WO2011036141A1 - Verfahren zur herstellung eines digitalbedruckten werkstückes - Google Patents

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WO2011036141A1
WO2011036141A1 PCT/EP2010/063861 EP2010063861W WO2011036141A1 WO 2011036141 A1 WO2011036141 A1 WO 2011036141A1 EP 2010063861 W EP2010063861 W EP 2010063861W WO 2011036141 A1 WO2011036141 A1 WO 2011036141A1
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workpiece
resin mixture
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solvent
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PCT/EP2010/063861
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Rene Pankoke
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Theodor Hymmen Holding Gmbh
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/009—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using thermal means, e.g. infrared radiation, heat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/0041—Digital printing on surfaces other than ordinary paper
    • B41M5/0047—Digital printing on surfaces other than ordinary paper by ink-jet printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/0041—Digital printing on surfaces other than ordinary paper
    • B41M5/0064—Digital printing on surfaces other than ordinary paper on plastics, horn, rubber, or other organic polymers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a digitally printed flat, web-shaped or plate-shaped workpiece, for example a kitchen worktop, a furniture front or a laminate floor part with a decorative and resistant surface.
  • a digitally printed flat, web-shaped or plate-shaped workpiece having an abrasion-resistant surface is produced, wherein initially a digital data record for a decorative image is provided, sent from a computer to a digital printing device. This is followed by feeding a printable workpiece to the printing device.
  • the digital printing of the respective workpiece by means of the printing device is carried out exclusively using solvent-based printing inks.
  • solvent-based printing inks all printing inks are detected, which do not contain water as the main component. This includes, for example, all organic solvents, such as alcohols, and mixtures of various solvents.
  • the printing is followed by reducing the solvent content to a defined residual moisture in the workpiece.
  • the evaporation of the solvent can be additionally accelerated by heating the workpiece, for example by a hot air blower.
  • the defined residual moisture describes a maximum content of solvent which remains in the workpiece.
  • the subsequent impregnation of the printed workpiece with a resin mixture can be done for example by coating, impregnating, wetting or spraying the workpiece with the respective solid or liquid resin mixture, wherein the resin mixture is then cured in a hot press.
  • the method has the advantage that the use of solvent-containing printing inks in the method according to the invention, the nozzles of the print heads of Druckvorrichtun not be added, which has longer life of the printing device result.
  • the use according to the invention of solvent-containing printing inks enables only the further process steps of impregnation by means of aqueous resins.
  • the reduction of the solvent content in the workpiece for example, when using short-chain monohydric alcohols, significantly faster than water-based inks, whereby drying of the printed workpiece can be done with less energy.
  • the use of solvent-based printing inks in the method according to the invention does not lead to a swelling of the surface in the printing area of the workpiece.
  • decorative coated workpieces such as e.g. Kitchen worktops, kitchen furniture fronts, other furniture fronts or even laminate flooring and similar workpieces are produced with decorative surfaces of high quality.
  • the reproduction of a wood structure or a stone structure, fantasy decors or other nature-inspired decors can be achieved, the workpieces at the same time also have positive physical properties such as abrasion resistance, scratch resistance, heat resistance.
  • digital printing takes place using at least one solvent-based printing ink with a weight proportion of solvent of 40-99%, preferably 65-92%.
  • Radiation-curing inks can act as a barrier layer after their curing, for example by UV radiation in a subsequent impregnation of such a printed workpiece with a water-based resin solution thus prevent a permanent connection between the printed workpiece with underlying material layers. Due to the high proportion of solvent, the formation of a barrier layer of polymerized acrylates can be particularly advantageously prevented because the solvent distributes the printing dyes on the surface and also transported into the workpiece.
  • one or more unprinted, resinous material layers are arranged above and / or below the printed workpiece prior to curing in the heating press, so that the resin flow from these material layers impregnates the non-bonded, printed workpiece during the pressing process.
  • both material layers and the workpiece for example, consist of absorbent materials such as paper.
  • the method can be dispensed with an additional step of impregnating the printed workpiece with the resin mixture.
  • the workpiece After impregnating the printed workpiece or arranging a material layer impregnated with resin mixture on and / or under the printed workpiece, the workpiece can be applied to one or more layers of material and then be joined together by pressing.
  • an impregnated and printed decorative paper on a wooden material plate, preferably a chipboard, MDF or HDF board are applied, whereby a Laminterung a bending resistant substrate.
  • the solvent-based printing ink contains pigments, since pigments are colourfast and consequently there is no aging and decomposition of the printing inks by UV light.
  • the use of a pigmented printing ink thus ensures a high-quality print image over a long service life.
  • a Meiaminharzbasis resin mixture is used, since this material penetrates the workpiece under pressure and in an underlying material layer, such as a fiberboard, penetrate and after hardening of the resin mixture has entered into a non-detachable connection with the material layer.
  • melamine resin has, after curing, positive physical properties, e.g. Moisture resistance, temperature resistance and scratch resistance.
