СПОСОБ ПОКРЫТИЯ СУБСТРАТОВ И СУБСТРАТОВ-НОСИТЕЛЕЙ Российский патент 2011 года по МПК B05D5/08 B05D7/04 

Предложенное изобретение относится к способу покрытия субстратов, а также покрытым субстратам, полученным вышеназванным способом.

В уровне техники существует требование изменить или улучшить поверхностные свойства субстратов путем покрытия. В частности, благодаря покрытиям можно улучшить твердость или стойкость относительно агрессивных веществ. Субстраты, которые были покрыты, могут обладать разнообразными свойствами. В области строительных материалов известны самые различные субстраты. В качестве субстратов используют твердые, то есть не гибкие субстраты, такие как камни или не гибкие облицовочные керамические плитки. Они расходуются в строительство на самых разных местах, например домах. Конечно, также существует очень большая область применения гибких строительных материалов. Здесь называют, в частности, гибкие облицовочные керамические плитки, которые можно применять, например, в качестве водонепроницаемой облицовки плавательных бассейнов. Преимуществом гибких строительных материалов является то, что они могут приводиться в соответствие с поверхностью подложки, без необходимости дорогостоящей подгонки субстрата. Кроме того, с гибкими строительными материалами можно создавать формы, которые почти не достижимы или только трудно достижимы с жесткими строительными материалами.

Кроме того, существует растущее требование к покрытой фанере, такой как, например, напольные панели или мебель, которые снабжены стойкой и устойчивой к царапанью поверхностью. В частности, в отношении высококачественной фанеры требования к свойствам поверхности всегда высокие.

Все эти субстраты объединяет то, что они должны обладать поверхностью, которая должна удовлетворять самые разные требования. Одно требование состоит в том, что они должны быть стойкими относительно агрессивных химикатов или воздействий окружающей среды. С другой стороны, в других областях предпочтительно, если строительные материалы обладают незначительной склонностью к загрязнению.

С другой стороны, благодаря нанесению покрытий существует возможность улучшить свойства поверхности в других областях, таких как, например, ткани и трикотаж. При этом стабильность соединения обеспечивают благодаря соответствующему субстрату, в то время как стойкость относительно агрессивных веществ или же склонность к загрязнению благодаря нанесенным покрытиям.

В случае гибких субстратов, в частности, необходимо, чтобы нанесенные покрытия являлись такими гибкими, чтобы они без отрицательного влияния на свою структуру следовали каждому формованию гибких субстратов. Только, если гибкий субстрат сгибается, на поверхности субстрата возникают напряжения. Конечно, эти напряжения не могут привести к тому, что на покрытие субстрата оказывается отрицательное влияние, например, путем образования трещин. В частности, в случае гибкого субстрата, который может служить в качестве защиты кромок, также при большом угле излома нанесенное покрытие не растрескивается.

Таким образом, в уровне техники известен способ нанесения покрытий на гибкие субстраты без отрицательного воздействия на покрытия путем формования субстрата.

Из международной заявки WO 99/15262 известен пропускающий вещества композиционный материал. При этом на пропускающий вещества носитель наносят покрытие, которое затем отверждают. Покрытие содержит неорганический компонент, причем неорганический компонент содержит, по меньшей мере, одно соединение из металла, полуметалла или смешанных металлов с, по меньшей мере, одним элементом с третьей до седьмой основной группы периодической таблицы элементов. Состав покрытия можно получить путем гидролиза на предварительной стадии. При этом может образоваться золь, который затем наносят на пропускающий вещества субстрат. Описанные в международной заявке WO 99/15262 пропускающие вещества композиционные материалы отличаются тем, что также при очень незначительных радиусах изгиба композиционных материалов не встречается никакого отрицательного воздействия на нанесенное покрытие.

Конечно, существует другая потребность оказывать воздействие на свойства поверхности таких гибких субстратов. Такое воздействие на субстраты может проводиться, например, посредством покрытий, которые наносят золь-гель-способом. Покрытия, нанесенные золь-гель-способом, описанные в уровне техники, конечно, обнаруживают проблему, что они могут наноситься только с относительно тонкой толщиной слоя. Кроме того, покрытия, нанесенные золь-гель-способом уровня техники, не пригодны для нанесения на гибкие субстраты, так как при механическом формовании субстрата они образуют трещины. Вследствие этого образования трещин больше не гарантируется, что субстрат полностью защищен покрытием. Напротив, агрессивные вещества, вследствие возникших трещин, могут попадать в субстрат и оказывать на него отрицательное воздействие.

В частности, при применении способа уровня техники невозможно наносить покрытия золь-гель-способом с большой толщиной слоя на гибкие субстраты.

Технической задачей, которая лежит в основе предложенного изобретения, является предоставление в распоряжение покрытых субстратов, которые имеют одно покрытие, которое надежно защищает субстрат от воздействий окружающей среды, причем субстрат также может быть гибким и на покрытие не оказывает отрицательное воздействие формование субстрата. В частности, клеи, которые служат для закрепления субстрата, не оказывают отрицательного воздействия на свойства и, в частности, свойства поверхности покрытых субстратов. Следующей задачей предложенного изобретения является предоставление в распоряжение способа приготовления таких улучшенных субстратов.

