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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein dekoratives Laminat
und insbesondere ein dekoratives Laminat auf Polyvinylidenfluoridbasis.
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Hintergrund der Erfindung
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Handelsübliche Flugzeuginnenräume bestehen
im Allgemeinen aus dekorierten Verbundplatten mit dekorativen Kunststofflaminaten.
Bevorzugte dekorative Laminate besitzen äußere Oberflächen, die texturiert sind und
ein Oberflächenrelief
zeigen. Dekorierte Innenraumplatten werden typischerweise durch
Erwärmen und
nachfolgendes Dehnen eines dekorativen Kunststofflaminats auf der
Platte gebildet. Während
texturierte Platten im Allgemeinen ihr Oberflächenrelief beibehalten, wenn
sie auf glatten, relativ einfach fassonierten Platten gebildet werden,
tritt ein erheblicher Texturverlust bei herkömmlichen Kunststofflaminaten
auf, wenn sie auf fassonierten Verbundplatten gebildet werden oder
wenn sie bei höheren
Temperaturen und/oder unter Vakuum gebildet werden.
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Texturierte,
dekorative Laminate enthalten im Allgemeinen mindestens zwei Schichten;
eine erste geprägte
Schicht, die dem Laminat das Oberflächenrelief verleiht, und eine
zweite dekorative Schicht, die über der
ersten Schicht liegt. Die dekorative Schicht wird typischerweise
entweder durch Siebdruck (d.h. Mehrfachgraphiken; "multigraphics") bedruckt oder integral
gefärbt
(d.h. intern pigmentiert).
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Ein
Laminataufbau mit einer ersten geprägten Schicht und einer zweiten
dekorativen Schicht wird im Allgemeinen als dekoratives Einzellaminat
bezeichnet. Im Allgemeinen ent hält
das Einzellaminat eine texturierte Schicht, die aus einem wärmehärtbaren
Prägeharz
(z.B. eine 3 mil dicke Schicht eines Polyurethan-Phenoxy-Prägeharzes)
besteht, über
der eine dekorative Schicht liegt, die aus einer dünnen Schicht
eines pigmentierten, thermoplastischen Films (z.B. ein Polyvinylfluorid-Film,
wie z.B. Tedlar®,
mit einer Dicke von etwa 50 μm
(2 mil)) besteht. Ein zweites dekoratives Laminat, das üblicherweise
als dekoratives Doppellaminat bezeichnet wird, ist ein Laminataufbau,
der zusätzlich
zu einer geprägten
Schicht und einer dekorativen Schicht eine Strukturschicht (z.B.
eine thermoplastische Harzschicht) enthält. Ein typisches dekoratives
Doppellaminat enthält
zwei thermoplastische Schichten, eine äußere dekorative Schicht und
eine innere Strukturschicht, wobei sich zwischen diesen eine Prägeharzschicht
befindet. Diese dekorativen Laminate werden im Allgemeinen durch
Vereinigen von Folien der Kunststoffkomponentenmaterialien und nachfolgendem,
gleichzeitigem Laminieren und Prägen
in einem Heißpressverfahren
hergestellt.
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Ein
Oberflächenrelief
oder eine Oberflächentextur
wird dem Laminat üblicherweise
durch ein Heißpressverfahren
verliehen. Während
des Presszyklus wird das wärmehärtbare Prägeharz des
Laminats durch die Texturmedien (d.h. die texturierte Presse) "formgepresst". Das Prägeharz gilt
als formgepresst, weil innerhalb des wärmehärtbaren Harzmaterials eine
Scherströmung
auftritt, die von der Schwankung der Querschnittsdicke der Schicht,
d.h. der Bildung einer geprägten
oder texturierten Oberfläche,
herrührt.
Die Heißpresse "formt" auch die dekorative
Schicht. Die dekorative, thermoplastische Schicht oder der dekorative,
thermoplastische Film gilt als geformt, weil ihre/seine Viskosität dafür zu hoch
ist, dass eine Scherströmung
auftritt, und somit nicht formgepresst werden kann und, obwohl sich
der Film während
des Formens auf der texturierten Schicht dehnt, der dekorative Film
relativ einheitlich in der Dicke bleibt. Darüber hinaus führt die
Wärme und Länge des
Heißpresszyklus
dazu, dass das Prägeharz
härtet
oder sich vernetzt, was die Viskosität der Prägeschicht wirksam erhöht und den
Restspannungen der thermoplastischen Filmschicht während des
Formens entgegenwirkt. Das vernetzte Prägeharz sorgt für einen
Erhalt der Textur bei nachfolgenden Auftragverfahren, in denen das
dekorative Laminat auf Verbundplatten erwärmt und vakuumgeformt wird.
Jedoch kann in einigen Fällen
eine Texturumkehr als ein Ergebnis des relativ größeren Elastizitätsmoduls
der dekorativen, thermoplastischen Schicht im Vergleich zum texturierten,
wärmehärtbaren
Prägeharz
auftreten.
