DE102013226213A1 - Multilayer coating material and coating method - Google Patents
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Abstract
Beschichtungsmaterial (1) zur Anbringung an bevorzugt einer Schmalseite eines Werkstücks, welches Werkstück beispielsweise aus Holz, Holzwerkstoffen oder Verbundmaterial besteht, wobei das Beschichtungsmaterial eine Trägerschicht (2) und eine aktivierbare Haftschicht (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest abschnittsweise zwischen der Haftschicht (4) und der Trägerschicht (2) zumindest eine Funktionsschicht (3, 3a, 3b, 3c) vorgesehen ist, die eine zur Aktivierung der Haftschicht (4) eingebrachte Energie zumindest teilweise reflektiert.Coating material (1) for attachment to preferably a narrow side of a workpiece, which workpiece consists for example of wood, wood materials or composite material, wherein the coating material comprises a carrier layer (2) and an activatable adhesive layer (4), characterized in that at least partially between the adhesive layer (4) and the carrier layer (2) at least one functional layer (3, 3a, 3b, 3c) is provided which at least partially reflects an energy introduced to activate the adhesive layer (4).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Beschichtungsmaterial zur Anbringung an bevorzugt einer Schmalseite eines Werkstücks sowie ein Beschichtungsverfahren. Die hier betroffenen Werkstücke sind insbesondere aus Holz, Holzwerkstoffen, wie Spanplatten, oder Verbundmaterial, oder derartige Werkstücke können als sogenannte Leichtbauplatten ausgeführt sein. Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung ein Beschichtungsverfahren. Ein solches Verfahren kann sowohl im Durchlauf (bewegtes Werkstück) als auch im Bereich der Stationärtechnik (fixiertes Werkstück) zum Einsatz kommen.The present invention relates to a multilayer coating material for attachment to preferably a narrow side of a workpiece and a coating method. The workpieces concerned here are in particular made of wood, wood-based materials, such as chipboard, or composite material, or such workpieces can be designed as so-called lightweight panels. Furthermore, the present application relates to a coating method. Such a method can be used both in the pass (moving workpiece) and in the field of stationary technology (fixed workpiece).
Stand der TechnikState of the art
Im Stand der Technik ist ein oben genanntes Beschichtungsmaterial bekannt, welches eine Trägerschicht und eine Haftschicht umfasst. Die Trägerschicht weist nach Anbringung des Beschichtungsmaterials vom Werkstück weg, und kann somit auch als Dekorschicht bezeichnet werden. Die Haftschicht wiederum sorgt für eine Verbindung zwischen Trägerschicht und Werkstück.In the prior art, an above-mentioned coating material is known, which comprises a carrier layer and an adhesive layer. The carrier layer, after attachment of the coating material away from the workpiece, and thus can also be referred to as a decorative layer. The adhesive layer in turn ensures a connection between the carrier layer and the workpiece.
Es ist bekannt, die Haftschicht des Beschichtungsmaterials mit einem Laserstrahl zu aktivieren. Dabei wird die Haftschicht an- oder aufgeschmolzen und entfaltet eine adhäsive Wirkung, sodass das Beschichtungsmaterial mittels Druck an einem Werkstück angebracht werden kann und beim Erstarren der Haftschicht eine Verbindung mit dem Werkstück hergestellt wird.It is known to activate the adhesive layer of the coating material with a laser beam. In this case, the adhesive layer is melted on or unfolds and an adhesive effect, so that the coating material can be attached by pressure to a workpiece and when solidification of the adhesive layer is made a connection with the workpiece.
Hierzu kommen Beschichtungsmaterialien (Kantenbänder oder -streifen) zum Einsatz, deren Haftschicht beispielsweise mittels eines Laserstrahls aktiviert werden kann. Nach Aktivierung der Haftschicht wird das Beschichtungsmaterial mit einem Werkstück verpresst.For this purpose, coating materials (edge bands or strips) are used whose adhesive layer can be activated, for example, by means of a laser beam. After activation of the adhesive layer, the coating material is pressed with a workpiece.
Die Haftschichten weisen – je nach in der Funktionsschicht hinterlegten Farbpigmenten – z.T. sehr hohe Reflexionsgrade oder starke Transmissionsgrade auf. Dies führt zu einer deutlichen Überhöhung der erforderlichen Laserleistung, da nur ein Anteil der Strahlung in Nutzenergie (Wärme) gewandelt wird.Depending on the color pigments deposited in the functional layer, the adhesive layers have z. very high reflectance or strong transmissions on. This leads to a significant increase in the required laser power, since only a portion of the radiation in useful energy (heat) is converted.