Решением технической задачи предложенного изобретения является способ покрытия субстратов, включающий стадии:

a) приготовление субстрата,

b) нанесение состава на первую сторону субстрата, причем состав содержит неорганическое соединение, а неорганическое соединение содержит, по меньшей мере, один металл и/или полуметалл, выбираемый из группы Sc, Y, Ti, Zr, Nb, V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, B, Al, In, Tl, Si, Ge, Sn, Zn, Pb, Sb, Bi или их смесей, и, по меньшей мере, один элемент, выбираемый из группы Те, Se, S, О, Sb, As, P, N, С, Ga или их смесей,

c) сушка состава, нанесенного на стадии b),

d) нанесение, по меньшей мере, одного покрытия на первую сторону субстрата, на которую на стадии (b) был нанесен состав, причем покрытие содержит силан общей формулы (Z¹)Si(OR)₃, причем Z¹ означает R, OR или Gly (Gly = 3-глицидилоксипропил), и R означает остаток алкила, имеющий от 1 до 18 атомов углерода, и все R могут быть одинаковыми или различными, оксидные частицы, выбираемые из оксидов Ti, Si, Zr, Al, Y, Sn, Zn, Се или их смесей, полимер и инициатор, и

e) сушка покрытия, нанесенного на стадии d)

f) нанесение, по меньшей мере, одного защитного слоя на вторую сторону субстрата и

g) необязательное нанесение, по меньшей мере, одного слоя, содержащего, по меньшей мере, один клей (клеевой слой), на защитный слой, нанесенный на стадии f).

Первая сторона покрытого субстрата является стороной, которая является видимой после предписанного применения. Соответственно этому вторая сторона покрытого субстрата является стороной, на которой покрытый субстрат наносят на основу при предписанном применении. Предпочтительно вторая сторона субстрата является обратной стороной первой стороны субстрата.

Способ предложенного изобретения не ограничен никакими специфическими субстратами. Субстраты могут быть как с открытыми порами, так и с закрытыми порами. В частности, субстрат на стадии а) может быть гибким и/или твердым субстратом. В предпочтительном варианте осуществления субстрат стадии а) является трикотажем, тканью, плетенкой, пленкой, подложкой и/или листовым продуктом.

Субстрат на стадии а) является предпочтительно в основном стабильным к температурам при температуре больше чем 100°С. Предпочтительно субстрат на стадии а) в основном стабилен к температурам при условиях сушки стадии с) и/или е).

В предпочтительном варианте осуществления неорганическое соединение стадии b) выбирают из TiO₂, Аl₂О₃, SiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, ВС, SiC, Fe₂O₃, SiN, SiP, алюмосиликатов, фосфатов алюминия, цеолитов, частично обменных цеолитов или их смесей. Предпочтительными цеолитами являются, например, ZSM-5, Na-ZSM-5 или Fe-ZSM-5 или аморфные микропористые смешенные оксиды, которые могут содержать до 20% негидролизуемых органических соединений, таких как, например, стекло на основе оксида ванадия и оксида кремния или стекол на основе оксида алюминия, оксида кремния и полутораоксида метилкремния.

Предпочтительно неорганическое соединение стадии b) имеет размер зерен от 1 нм до 10000 нм. Может быть предпочтительно, если предложенный согласно изобретению композиционный материал имеет, по меньшей мере, две фракции размеров зерен, по меньшей мере, одного неорганического соединения. Также может быть предпочтительно, если предложенный согласно изобретению субстрат имеет, по меньшей мере, две фракции размеров зерен, по меньшей мере, двух неорганических соединений. Соотношение размеров зерен может составлять от 1:1 до 1:10000, предпочтительно от 1:1 до 1:100. Количественное соотношение фракций размеров зерен в составе стадии b) может составлять предпочтительно от 0,01:1 до 1:0,01. Состав стадии b) предпочтительно является суспензией, которая предпочтительно является водной суспензией. Суспензия может предпочтительно иметь жидкость, выбираемую из воды, спирта, кислоты или их смеси.

В следующем предпочтительном варианте осуществления неорганическое соединение стадии b) можно получить путем гидролиза неорганического соединения, содержащего металл и/или полуметалл, на предварительной стадии. Гидролиз может проводить, например, с помощью воды и/или спирта. Гидролиз можно проводить в присутствии инициатора, который предпочтительно является кислотой или основанием, который предпочтительно является водной кислотой или основанием.

Начальную стадию неорганического соединения предпочтительно выбирают из нитрата металлов, галогенида металлов, карбоната металлов, алкоголята металлов, галогенида полуметаллов, алкоголята полуметаллов или их смесей. Предпочтительными начальными стадиями являются, например, алкоголяты титана, такие как, например, изопропилат титана, алкоголяты кремния, такие как, например, тетраэтоксисилан, аокоголяты циркония. Предпочтительными нитратами металлов являются, например, нитрат циркония. В предпочтительном варианте осуществления состав относительно гидролизуемой предварительной стадии, в расчете на гидролизуемую группу предварительной стадии, содержит, по меньшей мере, половину молярного соотношения воды, водяного пара или льда.

В предпочтительном варианте осуществления состав стадии b) является золем. В предпочтительном варианте осуществления необходимо применять возможные стандартные золи, такие как, например, золь нитрата титана, золь нитрата циркона или силиказоль.

Предпочтительно сушку состава стадии с) проводят посредством нагревания до температуры между 50°С и 1000°С. В предпочтительном варианте осуществления сушат в течение от 10 минут до 5 часов при температуре от 50°С до 100°С.

В следующем предпочтительном варианте осуществления на стадии d) сушат в течение от 1 секунды до 10 минут при температуре от 100°С до 800°С.