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Die
oben beschriebenen, herkömmlichen,
ein wärmehärtbares
Harz enthaltenden, dekorativen Laminataufbauten leiden unter mehreren
Nachteilen, die einen Verlust an Texturerhalt einschließen, wenn
das Laminat auf einer Verbundplatte erwärmt und geformt wird. Beispielsweise
funktionieren dekorative Einzellaminate schlecht, wenn sie um mehr
als 5% gedehnt werden, und dekorative Doppellaminate beginnen ihre
Textur bei etwa 10% Dehnung zu verlieren. Wegen der Anwesenheit
des wärmehärtbaren
Prägeharzes
können
diese dekorativen Laminate darüber
hinaus nur geeigneterweise in Pressverfahren hergestellt werden,
die zur Herstellung großer
Mengen des Laminats ökonomisch
nachteilig sind.
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Dementsprechend
besteht ein Bedarf an ökonomisch
hergestellten, dekorativen Laminaten, die die Textur oder das Oberflächenrelief
beibehalten, wenn das Laminat auf einer Platte erwärmt und
geformt wird, die erhebliches Formen oder Dehnen erforderlich macht.
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Es
besteht ebenso der Bedarf an dekorativen Laminaten, die durch von
Heißpressverfahren
verschiedenen Verfahren hergestellt werden können. Da das Prägeharz ein
wärmehärtbares
Harz ist, ist eine ausreichende Zeit (z.B. 15 bis 30 Minuten) oberhalb
einer speziellen Härtungstemperatur
(z.B. 140°C
(285°F);
cure or thermoset temperature) erfor derlich um es zu erweichen und
die Oberfläche
des thermoplastischen Kunststoffes mit dem wärmehärtbaren Harz zur Bindung, zur
Scherströmung
und zur Anpassung der Texturmedien zu durchfeuchten; und das wärmehärtbare Harz
zum Texturerhalt zu härten
(d.h. zu vernetzen). Dekorative Einzellaminate sind im Allgemeinen
aufgrund des Missverhältnisses
im Elastizitätsmodul
des wärmehärtbaren Prägeharzes
und der thermoplastischen Schicht schwierig durch Walzen zu verarbeiten.
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Es
besteht auch ein Bedarf, die nachteiligen Oberflächeneigenschaften zu überwinden,
die mit einigen pigmentierten, thermoplastischen, dekorativen Schichten
in Verbindung stehen. Beispielsweise wird die Oberfläche von
pigmentiertem Polyvinylfluorid, einer üblichen dekorativen Schicht,
durch Pigmentpartikel unterbrochen, die aus der Oberfläche des
Materials herausragen. Da diese Partikel im Allgemeinen anorganische
Oxide sind, sind die Partikel härter
als die meisten Materialien, einschließlich Metalle, die mit der
Oberfläche
in Kontakt kommen. wenn daher metallische Objekte (z.B. Schmuck,
Gürtelschnallen,
Münzen)
mit ausreichender Kraft gegen diese Oberfläche reiben, wird Metall abgetragen
und an der Oberfläche
als ein dunkler Streifen zurückgelassen.
Dieses Phänomen
wird gewöhnlich
als "Prägen" (coining) bezeichnet.
Diese metallischen Streifen sind schwierig zu reinigen, weil die
verbliebenen Metalle typischerweise durch die üblicherweise zum Reinigen von
Kunststoffoberflächen
verwendeten Reinigungsmittel nicht beeinflusst werden und daher
von der dekorativen Oberfläche
abgerieben werden müssen.
Die Pigmentpartikel können
auch andere Chemikalien absorbieren oder adsorbieren, was Flecken
zurücklässt, die
ebenso schwierig zu reinigen sind. Obwohl es möglich sein kann, die Partikel
während
des Prägens
mit Wärme
und Druck zurück
in die Polymermatrix zu zwingen, erfordert die relativ unelastische
Natur des Polyvinylfluoridmaterials relativ drastische Bedingungen.
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Die
vorliegende Erfindung versucht ein dekoratives Laminat zur Verfügung zu
stellen, das die oben aufgeführten
Schwierigkeiten überwindet,
und stellt ein dekoratives Laminat zur Verfügung, das durch einen hohen
Texturerhalt charakterisiert ist, wenn es auf einer Verbundplatte
gedehnt oder geformt wird, das durch ökonomische Verfahren leicht
geformt wird und immer noch weich genug ist um nicht unter nachteiligen
Oberflächeneigenschaften
zu leiden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildete dekorative Laminat ist ein flexibles organisches
Laminat auf der Basis eines organischen Polymers, das die Nachteile
herkömmlicher
Laminate überwindet,
die wärmehärtbare Prägeharze,
die dem Laminat eine Textur verleihen, einschließen. Das gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildete, flexible Laminat enthält ein Material auf Polyvinylidenfluoridbasis,
das zur Aufnahme und zum Erhalt einer Textur oder eines Oberflächenreliefs
dient und auch dazu dient, dem Laminat darüber hinaus dekorative Merkmale
zu verleihen.