Des Weiteren sind aktuell nur Kantenbänder bekannt, deren Abbindemechanismus auf dem Erstarren einer Schmelze basieren. Somit sind gewisse Anforderungen an die Endproduktqualität kaum bzw. nur bedingt erreichbar.Furthermore, currently only edge bands are known whose setting mechanism based on the solidification of a melt. Thus, certain requirements for the end product quality are hardly or only partially achievable.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Demnach ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beschichtungsmaterial bzw. Beschichtungsverfahren bereitzustellen, mit dem zumindest eines der zuvor genannten Probleme gelöst wird, und eine Verbesserung der Ausnutzung der zur Aktivierung der Haftschicht eingebrachten Energie erreicht wird.Accordingly, an object of the present invention is to provide a coating material or coating method, with which at least one of the aforementioned problems is solved, and an improvement in the utilization of the introduced for activation of the adhesive layer energy is achieved.
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, ein Beschichtungsmaterial bereitzustellen, das mit einer zusätzlichen Funktionsschicht versehen ist. Diese Funktionsschichtschicht soll eine Trennschicht zwischen Haftschicht und Trägermaterial bereitstellen, so dass die in die Haftschicht eingekoppelte Energie besser verwertet werden kann, und gleichzeitig das Beschichtungsmaterial am Werkstück eine hochwertige Beschichtung bereitstellt.The central idea of the present invention is to provide a coating material which is provided with an additional functional layer. This functional layer layer is intended to provide a release layer between the adhesion layer and the support material, so that the energy coupled into the adhesion layer can be utilized better, and at the same time the coating material on the workpiece provides a high-quality coating.
„Aktivierbar“ im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet, dass das entsprechende Element, also beispielsweise die Haftschicht, mittels Energieeintrag von einem festen Zustand in einen eher weichen Zustand versetzt werden kann (also beispielsweise an- oder aufgeschmolzen wird), der dieser Schicht eine neue oder zusätzliche Funktion zuweist. Die Haftschicht entfaltet während oder nach der Aktivierung beispielsweise eine adhäsive Wirkung, so dass nach Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf ein Werkstück und Erstarren der Haftschicht eine Verbindung zwischen Beschichtungsmaterial und Werkstück bereitgestellt wird."Activatable" in the sense of the present application means that the corresponding element, that is, for example, the adhesive layer, by means of energy input of a solid state in a rather soft state can be added (ie, for example, or melted), this layer a new or assigns additional function. The adhesive layer unfolds during or after the activation, for example, an adhesive effect, so that after application of the coating material to a workpiece and solidification of the adhesive layer, a connection between the coating material and the workpiece is provided.
Zur Aktivierung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Laser vorgesehen, wobei in weiteren Ausgestaltungen auch andere Energiequellen denkbar sind, bspw. LED, Infrarotquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle, Begasungsquelle, insbesondere Heißluft- oder Heißgasquelle, oder eine Kombination mehrerer in diesem Absatz genannter Energiequellen.For activation, a laser is provided in the context of the present invention, wherein in other embodiments, other energy sources are conceivable, for example. LED, infrared source, ultrasound source, magnetic field source, microwave source, plasma source, gassing source, in particular hot air or hot gas source, or a combination of several energy sources referred to in that paragraph.
Erfindungsgemäß wird ein Beschichtungsmaterial zur Anbringung an bevorzugt einer Schmalseite eines Werkstücks bereitgestellt, welches Werkstück beispielsweise aus Holz, Holzwerkstoffen oder Verbundmaterial besteht. Das Beschichtungsmaterial umfasst dabei eine Trägerschicht (Dekor) sowie eine aktivierbare Haftschicht. Ferner zeichnet sich das Beschichtungsmaterial dadurch aus, dass an oder in der Haftschicht zumindest eine Funktionsschicht vorgesehen ist, die eine zur Aktivierung der Haftschicht eingebrachte Energie zumindest teilweise reflektiert.According to the invention, a coating material is provided for attachment to preferably a narrow side of a workpiece, which workpiece consists for example of wood, wood materials or composite material. The coating material comprises a carrier layer (decor) and an activatable adhesive layer. Furthermore, the coating material is characterized in that at least one functional layer is provided on or in the adhesive layer, which at least partially reflects an energy introduced for activation of the adhesive layer.