Сушка стадии с) может осуществляться с помощью нагретого воздуха, горячего воздуха, инфракрасного излучения, микроволнового излучения или электрически полученного тепла.

В предпочтительном варианте осуществления R в общей формуле (Z¹)Si(OR)₃ означает остаток алкила, имеющий 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и/или 18 атомов углерода.

В предпочтительном варианте осуществления покрытие стадии d) содержит второй силан общей формулы (Z²)_zSi(OR)_4-z, причем R означает остаток алкила, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, и Z² означает Н_аF_bС_n, причем а и b означают целые числа, все R могут быть одинаковыми или различными, a+b=1+2n, z=1 или 2, и n равно от 1 до 16, или в том случае, если Z¹ означает Gly, Z² означает Am (Am = 3-аминопропил), где z=1. Предпочтительно n равно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и/или 16. В предпочтительном варианте осуществления R в общей формуле (Z²)Si(OR)₃ означает остаток алкила, имеющий 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и/или 16 атомов углерода.

В предпочтительном варианте осуществления покрытие стадии d) содержит 3-глицидилоксипропилтриэтоксисилан и/или 3-глицидилоксипропилтриметоксисилан в качестве силана и/или 3-аминопропилтриметоксисилана и/или 3-аминопропилтриметоксисилана в качестве второго силана. Предпочтительно покрытие стадии d) содержит в качестве силана тетраэтоксисилан и в качестве второго силана силан формулы (H_aF_bC_n)_zSi(OR)_4-z, причем а и b означают целые числа, a+b=1+2n, z равно 1 или 2, и n равно от 1 до 16, и все R могут быть одинаковыми или различными, причем все R предпочтительно являются одинаковыми и содержат от 1 до 6 атомов углерода.

Далее предпочтительно покрытие стадии d) содержит тетраэтоксисилан, метилтриэтоксисилан, октилтриэтоксисилан и/или гексадецилтриметоксисилан в качестве силана и/или 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-тридекафтороктил-триэтоксисилан в качестве второго силана.

В предпочтительном варианте осуществления покрытие стадии d) в качестве инициатора содержит кислоту или основание, которое предпочтительно является водной кислотой или основанием.

Предпочтительно поверхность оксидных частиц, содержащихся в покрытии стадии d), является гидрофобной. На поверхности оксидных частиц покрытия стадии d) присутствуют предпочтительно связанные атомом кремния органические остатки X_1+2nC_n, причем n равно от 1 до 20 и Х означает водород и/или фтор. Органические остатки могут быть одинаковыми или различными. Предпочтительно n равно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и/или 20. Предпочтительными являются атомами кремния связанные группы метила, этила, пропила, бутила и/или пентила. В особенно предпочтительном варианте осуществления группы триметилсилила связаны на поверхности оксидных частиц. Органические остатки предпочтительно можно отщеплять и далее предпочтительно гидролизовать.

Оксидные частицы покрытия стадии d) можно выбирать из оксидов Ti, Si, Zr, Al, Y, Sn, Zn, Се или их смесей. Предпочтительно оксидные частицы покрытия стадии d) частично гидролизуют в реакционных условиях стадии d) на поверхности оксидных частиц. При этом образуются предпочтительно реактивные центры, которые взаимодействуют с органическими соединениями кремния покрытия стадии d). Эти органические соединения кремния можно соединять во время сушки стадии е) ковалентно с оксидными частицами посредством, например, связей -O-. Таким образом оксидные частицы ковалентно соединяются с отвержденным покрытием. Поэтому толщина слоев отвержденного покрытия далее может неожиданно увеличиваться.

Оксидные частицы могут иметь средний размер частиц от 10 до 1000 нм, предпочтительно от 20 до 500 нм, далее предпочтительно от 30 до 250 нм. Если покрытие должно быть прозрачным и/или бесцветным, то предпочтительно применяют только оксидные частицы, которые имеют средний размер частиц от 10 до 250 нм. Средний размер частиц относится к размеру частиц первичных частиц, или если оксиды представляют в качестве агломератов к размеру агломератов. Размер частиц определяют путем светорассеивающих методов, например с помощью прибора тип HORIBA LB 550® (фирма Retsch Technology).

При покрытии на стадии d) полимер имеет предпочтительно среднемассовую молекулярную массу, по меньшей мере, 3000 г/моль. Предпочтительной является среднемассовая молекулярная масса, по меньшей мере, 5000 г/моль, далее предпочтительно, по меньшей мере, 6000 г/моль и больше всего предпочтительно, по меньшей мере, 10000 г/моль.

Предпочтительно полимер покрытия стадии d) имеет среднюю степень полимеризации, по меньшей мере, 50. В следующем предпочтительном варианте осуществления средняя степень полимеризации является, по меньшей мере, 80, далее предпочтительно, по меньшей мере, 95 и больше всего предпочтительно, по меньшей мере, 150. Предпочтительно полимер покрытия стадии d) выбирают из полиамида, сложного полиэфира, эпоксидных смол, конденсата меламина и формальдегида, уретанполиоловой смолы или их смесей.

Предпочтительно на стадии d) на субстрат наносят столько покрытия, что после сушки на стадии е) на субстрате присутствует слой сухого покрытия с толщиной слоя от 0,05 до 10 мкм. Предпочтительно на сухом субстрате присутствует покрытие стадии d) с толщиной слоя от 0,1 мкм до 9 мкм, далее предпочтительно от 0,2 мкм до 8 мкм и больше всего предпочтительно от 0,3 мкм до 7 мкм.