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Die
Polyvinylidenfluoridschicht ist im Druckverfahren formpressbar,
besitzt keinen Memory-Effekt und beseitigt die Notwendigkeit des
wärmehärtbaren
Prägeharzes,
die bei herkömmlichen
Laminaten besteht. Durch Ersetzen des wärmehärtbaren Prägeharzes besitzen Laminat formende
Prozesse im Allgemeinen kürzere
Presszyklen, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Da
die Polyvinylidenfluoridschicht im Gegensatz zu dem wärmehärtbaren
Prägeharz
ein thermoplastischer Kunststoff ist, kann das Laminat kontinuierlich in
Prozessen durch Walzen geprägt
werden, was für
weitere Einsparungen in den Arbeitskosten und in Abfällen an
dekorativem Laminat beim Vakuumformen sorgt. Zusätzlich wird auch eine Verringerung
im Laminatgewicht er zielt, ein kritischer Faktor bei Erwägungen über Flugzeugkomponenten.
Da die texturierte Polyvinylidenfluoridschicht darüber hinaus
kein Elastomer mit einem hohen Modul ist, kehrt sich die Textur
des Laminats unter der Spannung der Vakuumformung nicht um und sorgt
für einen
hohen Texturerhalt sogar bei stark gedehnten oder verlängerten
Teilen. Da das Polyvinylidenfluoridmaterial schließlich relativ
weich ist, bieten pigmentierte Polyvinylidenfluoridmaterialien den
Vorteil, dass die Pigmentpartikel unter die Oberfläche der
Polymerschicht gedrückt
werden können
oder mit einer klaren Schicht bedeckt werden können, wodurch das Problem des
Prägens
beseitigt wird.
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Das
gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildete, flexible, organische Laminat auf Polymerbasis
enthält
im Allgemeinen eine Struktur- oder Trägerschicht, die aus einem thermoplastischen
Material hergestellt worden ist, und eine texturierte Schicht, die
aus einem Material auf Polyvinylidenfluoridbasis besteht. Die texturierte
Schicht des Laminat ist auf der Strukturschicht durch eine Zwischenschicht
befestigt, die ein Klebstoffmaterial enthält.
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In
einer anderen Ausführungsform
enthält
das Laminat der vorliegenden Erfindung eine Metallfolienschicht,
die zwischen der Strukturschicht und der texturierten Schicht liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Metallfolie eine Aluminiumfolie.
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Das
erfindungsgemäße Laminat
kann darüber
hinaus eine Klebstoffschicht zum Befestigen des Laminats auf einem
Substrat einschließen.
In bevorzugten Ausführungsformen
ist die Klebstoffschicht eine wärmeaktivierbare
oder druckempfindliche Klebstoffschicht. Die erfindungsgemäßen Laminate
können
ebenso eine gedruckte Schicht beinhalten, die über der texturierten Schicht
liegt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorgenannten Aspekte und viele der begleitenden Vorteile dieser
Erfindung werden leichter wahrgenommen, weil diese unter Bezugnahme
auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn
sie mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird,
in denen:
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1 herkömmliche
dekorative Laminate veranschaulicht,
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1A ein
dekoratives Einzellaminat veranschaulicht und
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1B ein
dekoratives Doppellaminat veranschaulicht;
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2 ein erfindungsgemäß gebildetes, dekoratives Laminat
veranschaulicht;
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3 ein
erfindungsgemäß gebildetes,
gedrucktes, dekoratives Laminat veranschaulicht;
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4 ein
erfindungsgemäß gebildetes,
dekoratives Laminat mit einer Klebstoffschicht veranschaulicht;
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5 ein
erfindungsgemäß gebildetes,
gedrucktes, dekoratives Laminat mit einer Klebstoffschicht veranschaulicht;
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6 ein
erfindungsgemäß gebildetes,
dekoratives Laminat mit einer Metallfolienschicht veranschaulicht;
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7 ein
erfindungsgemäß gebildetes,
gedrucktes, dekoratives Laminat mit einer Metallfolienschicht veranschaulicht;
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8 ein
erfindungsgemäß gebildetes,
dekoratives Laminat mit einer Folienschicht und einer Klebstoffschicht
veranschaulicht; und
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9 ein
erfindungsgemäß gebildetes,
gedrucktes, dekoratives Laminat mit einer Metallschicht und einer
Klebstoffschicht veranschaulicht.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Die
vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf ein dekoratives Laminat
und insbesondere auf ein flexibles, organisches, dekoratives Laminat
auf Polymerbasis gerichtet. Das erfindungsgemäß gebildete dekorative Laminat
kann auf einer Verbundplatte mit Erhalt der Textur gebildet werden,
wodurch eine Dekorplatte bereitgestellt wird. Die Dekorplatte ist
besonders gut als eine Komponente für handelsübliche Flugzeuginnenräume geeignet.
Das erfindungsgemäß gebildete
Laminat enthält
eine texturierte Schicht, die durch eine Schicht, die ein Klebstoffmaterial
enthält,
auf eine Strukturschicht aufgebracht worden ist. Die texturierte Schicht
enthält
eine äußere texturierte
Oberfläche.
Das Laminat besitzt die vorteilhafte Eigenschaft des Texturerhalts,
die es ermöglicht,
dass das Laminat auf einer Verbundplatte gebildet wird, wodurch
ein texturierte, dekorative Platte ohne wesentlichen Verlust des
Oberflächenreliefs
des Laminats erzeugt wird.
