EP-4737884-A1 - METHOD FOR PREDICTING WETTABILITY OF THE SURFACE OF A WOOD-BASED MATERIAL BOARD

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Online-Verfahren zur Vorhersage der Benetzbarkeit der Oberfläche einer Holzwerkstoffplatte, wobei als Parameter für die Benetzbarkeit der Oberfläche der Holzwerkstoffplatte die Feuchte der Oberfläche mittels NIR-Spektroskopie bestimmt wird und einem Benetzungsgrad der Oberfläche der Holzwerkstoffplatte zugeordnet wird.

Inventors

• KALWA, NORBERT
• ZHANG, JINMING
• Seidack, Georg

Assignees

• Flooring Technologies Ltd.

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241029

Claims (12)

1. Online-Verfahren zur Vorhersage der Benetzbarkeit der Oberfläche einer Holzwerkstoffplatte, wobei als Parameter für die Benetzbarkeit der Oberfläche der Holzwerkstoffplatte die Feuchte der Oberfläche mittels NIR-Spektroskopie bestimmt wird und einem Benetzungsgrad der Oberfläche der Holzwerkstoffplatte zugeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: - Bereitstellen von Holzwerkstoffplatten mit jeweils unterschiedlich definierter Oberflächenfeuchte als Referenzproben, - Aufnahme von mindestens einem NIR-Spektrum von jeder dieser Referenzproben unter Verwendung von mindestens einem NIR-Messkopf in einem Wellenlängenbereich zwischen 1000 nm und 2000 nm, bevorzugt zwischen 1400 nm und 1600, insbesondere bevorzugt zwischen 1400 nm und 1550 nm, - Zuordnen der unterschiedlichen definierten Oberflächenfeuchte der Referenzproben zu den aufgenommenen NIR-Spektren der jeweiligen Referenzproben, - Auftragen eines Benetzungsmittels auf die Oberfläche jeder dieser vermessenen Referenzproben mit jeweils unterschiedlich definierter Oberflächenfeuchte und Bestimmen des jeweiligen Benetzungsgrades; - Erstellen eines Kalibriermodells für den Zusammenhang zwischen den Daten der aufgenommenen NIR-Spektren und den dazugehörigen Oberflächenfeuchten als Maß für die dazu korrespondierenden Benetzungsgrade mittels einer multivariaten Datenanalyse; - Bereitstellen von mindestens einer Holzwerkstoffplatte mit unbekannter Oberflächenfeuchte; - Aufnehmen von mindestens einem NIR-Spektrum der mindestens einen Holzwerkstoffplatte mit unbekannter Oberflächenfeuchte unter Verwendung von mindestens einem NIR-Messkopf in einem Wellenlängenbereich zwischen 1000 nm und 2000 nm, bevorzugt zwischen 1400 nm und 1600, insbesondere bevorzugt zwischen 1400 nm und 1550 nm, und - Bestimmen der Oberflächenfeuchte als Maß für die dazu korrespondierenden Benetzungsgrade durch Vergleich des für die Holzwerkstoffplatte aufgenommenen NIR-Spektrums mit dem erstellten Kalibriermodell.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Oberflächenfeuchte der Holzwerkstoffplatte vor dem Auftrag einer Beschichtung, insbesondere vor dem Auftrag eines Walzgrundes, einer Grundierungsschicht und/oder einer Druckschicht, erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenfeuchte bis zu einer Eindringtiefe in die Holzwerkstoffplatte von bis zu 0,2 mm, bevorzugt von bis 0,15 mm, insbesondere bevorzugt von bis zu 0,15 mm bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu vermessende Oberfläche der Holzwerkstoffplatte mit einer Presshaut oder Verrottungsschicht versehen ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass als Benetzungsmittel ein wässriges Harz, bevorzugt ein eingefärbtes wässriges Harz, wasserhaltige Leime, wie PVAc-Leim, eine wässrige Grundierung auf Basis von Acrylaten oder Isocyanaten, verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der Oberflächenfeuchte Daten aus dem gesamten aufgenommenen Spektralbereich, bevorzugt aus dem aufgenommenen Bereich zwischen 1400 nm und 1600, insbesondere bevorzugt zwischen 1400 nm und 1550 nm, verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu vermessende Holzwerkstoffplatte eine Span-, eine mitteldichte Faser (MDF)-, hochdichte Faser (HDF)- oder eine Sperrholzplatte oder eine Holz-Kunststoff-Komposit-Platte (WPC) ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Oberflächenfeuchte der Holzwerkstoffplatte vor dem Einbringen der Holzwerkstoffplatte in eine Produktionslinie zur Beschichtung von Holzwerkstoffplatten erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine NIR-Messkopf sich quer zur Laufrichtung der zu vermessenden Holzwerkstoffplatte bewegt und über die gesamte Breite des Transportbandes traversiert.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine NIR-Messkopf mehrere Spektren pro Minute, bevorzugt bis zu acht Spektren pro Minute aufnimmt, aus denen ein Mittelwert über die Anzahl der aufgenommenen Spektren gebildet wird.
