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EP2313281B1 - Verfahren zum herstellen einer bedruckten oberfläche auf einem flächigen werkstück - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer bedruckten oberfläche auf einem flächigen werkstück Download PDF

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Publication number
EP2313281B1
EP2313281B1 EP10741967A EP10741967A EP2313281B1 EP 2313281 B1 EP2313281 B1 EP 2313281B1 EP 10741967 A EP10741967 A EP 10741967A EP 10741967 A EP10741967 A EP 10741967A EP 2313281 B1 EP2313281 B1 EP 2313281B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
printing
aforementioned
droplets
carried out
following
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP10741967A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2313281B2 (de
EP2313281A1 (de
Inventor
René Pankoke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hymmen GmbH Maschinen und Anlagenbau
Original Assignee
Theodor Hymmen Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=42829499&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2313281(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Theodor Hymmen Verwaltungs GmbH filed Critical Theodor Hymmen Verwaltungs GmbH
Priority to PL10741967T priority Critical patent/PL2313281T5/pl
Publication of EP2313281A1 publication Critical patent/EP2313281A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2313281B1 publication Critical patent/EP2313281B1/de
Publication of EP2313281B2 publication Critical patent/EP2313281B2/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
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    • B41M5/0041—Digital printing on surfaces other than ordinary paper
    • B41M5/0076—Digital printing on surfaces other than ordinary paper on wooden surfaces, leather, linoleum, skin, or flowers

Definitions

  • a decorative coating e.g. be a print of a replicated wood structure or a stone tile motif
  • the flat workpieces are e.g. Wood-based panels, e.g. MDF (medium density fiberboard), HDF (high density fiberboard) or chipboard panels, which must be decorative coated in their surface for use as furniture parts, kitchen fronts or flooring (e.g., laminate flooring).
  • MDF medium density fiberboard
  • HDF high density fiberboard
  • chipboard panels which must be decorative coated in their surface for use as furniture parts, kitchen fronts or flooring (e.g., laminate flooring).
  • both a plate-shaped material e.g. a chipboard, other fibreboard or cement fiber board or the like understood as well as a present in the form of roll or web workpiece, e.g. a veneer roll.
  • a flat workpiece is thus understood as a workpiece to be printed essentially two-dimensionally.
  • the prior art discloses two problem areas:
  • the decorative printing is carried out either by so-called indirect gravure printing machines, in which the ink is transferred from an engraved gravure roll over a rubber roller interposed to compensate for tolerances in the workpiece and then remains on the workpiece surface.
  • This has the disadvantage of lack of flexibility, since a change of the decor (decorative image) inevitably leads to a change of the gravure roll and / or the ink.
  • the digital inkjet technology is already used, but in the direct printing on the workpiece surface with relatively large Drops (usually> 40 pl droplet volume) mean that fine structures can not be reproduced.
  • the color of large-volume droplets in the case of open-pored wood is absorbed by them and runs in the direction of the wood grain.
  • Such a digital printing device is in the US 2002/0061389 disclosed.
  • the method according to the invention is intended to solve the problem of enabling an industrial production method of decorative printed, flat workpieces, in particular HolzwerkstofFplatten, solid wood panels or veneer, in which a very lifelike appearance is made possible by a high resolution of the printed image at the same time industrial production capacities.
  • a capacity of> 500 m 2 / h, more preferably> 1000 m 2 / h should be achieved at the same time instead of the usual today with ink jet technology with larger droplet volume low capacity of 40-80 m 2 / h.
  • a flat workpiece consisting essentially of wood or wood components is first coated by application of at least one liquid base layer, which is then partially or completely dried.
  • digital ink jet printing is performed on the pretreated sheet workpiece, with inkjet printheads emitting droplets of variable droplet size in inkjet printing, and the smallest droplet size is ⁇ 20 pl and the small droplets differ from the larger droplets by at least a factor of two.
  • the printing of the workpiece on the base layer with different sized droplets allows a very high resolution of an image, so that visually appealing products are obtained.
  • a full-surface coating can be provided by large droplets. This increases the potential use of the printing device.
  • the droplet size can also be selected depending on the selected base layer, so that larger droplets are used in an absorbent substrate than in a non-absorbent substrate.
  • the veneer to be printed is available as a roll product with typical lengths of 50 to 100 m.
  • the plate product is usually available with dimensions of 80-3,000 mm wide and 100-6,000 mm long, more preferably 100-1,400 mm wide and 300-3,000 mm long.
  • the usually coated plate thicknesses are 1.5 to 50 mm, more preferably 3-20 mm thickness.
  • FIGS. 1-7 The following are the appended FIGS. 1-7 described. Thereafter, the inventive method is shown in various embodiments.
  • FIG. 1 shows a cross section through a decorative coated flat workpiece. It shows a wood-based panel, such as chipboard or MDF board 10, which is coated with a veneer 11, ie the veneer is glued to the wood-based panel. Then comes one or more liquid applied basecoats, which act as dye-receiving layers 12, which are then printed by the method according to the invention with a layer of ink 13. Subsequently, a wear protection layer 14 can be applied. In an alternative embodiment, this wear protection layer can also be omitted.