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Dekorative
Laminate sind im Stand der Technik bekannt und stellvertretende
Laminate sind in 1 dargestellt. Mit
Bezug auf 1A enthält das dekorative Einzellaminat 10 eine
dekorative Schicht 12, die über der Prägeschicht 14 liegt.
Ein dekoratives Doppellaminat 20 mit einer Strukturschicht 16 zusätzlich zur
dekorativen Schicht 12 und zur Prägeschicht 14 ist in 1B dargestellt.
Die Prägeschicht 14 besteht
aus einem wärmehärtbaren
Harz, beispielsweise einem Polyurethan-Phenoxy-Prägeharz,
das durch die Texturmedien in dem Heißpresszyklus während des
Aufbaus des Laminats formgepresst wird. Durch die Anwendung von
Wärme und
Druck durch die Heißpresse
wird das wärmehärtbare Harz
gehärtet
und nimmt die Textur oder das Ober flächenrelief der Texturmedien
(d.h. die Textur der Druckflächenplatte)
an. Während
des Heißdruckzyklus wird
die dekorative Schicht 12, die aus einem thermoplastischen
Harzmaterial besteht, durch die Texturmedien geformt und bleibt
im Wesentlichen einheitlich in der Dicke. Im Allgemeinen behalten
die oben beschriebenen dekorativen Laminate ihre Textur, wenn sie
auf flache oder einfach strukturierte Platten aufgebracht werden und
bei ziemlich niedrigen Temperaturen geformt werden und, wenn überhaupt,
ein geringes Formen oder Dehnen erforderlich ist. Jedoch erfordert
das Aufbringen dieser Laminate auf Verbundkonturplatten im Allgemeinen
höhere
Formtemperaturen, was zu einer beträchtlichen Dehnung oder Reckung
des Laminats führt.
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Im
Gegensatz zu den oben beschriebenen dekorativen Laminaten enthält das erfindungsgemäß gebildete
Laminat keinen wärmehärtbaren
Harzkunststoff, der das Laminat mit einer Textur versieht. Stattdessen enthält das dekorative
Laminat dieser Erfindung eine Schicht auf Polyvinylidenfluoridbasis,
die zur Aufnahme und zum Erhalt der Textur dient und darüber hinaus
als eine dekorative Schicht dient, die pigmentiert werden kann und/oder
gedruckte Graphiken aufnehmen kann. Herkömmliche dekorative Laminate
bringen die Doppelfunktion der Textur und des Dekors durch einen
Doppelschichtaufbau zustande, nämlich
einer ersten wärmehärtbaren,
prägbaren
Harzschicht zur Aufnahme der Laminattextur und einer zweiten thermoplastischen dekorativen
Schicht um gedruckte Graphiken aufzunehmen und/oder dem Laminat
Farbe zu verleihen.
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Das
erfindungsgemäße Laminat
ist ein flexibles, organisches Laminat auf Polymerbasis, das die
Textur erhält,
wenn es auf Verbundplatten erwärmt
und geformt wird. Das Laminat besteht primär aus organischen, polymeren
Materialien und aufgrund von Sicherheitsüberlegungen in Verbindung mit
einem handelsüblichen Flugzeug,
einem Hauptnutzen des erfindungsgemäßen, dekorativen Laminats,
sind die organischen Polymere vorzugsweise flammbeständige, fluorierte,
organische Polymere.
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Unter
Bezug auf 2 enthält das repräsentative, dekorative Laminat 30 eine
texturierte Schicht 32 mit einer texturierten äußeren Oberfläche, die
in der Figur durch die wellenförmige
Linie angedeutet ist, eine Strukturschicht 34 und eine
Schicht 36, die ein Klebstoffmaterial enthält, zwischen
den Schichten 32 und 34 positioniert ist und die
texturierte Schicht an die Strukturschicht befestigt.
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Die
texturierte Schicht 32 besteht aus einem durch Schmelzen
bearbeitbaren, thermoplastischen Material, das keinen Memory-Effekt
derart aufweist, dass, wenn das Material Wärme und Texturmedien ausgesetzt
wird, die Schicht die durch das Texturmedium verliehene Textur annimmt,
die beim Abkühlen
beibehalten wird. Die texturierte Schicht enthält als eine Hauptkomponente
ein thermoplastisches, fluoriertes, organisches Polymer. Vorzugsweise
ist das fluorierte Polymer ein fluorierter Kohlenwasserstoff, wie
z.B. ein Material auf Polyvinylidenfluoridbasis. Wie er hierin verwendet
wird, bezeichnet der Begriff "Material
auf Polyvinylidenfluoridbasis" ein
thermoplastisches, polymeres Material, das zum Texturerhalt in der
Lage ist und ein Polyvinylidenfluoridpolymer (d.h. ein aus Vinylidenfluorid
gebildetes Polymer) enthält.
Das fluorierte Polymer ist im Allgemeinen ein Polymer, Copolymer
oder Terpolymer von Vinylidenfluorid. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der thermoplastische, fluorierte Kohlenwasserstoff das unter
der Bezeichnung Kynar, ein Markenzeichen von Elf Atochem, kommerziell
erhältliche
Verbundfolie (PVDF).
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Zusätzlich zu
PVDF kann die texturierte Schicht ebenso Acryl- und Polyurethan-Flammverzögerungsmittel
und Pigmente enthalten.
