, в среднем лежащим в диапазоне от 6°С/мин до 12°С/мин, и наиболее предпочтительно - с градиентом нагрева, в среднем лежащим в диапазоне от 7°С/мин до 10°С/мин. Теплопроводность ПВХ является относительно низкой, так что предпочтительным является медленное нагревание, так как в противном случае наружные части плиты могут при определенных условиях иметь температуру, значительно превышающую желаемую минимальную температуру, тогда как внутренняя часть плиты еще остается относительно холодной. Медленное нагревание в указанных диапазонах обеспечивает равномерное нагревание и, соответственно, более равномерную переориентацию или новую ориентацию молекул (насколько это известно, так как точные эффекты нагревания на ориентацию молекул выяснены еще не до конца). Предполагается, что эта равномерность особенно важна для получения хороших свойств таких медленно нагретых плит. При градиенте нагрева, равном, например, 1°С/мин, можно за час нагреть плиту примерно на 60°С. При этом нагревание в начале процесса может происходить быстрее, чем в конце, вследствие большой разности температур между еще холодной плитой и температурой в печи, в зависимости от используемой печи и вида нагрева. Градиент нагрева также может быть в начале процесса больше, чем в конце процесса, хотя этот эффект можно минимизировать за счет выбора подходящей печи или регулирования работы печи. Поэтому данные о градиентах в контексте настоящего изобретения следует понимать как средние градиенты, в том смысле, что градиент, равный, например, 2°С/мин, означает, что проходит примерно 40 минут, пока плита нагревается от 20°С до 100°С. И в этом случае достаточно, чтобы большая часть массы плиты была доведена до желаемой температуры, например - примерно 90% массы, хотя в принципе желательно, чтобы плита была нагрета полностью.
Такое же значение, как нагревание плиты, имеет процесс охлаждения. При быстром и неравномерном охлаждении (например, при шоковом охлаждении в водяной бане при комнатной температуре), несмотря на предшествующий нагрев, может быть обнаружено лишь небольшое повышение стабильности или отсутствие повышения стабильности. Для достижения повышенной стабильности плиту следует медленно и равномерно охладить по меньшей мере до температуры, лежащей в диапазоне от 50°С до 40°С. Предпочтительным является медленное охлаждение до комнатной температуры. Тем не менее, явное повышение стабильности можно зарегистрировать и в том случае, если плиту после достижения температуры, равной 50°С, помещают в водяную баню, однако водяная баня при этом должна иметь температуру воды не ниже, чем от 35°С до 25°С (в зависимости от исходной температуры погружаемой плиты; разность температур между плитой и водяной баней не должна быть слишком большой).
Также предпочтительно регулируемо и равномерно охлаждать плиту через поверхность, предпочтительно - в охлаждающей печи, до минимальной температуры в центральной части плиты, лежащей в диапазоне от 30°С до 50°С, а именно - с градиентом охлаждения, в среднем лежащим в диапазоне от 3°С/мин до 20°С/мин; предпочтительно - в среднем лежащим в диапазоне от 5°С/мин до 15°С/мин; более предпочтительно - в среднем лежащим в диапазоне от 7°С/мин до 12°С/мин; и наиболее предпочтительно - в среднем лежащим в диапазоне от 8°С/мин до 10°С/мин. Градиент охлаждения в контексте настоящего изобретения следует понимать точно так же, как градиент нагрева, то есть как среднее значение времени, за которое центральная часть плиты достигает температуры, лежащей в диапазоне от примерно 30°С до примерно 50°С, или, например, остается на 10°С теплее, чем окружающая среда. Медленное и регулируемое охлаждение приводит к получению особенно стабильных плит. Предполагается, что медленное охлаждение приводит к хорошей фиксации направления молекул.