Сушку покрытия на стадии е) можно проводить любым способом, который известен специалисту в данной области. В частности, сушку можно проводить в печах. Далее предпочтительной является сушка в воздушных печах, в сушильных печах с циркуляцией воздуха, микроволновых печах или путем инфракрасного облучения. Предпочтительно, в частности, сушку можно проводить с помощью способов и времени сушки стадии с). В предпочтительном варианте осуществления покрытие стадии е) сушат посредством нагревания до температуры между 50°С и 1000°С.

В следующем предпочтительном варианте осуществления перед нанесением покрытия на стадии b) и/или d) можно наносить, по меньшей мере, одно другое покрытие. Таким другим покрытием может быть, например, печать. Такую печать можно наносить с помощью любого способа печати, который известен специалисту в данной области, в частности способом офсетной печати, способом флексографской печати, тампонной печати или способом струйной печати.

В следующем варианте осуществления можно наносить, по меньшей мере, одно покрытие после нанесения покрытия на стадии d). Это другое покрытие не является ограниченным и может быть любым покрытием, которое известно специалисту в данной области. В частности, данным покрытием также может быть печать. Также в данном случае печать можно наносить с помощью любого способа печати, который известен специалисту в данной области, в частности способом офсетной печати, способом флексографской печати, тампонной печати или способом струйной печати.

Предпочтительно защитный слой на стадии f) после сушки в основном не имеет никаких пор и дальше предпочтительно не имеет никаких пор. Под понятием поры в этой связи понимают отверстия (микроотверстия) в защитном слое. Защитные слои, как правило, в основном не имеют никаких пор.

Защитный слой на стадии f) содержит предпочтительно пленкообразующие полимеры, которые предпочтительно выбирают из дисперсий искусственных смол, эмульсий искусственных смол, поливинилового спирта, модифицированного поливинилового спирта, поливинилацетата, модифицированного поливинилацетата, ангидрида полималеиновой кислоты, простого поливинилметилового эфира, сополимеризата простого винилметилового эфира и ангидрида малеиновой кислоты, простого поливинилбутилового эфира, сополимеризата простого винилбутилового эфира и стирола, полиуретана, конденсата меламинформальдегида, мочевиномеламинового конденсата или их смесей. Пленкообразующие полимеры можно наносить предпочтительно в виде раствора, эмульсии и/или дисперсии.

Нанесенный на обратную сторону защитный слой должен препятствовать тому, что вещества, нанесенные на защитный слой, могут проникать в субстрат и/или затем нанесенные слои. Таким образом, благодаря защитному слою можно укрепить покрытый субстрат с помощью самых различных методов или вещества на самых различных подложках. Предпочтительно это укрепление проводят путем приклеивания с помощью пригодных клеев. Далее предпочтительно можно применять все клеи, которые указаны далее внизу для необязательного клеевого слоя.

Защитный слой предпочтительно можно наносить на жидкое покрытие. Далее предпочтительно, что нанесенное покрытие, на которое наносят защитный слой, сушат после нанесения.

Предпочтительно можно наносить один или несколько защитных слоев.

Защитный слой предпочтительно имеет толщину слоя в сухом состоянии от 1 до 100 мкм, далее предпочтительно от 2 до 80 мкм и больше всего предпочтительно от 3 до 70 мкм. Далее предпочтительно защитный слой имеет толщину слоя в сухом состоянии от 4 до 60 мкм, далее предпочтительно от 5 до 50 мкм и больше всего предпочтительно от 6 до 20 мкм.

Предпочтительно клеевой слой, необязательно нанесенный на стадии g), содержит клей, выбираемый из группы, содержащей дисперсионные клеи, клеи в виде раствора, крахмальный клейстер, синтетические клеи, клеи холодного отверждения, термоклеи, легкоплавкие клеи, монтажные клеи, обойный клейстер, физически затвердевающие клеи, химически затвердевающие клеи, однокомпонентные клеи, многокомпонентные клеи, двухкомпонентные клеи, клеи из аминопластов, клеи из фенопластов, контактные клеи, клеи, чувствительные к давлению, двухкомпонентные отверждающиеся клеи, пластизольные клеи, животные клеи, карбамидные клеи или их смеси.

Необязательный клеевой слой (стадия g)) можно наносить предпочтительно из жидких составов для покрытия. Далее предпочтительно, что нанесенная клеевая масса, из которой наносят клеевой слой, сушат после нанесения. Клеи можно наносить предпочтительно в виде раствора, эмульсии и/или дисперсии. Альтернативно является возможным нанесение клеев из расплавов.

Необязательный клеевой слой (стадия g)) предпочтительно имеет толщину слоя в сухом состоянии от 1 до 100 мкм, далее предпочтительно от 2 до 80 мкм и больше всего предпочтительно от 3 до 70 мкм. Далее предпочтительно опциональный клеевой слой (стадия g)) имеет толщину слоя в сухом состоянии от 4 до 60 мкм, далее предпочтительно от 5 до 50 мкм и больше всего предпочтительно от 6 до 20 мкм.

Предпочтительно можно наносить один или несколько необязательных клеевых слоев.

Следующим объектом предложенного изобретения является покрытый субстрат, который получают вышеназванным способом.

