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Dokumentenidentifikation DE102005006446A1 17.08.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung
Anmelder ONA International Corporation, Wilmington, Del., US
Vertreter Lemcke, Brommer & Partner, Patentanwälte, 76133 Karlsruhe
DE-Anmeldedatum 12.02.2005
DE-Aktenzeichen 102005006446
Offenlegungstag 17.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.08.2006
IPC-Hauptklasse B05D 3/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B05D 7/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung von Holz- oder Holzwerkstoffen mittels einer Schmelzmasse. Erfindungsgemäß ist die Schmelzmasse auf Polyurethanbasis aufgebaut, wird bei einer Temperatur von unter 100°C aufgetragen und gehärtet, indem sie UV-Strahlung ausgesetzt wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung insbesondere von Holz- oder Holzwerkstoffen mittels einer Schmelzmasse sowie diese Schmelzmasse selbst.

Im Stand der Technik sind verschiedene Oberflächenbeschichtungsverfahren für Holz- oder Holzwerkstoffe bekannt. So werden beispielsweise Parkettelemente oder auch Furniere auf der Oberfläche mittels UV-härtender Lacksysteme versiegelt, die auf Acrylatbasis aufgebaut sind. Je nach Holzart werden hierbei Primer, Füller bzw. Spachtelmassen und mehrere Lackschichten aufgetragen, wodurch das Verfahren sehr komplex und aufwendig ist. Der Primer dient dazu, eine Haftung zwischen Lack und Holz sicherzustellen, während der Füller bzw. die Spachtel zum Befüllen der Holzporen fungiert, was gerade auch bei grobporigen Holzarten einen sehr wichtigen Bestandteil darstellt. Die einzelnen Lackschichten – es sind in der Regel drei bis fünf Schichten – werden nacheinander aufgetragen und nach dem Auftrag mittels UV-Lampen gehärtet. Der mehrfache Auftrag ist notwendig, da nur dünne Lackschichten im Durchlauf mittels UV-Lampe gehärtet werden können. Auch sind derartige Oberflächenbeschichtungsvorrichtungen in der Regel sehr lang und teuer.

Eine alternative Oberflächenbeschichtungsart besteht darin, ein auf Polyurethanbasis bestehendes Versiegelungsmaterial im Heißauftrag bei zirka 120 bis 140 °C zu applizieren, wobei das Versiegelungsmaterial mit der Luftfeuchtigkeit aushärtet bzw. chemisch vernetzt. Der Auftrag erfolgt in der Regel mit Hilfe von Auftragswalzen, während das anschließende Glätten mittels Andruckrollen oder Glättbändern durchgeführt wird, wobei sich dieses Glätten sehr aufwendig gestaltet. Der Vernetzungsvorgang dauert je nach Feuchteangebot zirka 5 bis 10 Tage, erst nach diesem Zeitraum weist die Oberfläche eine ausreichende Härte, Kratzfestigkeit und Beständigkeit auf. Direkt nach dem Oberflächenbeschichten ist die Oberfläche noch sehr weich und es muss sehr vorsichtig abgestapelt werden, da sonst sehr schnell Riefen in der Oberfläche entstehen und sichtbar werden.

Eine Weiterverarbeitung – beispielsweise bei Parkettdielen das Profilieren der Nut-Feder-Verbindungen – kann erst nach mehreren Tagen erfolgen; gerade hierfür muss eine gute Oberflächenhärte sichergestellt sein, da sonst Staub und sonstige Verunreinigungen Riefen beim Profilieren hervorrufen. Nach dem Glätten der aufgetragenen PUR-Versiegelung zeigen sich häufig – bei grobporigen Holzarten umso mehr – Blasen in den Holzporen. Diese Blasenbildung wird offensichtlich durch in den Poren verdampfendes Wasser verursacht und zeichnet sich in der späteren Oberfläche deutlich sichtbar ab. Demgemäß müssen derartige versiegelte bzw. oberflächenbeschichtete Materialien nachbearbeitet werden.

