DD254920A1

DD254920A1 - PROCESS FOR PRODUCING COMPOSITE MATERIALS

Info

Publication number: DD254920A1
Application number: DD29782686A
Authority: DD
Inventors: Joachim Eberle; Dieter Ludwig; Frank Meier; Lothar Starke
Original assignee: Sprela Werke Spremberg Veb
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1988-03-16

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbundmaterial aus einem Thermoplast, vorzugsweise aus Polyvinylchlorid und haertbaren Plasten, vorzugsweise aus Aminoplaste und bahnfoermigen Zellstoff, bei dem eine Zwischenschicht eine hohe Verbundfestigkeit ermoeglicht. Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bisher verwendeten Verfahren, die dabei eingesetzten Haftvermittler, die Gesundheitsgefaehrdung und die geringe Produktivitaet zu ueberwinden. Erfindungsgemaess wird die hohe Verbundfestigkeit dadurch erreicht, dass bei einer Temperatur nahe dem Schmelzpunkt des Thermoplastes eine Zelluloseschicht auf das Thermoplastmaterial aufgepresst wird und das so enthaltene Kernmaterial mit einer duroplastischen dekorativen Deckschicht bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Thermoplastes beschichtet wird. Es wird eine Temperaturbestaendigkeit des Erzeugnisses bis 423 K erreicht.The invention relates to a process for the production of composite material from a thermoplastic, preferably from polyvinyl chloride and hairable plastics, preferably from aminoplasts and web-like pulp, in which an intermediate layer allows a high bond strength. The aim of the invention is to overcome the disadvantages of the previously used methods, the adhesion promoter used, the health risk and low productivity. According to the invention, the high bond strength is achieved by pressing a cellulosic layer onto the thermoplastic material at a temperature close to the melting point of the thermoplastic and coating the core material thus contained with a thermosetting decorative topcoat at a temperature below the melting point of the thermoplastic. It is a temperature stability of the product reaches 423 K.

Description

Fields of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus einem Thermoplast, vorzugsweise aus Polyvinylchlorid, und härtbaren Plasten, vorzugsweise aus Aminoplaste und bahnförmigem Zellstoff, bei denen durch eine Zwischenschicht eine hohe Verbundfestigkeit erreicht wird. Die hergestellten Verbundmaterialien werden im Fahrzeugbau, in der Möbelindustrie und für Verkleidungen im Innenausbau, bei denen eine dekorative Oberfläche gefordert wird, eingesetzt.The invention relates to a process for producing composite materials from a thermoplastic, preferably from polyvinyl chloride, and curable plastics, preferably from aminoplasts and sheet-like pulp, in which a high bond strength is achieved by an intermediate layer. The composite materials produced are used in vehicle construction, in the furniture industry and for interior finishes in which a decorative surface is required.

Characteristic of the known state of the art

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Verbundmaterial aus Thermo- und Duroplasten wird der Verbund der beiden Werkstoffgruppen durch die Vorbehandlung der Grundmaterialien durch spezielle Zwischenschichten oder durch Haftvermittler erreicht. Es sind Verbundplatten bekannt, die aus einer steifen Platte als Träger mit ein- oder beidseitig flächig aufgebrachter Folie bzw. folienartigem Material oder Papier bestehen. Die Herstellung geschieht durch Verkleben der Verbundschichten oder durch Aufspritzen eines Deckmaterials auf ein Grundmaterial. Bei der Herstellung von Verbundplatten mit hoher Formbeständigkeit besteht die Notwendigkeit als Trägermaterial steife Platten (z. B. Metall, Holzmaterialien oder Faserplatten) einzusetzen. Derartig hergestellte Verbundplatten sind nicht mehr oder nur eingeschränkt verformbarIn the known processes for the production of composite material from thermoplastics and thermosets, the combination of the two material groups is achieved by the pretreatment of the base materials by means of special intermediate layers or by adhesion promoters. There are known composite plates, which consist of a rigid plate as a carrier with one or both sides applied flat film or sheet-like material or paper. The production takes place by bonding the composite layers or by spraying a cover material onto a base material. In the manufacture of composite sheets having high dimensional stability, there is a need to use rigid sheets (e.g., metal, wood materials, or fiberboard) as the support material. Composite panels produced in this way are no longer or only limited deformable