Плиты из ПВХ предпочтительно пропускают через печь в направлении подачи материала, а печь предпочтительно является конвейерной печью. Нагревание и/или охлаждение в таком непрерывном способе является особенно экономически эффективным, так как в конвейерной печи можно создать различные зоны нагрева с различными температурами. Так, например, можно непрерывно повышать или снижать температуру в печи в направлении транспортировки плит через печь, за счет чего можно обеспечить равномерные градиенты нагрева или охлаждения.
Охлаждение нагретой плиты также предпочтительно осуществляют в конвейерной печи. И в этом случае можно вдоль направления транспортировки плит через печь предусмотреть зоны с различной температурой, чтобы поддерживать градиент охлаждения как можно более равномерным, и при этом поддерживать разность температур между плитой и окружающей средой в печи примерно постоянной. Температура внутри печи при этом предпочтительно снижается вдоль направления транспортировки плиты через печь (охлаждающую печь). Когда плита покидает печь, она предпочтительно имеет температуру, близкую к температуре окружающей среды или, например, всего на 10°С или 20°С превышающую температуру окружающей среды.
Согласно настоящему изобретению далее предложена панель, которая содержит плиту (в рамках описания панели в дальнейшем термины «плита» и «несущая плита» используют как синонимы) из поливинилхлорида, предпочтительно обработанную согласно раскрытому выше способу. На плите закреплена пленка, причем эта пленка является пленкой из ПВХ толщиной от 0,04 мм до 0,2 мм и содержит напечатанный непосредственно на ней декоративный рисунок, а поверх пленки из ПВХ предусмотрен отвержденный полимерный слой. Полимерный слой при этом предпочтительно основан на полимеризуемой смоле, в частности - на акрилатной смоле. Отвержденный полимерный слой предпочтительно имеет градиент твердости согласно указанной выше публикации WO 2008/061791 автора настоящего изобретения. Тепловую обработку плиты из ПВХ предпочтительно проводят после наложения пленки (предпочтительно -пленки из ПВХ). Декоративную печать и нанесение других слоев предпочтительно осуществляют после тепловой обработки плиты из ПВХ, снабженной пленкой.
Плита из поливинилхлорида предпочтительно состоит из твердого (непластифицированного) ПВХ (также обозначаемого как нПВХ; PVC-U), то есть она по существу не содержит или вообще не содержит пластификаторов. Это относится ко всем описанным в данной публикации способам и продуктам.
В отличие от указанного выше уровня техники согласно публикации DE 10 2006 058 655 А1, настоящее изобретение предусматривает панель, для которой не требуется отдельная декоративная бумага, так как декоративный рисунок печатают непосредственно на пленке из ПВХ. Пленка из ПВХ обладает преимуществом, состоящим в том, что можно исключить трудоемкие предварительные обработки несущих плит (хотя, разумеется, предварительные обработки возможны, если они желательны). В частности, можно избежать трудоемкого шлифования поверхности несущей плиты; нанесение шпаклевочной массы и грунтовки, которое в характерном случае необходимо согласно предшествующему уровню техники, также можно выгодно исключить при использовании пленки из ПВХ, имеющей толщину согласно настоящему изобретению.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения слой полимерного материала имеет градиент твердости, так что твердость слоя полимерного материала по существу непрерывно снижается с увеличением глубины относительно поверхности полимерного слоя. Такой слой с градиентом твердости особенно эффективен при использовании совместно с относительно мягкой пленкой из ПВХ и, среди прочего, обеспечивает очень хорошее поглощение звука.
Печатная краска, используемая для печати декоративного рисунка, предпочтительно содержит растворители и предпочтительно является УФ-отверждаемой печатной краской. Такие печатные краски слегка растворяют поверхность пленки из ПВХ, за счет чего происходит прочное сцепление печатной краски с пленкой. Также при применении УФ-отверждаемых чернил происходит очень хорошее сшивание чернил с поверхностью пленки из ПВХ. Поэтому УФ-отверждаемые чернила являются особо предпочтительными, поскольку они содержат химически активные растворители, которые химически встраиваются в образующуюся в дальнейшем сетчатую структуру, как, например, N-винилкапролактам.
