WO2012163678A2 - Verfahren zur herstellung geschäumter tapeten - Google Patents

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WO2012163678A2
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    • D06N2205/04—Foam
    • D06N2205/045—Froth

Definitions

  • the invention relates to a method on flexible web-like substrates to apply coatings that give a foamed layer in the dried state. Furthermore, an aqueous coating agent is described which can be applied as a foam.
  • Foamed coated wallpaper is well known.
  • PVC layers are produced on a carrier substrate, after which the layer is foamed by blowing agent. The foaming thus takes place after the layer formation.
  • JP 56028933 describes a PVC paste which contains azodicarbonamide as the foaming agent. Such compositions can form a foamed layer after heat application.
  • NL7215102 describes multi-layer substrates which have as outer layers a gel layer and an acrylate / PVC layer.
  • the base layer is called a foamed layer of cross-linking
  • Methylolacrylamide / PVC mixtures applied as polymer and pigments.
  • JP 2006131779 describes a wallpaper, which consists of a carrier and a foam applied as a layer.
  • the layer is prepared from an aqueous EVA dispersion with 20% EVA, 0.5% additives and 33% AlOH 3 and 5% TiO 2 as pigments.
  • EP 079723 describes a foamed applied layer which consists of latex dispersions.
  • latex describes SBR polymers as well as natural latexes. These dispersions are foamed and a gel is prepared, which is then applied. Selected substrates are used for the process.
  • Latex polymers made from natural raw materials also contain low-molecular components that are allergenic substances. Therefore, when working with such binders and also in a later use additional care must be taken. The composition of such latexes is not described further.
  • Coatings are known for wallpaper based on acrylate polymers.
  • microspheres are often used to obtain a structure with cavities.
  • Other compositions work with expandable hollow spheres contained in a layer and applied, this layer then expands and foams under the action of heat.
  • Phase separation can be stored.
  • a further object of the invention is to provide a process for coating flexible web-like substrates, wherein an aqueous foamed coating agent is applied to these substrates and the
  • the invention is achieved by a method for producing a foamed coating on a web-shaped substrate, wherein the substrate is wholly or partially coated with a coating agent, the applied layer is dried at a temperature above 70 ° C, characterized in that the coating agent as Foam is applied, wherein an aqueous coating agent is used comprising polymers selected from poly (meth) acrylates, Maleinatpolymeren or ethylene vinyl acetate copolymer, and the coating agent is foamed by a supplied inert gas.
  • Another object of the invention is a coating agent which is provided as an aqueous dispersion which is free of Cl-containing polymers, wherein the coating agent is foamable with gases, such as carbon dioxide, nitrogen or air, and can be dried to obtain the foam structure.
  • gases such as carbon dioxide, nitrogen or air
  • a coating agent is applied as a foam to a flat, flexible substrate in a continuous process and then solidified as a foam.
  • the known web-shaped substrates can be used, which can be used for example for bonding to other objects. These may be, for example, films, or other substrates that are suitable as wallpaper. In particular, these are flexible, thin, generally roll-up substrates of different materials.
  • they may be fibers of hydrophilic polymers, such as polyester fiber or those of natural raw materials, such as cellulose. Such inputs or
  • Multilayer substrates based on nonwovens or paper are known.
  • the suitable coating agents for the process are aqueous. It is about
  • Dispersions emulsions or solutions with water as the main solvent
  • dispersions in the following being intended to encompass all different forms.
  • These contain as solids polymers, emulsifiers and / or surfactants, pigments, fillers and / or dyes and optionally further additives. It may also contain small amounts of organic solvents.
  • the polymers may not be reactive, but they may also be crosslinking systems.
  • the polymers should be free of halogen-containing constituents, such as PVC as a polymer.
  • halogen-containing constituents such as PVC as a polymer.
  • polymers according to the invention are (co) polymers of olefinically unsaturated monomers.
  • water-insoluble (co) polymers obtainable by radical polymerization of unsaturated monomers, such as, for example, are suitable.
  • Vinyl ester polymers as homopolymers or copolymers, polyacrylic acid esters or polymethacrylic acid esters or
  • Copolymers with monomers containing polymerizable double bonds
  • polyacrylates are those obtained by copolymerization of at least one
  • (Meth) acrylate monomer arise. It is possible to select polar or nonpolar monomers, the monomers may also have further functional groups. It is also possible to add further copolymerizable monomers. About the choice of monomers can
  • Suitable monomers are (meth) acrylate esters, such as alkyl (meth) acrylates of straight-chain, branched or cycloaliphatic alcohols having 1 to 40 carbon atoms, such as for example
  • Hydroxy-functionalized (meth) acrylates may also be present, for example hydroxyalkyl (meth) acrylates of straight-chain, branched or cycloaliphatic diols having 2 to 36 carbon atoms, for example 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3,4-dihydroxybutylmono (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate.
  • compositions to be polymerized may also contain further unsaturated monomers which are copolymerizable with the abovementioned (meth) acrylates.
  • unsaturated monomers which are copolymerizable with the abovementioned (meth) acrylates.
  • these include acrylonitrile, vinyl esters such as vinyl acetate, styrene, substituted styrenes such as a-methylstyrene, vinyltoluene and p-methylstyrene, heterocyclic compounds such as 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, vinloxolane, vinylfuran, maleic acid derivatives such as maleic anhydride, maleimide, Methylmaleimide and dienes such as divinylbenzene, olefins such as ethylene, butadiene, chlorobutadiene and isoprene and comparable olefins without further functionality, 1-alkenes such as 1-hexene, branched
  • Epoxy acrylates or those with other functional groups Epoxy acrylates or those with other functional groups.
  • binders are polyvinyl esters. These can be prepared, for example, directly as a dispersion or emulsion. According to the invention, predominantly vinyl esters are to be present as monomers, as well as, if appropriate, proportions of polymerizable monomers which carry functional groups which can be converted into anionic groups, for example carboxyl groups, portions of nonpolar copolymerizable monomers, such as aromatic monomers or unsaturated
  • Carboxylic acid esters or portions of polar group-carrying monomers.
  • the copolymer is composed of various copolymerizable monomers.
  • esters of vinyl alcohol and C 2 to C 6 monocarboxylic acids are present as the component, for example vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl n-butyrate.
  • Such polymers may additionally contain copolymerizable monomers which contain acid groups as a further functional group. It may be inorganic acid groups, such as sulfonic acid, phosphoric acid or phosphonic acid groups, or preferably to
  • Carboxylic acid groups Such monomers help to disperse in water.
  • maleate polymers are reaction products of drying oils and olefinically unsaturated carboxylic acids, especially dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid and their anhydrides.
  • the oils used are preferably drying and semi-drying oils, such as linseed oil, tall oil, rapeseed oil, sunflower oil and cottonseed oil.
  • the unsaturated carboxylic acids are selected so that they graft radically under the usual conditions after the addition of initiators and / or after heating to the oils in a high yield.
  • Particularly suitable compounds are maleic acid, tetrahydrophthalic acid, acrylic and methacrylic acid, as well as citraconic, mesaconic and itaconic acid, as acid or in the form of their anhydride.
  • suitable polymers are fatty acids or fatty acid mixtures grafted with said unsaturated acids.
  • the suitable fatty acids have at least one olefinic double bond in the Molecular, for example, oleic acid, linoleic and linolenic acid, ricinoleic acid and elaidic acid and the corresponding technical mixtures of such acids can be used.
