DE3852713T2

DE3852713T2 - Verzierschichtstoffe mit eine Wärmeauslösung reduzierenden und Tintenverfärbung verhindernden Schutzschicht.

Info

Publication number: DE3852713T2
Application number: DE3852713T
Authority: DE
Inventors: Jay A Jayarajan
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2008-04-09
Also published as: EP0288107A3; DE3852713D1; EP0288107A2; EP0288107B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft dekorative Laminate und insbesondere dekorative Laminate, die eine eine Starrheit verleihende und/oder Prägung aufrechterhaltende Substratschicht, die teilweise aus einem härtbaren Harz gebildet ist, und eine dekorative Schicht einschließen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Dekorative Laminate werden im weiten Ausmaß als Deckmaterialien für Wände, Oberflächen von Schaltern, Möbeln und andere Strukturen, wie Innentafeln bzw. Innenverkleidungen von Flugzeugen, verwendet. Dekorative Laminate werden in solchen Strukturen deshalb eingesetzt, weil sie das Aussehen von vielen Materialien wie Holz nachahmen können und weil Laminate dazu imstande sind, geformt und geprägt zu werden, um eine dreidimensionale Oberfläche zu ergeben. Dekorative Laminate werden durch eine Vielzahl von Schichten gebildet, die eine Substratschicht, eine auf der Substratschicht liegende dekorative Schicht und eine auf der dekorativen Schicht aufliegende Schutzschicht einschließen. Weitere Schichten können zwischen dem Substrat, der dekorativen und der Schutzschicht in speziellen dekorativen Laminaten je nach der Natur der verwendeten Materialien und den gewünschten Laminateigenschaften z. B. flach oder geprägt vorgesehen sein. Laminate, die flach sind oder einen einzigen Umriß haben, sind als "starre Laminate" bekannt. Laminate mit zwei oder mehr Umrissen sind als "flexible Laminate" bekannt. Sowohl starre als auch flexible Laminate sind prägbar.
In den letzten Jahren sind die Substratschichten von starren dekorativen Laminatinnenplatten von Flugzeugen aus Epoxyharz-Verbundmaterialien gebildet worden. Strukturell schließen solche starren Tafeln dekorative Druckfarbenmuster oder dekorative Blätter (z. B. eine dekorative Schicht), die zwischen einer Epoxyharz-Verbundmaterial-Substratschicht und einer Schutzschicht, die aus einem geeignet transparenten Material, wie Polyvinylfluorid gebildet worden ist, angeordnet sind. Die Substratschichten der flexiblen Laminate sind aus prägbaren Filmen gebildet worden, die aufgrund der Natur der verwendeten Harze (z. B. Polyester) eine hohe Rauch- und Hitzefreisetzungsbeständigkeit haben. Strukturell sind die flexiblen Tafeln den starren Tafeln, ausgenommen die Substratschicht, äquivalent.
Dekorative Laminate, die ein Epoxyharz-Verbundmaterial und prägbare Filmsubstrate einschließen, sind deswegen von Vorteil, weil sie sowohl hinsichtlich der Materialkosten als auch der Verarbeitungskomplexität wirtschaftlich sind. Derartige dekorative Laminate haben den weiteren Vorteil, daß sie während des Laminierungsprozesses eine hohe dekorative Qualität aufrechterhalten, was teilweise auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die bei der Härtung des Epoxyharzes in der Substratschicht erzeugten Reaktionsprodukte minimal sind und weder auf das dekorative Muster noch den äußeren Schutzfilm zerstörende Effekte ausüben. Die hohe dekorative Qualität von dekorativen Laminaten und ihre Erfüllung der derzeit vorliegenden Sicherheitsstandards trägt zu der bisherigen beliebten Verwendung in der Industrie bei.
Kürzlich hat die Federal Aviation Administration, FAA, die Federal Aviation Regulations (FAR) dahingehend geändert, daß die Zertifikationserfordernisse für Abteil-Innenteile von Flugzeugen mit einer Kapazität von mindestens 20 Passagieren erhöht worden sind. Zwei FAR-Paragraphen sind dahingehend abgeändert worden, daß die Hitzeablösungsstandards für Innenkomponenten wie Trennwände, Wände und Wandtafeln und für die äußeren Oberflächen von Küchen, großen Schränken und Stauabteilen erhöht worden sind.