  • the wood material board or other type of board e.g. a cement fiber board or other fiberboard glued no veneer layer 11, but the one or more color receiving layers 12 are applied directly to the plate 10.
  • FIG. 2 Here is a cross section through a veneer, which is unrolled from the roll and coated shown. It shows the veneer of the roll 21, the one or more color receiving layers 22, on which the digital printing ink 23 applied and a possible anti-wear layer 24 applied in an alternative method according to the invention.
  • FIG. 3 In this FIG. 3 the method according to the invention with the method steps is shown. It shows a development for a roll-shaped or web-shaped workpiece 31. Thereafter follows a first coating station for the application of a liquid coating 32 as a base layer, and a drying station 33, for example, for a UV drying of UV-curing acrylates. The stations 32 and 33 can also be used several times in series for a layer structure with several layers.
  • the station 34 shows a digital printer for the passage of the web-shaped or sheet-shaped workpiece.
  • the station 34 comprises four printing bars 35 each printing one color, for example cyan, magenta, yellow and black. Alternatively, a smaller or a larger number of pressure bars 35 can be used. Behind each pressure bar 35, a predrying station 36 is alternatively arranged, which may also be omitted in an alternative embodiment.
  • FIG. 4 In an alternative embodiment, for printing on roll or sheet material, the method is divided into two steps. In a first step, the material is unwound from the roll in a station 41. Thereafter, it is coated in the station 42 and dried in the station 43. Again, the stations 42 and 43 may be connected several times in a row. The then rewound material is unwound again in a second process step and printed in the station 44. Here again four pressure bars 45 are provided. The possible intermediate drying behind the individual pressure bars as in FIG. 3 is not indicated here, but may also be present. 47 denotes a drying station and 48 a subsequent winding station of the web-shaped or roll-shaped material.
  • FIG. 5 illustrates an example printed flat workpiece 51, which has been printed in this case with a wood effect.
  • the workpiece 51 comprises some long wood pores or wood grains 52.
  • An indicated cutout 54 contains a knothole 53.
  • This cut-out 54 is also shown enlarged at 55.
  • the knothole printed from different droplets 56 and 57 from the ink-jet printer is shown.
  • the droplet size of the droplets 56 and 57 may be different by a factor of 2 to 10 for the design of the printed image. It can be seen that with large and small droplets a correspondingly good visual resolution and thus lifelike reproduction of the knothole can be achieved without the need to repeatedly print across the image.
  • print images can be produced with high resolution and print quality.
  • FIG. 6 shows an additional coating station for a so-called screened coating, which in the method according to the invention in the sequence which in FIG. 3 is shown, can be inserted.
  • a new drying such as 33.
  • This station applies a screened coating to the surface of the flat workpiece 64.
  • This structure may, for example, take place such that on the surface of the flat workpiece 64 after the coating individual small "hills” and “valleys” are formed, which have a uniform distance from each other and are microscopically fine.
  • Such an anilox roller 61 is shown as known from the intaglio printing process, as well as an original 62 with a liquid coating medium, for example lacquer, and a preferably rubberized transfer roller 62, the rastered by the anilox roller 61 in small droplets and placed on the rubberized transfer roller 62 liquid medium on the to be coated flat workpiece 64 transmits.
  • a liquid coating medium for example lacquer
  • FIG. 7 shows a device for coating a plate-shaped flat workpiece.
  • a coating station 71 with a liquid medium is arranged in front of a drying station 72 and a digital printing station 73 with individual pressure bars 74. Furthermore, between the individual pressure bars 74 and intermediate drying device may be provided. Finally, the ink is dried in a station 75.
  • wear protection layer can be applied as a liquid medium, which is then dried in a station 77.
  • the flat workpiece is first coated as a roll product or as a sheet material with a liquid dye-receiving layer in order to ensure the best possible subsequent printing.
  • a station as in FIG. 6 shown interposed, for example, behind the drying station 72 to produce a corresponding screened surface on the dye receiving layer for a better printing result before printing.
  • a very important improvement of the prior art by the method according to the invention is achieved by the application of the base layer, which has a surface that thereby significantly smaller droplet sizes (in particular ⁇ 20 pl) can be used. Furthermore, the bleeding of the individual droplets and the different colors into one another is prevented in the ink printing process. This is a prerequisite for reproducing very fine structures and thus to draw a higher-quality and true-looking image on the veneer or on the white / monochrome surface of the workpiece (eg chipboard) than in the prior art, with high capacity at the same time the one-time printing in the pass.
  • the base layer which has a surface that thereby significantly smaller droplet sizes (in particular ⁇ 20 pl) can be used. Furthermore, the bleeding of the individual droplets and the different colors into one another is prevented in the ink printing process. This is a prerequisite for reproducing very fine structures and thus to draw a higher-quality and true-looking image on the veneer or on the white / monochrome surface of the workpiece (eg chipboard) than in the prior art,
  • the sheet workpiece in this example a wood-based panel, e.g. a chipboard, provided with a liquid coating.