  • polydiene oils are also suitable. These are commercially available products familiar to the person skilled in the art. It can also be mixtures of such polybutadiene oils with different molecular weight or different configuration, eg. As well as polypentadiene oils are used.
  • the polymers may not be reactive, but it is also possible to use subsequently crosslinking polymers, for example via an oxidative crosslinking.
  • the different polymers like
  • Polyacrylates, maleate oils, polybutadiene oils, vinyl acetate copolymers are, in principle, commercially available in various forms. They can be selected according to molecular weight, crosslinking groups, polarity, hydrophobic properties or dispersibility.
  • the amount of polymers should be between 15 and 60% by weight, based on the coating agent.
  • the coating composition may contain other additives in addition to the polymers and water.
  • the amount can be up to 100% based on the amount of polymers.
  • Additives include, for example, stabilizers, antioxidants, photostabilizers, wetting agents, pH regulators, plasticizers; Pigments, fillers, dyes, catalysts and the like. Adjuvants may also be added to meet specific requirements, e.g. Odorants or biocides.
  • the coating composition of the invention should contain at least one surfactant. These are substances that affect the interfacial tension, such as
  • Foam stabilizers, surfactants or wetting agents Such substances generally have hydrophilic and hydrophobic groups. Part of the surface-active substances can already be added during the preparation of the polymer dispersion or they are first incorporated into the coating agent. These serve to control the foam, to improve the wetting, and to stabilize the portions of monomers, polymers or additives, if appropriate also of pigments or fillers, which are not water-soluble on their own. It may contain anionic, nonionic, ampholytic surfactants or mixtures thereof.
  • Suitable anionic surfactants are alkyl sulfates, alkyl, alkylaryl ether sulfates, such as
  • Alkylphenol ether sulfates especially fatty alcohol sulfonates, alkyl sulfonates, alkylaryl sulfonates; Esters and half esters of sulfosuccinic acid, which may optionally be ethoxylated; Alkali and ammonium salts of carboxylic acids, for example of fatty acids; Phosphoric acid partial esters and their alkali metal and ammonium salts.
  • ampholytic surfactants are long-chain substituted amino acids such as N-alkyldi (aminoethyl) glycine or N-alkyl-2-aminopropionic acid salts, betaines such as N- (3-acylamidopropyl) -N, N-dimethylammonium salts or alkylimidazolium betaines.
  • nonionic surfactants are alkyl, alkylaryl, fatty alcohol polyglycol ethers;
  • Ethylene oxide / propylene oxide (EO / PO) block copolymers fatty alcohols, and alkylphenol adducts, preferably those having from about 8 to about 50 EO / PO units;
  • Natural products and their derivatives such as lecithin, lanolin or sarcosine; especially those with alkoxy groups having up to 10 carbon atoms and up to about 30 EO or PO groups.
  • the coating composition contains at least one limit-surface active substance.
  • the coating composition according to the invention may contain, for example, anionic or nonionic surfactants in an amount of from 0.01 to about 5.0% by weight, for example from 0.1 to 2.5% by weight, based on the total dispersion.
  • the coating agent is free of defoamers.
  • defoamers These are understood to mean substances which disturb the stability of bubbles and thus foaming. They generally result in a lowering of the surface tension when added to an aqueous dispersion. Such substances are based on silicone-containing or fluorine-based compounds or on liquid and / or viscous hydrocarbons. These classes of substances are known to the person skilled in the art and are commercially available as defoamers.
  • Coating agent should be free of such substances.
  • the adhesive dispersion of the invention may contain up to 2 wt .-%, preferably 0, 1 to 1 wt .-% of light stabilizers.
  • UV stabilizers particularly suitable are the
  • plasticizers are preferably used for adjusting the viscosity or the flexibility, and are generally contained in a concentration of 0-20% by weight, preferably up to 10% by weight, more preferably less than 2% by weight.
  • Suitable plasticizers are, for example, medicinal white oils, naphthenic mineral oils, polypropylene, polybutene, polyisoprene oligomers, hydrogenated polyisoprene and / or polybutadiene oligomers, benzoate esters, phthalates, adipates, vegetable or animal oils and derivatives thereof.
  • Hydrogenated plasticizers are selected, for example, from the group of paraffinic hydrocarbon oils. Also polypropylene glycol and polybutylene glycol, as well
  • esters are suitable. It is also possible to use esters as plasticizers, for example liquid polyesters and glycerol esters or aromatic-based plasticizers
  • Dicarboxylic acid ester Dicarboxylic acid ester.
  • Organic solvents should preferably not be included. It is also possible that proportions of pigments and / or fillers, for example, as a color paste, are included. The amount of such ingredients should be below 30 wt .-%, preferably from 5 to 20 wt .-%. Another embodiment contains only less than 5 wt .-% of such fillers and
  • Pigments. Pigments and fillers are inorganic powdery substances. These are, for example, oxides, phosphates, sulfates or carbonates of aluminum, silicon, zirconium, titanium, zinc, iron, manganese or the (alkaline) alkali metals. Examples of these are calcium carbonate, titanium dioxide, zinc oxide, iron oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, barium sulfate, silicon dioxide. Layered pigments or platelet-shaped metallic effect pigments are also suitable, for example aluminas, aluminum silicate, magnesium silicate and mixed silicates; Graphite, metal pigments, coated mica. These are commercially available. They can be used individually or as a mixture, or they are used with proportions of organic dyes. These ingredients can stain the dried layer, they can cause optical effects, or they can also affect the viscosity and thixotropic behavior of the aqueous coating agent. If no pigments are used, transparent coatings can also be formed.
  • resins may optionally be included. These may be natural resins or synthetic resins. It is also possible to use OH-group-containing resins.
  • the coating composition of the invention should be foamable by supplied inert with the polymer gases. Therefore, it may in particular be substantially free of expanded or expandable hollow microspheres and should also contain no gas-evolving foaming agents, for example nitrogen-forming azo compounds or isocyanates. Likewise, volatile organic solvents should be present only in small amounts, in particular, the coating should be substantially free of up to 100 ° C vaporizable organic solvents.
  • the coating composition can be prepared by methods known per se.
  • the polymer is often prepared as an aqueous dispersion.
  • the other ingredients can be dispersed.
  • the coating composition should have a solids content of 30 to 70% by weight (DIN 53189 at 105 ° C.), which results as the sum of the individual constituents.
  • the volatile constituents are in particular water.
  • the pH can be adjusted via the addition of neutralizing agents. It can for example be between pH 5 to 9.
  • the density of the coating agent is from about 1, 0 to 1, 7 g / cm 3 (density determination by pyknometer). It is also dependent on the type and amount of pigments.
  • the coating composition suitable according to the invention should have a viscosity of from 500 to 10,000 mPas, preferably from 1,000 to 8,000, measured at about 25 ° C. (Brookfield, EN ISO 2555, measured at given temperature). From the suitable aqueous coating agent, a foam is produced. This can be done by known devices that allow foaming of liquid compositions. In this case, a gas, in particular nitrogen, air or C0 2 , introduced into the aqueous coating composition according to the invention.
  • the amount of gas, the distribution of the gas in the liquid and the circulation of the liquid can influence the formation of the foam.
  • the foam is stable, ie even after leaving the foaming device, the foam remains stable and loses little volume.
  • suitable gases are dispersed as a foaming agent in the liquid. This can be done by mixing units, by injecting or by dissolving in a liquid and subsequent relaxation. Devices and methods for producing foams are known.