  • the curing of the resin mixture takes place, for example, in the case of aminoplasts by crosslinking of polymer strands as a result of a condensation reaction known per se at elevated pressure in the range 20-60 bar, preferably 30-60 bar. 40bar and temperatures of 150-230 ° C, preferably 170-200X using a hot press.
  • the curing of the resin mixture is carried out by a continuous double belt press.
  • This press allows both the processing of continuous material and piece material with a high processing speed. It is particularly advantageous if the double belt press further, non-printed, impregnated material layers, especially paper layers are pressed with the printed and impregnated workpiece. Since the supply of Werkstoffiagen can be made as continuous material, the double belt press offers a higher throughput than, for example, a short-cycle press due to their continuous operation. During the pressing process, it is also possible to structure the surface.
  • Fig. 1 Schematic representation of three inventive
  • FIG. 4 Schematic representation of two alternative method steps E) and F) according to the invention
  • Fig. 5 Schematic representation of the sequence of layers of a variant of a workpiece produced by the method according to the invention
  • Fig. 6 Schematic representation of the layer sequence of another embodiment of a workpiece produced by the inventive method
  • Fig. 7 Schematic representation of the layer sequence of another embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention
  • Fig. 8 Schematic representation of the layer sequence of another embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention
  • FIG. 1 schematically shows a feed station 102, with a roll 2 for decorative paper 3 to be printed, a printing station 103 for a decorative paper 3 and a station for reducing the solvent content 104 in the decorative paper 3 by a printing device.
  • the printing in digital printing can take place on decorative paper 3 also directly on a surface of a workpiece, in particular an HDF or DF plate.
  • the printing device 1 to a printer 4, which has four printheads 5. These release solvent-based printing ink 6 onto the surface of decorative paper 3.
  • the printing ink is optionally dried with a dryer 7 shown diagrammatically.
  • the drying process may possibly already take place during printing without the aid of a drier.
  • the decorative paper 3 can be rolled up for storage, transport and further processing on a roll 8.
  • the way in which a workpiece is fed depends on the nature of the material. Paper sheets can be clamped and unrolled, while wood-based panels are fed on treadmills of the printing device.
  • the printheads 5 can be arranged stationarily in the printer 4 in order to realize a single-pass printing process. In this case, the print heads can advantageously extend over the entire width of the area to be printed.
  • the individual print heads 5 have, for example, a width of 70 mm and are arranged side by side in a printing module, preferably with the solvent-containing printing inks black, angenta, cyan and yellow. If several printing modules are arranged side by side, it is also possible to print workpieces, for example with a width greater than 1 m.
  • the arrangement of several printing modules stationary next to each other allows a uniform multi-color print image on which no transitions between the individual printing modules can be seen.
  • the printheads 5 can be arranged in the arrangement on a movable carriage, so that a printing of the workpiece in the multi-pass method can be performed.
  • the above-described stationary and movable printhead assembly may also be arranged in a multi-row succession to achieve a higher printing speed compared to a single-row arrangement.
  • nozzle bars may also be arranged.
  • Fig. 2 shows a station for impregnating the workpiece 105 with a resin mixture 19, e.g. with an amino resin (melamine resin mixture).
  • a resin mixture 19 e.g. with an amino resin (melamine resin mixture).
  • the previously printed decorative paper 3 is unwound from the roll 8, pulled through a resin bath 9 with the liquid resin, squeezed off excess resin by means of a squeegee 10 and then dried by a dryer 11 shown schematically.
  • This dryer 11 is designed such that it allows drying of the resin.
  • the dryer 1 may be designed as a forced air or hot air dryer. After drying of the resin, the workpiece can be wound onto a further roller 12 for storage.
  • a cutting device not shown, to cut the impregnated and dried paper in sheets.
  • FIG. 3 shows a station 07 for arranging two unprinted paper layers 17, which are impregnated with a resin mixture 19, above and / or below a printed wood workpiece 20.
  • the station 107 can also apply a printed and impregnated decorative paper 3 above or below a wood-based panel 13 done.
  • the printed and impregnated decorative paper 3 is unwound above and below the wood-based panel 13 and this merged package is then cured in a double belt press 14.
  • the curing and bonding of the printed decorative paper 3 with the wood-base plate 13 takes place in a heated short-cycle press 16.
  • FIG. 5 shows an exemplary structure of a product produced by the method according to the invention.
  • a decorative paper 3 printed with the solvent-containing printing ink 6, preferably the solvent-containing digital printing ink, is applied.
  • the decorative paper 3 has dyed pigments, which are placed on and in decorative paper 3 during printing 103.
  • this resin-impregnated decor paper 3 provided with the color pigments is a further resinated paper, which is provided as overlay paper 17 with a resin mixture 19 by impregnation 105.
  • a wear protection layer 21 is applied which has corundum (aluminum oxide (Al 2 O 3 )) or another material for increasing the abrasion resistance.
  • a further resinated paper can be applied on the underside of the wood-based panel 13 as a counter-pull paper.
  • This can also be formed as printed and impregnated decorative paper 18, as on the top, if the finished end product is to be decorative coated from both sides, optionally also as described above, supplemented by a wear resistant to alumina overlay paper 17.