  • This liquid coating may already be the surface to be printed (dye-receiving layer).
  • the uppermost and last applied liquid layer is in this case the dye-receiving layer at the same time.
  • the sheet workpiece may also have a colored, e.g. white or otherwise monochrome melamine coated wood-based panel, e.g. Chipboard, be.
  • a colored, e.g. white or otherwise monochrome melamine coated wood-based panel e.g. Chipboard
  • the wood-based panel chipboard, MDF board or the like
  • a plain decorative paper which has been impregnated with a melamine resin, in a hot press (eg short-cycle press or continuous double belt press) has been coated so that the Melamine resin cured and polymerized.
  • the liquid coating comprises a primer or consists of a primer that mediates adhesion between the digital ink and the underlying cured melamine layer.
  • the cured melamine layer can also be ground to be provided with said liquid coating.
  • Third Possible alternative of this embodiment may also be sufficient only a grinding of the melamine layer and to dispense completely with the liquid base layer in the form of a primer or adhesion promoter.
  • a fine grid of a same may have a spacing of less than 0.01 mm between each grid dot.
  • the spacing of the halftone dots is between 0.01 mm and 0.25 mm.
  • the printing station consists of pressure bar for each color, so for example in a four-color printing of four pressure bar.
  • Each individual pressure bar consists of a large number of print heads, which are lined up in such a way that they can deliver the corresponding print image across the entire width of the workpiece.
  • an intermediate drying 36 can still be arranged between the individual pressure bars 35.
  • this intermediate drying 36 may be formed of UV emitters.
  • the printing on the flat workpiece takes place in such a way that the print heads are arranged vertically and the flat workpiece is transported under the print heads. In this case, the printed image is applied in one pass over the entire width of the flat workpiece. At no point of the workpiece is therefore printed over each other several times.
  • the print heads in the print bars (35) are so pronounced that they can form different droplet sizes, especially small droplet sizes of less than 20 pl per droplet.
  • the number of different droplet sizes (“grayscale”) is up to 15 different shades of gray, in a particularly preferred form at 3-8 different shades of gray. That way in a run printed picture, which is in FIG. 5 is shown again is visually appealing and represents by the different droplet sizes a high visual resolution and thus a very realistic representation of the wood decor or stone decor or other decorative surface.
  • a wear protection layer can be applied to the so decorative printed surface, which is also applied in a liquid state and then dried.
  • these liquid anti-wear layer can still be added admixtures that make the surface properties positive.
  • These admixtures may be, for example, corundum (AlO 2 ) to increase the abrasion resistance or chemical nanoparticles that improve the scratch resistance of a liquid applied paint.
  • the liquid-applied medium prior to printing may be a UV-curing acrylate, which is printed using inkjet-based UV printing inks which are also acrylate-based.
  • other liquid media and correspondingly adhering digital inks can be used for the printing press used.

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer dekorativ bedruckten Oberfläche auf einem flächigen Werkstück umfasst folgende Schritte: - Vorbehandeln eines flächigen, im wesentlichen aus Holz oder Holzbestandteilen bestehenden Werkstückes durch Auftrag von mindestens einer flüssigen Grundschicht (12, 22); Teilweises oder vollständiges Trocknen der mindestens einen aufgetragenen flüssigen Grundschicht (12, 22); - digitales Tintenstrahldrucken im Durchlauf auf das vorbehandelte flächige Werkstück, wobei beim Tintenstrahldrucken Tintenstrahldruckköpfe Tröpfchen mit einer variablen Tröpfchengröße ausgeben, wobei die kleinste Tröpfchengröße < 20 pl ist und die kleinen Tröpfchen von den größeren Tröpfchen sich um mindestens den Faktor zwei unterscheiden.

Description

  • Es gibt bereits seit längerer Zeit verschiedene Verfahren, um flächige Werkstücke dekorativ zu beschichten. Dabei kann eine dekorative Beschichtung, z.B. ein Druck einer nachgebildeten Holzstruktur oder auch ein Steinfliesenmotiv sein, die flächigen Werkstücke sind z.B. Holzwerkstoffplatten, z.B. MDf-Platten (mitteldichte Faserplatten), HDF-Platten (hochdichte Faserplatten) oder Spanplatten, die in ihrer Oberfläche für die Nutzung als Möbelteile, Küchenfronten oder Fußboden (z.B. Laminatfußboden) dekorativ beschichtet werden müssen.
  • Auch sind in der Vergangenheit verschiedene Versuche gestartet worden, ein günstiges Holz mit wenig sichtbarer Struktur, z.B. Kiefernholz, durch farbliches Bedrucken in seiner optischen Anmutung so zu verändern, dass es einem teureren und z.B. stärker gemaserten Holzart ähnlich sieht. Dies gilt sowohl für den Druck auf Massivholzplatten als auch für den Druck auf Furniere bzw. furnierte Platten, z.B. mit Furnier beschichtete Holzwerkstoffplatten.