Die neuen Zertifikationserfordernisse der FAA verschärfen die Hitzefreisetzung über einen bestimmten Zeitraum und die Spitzengeschwindigkeits-Hitzefreisetzungskriterien, die dazu verwendet werden, Materialien zu bewerten, die im Inneren von Flugzeugen eingesetzt werden. Ein Probekörper einer Komponente mit dem angefügten Laminat, im allgemeinen mit 150 mm², wird vertikal aufgehängt und seine dekorative Oberfläche wird einem Hitzfreisetzungsapparat ausgesetzt, der die Strahlungshitze in eine Umgebung nach einem Crash simuliert. Jeder Probekörper wird dreimal fünf Minuten lang getestet. Dies wird als der Ohio State University ("OSU") Test bezeichnet. Die Akzeptanzkriterien sind von einer Gesamtfreisetzung von 100 KW/min pro m² im Verlauf der ersten zwei Minuten auf 65 KW/min pro m² und von einer Spitzengeschwindigkeits-Hitzefreisetzung von 100 KW/m² auf 65 KW/m² abgeändert worden. Der Spitzenwert wurde deswegen festgelegt, um die Verwendung von Materialien zu verhindern, die relativ niedrige Werte der Gesamthitzefreisetzung haben, die aber innerhalb einer kurzen Zeitspanne eine große Hitzemenge emittieren. Die FAA versichert, daß diesen Hitzefreisetzungsstandards Begrenzungen hinsichtlich der Emissionen von Rauch und toxischen Substanzen inhärent sind, die auf die signifikante bekannte Korrelation zwischen diesen Eigenschaften und den Entflammbarkeitseigenschaften zurückzuführen sind. Ein Aspekt der Korrelation zwischen toxischen Emissionen und der Entflammbarkeit in geschlossenen Gebieten betrifft das Einsetzen des "Flashover". Der "Flashover" ist die Verbrennung von hohen Mengen von verbrennbaren toxischen Emissionen innerhalb eines umschlossenen oder teilweise eingeschlossenen Bereichs. Eine Erhöhung der Entflammbarkeits- Erfordernisse impliziert daher eine Verminderung der toxischen Emissionen und eine Verzögerung des Einsetzens des "Flashover".
Während des Zeitraums der Aufstellung der FAA Regeln wurden Laminate auf Epoxyharzbasis getestet. Dabei wurde festgestellt,daß die weitergehende Verwendung von derzeit existierenden Laminaten auf der Grundlage von Epoxyharzen oder von Polyesterharzen deswegen unerwünscht ist, weil diese Laminate beim Erhitzen den schärferen Hitzefreisetzungskriterien nicht genügen. Ein weiterer von der FAA nicht angesprochener Nachteil der Laminate auf Epoxyharzbasis ist die Emission von großen Mengen von Rauch und toxischen Gasen während des Hitzestresses. Obgleich dieser Aspekt der Laminate auf Epoxyharzbasis von der FAA nicht angesprochen wurde, ist es anzustreben, daß irgendeine Lösung des Hitzefreisetzungs-Versagungsproblems der Epoxyharze auch das Problem der Entwicklung von Rauch und toxischen Gasen anspricht.
Zusätzlich zum Testen von Laminaten auf Epoxyharzbasis während der Erstellung der Regeln hat die FAA auch Laminate auf Phenolharzbasis getestet. Die Ergebnisse der Tests haben die FAA zu der Schlußfolgerung geführt, daß bestimmte Laminate auf Phenolharzbasis den neuen Standards genügen würden. Da bei der Hitze/Druck-Herstellung von Laminaten Wege bekannt sind, Substrate aus Phenolharzverbundmaterialien herzustellen, war die einzige vorhergesehene Veränderung der existierenden Laminatherstellungsverfahren eine Veränderung des Harztyps, der in der Substratschicht verwendet wird. Es wurden keine schwerwiegenden Probleme hinsichtlich der Beziehungen zwischen dem Harz und anderen Laminatmaterialien erwartet (ein weiterer von der FAA nicht festgestellter Vorteil besteht darin, daß Laminate auf Phenolharzbasis beim Erhitzen keine großen Mengen von Rauch und toxischen Gasen freisetzen). Unglücklicherweise hat sich die Annahme der FAA betreffend die Fähigkeit technisch annehmbare dekorative Laminate mit Substraten auf Phenolharzbasis unter Verwendung von existierenden Verfahren herzustellen, als nicht zutreffend erwiesen. Während des Härtens setzen nämlich Phenol- harze große Menge von Kondensations-Reaktionsprodukten wie Wasser und Formaldehyd zusätzlich zu einer Restmenge von freien Phenolen frei. Diese Reaktionsprodukte greifen dekorative Druckfarbenpigmente an, was zu einer Entfärbung der Druckfarbe führt und in einer Verschlechterung der dekorativen Qualität resultiert. Veränderungen des Typs des Phenolharz es beeinflussen nur das Ausmaß der Verschlechterung und nicht das Auftreten der Verschlechterung. Somit, obgleich die Laminate auf Phenolharzbasis den neuen Hitzefreisetzungsstandards der FAA genügen können, können handelsüblich annehmbare dekorative Laminate, die ein Substrat auf Phenolharzbasis einschließen, nicht einfach dadurch hergestellt werden, daß bei bereits existierenden Verfahren zur Herstellung von dekorativen Laminaten das Epoxyharz durch ein Phenolharz ersetzt wird.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die bekannten dekorativen Laminate auf der Grundlage von Epoxyharzen den FAA Hitzefreisetzungsstandards nicht mehr genügen. Obgleich dekorative Laminate auf Phenolharzbasis, die in der gleichen Weise wie dekorative Laminate auf Epoxyharzbasis hergestellt worden sind, den neuen FAA Hitzefreisetzungsstandards genügen, sind derartige dekorative Laminate auf Phenolharzbasis deswegen im Handel nicht akzeptierbar, weil beim Härten der Phenolharze diese Reaktionsprodukte erzeugen, welche die zur Bildung der dekorativen Muster verwendete Druckfarbe angreifen und auf diese Weise die dekorativen Muster zerstören.
