CH641408A5

CH641408A5 - Verfahren zur herstellung eines melaminharzbeschichteten papiers.

Info

Publication number: CH641408A5
Application number: CH409979A
Authority: CH
Inventors: Hat Auf Nennung Verzichtet Erfinder
Original assignee: Oesterr Hiag Werke Ag
Priority date: 1978-05-03
Filing date: 1979-05-02
Publication date: 1984-02-29
Also published as: IT1113928B; IT7922314A0; GB2020199A; FR2424813B1; JPS54145767A; JPS5746743B2; FR2424813A1; GB2020199B; DE2917170A1; US4244990A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines melaminharzbeschichteten Papiers für die Bildung von heissgepressten, kratzfesten Oberflächenschichten auf Laminatkunststoffen und Holzwerkstoffen, wie Holzfaserplatten, Holzspanplatten oder Sperrholz, wobei das Papier mit einem im noch ungehärteten Zustand wasserlöslichen Harnstoffharz oder einem im noch ungehärteten Zustand wasserlöslichen harnstoffreichen Aminoplast vorimprägniert wird, getrocknet wird und weiter mindestens einseitig mit einem Auftrag eines im ungehärteten Zustand wasserlöslichen Melaminharzes versehen wird, der auch getrocknet wird und der im Zuge des Heisspressvorganges, bei dem das Papier mit der zu beschichtenden Substratoberfläche verbunden wird, unter Fliessen eine ausgehärtete, kratzfeste, chemisch beständige geschlossene Oberflächenschicht bildet.

Melaminharzbeschichtete Papiere, deren Melaminharzauftrag im Zuge eines Heisspressvorganges, bei dem das Papier mit der zu beschichtenden Substratfläche verbunden wird, unter Fliessen eine ausgehärtete Oberflächenschicht bildet, werden weitverbreitet zur Herstellung von Oberflä-chenbeschichtungen verwendet, wobei sie vor allem im Zusammenhang mit Schichtpressstoffen, die aus Phenolharzpapier aufgebaut werden, sowie zur Herstellung von Deckschichten auf Holzfaserplatten und Holzspanplatten zum Einsatz kommen, wenn dekorative Oberflächenschichten geschaffen werden sollen. Durch den Einsatz solcher me-Iaminharzbeschichteter Papiere erhält man Oberflächenschichten, die ohne weiteres den üblichen Beanspruchungen, wie sie im Haushalts und Bürobetrieb auftreten, gegenüber kratzfest sind und auch den in diesem Bereich auftretenden thermischen und chemischen Beanspruchungen ohne weiteres standhalten können. Hiezu kann erwähnt werden, dass verschiedene andere Papiere und Folien zur Oberflächen-beschichtung verwendet werden, deren Oberfläche durch solche Beanspruchungen leidet und die insbesondere hinsichtlich der Kratzfestigkeit den auf Basis melaminharz-beschichteter Papiere erzeugten Oberflächenschichten wesentlich unterlegen sind.

Der Einsatz der Melaminharze, der, wie erwähnt, hoch-beanspruchbare Oberflächen ergibt, und der ausserdem zufolge der hervorragenden optischen Eigenschaften dieser Harze Vorteile bietet, stellt nun einen bedeutenden Kostenfaktor bei der Herstellung der beschichteten Papiere dar. Ein

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Ersatz der Melaminharze durch Harnstoffharze, welche preisgünstiger zur Verfügung stehen und gleichfalls gute optische Eigenschaften aufweisen, stösst durch die Feuchtigkeitsempfindlichkeit ausgehärteter Harnstoffharze auf grosse Schwierigkeiten. Auch bei einem Einsatz von Mischungen aus Harnstoffharzen und Melaminharzen zur Herstellung von Oberflächenschichten hier in Rede stehender Art ergibt sich gegenüber Oberflächenschichten, die auf Basis reiner Melaminharze gebildet sind, ein erheblicher Qualitätsabfall.

Um die Harzkosten bei der Herstellung melaminharz-beschichteter Papiere unter Beibehaltung von Deckschichten aus reinem Melaminharz wesentlich zu senken, sehen bekannte Vorschläge vor, zunächst die Papiere einer Vorimprägnierung mit einem Harnstoffharz oder mit einem Harn-stoff-Melamin-Mischharz zu unterwerfen und die so imprägnierten Papiere dann mit Deckschichten aus Melaminharz zu versehen. Es stellt sich dabei das Problem, dass einem Einwandern des Harnstoffharzes in die Melaminharzdeck-schicht wirksam begegnet werden muss, um eine Verschlechterung der Deckschichtqualität hintanzuhalten. Sowohl hinsichtlich dieses Problems als auch hinsichtlich der Tränkungs- bzw. Beschichtungs- und Trocknungsprozesse des zu beschichtenden Papiers ergaben sich bei der praktischen Durchführung der bekannten Vorschläge Schwierigkeiten, die einer allgemeinen Einführung dieser Vorschläge im Wege standen, wobei sich häufig eine starke Tendenz zum Vermischen des Vorimprägnierharzes mit der Mela-minharzdeckschicht zeigte.