  • Als flächiges Werkstück im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei sowohl ein plattenförmiger Werkstoff, z.B. eine Spanplatte, sonstige Holzfaserplatte oder auch Zementfaserplatte oder ähnliches verstanden, als auch ein in Form von Rollen- oder Bahnware vorliegendes Werkstück, z.B. eine Furnierrolle. Ein flächiges Werkstück wird somit als ein im wesentlichen zweidimensional zu bedruckendes Werkstück verstanden.
  • Der Stand der Technik offenbart dabei zwei Problemkreise: Der dekorative Druck wird entweder von sogenannten indirekten Tiefdruckmaschinen ausgeführt, bei denen die Druckfarbe von einer gravierten Tiefdruckwalze über eine zum Ausgleichen von Toleranzen im Werkstück zwischengeschaltete Gummiwalze übertragen wird und dann auf der Werkstückoberfläche verbleibt. Dies hat den Nachteil mangelnder Flexibilität, da ein Wechsel des Dekors (Dekorbildes) zwangsweise zu einem Wechsel der Gravurwalze und/oder der Druckfarbe führt.
  • Alternativ wird bereits die digitale Tintenstrahltechnologie eingesetzt, die allerdings bei dem direkten Drucken auf die Werkstückoberfläche mit relativ großen Tropfen (üblicherweise > 40 pl Tröpfchenvolumen) dazu führt, dass feine Strukturen nicht nachgebildet werden können. Außerdem wird die Farbe der großvolumigen Tröpfchen im Falle von offenporigem Holz von diesen aufgenommen und verläuft in Richtung der Holzmaserung. Eine solche digitale Druckvorrichtung ist in der US 2002/0061389 offenbart.
  • Dadurch ist die Auswahl der zu druckenden Holzdekore oder Holzanmutungen auf die Furnier- oder Holzoberfläche stark eingeschränkt.
  • Auch bei dem Digitaldruck auf vorbehandelte weißgrundierte Flächen stellt sich nach dem heutigen Stand der Technik das große Tröpfchenvolumen im Tintenstrahldruck als Problem dar. Um eine gute Auflösung und damit ein natürlich wirkendes Druckbild zu erhalten, muß die Fläche mehrfach jeweils um eine halbe Tröpfchengröße oder weniger versetzt bedruckt werden. Dies geschieht nach dem Stand der Technik mit einem sich bewegenden Druckkopf, der über das stehende zu bedruckende Medium mehrfach hin- und herbewegt wird und dadurch Bilder aufeinanderdruckt. Alternativ wird bei einem einfachen Druck über die Fläche mit großen Tröpfchenvolumen die schlechte Qualität zum Teil bewusst in kauf genommen.
    • Aufgabenstellung
  • Vor diesem Hintergrund soll das erfindungsgemäße Verfahren die Aufgabenstellung lösen, eine industrielle Produktionsweise von dekorativ bedruckten, flächigen Werkstücken, insbesondere HolzwerkstofFplatten, Massivholzplatten oder Furnier, zu ermöglichen, bei dem ein sehr naturgetreues Aussehen durch eine hohe Auflösung des Druckbildes bei gleichzeitig industriellen Produktionskapazitäten ermöglicht wird. Dabei soll gleichzeitig statt der heute mit Tintenstrahltechnologie mit größerem Tröpfchenvolumen üblichen geringen Kapazitäten von 40-80 m2/h eine Kapazität von > 500 m2/h, besonders bevorzugt > 1000 m2/h erreicht werden.
  • Zusätzlich soll im Falle der Bedruckung eines Furnieres, welches industriell häufig als Rollenware geliefert wird, eine industrielle Weiterverarbeitung ohne das Risiko von Rissbildung im Furnier möglich sein.
  • Gelöst wird diese Aufgabenstellung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer dekorativ bedruckten Oberfläche auf einem flächigen Werkstück wird zunächst ein flächiges, im wesentlichen aus Holz oder Holzbestandteilen bestehendes Werkstück durch Auftrag von mindestens einer flüssigen Grundschicht beschichtet, die dann teilweise oder vollständig getrocknet wird. Anschließend erfolgt ein digitales Tintenstrahldrucken im Durchlauf auf das vorbehandelte flächige Werkstück, wobei beim Tintenstrahldrucken Tintenstrahldruckköpfe Tröpfchen mit einer variablen Tröpfchengröße ausgeben werden, und die kleinste Tröpfchengröße < 20 pl ist und die kleinen Tröpfchen von den größeren Tröpfchen sich um mindestens den Faktor zwei unterscheiden.
  • Dadurch erfolgt eine effektive Beschichtung des Werkstückes mit hoher Kapazität und hoher Qualität. Die Bedruckung des Werkstücks auf der Grundschicht mit unterschiedlich großen Tröpfchen ermöglicht eine sehr hohe Auflösung eines Bildes, so dass optisch ansprechende Produkte erhalten werden. Zudem kann bei Bedarf auch eine vollflächige Beschichtung durch große Tröpfchen bereitgestellt werden. Dies erhöht den möglichen Einsatzbereich der Druckvorrichtung. Ferner kann die Tröpfchengröße auch in Abhängigkeit von der gewählten Grundschicht gewählt werden, so dass bei einem saugfähigem Untergrund größere Tröpfchen eingesetzt werden als bei einem nicht saugfähigem Untergrund.