Der Ansatz einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist es, die Transmission der Energie (insbesondere optische Strahlung oder Wärmestrahlung, bevorzugt durch Laser) gering zu halten. Dies kann beispielsweise durch einen relativ großen Reflexionskoeffizienten in Kombination mit einer geringen Absorption durch die Funktionsschicht erreicht werden.The approach of a target of the present invention is to keep the transmission of energy (in particular optical radiation or heat radiation, preferably by laser) low. This can be achieved for example by a relatively large reflection coefficient in combination with a low absorption by the functional layer.
Dabei ist es bevorzugt, dass die Funktionsschicht zwischen der Trägerschicht und der Haftschicht angeordnet ist, wobei bevorzugt zwischen der Funktionsschicht und der Trägerschicht eine weitere aktivierbare Schicht vorgesehen ist. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform dient die Funktionsschicht beispielsweise als Sicherheitsschicht, und kann ggf. zusätzlich eine Qualitätssicherungsfunktion übernehmen. Dabei wird eine zur Aktivierung der Haftschicht eingebrachte Energie durch die Funktionsschicht zumindest teilweise derart absorbiert, dass lediglich ein geringerer Energieanteil zur Trägerschicht weitergeleitet wird, oder ggf. keine Energie der Funktionsschicht durchdringt.In this case, it is preferred that the functional layer is arranged between the carrier layer and the adhesive layer, wherein a further activatable layer is preferably provided between the functional layer and the carrier layer. According to this preferred embodiment, the functional layer serves, for example, as a security layer, and may optionally additionally assume a quality assurance function. In this case, an energy introduced for activating the adhesive layer is at least partially absorbed by the functional layer in such a way that only a smaller proportion of energy is passed on to the carrier layer, or if necessary, no energy of the functional layer penetrates.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass zusätzlich Funktionselemente zumindest abschnittsweise fadenförmig oder punktförmig in oder an der Haftschicht ausgebildet sind.Alternatively or additionally, it is possible that in addition functional elements are at least partially formed thread-like or punctiform in or on the adhesive layer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform geben die Funktionselemente – oder die Funktionsschicht – bei energetischer Anregung, beispielsweise mittels eines Lasers, ein detektierbares Signal aus, insbesondere ein optisches, physikalisches oder chemisches Signal. Ein solches Signal kann durch einen Sensor erfasst werden, sodass auf die Qualität der Beschichtung eingewirkt werden kann und ggf. Maßnahmen zur Gefahrenvermeidung eingeleitet werden können, beispielsweise wenn ein zu hohes Energieniveau vorliegt.According to a preferred embodiment, the functional elements - or the functional layer - when energetic excitation, for example by means of a laser, a detectable signal, in particular an optical, physical or chemical signal. Such a signal can be detected by a sensor, so that the quality of the coating can be acted upon and, if necessary, measures for avoiding the danger can be initiated, for example if the energy level is too high.
Im Rahmen der Erfindung können auch unterschiedliche Funktionsschichten an oder in der Haftschicht vorgesehen sein, sodass mit mehreren Funktionsschichten unterschiedliche Aufgaben erfüllt werden. Beispielsweise kann eine der Funktionsschichten verhindern, dass übermäßige Energie an die Trägerschicht weitergeleitet wird, während eine andere Funktionsschicht zur Ausgabe eines detektierbaren Signals eingerichtet ist.In the context of the invention, different functional layers can also be provided on or in the adhesive layer, so that different tasks are fulfilled with a plurality of functional layers. For example, one of the functional layers can prevent excessive energy from being transmitted to the carrier layer, while another functional layer is set up to output a detectable signal.
Neben dem Beschichtungsmaterial betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Beschichtung eines Werkstücks. Im Rahmen dieses Verfahrens kann bevorzugt das Beschichtungsmaterial gemäß einem der Ansprüche 1–7 eingesetzt werden.In addition to the coating material, the present invention also relates to a method for coating a workpiece. In the context of this method, preferably the coating material according to one of claims 1-7 can be used.