  • the foam reduce the density of the coating agent below about 80% of the initial value, preferably less than 65%.
  • the foam may have a density below 0.80 g / cm 3 , in particular below 0.6 g / cm 3 , particularly preferably below 0.5 g / cm 3 .
  • the bubbles of the foam should be so small that the foam is visually seen essentially as an area.
  • the foam bubbles should have a diameter of less than 1 mm, in particular less than 0.5 mm, more preferably less than 0.2 mm.
  • the type and amount of foam can be influenced by the composition of the coating agent.
  • the foam size can be influenced.
  • the foaming process itself by introducing the gas into the liquid, can influence the foaming properties.
  • the ratio coating agent / gas can be adjusted, for example from 0.8: 0.2 to 0.2: 0.8.
  • the amount, size and distribution of the bubbles are to be influenced accordingly. In this case, smaller bubbles and a uniform distribution of the bubbles in the foam are preferred.
  • the foam is stable for a processing period. Although individual bubbles may disintegrate, with the density and foam structure varying in detail, the foam as a whole remains stable over the processing period. According to the invention, it is necessary for the foam to remain in its structure even during drying.
  • the substrates are provided as a flat web.
  • a foam is applied to this web in a continuous process.
  • the application can be done by rollers, rollers, nozzles screen or flexographic printing, or with a so-called air brush. Care must be taken to ensure that the application process enables a continuous, two-dimensional application of the foam to the substrate.
  • the foam layer is smoothed. This can ensure that a uniform and uniformly thick foam layer is produced on the substrate.
  • the substrate coated with the aqueous foam is further processed through a drying oven. In the drying oven, a heating of the coated substrate takes place. By heating, the water is removed from the substrate and from the coating.
  • drying can be carried out by heating under convection with warm air or by irradiation with IR radiators. A circulation of the air to remove the exiting moisture accelerates the drying process.
  • the temperature in the drying step should be from 70 to 220 ° C. It is selected so that a quick drying can be obtained. On the other hand, it must be ensured that the drying temperature does not thermally destroy the coating composition or the substrate. It is therefore preferred that the drying temperature is between 80 and 180 ° C. If a higher temperature is selected, the residence time is shorter. The drying time may be from 1 sec to 60 sec, in particular from 2 to 30 sec. If a low temperature is selected, the residence time of the coated substrate in the drying oven may be longer.
  • This substrate can be further processed in various ways. On the one hand, it is possible to roll and store this substrate. Another processing form for the substrate immediately thereafter allows further processing.
  • the surface can be printed, an embossing process can take place, a further coating step is carried out individually or in combination. Thereafter, the coated substrate is made up, i. cut to suitable lengths and then transferred to a storable form, for example by rolling or stacking of sheet-shaped substrates.
  • the embossing process of the dried coating can be carried out after cooling at a temperature below 100 ° C, for example by so-called cold stamping. The layers are then dry and not sticky and can be further processed.
  • Another object of the invention is an article prepared by the process according to the invention.
  • the substrate should preferably consist of nonwoven materials, for example of cellulose fibers or other organic fibers.
  • Other substrates are possible, such as paper webs or plastic films than in web form.
  • the substrate should have a thickness of 0, 1 to about 2 mm.
  • a coating is made of an aqueous coating agent applied in foam form.
  • a foamed, elastic and solid coating is applied. This coating should have a thickness of 0, 1 to 3 mm.
  • the density of the dried coating is, for example, less than 0.80 g / cm 3 .
  • the coating is dried, it is not sticky and forms a stable, flexible foam.
  • a corresponding substrate can be rolled without destroying the foam layer.
  • the foam consists only of the dried or foamed coating agent. It is not necessary and preferred that no foamed, gas-containing or gas-evolving pigments (microspheres) be present in the coating.
  • a substrate produced by the method according to the invention has a flexible carrier material. This is provided on one side with a foam-like, even layer.
  • the substrate consists of paper or non-woven based on cellulose-containing fiber material.
  • gases in particular air, as a foaming agent, the overall manufacturing process is cheaper. It is not necessary to add expensive, foamed fillers to the coating.
  • Another object of the invention is the use of a substrate prepared by the process according to the invention as a wallpaper.
  • the method according to the invention is suitable for producing a wallpaper coating.
  • Coating and / or the surface of the coating to be dyed or printed are particularly suitably the coating is completely or partially embossed, in particular a cold embossing can be carried out.
  • a further advantage of the invention is that the selection of the aqueous coating agent or by the device, the introduction of the gases in the coating agent, the foam can be influenced. It is therefore possible for the user to apply differently structured foams or foam layers of different thickness to the substrate.
  • the use of aqueous coating agents ensures that fast and good drying is possible. No harmful substances are released in the processing process.
  • the coated product is free from known umweit- or health-endangering substances.
  • the substrates produced according to the invention have a layer which can be further processed quickly and versatile in further steps.
  • embossing is particularly easy to perform. The mechanical stress of the embossing tools is reduced.
  • coated substrates according to the invention by the selection of the binder on a good receptiveness or adhesion for additional color coatings.
  • Printing inks can be well applied and lead to a firmly adhering printed image.
  • PEG-based surfactant 0, 1
  • the pigments are ground and homogenized in the dispersion phase.
  • the pH is adjusted to about 7.
  • Viscosity about 3500 mPas, 25 ° C (EN ISO 2555, Brookfield viscometer)
  • the density is about 1.45 g / cm 3 .
  • the mixture is made into a foam with air from gas in a foam generator
  • the layer is dried at 130 ° C for 30 sec in a convection oven.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer geschäumten Beschichtung auf einem bahnförmigen Substrat, wobei das Substrat ganz oder teilweise mit einem Beschichtungsmittel beschichtet wird, die aufgetragene Schicht bei einer Temperatur oberhalb von 70 °C getrocknet wird und das Beschichtungsmittel als Schaum aufgetragen wird, wobei ein wässriges Beschichtungsmittel enthaltend Polymere ausgewählt aus Poly(meth)acrylaten, Maleinatpolymeren oder Ethylenvinylacetatpolymeren eingesetzt wird, und das Beschichtungsmittel durch ein zugeführtes inertes Gas geschäumt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung geschäumter Tapeten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren auf flexiblen bahnenförmigen Substraten Beschichtungen aufzutragen, die im getrockneten Zustand eine geschäumte Schicht ergeben. Weiterhin wird ein wässriges Beschichtungsmittel beschrieben, das als Schaum aufgetragen werden kann.
Geschäumte beschichtete Tapeten sind allgemein bekannt. Bei einem Herstellungsverfahren werden PVC-Schichten auf einem Trägersubstrat erzeugt, danach wird die Schicht durch Treibmittel geschäumt. Die Schaumbildung findet also nach der Schichtbildung statt. Die JP 56028933 beschreibt eine PVC Paste, die als Schäumungsmittel Azodicarbonamid enthält. Solche Zusammensetzungen können nach dem Auftragen in der Wärme eine geschäumte Schicht ergeben.
Die NL7215102 beschreibt Mehrschichtsubstrate, die als äußere Schichten eine Gelschicht sowie eine Acrylat/PVC Schicht aufweist. Die Basisschicht wird als geschäumte Schicht aus vernetzenden
Methylolacrylamid/PVC -Mischungen als Polymer und Pigmenten aufgetragen.