Es ist nun ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei dem die Vorimprägnierung eine wesentliche Ersparnis an Deckschichtharz ergibt und bei dem auch die Gefahr eines Ein-wanderns des Vorimprägnierharzes in die Deckschicht ausgeschaltet ist. Gleichzeitig soll auch eine rasche und problemlose Durchführbarkeit der Tränkungsprozesse gewährleistet sein.

Das erfindungsgemässe Verfahren eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorimprägnierung des Papiers eine Lösung eines Harnstoffharzes oder eines harnstoffreichen Aminoplasts, dessen Kondensationsgrad höher ist als der des zur Bildung der Deckschicht(en) vorgesehenen Melaminharzes, eingesetzt wird, und die Harzaufnahme bei der Vorimprägnierung geringer gehalten wird, als zum Enstehen eines die Oberfläche des Papiers bedeckenden Harzfilmes erforderlich ist, und die folgende Heiss-trocknung der Vorimprägnierung solange fortgesetzt wird, bis das auf das Papier aufgebrachte Vorimprägnierungsharz mindestens soweit gehärtet ist, dass es in einer Beschich-tungslösung des danach aufzutragenden Melaminharzes praktisch nicht mehr löslich ist, und dass das Papier nach dem darauffolgenden Auftragen des wasserlöslichen Melaminharzes auf eine zwischen 5 und 10% liegende Restfeuchte getrocknet wird.

Durch die erfindungsgemässen Massnahmen kann der vorstehend angeführten Zielsetzung gut entsprochen werden, und es können mit diesem Papier Oberflächenschichten erhalten werden, deren Eigenschaften Oberflächenschichten gleichkommen, die unter Einsatz von bloss mit reinem Melaminharz beschichtetem Papier erhalten werden. Es ist dabei besonders bemerkenswert, dass beim Heisspressvorgang, bei dem ein Fliessen des Melaminharzes erfolgt, weder ein Auswandern des im Papier befindlichen Hamstoffharzes an die melaminharzbeschichtete Oberfläche eintritt, noch Bindungsmängel der Melaminharzdeckschichten zum Papiersubstrat in Erscheinung treten, da das Melaminharz bis in die Faserstruktur des Papiers reicht und demgemäss die Me-laminharzdeckschicht, die die Eigenschaften der hergestellten Oberflächenschichten hinsichtlich Kratzfestigkeit sowie hinsichtlich chemischer und thermischer Beständigkeit bestimmt, durch das Fasergefüge des Papiers verstärkt ist, so dass eine allenfalls vorhandene Sprödigkeit von Melaminharzen nicht nachteilig zur Auswirkung kommt. Durch den vorgesehenen höheren Kondensationsgrad des Vorimprägnierharzes kann eine rasche Vorhärtung dieses Harzes während des Trocknungsvorganges erreicht .werden.

Die Kondensationsgraddifferenz zwischen dem Vorim-prägnierharz und dem Deckschichtmelaminharz kann dabei dadurch erkannt werden, dass die Viskosität einer Lösung des Vorimprägnierungsharzes, welche die gleiche Harzkonzentration und die gleiche Temperatur wie eine Vergleichslösung des Deckschichtmelaminharzes besitzt, grösser ist als die Viskosität der letzteren.

Der Gefahr eines Vermischens des Harnstoffharzes bzw. des harnstoffreichen Aminoplasts, aus dem die Vorimprägnierung des Papiers besteht, mit dem zur Bildung der Deckschichten dienenden Melaminharz wird dadurch, dass man das aus einem Harnstoffharz oder einem harnstoffreichen Aminoplast bestehende Vorimprägnierungsharz mindestens soweit härtet, dass es in einer Beschichtungslösung des aufgetragenen Melaminharzes praktisch nicht mehr löslich ist, wirksam begegnet.

Durch letztere Massnahme wird ebenso wie durch den höheren Kondensationsgrad des Vorimprägnierharzes einem Auswandern des Vorimprägnierharzes in die Melaminharz-deckschicht entgegengewirkt und auch die für die Deckschichten erforderliche Harzmenge vermindert, da so ein Absacken von Melaminharz in das Innere des Papiers im Zuge des Heisspressvorganges weitestgehend ausgeschaltet ist.

Es ist günstig, wenn man beim erfindungsgemässen Verfahren vorsieht, dass im Zuge der der Vorimprägnierung folgenden Heisstrocknung, welche vorzugsweise mittels Heissluft ausgeführt wird, die Feuchtigkeit des Papiers auf einen unter 7% liegenden Wert herabgemindert wird. Vorzugsweise wird dabei bei Heisslufttrocknung das mit dem Vorimprägnierharz getränkte Papier bis auf eine zwischen 2 und 6% liegende Restfeuchte getrocknet.