Поэтому для печати декоративного рисунка предпочтительно используют полимеризуемую печатную краску (чернила), в частности - основанные на полимеризуемых акрилатных смолах и/или N-винилкапролактаме (жидком разбавителе реактивов), поставляемом компанией BASF. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что улучшенные свойства сцепления системы покрытия можно получить при использовании не стандартных дисперсионных красок на основе воды, а полимеризуемых печатных красок. Это относится, в частности, к предпочтительному применению с полимерным слоем, в частности - имеющим градиент твердости. Подходящими массовыми долями полимеризуемого акрилата и N-винилкапролактама в печатной краске оказались доли, лежащие в диапазоне от 2% до 50%, более предпочтительно - от 5% до 40%, и наиболее предпочтительно - от 10% до 30%. Эти данные относятся к сумме содержаний акрилата и N-винилкапролактама. Массовая доля N-винилкапролактама в печатной краске может составлять, например, от 3% до 12%.
Положительный эффект является особенно выраженным, если печатную краску декоративного покрытия (то есть декоративного рисунка) и полимерный слой отверждают или полимеризуют совместно (если декоративное покрытие получают посредством прямой печати, как, например, при цифровой печати, то декоративное покрытие по существу состоит из печатной краски). Под отверждением полимерного слоя или полимеризуемой печатной краски (такой как полимеризуемые акрилаты или УФ-реактивные краски в целом) в контексте настоящего изобретения понимают химическую реакцию, которая происходит при полимеризации. За счет совместного отверждения (полимеризации) полимеризуемых компонентов (акрилатной системы и/или N-винилкапролактама) печатной краски и полимерного слоя происходит химическое сшивание на поверхности раздела обоих слоев, которое предположительно ответственно за улучшенное сцепление слоев.
Полимеризуемые компоненты, предпочтительно используемые согласно настоящему изобретению, включают в качестве основных компонентов акрилаты, в частности - акрилатные мономеры, акрилатные олигомеры, и необязательные фотоинициаторы, а также N-винилкапролактам в качестве жидкого разбавителя реактивов. N-винилкапролактам можно добавить к печатной краске в дополнение к акрилатам в качестве разбавителя и полимеризовать совместно с ними. Альтернативно также можно исключить акрилаты и предусмотреть соответственно большее количество N-винилкапролактама, так как N-винилкапролактам сам способен полимеризоваться. Подробности относительно этого известны специалисту в данной области техники, например, из немецкой публикации DE 197 02 476 А1. Поэтому в предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения полимеризуемые компоненты состоят по существу из N-винилкапролактама. Фотоинициаторы вызывают полимеризацию мономеров или олигомеров под воздействием излучения, за счет чего печатная краска быстро отверждается.
Пленка из ПВХ предпочтительно имеет толщину, лежащую в диапазоне от 0,05 мм до 0,15 мм, более предпочтительно - от 0,06 мм до 0,095 мм. Пленки такой толщины (глубины) удается очень легко перерабатывать, и их особенно легко наносить с помощью каландра. Например, можно наносить пленку из ПВХ непосредственно с помощью нагреваемого каландра, так что происходит термическое соединение/сплавление пленки с несущей плитой. В этом случае нет необходимости в применении дополнительного клея для крепления пленки к несущей плите, хотя, естественно, это возможно в качестве альтернативы или дополнения.
3
3
3
3
3
3
3
3
Плита из поливинилхлорида предпочтительно имеет плотность, лежащую в диапазоне от 900 кг/м до 2500 кг/м, предпочтительно - от 1000 кг/м до 2200 кг/м, более предпочтительно - от 1300 кг/м до 1950 кг/м, и наиболее предпочтительно -от 1350 кг/м до 1500 кг/м. Такие значения плотности обеспечивают очень стабильные и износостойкие плиты, которые предпочтительны, в частности, при применении панелей в качестве напольных покрытий. Кроме того, эти плиты обеспечивают возможность изготовления замыкающих или соединительных элементов на боковых кромках плиты, чтобы можно было, например, соединить несколько одинаковых плит друг с другом с геометрическим замыканием.