  • Dabei steht das zu bedruckende Furnier als Rollenware mit typischen Längen von 50 bis 100 m zur Verfügung. Die Plattenware steht üblicherweise mit Abmessungen von 80-3.000 mm Breite und 100-6.000 mm Länge, besonders bevorzugt 100-1.400 mm Breite und 300-3.000 mm Länge, zur Verfügung. Die üblicherweise beschichteten Plattenstärken liegen bei 1,5 bis 50 mm, besonders bevorzugt 3-20 mm Stärke.
  • Im folgenden werden die anliegenden Figuren 1 - 7 beschrieben. Danach wird das erfindungsgemäße Verfahren in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt.
    • Beschreibung der Figuren 1-7
  • Figur 1 stellt einen Querschnitt durch ein dekorativ beschichtetes flächiges Werkstück dar. Es zeigt eine Holzwerkstoffplatte, z.B. Spanplatte oder MDF-Platte 10, die mit einem Furnier 11 beschichtet ist, d.h. das Furnier ist auf die Holzwerkstoffplatte aufgeklebt. Danach kommt eine oder mehrere flüssig aufgetragene Grundschichten, die als Farbempfangsschichten 12 fungieren, die sodann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Schicht Druckfarbe 13 bedruckt werden. Anschließend kann noch eine Verschleißschutzschicht 14 aufgebracht werden. In einer alternativen Ausführungsform kann diese Verschleißschutzschicht auch entfallen.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist auf die Holzwerkstoffplatte oder eine anders geartete Platte, z.B. eine Zementfaserplatte oder sonstige Faserplatte keine Furnierschicht 11 aufgeklebt, sondern die eine oder mehrere Farbempfangsschichten 12 sind direkt auf die Platte 10 aufgetragen.
  • Figur 2 : Hier ist ein Querschnitt durch ein Furnier, welches von der Rolle abgerollt und beschichtet wird, dargestellt. Es zeigen das Furnier von der Rolle 21, die eine oder mehrere Farbempfangsschichten 22, darauf aufgebracht die Digitaldrucktinte 23 sowie eine mögliche in einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachte Verschleißschutzschicht 24.
  • Figur 3 : In dieser Figur 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren mit den Verfahrensschritten dargestellt. Es zeigt eine Abwicklung für ein rollenförmiges oder bahnförmiges Werkstück 31. Danach folgt eine erste Beschichtungsstation für den Auftrag einer flüssigen Beschichtung 32 als Grundschicht, sowie eine Trocknungsstation 33, z.B. für eine UV-Trocknung von UV-härtenden Acrylaten. Die Stationen 32 und 33 können auch mehrfach hintereinander geschaltet für einen Schichtaufbau mit mehreren Schichten eingesetzt werden. Die Station 34 zeigt einen digitalen Drucker für den Durchlauf des bahnförmigen oder blattförmigen Werkstückes. Die Station 34 umfasst vier Druckbalken 35, die jeweils eine Farbe drucken, beispielsweise Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Alternativ können auch eine geringere oder eine größere Anzahl von Druckbalken 35 eingesetzt werden. Hinter jedem Druckbalken 35 ist alternativ eine Vortrocknungsstation 36 angeordnet, die in einer alternativen Ausführungsform auch entfallen kann.
  • Abschließend erfolgt eine vollständige Trocknung/Aushärtung in einer Station 37 sowie die anschließende Wiederaufwicklung des bahnförmigen Materials 38.
  • Figur 4 : In einer alternativen Ausgestaltungsform für den Druck auf rollen- oder bahnförmiges Material ist das Verfahren in zwei Schritte unterteilt. In einem ersten Schritt wird in einer Station 41 das Material von der Rolle abgewickelt. Danach wird es in der Station 42 beschichtet und in der Station 43 getrocknet. Auch hier können die Stationen 42 und 43 mehrfach hintereinander geschaltet sein. Das dann wieder aufgewickelte Material wird in einem zweiten Verfahrensschritt wieder abgewickelt und in der Station 44 bedruckt. Hier sind wiederum vier Druckbalken 45 vorgesehen. Die mögliche Zwischentrocknung hinter den einzelnen Druckbalken wie in Figur 3 ist hier nicht angedeutet, kann aber ebenfalls vorhanden sein. Mit 47 ist eine Trocknungsstation und mit 48 eine sich anschließende Aufwickelstation des bahnförmigen oder rollenförmigen Materials bezeichnet.
  • Figur 5 stellt ein beispielhaft bedrucktes flächiges Werkstück 51 dar, welches in diesem Fall mit einer Holznachbildung bedruckt worden ist. Das Werkstück 51 umfasst einige lange Holzporen oder Holzmaserungen 52. Ein angedeuteter Ausschnitt 54 enthält ein Astloch 53.