Die Heisslufttrocknung, welche wie an sich bekannt,

durch das Hindurchführen der rasch laufenden Papierbahn durch einen Trockenkanal vorgenommen werden kann, ergibt ein vorteilhaftes Einhergehen der angestrebten Härtung des Vorimprägnierungsharzes mit dem Fortschreiten der Trocknung, wobei sich durch den Wassergehalt eine für die Vorhärtung des Vorimprägnierungsharzes günstige Temperatur selbsttätig einstellt.

Es ist auch möglich, die der Vorimprägnierung folgende Trocknung mittels Strahlungswärme vorzunehmen, wobei die Trocknung bei einer höheren Restfeuchte als bei der Heisslufttrocknung beendet werden kann, da die Strahlungseinwirkung auf der dem Strahler zugewandten Seite die Härtung des Vorimprägnierungsharzes zusätzlich fördert. Vorzugsweise sieht man dabei eine Trocknung auf eine Feuchte von 16% oder weniger vor; ein bevorzugter Bereich ist zwischen 10 und 13% Feuchte.

Es ist weiters zweckmässig, dass das Papier im zweiten Trocknungsvorgang, der auf den Melaminharzauftrag folgt, auf eine zwischen 6 und 8 % liegende Restfeuchte getrocknet wird.

Vorzugsweise setzt man zur Vorimprägnierung des Papiers eine Harzlösung mit mindestens 45 Masse-% Festharz ein, wodurch sich eine gute Füllung des Papiers und gleichzeitig eine sehr wirtschaftliche Trocknung der Vorimprägnierung ergibt. Beide Vorteile treten besonders bei einem Arbeiten mit einer Harzlösung, die zwischen 48 und 55 Masse-% Festharz enthält, in Erscheinung.

Soll der Tränkvorgang der Vorimprägnierung gefördert werden, so ist es, insbesondere wenn ein Papier mit gerin5

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ger Saugfähigkeit verarbeitet wird, vorteilhaft, wenn die Konzentration der Vorimprägnierungslösung je nach Art des zu beschichtenden Papiers auf einen zwischen 20 und 45, vorzugsweise zwischen 35 und 45 Masse-% liegenden Festharzgehalt eingestellt wird. Ein Arbeiten mit einer Lösung, die zwischen 35 und 45 Masse-% Festharz enthält, ergibt dabei auf einfache Weise eine mengenmässig gute Harzaufnahme des Papiers.

Um einen möglichst klar definierten Kondensationsund Härtungsvorgang der Vorimprägnierung zu erhalten, wird vorteilhaft ein reines Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat zur Vorimprägnierung eingesetzt.

Man kann zur Vorimprägnierung aber auch ein mit Melaminharz versetztes Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat verwenden, wobei der Kondensationsgrad des noch melamin-harzfreien Harnstoff-Formaldehyd-Kondensats höher ist als jener des Melaminharzes.

Gewünschtenfalls kann man auch zur Vorimprägnierung mit Plastifizierungsmitteln, wie z.B. Caprolactam, Saccharose, Glykolen, Polyhydroxyverbindungen u. dgl., versetztes Harnstoffharz oder harnstoffreichen Aminoplast verwenden.

Im Falle des Einsatzes einer Vorimprägnierungs-Harzlö-sung mit einem Festharzgehalt von mehr als 45 Masse- %, und insbesondere zwischen 48 und 55 Masse- %, wird vorteilhaft das Verhältnis der Menge des zur Vorimprägnierung aufgetragenen Harzes zur Menge des für die Bildung der Deckschicht vorgesehenen Melaminharzauftrages bei beidseitigem Deckschichtauftrag zwischen 2 : 3 und 3:1, vorzugsweise zwischen 55 : 45 und 65 : 35, gewählt. Wird hingegen eine Vorimprägnierungs-Harzlösung mit einem Festharzgehalt zwischen 20 und 45 Masse-%, insbesondere zwischen 35 und 45 Masse-% eingesetzt, wird dieses Mengenverhältnis vorteilhaft zwischen 1: 2 und 3 : 2, vorzugsweise zwischen 5 : 6 und 6 : 5, gewählt.

Hinsichtlich der Vorhärtung ist es günstig, wenn der dem Vorimprägnierungsharz zugesetzte Härter eine hohe Ansprechtemperatur hat. Es kann auch erwähnt werden,

dass die Härtermenge bei der erfindungsgemässen Technik nicht kritisch ist und auch Härtermengen, welche höher als üblich sind, ohne Nachteile zum Einsatz gebracht werden können.

Die Aufbringung des Vorimprägnierungsharzes und die Aufbringung des Melaminharzauftrages kann mittels Auftragswalzen oder durch Tauchen vorgenommen werden, und man kann dabei gegebenenfalls nach dem jeweiligen Auf-bringvorgang ein Abquetschen oder'Abstreifen überschüssigen Harzes vornehmen.