Предпочтительной оказалась толщина (глубина) плиты из ПВХ (например, несущей плиты), лежащая в диапазоне от 3 мм до 20 мм, предпочтительно - в диапазоне от 4 мм до 15 мм, более предпочтительно - в диапазоне от 3 мм до 12 мм, и наиболее предпочтительно - в диапазоне от 4 мм до 10 мм. Было установлено, что эти диапазоны толщин несущей плиты обеспечивают достаточную стабильность во время осуществления способа изготовления и, кроме того, достаточно высокое поглощение шагового шума (при использовании в качестве напольного покрытия) и достаточно высокую формоустойчивость готовых панелей.
2
2
2
2
2
2
2
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения на пленке из ПВХ предусмотрен слой, включающий УФ-отверждаемую грунтовку. Этот слой предпочтительно имеет массу единицы площади, лежащую в диапазоне от 1 г/м до 20 г/м, более предпочтительно - в диапазоне от 2 г/м до 15 г/м, и наиболее предпочтительно - в диапазоне от 2 г/м до 5 г/м. Подходящим материалом оказался дипропиленгликоля диакрилат, который обеспечивает хороший эффект, например, в количестве, равном 2 г/м. Грунтовку предпочтительно наносят на печатную краску, и поэтому она улучшает сцепление между печатной краской, основой и полимерным слоем. Показано, что, в частности - в областях с малым количеством печатной краски, при использовании грунтовки сцепление повышается.
В целом, плита из ПВХ предпочтительно является экструдированной плитой из ПВХ.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в полимерный слой включают износостойкие частицы, в частности - частицы корунда, со средним диаметром, лежащим в диапазоне от 10 мкм до 100 мкм, предпочтительно - в диапазоне от 20 мкм до 80 мкм, более предпочтительно - от 25 мкм до 70 мкм, и особо предпочтительно - от 30 мкм до 60 мкм. За счет использования износостойких частиц возникает возможность значительного увеличения срока службы панели по настоящему изобретению.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения декоративный рисунок, который предпочтительно нанесен непосредственно на пленку из ПВХ способом цифровой печати, представляет собой единственное декоративное покрытие панели по настоящему изобретению, то есть не предусмотрены другие декоративные бумаги или декоративные пленки. Поэтому отсутствует необходимость использовать отдельную декоративную бумагу или сходные декоративные элементы, что приводит к значительному сокращению расходов и упрощению способа изготовления панели по настоящему изобретению.
Как указано выше, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения печатную краску декоративного покрытия (декоративного рисунка) отверждают (полимеризуют) совместно с нанесенным на нее полимерным слоем, предпочтительно - посредством совместного облучения. За счет этого на границе раздела между печатной краской и нанесенным на нее полимерным слоем (или нанесенными полимерными слоями) происходит частичное химическое сшивание использованных полимеров. Показано, что при этом можно достичь особенно хорошего сцепления полимерного слоя с несущей плитой.
Согласно настоящему изобретению также предложен способ изготовления панели, в частности - стеновой, потолочной или напольной панели.
3
3
В этом способе на первом этапе работы изготавливают плиту (несущую плиту) из поливинилхлорида, которая предпочтительно обработана одним из описанных выше способов (тепловая обработка/термическая обработка). Кроме того, плита предпочтительно имеет плотность, лежащую в диапазоне от 900 кг/м до 2500 кг/м. Альтернативно можно также изготовить необработанную плиту из ПВХ и провести описанную выше тепловую обработку лишь после того, как на плиту будет нанесено несколько дополнительных слоев или будут нанесены все дополнительные слои. На эту несущую плиту наносят пленку из ПВХ с толщиной, лежащей в диапазоне от 0,04 мм до 0,2 мм, предпочтительно - с использованием каландра, и затем проводят обработку, предпочтительно - тепловую. После тепловой обработки на пленку из ПВХ посредством печати наносят декоративный рисунок.