Die Erfindung betrifft die Bereitstellung von (z. B. gewerblich annehmbaren) dekorativen Laminaten mit hoher Qualität, die den neuen FAA Hitzefreisetzungsstandards genügen.
Die US-A-4,693,926 beschreibt ein Laminat, bei dem eine Harzprägeschicht zwischen einer Aluminiumschicht und einer dekorativen Schicht angeordnet ist. Diese Aluminiumschicht wirkt nicht als Schranken- bzw. Sperrschicht, da sie an einer anderen Position angeordnet ist. Wenn die dekorative Schicht eine dekorative Druckfarbe einschließt, deren Integrität durch Reaktionsprodukte zerstört werden könnte, welche beim Härten der Harzprägeschicht erzeugt werden, dann formt die Aluminiumschicht keine Schranke gegenüber einem derartigen Reaktionsprodukt, das direkt in die dekorative Schicht eindringen kann.
Die US-A-4,006,048 beschreibt ein dekoratives Laminat, umfassend ein umgekehrt bedrucktes Deckschutzblatt, eine Schrankenschicht bestehend aus mindestens einem Kraftfaserpapier, die eine wirksame Menge eines organischen Harzmaterials enthält, um während der Herstellung des Laminats die Harzausblutung von der Substratschicht zu verhindern und das Papierblätter umfaßt, die mit einem hitzebeständigen Harz imprägniert worden sind. Das zur Imprägnierung der Schrankenschicht verwendete Harz umfaßt ein Melamin-Formaldehydharz. Diese organischen Harzmaterialien wirken weder als Hitzeabfluß noch als Schranke gegen verbrennbare toxische Gase, die gebildet werden, wenn das Laminat einem Hitzestress ausgesetzt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß werden die Probleme der übermäßigen Hitzefreisetzung von Innenkomponenten von Flugzeugen unter Hitzestress und des Ausblutens von dekorativer Druckfarbe und der Verfärbung während der Herstellung des dekorativen Laminats in praktischer und wirksamer Weise dadurch gelöst, daß eine Schrankenschicht zwischen der Substratschicht und der dekorativen Schicht des Laminats vorgesehen wird. Die Schrankenschicht ist gegenüber den Reaktionsprodukten, die beim Härten des Substratharzes während des Laminierungsprozesses erzeugt werden, undurchlässig. Die Schrankenschicht wirkt auch als Hitzeabfluß und sie bildet eine nicht durchdringbare Schranke gegen verbrennbare toxische Gase, die vom Inneren- oder der Substratoberfläche von Innenkomponenten von Flugzeugen freigesetzt werden, wenn die Komponenten beim Gebrauch Hitzestress unterworfen werden. Die Schrankenschicht ist für diese Gase, gegenüber der Umgebung undurchdringbar, in welcher die Gase freigesetzt werden, d. h. die Schrankenschicht kann die Freisetzung der verbrennbaren toxischen Gase durch das Laminat hindurch verlangsamen und auf diese Weise das Einsetzen des "Flashover" verringern. Ohne diese Schranke würden die flüchtigen toxischen Gase rasch zu einem Brennstoff für irgendeinen ablaufenden Verbrennungsprozeß werden.
Die Erfindung richtet sich daher gemäß einem ersten Gesichtspunkt auf ein dekoratives Laminat, gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, das durch ein Erhitzungs- und Drucklaminierungsverfahren gebildet wird und gemäß einem zweiten Gesichtspunkt auf ein Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Laminats gemäß unabhängigem Anspruch 8.
Die Erfindung richtet sich insbesondere auf ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von dekorativen Laminaten, das im allgemeinen folgende Stufen umfaßt
(i) Bildung eines Sandwichmaterials, das vom Boden aufwärts eine Substratschicht, die ein härtbares Harz einschließt, eine auf der Substratschicht oben angeordnete dekorative Schicht auf Druckfarbenbasis und eine oben auf der dekorativen Schicht angeordnete äußere Schutzschicht einschließt und (ii) Härtung des härtbaren Harzes durch Anwendung von Hitze und Druck auf das Sandwichmaterial, wobei die Härtungsstufe möglicherweise zu der Erzeugung von Reaktionsprodukten führt, die die Integrität der dekorativen Schicht zerstören können, indem bewirkt wird, daß die zur Verwendung der dekorativen Schicht verwendete Druckfarbe verläuft und sich entfärbt. Die Verbesserung umfaßt die Stufe der Zugabe einer Schrankenschicht zu dem Sandwichmaterial zwischen der dekorativen Schicht und der Substratschicht. Wenn andere Schichten zwischen der dekorativen Schicht und der Substratschicht angeordnet sind, dann wird die Schrankenschicht so nahe wie möglich an der dekorativen Schicht angeordnet. Die Schrankenschicht schließt ein Blatt eines Schutzmaterials ein, das (i) gegenüber den Reaktionsprodukten undurchlässig ist, die erzeugt werden, wenn ein härtbares Harz gehärtet wird und die die Integrität des dekorativen Druckfarbenmusters zerstören, indem eine Entfärbung der Druckfarbe bewirkt wird (z. B. ein Phenolharz) und (ii) es wirkt als Wärmeabfluß und bildet eine undurchlässige Schranke gegenüber toxischen Gasen, wenn das resultierende Laminat hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Das bevorzugte Schutzmaterial ist eine dünne Aluminiumfolie. Die Erfindung richtet sich auch auf Produkte, die durch das verbesserte Verfahren erzeugt worden sind.