  • the overlay paper 17 may also be omitted or, alternatively, supplemented by two or more papers at the top, optionally also at the bottom.
  • a resinated paper 17 can be applied to the underside of a printed wood workpiece board 20.
  • a digital data record for a decorative image for example a wooden structure replica or stone tile reproduction or another near-natural image or even a fantasy decor
  • a material to be printed is fed to the printing apparatus 1.
  • a suitable material is, for example, a paper, preferably a non-resinated and uncoated decorative paper, which has a whitening agent, for example titanium dioxide (TiO 2 ), applied and is absorbent.
  • this decorative paper can also be provided with a melamine resin impregnation, so that in the dried state 5-40%, particularly preferably 10-20%, of the total weight of the paper are predetermined by the melamine fraction.
  • plastic materials and any other printable material can be used as a printable workpiece but also plastic materials and any other printable material can be used. This includes, inter alia, a direct printing of a wood-based panel.
  • the digital printing device is printed on the decorative paper or the workpiece by means of inkjet printheads.
  • the used inkjet jerk heads give off individual small droplets in the same or different droplet sizes. Suitable droplet sizes are between 3 and 100 pl per droplet, more preferably between 5 and 45 pl per droplet size.
  • the droplets are released from a nozzle opening at the bottom of the print heads. The size of the nozzle opening is between 10-1 OOprn, preferably 15-40 pm.
  • the digital printing ink used is preferably a pigmented ink in which solids (pigments) of a size between 0.01 ⁇ m-5 ⁇ m, preferably 0.1-3 ⁇ m, are used as the dyes. Also possible is a mixture of pigments and liquid dyes. In a preferred embodiment, four inks are used with cyan, magenta, yellow and black pigments.
  • the ink used contains pigments as colorants, ie solids which have a high to very high color stability.
  • This color stability according to the known Woll scale, is between 5 and 8, more preferably 6-8.
  • the pigments used have an average particle size of 0.01 to 5 ⁇ m, more preferably 0.1 to 3 ⁇ m.
  • the proportion of the pigments based on the total weight of the digester printing ink used is 0.4-25%, more preferably 1-10%.
  • the further main constituent of the digital printing ink used according to the invention is a solvent which is not water, preferably an organic solvent.
  • a solvent which is not water, preferably an organic solvent.
  • an alcohol particularly preferably ethyl alcohol, is used in a concentration of 40-99%, more preferably 65-92% (weight percent).
  • ingredients of the ink may be dispersants as well as a variety of other additives. These additives affect the desired physical properties of the ink, such as viscosity, temperature stability, durability, pH, electrical conductivity, etc.

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines digital bedruckten flächigen, bahnformigen oder plattenförmigen Werkstückes (3, 20) mit abriebsfester Oberfläche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: A) Bereitstellen eines digitalen Datensatzes für ein Dekorbild für eine digitale Druckvorrichtung (1); B) Zuführen eines bedruckbaren Werkstückes (3, 20) zu der Druckvorrichtung (1); C) Digitales Bedrucken mittels der Druckvorrichtung (1) unter Verwendung mindestens einer lösungsmittelbasierten Druckfarbe (6); D) Reduzieren des Lösemittelgehaltes auf eine Restfeuchte im Werkstück (3, 20); E) Imprägnieren der Oberfläche des bedruckten Werkstückes (3, 20) mit einem Harzgemisch (19); und F) Aushärten des Harzgemisch (19) mittels einer Heizpresse (14, 15).

Description

Verfahren zur Herstellung eines digitalbedruckten Werkstückes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines digitalbedruckten flächigen, bahnförmigen oder plattenförmigen Werkstückes, beispielsweise eine Küchenarbeitsplatte, eine Möbelfront oder ein Laminatfußbodenteil mit einer dekorativen und widerstandsfähigen Oberfläche.
Um die Herstellung eines solchen Werkstücks zu beschleunigen und flexibel reagieren zu können, werden zunehmend digitale Druckverfahren, z.B. Tintenstrahl- d ruckverfahren (Inkjet) eingesetzt. Die Schwierigkeit bei diesem Tintenstrahl- druckverfahren liegt jedoch darin, dass die eingesetzten Tintenstrahldruckköpfe in einer industriellen Bedruckung mit wasserbasierenden Farben nur schlecht zu handhaben sind. Es kommt häufig zu Verstopfungen, die Farbe trocknet an den Düsen der Tintenstrahldruckköpfe an, es gibt sogenannte Düsenaussetzer (Nozzelfehler).
Der bekannte Einsatz von strahlenverhärtenden acrylathaltigen Druckfarben verhindert zudem eine anschließende Imprägnierung mit wäßrigen Melaminharzen aufgrund der Ausbildung einer Sperrschicht und ist daher nicht möglich.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Verfahren zur Herstellung eines digitalbedruckten flächigen, bahnförmigen oder plattenförmigen Werkstückes mit widerstandsfähiger Oberfläche zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile vermeidet und einen digitalen Dekordruck mit hoher Qualität gewährleistet.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein digitalbedrucktes flächiges, bahnförmiges oder plattenförmiges Werkstück mit abriebfester Oberfläche hergestellt, wobei zunächst ein digitaler Datensatz für ein Dekorbild bereitgestellt wird, der von einem Rechner an eine digitale Druckvorrichtung gesandt. Im Anschluss erfolgt ein Zuführen eines bedruckbaren Werkstückes zu der Druckvorrichtung.
