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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von dimensionsstabilen, planen Werkstoffen aus cellulosehaltigem Material, die einseitig beschichtet sind, und die auf Grund von arteigenen physikalischen Eigenschaften des cellulosehaltigen Materials und der einseitig applizierten Beschichtung zum Verwerfen, Verziehen oder Verwölben neigen.
Werkstoffe aus cellulosehaltigem Material sind, sobald sie einseitig beschichtet sind, nicht dimensionsstabil, d. h., diese Werkstoffe verwerfen sich oder sie verziehen sich, plane Werkstoffe wölben sich oder verbiegen sich mehr oder weniger in Abhängigkeit von der Dicke der Platte. So haben beispielsweise Papierbahnen, Pappen, Haftfaserplatten aus Holzschliff oder anderem cellulosehaltigen Material oder Vulkanfiberplatten, die eine einseitige Beschichtung haben, die nachteilige Eigenschaft, sich je nach dem Luftfeuchtegehalt verschieden stark zu verwerfen. Diese störende, unerwünschte Erscheinung erschwert in den meisten Fällen die Anwendung, Handhabung und vollständige Ausnutzung von beispielsweise Schleifbändern, Schmirgelpapier oder Schleifpapieren, sowie von selbstklebenden Folien oder selbstklebenden Tapeten.
Hartfaserplatten aus Holzwerkstoff oder Cellulosemassen werden im Möbelbau, für Wohnwagen und im Karosserieinnenausbau verwendet. Sie dienen ferner als Baubestandteile im Fertighausbau. Bei Verwendung einseitig beschichteter Hartfaserplatten kann das deformierende Verhalten ein Verziehen bewirken und beispielsweise hieraus gefertigte Möbel oder Wohnwagen nach kurzer Zeit unansehnlich machen. Auch Befestigungsvorgänge, wie sie im Bauwesen angewendet werden, beispielsweise Kleben, Anheften oder Nageln, sind bei vorhandener Deformierung der einseitig beschichteten Hartfaserplatten nur mit erhöhten Kosten und besonderem Aufwand durchzuführen, ohne eine Garantie für Haltbarkeit daraus herleiten zu können. Die einzig mögliche Gegenmassnahme gegen das Verwerfen bestand bisher darin, solche Platten oder Papiere symmetrisch beidseitig in gleicher Weise zu beschichten.
Dies ist in der Praxis aber fast nie zu verwirklichen.
Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zu finden, nach dem diese nachteiligen Eigenschaften der beschichteten Werkstoffe aus cellulosehaltigem Material nicht mehr auftreten und diese dimensionsstabil bleiben.
Diese Aufgabe wurde überraschenderweise gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen dimensionsstabiler, beschichteter, planer Werkstoffe aus cellulosehaltigem Material, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Seite des Werkstoffes mit üblichen anorganischen oder organischen Beschichtungsmitteln wie z. B. Wasserglas oder Kunstharzen, die Farbstoffe, Pigmente und/oder harte Pulver verschiedener Feinheitsgrade, wie Schmirgel, Quarzsand, Glaspulver, Siliciumcarbid, Bimsstein, Aluminiumoxyde, Kieselgur enthalten können, oder durch Aufbringen von Folien in an sich bekannter Weise beschichtet wird, während die andere Seite des Werkstoffes mit einer Lösung von Silikonöl in einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln derart versehen wird, dass das Silikonöl in die Poren des Werkstoffes eindringt und das Lösungsmittel gegebenenfalls verdampft.
Vorzugsweise sind solche Lösungsmittel geeignet, die hydrophil sind. Sie werden allein oder im Gemisch mit andern organischen Lösungsmitteln verwendet.
Das Verfahren wird so durchgeführt, dass man 1 bis 30 g/m2 einer 0, 1 bis 50 gew. -%igen, vorzugsweise 3 bis 10 gew.-% igen Silikonlösung aufbringt.
Das Auftragen der Silikonlösung erfolgt unmittelbar vor oder nach dem Auftragen der einseitigen Beschichtung und deren Erhärten vor oder nach der Rückbefeuchtung des Werkstoffes.
Dimensionsstabil im Sinne dieser Erfindung soll bedeuten, dass die Werkstoffe aus cellulosehaltigen Materialien sich nicht verwerfen oder verziehen, dass sie sich nicht wölben, biegen oder verbiegen oder in irgendeiner andern Weise ihre Form verändern, sobald sie eine einseitige Beschichtung tragen.