Следующим объектом предложенного изобретения является способ нанесения вышеназванного покрытого субстрата на субстрат-носитель, включающий стадии:

a) предоставление субстрата-носителя

b) необязательное нанесение, по меньшей мере, одного слоя, содержащего, по меньшей мере, один клей (клеевой слой), на, по меньшей мере, одну сторону субстрата-носителя и

c) приклеивание покрытого субстрата на субстрат-носитель, причем вторая сторона покрытого субстрата указывает в направлении субстрата-носителя и/или в направлении необязательно нанесенного клеевого слоя субстрата-носителя.

Если на стадии b) клеевой слой наносят на больше чем одну сторону субстрата-носителя, таким образом, достаточно, если покрытый субстрат наносят только на, по меньшей мере, одну сторону субстрата-носителя. Первая сторона покрытого субстрата является видимой после нанесения на субстрат-носитель после предписанного применения субстрата-носителя.

Если покрытый субстрат должен служить в качестве защиты кромок, то предпочтительно на стадии b) клеевой слой наносят на, по меньшей мере, две соседние стороны субстрата-носителя.

Предпочтительно субстрат-носитель на стадии а) является гибким или твердым субстратом, который предпочтительно выбирают из древесно-стружечных плит, необработанных древесно-стружечных плит, деревянных панелей, пластмассовых панелей, паркетного пола, шпона, фанеры или их комбинаций.

Если покрытый субстрат имеет клеевой слой, то на субстрат-носитель на стадии b) предпочтительно не наносят никакого клеевого слоя. Альтернативно, если покрытый субстрат не имеет никакого клеевого слоя, то предпочтительно на субстрат-носитель на стадии b) наносят клеевой слой. Конечно, также возможно, что клеевой слой не наносят ни на покрытый субстрат, ни на субстрат-носитель. В данном случае происходит приклеивание покрытого субстрата на субстрат-носитель на стадии с) предпочтительно путем воздействия повышенного давления и/или повышенной температуры, и при этом покрытый субстрат предпочтительно склеивают с субстратом-носителем.

Предпочтительный необязательный клеевой слой стадии b) содержит клей, выбираемый из группы, содержащей дисперсионные клеи, клеи в виде раствора, крахмальный клейстер, синтетические клеи, клеи холодного отверждения, термоклеи, легкоплавкие клеи, монтажные клеи, обойный клейстер, физически затвердевающие клеи, химически затвердевающие клеи, однокомпонентные клеи, многокомпонентные клеи, двухкомпонентные клеи, клеи из аминопластов, клеи из фенопластов, контактные клеи, клеи, чувствительные к давлению, двухкомпонентные отверждающиеся клеи, пластизольные клеи, животные клеи, карбамидные клеи или их смеси.

Необязательный клеевой слой (стадия b)) можно наносить предпочтительно из жидких составов для покрытия. Далее предпочтительно, что нанесенную клеевую массу, из которой наносят клеевой слой, сушат после нанесения. Клеи можно наносить предпочтительно в виде раствора, эмульсии и/или дисперсии. Альтернативно является возможным нанесение клеев из расплавов.

Необязательный клеевой слой (стадия b)) предпочтительно имеет толщину слоя в сухом состоянии от 1 до 100 мкм, далее предпочтительно от 2 до 80 мкм и больше всего предпочтительно от 3 до 70 мкм. Далее предпочтительно опциональный клеевой слой имеет толщину слоя в сухом состоянии от 4 до 60 мкм, далее предпочтительно от 5 до 50 мкм и больше всего предпочтительно от 6 до 20 мкм.

Предпочтительно можно наносить один или несколько необязательных клеевых слоев.

Приклеивание покрытого субстрата на субстрат-носитель на стадии с) проводят предпочтительно при применении повышенного давления и/или повышенной температуры. Предпочтительно приклеивание проводят путем прессования.

Предпочтительно давление во время приклеивания на стадии с) составляет от 1 до 100 Н/м², далее предпочтительно от 2 до 75 Н/м² и больше всего предпочтительно от 3 до 50 Н/м². Далее предпочтительно давление во время приклеивания на стадии с) составляет от 4 до 30 Н/м², далее предпочтительно от 5 до 25 Н/м² и больше всего предпочтительно от 6 до 20 Н/м².

Предпочтительно температура во время приклеивания на стадии с) составляет от 30 до 300°С, далее предпочтительно от 40 до 250°С и больше всего предпочтительно от 50 до 220°С.

Продолжительность, с которой покрытый субстрат прессуют на субстрат-носитель, составляет предпочтительно от 1 секунды до 60 минут, далее предпочтительно от 30 секунд до 50 минут и больше всего предпочтительно от 1 минуты до 40 минут.

Как давление во время приклеивания, температуру, так и продолжительность прессования можно варьировать в зависимости от применяемого клея.

Покрытый субстрат и субстрат-носитель предпочтительно в основном стабильны к воздействию температур при условиях приклеивания стадии с) и далее предпочтительно стабильны к воздействию температур.

Покрытый субстрат-носитель предпочтительно является напольной панелью и/или фанерой. Также возможно наносить покрытый субстрат в качестве защиты кромок на субстрат-носитель. Предметами, снабженными предложенной согласно изобретению фанерой, могут также быть мебель, составляющие мебели, двери и/ил окна.

Покрытые субстраты и покрытые субстраты-носители предложенного изобретения неожиданно показывают очень высокую гибкость. Если субстрат является гибким, то субстрат можно сгибать без разрушения или растрескивания нанесенных покрытий. В частности, можно нанести, таким образом, покрытия на гибкие керамические плитки, которые приспосабливаются к контуру подложки без отрицательного влияния на покрытие. В качестве покрытия можно, как уже представлено, наносить самые разные защитные слои, в частности защитные слои против агрессивных химикатов или грязеотталкивающие покрытия.