Anschließend erfolgt das digitale Bedrucken des jeweiligen Werkstückes mittels der Druckvorrichtung ausschließlich unter Verwendung von lösungsmittelbasierten Druckfarben. Als lösungsmittelbasierte Druckfarben sind dabei alle Druckfarben erfasst, welche nicht Wasser als Hauptkomponente enthalten. Dies umfasst beispielsweise alle organischen Lösungsmittel, wie Alkohole, und Gemische verschiedener Lösungsmittel.
An das Bedrucken schließt sich ein Reduzieren des Lösemittelgehaltes auf eine definierte Restfeuchte im Werkstück an. Die Verdunstung des Lösungsmittels kann zusätzlich durch Erwärmen des Werkstückes, beispielsweise durch ein Heißluftgebläse beschleunigt werden. Die definierte Restfeuchte beschreibt dabei einen maximalen Gehalt an Lösungsmittel, welcher im Werkstück verbleibt.
Das anschließende imprägnieren des bedruckten Werkstückes mit einem Harzgemisch kann beispielsweise durch Beschichten, Tränken, Benetzen oder Besprühen des Werkstückes mit dem jeweiligen festen oder flüssigen Harzgemisch erfolgen, wobei das Harzgemisch anschließend in einer Heizpresse ausgehärtet wird.
Das Verfahren hat den Vorteil, dass durch Einsatz von lösungsmittelhaltigen Druckfarben im erfindungsgemäßen Verfahren die Düsen der Druckköpfe der Druckvorrichtun nicht zugesetzt werden, was längere Standzeiten der Druckvorrichtung zur Folge hat.
Gegenüber dem Einsatz von strahlenverhärtenden acrylathaltigen Druckfarben ermöglicht der erfindungsgemäße Einsatz von lösungsmittelhaltigen Druckfarben erst die weiteren Verfahrensschritte des Imprägnierens mittels wäßrigen Harzen.
Gleichzeitig erfolgt die Reduzierung des Lösungsmittelgehaltes im Werkstück, beispielsweise bei Einsatz von kurzkettigen einwertigen Alkoholen, deutlich schneller als bei wasserbasierenden Druckfarben, wodurch ein Trocknen des bedruckten Werkstückes unter geringerem Energieaufwand erfolgen kann. Schließlich kommt es durch den Einsatz von lösungsmittelbasierten Druckfarben im erfindungsgemäßen Verfahren, anders als bei Verwendung von wasserbasierten Druckfarben, nicht zu einem Aufquellen der Oberfläche im Druckbereich Werkstückes.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können dekorativ beschichtete Werkstücke wie z.B. Küchenarbeitsplatten, Küchenmöbelfronten, anderen Möbelfronten oder auch Laminatfußböden und ähnlichen Werkstücken mit dekorativen Oberflächen hoher Qualität hergestellt werden. Die Nachbildung einer Holzstruktur oder einer Steinstruktur, Phantasiedekore oder andere der Natur nachempfundene Dekore kann erreicht werden, wobei die Werkstücke gleichzeitig auch positive physikalische Eigenschaften wie Abriebsfestigkeit, Kratzfestigkeit, Wärmewiderstandsfähigkeit aufweisen.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das digitale Bedrucken unter Verwendung mindestens einer lösungsmittelbasierten Druckfarbe mit einem Gewichtsanteil an Lösemittel von 40 - 99 %, vorzugsweise 65 - 92 % erfolgt. Strahlenverhärtende Druckfarben können nach ihrer Aushärtung beispielsweise durch UV-Strahlung bei einem nachfolgenden Imprägnieren eines derart bedruckten Werkstückes mit einer wasserbasierten Harzlösung als Sperrschicht fungieren damit eine dauerhafte Verbindung zwischen dem bedruckten Werkstück mit darunter liegenden Werkstofflagen verhindern. Durch den hohen Anteil an Lösungsmittel kann die Ausbildung einer Sperrschicht aus polymerisierten Acrylaten besonders vorteilhaft verhindert werden, da das Lösungsmittel die Druckfarbstoffe auf der Oberfläche verteilt und auch in das Werkstück hinein transportiert.
In einem bevorzugten Verfahren werden vor dem Aushärten in der Heizpresse eine oder mehrere unbedruckte, harzhaltige Werkstofflagen oberhalb und/oder unterhalb des bedruckten Werkstückes angeordnet, so dass der Harzfluß aus diesen Werkstofflagen während des Pressvorgangs das unbeharzte, bedruckte Werkstück durchtränkt. Dabei können sowohl Werkstofflagen als auch das Werkstück beispielsweise aus saugfähigen Materialien wie Papier bestehen.