Die einfach auszuführende erfindungsgemässe Nachbehandlung der nichtbeschichteten Seite des Werkstoffes erbrachte überraschenderweise eine vollständige, dauerhafte Ausschaltung der normalerweise vorhandenen deformativen Phänomene. Vielmehr war im Gegenteil eine Verstärkung der Verwerfung oder Wölbung zu erwarten, da Silikonöle als schmierende und glättende Substanzen die internen, arteigenen Eigenschaften des porösen, cellulosehaltigen Werkstoffes im Sinne eines Weichmachers beeinflussen können, und somit die für Verwerfungen verantwortliche Differenz im physikalischen Verhalten der Beschichtung zur Werkstoffunterlage vergrössern.
Einseitig beschichtete Werkstoffe, wie Schleifbänder, Schmirgelpapiere und Schleifpapiere sowie Hartfaserplatten behielten nach dem erfindungsgemässen Verfahren ihre Form bei und konnten wesentlich leichter und störungsfrei verwendet und verarbeitet werden. Auch Lagerungsversuche unter verschiedenen Bedingungen und über längere Zeiträume erbrachten eine permanente Dimensionsstabilität der beschichteten Werkstoffe, ohne die sonst auftretenden Verwerfungen und Veränderungen bei nichtbehandelten, einseitig beschichteten Werkstoffen. Es wurde ferner gefunden, dass z. B. die Oberfläche wesentlich glatter und geschmeidiger wird.
Diese unerwartet vorteilhafte Wirkung wird erreicht durch Aufbringen von Silikonölen in Form ihrer Lösung in organischen Lösungsmitteln auf die nichtbeschichtete Seite der Werkstoffe aus cellulosehaltigem Material.
Geeignete Silikonöle sind Methyl-, Methylpoly-, Methylphenyl- und Methylphenylpoly-Siloxane, wobei Organosubstituenten gleicher oder unterschiedlicher Art vorhanden sein können, wie z. B. Produkte mit Äthylund Methylhydrogen-Gruppen sowie solche organofunktionellen Gruppen wie z. B. ss-Cyanoäthyl-,
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T-Cyanopropyl-, T-Trifluorpropyl-, S-Aminobutyl-und Tetrachlorphenyl-Gruppen. Man erhält Silikonöle nach bekannten Verfahren durch Hydrolyse von Chlorsilanen und anschliessende Kondensation bzw. Polymerisation zu cyklischen oder linearen Polysiloxanen. Silikonöle sind klare, farblose, neutrale und fast geruchlose Flüssigkeiten, die Viskositäten zwischen 0, 65 und 1000000 Centistokes aufweisen, ein Molekulargewicht zwischen 600 und
400000 besitzen.
In der Fachliteratur werden diese Verbindungen eingehend beschrieben. So wird verwiesen auf das Buch "Einführung in die Chemie der Silikone" von Eugene G. Rochow, Verlag Chemie GmbH, Weinheim
Bergstrasse, 1952 und"Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie" Bd.15, 1964, S. 778 bis 782.
Die Silikonöle sind in vielen organischen Lösungsmitteln, wie aliphatischen Kohlenwasserstoffen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, Estern, ferner Dimethylsulfoxyd, Dimethylformamid, löslich. Vorzugsweise geeignet sind hydrophile Lösungsmittel, wie Alkohole, insbesondere Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Isopropyl-,
Isobutylalkohol, ferner Glykole, Glykolester, Glykoläther und Glyzerin. Als Beispiele seien genannt Methyl-, Äthyl-, Butyl-, Isobutyl-, Propyl-, Amylglykol, Methylglykolester, Äthylglykolester, Butylglykolester,
Methylglykolacetat, Äthylglykolacetat, Äthylenglykol, Propylenglykol, Butyldiglykol und andere Polyglykole.
Die Lösungsmittel können einzeln oder in Mischungen miteinander angewandt werden.
Das Aufbringen der Silikonöllösung auf die nichtbeschichtete Seite der Werkstoffe erfolgt mit den üblichen
Methoden wie z. B. das Aufbürsten, Aufgiessen, Aufspritzen oder Aufwalzen. Es ist besonders vorteilhaft, solche
Silikonöllösungen zu verwenden, die zwischen 0, 1 und 50 Gel.-%, vorzugsweise jedoch zwischen 3 und
10 Gew.-% Silikonöl enthalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist anwendbar auf allen Werkstoffen aus cellulosehaltigen Materialien, die einseitig beschichtet sind. Unter Werkstoffen aus cellulosehaltigen Materialien werden alle Werkstoffe verstanden, die cellulosehaltiges Material an der Aussenfläche des Werkstoffes enthalten. Die Werkstoffe können jede beliebige Form haben, bevorzugt sind aber plane Werkstoffe, wie z. B. Platten, Tafeln, Folien, die gerade oder gebogen sein können. Zu den geeigneten Werkstoffen zählen Pappe, Papiere, Folien aus Cellulosematerial Hartfaserplatten, Verbundplatten, Sperrholzplatten und Vulkanfiber.