Weiterhin sind Beschichtungen bekannt, die zur Feuerdämmung geeignet sind. Dabei sind Pigmente enthalten, die nicht brennbar sind und unter Hitze aufschäumen. Die JP 2006131779 beschreibt eine Tapete, die aus einem Träger und einem aufgetragen Schaum als Schicht besteht. Die Schicht wird aus einer wässrigen EVA-Dispersion mit 20 % EVA, 0,5 % Additive und 33% AIOH3 sowie 5% Ti02 als Pigmente hergestellt.
Die EP 079723 beschreibt eine geschäumt aufgetragen Schicht, wobei diese aus Latexdispersionen besteht. Als Latex werden SBR-Polymere sowie natürliche Latices beschrieben. Diese Dispersionen werden geschäumt und ein Gel hergestellt, das dann aufgetragen wird. Für das Verfahren werden ausgewählte Substrate eingesetzt. Latex-Polymere aus natürlichen Rohstoffen enthalten auch niedermolekulare Bestandteile, die Allergieauslösenden Stoffen darstellen. Deswegen sind bei der Verarbeitung solche Bindemittel und auch bei einer späteren Verwendung zusätzliche Vorsicht zu beachten. Die Zusammensetzung solcher Latices ist nicht weiter beschrieben.
Es sind Beschichtungen für Tapeten bekannt, die auf Acrylatpolymeren beruhen. Dabei werden dann häufig Mikrohohlkugeln (microspheres) eingesetzt, um eine Struktur mit Hohlräumen zu erhalten. Andere Zusammensetzungen arbeiten mit expandierbaren Hohlkugeln, die in einer Schicht enthalten sind und aufgetragen werden, diese Schicht dann unter Einwirken von Hitze expandiert und verschäumt.
Bei einem nachträglichen Schäumen von Schichten ist es schwierig, immer einen gleichen
Schäum ungsgrad einzustellen. Dadurch wird eine ungleichmäßige Schichtdicke erhalten. Werden PVC- Polymere eingesetzt ergeben sich weitere Probleme. Erstens sind diese Chlor-haltigen Polymere kritisch für die Umwelt, zweitens ist es häufig nötig, dass diese beschichteten Flächen nach dem Schäumen in der Wärme geprägt werden müssen. Sonst ist nur eine schwache Prägeausbildung möglich. Ein Nachteil der Microsphere-haltigen Zusammensetzungen ist der erhebliche Preis, um eine ausreichende Menge als Schaum erscheinende Bereiche in der Schicht zu erhalten. Bei schweren oder sehr leichten Pigmenten ergibt sich auch das Problem, in wieweit solche Beschichtungsmittel vor der Applikation ohne
Phasentrennung gelagert werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deswegen, ein Beschichtungsmittel bereitzustellen, dass als wässriges Beschichtungsmittel in Form eines Schaums aufgetragen werden kann, wobei die
aufgetragene Beschichtung nach dem Trocknen weiterhin eine Schaumstruktur aufweist. Weiterhin ist es die Aufgabe ein Verfahren zum Beschichten von flexiblen bahnenförmigen Substraten bereitzustellen, wobei auf diese Substrate ein wässriges geschäumtes Überzugsmittel aufgetragen wird und die
Beschichtung unter erhalten der Schaumstruktur getrocknet und vernetzt wird. Dabei sollen solche Polymere vermieden werden, die bei Herstellung und Verwendung zu gesundheitlichen Bedenken Anlass geben können.
Die Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer geschäumten Beschichtung auf einem bahnförmigen Substrat, wobei das Substrat ganz oder teilweise mit einem Beschichtungsmittel beschichtet wird, die aufgetragene Schicht bei einer Temperatur oberhalb von 70 °C getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel als Schaum aufgetragen wird, wobei ein wässriges Beschichtungsmittel eingesetzt wird enthaltend Polymere ausgewählt aus Poly(meth)acrylaten, Maleinatpolymeren oder Ethylenvinylacetatcopolymer, und das Beschichtungsmittel durch ein zugeführtes inertes Gas geschäumt wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Beschichtungsmittel, dass als wässrige Dispersion bereitgestellt wird, die frei von Cl-haltigen Polymeren ist, wobei das Beschichtungsmittel mit Gasen schäumbar ist, wie Kohlendioxid, Stickstoff oder Luft, und unter Erhalt der Schaumstruktur getrocknet werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf ein flaches, flexibles Substrat in einem kontinuierlichen Prozess ein Beschichtungsmittel als Schaum aufgetragen und danach als Schaum verfestigt. Als Substrat können die bekannten bahnförmigen Substrate eingesetzt werden, die beispielsweise zum Verkleben auf anderen Gegenständen eingesetzt werden können. Es kann sich dabei um beispielsweise Folien handeln, oder um andere Substrate, die als Tapete geeignet sind. Insbesondere handelt es sich dabei um flexible, dünne im Allgemeinen aufrollbare Substrate aus unterschiedlichen Materialien.
Besonders geeignet sind Papier, Vliessubstrate oder auch Folien. Es ist möglich, dass es sich um Ein- oder Mehrschichtsubstrate handelt. Diese dienen als Träger der anschließend beschichteten Bahnen und geben den beschichteten Gegenständen die notwendige mechanische Stabilität bei der Herstellung und bei der Verwendung, beispielsweise als Tapete. Insbesondere geeignet sind Substrate, die durchlässig für Feuchtigkeit sind. Es kann sich beispielsweise um Fasern aus hydrophilen Polymeren handeln, wie Polyesterfaser oder solche aus natürlichen Rohstoffen, wie Cellulose. Solche Ein- oder
Mehrschichtsubstrate auf Basis von Vliesen oder Papier sind bekannt.
Die geeigneten Beschichtungsmittel für das Verfahren sind wässrig. Es handelt sich dabei um
Dispersionen, Emulsionen oder Lösungen mit Wasser als Hauptlösemittel, wobei die im Folgenden der Begriff Dispersionen alle verschiedenen Formen umfassen soll. Diese enthalten als Festkörper Polymere, Emulgatoren und/oder Tenside, Pigmente, Füllstoffe und/oder Farbstoffe sowie ggf. weitere Additive. Es können auch geringe Anteile an organischen Lösemitteln enthalten sein. Dabei können die Polymere nicht reaktiv sein, es kann sich aber auch um vernetzende Systeme handeln.
Die Polymere sollen frei von Halogen-haltigen Bestandteilen sein, wie beispielsweise PVC als Polymer. Insbesondere sind Polymere auf Basis von Poly(meth)acrylaten, Maleinsäurecopolymeren, wie
Maleinatöle, Polybutadienöle, Polyvinylacetatcopolymeren, wie EVA, geeignet. Es kann sich um
Homopolymere, Copolymere oder um Gemische unterschiedlicher Polymere handeln.
Ein Beispiel für erfindungsgemäß geeignete Polymere sind (Co)polymerisate aus olefinisch ungesättigten Monomeren. Insbesondere sind dabei eigenständig wasserunlösliche (Co)polymere geeignet, die durch radikalische Polymerisation von ungesättigten Monomeren erhältlich sind, wie z.B. Vinylester-Polymere als Homopolymere oder Copolymere, Polyacrylsäureester oder Polymethacrylsäureester oder
Copolymere mit weiteren polymerisierbare Doppelbindungen enthaltenden Monomeren.