Als günstig hat es sich ergeben, die Aufbringung des Vorimprägnierungsharzes durch Befeuchten mittels Auftragwalzen und anschliessendes Tauchen der Papierbahnen und Abstreifen oder Abquetschen des überschüssigen Harzes vorzunehmen und den Meiaminharzauftrag auf das mit Harnstoffharz bzw. harnstoffreichem Aminoplast getränkte und getrocknete Papier mit Auftragswalzen oder Siebrakeln vorzunehmen.

Für das Auftragen von besonders dünnen Melaminharz-schichten kann man vorteilhaft Rasterwalzen einsetzen. Es kann dabei auch erwähnt werden, dass der sich aus dem Einsatz verschieden stark saugfähiger Papiere ergebende Unterschied im für das Harz erforderlichen Kostenaufwand bei Anwendung der erfindungsgemässen Technik viel geringer ausfällt als bisher, da ja das zur Vorimprägnierung des Papiers zum Einsatz kommende Harnstoffharz wesentlich preisgünstiger als Melaminharz ist und die Vorimprägnierung die Saugfähigkeitsunterschiede zwischen den verschiedenen Papiersorten weitgehend ausgleicht und demgemäss der Melaminharzauftrag praktisch nur Oberflächenschichten bildet.

Beim erfindungsgemässen Verfahren kann man beidseitig eine Melaminharzdeckschicht vorsehen, in welchem Fall der auf der einen Papierseite befindliche Melaminharzauftrag auch zur Verbindung des die Oberfläche bildenden Papiers mit dem Substrat dient, und hiebei im Zuge des Heisspressvorganges ausgehärtet wird.

Man kann aber auch nur auf einer Seite des Papiers einen Melaminharzauftrag vorsehen und das Papier mittels eines Klebers mit dem Substrat verbinden. Dieser Kleber kann ein heisshärtender Leim sein, der auf das mit dem Papier zu beschichtende Substrat aufgetragen wird. Es wird aber auch möglich, einen heiss härtenden Kleber auf das Papier auf der vom Melaminharzauftrag abgewandten Papierseite aufzutragen.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.

Beispiel 1

Ein weisses Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 100 g/m2, einem Aschegehalt von 40%-Masse, einer Luftdurchlässigkeit von 350 ml/min (Normtest), einer Saughöhe nach Klemm von 32 mm, einer Glätte nach Bekk, unterseitig 40 sec., oberseitig 60 sec., wurde gespannt aufliegend über eine in ein Harzbad eintauchende Auftragswalze mit einem Harzauftrag versehen; dieser Harzauftrag sog sich auf der weiteren Laufstrecke des Papiers in dasselbe ein, und es wurde das Papier dann durch zwei Abquetsch-walzen hindurchgeführt, wobei durch die Einstellung des gegenseitigen Andruckes der Abquetschwalzen und durch die Einstellung der Laufgeschwindigkeit des Papiers die Harzmenge, die nach dem Verlassen der Abquetschwalzen im Papier vorlag, eingestellt wurde. Auf diese Weise wurde das Papier mit einer Lösung eines handelsüblichen Harn-stoff-Formaldehyd-Kondensats, welche einen Festharzgehalt von 51,5%-Masse und eine Viskosität von 19 DIN-sec (4 mm Auslaufdüse) aufwies, ein Molverhältnis von 1: 2,1 besass und Ammonchlorid als Härter enthielt, getränkt. Hiebei hatte das getränkte Papier nach dem Passieren des Abquetschwalzenpaares ein Gewicht von 240 mg/m2 und enthielt demgemäss pro m2140 g einer Harzlösung mit einem Harzgehalt von 50%-Masse, also 70%-Masse Festharz bezogen auf das Gewicht des Rohpapiers.

Nach dem Verlassen der Abquetschwalzen wurde die Papierbahn durch einen Heissluftkanal, in dem eine Anzahl von Heissluftregistern angeordnet waren, schwebend hindurchgeführt, wobei die Temperatur der Heissluft auf ca. 160°C eingestellt wurde, und es wurde im Zuge dieser Trocknung das in der Papierbahn enthaltene Wasser bis auf eine Restfeuchte von ca. 4% entfernt. Das Papier war damit weitgehend mit Harnstoffharz gefüllt, und das Harnstoffharz zeigte eine derartige Vorhärtung, dass es in der für den nachfolgenden Deckschichtauftrag vorgesehenen Melaminharzlösung praktisch nicht mehr löslich war. Danach wurde die solcherart mit einem wasserlöslichen Harnstoffharz vorimprägnierte Papierbahn in gespanntem Zustand über zwei weitere Auftragswalzen geführt und solcherart wurde auf die beiden Seiten der Papierbahn eine wässerige Melaminharzlösung mit einem Harzgehalt von 52,6%-Masse und einer Viskosität von 16 DIN-sec (4 mm Auslaufdüse) aufgetragen. Es handelte sich dabei um eine wässerige Lösung eines handelsüblichen, für eine Hochdruckverpressung von Papierlaminaten bestimmten Melaminharzes, das mit einem Härter auf Basis von p-Toluolsulfonsäure-Morpholin versetzt war. Hiebei wurde auf die eine Seite der laufenden Papierbahn 25 g Harzlösung pro m2 aufgetragen und auf die andere Seite 58 g pro m2 dieser Harz5