Hiervon ausgehend liegt nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung insbesondere von Holz- oder Holzwerkstoffen mittels einer Schmelzmasse zur Verfügung zu stellen, das aus dem Auftragen der Schmelzmasse und dem Härten der Schmelzmasse durch Vernetzung besteht, wobei die geschilderten Nachteile des einschlägigen Standes der Technik vermieden werden sollen und insbesondere die Oberflächenbeschichtung kostengünstiger durchführbar und das demgemäß beschichtete Produkt schneller weiterverarbeitbar sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schmelzmasse auf Polyurethanbasis aufgebaut und UV-härtend ausgebildet ist, dass die Schmelzmasse bei einer Temperatur von unter 100 °C aufgetragen wird, und dass das Härten dadurch erfolgt, dass die Schmelzmasse UV-Strahlung ausgesetzt wird und hierbei vernetzt.

Hierbei vereinigt das erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtungsverfahren nicht nur die Eigenschaften der beiden geschilderten bekannten Oberflächenbeschichtungsverfahren, was bisher nicht durchführbar schien, sondern sie führt überraschenderweise auch zu den Vorteilen aus beiden Verfahren. Während die auf Polyurethanbasis aufgebaute Schmelzmasse dafür verantwortlich ist, mit nur einem Beschichtungsvorgang auszukommen, sorgt die niedrige Auftragstemperatur von unter 100 °C für eine Vermeidung der nachteiligen Blasenbildung, indem verhindert wird, dass Wasser in den Holzporen verdampfen kann. Dadurch dass schließlich nicht ein viele Tage dauernder Vernetzungsvorgang unter Einbeziehung der Luftfeuchtigkeit verwendet wird, sondern ein unmittelbar eine Vernetzung erzielender Härtungsvorgang mittels UV-Strahlung, ist gewährleistet, dass das demgemäß beschichtete Produkt sofort weiterverarbeitet werden kann.

Aufgrund der niedrigen Auftragstemperatur, die vorteilhafterweise zwischen 40° und unter 100°liegt, ist des weiteren die Schmelzmasse so dünnflüssig und damit selbst ausgleichend, das heißt sie verläuft zu einer homogenen Schicht, ohne dass hierfür eine aufwendige Glättstation benötigt würde bzw. wobei man mit nur geringem Glättaufwand auskommt. Hierbei können sogar seitliche Fasen, angrenzende Kanten etc. beim flächigen Auftrag gleichzeitig mit beschichtet werden.

Zur Verbesserung des Auftragsvorgangs empfiehlt es sich des weiteren, das zu beschichtende Material vorzuwärmen oder aber Wärme in Form eines Heizkanals, eines Gebläses, in Form von Infrarotstrahlern und dergleichen unmittelbar nach dem Auftrag der Schmelzmasse zu applizieren.

Was den Vorgang des Vernetzens betrifft, so kann beispielsweise eine UV-Lampe nach einer etwaigen Glättstation vorgesehen sein, um innerhalb von wenigen Sekunden die Schmelzmasse zu vernetzen. Die Schmelzmasse weist direkt nach der UV-Härtung eine harte, kratzfeste Oberfläche auf und kann sofort weiterverarbeitet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt demgemäß mit nur einem einzigen Auftragsverfahrensschritt aus, während die bekannten Acrylat-Lacksysteme oft drei bis fünf Schichten benötigen; eine Weiterverarbeitung des mit dem erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtungsverfahrens bearbeiteten Werkstoffs kann sofort erfolgen, wohingegen beim Stand der Technik der mit Luftfeuchtigkeit aushärtenden PUR-Schmelzmassen eine Weiterverarbeitung erst nach Tagen bzw. mehr als einer Woche möglich ist. Bei sehr grobporigen Holzarten kann alternativ auch ein zweiter Auftrag unmittelbar anschließend erfolgen, d. h. nach dem ersten Auftrag und der Vernetzung mittels UV-Lampe kann die Oberfläche sofort geschliffen werden und anschließend der zweite Auftrag durchgeführt werden.

Das Aufbringen der Schmelzmasse kann in der bekannten Art und Weise mittels Auftragswalze, Rakel, Schlitzdüse oder im Sprühverfahren erfolgen, wobei es für vertikale zu beschichtende Oberflächen vorteilhaft ist, ein beheiztes Rakel einzusetzen.