Beispiele für Polyacrylate sind solche, die durch Copolymerisation von mindestens einem
(Meth)acrylatmonomer entstehen. Es können polare oder unpolare Monomere ausgewählt werden, die Monomere können auch noch weitere funktionelle Gruppen aufweisen. Es können auch weitere copolymerisierbare Monomere zugesetzt werden. Über die Auswahl der Monomere können
Molekulargewicht, Glasübergangstemperatur, Vernetzungsgrad, Hydrophobie oder die Löslichkeit beeinflusst werden.
Geeignete Monomere sind (Meth)acrylatester, wie beispielsweise Alkyl(meth)acrylate von gradkettigen, verzweigten oder cycloaliphatischen Alkoholen mit 1 bis 40 C-Atomen, wie zum Beispiel
Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat,
Stearyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, Aryl(meth)acrylate wie zum Beispiel Benzyl(meth)acrylat oder Phenyl(meth)acrylat, Mono(meth)acrylate von Ethern, Polyethylenglycolen, Polypropylenglycolen oder deren Mischungen mit 5-80 C-Atomen, wie beispielsweise
Furfurylmethacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat, Poly(ethylenglycol)methylether-(meth)acrylat und
Poly(propylenglycol)methylether(meth)acrylat. Es können auch hydroxyfunktionalisierte (Meth)acrylate enthalten sein, beispielsweise Hydroxyalkyl(meth)acrylate von gradkettigen, verzweigten oder cycloaliphatischen Diolen mit 2-36 C-Atomen, wie beispielsweise 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 3,4- Dihydroxybutylmono(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat. Neben den zuvor dargelegten (Meth)acrylaten können die zu polymerisierenden Zusammensetzungen auch weitere ungesättigte Monomere aufweisen, die mit den zuvor genannten (Meth)acrylaten copolymerisierbar sind. Hierzu gehören unter anderem Acrylnitril, Vinylester wie z.B. Vinylacetat, Styrol, substituierte Styrole, wie a-Methylstyrol, Vinyltoluol und p-Methylstyrol, heterocyclische Verbindungen wie 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, Vinloxolan, Vinylfuran, Maleinsäurederivate, wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Maleinimid, Methylmaleinimid und Diene wie Divinylbenzol, Olefine wie Ethylen, Butadien, Chlorbutadien und Isopren und vergleichbare Olefine ohne weitere Funktionalität, 1-Alkene, wie 1-Hexen, verzweigte Alkene, wie beispielsweise Vinylcyclohexan, Itaconsäure, Crotonsäure,
Maleinsäure, Fumarsäure oder deren Halbester (Meth)Acrylsäure, Acrylamid, Methacrylamid,
Epoxyacrylate oder solche mit anderen funktionellen Gruppen.
Eine weitere Gruppe von geeigneten Bindemitteln sind Polyvinylester. Diese können beispielsweise direkt als Dispersion oder Emulsion hergestellt werden. Erfindungsgemäß sollen als Monomere überwiegend Vinylester enthalten sein, sowie gegebenenfalls Anteile an polymerisierbaren Monomeren, die in anionische Gruppen überführbare funktionelle Gruppen tragen, beispielsweise Carboxylgruppen, Anteile an unpolaren copolymerisierbaren Monomeren, wie aromatische Monomere oder ungesättigten
Carbonsäureester, oder Anteile an polare Gruppen tragenden Monomeren.
Das Copolymere ist aus verschiedenen copolymerisierbaren Monomeren aufgebaut. Als Komponente sind insbesondere Ester aus Vinylalkohol und C2 bis C6 - Monocarbonsäuren enthalten, beispielsweise Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl-n-butyrat.
Solche Polymere können zusätzlich auch copolymerisierbare Monomere enthalten sein die als weitere funktionelle Gruppe Säuregruppen enthalten. Es kann sich dabei anorganische Säuregruppen handeln, wie Sulfonsäure-, Phosphorsäure- oder Phosphonsäuregruppen, oder bevorzugt um
Carbonsäurengruppen. Solche Monomere unterstützen die Dispergierung in Wasser.
Eine andere Klasse von geeigneten Polymeren sind Maleinatpolymere. Es handelt sich dabei um Umsetzungsprodukte von trocknenden Ölen und olefinisch ungesaettigten Carbonsaeuren, besonders Dicarbonsaeuren, wie Fumarsäure, Maleinsäure und ihren Anhydriden. Als Öle werden bevorzugt trocknende und halbtrocknende Öle wie Leinöl, Tallöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl und Baumwollsaatöl eingesetzt. Die ungesaettigten Carbonsaeuren werden so ausgewaehlt, dass sie unter den ueblichen Bedingungen radikalisch nach Zusatz von Initiatoren und/oder nach Erwärmen auf die Öle mit einer hohen Ausbeute pfropfen. Besonders geeignete Verbindungen sind Maleinsäure, Tetrahydrophthalsäure, Acryl-und Methacrylsäure, sowie Citracon-, Mesacon-und Itaconsäure, als Säure oder in Form ihres Anhydrids.
Ebenfalls geeignete Polymere sind mit den genannten ungesättigten Säuren gepfropfte Fettsäuren oder Fettsäuregemische. Die geeigneten Fettsaeuren weisen mindestens eine olefinische Doppelbindung im Molekül auf, beispielsweise können Ölsäure, Linol-und Linolensäure, Ricinolsäure und Elaidinsäure sowie die entsprechende technische Gemische solcher Säuren eingesetzt werden.
Ebenfalls geeignet sind Polydienöle. Es handelt sich um dem Fachmann geläufige handelsübliche Produkte. Es können auch Mischungen solcher Polybutadienöle mit verschiedener Molmasse oder unterschiedlicher Konfiguration, z. B. auch Polypentadienöle, verwendet werden.
Die Polymere können nicht reaktiv sein, es ist aber auch möglich, nachträglich vernetzende Polymere einzusetzen, beispielsweise über eine oxidative Vernetzung. Die verschiedenen Polymere, wie
Polyacrylate, Maleinatöle, Polybutadienöle, Vinylacetatcopolymere sind im Prinzip in verschiedenen Formen kommerziell erhältlich. Sie können nach Molekulargewicht, vernetzenden Gruppen, Polarität, hydrophoben Eigenschaften oder der Dispergierfähigkeit ausgewählt werden.
Die Menge der Polymeren soll zwischen 15 bis 60 Gew-% bezogen auf das Beschichtungsmittel betragen. Das Beschichtungsmittel kann zusätzlich zu den Polymeren und Wasser weitere Zusatzstoffe enthalten. Die Menge kann bis 100 % bezogen auf die Menge der Polymere betragen. Zu den
Zusatzstoffen zählen beispielsweise Stabilisatoren, Antioxidantien, Photostabilisatoren, Benetzungsmittel, pH-Regler, Weichmacher; Pigmente , Füllstoffe, Farbstoffe, Katalysatoren und dergleichen. Es können auch noch Hilfsstoffe zugesetzt werden, um spezielle Anforderungen zu erfüllen, z.B. Geruchsstoffe oder Biozide.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel soll mindestens einen grenzflächenaktiven Stoff enthalten. Darunter werden Stoffe verstanden, die die Grenzflächenspannung beeinflussen, wie
Schaumstabilisatoren, Tenside oder Benetzungsmittel. Solche Stoffe weisen in der Regel hydrophile und hydrophobe Gruppen auf. Ein Teil der grenzflächenaktiven Stoffe kann bereits bei der Herstellung der Polymerdispersion zugesetzt werden oder sie werden erst in das Beschichtungsmittel eingearbeitet. Diese dienen zur Kontrolle des Schaums, zur Verbesserung der Benetzung, sowie zur Stabilisierung der allein nicht wasserlöslichen Anteile an Monomeren, Polymeren oder Additiven, ggf. auch von Pigmenten oder Füllstoffen. Es können anionische, nichtionische, ampholytische Tenside oder deren Gemische enthalten sein.