In dem DD-WP 58593 wird eine Verbundplatte beschrieben, bei der zwischen folienartigen Deckmaterialien Kunststoff pulver eingebracht wird. Eine Formbarkeit ist hierbei nurwährend der Herstellung gegeben; die Herstellungskosten liegen im Vergleich zu anderen Verbundplatten hoch. In DD-WP 58593 a composite plate is described in which plastic powder is introduced between the film-like cover materials. A formability is given here only during the production; the manufacturing costs are high compared to other composite panels.

Bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus einem Thermoplast und härtbaren faserverstärkten Kunststoffen (DD-WP 214074) bei dem ein Prepolymerauf Basis Polyester-Polyurethan als Haftvermittler eingesetzt wird, wobei der Nachteil entsteht, daß diese Schicht mindestens 2 Stunden trocknen muß, bevor die duroplastischen Deckschichten aufgebracht werden können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zusätzlich Glaskugeln in den Haftvermittler eingearbeitet werden müssen, um die Haftfestigkeit der zu verbindenden Werkstoffe zu erreichen. Darüber hinaus weisen derartige Verbünde keine dekorative Oberfläche auf und sind somit in ihrem Einsatzbereich eingeschränkt.Also known is a process for the production of composite materials from a thermoplastic and hardenable fiber-reinforced plastics (DD-WP 214074) in which a prepolymer based polyester-polyurethane is used as an adhesion promoter, wherein the disadvantage arises that this layer must dry for at least 2 hours before the thermosetting layers can be applied. Another disadvantage is that in addition glass beads must be incorporated into the bonding agent in order to achieve the adhesion of the materials to be joined. In addition, such composites have no decorative surface and are thus limited in their application.