Zudem kann in dieser Variante des Verfahrens auf einen zusätzlichen Schritt des Imprägnierens des bedruckten Werkstücks mit dem Harzgemisch verzichtet werden. Nach dem Imprägnieren des bedruckten Werkstückes oder dem Anordnen einer mit Harzgemisch imprägniert Werkstofflage auf und/oder unter dem bedruckten Werkstück kann das Werkstück auf eine oder mehrere Werkstofflagen aufgebracht werden anschließend durch Verpressen miteinander verbunden werden. So kann beispielsweise ein imprägniertes und bedrucktes Dekorpapier auf eine Holzwerkstoff platte, vorzugsweise eine Spanplatte, MDF- oder HDF-Platte, aufgebracht werden, wodurch eine Laminterung eines biegefesten Untergrundes erfolgt.
Durch die Trocknung des Werkstückes auf einen Restfeuchtegehalt von weniger als 4 %, vorzugsweise weniger als 1 ,5 % wird ein Aufquellen und Anheben der bedruckten Oberfläche gegenüber der unbedruckten Oberfläche vorteilhaft verhindert.
Es ist von Vorteil, wenn die lösungsmittelbasierte Druckfarbe Pigmente enthält, da Pigmente farbecht sind und folglich keine Alterung und Zersetzung der Druckfarben durch UV-Licht erfolgt. Der Einsatz einer pigmentierten Druckfarbe gewährleistet somit ein hochwertiges Druckbild über eine lange Nutzungsdauer.
Es ist vorteilhaft, wenn nach dem Imprägnieren des bedruckten Werkstückes mit dem Harzgemisch ein anschließendes Vortrocknen des Harzgemisches erfolgt. Dadurch kann eine Vorvernetzung von Bestandteilen des Harzgemisches erreicht werden und eine Reduktion des Wassergehaltes auf eine Restfeuchte von weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 4%.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn ein Harzgemisch auf Meiaminharzbasis eingesetzt wird, da dieses Material unter Druck das Werkstück durchdringt und in eine darunter liegende Werkstofflage, beispielsweise eine Faserplatte, eindringen kann und nach dem Aushärten des Harzgemisches eine unlösbare Verbindung mit der Werkstofflage eingegangen ist. Zudem hat Melaminharz nach dem Aushärten positive physikalische Eigenschaften, wie z.B. Feuchtigkeitsbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und Kratzfestigkeit.
Das Aushärten des Harzgemisch erfolgt beispielsweise im Fall von Aminoplasten durch Vernetzung von Polymersträngen als Folge einer an sich bekannten Kondensationsreaktion bei erhöhtem Druck im Bereich 20-60bar, vorzugsweise 30- 40bar und Temperaturen von 150-230°C, vorzugsweise 170-200X mit Hilfe einer Heizpresse.
Es ist von Vorteil, wenn das Aushärten des Harzgemisches durch eine kontinuierliche Doppelbandpresse erfolgt. Diese Presse ermöglicht sowohl die Verarbeitung von Endlosmaterial als auch Stückmaterial mit einer hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit. Dabei ist es besonders von Vorteil wenn durch die Doppelbandpresse weitere, nicht bedruckte, imprägnierte Werkstofflagen, insbesondere Papierlagen, mit dem bedruckten und imprägnierten Werkstück verpresst werden. Da die Zuführung der Werkstoffiagen als Endlosmaterial erfolgen kann, bietet die Doppelbandpresse aufgrund ihrer kontinuierlichen Arbeitsweise einen höheren Durchsatz als beispielsweise eine Kurztaktpresse. Während des Pressvorgangs kann auch eine Strukturierung der Oberfläche erfolgen.
Es ist bei der Verpressung einer Schichtabfolge aus einer oder mehrerer unbedruckten, imprägnierten Werkstofflagen, insbesondere Papierlagen, einer Lage des vorab bedruckten und gegebenenfalls imprägnierten Werkstückes und einer weitere Werkstofflage, insbesondere einer Holzwerkstoffplatte (13), zu einer festen, ausgehärteten Einheit von Vorteil, wenn diese Verpressung in einem Pressvorgang einer Kurztaktpresse durchgeführt wird. Somit können mehrere Schichten zusammen verpresst werden.