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Vorzugsweise
enthält
die texturierte Schicht ein organisches Polymer, das unterhalb von
etwa 171°C (340°F) und bevorzugter
bei etwa 160°C
(320°F)
durch Schmelzen verarbeitbar ist. Da PVDF von 150°C (300°F) bis 315°C (600°F) durch
Schmelzen verarbeitbar ist, können
Schichten auf PVDF-Basis in einem Druckverfahren bei 160°C (320°F) leicht
geprägt
werden. Geeignete Materialien auf PVDF-Basis enthalten PVDF-Polymerfilme mit
einer Dicke im Bereich von etwa 25 μm (1 mil) bis etwa 130 μm (5 mil).
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Material auf PVDF-Basis ein 60 μm (2,5 mil) dicker Avimark Kynar®-Film,
der kommerziell von Avery Dennison (Schererville, IN) erhältlich ist.
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Die
texturierte Schicht auf PVDF-Basis kann klar und farblos sein oder
alternativ dazu kann sie gefärbt sein
und pigmentierte Partikel enthalten. Wegen der durch Schmelzen verarbeitbaren
Natur von PVDF können die
in einer Schicht auf PVDF-Basis enthaltenen pigmentierten Partikel
leicht unter die Oberfläche
der texturierten Schicht während
des Druckverarbeitens gedrückt
werden, wodurch jegliches Prägeproblem
beseitigt wird. Das Prägeproblem
kann ebenso durch Bedecken der pigmentierten Schicht mit einer dünnen farblosen Schicht
beseitigt werden.
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Das
erfindungsgemäß gebildete
dekorative Laminat enthält
eine Strukturschicht, die aus einem thermoplastischen Material besteht.
Im Allgemeinen enthält
das thermoplastische Material ein thermoplastisches, fluoriertes,
organisches Polymer, vorzugsweise einen fluorierten Kohlenwasserstoff,
wie Polyvinylfluorid (PVF) oder PVDF. Vorzugsweise ist der fluorierte
Kohlenwasserstoff ein Material auf Polyvinylfluoridbasis. Wie er hierin
verwendet wird, bezeichnet der Begriff "Material auf Polyvinylfluoridbasis" ein Polyvinylfluoridpolymer (d.h.
ein aus Vinylfluorid gebildetes Polymer). Das fluorierte Polymer
ist im Allgemeinen ein Polymer, Copolymer oder Terpolymer von Vinylfluorid.
Ein thermoplastischer, fluorierter Kohlenwasserstoff, der in der
Strukturschicht verwendbar ist, ist das unter der Bezeichnung Tedlar®,
ein Markenzeichen von E.I. DuPont de Nemours & Co., Wilmington, DE, kommerziell
erhältliche
Polyvinylfluorid. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Strukturschicht
ein 50 μm
(2,0 mil) dicker TEB20BE5-Tedlar®-Film.
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Eine
ein Klebstoffmaterial enthaltende Schicht befestigt die texturierte
Schicht auf der Strukturschicht. Wiederum auf 2 Bezug
nehmend, ist die texturierte Schicht 32 durch die Klebstoffmaterial-enthaltende Schicht 36 auf
der Strukturschicht 34 befestigt. Die Schicht 36 kann
sämtliche
Klebstoffmaterialien enthalten, die zum Befestigen der texturierten
Schicht auf der Strukturschicht geeignet sind. Geeignete Klebstoffmaterialien
enthalten thermoplastische und wärmehärtbare Klebstoffmaterialien,
wie Acryl- und Polyurethan-Klebstoffmaterialien.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Klebstoffmaterial ein Acrylklebstoff mit einer Dicke von
etwa 5 μm
(0,2 mil), kommerziell von DuPont unter der Bezeichnung 68080- oder
68040-Klebstoff
erhältich.
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Die
erfindungsgemäßen dekorativen
Laminate enthalten gedruckte Laminataufbauten. Ein repräsentatives
gedrucktes Laminat der vorliegenden Erfindung ist in 3 veranschaulicht.
In Bezug auf 3 enthält das gedruckte Laminat 40 zusätzlich zur
texturierten Schicht 32, der Strukturschicht 34 und
der Klebstoff-enthaltenden Schicht 36 die gedruckte Schicht 42 und
die Deckschicht 44. Die gedruckte Schicht 42 kann
Tinte oder Toner enthalten, die auf der texturierten Schicht 32 unter
anderem durch ein Siebdruck-, elektrostatisches Transferdruck-,
Tintenstrahldruck- und Tiefdruck-Verfahren abgeschieden worden sind.
Die Deckschicht 44 sorgt für einen Schutz der Tintenschicht
und erfordert vorzugsweise keinen Klebstoff zum Binden an das gedruckte
Laminat. Bevorzugte Deckschichten enthalten thermoplastische, fluorierte
Polymerfilme, wie PVF- und PVDF-Filme. Die Deckschicht besitzt vorzugsweise
eine Dicke von etwa 10 μm
(0,4 mil) bis etwa 25 μm
(1,0 mil) und ist aus einem klaren PVDF-Film, wie er von Avery Dennison
unter den Bezeichnungen Avimark C40 und C70 kommerziell erhältlich ist,
hergestellt.