Die Werkstoffe sind einseitig beschichtet, d. h. sie sind mit einer gehärteten Schicht überzogen, die den Werkstoff aus cellulosehaltigem Material luftdicht von der umgebenden Atmosphäre abschliesst. Dadurch kann die Atmung des cellulosehaltigen Materials sowie der Feuchtigkeitsaustausch bei verschiedenem Luftfeuchtegehalt nur nach der nichtbeschichteten Seite hin erfolgen.
Die Werkstoffe aus cellulosehaltigem Material können mit jeder beliebigen Schicht einseitig beschichtet sein, die einen luftdichten Abschluss dieser Seite von der umgebenden Atmosphäre gewährleistet. Diese Schichten können anorganischer oder organischer Natur sein. So gehören hiezu beispielsweise Kunstharze wie Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin-Formaldehyd- oder Phenol-Formaldehyd-Harze, Alkydharze, Polyesterharze, Polyamidharze, Epoxydverbindungen, Polyurethane, Polysulfide, Polybutadien, Chlorkautschuk, Polyäthylen, Polypropylen und viele andere.
In die Kunstharze können ferner eingebettet sein Farbstoffe, harte Pulver verschiedener Feinheitsgrade und Pigmente, wie z. B. Schmirgel, Quarzsand, Glaspulver, Karbide, Siliciumkarbid, Bimsstein, Aluminiumoxyde, Kieselgur, Poliermittel usw.
Die Beschichtung kann ferner aus anorganischem Material, aus Wasserglas bestehen.
Das Herstellen solcher Beschichtungen ist nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. Es kann in bekannter Weise durch Aufwalzen, Aufspritzen, Kalandrieren der Beschichtungsmittel aus Lösungen in organischen Lösungsmitteln oder aus wässerigen Dispersionen erfolgen ; möglich ist auch das Aufpressen von Folien. Anschliessend kann in üblicher Weise getrocknet und gehärtet werden. Der Härtungsvorgang unterbleibt bei der Herstellung von Selbstklebefolien. Nach dem durch Einbrennen bei höheren Temperaturen üblicherweise bewirkten Härten der beschichteten Seite enthält der Werkstoff aus cellulosehaltigem Material nur noch geringe Mengen Feuchtigkeit. Zur Herstellung des Gleichgewichtes der Luftfeuchtigkeit erfolgt anschliessend an den Härtungsprozess im allgemeinen eine Rückbefeuchtung durch Besprühen der nichtbeschichteten Seite mit Wasser.
Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt in diesem Falle das Aufbringen der Silikonöllösung vor oder nach dem Härtungsprozess und vor oder nach der Rückbefeuchtung.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelten, einseitig beschichteten Werkstoffe werden für vielseitige Anwendungsgebiete benötigt. So lassen sich ganz besonders Schleifpapiere, Schleifbänder in dimensionsstabiler Form herstellen. Auch Hartfaserplatten und Sperrholzplatten können ein erweitertes Einsatzgebiet in der Möbel-, Wohnwagen- und Bauindustrie finden. Auch Vulkanfiberplatten bleiben dimensionsstabil. Weitere Verwendungsgebiete sind die Behandlung von Selbstklebefolien, Selbstklebetapeten sowie von Briefmarken.
Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemässe Verfahren erläutern, aber nicht einschränken. Alle Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente. Alle Teile auf Gewichtsteile.
Beispiel l : Ein Schleifband, das einseitig mit einem Phenolharz und den üblichen Schleifmitteln beschichtet ist, wird auf der nichtbeschichteten Seite mit einer Lösung von 5 Gew.-Teilen eines Silikonöles auf Basis eines Phenylmethylsiloxanes in Butylglykol behandelt. Es werden dabei mit Hilfe einer Walze zwischen 10 und 15 g/m2 aufgewalzt. Nach dem Abdunsten des Lösungsmittels und Trocknen wird ein geschmeidiges, glattes,
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verwerfungsfreies Schleifband erhalten, das seine Form dauernd beibehält.