Im Folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele anhand der anliegenden Figuren 1-8 näher beschrieben. Sie zeigen:
Fig. 1 : Schematische Darstellung von drei erfindungsgemäßen
Verfahrensschritten B), C) und D)
Fig. 2: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrensschrittes E)
Fig. 3: Schematische Darstellung von zwei erfindungsgemäßen Verfahrensschritten E) und F)
Fig. 4: Schematische Darstellung von zwei alternativen erfindungsgemäßen Verfahrensschritten E) und F) Fig. 5: Schematische Darstellung der Schichtabfolge einer nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ausführungsvariante eines Werkstückes
Fig. 6: Schematische Darstellung der Schichtabfolge einer weiteren nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ausführungsvariante eines Werkstückes
Fig. 7: Schematische Darstellung der Schichtabfolge einer weiteren nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ausführungsvariante eines Werkstückes
Fig. 8: Schematische Darstellung der Schichtabfolge einer weiteren nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ausführungsvariante eines Werkstückes
Fig. 1 zeigt schematisch eine Zuführstation 102, mit einer Rolle 2 für zu bedruckendes Dekorpapier 3, ein Druckstation 103 für ein Dekorpapier 3 und eine Station zum Reduzieren des Lösemittelgehaltes 104 im Dekorpapier 3 durch eine Druckvorrichtung . Das Bedrucken im Digitaldruck kann statt auf Dekorpapier 3 auch direkt auf eine Oberfläche eines Werkstückes, insbesondere einer HDF- oder DF-Platte, erfolgen. Dabei weist die Druckvorrichtung 1 einen Drucker 4 auf, welcher über vier Druckköpfe 5 verfügt. Diese geben lösungsmittelbasierte Druckfarbe 6 auf die Oberfläche des Dekorpapieres 3 ab.
Im Anschluss an das Bedrucken des Werkstückes erfolgt ein Trocknen der Druckfarbe ggf. mit einem schematisch dargestellten Trockner 7. Bei leicht flüchtigen Lösungsmitteln kann der Trocknungsprozess ggf. bereits auch während des Druckes erfolgen ohne Zuhilfenahme eines Trockners.
Nach dem Druckvorgang kann das Dekorpapier 3 zur Lagerung, Transport und Weiterverarbeitung auf eine Rolle 8 aufgerollt werden.
Die Art und Weise des Zuführens eines Werkstücks richtet sich nach dessen Ma- teriaibeschaffenheit. Papierbögen können eingespannt und abgerollt werden, während Holzwerkstoffplatten auf Laufbändern der Druckvorrichtung zugeführt werden. Die Druckköpfe 5 können stationär im Drucker 4 angeordnet sein, um ein single- pass Druckverfahren zu realisieren. Dabei können sich die Druckköpfe vorteilhaft über die gesamte Breite des zu bedruckenden Bereichs erstrecken. Die einzelnen Druckköpfe 5 verfügen beispielsweise über eine Breite von 70mm und sind nebeneinander in einem Druckmodul vorzugsweise mit den lösungsmittelhaltigen Druckfarben Schwarz, angenta, Cyan und Gelb angeordnet. Bei Anordnung mehrerer Druckmodule nebeneinander können auch Werkstücke, beispielsweise mit einer Breite größer als 1 m bedruckt werden. Die Anordnung mehrerer Druckmodule stationär nebeneinander ermöglicht ein einheitliches mehrfarbiges Druckbild, auf welchem keine Übergänge zwischen den einzelnen Druckmodulen erkennbar sind.
Alternativ können die Druckköpfe 5 in der Anordnung auch auf einem verfahrbaren Schlitten angeordnet sein, so dass ein Bedrucken des Werkstückes im multi-pass Verfahren durchgeführt werden kann.
Die zuvor beschriebene stationäre und bewegliche Druckkopfanordnung können auch mehrreihig hintereinander angeordnet sein, um eine höhere Druckgeschwindigkeit gegenüber einer einreihigen Anordnung zu erreichen. Alternativ zu einer Druckkopfanordnung können auch Düsenbalken angeordnet sein.
Es können weiterhin statt vier auch sechs oder mehr bzw. weniger Druckfarben in der Druckvorrichtung 1 verwendet werden.
Fig. 2 zeigt eine Station zum Imprägnieren 105 des Werkstücks mit einem Harzgemisch 19, z.B. mit einem Aminoharz (Melaminharzgemisch). Dabei wird das vorher bedruckte Dekorpapier 3 von der Rolle 8 abgewickelt, durch ein Harzbad 9 mit dem flüssigen Harz gezogen, mittels einer Quetschwalze 10 überschüssiges Harz abgequetscht und dann durch einen schematisch dargestellten Trockner 11 angetrocknet. Dieser Trockner 11 ist derart ausgebildet, dass er ein Antrocknen des Harzes ermöglicht. Beispielsweise kann der Trockner 1 als ein Umluft- bzw. Warmlufttrockner ausgebildet sein. Nach dem Trocknen des Harzes kann das Werkstück zur Lagerung auf eine weitere Rolle 12 aufgewickelt werden.
Alternativ zum Aufwickeln auf die Rolle 12 kann auch eine nicht dargestellte Schneidvorrichtung vorgesehen sein, um das imprägnierte und angetrocknete Papier in Bögen zu schneiden.
Fig. 3 zeigt eine Station 07 zum Anordnen von zwei unbedruckten Papierlagen 17, welche mit einem Harzgemisch 19 imprägniert sind, ober- und/oder unterhalb eines bedruckten Holzwerkstückes 20.
In der Station 107 kann auch ein Aufbringen eines bedruckten und imprägnierten Dekorpapieres 3 ober- oder unterhalb einer Holzwerkstoff platte 13 erfolgen. Dabei wird oberhalb und unterhalb der Holzwerkstoffplatte 13 das bedruckte und imprägnierte Dekorpapier 3 abgewickelt und dieses so zusammengeführte Paket wird anschließend in einer Doppelbandpresse 14 ausgehärtet.