Bevorzugt wird bei einer energetischen Anregung von Funktionselementen ein detektierbares Signal ausgegeben, insbesondere ein optisches, physikalisches oder chemisches Signal, und dieses Signal wird durch einen Sensor erfasst. Auf diese Weise können zusätzliche Informationen über das Beschichtungsmaterial mit aktivierter Haftschicht erhalten und ggf. für die Ansteuerung der Maschine verwendet werden. Ein detektierbares Signal liegt vor, sobald ein bestimmter Grenzwert überschritten wird.In an energetic excitation of functional elements, a detectable signal is preferably output, in particular an optical, physical or chemical signal, and this signal is detected by a sensor. In this way, additional information about the coating material with activated adhesive layer can be obtained and possibly used for controlling the machine. A detectable signal is present as soon as a certain limit value is exceeded.
Wenn ein detektierbares Signal erfasst wurde, kann eine Steuereinheit eine Warnung ausgeben und/oder das Beschichtungsverfahren stoppen. Ferner ist es möglich, dass eine Steuereinheit beim Erfassen des detektierbaren Signals die Einbringung der Energie ändert, insbesondere reduziert. Wird die eingebrachte Energie mittels eines Lasers bereitgestellt, bedeutet dies, dass die Laserleistung reduziert wird.When a detectable signal has been detected, a control unit may issue a warning and / or stop the coating process. Furthermore, it is possible for a control unit to change the introduction of the energy when detecting the detectable signal, in particular to reduce it. Providing the introduced energy by means of a laser means that the laser power is reduced.
Bevorzugt sind die Trägerschicht, die aktivierbare Haftschicht und die zumindest eine Funktionsschicht als diskrete Schichten vorgesehen. Sie können jedoch auch als Bereiche des Beschichtungsmaterials definiert sein. Beispielsweise wird die Funktionsschicht durch die Zugabe bestimmter Pigmente oder ähnliches im Bereich des Beschichtungsmaterials festgelegt.The carrier layer, the activatable adhesive layer and the at least one functional layer are preferably provided as discrete layers. However, they can also be defined as areas of the coating material. For example, the functional layer is determined by the addition of certain pigments or the like in the region of the coating material.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Nachfolgend werden anhand der beigefügten Figuren bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Variationen und Modifikationen können jeweils miteinander kombiniert werden, um neue Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszubilden.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Other variations and modifications mentioned in this connection may each be combined with one another to form new embodiments of the present invention.
Die Haftschicht
Die Funktionsschicht
Somit erfüllt die Funktionsschicht
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Breite der Funktionsschicht
In
Als Materialien für die Funktionsschicht
Im Rahmen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen wurde auf eine oder mehrere Funktionsschichten Bezug genommen, die im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Allerdings kann es in einer weiteren Modifikation vorgesehen sein, dass mehrere unterschiedliche Funktionsschichten am Beschichtungsmaterial vorgesehen sind. Auf diese Weise können unterschiedliche Aufgaben erfüllt werden. Beispielsweise wird zum einen eine Anregung der Trägerschicht erreicht, und gleichzeitig eine ausreichende Aktivierung der Haftschicht überwacht.In the context of the embodiments described above, reference has been made to one or more functional layers, which are of essentially the same design. However, it can be provided in a further modification that several different functional layers are provided on the coating material. In this way different tasks can be fulfilled. For example, on the one hand excitation of the carrier layer is achieved, and at the same time monitors a sufficient activation of the adhesive layer.
Unter Bezugnahme auf
Ein durch die Funktionsschicht oder andere Signalelemente
Wird das detektierbare Signal erfasst, so wird auf die Steuerung des Lasers eingewirkt. Beispielsweise kann der Laser zum Schutz von Umwelt und Maschine abgeschaltet werden, wenn zu befürchten ist, dass bei der Laserbeaufschlagung schädliche Dämpfe entstehen.If the detectable signal is detected, then the control of the laser is acted upon. For example, the laser can be switched off to protect the environment and the machine if it is to be feared that harmful vapors will be produced during the laser application.
Alternativ kann es auch vorgesehen sein, die Laserleistung zu ändern, insbesondere zu reduzieren, wenn durch die Erfassung des detektierbaren Signals zu erwarten ist, dass durch den Laserstrahl beispielsweise eine Beschädigung des Beschichtungsmaterials bewirkt wird.Alternatively, it can also be provided to change the laser power, in particular to reduce it if it is to be expected by the detection of the detectable signal that the laser beam, for example, causes damage to the coating material.