Weiterhin wird eine Verbundfolienbahn bestehend aus Polyvinylchlorid und einer darauf kaschierten Abdeckfolie beschrieben (DE-PS 3202195). Hierbei besteht die Basisfolie aus halbharten Polyvinylchlorid, das als Füllstoff Holzmehl in einer Menge von 10-40 Gew.-% und Glasstapelfasern in einer Menge von 2-5Gew.-% enthält, wobei die Basisfolie geschäumt ist. Die Abdeckfolie ist schlagzäh ausgebildet, und besteht zweckmäßigerweise ebenfalls aus Polyvinylchlorid. Derartige Verbundfolien, die insbesondere für Verkleidungszwecke eingesetzt werden, benötigen eine spezielle Herstellungstechnologie, die kostenaufwendig ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich diese Verbundfolie elektrostatisch auflädt und damit leicht verschmutzt. Des weiteren schränkt die geringe Licht- und Temperaturbeständigkeit die Anwendung im Innnenausbau ein.Furthermore, a composite film web consisting of polyvinyl chloride and a covering film laminated thereon is described (DE-PS 3202195). Here, the base film is made of semi-rigid polyvinyl chloride containing as a filler wood flour in an amount of 10-40 wt .-% and glass staple fibers in an amount of 2-5Gew .-%, wherein the base film is foamed. The cover is formed impact resistant, and expediently also consists of polyvinyl chloride. Such composite films, which are used in particular for cladding purposes, require a special manufacturing technology, which is costly. Another disadvantage is that this composite foil electrostatically charges and thus easily contaminated. Furthermore, the low light and temperature resistance limits the application in the interior design.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Verbundmaterial mit großen Applikationsmöglichkeiten'und hohem Gebrauchswert herzustellen, das aus verfügbaren und handelsüblichen Werkstoffen besteht, und auf vorhandenen Produktionsanlagen gefertigt werden kann.The aim of the invention is to produce a cost-effective composite material with high applicability and high utility value, which consists of available and commercially available materials, and can be manufactured on existing production equipment.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht im Verbinden von thermoplastischen .Kernmaterialien mit duroplastischen dekorativen Deckschichten zu Verbundmaterialien, die mit einfachen technischen Mitteln verformt werden können. Die erfindungsgemäß hergestellten Verbundmaterialien sollen eine hohe Steifigkeit besitzen.The object of the invention is to bond thermoplastic core materials with thermosetting decorative cover layers to composite materials which can be shaped by simple technical means. The composite materials produced according to the invention should have a high rigidity.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein thermoplastisches Kernmaterial unterhalb der Erweichungstemperatur mit einem saugfähigen zellulosehaltigen Material unter Druck so verbunden wird, daß die Außenschicht des thermoplastischen Kernmaterials in die saugfähige zellulosehaltige Schicht eindringt, ohne diese vollständig zu durchdringen. Aufgrund der guten Haftung des Thermoplastes an die Zellulosefaser wird eine hohe Festigkeit in der Grenzschicht erreicht. Die duroplastische dekorative Deckschicht wird unter Druck und Temperatur mit dem Kernmaterial verbunden. Da mit PF-Harz oder mit Aminoharz imprägnierte Unterpapier muß einen Harzanteil aufweisen, der eine . Durchtränkung der zellulosehaltigen Schicht auf dem Thermoplast bewirkt. Das Harz muß eine ausreichende Fließfähigkeit aufweisen, die einerseits durch die Feuchte von 5-7% und andererseits durch das beim Preßvorgang ausgetriebene Material 1 % gekennzeichnet wird. Die dekorative Deckschicht kann sowohl von Fertigfolien auf Basis ungesättigter Polyesterharze, die vornämlich nach dem sogenannten VTH- oder VTS-Verfahren hergestellt werden, oder Aminoharze, als auch mit aminoharzimprägnierten Deckpapieren gebildet werden, wobei durch die eingesetzten Oberflächenbilder in Form von Preßblechen, Matrizen und Folien verschiedene Glanzgrade und Strukturen erzeugt werden können. Durch Kühlung der Oberfläche unter Druck, sowohl im stationären als auch im Durchlaufverfahren, wird das Verbundmaterial eben und spannungsfrei gefertigt. Überraschend ist, das trotz des hohen Preßdruckes und Temperatur das thermoplastische Kernmaterial ein ausreichend stabiles System ergibt, daß einen gleichmäßigen Druckaufbau gewährleistet und somit eine geschlossene und porenfreie Harzoberfläche bildet. Das kann dadurch erklärt werden, daß die zellulosehaltige Schicht eine stabile Hülle für den thermoplastischen Kern darstellt und Druckunterschiede im System kompensiert. Es wird eine hohe thermische Stabilität des Verbundmaterials erreicht. So tritt entsprechend dem Topfbodentest bei 453 K und dem Kochversuch keine Schädigung des Verbundes ein. Offensichtlich wird durch den Einsatz der zellulosehaltigen Schicht eine optimale Verbindung zwischen dem Thermo-und Duroplast erreicht.According to the invention the object is achieved in that a thermoplastic core material below the softening temperature with an absorbent cellulosic material under pressure is connected so that the outer layer of the thermoplastic core material penetrates into the absorbent cellulosic layer without penetrating them completely. Due to the good adhesion of the thermoplastic to the cellulose fiber high strength is achieved in the boundary layer. The thermosetting decorative cover layer is bonded to the core material under pressure and temperature. As with PF resin or amino resin impregnated underpaper must have a resin content, which is a. Impregnation of the cellulosic layer on the thermoplastic causes. The resin must have a sufficient flowability, which is characterized on the one hand by the moisture of 5-7% and on the other hand by the expelled during the pressing material 1%. The decorative cover layer can be formed both from finished films based on unsaturated polyester resins, which are produced primarily by the so-called VTH or VTS process, or amino resins, and with amino resin-impregnated cover papers, wherein the surface images used in the form of press plates, dies and films different gloss levels and structures can be produced. By cooling the surface under pressure, both in the stationary and in the continuous process, the composite material is made flat and stress-free. It is surprising that despite the high pressing pressure and temperature, the thermoplastic core material provides a sufficiently stable system that ensures a uniform pressure build-up and thus forms a closed and non-porous resin surface. This can be explained by the fact that the cellulosic layer is a stable shell for the thermoplastic core and compensates for pressure differences in the system. It is achieved a high thermal stability of the composite material. So occurs in accordance with the pot bottom test at 453 K and the cooking test no damage to the composite. Obviously, the use of the cellulose-containing layer achieves an optimum bond between the thermoset and duroplastic.