Anschließend erfolgt das Aushärten des Harzgemisches und ein Verbinden der Einzellagen mit dem jeweiligen bedruckten Werkstück in der Doppelbandpresse 14 mit zwei Rollen 15 und einer Zuführung für die Holzwerkstoff platte 13.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt das Aushärten und Verbinden des bedruckten Dekorpapieres 3 mit der Holzwerkstoff platte 13 (Fig. 4) in einer beheizten Kurztaktpresse 16.
Fig. 5 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Produktes. Auf eine Holzwerkstoffplatte 13 ist ein mit der lö~ sungsmittelhaltigen Druckfarbe 6, vorzugsweise der lösungsmittelhaltigen Digitaldrucktinte, bedruckte Dekorpapier 3 aufgebracht. Das Dekorpapier 3 weist Färb- pigmente auf, welche während des Bedruckens 103 auf und in das Dekorpapier 3 gebracht werden. Oberhalb dieses beharzten und mit den Farbpigmenten versehenen Dekorpapieres 3 ist ein weiteres beharztes Papier angeordnet, welches als Overlaypapier 17 mit einem Harzgemisch 19 durch Imprägnieren 105 versehen ist.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Produktes ist zusätzlich zu dem Produkte der Figur 5 eine Verschleißschutzschicht 21 aufgebracht, die Korund (Aluminiumoxid (AI2O3)) oder einen anderen Werkstoff zur Erhöhung der Abriebfestigkeit aufweist.
In einer weiteren Ausführungsvariante nach Fig. 7 kann ein weiteres beharztes Papier auf der Unterseite der Holzwerkstoffplatte 13 als Gegenzugpapier aufgebracht sein. Dieses kann auch als bedrucktes und imprägniertes Dekorpapier 18, wie auf der Oberseite, ausgebildet sein, falls das fertige Endprodukt von beiden Seiten dekorativ beschichtet werden soll, gegebenenfalls auch wie zuvor beschrieben, durch ein mit Aluminiumoxid verschleißschutzfest gemachtes Overlaypapier 17 ergänzt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann das OverSaypapier 17 auch weggelassen werden oder alternativ durch zwei oder mehr Papiere oben, gegebenenfalls auch auf der Unterseite, ergänzt werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante gemäß Fig. 8 kann ein beharztes Papier 17 auf der Unterseite einer bedruckten Holzwerkstückplatte 20 aufgebracht sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Druckvorrichtung 1 in einem ersten Verfahrensschritt ein digitaler Datensatz für ein Dekorbild, z.B. eine Holzstrukturnachbildung oder Steinfliesennachbildung oder ein sonstiges naturnahes Bild oder auch ein Phantasiedekor, bereitgestellt. Ferner wird ein zu bedruckender Werkstoff der Druckvorrichtung 1 zugeführt. Ein geeigneter Werkstoff ist beispielsweise ein Papier, vorzugsweise ein unbeharztes und ungestrichenes Dekorpapier, das mit einem Weißmacher, z.B. Titandioxid (TiO2), beaufschlagt und saugfähig ist. In einer alternativen Ausführungsform kann dieses Dekorpapier auch mit einer Melaminharzimprägnierung versehen sein, so dass im getrockneten Zustand 5-40 %, besonders bevorzugt 10-20 %, des Gesamtgewichtes des Papiers durch den Melaminanteil vorgegeben werden. Als bedruckbares Werkstück können allerdings auch Kunststoffwerkstoffe und jedes andere bedruckbare Material verwendet werden. Dies schließt u.a. auch ein direktes Bedrucken einer Holzwerkstoffplatte ein.
Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt über die digitale Druckvorrichtung mittels Tintenstrahldruckköpfen auf das Dekorpapier oder das Werkstück gedruckt. Dabei geben die verwendeten Tintenstrahld ruckköpfe einzelne kleine Tröpfchen in gleichen oder unterschiedlichen Tröpfchengrößen ab. Geeignete Tröpfchengrößen liegen zwischen 3 und 100 pl pro Tröpfchen, besonders bevorzugt zwischen 5 und 45 pl je Tröpfchengröße. Dabei werden die Tröpfchen aus einer Düsenöffnung an der Unterseite der Druckköpfe abgegeben. Die Größe der Düsenöffnung beträgt zwischen 10-1 OOprn, vorzugsweise 15-40 pm.
Die verwendete Digitaldrucktinte ist vorzugsweise eine pigmentierte Tinte, bei der als Farbstoffe Festkörper (Pigmente) einer Größe zwischen 0,01 pm - 5pm, vorzugsweise 0,1-3pm verwendet werden. Ebenso möglich ist eine Mischung aus Pigmenten und flüssigen Farbstoffen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden vier Druckfarben mit Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarzpigmenten verwendet.