Die vorliegende Erfindung stellt nicht nur ein Oberflächenbeschichtungsverfahren zur Verfügung, sondern auch eine Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung. Diese Vorrichtung weist zumindest eine Auftragsstation und eine Härtungsstation auf, wobei die Auftragsstation dazu vorgesehen ist, eine Schmelzmasse mit einer Temperatur von unter 100 °C aufzutragen und wobei die Härtungsstation Mittel zum Erzeugen von UV-Strahlung – insbesondere zumindest eine UV-Lampe, gegebenenfalls aber auch mehrere in Vorschubrichtung hintereinander angeordnete UV-Lampen – aufweist.

Zweckmäßigerweise kann zwischen Auftragsstation und Härtungsstation eine Station zum Glätten bzw. zur Homogenisierung der Oberfläche (beispielsweise für ein Selbstausgleichen mittels Wärme) angeordnet sein. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des zu beschichtenden Holz- oder Holzwerkstoffs vorgesehen ist, wobei die Heizeinrichtung aus einem Heizkanal, aus einem Heizgebläse oder aus Infrarotstrahlern bestehen kann.

Schließlich wird durch die vorliegende Erfindung auch eine Schmelzmasse zur Verwendung als Oberflächenbeschichtung insbesondere von Holz- oder Holzwerkstoffen zur Verfügung gestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie auf Polyurethanbasis aufgebaut ist, dass sie bei Temperaturen von unter 100 °C auftragbar ist und dass sie durch UV-Strahlung vernetzbar ist.

Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, eine Versiegelung zur Verfügung zu stellen, die unmittelbar nach der Aushärtung bereits eine hervorragende Kratzfestigkeit, Alterungsbeständigkeit, Härte, Chemikalienbeständigkeit und Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit bietet. Die Schmelzmasse lässt sich nicht nur in einem einzigen Arbeitsgang auftragen, sondern sie ist auch innerhalb kürzester Zeit aushärtbar und anschließend weiterverarbeitbar.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Oberflächenbeschichtung insbesondere von Holz- oder Holzwerkstoffen mittels einer Schmelzmasse, bestehend aus dem Auftragen der Schmelzmasse und dem Härten der Schmelzmasse durch Vernetzung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmelzmasse verwendet wird, die auf Polyurethanbasis aufgebaut und UV-härtend ausgebildet ist, dass die Schmelzmasse bei einer Temperatur von unter 100 °C aufgetragen wird, und dass das Härten dadurch erfolgt, dass die Schmelzmasse UV-Strahlung ausgesetzt wird und hierbei vernetzt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzmasse nach dem Auftragen auf den zu beschichtenden Werkstoff in einer Glätt- oder Homogenisierungsstation geglättet wird.
  3. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff vor und/oder nach dem Auftragen der Schmelzmasse erwärmt wird.
  4. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzmasse in nur einem Auftragsvorgang aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Auftragsvorgang mit anschließendem Vernetzen zumindest ein weiterer Auftragsvorgang nachgeschaltet ist.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragstemperatur der Schmelzmasse zwischen 40 ° und 100 °C liegt.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzmasse während einer Zeitspanne in der Größenordnung von einigen Sekunden dem Vernetzungsvorgang unterworfen und hierbei der UV-Strahlung ausgesetzt wird.
  8. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzmasse unter Verwendung eines beheizten Rakels aufgetragen wird.
  9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum einen eine Auftragsstation aufweist umfassend Mittel zum Auftragen der Schmelzmasse bei einer Temperatur von unter 100°C sowie zum anderen eine Härtungsstation, und dass die Härtungsstation Mittel zum Erzeugen von UV-Strahlung aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen von UV-Strahlung aus einer UV-Bestrahlungseinrichtung bestehen.
  11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Glättstation vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des zu beschichtenden und/oder des beschichteten Werkstoffs vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsstation eine Auftragswalze, ein Rakel, eine Schlitzdüse oder eine Sprühvorrichtung umfasst.
  14. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsstation ein beheizbares Rakel umfasst.
  15. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung aus zumindest einer UV-Lampe besteht.
  16. Schmelzmasse zur Verwendung als Oberflächenbeschichtung insbesondere von Holz- oder Holzwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzmasse auf der Basis von Polyurethan aufgebaut ist, dass die Schmelzmasse bei Temperaturen von unter 100 °C auftragbar ist und dass sie durch UV-Bestrahlung vernetzbar ist.
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