Gemäß weiteren Gesichtspunkten dieser Erfindung hat die bevorzugte Schrankenschicht die folgenden Eigenschaften: (i) sie haftet ohne daß zusätzliche Klebstoffmaterialien oder Herstellungsstufen erforderlich sind an der Substratschicht und der dekorativen Schicht während des Laminierungsprozesses; (ii) sie ist gegenüber den Reaktionsprodukten undurchlässig, die erzeugt werden, wenn das härtbare Substrat gehärtet wird; (iii) ihre Fähigkeit zum Hitzeabfluß und ihre Undurchlässigkeit wirken als Sperre, um die Freisetzung von Hitze und Gasen durch das Laminat in Richtung auf die äußere Schutzschicht zu verlangsamen, wenn das resultierende dekorative Laminat hohen Temperaturen ausgesetzt wird; (iv) sie fügt eine minimale Menge von Gewicht und Volumen zu dem resultierenden dekorativen Laminat zu und (v) sie beeinträchtigt die dekorative Qualität des Laminats nicht.
Gemäß weiteren Gesichtspunkten der Erfindung hängt das Verfahren zur Erzeugung der dekorativen Schicht nicht von der Natur der Schrankenschicht ab. Wenn die dekorative Schicht durch Drucken erzeugt wird, dann kann die dekorative Schicht durch direktes Aufdrucken eines dekorativen Musters auf diejenige Seite der Schrankenschicht erzeugt werden, die der Schutzschicht zugewendet ist, wenn die zugewandte Seite der Schrankenschicht aus einem Material gebildet wird, das dem Direktdruck zugänglich ist. Wenn die zugewandte Seite der Schrankenschicht dem Direktdruck nicht zugänglich ist, dann kann die Schrankenschicht dadurch modifiziert werden, daß sie mit einer dünnen Schicht eines Materials beschichtet wird, das dem Direktdruck zugänglich ist, wie z. B. Polyvinylfluorid. Dies eliminiert die Notwendigkeit, ein Umkehrdruckverfahren anzuwenden, d. h. die innere Oberfläche der äußeren Schutzschicht zu bedrucken, was eine weitere Möglichkeit ist, und es ist von Vorteil, wenn das direkte Drucken bereits durchgeführt wird. Auf diese Weise kann die Erfindung durchgeführt werden, ohne daß ein neuer Druckvorgang angewendet wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres ersichtlich wird, vermeidet die Erfindung die gewerblichen und ästhetischen Nachteile, die mit der Herstellung eines dekorativen Laminats verbunden sind, welches eine Substratschicht einschließt, die mit einem Harz imprägniert ist, das Reaktionsprodukte erzeugt, welche beim Härten die Integrität der dekorativen Druckfarben zerstört. Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die Hitzefreisetzungswerte in dekorativen Laminaten vermindert werden, indem sie als Hitzeabfluß wirken und indem die Hitze vermindert wird, die von der Außenseite des dekorativen Laminats freigesetzt wird, wenn das Laminat Hitzestress ausgesetzt wird. Es ist festgestellt worden, daß dieser Hitzeabfluß in günstiger Weise es gestattet, daß Laminate, die mit Epoxyharz imprägnierte Substrate einschließen, den neuen FAA Hitzefreisetzungsstandards genügen. Unglücklicherweise eliminiert die Schrankenschicht nicht vollständig die Freisetzung einer großen Menge von Rauch und Gas während des Hitzestresses, der nach dem Härten auftritt. Da die Schrankenschicht aus einem leichten Material, z. B. Aluminium, das erforderlichenfalls mit einem dünnen Film von bedruckbarem Material beschichtet ist, gebildet worden ist, hat die Schrankenschicht einen minimalen Effekt auf das Gewicht und die Handhabbarkeit des resultierenden dekorativen Laminats. Somit können dekorative Laminate, die eine erfindungsgemäß gebildete Schrankenschicht einschließen, ohne weiteres dazu verwendet werden, die derzeit gebrauchten Laminate, die den neuen FAA Hitzefreisetzungsvorschriften nicht genügen, zu ersetzen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorstehenden und weiteren Merkmale dieser Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Figuren besser ersichtlicht, wobei
Fig. 1 ein piktorelles Diagramm ist, das ein erfindungsgemäß gebildetes starres Laminat zeigt und