  • Dieser Ausschnitt 54 ist daneben vergrößert dargestellt bei 55. Hier ist erkennbar, wie das Astloch gedruckt aus unterschiedlichen Tröpfchen 56 und 57 aus dem Tintenstrahldrucker dargestellt ist. Beispielhaft sind zwei Tröpfchen 56 für ein großes Tröpfchenvolumen von z.B. mehr als 40 pl sowie ein kleines Tröpfchen 57 für z.B. weniger als 20 pl dargestellt. Die Tröpfchengröße der Tröpfchen 56 und 57 kann für die Gestaltung des Druckbildes um den Faktor 2 bis 10 verschieden sein. Es lässt sich erkennen, dass mit großen und kleinen Tröpfchen eine entsprechend gute visuelle Auflösung und damit naturgetreue Nachbildung des Astloches erreicht werden kann, ohne dass mehrfach über das Bild hinüber gedruckt werden muß. Zudem lassen sich Druckbilder mit hoher Auflösung und Druckqualität herstellen.
  • Figur 6 zeigt eine zusätzliche Beschichtungsstation für eine sogenannte gerasterte Beschichtung, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren in den Ablauf, der in Figur 3 dargestellt ist, eingefügt werden kann. So kann z.B. nach Durchlauf des bahnförmigen Materials durch die Stationen 32 und 33 aus der Figur 3 eine weitere Station, wie sie in Figur 6 dargestellt ist, eingefügt werden und danach eine neue Trocknung, wie 33.
  • Diese Station trägt eine gerasterte Beschichtung auf die Oberfläche des flächigen Werkstückes 64 auf. Das bedeutet, dass das flächige Werkstück 64 nicht gleichmäßig mit einer flüssigen Beschichtung beaufschlag wird, sondern über eine Rasterwalze ähnlich wie im Tiefdruckverfahren eine wiederkehrende strukturierte Beschichtung erfolgt. Diese Struktur kann z.B. dergestalt erfolgen, dass sich auf der Oberfläche des flächigen Werkstückes 64 nach der Beschichtung einzelne kleine "Hügel" sowie "Täler" bilden, die einen gleichmäßigen Abstand zueinander haben und mikroskopisch fein sind. In Figur 6 ist eine solche Rasterwalze 61wie aus dem Tiefdruckverfahren bekannt dargestellt, sowie eine Vorlage 62 mit flüssigem Beschichtungsmedium, z.B. Lack, und eine vorzugsweise gummierte Übertragungswalze 62, die das durch die Rasterwalze 61 in kleine Tröpfchen gerasterte und auf die gummierte Übertragungswalze 62 aufgelegte flüssige Medium auf das zu beschichtende flächige Werkstück 64 überträgt.
  • Als Ergebnis ergibt sich auf der Oberfläche des Werkstückes 64 ein rasterförmiger Auftrag einzelner beabstandeter Beschichtungspunkte, wie er in einem Ausschnitt 66 dargestellt.
  • Figur 7 stellt eine Vorrichtung für die Beschichtung eines plattenförmigen flächigen Werkstückes dar. Eine Beschichtungsstation 71 mit einem flüssigen Medium ist vor einer Trocknungsstation 72 und einer digitalen Druckstation 73 mit einzelnen Druckbalken 74 angeordnet. Ferner können zwischen den einzelnen Druckbalken 74 auch Zwischentrocknungseinrichtung vorgesehen sein. Abschließend wird die Druckfarbe in einer Station 75 getrocknet. In der dann folgenden Station 76 kann eine in einer alternativen Ausführungsform mögliche Verschleißschutzschicht als flüssiges Medium aufgebracht werden, welche dann in einer Station 77 getrocknet wird.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das flächige Werkstück als Rollenware oder als Blattware zunächst mit einer flüssigen Farbempfangsschicht beschichtet, um eine bestmögliche anschließende Bedruckung zu gewährleisten.
  • In alternativen Ausführungsformen kann auch hier eine Station wie in Figur 6 dargestellt zwischengeschaltet werden, z.B. hinter die Trocknungsstation 72, um vor dem Druck eine entsprechend gerasterte Oberfläche auf der Farbempfangsschicht für ein besseres Druckergebnis zu erzeugen.
  • Eine sehr wichtige Verbesserung des Standes der Technik durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt durch den Auftrag der Grundschicht, die eine Oberfläche besitzt, dass dadurch wesentlich kleinere Tröpfchengrößen (insbesondere < 20 pl) verwendet werden können. Ferner wird das Verlaufen der einzelnen Tröpfchen und der verschiedenen Farben ineinander im Tintendruckverfahren verhindert. Dies ist Voraussetzung dafür, um sehr feine Strukturen nachzubilden und damit ein qualitativ hochwertigeres und echter wirkendes Bild auf dem Furnier oder auf der weißen/einfarbigen Fläche des Werkstückes (z.B. Spanplatte) zu zeichnen als nach dem bisherigen Stand der Technik, bei gleichzeitig hoher Kapazität durch das einmalige Bedrucken im Durchlauf.