Кроме того, неожиданно оказывается, что с помощью способа предложенного изобретения можно нанести толстые покрытия, причем избегают нанесения многослойным способом. Это оказывается, в частности, предпочтительно, если слои, устойчивые к царапанью, наносят на полимерные подложки. Кроме того, неожиданно, что покрытый субстрат предложенного изобретения является обратимо растяжимым и очищаемым.

Покрытые субстраты-носители предложенного изобретения и, в частности, предпочтительно напольные панели и/или фанера имеют поверхность, устойчивую к царапанью и стойкую относительно химикатов. Здесь они превосходят покрытые субстраты-носители уровня техники.

Примеры

Пример по изобретению

Получение покрытого субстрата

Получение состава

В емкость с мешалкой помещают 674,56 г дистиллированной воды, 271,48 г этанола (96%-ного) и 93,376 г концентрированной азотной кислоты. К данной смеси при перемешивании добавляют 11,97 г Dolapix СЕ 64 (органического диспергатора и разжижителя (полиэлектролита) для разжижения оксидной керамики, производитель: Zschimmer & Schwarz GmbH & Со. KG, D-56112 Lahnstein).

Затем в смеси последовательно диспергируют соответственно 518,04 г оксидов алюминия MZS 1 и MZS 3 фирмы Martinswerke и полученную смесь перемешивают в течение 12 часов.

К дисперсии добавляют 16,66 г тетраэтоксисилана, 16,66 г метилтриэтоксисилана и 33,32 г глицидилоксипропилтриметоксисилана и перемешивают в течение 24 часов.

Дисперсию перемешивают с 2,117 г 25%-ного раствора аммиака и затем наносят так много дисперсии на нетканый материал PET (полиэтилентерефталатный нетканый материал, Freudenberg FK 22345), что после сушки присутствует масса покрытия 220 г/м². Нанесенный состав затем сушат при комнатной температуре и затем нагревают в печи в течение 10 секунд до температуры 220°С. Данный комбинированный материал служит в качестве основного материала для следующего покрытия.

Получение второго покрытия

298,95 г глицидилоксипропилтриэтоксисилана (ГЛИЭО) перемешивают с 25,65 г 1,0%-ной азотной кислоты в воде без минеральных солей до тех пор, пока смесь не станет прозрачной. Затем к смеси добавляют 417,93 г 15%-ной дисперсии аэрозила R 812S в этаноле, денатурированной метилэтилкетоном. После одночасового перемешивания к смеси медленно добавляют 257,47 г 3-аминопропилтриэтоксисилана (АМЭО). При этом температуру ограничивают максимально 40°С. После добавления АМЭО смесь перемешивают в течение 18 часов при комнатной температуре.

От полученной второй массы для покрытия с помощью ракели покрытие наносят на основной материал. Затем сушат в течение 30 минут при температуре 120°С. Сухую вторую массу для покрытия определяют гравиметрическим способом 30 г/м².

Получение защитного слоя

Обратную сторону нетканого материала, снабженную составом и покрытием, покрывают дисперсией искусственной смолы (Wormalit VN 6035-22, Henkel KGaA) в качестве защитного слоя с помощью ракели. Толщина слоя после сушки при комнатной температуре составляет около 8 мкм.

Покрытый нетканый материал PET при сгибании показывает очень хорошую гибкость. Нанесенные слои не откалываются. Кроме того, покрытый нетканый материал PET очень устойчив к царапанью, обратимо растяжим и износостоек согласно DIN EN 259-1. Полученная поверхность является гладкой, без трещин и с шелковистым блеском. Кроме того, оказывается, что жизнеспособность полученного согласно изобретению состава для покрытия является очевидно удлиненной. Следовательно, предложенный согласно изобретению состав для покрытия можно проще и эффективнее обрабатывать.

Получение покрытого субстрата-носителя

Субстрат-носитель 1

На необработанную древесностружечную плиту (19 мм толщиной) в качестве субстрата-носителя на одну сторону вручную наносят поливинилацетатный клей. На данную древесностружечную плиту приклеивают покрытый нетканый материал PET с защитным слоем на нанесенный слой клея. Данный комбинированный материал нагревают при температуре 60°С в течение 10 минут с помощью нагреваемого пресса и получают покрытый субстрат-носитель 1.

Субстрат-носитель 2

На необработанную древесностружечную плиту (19 мм толщиной) в качестве субстрата-носителя на одну сторону вручную наносят карбамидный клей (около 100 г/м² сушат). На данную древесностружечную плиту приклеивают покрытый нетканый материал PET с защитным слоем на нанесенный слой клея. Данный комбинированный материал нагревают при температуре 90°С в течение 5 минут с помощью нагреваемого пресса и получают покрытый субстрат-носитель 2.

Получение покрытого субстрата-носителя в качестве защиты кромок

Защита кромок 1

На одну кромку древесностружечной плиты толщиной 19 мм наносят термоклей, содержащий сополимер этилена с винилацетатом. На данную покрытую кромку наносят покрытый нетканый материал PET с защитным слоем на нанесенный слой клея и полученную таким образом кромку машинным способом приклеивают при температуре 215°С и при повышенном давлении.

Защита кромок 2

На одну кромку из АВС пластмассы наносят термоклей. На данную покрытую кромку наносят покрытый нетканый материал PET с защитным слоем на нанесенный слой клея и полученную таким образом кромку приклеивают при температуре 215°С и при повышенном давлении машинным способом.