Fig. 2 ein piktorelles Diagramm ist, das ein erfindungsgemäß gebildetes flexibles Laminat zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erfindungsgemäß wird ein qualitativ hochwertiges dekoratives Laminat ohne Entfärbung der dekorativen Druckfarbe bei Erzeugung und mit niedriger Hitzefreisetzung unter Hitzestress beim Gebrauch hergestellt, indem eine Schrankenschicht zwischen die Substratschicht des Laminats und die dekorative Druckfarbenschicht des Laminats eingefügt wird. Es können viele Möglichkeiten von mit Harz imprägnierbaren faserartigen Materialien und viele Herstellungsarten, die dem Fachmann auf dem Gebiet von dekorativen Laminaten bekannt sind, eingesetzt werden, um die Substratschicht zu bilden. Die Auswahl des mit Harz imprägnierbaren faserartigen Materials und die Art und Weise der Herstellung hängen in erster Linie von der gewünschten Starrheit des resultierenden Laminats ab. Glas- und Papierfasern werden oftmals ausgewählt, wenn ein billiges, relativ starres Laminat gewünscht wird. Solche Fasern sind imstande, dem dekorativen Laminat Starrheit zu verleihen, während sie zur gleichen Zeit es gestatten, daß das Laminat ein Formdesign oder eine Prägung beibehält. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Substratschicht 10 des erfindungsgemäß gebildeten starren dekorativen Laminats einen gewellten Kern 15 umfassen, der zwischen zwei planare Lagen 20 eingelegt ist. Sowohl der gewellte Kern 15 als auch die planaren Lagen 20 oder nur die Lagen können aus einem mit Harz imprägnierten faserartigen Material gebildet sein. Wenn eine minimale Festigkeit erforderlich ist, dann kann das ausgewählte faserartige Material Papier sein. Wenn eine höhere Festigkeit und Starrheit erforderlich sind, dann können exotischere Erzeugnisse wie Glas-, Graphit- und Kevlar-Fasern ausgewählt werden. Weiterhin kann der Kern anstelle gewellt zu sein, fest oder perforiert sein. Der Kern kann auch aus einer Decke von Lagen gebildet sein oder eine wabenförmige Schicht darstellen. In jedem Fall werden einige oder alle der Kernschichten mit einem härtbaren Harz imprägniert. Je nach den Verarbeitungsweisen kann das Harz teilweise gehärtet werden, bevor andere Schichten zu der Substratschicht 10 gegeben werden.
Die Substratschicht 10 umfaßt die Basis des dekorativen Laminats. An der Spitze der Substratschicht 10 ist eine Schrankenschicht 30 angeordnet. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Schrankenschicht 30 ein Unterlaminat sein, das aus einer Vielzahl von Blättern besteht. Die Blätter schließen ein Blatt des Schutzmaterials 35 ein, das sandwichartig zwischen die zwei Blätter des Films 40 zwischengelegt ist. Das Blatt des Schutzmaterials 35 besteht vorzugsweise aus Aluminium, d. h. das Schutzblatt des Materials ist ein Blatt von Aluminiumfolie vorzugsweise mit einer Dicke von etwa 0,001 inch. Aluminium wird bevorzugt, weil es billig und leicht im Handel in einer Vielzahl von Dicken, Breiten Legierungen, Tempern, Finishen, Oberflächenbehandlungen und in manchen Fällen mit verschiedenen Arten von Klebstoffen und/oder Filmen mit Einschluß von Polyvinylfluorid beschichtet, verfügbar ist.
Während das bevorzugte Material für das Blatt des Schutzmaterials 35 Aluminium ist, können gewünschtenfalls auch andere Metalle und zusätzlich auch noch verschiedene Keramiken und Verbundmaterialien verwendet werden. Naturgemäß muß zusätzlich zur Bereitstellung eines Trägers, der gegenüber den Reaktionsprodukten undurchlässig ist, die beim Härten des Substrats erzeugt werden, das ausgewählte Material mit dem Endverwendungszweck des dekorativen Laminats verträglich sein. Wenn beispielsweise das dekorative Laminat während des Hitze- und Drucklaminierungsprozesses oder durch Nachbildungstechniken geformt wird, dann muß das Material der Trägerschicht verformbar sein. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, daß das ausgewählte Material der Schrankenschicht dem Laminat Starrheit verleiht. Die annehmbare Dicke, das Gewicht und die Handhabbarkeit des resultierenden Laminats stellen alle Faktoren dar, die bei der Auswahl des bzw. der Materialien für die Schrankenschicht in Betracht gezogen werden müssen.
Die zwei Blätter des Films 40 stellen tatsächlich Überzüge auf dem Blatt des Schutzmaterials 35 dar. Ein Zweck der Aufbringung der Überzüge besteht darin, daß diese als dekorative Abdeckung dienen. So kann beispielsweise ein integral gefärbter Polyvinylfluoridfilm verwendet werden. Ein weiterer Zweck besteht darin, es zu gestatten, daß ein dekoratives Muster direkt auf die Oberfläche der Schrankenschicht 30 aufgedruckt wird, wenn dies gewünscht wird. Wenn kein derartiges Drucken gewünscht wird, dann können die Überzüge weggelassen werden, wenn sie nicht für einen Klebstoff oder aus Gründen erforderlich sind, die von den Materialien, die zur Bildung weiterer Schichten verwendet werden, und/oder dem speziell angewendeten Laminierungsprozeß vorgegeben werden. Wenn ein Drucken auf der Schrankenschicht gewünscht wird, dann besteht naturgemäß ein Erfordernis des Blatts des Films 40 darin, den Druck aufzunehmen, d. h. das Blatt des Films auf der Seite des Blatts des Schutzmaterials, das von der Substratschicht 10 entfernt angeordnet ist, muß die Fähigkeit haben, unter Verwendung einer gewünschten Drucktechnik beispielsweise von Siebdruck ein dekoratives Muster auf zunehmen. Die Blätter des Films 40 sollten weiterhin (i) mit den angrenzenden Schichten während des Laminierungsprozesses verbindbar sein; (ii) dem resultierenden dekorativen Laminat ein minimal es Gewicht und ein minimales Volumen zufügen und (iii) die dekorative Qualität des Laminats nicht beeinträchtigen. Wenn das Blatt des Schutzmaterials eine Aluminiumfolie ist, dann ist der bevorzugte Film ein Polyvinylfluoridfilm mit einer Dicke in der Größenordnung von 10&supmin;³ inch.