Die verwendete Druckfarbe beinhaltet als Farbmittel Pigmente, also Festkörper, die eine hohe bis sehr hohe Farbstabilität haben. Diese Farbstabilität liegt nach der bekannten Woll-Skala bei Werten zwischen 5 - 8, besonders bevorzugt 6 - 8. Die Pigmente, die verwendet werden, haben eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,01 - 5 pm, besonders bevorzugt 0,1 - 3 pm. Der Anteil der Pigmente bezogen auf das Gesamtgewicht der verwendeten Digätaldruckfarbe beträgt 0,4 - 25 %, besonders bevorzugt 1 - 10 %.
Der weitere Hauptbestandteil der erfindungsgemä verwendeten Digitaldrucktinte äst ein Lösungsmittel, welches nicht Wasser ist, vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel. Hier kommt in einer bevorzugten Ausführungsform ein Alkohol, besonders bevorzugt Ethylalkohol, in einer Konzentration von 40 - 99 %, besonders bevorzugt 65 - 92 % (Gewichtsprozent) zum Einsatz.
Weitere Bestandteile der Tinte können Dispersionsmittel sowie eine Reihe anderer Zusatzstoffe (Additive) sein. Diese Zusatzstoffe beeinflussen die gewünschten physikalischen Eigenschaften der Tinte, wie z.B. Viskosität, Temperaturstabilität, Haltbarkeit, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, etc.
Bezugszeichen
1 Druckvorrichtung
2 Rolle
3 Dekorpapier
4 Drucker
5 Druckköpfe
6 Druckfarbe
7 Trockner
8 Rolle
9 Harzbad
10 Quetschwalze
11 Trockner
12 Rolle
13 Holzwerkstoffplatte
14 Doppelbandpresse
15 Rolle
16 Kurztaktpresse
7 Overiaypapier
18 Dekorpapier
19 Harzgemisch
20 Holzwerkstoffplatte
21 Schutzschicht
102 Zuführstation
103 Druckstation
104 Trocknungsstation
105 Imprägnierstation

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines digitalbedruckten flächigen, bahnförmigen oder plattenförmigen Werkstückes (3, 20) mit abriebsfester Oberfläche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
A) Bereitstellen eines digitalen Datensatzes für ein Dekorbild für eine digitale Druckvorrichtung (1);
B) Zuführen eines bedruckbaren Werkstückes (3, 20) zu der Druckvorrichtung d );
C) Digitales Bedrucken mittels der Druckvorrichtung (1) unter Verwendung mindestens einer lösungsmittelbasierten Druckfarbe (6);
D) Reduzieren des Lösemittelgehaltes auf eine Restfeuchte im Werkstück {3, 20);
E) Imprägnieren des bedruckten Werkstückes (3, 20) mit einem Harzgemisch (19); und
F) Aushärten des Harzgemisch (19) mittels einer Heizpresse (14, 15).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Bedrucken in Schritt C) unter Verwendung mindestens einer lösungsmittelbasierten Druckfarbe (6) mit einem Gewichtsanteil von Lösemittel 40 - 99%, vorzugsweise 65 - 92 %, erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Werkstückes (3, 20) eine oder mehrere Werkstofflagen (13) aufgebracht werden, die während des Aushärtens in Schritt F) mit dem Werkstück (3, 20) fest verbunden werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine mit einem Harzgemisch (19) imprägnierte Werkstofflage (17) auf das Werkstück (3, 20) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzieren des Lösemittelgehaltes auf eine Restfeuchte im Werkstück (3, 20) von weniger als 4 %, vorzugsweise weniger als 1 ,5 % erfolgt
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lösungsmittelbasierte Druckfarbe (6) eine pigmentierte Druckfarbe ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt des Reduzierens des Lösemtttelgehattes auf eine Restfeuchte im Werkstück (3, 20) ein Anordnen einer unbedruckten mit einem ein Harzgemisch enthaltende Werkstoffauflage (17) erfolgt, und anschließend ein Verpressen in einer Heizpresse erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Imprägnieren des bedruckten Werkstückes (3, 20) oder der unbedruckten Werkstofflage (17) ein Harzgemisch (19) auf Melaninharzbasis eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten des Harzgemisches (19) durch eine kontinuierliche Doppelbandpresse (14) erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aushärten weitere, nicht bedruckte, imprägnierte Werkstofflagen (17), insbesondere Papier- lagen, ober- und/oder unterhalb des bedruckten imprägnierten Werkstückes (3, 20) oder der einen oder mehreren Werkstofflage (13) angeordnet werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach dem Aushärten des netzmittelhaltigen Harzgemisches eine Oberflächenbearbeitung zur Hersteilung eines dekorativen Laminats erfolgt. - 1.5 -
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten des Harzgemisches (19) durch eine Kurztaktpresse (15) erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass je Pressvorgang der Kurztaktpresse (15) die Schichtabfolge aus einer oder mehreren
unbedruckten, imprägnierten Werkstofflagen, insbesondere Papierlagen (17), eine Lage des vorab bedruckten und gegebenenfalls imprägnierten Werkstückes (3, 20) und eine weitere Werkstofflage, insbesondere eine Holzwerkstoff platte (13), zu einer festen, ausgehärteten Einheit verpresst werden.
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