embodiment

Eine kalandrierte PVC-Hartfolie von 1 mm Dicke wird einseitig mit einem Oveflaypapier und einem Flächengewicht von 40g/m² belegt. Dieses Paket wird zwischen 2 Preßblechen bei einem Druck von 4MPa, einer Temperatur von 448 K 5 min gepreßt und anschließend auf 323 K zurückgekühlt. Unmittelbar danach wird das erhaltene Kernmaterial ebenfalls einseitig mit einem Overlaypapiervon 40g/m² Rohgewicht und einem Harzanteil von 200% und einer Feuchte von 6%, das mit Melaminharz imprägniert wurde, belegt. Auf diese Schicht wird ein Dekorpapier mit einer Flächenmasse von 95g/m², einem Harzanteil von 150%, einer Feuchte von 5%, das ebenfalls mit Melaminharz imprägniert wurde, aufgelegt. Dieser Paketaufbau wird zwischen ein Rückseiteblech für die unbelegte Seite und ein strukturiertes hartverchromtes Preßblech mit Näpfchenstruktur gebracht und in einer Etagenpresse bei einer Temperatur von 423 K mit einem Druck von 3MPa 10 min gepreßt und anschließend auf 323 K zurückgekühlt.A calendered rigid PVC film of 1 mm thickness is coated on one side with an oveflay paper and a basis weight of 40 g / m ² . This package is pressed between 2 press plates at a pressure of 4 MPa, a temperature of 448 K for 5 minutes and then cooled back to 323 K. Immediately thereafter, the obtained core material is also coated on one side with an overlay paper of 40 g / m ² gross weight and a resin content of 200% and a moisture of 6%, which has been impregnated with melamine resin. On this layer, a decorative paper with a basis weight of 95 g / m ² , a resin content of 150%, a humidity of 5%, which was also impregnated with melamine resin, placed. This package assembly is placed between a blank side back plate and a patterned hard chrome plated press plate and pressed in a platen press at a temperature of 423K at a pressure of 3MPa for 10 minutes and then recooled to 323K.

Claims

Invention claims:

1. A process for the production of composite material, characterized in that a
thermoplastic material and an absorbent cellulosic material in one
Temperature range below the melting point of the thermoplastic material preferably at
448-458K and when pressing 2-4MPa is joined together, then on the
cellulosic material placed on a PF resin or amino resin impregnated core paper and / or a known decorative film and the preformed laminate in one
Temperature range of 408-418K and at pressures of 2-4MPa over a period of 1-10min
is pressed.

2. claim according to item 1, characterized in that as a thermoplastic material priority
Polyvinyl chloride hard with a density of 1 200-1 500 kg / m ^{3 is} used.

3. claim according to item 1, characterized in that the cellulosic carrier material
Has basis weight of 20-100g / m ² and made of paper or fabric or knitted or nonwoven
is formed.

4. claim according to item 1, characterized in that the core paper is a known per se
Overlay paper with a coat of 100-200% and a humidity of 5-7% is used.

5. Claim according to item 1, characterized in that a modified flame-retardant PF cresol is used as PF resin.

6. claim according to item 1, characterized in that as decorative film commercially available UP or
Urea foil or melamine-coated laminate paper is used.