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lösung. Danach wurde das Papier wieder durch einen Trok-kenkanal hindurchgeleitet, in dem die Feuchtigkeit bis auf eine Restfeuchte von 7 % abgeführt wurde. Das so erhaltene Papier hatte einen Gesamtauftrag von 50 g Melaminharz/

m2.

Beispiel 2

Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, jedoch wurde das Papier im Anschluss an den ersten Trocknungsvorgang wieder aufgerollt und längere Zeit, bis zur Beschichtung mit Melaminharz, gelagert. Es trat keinerlei Zusammenkleben od, dgl., welches die spätere Melaminharzbeschichtung gestört hätte, auf.

Beispiel 3

Es wurde ein stark saugfähiges Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 120 g/m2 mit einer Lösung eines handelsüblichen Harnstoff-Formaldehyd-Tränkharzes mit einem Mol Verhältnis von 1 : 1,9, welche einen Harzgehalt von 50% -Masse hatte, analog Beispiel 1 getränkt. Dieses Tränkharz hatte eine Viskostät von 17 DIN sec (4 mm Auslaufdüse) und enthielt einen Zusatz von 3%-Masse Äthylengly-kol, und zwar mit Äthanolaminhydrochlorid als Härter (1 %-Masse auf Festharz bezogen) versetzt. Es wurde die Tränkung so eingestellt, dass das Papier beim Verlassen der Abquetschwalzen ein Flächengewicht von 360 g/m2 hatte Demgemäss enthielt das Papier beim Verlassen der Abquetschwalzen 100%-Masse Festharz, bezogen auf die Masse des Rohpapiers. Die Papierbahn wurde dann durch eine Anordnung von Infrarotstrahlern zum Trocknen hindurch-geleitet, und hiebei wurde durch die solcherart herbeigeführte Wärmezufuhr und durch ein anschliessendes Hindurchleiten durch einen kurzen Heissluftkanal das Papier bis auf eine Restfeuchte von 5% getrocknet. Im Anschluss daran wurde die Papierbahn durch eine Tränkwanne hindurchgeleitet, in der sich eine 52,5%-Masse Festharz enthaltende Lösung eines handelsüblichen Melaminniederdruckharzes, wie es für Kurztaktverpressung ohne Rückkühlung verwendet wird, befand. Diese Harzlösung hatte eine Viskosität von 15,5 DIN sec (4 mm Auslaufdüse). Nach dem Verlassen der Tränkwanne wurde die Papierbahn über Abstreifbalken und Abquetschwalzen geleitet, und es wurde dabei die vom Papier aufgenommene Menge der Melaminharzlösung auf 103 g/m2 eingestellt. Anschliessend wurde die Papierbahn in einem Heissluftkanal bis auf eine Restfeuchte von 7,5% getrocknet.