Die Aufbringung eines Polyvinylfluoridfilms auf beide Seiten der Aluminiumfolie hat den Vorteil, daß eine gleichförmige Bearbeitung der Schrankenschicht 30 während des Laminierungsprozesses erleichtert wird. Insbesondere wurde gefunden, daß beim Aufbringen des Polyvinylfluoridfilms auf nur eine Seite der Aluminiumfolie die resultierende Schrankenschicht einer Faltenbildung unterworfen ist, die auf das Auftreten einer ungleichförmigen Schrumpfung zurückzuführen ist, wenn die Kombination nach Beendigung der Druckstufe getrocknet wird. Somit wird kein dekoratives Laminat mit hoher Qualität erzeugt. Der Einschluß eines Polyvinylfluoridfilms auf beide Seiten der Aluminiumfolie eliminiert eine ungleichförmige Schrumpfung und die daraus resultierende Faltenbildung, und erhöht weiterhin die Handhabbarkeit der Schrankenschicht.
Während eine dekorative Schicht direkt auf den Film 40 der Schrankenschicht 30 auf der Seite des Blatts des Schutzmaterials 35 aufgedruckt werden kann, die der Substratschicht 10 abgewendet ist, wird mehr bevorzugt die dekorative Schicht 50 auf ein Basisblatt des Materials, z. B. ein Blatt von Polyvinylfluorid 55, das beispielsweise eine Dicke von 2 mil haben kann, aufgedruckt. Die äußere Schutzschicht 60 des dekorativen Laminats wird auf der gegenüberliegenden Seite der dekorativen Schicht 50 von dem Basisblatt 45 angeordnet. Vorzugsweise wird auch die äußere Schutzschicht 60 aus Polyvinylfluorid gebildet. Die äußere Schutzschicht kann beispielsweise aus einem Polyvinylfluoridfilm mit einer Dicke von 1 mil gebildet werden. Der Trübungsgrad in dem Polyvinylfluoridfilm der Schutzschicht kann von im wesentlichen durchlässig bis fast dunkel, je nach den ästhetischen Erfordernissen der Umgebung, variieren, in der ein erfindungsgemäß gebildetes dekoratives Laminat verwendet werden soll. Naturgemäß muß die gewählte Trübung es gestatten, daß das dekorative Muster sichtbar ist. Polyvinylfluorid wird aufgrund seiner physikalischen Zähigkeit, seiner chemischen Inertheit, seiner Abrieb- und Verschmutzungsbeständigkeit und seiner Charakterkonsistenz ungeachtet von Temperaturveränderungen bevorzugt. Es sind verschiedene Polyvinylfluoridfilme bekannt, die zur Bedeckung der dekorativen Schichten der Laminate verwendet werden können. Vgl. z. B. die US-PS 3,397,108 die eine Kombination aus Polyvinylfluorid und anorganischen, teilchenförmigen Materialien beschreibt; die US-PS 3,734,807, die eine Kombination von Polyvinylfluorid- Polymeren von bestimmten polymerisierbaren Benzophenonen beschreibt, und die US-PS 3,340,137, die ein wetterbeständiges dekoratives Laminat, das an der Oberfläche mit einem im wesentlichen transparenten Deckfilm von haftendem Polyvinylfluorid bedeckt ist, beschreibt.
Die zur Bildung der dekorativen Schicht 50 verwendete Druckfarbe ist vorzugsweise eine organische Druckfarbe oder ein organisches Anstrichmittel. Wie oben bereits zum Ausdruck gebracht, kann die dekorative Druckfarbe direkt auf die Oberfläche eines Basisblatts 55 oder auf die obere (wie gezeigt) Oberfläche der Schrankenschicht 30 aufgedruckt werden, wenn das zur Bildung der oberen Oberfläche verwendete Material zum Drucken geeignet ist. Alternativ kann die dekorative Druckfarbe umgekehrt auf die Innenoberfläche der Schutzschicht 60, d. h. die Oberfläche der Schutzschicht 60, die der Schutzschicht 30 zugewendet ist, aufgedruckt werden. Während ein Siebdrucken bevorzugt wird, können auch andere Verfahren zum Drucken oder zum Verleihen eines dekorativen Bildes verwendet werden, wie z. B. das Lasersiebdrucken, das Schablonendrucken, das Drucken mit ultravioletten Elektronenstrahlen, das flexographische Seidendrucken und die Einarbeitung einer Photographie oder eines Drucks.