  • Im folgenden soll noch einmal umfassend eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Zunächst wird das flächige Werkstück, in diesem Beispielsfall eine Holzwerkstoffplatte, z.B. eine Spanplatte, mit einer flüssigen Beschichtung versehen. Diese flüssige Beschichtung kann bereits die zu bedruckende Oberfläche sein (Farbempfangsschicht). In einer alternativen Ausführungsform können auch mehrere flüssige Beschichtungen mit vollständiger oder teilweiser Zwischentrocknung gewählt werden, z.B. um vorhandene Poren oder Vertiefungen in dem Werkstück, z.B. der Spanplatte, zu schließen. Die oberste und zuletzt aufgetragene flüssige Schicht ist in diesem Fall gleichzeitig die Farbempfangsschicht.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann das flächige Werkstück auch eine mit einer farbigen, z.B. weißen oder anders unifarbigen Melaminbeschichtung versehene Holzwerkstoffplatte, z.B. Spanplatte, sein. In diesem Fall ist die Holzwerkstoffplatte (Spanplatte, MDF-Platte o.ä.) ein- oder beidseitig mit einem unifarbenen Dekorpapier, welches mit einem Melaminharz imprägniert worden ist, in einer Heizpresse (z.B. Kurztaktpresse oder kontinuierlicher Doppelbandpresse) beschichtet worden, so dass das Melaminharz ausgehärtet und auspolymerisiert ist.
  • Diese so vorbereitete Holzwerkstoffplatte wird dann mit einer flüssigen Beschichtung versehen. In diesem Fall weist die flüssige Beschichtung einen Primer (Haftvermittler)auf oder besteht aus einem Primer, der die Haftung zwischen der Digitaldruckfarbe und der darunterliegenden ausgehärteten Melaminschicht vermittelt. Alternativ kann die ausgehärtete Melaminschicht auch angeschliffen werden, um dann mit der genannten flüssigen Beschichtung versehen zu werden. Als dritte mögliche Alternative dieser Ausführungsform kann auch nur ein Anschleifen der Melaminschicht ausreichen und auf die flüssige Grundschicht in Form eines Primers oder Haftvermittlers komplett verzichtet werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann als letzte Schicht auf die bestehende Farbempfangsschicht ein feines Raster aus einem gleichen, alternativ aus einem anderen flüssigen Medium aufgetragen werden wie in Figur 6 dargestellt. Dieses mikroskopische Raster kann einen Abstand von weniger als 0,01 mm zwischen den einzelnen Rasterpunkten haben. In einer alternativen Ausführungsform liegt der Abstand der Rasterpunkte zwischen 0,01 mm und 0,25 mm. Der Vorteil dieser gerasterten Oberfläche als Farbempfangsschicht liegt darin, dass die Ausbreitung sowohl der kleineren als auch der größeren Tintenstrahlströpfchen, d.h. kleiner als 20 pl aber auch größer als 40 pl, insbesondere 6pl bis 40pl, gesteuert wird. Es gibt ein klareres Bild und weniger Verlaufen der Tröpfchen.
  • Anschließend durchläuft das flächige Werkstück als Rollen- oder Bahnware oder - wie in unserem Beispielfall - die Spanplatte als Plattenware die Druckstation 34. Die Druckstation besteht aus Druckbalken für die jeweilige Farbe, also beispielsweise bei einem Vierfarbendruck aus vier Druckbalken. Jeder einzelne Druckbalken besteht aus einer Vielzahl von Druckköpfen, die so aneinandergereiht sind, dass sie lückenlos über die Breite des Werkstückes das entsprechende Druckbild abgeben können. In einer alternativen Ausführungsform kann zwischen den einzelnen Druckbalken 35 noch eine Zwischentrocknung 36 angeordnet sein. Wenn die verwendete Druckfarbe beispielsweise eine UV-aushärtende Druckfarbe ist, kann diese Zwischentrocknung 36 aus UV-Strahlern ausgebildet sein.
  • Der Druck auf das flächige Werkstück erfolgt dergestalt, dass die Druckköpfe stehend angeordnet sind und das flächige Werkstück unter den Druckköpfen hinweg transportiert wird. Dabei wird über die gesamte Breite des flächigen Werkstücks das Druckbild in einem Durchgang aufgetragen. An keiner Stelle des Werkstücks wird also mehrfach übereinander gedruckt. Die Druckköpfe in den Druckbalken (35) sind derartig ausgeprägt, dass sie unterschiedliche Tröpfchengrößen ausbilden können, insbesondere auch kleine Tröpfchengrößen von weniger als 20 pl pro Tröpfchen. Die Anzahl der verschiedenen Tröpfchengrößen ("Graustufen") liegt bei bis zu 15 verschiedenen Graustufen, in einer besonders bevorzugten Ausprägungsform bei 3-8 verschiedenen Graustufen. Das so in einem Durchlauf bedruckte Bild, welches in Figur 5 noch einmal dargestellt ist, ist optisch ansprechend und stellt durch die unterschiedlichen Tröpfchengrößen eine hohe visuelle Auflösung und damit eine sehr realitätsnahe Darstellung des Holzdekors oder Steindekors oder der sonstigen dekorativen Oberfläche dar.