Beispiel 4

Ein weisses Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 95 g/m2, einem Aschegehalt von 36%-Masse, einer Saughöhe nach Klemm von 26 mm, einer Glätte nach Bekk unterseitig 40 sec und oberseitig 70 sec sowie einer Luftdurchlässigkeit von 2601/min (Normtest) wurde von der Unterseite her mit einem Harzauftrag versehen, wobei der Harzauftrag über eine in ein Harzbad einstauchende Auftragswalze erfolgte und die Papierbahn sodann schwimmend über das Harzbad geführt wurde. Anschliessend wurde die Papierbahn in das Harzbad getaucht, über Abquetschwalzen geführt und gelangte schliesslich in den Trockenkanal. Das Harzbad bestand aus einer Lösung eines handelsüblichen Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukts mit einem Molverhältnis von 1 : 2,2, das auf einem Festharzgehalt von 22,5%-Masse verdünnt worden war und Äthanol-amin-Hydrochlorid als Härter enthielt. Das so eingestellte Harzbad wies eine Viskosität von 12,2 DIN-sec (4 mm Auslaufdüse) auf. Durch diese Einstellung wurde gewährleistet, dass bei einer Vorschubgeschwindigkeit der Papierbahn von 26 m/min vom Punkt des Harzauftrages durch die Auftragswalze bis zum Tauchen des Papiers in das Harzbad eine vollständige Penetration des Harzes in das Papier erfolgen konnte. Durch Einstellen des gegenseitigen Andruk-kes der Abquetschwalzen hatte das getränkte Papier vor dem Trocknen ein Gewicht von 255 g/m2, das entspricht einer vom Harzauftrag herrührenden Tränkung von 37,9%-Masse Festharz, bezogen auf die Masse des Rohpapiers. Die getränkte Papierbahn wurde durch einen Heissluftkanal schwebend hindurchgeführt und bei einer Temperatur der Heissluft von etwa 155°C auf eine Restfeuchte von 3,5% getrocknet. Das Papier war nur mit einem Harnstoffharz vorimprägniert und das Vorimprägnierharz hatte einen Vorhärtungsgrad, der es in der nachfolgenden, als Deckschichtauftrag vorgesehenen Melaminharzlösung praktisch unlöslich machte. Die Papierbahn wurde dann über eine weitere Harzauftrageinrichtung geführt, in der sie beidseitig mit einer wässerigen Lösung eines handelsüblichen Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukts versehen wurde. Diese Lösung war auf einen Festharzgehalt von 50%-Masse eingestellt, wies dabei eine Viskosität von 14,8 DIN-sec auf (4 mm Auslaufdüse) und enthielt daneben noch einen Härter auf Basis p-Toluolsulfonsäure-Morpholin, ein Netzmittel und ein Trennmittel. Dieser Deckharzauftrag wurde so eingestellt, dass nach Durchgang durch einen weiteren Trockenkanal ein Melaminharzauftrag von 67 g Festharz/ mz vorlag. Die Trocknung im zweiten Trockenkanal wurde so vorgenommen, dass schliesslich eine Restfeuchte im fertigen Papierfilm von 7,3 % vorlag.

Beispiel 5

Ein Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 120 g/m2, einer Saughöhe nach Klemm von 28 mm und einem Aschegehalt von 28%-Masse, wurde mit einer wässerigen Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Tränkharzes mit einem Molverhältnis von 1 : 2,05 vorimprägniert.

Die Lösung des Vortränkharzes war dabei auf einen Fest-harzgehalt von 41,5%-Masse eingestellt und enthielt Am-monchlorid als Härter. Die Viskosität der Lösung des Vorimprägnierharzes betrug 14,5 DIN-sec (4 mm Auslaufdüse). Die Vorimprägniereinrichtung war so eingestellt, das bei einem Papiervorschub von 23 m/min das Harz vollständig in das Papier penetrierte und nach Durchgang durch einen Heisslufttrockenkanal, in dem die vorimprägnierte Papierbahn auf einen Restfeuchtegehalt von 4,5 % getrocknet wurde, ein Gewicht des vorimprägnierten und getrockneten Papierfilmes von 195 g/m2 vorlag, was einem Harzauftrag von 55%-Masse Festharz, bezogen auf die Rohpapiermasse, entsprach. Hierauf wurde der vorimprägnierte Papierfilm mit einem beidseitigen Auftrag einer 54%-Masse Festharz aufweisenden Lösung eines handelsüblichen Melaminharzes, welches neben den für Kurztaktverpressung ohne Rückkühlung üblichen Härterzusatz noch Netz- und Trennmittel enthielt, versehen. Diese Harzlösung hatte eine Viskosität von 16,5 DIN sec (4 mm Auslaufdüse). Die Papierbahn wurde sodann neuerlich einer Heisslufttrocknung bis auf eine Restfeuchte von 7,2% unterzogen und wies schliesslich einen Melaminharzauftrag von 65%-Masse, bezogen auf die Masse des Rohpapiers, auf.

Beispiel 6

Ein Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 75 g/m2, einem Aschegehalt von 29%-Masse, einer Glätte von 60 sec (nach Bekk), einer Saughöhe nach Klemm von 30 mm und einer Luftdurchlässigkeit von 250 ml/min wurde mit einem Formaldehyd-Harnstoff-Melamin-Kondensationspro-dukt mit einem Mol Verhältnis von 2,3 : 0,85 : 0,15 vorimprägniert. Hiefür wurde die Tränklösung des Vorimprägnierharzes auf einen Festgehalt von 35%-Masse eingestellt und wies

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dabei eine Viskosität von 13,5 DIN-sec (4 mm Auslaufdüse) auf. Zur Gewährleistung eines Vorhärtungsgrades des Vorimprägnierharzes, der eine Lösung des Vorimprägnierharzes im nachfolgenden Melaminharz praktisch unmöglich macht, enthielt die Lösung des Vorimprägnierharzes einen Härterzusatz von 0,6 %-Masse Äthanolamin-Hydrochlorid, bezogen auf Festharz, und wurde die getränkte Papierbahn auf eine Restfeuchte von 4,2% in einem Heisslufttrocken-kanal getrocknet. Nach dem Verlassen des ersten Trockenkanals wies der vorimprägnierte Papierfilm einen Harzauftrag von 57%-Masse Festharz des Vorimprägnierharzes auf. Das so vorimprägnierte Papier wurde nun mit einem Deckharzauftrag einer wässerigen Lösung eines handelsüblichen Melaminharzes mit einem Festharzgehalt von 50,5%-Masse, welche die üblichen Zusätze an Härter, Netz-und Trennmittel enthielt, in der Weise versehen, dass auf die, nach der nachfolgenden Verpressung als Aussenschicht dienende Papierseite 31g Festharz/m2 und auf die als Klebeschicht dienende Papierseite 10 g Festharz/m2 aufgebracht wurde. Diese Melaminharzlösung hatte eine Viskosität von 15 DIN sec (4 mm Auslaufdüse). Nach dem Aufbringen des als Deckschicht dienenden Melaminharzes wurde die Papierbahn wieder getrocknet und dabei eine Restfeuchte von 7,0% eingestellt.