12. Verwendung der mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche bestimmten Parameter der Oberflächenfeuchte zur Steuerung mindestens einer Produktionslinie zur Beschichtung von Holzwerkstoffplatten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorhersage der Beschichtbarkeit bzw. Benetzbarkeit der Oberfläche einer Holzwerkstoffplatte und die Verwendung der mittels dieses Verfahrens gewonnenen Parameter. Beschreibung Bei der Herstellung von dekorativen Oberflächen auf Holzwerkstoffen kommen seit Jahrzehnten unterschiedliche Technologien zum Einsatz. Während man zunächst einfache unifarbene Dekore oder Zweifarbdekore direkt auf die Platte aufbrachte, kamen mit der Kurztaktpressen-Technologie auch hochwertige Drucke auf Papier zum Einsatz. Dabei hat sich in den letzten Jahren wieder eine Tendenz zu einer Direktbedruckung dieser Oberflächen entwickelt, auch getrieben durch die Fortschritte, die bei der Digitaldruck-Technologie zu beobachten sind. Wobei diese Technologie anders als in der Vergangenheit mehr und mehr lösemittelfrei ist. Diese Technologien kommen auf Anlagen zum Einsatz, die mit hohen Geschwindigkeiten mehrere hunderttausend Quadratmeter pro Tag produzieren können. Bei derartig hohen Produktionsgeschwindigkeiten muss natürlich gewährleistet sein, dass der Prozess nicht durch Probleme der Vorprodukte gestört wird. Ein wesentlicher Punkt ist dabei, dass die Grundierung der Holzwerkstoff-Platte (HWS-Platte) qualitativ einwandfrei ist. Qualitativ einwandfrei bedeutet dabei, dass die Grundierung sowohl von der Menge als auch von der Verteilung über die gesamte Platte im Rahmen der Vorgaben liegt. Dies gilt, wie sich gezeigt hat, insbesondere bei digital aufgedruckten Dekoren. Hier können bereits geringe Variationen in der (Farb)grundierung zu deutlich sichtbaren Farbunterschieden führen. Wegen der hohen Produktionsgeschwindigkeiten werden die Farbunterschiede allerdings bestenfalls frühstens nach dem Druck bemerkt. Dann sind aber schon eine größere Menge an Platten in der Produktionslinie. Teilweise wurde der Farbunterschied auch erst nach der Produktion oder einem weiteren Produktionsschritt festgestellt. Dann waren unter Umständen aber schon mehrere hundert Platten bedruckt. Eine Maßnahme zur Verarbeitung von kritischen Plattenchargen war, dass die Produktionsgeschwindigkeit signifikant reduziert wurde (bis zu 20%). Jedoch waren bis zu dem Zeitpunkt an dem die Probleme bemerkt wurden, schon größere Mengen an Platten durch die Produktionslinie hindurch gelaufen. Die Ursachen für die teilweise qualitativ nicht einwandfreien Drucke blieben dabei lange unklar. Dies hatte auch damit zu tun, dass sich dieses Phänomen messtechnisch nicht analysieren ließ. Bekannte Analysemethoden, die für derartige Produkte/Probleme existieren, wurden angewendet. Eine Bestimmung der Oberflächenspannung lieferte bei Platten, die Druckprobleme zeugten, keine Unterschiede zu unauffälligen Platten. Auch Prüfungen bei denen über Lauftests mit verschiedenen Flüssigkeiten (Toluol, Wasser) das Eindringverhalten in den Träger geprüft wird, lieferten keine eindeutigen Hinweise auf Unterschiede in den Plattenoberflächen. Auch Densogramme von Platten aus den kritischen Chargen zeigten keine Unterschiede zu Platten aus unkritischen Chargen. Auch die Bestimmung der Plattenfeuchte über die Darrprobe (Trocknung bei 105°C, 24 h) lieferte keine gesicherten Zusammenhänge. Der Grund hierfür ist, dass ein Feuchtewert einer Platte keine Aussage über die Verteilung der Feuchte über den Querschnitt liefert. Es wurde vermutet, dass die Feuchte der Deckschicht der Platte der endscheidende Einflussparameter für die Grundierbarkeit war. Allerdings war bisher kein Verfahren zur Bestimmung dieser Feuchte bekannt. Ein mögliches Verfahren zur Bestimmung der Feuchte in der Deckschicht, wäre ein Abtrennen der Deckschichten mit Hilfe einer Säge. Allerdings führt das Abtrennen der Deckschichten z. B. mit Hilfe einer Säge zu einem Wärmeeintrag, der den Messwert mehr oder weniger deutlich verändern kann. Zudem müsste eine relativ dünne Schicht abgetrennt werden, was technisch sehr aufwändig wäre. Auch würde eine derartige Vorgehensweise viel Zeit benötigen ( Probenahme, Zuschnitt, Abtrennen der Deckschicht und Analyse ). Dies wäre in einem laufenden Produktionsbetrieb also nur schwer realisierbar. Grundsätzlich wurde bei zu "frischen" Platten (d.h. Platten die unmittelbar aus der Presse kommen) ein Problem häufiger beobachtet als bei abgelagerten Platten. Allerdings war eine genaue Definition von zu "frischen" Platten nicht möglich, da dies auch jahreszeitlich variierte (d.h. in Abhängigkeit von dem zur Herstellung der Holzwerkstoffplatten verwendeten Holzmaterialien, den Produktions- und Lagerbedingungen). Zudem musste bei hohen Abnahmemengen auch von Fall zu Fall auf frische Platten zurückgegriffen werden. Die sich daraus ergebenen Nachteile sind hohe Ausschussmengen, Produktionsungewissheit und eine mögliche Störung des Produktionsablaufs. Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zu Grunde ein Messverfahren zu entwickeln mit dem man sicher vorhersagen kann, ob eine Platte qualitativ einwandfrei grundiert bzw. bedruckt, d.h. beschichtet o