Beispiele für geeignete anionische Tenside sind Alkylsulfate, Alkyl- , Alkylarylether sulfate, wie
Alkylphenolether-Sulfate; Sulfonate, insbesondere Fettalkoholsulfonate, Alkylsulfonate, Alkylarylsulfonate; Ester und Halbester der Sulfobernsteinsäure, die gegebenenfalls ethoxyliert sein können; Alkali- und Ammoniumsalze von Carbonsäuren, beispielsweise von Fettsäuren; Phosphorsäurepartialester und deren Alkali- und Ammoniumsalze.
Beispiele für ampholytische Tenside sind langkettig substituierte Aminosäuren wie N-Alkyl- di(aminoethyl)glycin oder N-Alkyl-2-aminopropionsäuresalze, Betaine, wie N-(3-acylamidopropyl)-N,N- dimethylammoniumsalze oder Alkylimidazoliumbetaine. Beispiele für nichtionische Tenside sind Alkyl- , Alkylaryl- , Fettalkoholpolyglykolether;
Ethylenoxid/Propylenoxid (EO/PO)-Blockcopolymere, -Fettalkohole, und -Alkylphenol-Addukte, vorzugsweise solche mit etwa 8 bis etwa 50 EO/PO-Einheiten; Additionsprodukte von Alkylaminen, Fett- und Harzsäuren, Alkylpolyglykoside mit linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylresten mit 8 bis etwa 24 C-Atomen und einem Oligoglykosidrest; Naturstoffe und deren Derivate wie Lecithin, Lanolin oder Sarkosin; insbesondere solche mit Alkoxygruppen mit bis zu 10 C-Atomen und bis zu etwa 30 EO- oder PO-Gruppen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Beschichtungsmittel mindestens eine grenzenflächenaktive Substanze. Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel kann beispielsweise anionisches oder ein nichtionisches Tenside enthalten in einer Menge von 0,01 bis zu etwa 5,0 Gew.-%, beispielsweise von 0, 1 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Dispersion.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Beschichtungsmittel frei von Entschäumern. Darunter sind Substanzen zu verstehen, die die Stabilität von Blasen und damit eine Schaumbildung stören. Sie führen im Allgemeinen zu einer Absenkung der Oberflächenspannung, wenn sie einer wässrigen Dispersion zugesetzt werden. Solche Substanzen beruhen auf Basis von Silikon-haltigen oder Fluor-basierten Verbindungen oder auf flüssigen und/oder viskosen Kohlenwasserstoffen. Diese Substanzklassen sind dem Fachmann bekannt und als Entschäumer kommerziell erhältlich. Das erfindungsgemäße
Beschichtungsmittel soll frei von solchen Substanzen sein.
Als Konservierungsmittel kann man vorteilhaft Benzoate, Fluoride wie Natriumfluorid, amidische
Substanzen und Hydroxybenzoesäureester in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-% zufügen. Als weitere Zusatzstoffe kann die erfindungsgemäße Klebstoffdispersion bis zu 2 Gew.-%, vorzugsweise 0, 1 bis 1 Gew.-% an Licht-Stabilisatoren enthalten. Als UV-Stabilisatoren besonders geeignet sind die
sogenannten HALS-Verbindungen.
Eine weitere Komponenten des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels sind Weichmacher. Diese Weichmacher werden vorzugsweise zum Einstellen der Viskosität oder der Flexibilität verwendet und sind im allgemeinen in einer Konzentration von 0 - 20 Gew-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew-% enthalten, insbesondere unter 2 Gew-%. Geeignete Weichmacher sind beispielsweise medizinische Weißöle, naphtenische Mineralöle, Polypropylen-, Polybuten-, Polyisopren-Oligomere, hydrierte Polyisopren- und/oder Polybutadien-Oligomere, Benzoatester, Phthalate, Adipate, pflanzliche oder tierische Öle und deren Derivate. Hydrierte Weichmacher werden beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der paraffinischen Kohlenwasserstofföle. Auch Polypropylenglykol und Polybutylenglykol, sowie
Polymethylenglykol sind geeignet. Es können auch Ester als Weichmacher eingesetzt werden, beispielsweise flüssige Polyester und Glycerinester oder Weichmacher auf Basis aromatischer
Dicarbonsäureester. Organische Lösemittel sollen bevorzugt nicht enthalten sein. Es ist auch möglich, dass Anteile an Pigmenten und/oder Füllstoffen, beispielsweise auch als Farbpaste, enthalten sind. Die Menge solcher Bestandteile soll unter 30 Gew.-% betragen, bevorzugt von 5 bis 20 Gew.-%. Eine andere Ausführungsform enthält nur weniger als 5 Gew.-% solcher Füllstoffe und
Pigmente. Unter Pigmenten und Füllstoffen sind anorganische pulverförmige Stoffe zu verstehen. Es handelt sich dabei beispielsweise um Oxide, Phosphate, Sulfate oder Carbonate des Aluminums, Siliciums, Zirkoniums, Titans, Zinks, Eisens, Mangan oder der (Erd)Alkali-metalle. Beispiel dafür sind Calciumcarbonat, Titandioxid, Zinkoxid, Eisenoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Siliciumdioxid. Es sind auch schichtförmige Pigmente oder plättchenförmige Metalleffektpigmente geeignet, beispielsweise Aluminiumoxide, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat und Mischsilikate; Graphit, Metallpigmente, beschichteter Glimmer. Diese sind kommerziell erhältlich. Sie können einzeln oder als Gemisch eingesetzt werden, oder sie werden mit Anteilen an organischen Farbstoffen eingesetzt. Diese Bestandteile können die getrocknete Schicht färben, sie können optische Effekte hervorrufen oder sie können auch Viskosität und Thixotropieverhalten des wässrigen Beschichtungsmittels beeinflussen. Werden keine Pigmente eingesetzt können auch transparente Beschichtungen entstehen.
Weiterhin können gegebenenfalls Harze enthalten sein. Dabei kann es sich um natürliche Harze handeln oder um synthetische Harze. Es können auch OH-Gruppen-haltige Harze eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel soll durch zugeführte mit dem Polymeren inerte Gase aufschäumbar sein. Deswegen kann es insbesondere im Wesentlichen frei von expandierten oder expandierbaren Microhohlkugeln sein und soll auch keine Gas -entwicklenden Schaumbildner enthalten, beispielsweise Stickstoff-bildende Azo-Verbindungen oder Isocyanate. Ebenso sollen flüchtige organische Lösemittel nur in geringen Mengen enthalten sein, insbesondere soll das Beschichtungsmittel im wesentlichen frei von bis zu 100°C verdampfbaren organischen Lösemitteln sein.