Beispiel 7

Ein weisses Dekorpapier, welches ein Flächengewicht von 100 g/m2, einen Aschegehalt von 32%-Masse, eine Saughöhe nach Klemm von 30 mm und eine Glätte von 70 sec (nach Bekk) aufwies, wurde mit einer 38,5%-Masse Festharz enthaltenden Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Tränkharzes vorimprägniert. Die Lösung dieses Vortränkhar-zes enthielt einen Härter auf der Basis eines Aminohydro-chlorids und hatte eine Viskosität von 15 DIN-sec (4 mm Auslaufdüse). Bei einer Papiervorschubgeschwindigkeit von 20 m/min war die Vorimprägniereinrichtung so eingestellt, dass das Harz vollständig in das Papier penetrierte, und das Papier nach Verlassen der Vorimprägnierung 40%-Masse Festharz aufgenommen hatte. Das vorimprägnierte Papier wurde nun zwischen zwei beiderseits der Papierbahn angeordneten Strahlungstrocknern mit einer Heizleistung von 180 kW hindurchgeführt. Dabei erfolgte eine Trocknung auf einen Restfeuchtegehalt von 12%. Durch diese Trocknung erfolgte eine Vorhärtung des Vorimprägnierharzes, die so weit ging, dass das Vorimprägnierharz in der zur nachfolgenden Beschichtung vorgesehenen Melaminharzlösung praktisch nicht mehr löslich war. Das vorimprägnierte Papier wurde dann durch eine Lösung eines handelsüblichen Melaminharzes mit einem Festharzgehalt von 52,5%-Masse und den üblichen Zusätzen an Härtern, Netz- und Trennmitteln hindurchgeführt, anschliessend einer Heisslufttrocknung unterworfen und dabei auf eine Restfeuchte von 7% 5 getrocknet. Diese Melaminharzlösung hatte eine Viskosität von 15,5 DIN sec (4 mm Auslaufdüse). Das Papier wies schliesslich einen beidseitigen Melaminharzauftrag von 70%-Masse, bezogen auf die Masse des Rohpapiers auf.

io Beispiel 8

Es wurde analog Beispiel 6 vorgegangen, wobei aber nach dem Trocknen der Vorimprägnierung lediglich auf eine Seite des Papierfilmes, nämlich auf die nach der bestim-mungsgemässen nachfolgenden Verpressung als Aussen-15 Schicht dienende Papierseite, ein Melaminharzauftrag aufgebracht wurde. Hiebei wurde wieder ein Harzauftrag von 31g Festha"rz/m2 vorgesehen und danach die Päpierbahn auf eine Restfeuchte von 7 % getrocknet. Der so erhaltene Papierfilm wurde auf. eine mit einer Leimschicht versehene 20 Holzspanplatte heiss aufgepresst und es wurde dabei sowohl diese Leimschicht als auch der auf dem Papier befindliche Melaminharzauftrag im Zuge dieses Heisspressvorganges ausgehärtet. Als Leim wurde dabei zuvor ein mit Roggenmehl gestreckter, heisshärtender Harnstoffleim (Strek-25 kungsgrad 200; 100 Teile Harnstoff leimharz, 100 Teile Roggenmahl, 100 Teile Wasser), der Ammonchlorid als Härter enthielt, auf die Holzspanplatte aufgetragen.