После печати декоративного рисунка на пленку из ПВХ на грунтовочный слой наносят жидкий первый полимерный слой. На следующем этапе отверждают полимерный слой, предпочтительно - совместно с печатной краской. Необязательно на еще жидкий первый полимерный слой можно нанести по меньшей мере один второй жидкий полимерный слой, чтобы произошло частичное смешивание материалов покрытий. Отверждение печатной краски и полимерного слоя (или полимерных слоев) можно осуществить во время одной стадии способа или последовательно во время двух раздельных стадий способа. Под затвердеванием или отверждением полимерного слоя при этом понимают химическую реакцию, которая происходит при полимеризации. От отверждения следует отличать сушку такого рода слоев, при которой происходит лишь уменьшение содержания воды или удаление воды.
Первый и второй полимерные слои предпочтительно наносят так, что отвержденный полимерный слой имеет градиент твердости, причем твердость покрытия уменьшается с увеличением глубины относительно поверхности полученного покрытия. Этот способ более подробно описан в упомянутой выше публикации WO 2008/061791, так что в данной публикации дополнительные подробности опущены.
Предпочтительно используют нагреваемый каландр, так что пленка из ПВХ термически сваривается с несущей плитой. Таким образом можно просто и надежно за одну стадию способа осуществить нанесение и закрепление пленки.
Также предпочтительно непосредственно напечатанный декоративный рисунок имитирует поверхность древесины, камня или керамической плитки. Пленка из ПВХ предпочтительно является одноцветной или белой. Это обеспечивает хороший цвет фона для большинства коммерчески используемых декоративных рисунков.
Далее преимущества настоящего изобретения будут разъяснены более подробно на основании двух не ограничивающих его примеров.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сравнительный пример
Панель со стандартной непрямой глубокой печатью
2
Несущую плиту из ПВХ толщиной 4 мм вначале с помощью устройства для валкового нанесения покрытий покрывают грунтовкой на основе коммерчески доступной водной акрилатной дисперсии. На следующей стадии осуществляется выравнивание несущей плиты из ПВХ с помощью устройства для валкового нанесения покрытий с использованием шпаклевочной массы на основе высоконаполненной водной акрилатной дисперсии. Затем способом полива наносят грунтовочное покрытие под печать на основе водной акрилатной дисперсии, содержащей наполнители и цветные пигменты. После каждой из этих стадий нанесения покрытия осуществляют промежуточную сушку при температурах, лежащих в диапазоне от 80°С до 200°С. Обработанные таким образом несущие плиты из ПВХ подают в печатную машину, состоящую по существу из гравированного вальца (гравированного цилиндра) и резинового вальца для переноса печатного рисунка с гравированного цилиндра на плиту. Печатный рисунок получают с помощью трех последовательно установленных печатающих механизмов, причем каждый печатающий механизм наносит свою собственную печатную краску, состоящую из цветных пигментов и водной акрилатной дисперсии. При имитации темной древесины орехового дерева наносят, например, 5 г/м печатной краски. На слой печатной краски в ходе дальнейшего процесса с помощью устройства для валкового нанесения покрытий наносят коммерчески доступную УФ-отверждаемую грунтовку. В заключение производят нанесение полимерного слоя, как описано в публикации WO 2008/061791, для получения полимерного слоя с градиентом твердости.