Aus den Bestandteilen kann nach an sich bekannten Verfahren das Beschichtungsmittel hergestellt werden. Dabei wird häufig das Polymer als wässrige Dispersion hergestellt. In diese Dispersion können dann die weiteren Bestandteile dispergiert werden. Dabei ist bei den Pigmenten und Füllstoffen auf eine gute Verteilung zu achten, damit das Beschichtungsmittel lagerstabil ist. Das Beschichtungsmittel soll einen Festkörper von 30 bis zu 70 Gew.-% aufweisen (DIN 53189 bei 105°C), der sich als Summe aus den einzelnen Bestandteilen ergibt. Die flüchtigen Bestandteile sind insbesondere Wasser. Der pH-Wert kann über den Zusatz von Neutralisationsmitteln eingestellt werden. Er kann beispielsweise zwischen pH 5 bis 9 betragen.
Die Dichte des Beschichtungsmittels beträgt von ca. 1 ,0 bis zu 1 ,7 g/cm3 ( Dichtebestimmung mittels Pyknometer ). Sie ist auch abhängig von Art und Menge der Pigmente. Das erfindungsgemäß geeignete Beschichtungsmittel soll eine Viskosität von 500 bis 10000 mPas aufweisen, bevorzugt von 1000 bis 8000, gemessen bei ca. 25°C. (Brookfield, EN ISO 2555, gemessen bei angegebener Temperatur). Aus dem geeigneten wässrigen Beschichtungsmitteln wird ein Schaum hergestellt. Das kann durch bekannte Vorrichtungen geschehen, die ein Aufschäumen von flüssigen Zusammensetzungen ermöglichen. Dabei wird ein Gas, insbesondere Stickstoff, Luft oder C02, in das erfindungsgemäße wässrige Beschichtungsmittel eingebracht. Über die Menge des Gases, über die Verteilung des Gases in der Flüssigkeit sowie über die Umwälzung der Flüssigkeit kann die Ausbildung des Schaums beeinflusst werden. Der Schaum ist stabil, d.h. auch nach Verlassen der Vorrichtung zum Aufschäumen bleibt der Schaum stabil und verliert nur wenig an Volumen. Dabei werden geeignete Gase als Schaummittel in der Flüssigkeit dispergiert. Das kann durch Mischaggregate, durch eindüsen oder auch durch Lösen in einer Flüssigkeit und nachträglichem Entspannen durchgeführt werden. Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Schäumen sind bekannt.
Es ist zweckmäßig, dass der Schaum die Dichte des Beschichtungsmittels auf unter ca. 80% des Ausgangswerts vermindert, bevorzugt auf weniger als 65 %. Insbesondere kann der Schaum eine Dichte unterhalb von 0,80 g/cm3 aufweist, insbesondere unter 0,6 g/cm3, besonders bevorzugt unter 0,5 g/cm3. Die Blasen des Schaums sollen so klein sein, dass der Schaum optisch im Wesentlichen als Fläche gesehen wird. Insbesondere sollen die Schaumblasen einen Durchmesser unterhalb von 1 mm aufweisen, insbesondere unterhalb von 0,5 mm, besonders bevorzugt unterhalb von 0,2 mm.
Art und Menge des Schaums kann durch die Zusammensetzung des Beschichtungsmittels beeinflusst werden. Durch die Menge und Auswahl der Emulgatoren kann die Schaumgröße beeinflusst werden. Weiterhin kann das Schäumverfahren selbst, indem das Gas in die Flüssigkeit eingebracht wird, die Schaumeigenschaften beeinflussen. Dabei kann das Verhältnis Beschichtungsmittel/Gas eingestellt werden, beispielsweise von 0,8:0,2 bis 0,2:0,8. Dabei sind insbesondere Menge, Größe und Verteilung der Blasen entsprechend zu beeinflussen. Dabei sind kleiner Blasen und eine gleichmäßige Verteilung der Blasen im Schaum bevorzugt.
Der Schaum ist für einen Verarbeitungszeitraum stabil. Es können zwar einzelne Blasen zerfallen, wobei die Dichte und die Schaumstruktur sich im einzelnen verändert, der Schaum bleibt als Ganzes aber über den Verarbeitungszeitraum stabil. Erfindungsgemäß ist es notwendig, dass der Schaum auch beim Trocknen in seiner Struktur erhalten bleibt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden die Substrate als flache Bahn bereitgestellt. Auf diese Bahn wird im kontinuierlichen Verfahren ein Schaum aufgetragen. Dabei kann das Auftragen durch Walzen, Rollen, Düsen Sieb oder Flexodruck, oder mit einer sogenannten Luftbürste geschehen. Es ist darauf zu achten, dass das Auftragsverfahren einen kontinuierlichen, flächigen Auftrag des Schaums auf das Substrat ermöglicht. Unmittelbar nach dem Auftragen wird die Schaumschicht geglättet. Damit kann sichergestellt werden, dass eine gleichmäßige und einheitlich dicke Schaumschicht auf dem Substrat erzeugt wird. Unmittelbar anschließend danach wird das mit dem wässrigen Schaum beschichtete Substrat durch einen Trockenofen weiterverarbeitet. In dem Trockenofen findet eine Erhitzung des beschichteten Substrates statt. Durch das Erwärmen wird das Wasser aus dem Substrat und aus der Beschichtung entfernt. Weiterhin werden auch andere flüchtige Bestandteile, die ggf. für die Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung notwendig sind, ausgetrieben. Dieses Trocknen kann durch Erwärmen unter Konvektion mit warmer Luft oder durch Bestrahlen mit IR-Strahlern durchgeführt werden. Eine Umwälzung der Luft zum Abführen der austretenden Feuchtigkeit beschleunigt den Trocknungsprozess. Die Temperatur bei dem Trocknungsschritt soll von 70 bis 220°C betragen. Sie wird so ausgewählt, dass eine schnelle Trocknung erhalten werden kann. Auf der anderen Seite muss sichergestellt werden, dass die Trocknungstemperatur die Beschichtungszusammensetzung oder das Substrat thermisch nicht zerstört. Bevorzugt ist es deshalb, dass die Trocknungstemperatur zwischen 80 und 180°C beträgt. Wird eine höhere Temperatur gewählt, ist die Verweilzeit kürzer. Dabei kann die Trocknungszeit von 1 sec bis 60 sec betragen, insbesondere von 2 bis 30 sec. Wird eine niedrige Temperatur gewählt, kann die Verweilzeit des beschichteten Substrats im Trockenofen länger sein. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein mit einer Schaumschicht versehenes, trockenes und flexibles Substrat erhalten.