Die gemäss den Beispielen 1 bis 7 erhaltenen melamin-harzbeschichteten Papiere wurden schliesslich in üblicher 30 Heisspresstechnik auf eine Unterlage aufgepresst und danach den zur Bestimmung der Oberflächenqualität von ge-pressten Melaminharzoberflächen üblichen Untersuchungen unterworfen. Analog wurde die gemäss Beispiel 8 erhaltene Oberfläche untersucht. Es wurden dabei die üblichen Tests, 35 insbesondere Wasserdampftest, Risstest, Topftest, Härtungstest, Vergilbungstest, Tests zur Bestimmung der Kratzfestigkeit, der Chemikalienbeständigkeit und des Glanzgrades sowie Tests zur Bestimmung, ob eine hinreichend geschlossene Oberfläche vorliegt, vorgenommen. Hiebei ergab sich, 40 dass die Eigenschaften von Melaminharzoberflächen, wie sie unter Verwendung der wie vorstehend erhaltenen Papiere hergestellt wurden, völlig den Eigenschaften entsprachen, die bei Melaminharzoberflächen vorliegen, welche unter Verwendung von Papieren hergestellt wurden, die nur mit rei-45 nem Melaminharz imprägniert waren. Insbesondere konnte auch festgestellt werden, dass die mit den erfindungsgemäss ausgebildeten Papieren hergestellten Oberflächen den Forderungen von DIN 53799 genügen.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines melaminharzbeschich-teten Papiers für die Bildung von heissgepressten, kratzfesten Oberflächenschichten auf Luminatkunststoffen und Holzwerkstoffen, wie Holzfaserplatten, Holzspanplatten oder Sperrholz, wobei das Papier mit einem im noch ungehärteten Zustand wasserlöslichen Harnstoffharz oder einem im noch ungehärteten Zustand wasserlöslichen harnstoffreichen Aminoplast vorimprägniert wird, getrocknet wird und weiter mindestens einseitig mit einem Auftrag eines im ungehärteten Zustand wasserlöslichen Melaminharzes versehen wird, der auch getrocknet wird und der im Zuge des Heiss-pressvorganges, bei dem das Papier mit der zu beschichtenden Substratoberfläche verbunden wird, unter Fliessen eine ausgehärtete, kratzfeste, chemisch beständige, geschlossene Oberflächenschicht bildet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorimprägnierung des Papiers eine Lösung eines Harnstoffharzes oder eines harnstoffreichen Aminoplasts, dessen Kondensationsgrad höher ist als der des zur Bildung der Deckschicht(en) vorgesehenen Melaminharzes, eingesetzt wird, und die Harzaufnahme bei der Vorimprägnierung geringer gehalten wird, als zum Entstehen eines die Oberfläche des Papiers bedeckenden Harzfilmes erforderlich ist, und die folgende Heisstrocknung der Vorimprägnierung so lange fortgesetzt wird, bis das auf das Papier aufgebrachte Vorimprägnierungsharz mindestens soweit gehärtet ist, dass es in einer Beschichtungslösung des danach aufzutragenden Melaminharzes praktisch nicht mehr löslich ist, und dass das Papier nach dem darauffolgenden Auftragen des wasserlöslichen Melaminharzes auf eine zwischen 5 und 10% liegende Restfeuchte getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der der Vorimprägnierung folgenden Heisstrocknung mittels Heissluft die Feuchtigkeit des Papiers auf einen unter 7 % liegenden Wert herabgemindert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier im ersten Trocknungsvorgang, der auf die Vorimprägnierung des Papiers folgt, mit Heissluft auf eine zwischen 2 und 6% liegende Restfeuchte getrocknet wird.
4. Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen der Vorimprägnierung mittels Strahlung vorgenommen wird und hiebei der Trocknungsvorgang bis zu einer Feuchte von 16% oder weniger geführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsvorgang bis zu einer Feuchte zwischen 10 und 13% geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier im zweiten Trocknungsvorgang, der auf den Melaminharzauftrag folgt, auf eine zwischen 6 und 8 % liegende Restfeuchte getrocknet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorimprägnierung ein mit Mela-minharz versetztes Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat verwendet wird, wobei der Kondensationsgrad des noch mela-minharzfreien Harnstoff-Formaldehyd-Kondensats höher ist als jener des Melaminharzes.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorimprägnierung ein mit Plastifi-zierungsmitteln, wie z.B. Caprolactam, Saccharose, Glyko-len oder Polyhydroxyverbindungen, versetztes Harnstoffharz oder harnstoffreiches Aminoplast verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorimprägnierungslösung, die zwischen 20 und 55 Masse-% Festharz enthält, verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorimprägnierungslösung, die zwischen- 35 und 45 Masse-% Festharz enthält, verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorimprägnierungslösung, die zwischen 48 und 55 Masse-% Festharz enthält, verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem unter 45 Masse-% liegenden Festharzgehalt der Vorimprägnierungslösung das Verhältnis der Menge des zur Vorimprägnierung aufgetragenen Harzes zur Menge des für die Bildung der Deckschicht vorgesehenen Melaminharzauftrages, bezogen auf Festharz, bei beidseitigem Deckschichtauftrag zwischen 1: 2 und 3 : 2 gewählt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem über 45 Mas-se-% liegenden Festharzgehalt der Vorimprägnierungslösung das Verhältnis der Menge des zur Vorimprägnierung aufgetragenen Harzes zur Menge des für die Bildung der Deckschicht vorgesehenen Melaminharzauftrages, bezogen auf Festharz, bei beidseitigem Deckschichtauftrag zwischen 2 : 3 3 : 1 gewählt wird.