Пример
Панель, у которой рисунок напечатан на пленке из ПВХ
2
2
2
Используют несущую плиту из ПВХ толщиной 6 мм и на нее наносят пленку из ПВХ толщиной 0,03 мм с помощью нагреваемого каландра, так что пленка термически сваривается с несущей плитой. Затем изготовленную таким образом плиту после промежуточного охлаждения до температуры, лежащей в диапазоне от 30°С до 50°С, предпочтительно подвергают описанной выше тепловой обработке. На закрепленную пленку из ПВХ с помощью цифрового принтера наносят такой же декоративный рисунок, как в Примере 1. Однако при этом используют содержащую растворители, отверждаемую УФ-излучением краску для цифровой печати. Для получения печатного рисунка используют количество краски, равное примерно 2 г/м. Краску вначале фиксируют при 150 мДж/см (ртутная лампа). Затем производят нанесение первого УФ-отверждаемого слоя в количестве 2 г/м, который преимущественно содержит дипропиленгликоля диакрилат. На этот необлученный слой наносят содержащий двойные связи олигомер с добавлением фотоинициаторов. Затем комбинированный материал облучают с использованием источника УФ-излучения и отверждают полимеризуемые компоненты. Полученный при этом полимерный слой включает печатную краску и все вышележащие слои.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Далее настоящее изобретение будет более подробно разъяснено на основании прилагаемых графических материалов, где:
Фиг. 1а схематически изображает установку для тепловой обработки плиты из ПВХ;
Фиг. 1b схематически изображает распределение температур в установке;
Фиг. 2 демонстрирует схематическое изображение панели 10 с несущей плитой 12 из поливинилхлорида;
Фиг. 3 демонстрирует схематическое изображение установки для нанесения покрытий; и
Фиг. 4 схематически изображает план эксперимента для сравнения обработанных и необработанных панелей.
СВЕДЕНИЯ. ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1
7
1
1
На Фиг. 1 схематически изображена установка для тепловой обработки плиты из ПВХ. Установка состоит по существу из печи 1, которая в приведенном примере является конвейерной печью. Печь содержит транспортирующее устройство 2, с помощью которого детали, подлежащие обработке, перемещают через печь по направлению стрелки 3. Ссылочным номером 12 обозначены плиты из ПВХ, которые перемещают через печь слева направо. Ссылочным номером 10 обозначены готовые панели, которые, как описано ниже в качестве примера, уже снабжены покрытиями или пленками. Такого рода панели 10 с покрытиями также могут быть подвергнуты тепловой обработке с целью соответствующей обработки несущих плит 12 панелей 10. Печь 1 содержит семь зон с O по O, в которых установлены различные температуры. Само собой разумеется, что изображенная установка приведена исключительно в качестве примера, и возможны также установки с большим или меньшим количеством зон, а также установки с абсолютно другими температурными профилями, нежели профиль, приведенный в данной публикации в качестве примера. Плиты 12 или панели 10 поступают в первую зону O печи. При этом температура внутри первой зоны O непрерывно повышается в направлении перемещения транспортируемого материала.
Ofen
1
7
1
Распределение температур, или профиль температур, внутри отдельных зон печи представлено на Фиг. 1b. При этом температура отложена по вертикальной оси, а горизонтальная ось соответствует перемещению вдоль длины печи (L). Пунктирные линии означают переход между различными зонами с O по O. В представленном примере температура внутри зоны O непрерывно повышается с относительно небольшой скоростью повышения. Причина этого состоит в том, что панели или плиты на входе в печь имеют относительно низкую температуру, например - комнатную температуру, и поэтому даже относительно низкие температуры печи приводят к быстрому разогреву или нагреву плит. Это обусловлено тем, что скорость, с которой нагреваются тела, прежде всего зависит от разности температур между телом и, например, окружающим воздухом. Как известно специалистам в данной области техники, большие разности температур при этом приводят к большей передаче тепловой энергии и поэтому к более быстрому нагреву тела. При этом за счет соответствующего выбора температурного профиля в направлении перемещения материала в печи можно регулировать ход нагрева плит во времени. При этом желателен как можно более равномерный нагрев, то есть как можно более постоянный градиент нагрева или охлаждения во время обработки.