Die Funktionsschicht
Zusätzlich ist die Funktionsschicht
Die Funktionsschicht
Ferner können im Rahmen der Erfindung chemisch, physikalische Stoffe in die Haftschicht eingebettet sein, die angeregt werden durch die Energiequelle bei relativ geringer Leistung angeregt werden und eine Eigenreaktion auslösen, so dass die Haftschicht eigenständig anreagiert wird und sich mit dem Fügepartner verbindet.Furthermore, in the context of the invention, chemical, physical substances can be embedded in the adhesive layer, which are excited by the energy source at relatively low power and trigger a self-reaction, so that the adhesive layer is self-reacting and connects to the joining partner.
In einer weiteren Zielrichtung der Erfindung muss im Rahmen dieser Ausführungsform die Funktionsschicht
Die Funktionsschicht
Ein Laserstrahl wird unter einem bestimmten Winkel a, der sich zwischen einer Senkrechten zum Beschichtungsmaterial
Der Grenzwinkel b für eine Totalreflexion beträgt bei einem Brechungsindex von PP (als Beispiel für die Haftschicht
Der Laserstrahl L dringt demnach in die aktivierbare Haftschicht
Auf diese Weise wird zum einen die durch den Laserstrahl L eingebrachte Energie effektiv genutzt, sodass Energieverluste reduziert werden können. Ferner wird das Risiko reduziert, dass der Laserstrahl L diffus aus der Haftschicht
Gleichzeitig wird durch die Reflexion des Laserstrahls L an der Funktionsschicht
Zusätzlich zum beschriebenen Eindringen des Laserlichts in die Haftschicht kann es vorgesehen sein, dass das Laserlicht überwiegend p-polarisiertes Laserlichts ist. Es hat sich gezeigt, dass das Einkoppeln eines Laserstrahls mit p-Polarisation in ein Haftmittel zu einer deutlichen Verringerung der an der Außenfläche des Haftmittels reflektierten Strahlung führt.In addition to the described penetration of the laser light into the adhesive layer, it may be provided that the laser light is predominantly p-polarized laser light. Coupling of a p-polarization laser beam into an adhesive has been found to result in a significant reduction in the radiation reflected off the outer surface of the adhesive.
Ferner kann neben einer Funktionsschicht
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist die thermisch isolierende Schicht anstelle der Funktionsschicht vorgesehen.According to a further aspect of the present invention, the thermally insulating layer is provided instead of the functional layer.
Obwohl im Rahmen der vorliegenden Ausführungsform primär auf die von einem Laser in die Haftschicht
In diesem Zusammenhang kann neben eines Laser auch eine andere Energiequelle zum Einsatz kommen, beispielsweise LED, Infrarotquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle, Begasungsquelle, insbesondere Heißluft- oder Heißgasquelle, oder eine Kombination mehrerer in diesem Absatz genannter Energiequellen.In this context, in addition to a laser, another energy source can also be used, for example LED, infrared source, ultrasound source, magnetic field source, microwave source, plasma source, fumigation source, in particular hot air or hot gas source, or a combination of several mentioned in this paragraph energy sources.
Nachfolgend werden zwei Beispiele mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien (Kantenbänder) erläutert.In the following, two examples with different coating materials (edge bands) will be explained.
In einem ersten Beispiel wird ein weißes Kantenband verwendet, das auf einer Schmalfläche eines Werkstücks aufgebracht wird. Bei dem genannten weißen Kantenband ist sind die jeweiligen Schichten, also die Trägerschicht, der Funktionsschicht sowie die Haftschicht in weißer Farbe ausgeführt, um eine gemeinsames äußeres Erscheinungsbild zu bieten.In a first example, a white edge band is applied, which is applied to a narrow surface of a workpiece. In the case of said white edge band, the respective layers, that is to say the carrier layer, the functional layer and the adhesive layer are made in white, in order to provide a common external appearance.
Ein Laser wird eingesetzt, um ein am Kantenband vorgesehenes Haftmittel (Haftschicht) zu aktivieren. Dabei werden ca. 40% der vom Laserstrahl übertragenen Energie an der äußeren Grenzschicht des Kantenbandes reflektiert, sodass ca. 60% der Energie in die Haftschicht
In
Ein zweites Beispiel betrifft ein rotes Kantenband (Beschichtungsmaterial), bei dem entsprechend der Träger
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