Vorzugsweise werden die Substratschicht 10, die Schrankenschicht 30 und eine durch die dekorative Schicht 50 gebildete Außenschicht und die äußere Schutzschicht 60 (wenn die dekorative Schicht nicht auf der Schrankenschicht erzeugt wird) gesondert vor der Zusammenstellung gemäß Fig. 1 und wie oben beschrieben, gebildet. Nach dem Zusammenstellen der Laminatschichten werden sie laminiert, d. h. durch Hitze und Druck zu einem einheitlichen dekorativen Laminat konsolidiert. Die Laminierungsmaschine kann einen Mechanismus zur Aufbringung eines Mattenfinish auf die Außenoberfläche des Laminats, wenn dies gewünscht wird, einschließen oder eine Spiegelpolierung kann auf die Außenoberfläche aufgebracht werden. In jedem Falle werden während der Laminierung die Reaktionsprodukte, die beim Härten des Substratharzes von der Substratschicht 10 freigesetzt werden, von der Schrankenschicht 30 daran gehindert, daß sie die dekorative Schicht 50 erreichen und die Integrität der zur Bildung der dekorativen Schicht verwendeten Druckfarbe zerstören. Somit erfolgt keine Entfärbung der Druckfarbe oder keine andersartige Veränderung, die das dekorative Muster zerstören könnte. Schließlich werden die Postlaminierungsprozesse durch die Zugabe der richtig ausgewählten Schrankenschicht nicht beeinträchtigt.
Während des tatsächlichen Gebrauchs des dekorativen Laminats minimiert die Schrankenschicht die Hitze, die durch Verbrennung des Laminats und der darunterliegenden Komponenten, an die dieses angefügt ist, freigesetzt wird, gemessen nach dem OSU Hitzefreisetzungstest. Die Schrankenschicht minimiert die Hitzefreisetzung dadurch, daß (i) sie als Hitzeabfluß wirkt und (ii) daß sie eine undurchdringbare Sperre für verbrennbare toxische Produkte, die durch das Erhitzen freigesetzt werden, bildet, wodurch der Beitrag solcher Gase zu der Entflammbarkeit der Umgebung vermindert wird.
Die Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäß gebildetes flexibles dekoratives Laminat. Diese Ausführungsform des flexiblen dekorativen Laminats gemäß der Erfindung und gemäß Fig. 2 schließt eine Schrankenschicht 70, eine von einem Basisblatt 80 getragene dekorative Schicht 75 und eine äußere Schutzschicht 85 in ähnlicher Weise ein, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Der Hauptunterschied zwischen den Fig. 1 und 2 besteht darin, daß die Substratschicht 95 bei Fig. 2 aus einem harzartigen, prägbaren Film 100 anstelle eines Kerns, der zwischen mit Harz imprägnierte Lagen eingelegt worden ist, besteht. Das Substrat 95 kann auch zusätzliche Schichten von thermoplastischen Filmen sowie andere prägbare oder Starrheit verleihende Schichten und Blätter einschließen. Das Endergebnis ist ein flexibles dekoratives Laminat im Gegensatz zu einem starren dekorativen Laminat. Das Substrat 95 ist an der Basis 105 mit einem geeigneten Klebstoffmaterial nach Herstellung des flexiblen dekorativen Laminats befestigt. Flexible dekorative Laminate, die prägbare Filme aus Epoxy- oder Polyesterharzen, im Gegensatz zu Phenolharzen, einschließen, können so strukturiert werden, daß sie die neuen FAA Hitzfreisetzungskriterien erfüllen, wenn sie eine erfindungsgemäß gebildete Schrankenschicht einschließen.
Wie im Falle des starren dekorativen Laminats gemäß Fig. 1, wird das flexible dekorative Laminat gemäß Fig. 2 so zusammengestellt, daß die Schrankenschicht 70 sandwichartig zwischen die Substratschicht 95 und die dekorative Schicht 75 zwischengelegt wird. Wie bei den starren dekorativen Laminaten können die flexiblen dekorativen Laminate verschiedene, ihnen verliehene Finnische haben. Das Endprodukt, ein flexibles dekoratives Laminat, hat im Vergleich zu einem ähnlichen Laminat ohne die Schrankenschicht eine verminderte Hitzefreisetzung.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres ersichtlich wird, stellt die Erfindung dekorative Laminate bereit, die eine hohe dekorative Qualität haben und den FAA Hitzefreisetzungserfordernissen genügen. Die Erfindung eröffnet einen Zugang zu der Herstellung von dekorativen Laminaten auf Phenolharzbasis, die (i) eine hohe dekorative Qualität haben, (ii) den neuen FAA Hitzefreisetzungserfordernissen genügen, und (iii) die beim Unterwerfen einem Postlaminierungs-Hitzestress keine großen Mengen von toxischen Gasen und von Rauch freisetzen. Erfindungsgemäß hergestellte dekorative Laminate auf Epoxy- oder Polyesterharz-Basis haben eine dekorative Qualität und sie genügen den neuen FAA Hitzefreisetzungserfordernissen.
Während bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, wird ersichtlich, daß verschiedene Veränderungen durchgeführt werden können, ohne daß vom Geist und Umfang der Erfindung abgewichen wird. So können beispielsweise, wie oben zum Ausdruck gebracht, verschiedene andere Materialien als Aluminium dazu verwendet werden, um die Schrankenschicht zu bilden, und zwar entsprechend Kosten-, Gewichts- und Produktionseinschränkungen. Daher kann die Erfindung auch auf sonstige Art und Weise, wie hier speziell beschrieben, durchgeführt werden.