Покрытые субстраты-носители и защиты кромок предложенного изобретения являются очень устойчивыми к царапанью, обратимо растяжимыми и износостойкими согласно DIN EN 259-1. Полученные поверхности является гладкими, без трещин и блестящими. Полученная кромка не разорвана.

Предложенное изобретение относится к способу покрытия субстратов. На первой стадии приготавливают субстрат. Наносят состав на первую сторону субстрата. Состав содержит неорганическое соединение, содержащее по меньшей мере один металл и/или полуметалл, выбираемый из группы Sc, Y, Ti, Zr, Nb, V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, B, Al, In, Tl, Si, Ge, Sn, Zn, Pb, Sb, Bi или их смесей, и по меньшей мере один элемент, выбираемый из группы Те, Se, S, О, Sb, As, P, N, С, Ga или их смесей. Затем проводят сушку состава. Далее наносят по меньшей мере одно покрытие на первую сторону субстрата, на которую был нанесен состав. Состав покрытия содержит силан общей формулы (Z¹)Si(ОR)₃, оксидные частицы, полимер и инициатор. Z¹ означает R, OR или Gly (Gly = 3-глицидилоксипропил). R означает остаток алкила, имеющий от 1 до 18 атомов углерода. Все R могут быть одинаковыми или различными. Оксидные частицы выбирают из оксидов Ti, Si, Zr, Al, Y, Sn, Zn, Се или их смесей. Проводят сушку покрытия. Далее наносят по меньшей мере один защитный слой на вторую сторону субстрата. Дополнительно может быть нанесен по меньшей мере один слой, содержащий клей (клеевой слой), на защитный слой. Техническим результатом изобретения является защита от воздействий окружающей среды, исключение деформации верхней поверхности субстрата. 4 н. и 34 з.п. ф-лы.

1. Способ покрытия субстратов, включающий стадии:
a) приготовление субстрата,
b) нанесение состава на первую сторону субстрата, причем состав содержит неорганическое соединение, и неорганическое соединение содержит, по меньшей мере, один металл и/или полуметалл, выбираемый из группы Sc, Y, Ti, Zr, Nb, V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, B, Al, In, Tl, Si, Ge, Sn, Zn, Pb, Sb, Bi или их смесей, и, по меньшей мере, один элемент, выбираемый из группы Те, Se, S, О, Sb, As, P, N, С, Ga или их смесей,
c) сушка состава, нанесенного на стадии b),
d) нанесение по меньшей мере одного покрытия на первую сторону субстрата, на которую на стадии (b) был нанесен состав, причем покрытие содержит силан общей формулы (Z¹)Si(ОR)₃, причем Z¹ означает R, OR или Gly (Gly = 3-глицидилоксипропил), и R означает остаток алкила, имеющий от 1 до 18 атомов углерода, и все R могут быть одинаковыми или различными, оксидные частицы, выбираемые из оксидов Ti, Si, Zr, Al, Y, Sn, Zn, Се или их смесей, полимер и инициатор, и
e) сушка покрытия, нанесенного на стадии d),
f) нанесение по меньшей мере одного защитного слоя на вторую сторону субстрата, и
g) необязательное нанесение по меньшей мере одного слоя, содержащего клей (клеевой слой) на защитный слой, нанесенный на стадии f).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что субстратом на стадии а) является гибкий и/или жесткий субстрат.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что субстрат стадии а) является трикотажем, тканью, плетенкой, пленкой, подложкой и/или листовым металлом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что субстрат на стадии а) в основном стабилен к температурам при температуре больше чем 100°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что субстрат на стадии а) в основном стабилен к температурам при условиях сушки стадии с) и/или е).

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что неорганическое соединение стадии b) выбирают из TiO₂, Аl₂О₃, SiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, ВС, SiC, Fе₂O₃, SiN, SiP, алюмосиликатов, фосфатов алюминия, цеолитов, частично обменных цеолитов или их смесей.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что неорганическое соединение стадии b) имеет размер зерен от 1 до 10000 нм.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав стадии b) является суспензией, которая предпочтительно является водной суспензией.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что неорганическое соединение стадии b) можно получить путем гидролиза форпродукта неорганического соединения, содержащего металл и/или полуметалл.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что форпродукт неорганического соединения предпочтительно выбирают из нитрата металлов, галогенида металлов, карбоната металлов, алкоголята металлов, галогенида полуметаллов, алкоголята полуметаллов или их смесей.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав стадии b) содержит инициатор.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что инициатор является кислотой или основанием, которое предпочтительно является водной кислотой или основанием.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав стадии b) является золем.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку состава стадии с) проводят путем нагревания до температуры между 50°С и 1000°С.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие стадии d) содержит второй силан общей формулы (Z²)_zSi(OR)_4-z, причем R означает остаток алкила, имеющий от 1 до 8 атомов углерода, и Z² означает Н_аF_bС_n, причем а и b означают целые числа, все R могут быть одинаковыми или различными, a+b=1+2n, z=1 или 2, и n равно от 1 до 16, или в том случае, если Z¹ означает Gly, Z² означает Am (Аm = 3-аминопропил), где z=1.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие стадии d) содержит 3-глицидилоксипропилтриэтоксисилан и/или 3-глицидилоксипропилтриметоксисилан в качестве силана и/или 3-аминопропилтриметоксисилан и/или 3-аминопропилтриметоксисилан в качестве второго силана.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие стадии d) содержит в качестве силана тетраэтоксисилан и в качестве второго силана силан формулы (H_aF_bC_n)_zSi(OR)_4-z, причем а и b означают целые числа, a+b=1+2n, z равно 1 или 2, и n равно от 1 до 16, и все R могут быть одинаковыми или различными, причем все R предпочтительно являются одинаковыми и содержат от 1 до 6 атомов углерода.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие стадии d) содержит тетраэтоксисилан, метилтриэтоксисилан, октилтриэтоксисилан и/или гексадецилтриметоксисилан в качестве силана и/или 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-тридекафтороктилтриэтоксисилан в качестве второго силана.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие стадии d) в качестве инициатора содержит кислоту или основание, которое предпочтительно является водной кислотой или основанием.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность оксидных частиц, содержащихся в покрытии стадии d), является гидрофобной.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхности оксидных частиц покрытия стадии d) присутствуют предпочтительно связанные атомом кремния органические остатки X_1+2nC_n, причем n равно от 1 до 20, и Х означает водород и/или фтор.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимер покрытия стадии d) имеет среднемассовую молекулярную массу, по меньшей мере, 3000 г/моль.

23. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимер покрытия стадии d) имеет среднюю степень полимеризации, по меньшей мере, 50.

24. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимер покрытия стадии d) выбирают из полиамида, сложного полиэфира, эпоксидных смол, конденсата меламина и формальдегида, уретан-полиольной смолы или их смесей.

25. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии d) на субстрат наносят столько покрытия, что после сушки на стадии е) на субстрате присутствует слой сухого покрытия с толщиной слоя от 0,05 до 10 мкм.

26. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением покрытия на стадии b) и/или d) наносят по меньшей мере одно другое покрытие.

27. Способ по п.1, отличающийся тем, что после нанесения покрытия на стадии d) наносят по меньшей мере одно другое покрытие.

28. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку состава стадии е) проводят посредством нагревания до температуры между 50°С и 1000°С.

29. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный слой на стадии f) после сушки в основном не имеет никаких пор.

30. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный слой на стадии f) содержит предпочтительно пленкообразующие полимеры, которые предпочтительно выбирают из дисперсий искусственных смол, эмульсий искусственных смол, поливинилового спирта, модифицированного поливинилового спирта, поливинилацетата, модифицированного поливинилацетата, ангидрида полималеиновой кислоты, простого поливинилметилового эфира, сополимеризата простого винилметилового эфира и ангидрида малеиновой кислоты, простого поливинилбутилового эфира, сополимеризата простого винилбутилового эфира и стирола, полиуретана, конденсата меламинформальдегида, мочевиномеламинового конденсата или их смесей.

31. Способ по меньшей мере одному из пп.1-30, отличающийся тем, что клеевой слой, необязательно нанесенный на стадии g), содержит клей, выбираемый из группы, содержащей дисперсионные клеи, клеи в виде раствора, крахмальный клейстер, синтетические клеи, клеи холодного отверждения, термоклеи, легкоплавкие клеи, монтажные клеи, обойный клейстер, физически затвердевающие клеи, химически затвердевающие клеи, однокомпонентные клеи, многокомпонентные клеи, двухкомпонентные клеи, клеи из аминопластов, клеи из фенопластов, контактные клеи, клеи, чувствительные к давлению, двухкомпонентные отверждающиеся клеи, пластизольные клеи, животные клеи, карбамидные клеи или их смеси.

32. Способ нанесения покрытого субстрата по меньшей мере одному из пп.1-31 на субстрат-носитель, включающий стадии:
a) приготовление субстрата-носителя,
b) необязательное нанесение по меньшей мере одного слоя, содержащего по меньшей мере один клей (клеевой слой) на по меньшей мере одну сторону субстрата-носителя, и
c) приклеивание покрытого субстрата на субстрат-носитель, причем вторая сторона покрытого субстрата указывает в направлении субстрата-носителя и/или в направлении опционально нанесенного клеевого слоя субстрата-носителя.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что субстрат-носитель на стадии а) является гибким или жестким субстратом.

34. Способ по п.32, отличающийся тем, что субстрат-носитель выбирают из древесно-стружечных плит, необработанных древесно-стружечных плит, деревянных панелей, пластмассовых панелей, паркетного пола, шпона, фанеры или их комбинаций.

35. Способ по п.32, отличающийся тем, что необязательный клеевой слой стадии b) содержит клей, выбираемый из группы, содержащей дисперсионные клеи, клеи в виде раствора, крахмальный клейстер, синтетические клеи, клеи холодного отверждения, термоклеи, легкоплавкие клеи, монтажные клеи, обойный клейстер, физически затвердевающие клеи, химически затвердевающие клеи, однокомпонентные клеи, многокомпонентные клеи, двухкомпонентные клеи, клеи из аминопластов, клеи из фенопластов, контактные клеи, клеи, чувствительные к давлению, двухкомпонентные отверждающиеся клеи, пластизольные клеи, животные клеи, карбамидные клеи или их смеси.

36. Способ по по меньшей мере одному из пп.32-35, отличающийся тем, что приклеивание покрытого субстрата на субстрат-носитель на стадии с) проводят при использовании повышенного давления и/или повышенной температуры.

37. Покрытый субстрат-носитель, полученный по по меньшей мере одному из пп.32-37, который является напольной панелью и/или фанерой.

38. Применение покрытого субстрата-носителя, полученного по одному из пп.32-37 в качестве напольной панели и/или фанеры.