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Wie
oben angemerkt, werden die dekorativen Laminate dieser Erfindung
auf Verbundplatten gebildet, die in handelsüblichen Flugzeuginnenräumen verwendbar
sind. Somit enthält
in einer anderen Ausführungsform
das erfindungsgemäß gebildete
Laminat eine Klebstoffschicht zum Befestigen des Laminats auf einem Substrat,
wie z.B. einer Strukturplatte eines Flugzeuginnenraums. Ein repräsentatives,
erfindungsgemäß gebildetes
Laminat, das eine Klebstoffschicht aufweist, ist in 4 dargestellt.
Bezüglich 4 enthält das dekorative
Laminat 50 zusätzlich
zur texturierten Schicht 32, der Strukturschicht 34 und
der Klebstoffenthaltenden Schicht 36 eine Klebstoffschicht 38 anschließend an
die Strukturschicht 36 zum Befestigen des Laminats 50 auf
ein Substrat. Geeignete Klebstoffschichten enthalten druckempfindliche
und wärmeaktivierbare
Klebstoffschichten.
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Die
druckempfindliche Klebstoffschicht kann vorher auf das Laminat als
ein Film oder als eine Beschichtung aufgebracht werden. Geeignete
druckempfindliche Klebstoffe enthalten beispielsweise einen 76 bis 152 μm (3 bis
6 mil) dicken Klebstoff, der von der 3M Company (Knoxville, IA)
unter der Bezeichnung 468MPF erhältlich
ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der druckempfindliche Klebstoff ein 76 μm (3 mil) dicker Klebstoff,
der von Bostik Inc. (Middleton, MA) unter der Bezeichnung 5408-4084
erhältlich
ist.
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Alternativ
dazu kann das dekorative Laminat auf ein Substrat durch einen wärmeaktivierbaren
Klebstoff aufgebracht werden. Bevorzugte wärmeaktivierbare Klebstoffe
enthalten wärmehärtbare und
thermoplastische Klebstoffe. Wärmehärtbare Klebstoffe
können
mit einem Lösungsmittel
kombiniert und auf die Platte durch Sprühen aufgetragen werden. Das
Laminat kann daraufhin auf der Platte durch Vakuumformung des Laminats
auf der Platte und nachfolgendem Erwärmen befestigt werden um den
Klebstoff zu härten
und das Laminat auf der Platte zu befestigen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist der wärmeaktivierbare
Klebstoff ein thermoplastischer Klebstoff, der auf eine Strukturplatte
durch Erwärmen
aufgebracht werden kann und der zur Reparatur oder Renovierung auch
von der Platte durch Erwärmen
abgelöst
werden kann. Ein bevorzugter, reversibel befestigbarer, wärmeaktivierbarer
Klebstoff ist ein 38 μm
(1,5 mil) dicker Film, der unter Bezeichnung 10-309-1.5 von Bostik
erhältlich
ist. Der wärmeaktivierbare
Klebstoff kann heiß auf
die Strukturschicht 34 unter Bildung einer Klebstoffschicht 38,
wie in 4 angedeutet, laminiert werden.
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Das
gedruckte, dekorative Laminat 40 (siehe 3)
kann auch eine Klebstoffschicht 38 zum Befestigen des Laminats
auf ein Substrat oder eine Strukturplatte enthalten. Ein repräsentatives,
gedrucktes, dekoratives Laminat mit einer Klebstoffschicht zum Befestigen
des Laminats auf ein Substrat ist in 5 durch
das Bezugszeichen 60 gezeigt.
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Im
Allgemeinen können
die flexiblen, dekorativen Laminate der vorliegenden Erfindung durch
Vereinigen der oben beschriebenen Materialien und nachfolgendem,
gleichzeitigem Laminieren und Prägen
(d.h. Verleihen einer Textur) in einem Heißdruckverfahren gebildet werden.
Alternativ dazu können
die Laminate dieser Erfindung durch ein thermoplastisches Prägeverfahren,
wie es von Pasquale in Web Processing and Converting Technology
and Equipment, Van Nostrand Reinhold, Inc., 1984, beschrieben worden
ist, gebildet werden.
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Das
dekorative Laminat der vorliegenden Erfindung behält seine
Textur bei, wenn es gedehnt wird. Im Allgemeinen behält das Laminat
mindestens etwa 70%, vorzugsweise etwa 80% seiner Textur, wenn seine
Fläche
durch Dehnen um mehr als mindestens 10% vergrößert wird. Ein Verfahren zur
Bestimmung des Texturerhalts ist in Beispiel 1 beschrieben. Die
Leistung des Texturerhalts eines repräsentativen, dekorativen, erfindungsgemäß gebildeten
Laminats wird in Beispiel 1 mit einem herkömmlichen Laminat verglichen.