2
1
3
3
4
5
7
В зоне O температура в направлении перемещения материала повышается относительно более сильно, чем в зоне O. В зоне О температуру поддерживают постоянной, и плиты или панели в течение нескольких минут во время транспортировки через зону О сохраняют желаемую целевую температуру. В зоне O температура в печи медленно снижается в направлении перемещения материала, что можно видеть по относительно горизонтальному ходу температуры на Фиг. 2b. В следующих зонах с O по O температура постоянно снижается, так что плиты или панели медленно охлаждаются до температуры, близкой к комнатной температуре (например, до 30°С или 35°С). Предпочтительно фаза охлаждения является, как показано на рисунке, более длительной, чем фаза нагрева, то есть охлаждение предпочтительно должно осуществляться относительно медленно. После того как плиты покинули печь, их можно по желанию складировать или перерабатывать дальше.
На Фиг. 2 изображена панель 10, которая снабжена несколькими пленками или слоями и может быть использована, например, в качестве напольной панели. Панель 10 содержит плиту 12 (несущую плиту) из ПВХ, которая на соответствующих кромках содержит соединения типа «шпунт и гребень», которые позволяют соединять друг с другом отдельные панели 10. Несущая плита состоит из экструдированного твердого ПВХ (нПВХ; PVC-U) и может быть, например, подвергнута тепловой обработке одним из способов, описанных в данной публикации.
На (несущей) плите 12 расположена пленка 17 из ПВХ. На верхней стороне пленки 17 напечатан декоративный рисунок (декоративное покрытие) 18, предпочтительно - способом цифровой печати. Этот декоративный рисунок в зависимости от прикладной задачи может быть любым рисунком. Над пленкой из ПВХ и декоративным слоем предусмотрена отверждаемая УФ-излучением система 19 полимерного слоя. Изображение выполнено не в масштабе, и слои изображены на расстоянии друг от друга, которое отсутствует в реальном продукте, чтобы сделать их лучше видными. В частности, плита 12 является гораздо более толстой, чем нанесенные на нее слои, а именно - ее толщина лежит в диапазоне нескольких миллиметров, тогда как нанесенные на нее слои в совокупности составляют лишь долю миллиметра.
Далее на основании Фиг. 3 должен быть описан пример изготовления панели по настоящему изобретению, то есть необходимый для этого способ. Фиг. 3 схематически изображает установку для нанесения покрытий, предназначенную для нанесения покрытий на плиты 12 или для изготовления панелей 10. Плиты 12 состоят из твердого ПВХ толщиной от 4 мм до 8 мм, и предпочтительно они ранее были подвергнуты описанной в данной публикации тепловой обработке. В качестве альтернативы описанная в данной публикации тепловая обработка может быть произведена и позже с использованием готовой панели 10 или промежуточного продукта. Плиты 12 с помощью роликовой конвейерной установки 21 перемещают через различные блоки установки для нанесения покрытий. Изображенные блоки для нанесения покрытий не следует понимать как единственно возможные, они служат лишь в качестве примера для разъяснения способа по настоящему изобретению и изображены чисто схематически. Перед, после и между изображенными блоками могут быть предусмотрены другие блоки обработки, например - дополнительные блоки сушки, блоки для нанесения грунтовок, блоки для нанесения шпаклевок и т.д. Первый блок 30 должен быть каландровым блоком, с помощью которого на верхнюю сторону плит 12 наносят пленку 17 из ПВХ. Пленка разматывается с подающего барабана 31 и с помощью нагреваемого каландрового вала 32 фиксируется на верхней стороне плит 12. Разрезание пленки осуществляют подходящим режущим устройством (не показано), принцип работы которого известен специалистам в данной области техники.