  • Anschließend kann auf die so dekorativ bedruckte Oberfläche noch eine Verschleißschutzschicht aufgebracht werden, die ebenfalls in einem flüssigen Zustand aufgetragen und anschließend getrocknet wird. In einer alternativen Ausführungsform können dieser flüssigen Verschleißschutzschicht noch Beimengungen, die die Oberflächeneigenschaften positiv gestalten, zugegeben werden. Diese Beimengungen können z.B. Korund (AlO2) zur Erhöhung der Abriebsfestigkeit sein oder auch chemische Nanopartikel, die die Kratzfestigkeit eines flüssig aufgetragenen Lackes verbessern. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das flüssig aufgetragene Medium vor dem Druck (Farbempfangsschicht) ein UV-aushärtendes Acrylat sein, welches mit ebenfalls auf Acrylatbasis hergestellten UV-Druckfarben im Tintenstrahlverfahren bedruckt wird. Selbstverständlich können auch andere flüssige Medien und entsprechend darauf haftende digitale Tinten für die verwendete Druckmaschine eingesetzt werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen einer dekorativ bedruckten Oberfläche auf einem flächigen Werkstück mit folgenden Schritten:
    - Vorbehandeln eines flächigen, im wesentlichen aus Holz oder Holzbestandteilen bestehenden Werkstückes durch Auftrag von mindestens einer flüssigen Grundschicht (12, 22);
    - Teilweises oder vollständiges Trocknen der mindestens einen aufgetragenen flüssigen Grundschicht (12, 22);
    - digitales Tintenstrahldrucken im Durchlauf auf das vorbehandelte flächige Werkstück, wobei beim Tintenstrahldrucken Tintenstrahldruckköpfe Tröpfchen mit einer variablen Tröpfchengröße ausgeben und das Werkstück mit unterschiedlich großen Tröpfchen bedruckt wird, wobei die kleinste Tröpfchengröße < 20 pl ist und die kleinen Tröpfchen von den größeren Tröpfchen sich um mindestens den Faktor zwei unterscheiden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine flüssige Grundschicht (11, 12) als Farbempfangsschicht in Form eines UV-aushärtendes Acrylatlacks aufgebracht wird und die nachfolgende Trocknung durch eine UV-Strahlenaushärtung erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Werkstück eine bereits vorher mit einem ausgehärteten Melaminfilm beschichtete Holzwerkstoffplatte ist, und die flüssig aufgetragene Grundschicht (12, 22) ein Haftvermittler zwischen dem Melamin und der darauffolgenden Druckfarbe für das Tintenstrahldrucken ist.
  4. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Werkstück aus einer mit einem imprägnierten Melaminfilm beschichteten und in einer Heizpresse ausgehärteten Holzwerkstoffplatte besteht, die vor der darauffolgenden flüssigen Beschichtung in einer Schleifmaschine angeschliffen wird, wobei der letzte Schliff mit einer Korngröße von 180 oder feiner, besonders bevorzugt mit einer Korngröße von 220 oder feiner, gemacht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anschleifen der Melaminschicht das digitale Tintenstrahldrucken direkt auf die angeschliffene Melaminoberfläche erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftrag einer oder mehrerer flüssiger Grundschichten (12, 22) ein gerasteter Auftrag mit einem flüssigen Medium mit einem Abstand der Rasterpunkte zwischen 0,001 bis 0,25 mm, insbesondere zwischen 0,01 bis 0,1 mm, erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem digitalen Drucken eine weitere Beschichtung mit einer oder mehreren Verschleißschutzschichten erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstück ein Furnier beschichtete wird, und das Furnier nach der Trocknung der Farbempfangsschicht derartig biegsam bleibt, dass es als auflaminierbares Kantenmaterial für Möbel und Fußböden verwendbar ist.
  9. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Drucken das Volumen der einzelnen digital gedruckten Tröpfchen in einem Bereich von mindestens 15pl bis 30pl, insbesondere mindestens 10pl bis 40pl liegt.
  10. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Drucken das Volumen der kleinsten verwendeten Tröpfchen kleiner 20 pl ist.
  11. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucken mit mehreren Farben erfolgt, vorzugsweise mit vier Farben.
  12. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucken mit UV-härtender Druckfarbe erfolgt.
  13. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe nach dem Drucken aller verwendeten Farben ausgehärtet wird.
  14. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Drucken zumindest einer der verwendeten Farben eine Zwischentrocknung erfolgt und anschließend ein Drucken mit einer weiteren Farbe erfolgt.
  15. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckten Tröpfchen beabstandet voneinander aufgedruckt werden und dadurch nicht ineinander verfließen, sondern durch schnelles Trocknen als Tröpfchen mikroskopisch sichtbar bleiben.
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