Der Texturerhalt des repräsentativen,
dekorativen Laminats auf PVDF-Basis wurde als erheblich größer als
der eines herkömmlichen
Laminats bestimmt. Eine Vergrößerung der
Fläche
des Laminat um 25% führte
zu einem Wert des Texturerhalts von 80% für das Laminat auf PVDF-Basis,
während
das herkömmliche
Laminat etwa die Hälfte
seiner Textur verlor, als es auf die gleiche Weise gestreckt worden
war. Darüber
hinaus hat man gefunden, dass das Laminat auf PVDF-Basis zusätzlich zum
Texturerhalt formbarer ist als das herkömmliche Laminat, das nicht
auf eine Vergrößerung seiner
Fläche
um 30% in einem Vakuumform-Arbeitsgang gedehnt werden konnte. Vermutlich
könnte
sich das Laminat mehr dehnen, aber unter demselben Druck (etwa 0,8
Atmosphären)
bog sich das PVDF-Laminat mehr. Dementsprechend zeigen diese Ergebnisse,
dass Laminate auf PVDF-Basis zum Formen auf strukturierten Verbundplatten
gut geeignet sind, während
sie gleichzeitig ihre Oberflächentextur
behalten.
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Das
erfindungsgemäß gebildete,
flexible, dekorative Laminat kann ebenso eine Metallfolienschicht enthalten.
Die Metallfolienschicht wird in das Laminat zumindest teilweise
eingearbeitet um die Wärmefreisetzung
aus dem Laminat im Fall einer Verbrennung des Laminats zu verzögern. In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Metallfolie eine Aluminiumfolie.
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Ein
repräsentatives,
dekoratives Laminat mit einer Metallfolienschicht ist in 6 dargestellt.
Bezüglich 6 enthält das Laminat 70 die
texturierte Schicht 32, die Strukturschicht 34,
die Metallfolienschicht 72 und die Klebstoff-enthaltenden
Schichten 36. Die Metallfolienschicht 72 ist zwischen
der texturierten Schicht 32 und der Strukturschicht 34 positioniert
und durch die Klebstoff-enthaltenden Schichten 36 an diese
Schichten befestigt.
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Wie
für die
anderen oben beschriebenen dekorativen Laminate können auch
die erfindungsgemäßen Laminate,
die Metallfolienschichten enthalten, gedruckte Schichten und/oder
Klebstoffschichten zum Befestigen des Laminats auf ein Substrat
oder eine Strukturplatte enthalten. Bezüglich 7 enthält das gedruckte Laminat 80 die
texturierte Schicht 32, die Strukturschicht 34,
die Metallfolienschicht 72, die Klebstoff-enthaltenden
Schichten 36, die gedruckte Schicht 42 und die
Deckschicht 44. Bezüglich 8 enthält das dekorative Laminat 90 die
texturierte Schicht 32, die Strukturschicht 34,
die Metallfolienschicht 72, die Klebstoff-enthaltenden
Schichten 36 und die Klebstoffschicht 38 zum Befestigen
des dekorativen Laminats auf ein Substrat. Das dekorative Laminat 100,
das in 9 dargestellt ist, kombiniert die Merkmale der
Laminate 80 und 90 und stellt ein gedrucktes,
dekoratives Laminat zur Verfügung,
das eine Metallfolie enthält
und das darüber
hinaus eine Klebstoffschicht zum Befestigen des Laminats auf ein
Substrat aufweist.
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Ein
weiterer Vorteil des dekorativen Laminats der vorliegenden Erfindung
betrifft sein relativ geringes Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen
Laminaten, die wärmehärtbare Harze
enthalten. Wie unten in Tabelle 2 in Beispiel 2 angegeben, wiegt
ein repräsentatives,
dekoratives, erfindungsgemäß gebildetes
Laminat etwa 33% weniger als ein ähnliches herkömmliches
Laminat. Ein derartiger Gewichtsunterschied ist die Realisierung
eines erheblichen ökonomischen
Vorteils für
ein handelsübliches
Flugzeug, das derartige Laminate enthält.
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Die
Verwendung der Laminate dieser Erfindung in handelsüblichen
Flugzeuginnenraumkomponenten erlegt den im Aufbau der Laminate verwendeten
Materialien gewisse Sicherheitskriterien auf. Wie oben angemerkt
worden ist, besteht das dekorative Laminat primär aus fluorierten, organischen
Polymeren, die im Allgemeinen flammbeständig sind. Zusätzlich dazu
haben Ausführungsformen
des Laminats, die eine Metallfolienschicht enthalten, die Wärmefreisetzung
im Vergleich zu Laminaten, denen eine derartige Folienschicht fehlt, verzögert. Die
Federal Aviation Administration (FAA) hat gefordert, dass Materialien,
die beim Bau von Flugzeuginnenräumen
verwendet werden, gewisse Entflammbarkeits-, Wärmefreisetzungs- und Rauchemissionstests
bestehen. Siehe dazu Titel 14 des Code of Federal Regulations, Teil
25, Anhang F, Teil I: Test Criteria and Procedures; Teil IV: Test
Method to Determine Heat Release Rate; und Teil V: Test Method zu
Determine Smoke Emission. Im Allgemeinen müssen Platten für Flugzeuginnenräume selbstlöschend sein,
wenn sie gemäß der maßgeblichen
Teile von Teil I von Anhang F vertikal getestet werden. Hinsichtlich
der Wärmefreisetzung darf
die gesamte Wärmefreisetzung
eines Materials 65 kW-min/m2 nicht übersteigen
und die Spitzenwärmefreisetzungsrate
darf 65 kW/m2 nicht übersteigen. Hinsichtlich der
Rauchemissionscharakteristika darf die spezifische optische Rauchdichte
(Ds) 200 nicht überschreiten. Mit Bezug auf
Tabelle 2 unten in Beispiel 2 erfüllen die erfindungsgemäßen dekorativen
Laminate die durch die FAA aufgeführten Anforderungen gut und übertreffen
auch im Allgemeinen herkömmliche
dekorative Laminate.