Claims

1. Dekoratives Laminat, dadurch gekennzeichnet, daß es durch ein Erhitzungs- und Drucklaminierungsverfahren gebildet worden ist und daß es folgendes umfaßt:

i) eine Substratschicht (10;95), die mindestens eine Harzschicht umfaßt, die ein gehärtetes Harz einschließt sowie

ii) eine dekorative Schicht (50;75), die durch eine dekorative Druckfarbe gebildet worden ist, und

iii) eine Schrankenschicht (30;70) umfassend ein Schutzmaterial (35) ausgewählt aus der Gruppe umfassend Metalle, Keramiken und Verbundmaterial, die derart zwischen der Substratschicht (10;95) und der dekorativen Schicht (50;75) angeordnet ist, daß die dekorative Schicht (50;75) an einer Seite der Schrankenschicht (30;70) liegt und daß irgendeine Harzschicht an der anderen Seite der Schrankenschicht (30;70) liegt.

2. Dekoratives Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schutzmaterial (35) Aluminium ist.

3. Dekoratives Laminat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrankenschicht (30;70) ein Blatt eines Schutzschrankenmaterials (35) einschließt, und daß die Schrankenschicht (30;70) und/oder die dekorative Schicht (50;75) mit einer aus einem thermoplastischen Film gebildeten Schutzschicht (40,60;85) bedeckt ist.

4. Dekoratives Laminat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dekorative Schicht (50) auf beiden Oberflächen mit einer aus einem thermoplastischen Film gebildeten Schutzschicht (40) bedeckt ist.

5. Dekoratives Laminat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Film ein Polyvinylfluoridfilm ist.

6. Dekoratives Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt des Schutzmaterials (35) ein Blatt aus Aluminiumfolie ist

7. Dekoratives Laminat nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratschicht (10;95) aus einem mit Faser verstärktem phenolharz-Verbundmaterial besteht.

8. Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Laminats, gekennzeichnet durch die Stufen

i) Bildung eines Sandwichmaterials, das eine Substratschicht (10;95) einschließt und mindestens eine Harzschicht, die ein härtbares Harz einschließt, und eine dekorative Schicht (50;75) umfassend ein dekoratives Muster, das durch eine dekorative Druckfarbe gebildet worden ist, umfaßt;

ii) Zwischenlegung einer Schrankenschicht (30;70), umfassend ein schutzmaterial (35) ausgewählt aus der Gruppe umfassend Metalle, Keramiken und Verbundmaterial in das genannte sandwichmaterial in der Weise zwischen die Substratschicht (10;95) und die dekorative Schicht (50;75), daß die dekorative Schicht (50;75) auf einer Seite der Schrankenschicht (30;70) liegt und daß irgendeine Harzschicht an der anderen Seite der Schrankenschicht (30;70) liegt; und

iii) Härten des härtbaren Harzes durch Anwendung von Hitze und Druck an das sandwichmaterial.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmaterial (35) Aluminium ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrankenschicht (30;70) ein Blatt eines Schutzschrankenmaterials (35) einschließt, und daß die Schrankenschicht (50; 75) und/oder die dekorative Schicht (50) mit einer aus einem thermoplastischen Film gebildeten Schutzschicht (40,60) bedeckt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dekorative Schicht (50) auf beiden Oberflächen mit einer aus einem thermoplastischen Film gebildeten Schutzschicht (40) bedeckt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Film ein Polyvinylfluoridfilm ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt des Schutzmaterials (35) ein Blatt aus Aluminiumfolie ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratschicht (10;95) aus einem mit Faser verstärktem phenolharz-Verbundmaterial besteht.