В блоке 60 с помощью цифрового принтера на пленке 17 из ПВХ печатают декоративный рисунок, в частности - рисунок натуральной древесины. После печати в блоке 70 нанесения покрытия наносят полимерный слой. Полимерный слой наносят с градиентом твердости, так что твердость полимерного слоя по существу непрерывно снижается с увеличением глубины относительно поверхности полимерного слоя. Для этого в первом блоке 71 для нанесения покрытия наносят первый полимерный слой на основе полимеризуемой акрилатной системы. На этот первый полимерный слой в блоке 72 способом «мокрым по мокрому» наносят следующий полимерный слой. Второй полимерный слой содержит, например, более высокую долю двойных связей, что подробно описано в упомянутой выше заявке, посвященной градиентам твердости. Оба полимерных слоя в блоках 71 и 72 наносят способом «мокрым по мокрому», так что на поверхности раздела двух слоев происходит частичное смешивание. В блоке 73 оба полимерных слоя совместно отверждаются под действием УФ-излучения.
Блок 60 предпочтительно является блоком цифровой печати, и в нем используют печатную краску на основе полимеризуемого акрилата. В этом случае предпочтительно, чтобы между блоками 60 и 70 не происходило отверждения печатной краски, а имела место лишь стадия частичной сушки, во время которой из полимеризуемого акрилата печатной краски удаляют часть влаги. Затем в блоке 73 отверждения печатную краску и первый и второй полимерные слои отверждают совместно, что приводит к получению особенно износостойкой поверхности.
Сравнение стандартного ПВХ и ПВХ, прошедшего тепловую обработку
3
Эффект тепловой обработки по настоящему изобретению исследовали экспериментально. Для этого из двухшнекового экструдера экструдпровали несущую плиту из ПВХ с плотностью, равной 2050 кг/м. Затем эту плиту снабжали декоративным износостойким покрытием и перерабатывали в напольные панели 510. Изготовленные таким образом панели, как показано на Фиг. 4, укладывали с получением испытательной поверхности размером примерно 2×4 м («стандартный ПВХ»). Для сравнения экструдированную идентичным образом плиту после охлаждения до примерно 40°С снова нагревали по настоящему изобретению в печи до 85°С и затем снова медленно охлаждали («ПВХ, прошедший тепловую обработку»). После этого производили такое же нанесение покрытия, изготовление панелей и укладку в форме второй испытательной поверхности, как в случае необработанных панелей 510.
2
Обе испытательные поверхности в области, равной примерно 1 м, сверху облучали с использованием четырех ИК-излучателей 501 (в качестве имитации облучения солнечным светом через окно большой площади, например - в зимнем саду). Излучатели нагревали поверхности пола или панелей со скоростью, равной примерно 1°С/мин, до температуры поверхности, равной примерно 80°С. Во время облучения измеряли и протоколировали максимальное коробление панелей. Результаты этого испытания сведены в приведенной ниже таблице.
В случае ПВХ, не прошедшего тепловую обработку («Стандартный ПВХ»), уложенное напольное покрытие под инфракрасными лампами 501 через 25 минут при температуре поверхности, равной 50°С, начинало заметно коробиться. Коробление происходило на большой поверхности, как показано окружностью 502 на Фиг. 4. Пол из обработанных ПВХ плит не продемонстрировал заметного коробления. Необработанный пол («Стандартный ПВХ») достигает максимального коробления, равного 9,5 мм, при температуре поверхности, равной 68,6°С. Пол из обработанных ПВХ плит при этой температуре не проявил изменений. Испытание было прекращено через 127 минут при температуре поверхности, равной 81°С.
Во всей исследованной области напольное покрытие из обработанных ПВХ плит было стабильным и вообще не проявило коробления. Достигнутые в испытании температуры поверхности соответствуют тем, которые могут быть достигнуты на практике, если напольное покрытие подвергается прямому облучению солнечным светом, в частности - в случае темных декоративных рисунков. Проблемы, связанные со стандартным ПВХ, регулярно приводят к рекламациям, так что ряд производителей панелей указывают на упаковках на то, что продукты «не пригодны, например, для зимних садов и мест с облучением прямым солнечным светом». Плиты, обработанные по настоящему изобретению, не демонстрируют такого рода проблем.