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Die
folgenden Beispiele sind zu Anschauungszwecken vorgesehen, nicht
zur Einschränkung.
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BEISPIELE
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Beispiel 1
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Texturerhalt für ein repräsentatives
Laminat auf PVDF-Basis
und ein herkömmliches,
ein wärmehärtbares
Harz enthaltendes Laminat
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In
diesem Beispiel wird die Leistungsfähigkeit eines repräsentativen,
erfindungsgemäß gebildeten,
dekorativen Laminats bezüglich
des Texturerhalts mit einem herkömmlichen
dekorativen Laminat verglichen. Das getestete Laminat auf PVDF-Basis
bestand aus einer texturierten Schicht auf PVDF-Basis (Kynar), die
mit einem Acrylklebstoff (DuPont 68080) auf einer Strukturschicht
auf PVF-Basis (Tedlar®) befestigt worden war.
Das herkömmliche
Laminat bestand aus einer pigmentierten, dekorativen Schicht auf
PVF-Basis (Tedlar®), die an eine texturierte
Prägeharzschicht
(Polyurethan-Phenoxy-Harz, Bostik 10-669-3) gebunden war und oberhalb einer
pigmentierten Strukturschicht auf PVF-Basis (Tedlar®) lag.
In dem Experiment wurde jede Laminatprobe bei 150°C (300°F) in alle
Richtungen gedehnt um die Fläche
des Laminats um 15, 20, 25 bzw. 35% zu vergrößern. Nach dem Dehnen wurde
die durchschnittliche Maximalwelligkeitshöhe (angegeben als Rz) in mil
von fünf
aufeinanderfolgenden Probelängen
innerhalb der Messlänge
gemessen. Der Texturerhalt wurde durch Dividieren der durchschnittlichen
Maximalwelligkeitshöhe
durch die maximale Welligkeitshöhe
im ungedehnten Laminat und nachfolgendem Multiplizieren mit 100
bestimmt. Die Ergebnisse sind unten in Tabelle 1 tabelliert.
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Tabelle
1. Leistung des Texturerhalts
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Die
Ergebnisse zeigen, dass das dekorative Laminat auf PVDF-Basis dieser
Erfindung die Textur maßgeblich
beibehält,
wenn es erwärmt
und gedehnt wird. Mit Bezug auf Tabelle 1 führte eine Erhöhung der
Fläche des
Laminats um 25% zu einem Texturerhaltswert von 80% für das Laminat
auf PVDF-Basis, während
das herkömmliche
Laminat etwa 50% seiner Textur verlor. Darüber hinaus wurde zusätzlich zum
Texturerhalt ermittelt, dass das Laminat auf PVDF-Basis erheblich
flexibler ist als das herkömmliche
Laminat, das nicht auf eine Vergrößerung seiner Fläche um 30%
gedehnt werden konnte (oben in Tabelle 1 als NA aufgeführt).
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Beispiel 2
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Charakteristische Eigenschaften
eines repräsentativen
Laminats auf PVDF-Basis und eines herkömmlichen, ein wärmehärtbares
Harz enthaltenden Laminats
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In
diesem Beispiel werden einige charakteristische Eigenschaften eines
repräsentativen,
erfindungsgemäß gebildeten,
dekorativen Laminats mit einem herkömmlichen, ein wärmehärtbares
Harz enthaltenden Laminat verglichen. Das getestete Laminat auf
PVDF-Basis bestand aus einer gedruckten, texturierten Schicht auf
PVDF-Basis (Kynar), die mit einem Acrylklebstoff (DuPont 68080)
auf einer Strukturschicht auf PVF-Basis (Tedlar®) befestigt
worden war. Das herkömmliche
Laminat bestand aus einer gedruckten, dekorativen Schicht auf PVF-Basis
(Tedlar®),
die an eine texturierte Prägeharzschicht
(Polyurethan-Phenoxy-Harz, Bostik 10-669-3) gebunden war, die über einer
pigmentierten Strukturschicht auf PVF-Basis (Tedlar®) lag.
In diesem Experiment wurde jede Laminatprobe, wie im einschlägigen Abschnitt
des Titels 14 des Code of Federal Regulations beschrieben, wie unten
angegeben getestet. Die Ergebnisse sind unten in Tabelle 2 zusammengefasst.
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Tabelle
2. Charakteristische Eigenschaften repräsentativer Laminate
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Die
Ergebnisse zeigen, dass das dekorative Laminat auf PVDF-Basis dieser
Erfindung herkömmliche Laminate
in der Prüfung
auf Gesamtwärmefreisetzung,
Spitzenwärmefreisetzung
und Rauchemission übertrifft.