Dieses Substrat kann auf verschiedene Art weiterverarbeitet werden. Einerseits ist es möglich, dieses Substrat zu rollen und zu lagern. Eine andere Verarbeitungsform für das Substrat unmittelbar danach einer weiteren Verarbeitung zu. Dabei kann die Oberfläche bedruckt werden, es kann ein Prägevorgang stattfinden, es wird ein weiterer Beschichtungsschritt vorgenommen einzeln oder auch kombiniert. Danach wird das beschichtete Substrat konfektioniert, d.h. auf geeignete Längen geschnitten und danach in eine lagerfähige Form überführt, beispielsweise durch Aufrollen oder Stapeln von blattförmigen Substraten. Nach der erfindungsgemäßen Arbeitsweise kann der Prägevorgang der getrockneten Beschichtung nach einer Abkühlung bei einer Temperatur unter 100°C vorgenommen werden, beispielsweise durch sogenannte Kaltprägung. Dabei sind die Schichten dann trocken und nicht klebrig und können weiterverarbeitet werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Gegenstand. Es handelt sich dabei beispielsweise um bahnenförmige mit einer Schaumschicht versehene flexible Substrate. Dabei soll der Untergrund bevorzugt aus Vliesmaterialien bestehen, beispielsweise aus Cellulose-Fasern oder anderen organischen Fasern. Es sind auch andere Substrate möglich, wie beispielsweise Papierbahnen oder Kunststofffolien als in Bahnform. Das Substrat soll eine Dicke von 0, 1 bis ca. 2 mm aufweisen. Auf dem Substrat ist eine Beschichtung hergestellt, aus einem wässrigen Beschichtungsmittel aufgebracht in Schaumform. Auf dieses Trägersubstrat ist eine geschäumte, elastische und feste Beschichtung aufgetragen. Diese Beschichtung soll eine Dicke von 0, 1 bis 3 mm aufweisen. Die Dichte der getrockneten Beschichtung ist beispielsweise kleiner 0,80 g/cm3. Die Beschichtung ist getrocknet, sie ist nicht klebrig und bildet einen stabilen, flexiblen Schaum. Ein entsprechendes Substrat kann ohne Zerstörung der Schaumschicht gerollt werden. Der Schaum besteht nur aus dem getrockneten oder geschäumten Beschichtungsmittel. Es ist nicht notwendig und bevorzugt, dass keine geschäumten, Gas-haltigen oder Gas entwickelnden Pigmente (microspheres) in der Beschichtung vorhanden sind.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Substrat weist ein flexibles Trägermaterial auf. Dieses ist auf einer Seite mit einer schaumförmigen, gleichmäßigen Schicht versehen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Substrat aus Papier oder non-woven auf Basis von cellulose- haltigen Fasermaterial. Durch die Verwendung von Gasen, insbesondere Luft, als Schaummittel wird das Herstellungsverfahren insgesamt verbilligt. Es ist nicht notwendig, teure, geschäumte Füllstoffe der Beschichtung zuzusetzen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Substrats hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren als Tapete. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet eine Tapetenbeschichtung herzustellen. In einer Ausführungsform kann dabei das Substrat, die
Beschichtung und/oder die Oberfläche der Beschichtung gefärbt oder bedruckt sein. Besonders geeignet ist die Beschichtung ganz oder teilweise geprägt, insbesondere kann eine Kaltprägung durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass durch die Auswahl des wässrigen Beschichtungsmittels bzw. durch die Vorrichtung das Einbringen der Gase in das Beschichtungsmittel die Schaumart beeinflusst werden kann. Es ist dem Anwender also möglich, verschieden strukturierte Schäume oder verschieden dicke Schaumschichten auf das Substrat aufzubringen. Durch die Verwendung von wässrigen Beschichtungsmitteln wird sichergestellt, dass eine schnelle und gute Trocknung möglich ist. Es werden keine gesundheitsschädliche Stoffe bei dem Verarbeitungsprozess frei gesetzt. Ebenso ist das beschichtete Produkt frei von bekannten umweit- oder gesundheitsgefährdenden Substanzen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Substrate weisen eine Schicht auf, die in weiteren Schritten schnell und vielseitig weiterverarbeitet werden können. Durch die Vermeidung von gashaltigen Pigmenten ist eine Prägung besonders leicht durchzuführen. Die mechanische Beanspruchung der Prägewerkzeuge wird vermindert.
Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen beschichteten Substrate durch die Auswahl der Bindemittel eine gute Aufnahmefähigkeit oder Haftung für farbliche weitere Beschichtungen auf. Druckfarben können gut appliziert werden und führen zu einem festhaftenden Druckbild. Beispiel:
Es wird eine Mischung hergestellt aus
Wasser 51 ,5 %
Polyvinylacetat 19,3
Polyvinylalkohol 1 ,5
PVOAc/PVOH Copolymer 7,5
CaC03 20,0
Tensid auf PEG-Basis 0, 1
Wässrige Base 0,05
Stabilisator 0,05
Dabei werden die Pigmente vermählen und in der Dispersionsphase homogenisiert. Der pH wird auf ca. 7 eingestellt.
Viskosität ca. 3500 mPas, 25°C ( EN ISO 2555, Brookfield Viskosimeter)
Die Dichte beträgt ca. 1 ,45 g/cm3.
Die Mischung wird mit Luft aus Gas in einem Schaumgenerator zu einem Schaum verarbeitet,
Beschichtungsmittel/Luftverhältnis 55:45.
Aus diesem Schaum wird auf einem Stück Papier ( 10 x 10cm ) eine Schicht von 2 mm Stärke mit einem Rakel hergestellt.
Die Schicht wird bei 130°C für 30 sec in einem Umluft-Ofen getrocknet.
Es wird ein Papiersubstrat mit einer getrockneten Schicht erhalten, Schichtdicke ca. 1 ,8 mm. Die Oberfläche ist nicht klebrig, weich und kann geprägt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer geschäumten Beschichtung auf einem bahnförmigen Substrat, wobei das Substrat ganz oder teilweise mit einem Beschichtungsmittel beschichtet wird, die aufgetragene Schicht bei einer Temperatur oberhalb von 70 °C getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet dass das Beschichtungsmittel als Schaum aufgetragen wird, wobei ein wässriges Beschichtungsmittel enthaltend Polymere ausgewählt aus Poly(meth)acrylaten, Maleinatpolymeren oder Ethylenvinylacetatpolymeren eingesetzt wird, und das
Beschichtungsmittel durch ein zugeführtes inertes Gas geschäumt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum durch Einbringen von Luft, Stickstoff oder C02 und Gemischen als Gas in das Beschichtungsmittel gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel durch das Aufschäumen eine Verringerung der Dichte auf weniger als 80% des Ausgangswertes erreicht, insbesondere die Dichte unter 0,80 g/cm3 beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung nach der Trocknung eine Schichtdicke von 0, 1 bis 3 mm aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen durch IR-Strahler und/oder mit erhitzter Luft durchgeführt wird bei einer Temperatur über 80 °C, für einen Zeitraum unterhalb von 1 Minute.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trocken die
Beschichtung bedruckt und/oder geprägt wird, insbesondere durch Kaltprägung.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus hydrophile Polymeren aufgebaut ist, ausgewählt aus Polyesterfasern und/oder natürlichen Fasern, insbesondere Cellulose oder Lignin.
8. Wässriges Beschichtungsmittel zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, enthaltend mindestens ein Polymer, ausgewählt aus Poly(meth)acrylaten,
Maleinatpolymeren oder Ethylenvinylacetatpolymeren, Pigmente und/oder Füllstoffe, und weitere Additive, dadurch gekennzeichnet dass mindestens eine oberflächenaktive Substanz enthalten ist, und durch Einbringen von Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder Gemischen als Gas in das Beschichtungsmittel schäumbar ist.
9. Wässriges Beschichtungsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Beschichtungsmittel frei von entschäumenden Substanzen ist, insbesondere frei von
Silikonhaitigen, Fluor-basierten oder Kohlenwasserstoff-basierten Entschäumern.
10. Wässriges Beschichtungsmittel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel einen Festkörper von 30 bis 70 Gew-% aufweist und eine Viskosität von 500 bis 10000 mPas.
1 1. Wässriges Beschichtungsmittel nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel frei von expandierten oder expandierbaren Microhohlkugeln (microsphere) ist und keine Gas-entwicklenden Schaumbildner enthält.
12. Wässriges Beschichtungsmittel nach Anspruch 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel mit Gas geschäumt vorliegt, mit einer Dichte von weniger als 80% der Ausgangsdichte.
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