Beispiel 2 : Eine Hartfaserplatte, die einseitig mit einer Lackierung aus einem säurehärtenden Lack in einer Schichtdicke von 50 bis 100 my bedeckt ist, wird auf der Rückseite durch Aufwalzen einer Lösung aus 6 Teilen eines Silikonöles auf Basis eines Methylpolysiloxanes in einem Gemisch von Butylglykol und Glyzerin (80 : 20) behandelt. Es werden 15 bis 17 g/m2 aufgebracht. Es wird eine Hartfaserplatte erhalten, die ihre glatte Form beibehält und sich auch bei extremen Luftfeuchtigkeiten nicht mehr verwirft.
Beispiel 3 : Eine Papierbahn, die mit einem Phenolharz beschichtet ist, in dem Schmirgel eingebettet ist, und die eine Stärke von 1, 2 mm aufweist, wird auf der nichtbeschichteten Seite mit einer Lösung aus 5 Gew.-Teilen eines Silikonöles in einer Mischung aus 60 Teilen Toluol, 15 Teilen Monoglykolbutyläther und 15 Teilen Isobutanol besprüht, so dass zirka 15 bis 17 g/m2 aufgebracht werden. Nach 10-stündigem Trocknen bei 600C im Trockenschrank wurde die Dimensionsstabilität auch nach 6wöchiger Lagerung bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80% ohne Veränderung beibehalten, während ein gleiches Muster, das nur mit der Lösungsmittelmischung ohne Silikonöl in gleicher Weise behandelt wurde, schon nach kurzer Lagerzeit starke Verwerfungen zeigte.
Beispiel 4 : Auf die Rückseite einer mit einem Epoxydüberzug versehenen Hartfaserplatte wird unmittelbar nach dem Einbrennen des Epoxydüberzuges eine Lösung eines Silikonöles in einer Mischung aus 90% Testbenzin und 10% Butanol aufgewalzt. Nach dem Trocknen an der Luft wird die nichtbeschichtete Rückseite mit Wasser besprüht. Es wurden zirka 14 g/m2 der Silikonöllösung aufgebracht. Die so behandelte Hartfaserplatte behält ihre glatte, dimensionsstabile Form bei und zeigt keine Tendenz zu einer Wölbung.
Beispiel 5 : Einseitig beschichtete Papiere, z. B. Briefmarken oder Tapeten, bei denen die Beschichtung aus einem Leimfilm besteht, werden auf der nichtbeschichteten Seite a) vor dem Leimauftrag, b) gleichzeitig mit dem Leimauftrag oder c) nach dem Leimauftrag mit einer 8% igen Lösung eines Silikonöles auf Basis eines Methylpolysiloxanes in Butyldiglykol durch Aufstreichen behandelt. Die Auftragsmenge der Silikonöllösung richtet sich nach dem Papiergewicht und nach der Papierverdichtung und beträgt im Durchschnitt zwischen 5 und 30 g/m2. Nach dem Trocknen werden gummierte Papiere (Briefmarken oder Tapeten) erhalten, die sich nicht mehr wölben oder biegen.
Beispiel 6 : Eine selbstklebende Grundier- oder Dekorfolie, bei denen der Träger aus mit Harnstoff-Formaldehyd-oder Melamin-Formaldehyd-oder Phenol-Formaldehyd-Harzen getränkten Papieren und die Selbstklebeschicht aus Melamin- oder Harnstoffharz besteht, wird wie unter Beispiel 1 angegeben mit der Silikonöllösung behandelt. Nach dem Trocknen verbiegen sich die selbstklebenden Folien nicht mehr und behalten ihre glatte Form dauerhaft bei.
Beispiel 7 : Zum Vergleich wird ein Schleifband, das, wie in Beispiel l beschrieben, einseitig mit einem Phenolharz und den üblichen Schleifmittel beschichtet ist, auf der nichtbeschichteten Seite durch Aufwalzen einer Mischung aus Butylglykol und Glyzerin (80 : 20) behandelt. Wie in Beispiel 1 werden dabei 10 bis 15 glm2 aufgewalzt. Das nach dem Abdunsten erhaltene Schleifband behält nur vorübergehend seine glatte Form bei und beginnt nach kurzer Zeit sich wieder zu verwerfen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen dimensionsstabiler, beschichteter, planer Werkstoffe aus einem
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Pigmente und/oder harte Pulver verschiedener Feinheitsgrade, wie Schmirgel, Quarzsand, Glaspulver, Siliciumcarbid, Bimsstein, Aluminiumoxyde, Kieselgur enthalten können, oder durch Aufbringen von Folien in an sich bekannter Weise beschichtet wird, während die andere Seite des Werkstoffes mit einer Lösung von Silikonöl in einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln derart versehen wird, dass das Silikonöl in die Poren des Werkstoffes eindringt und das Lösungsmittel gegebenenfalls verdampft.
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