DD299718A7 - Verfahren zur herstellung von dekorlaminaten fuer plattenfoermige verbundwerkstoffe - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Dekorlaminaten fuer plattenfoermige Verbundwerkstoffe zur oberflaechenriszfreien Beschichtung mit unterschiedlichen Traegermaterialien, welches Anwendung findet im Maschinen- und Feingeraetebau, in der Moebelindustrie und im Gebaeudeausbau. Aufgabe ist, dasz bei der Aufbringung von Dekorlaminaten auf plattenfoermige Verbundwerkstoffe keine Riszanfaelligkeit, die das dekorative Aussehen der Plattenoberflaeche beeintraechtigt, auftritt. Durch asymmetrischen Harzauftrag beim Dekorpapier nicht staerker als 6 m nach der Verpressung wird Rezistenz gegen Oberflaechenriszanfaelligkeit erreicht.{Dekorlaminat; Impraegnierung; Oberflaechenriszanfaelligkeit; oberflaechenpreszverguetete Holzspanplatte; plattenfoermige Verbundwerkstoffe ; Duroplastbeschichtung; Beschichtung; Melaminformaldehydharz; asymmetrischer Harzauftrag; Verpressung}

Description

AusfQhrungsbeisplel An einem Ausführungsbeispiel ist die Erfindung näher dargostollt und erläutert. Es zeigen Fig. 1: Querschliff durch eine oberflächenpreßvergütete Holzspanplatte, OPV-Spanplatte genannt. Darstellung nur einer

beschichteten Seite Fig. 2: Querschliff durch ein nach herkömmlicher Technologie hergestelltes und verpraßtes Dekorlaminat mit'charakteristisch

starker und ungleichförmiger asymmetrischer Harzschicht und charakteristischem Mikrorißbild Fig. 3: Querschliff durch einen Parallelrißbildung verursachenden Versuchsschichtaufbau eines dekorativ beschichteten

Metallverbundes. Darstellung nur einer beschichteten Seite Fig.4: Querschliff durch einen Keilrißbildung verursachenden Versuchsschichtaufbau eines dekorativ beschichteten

Metallverbundes. Darstellung nur einer beschichteten Seite.

Vor allem die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Schichtmaterialien im Vergleich zum plattenförmigen Schichtträger und die auftretenden klimatischen, besonders thermischen Einflüsse beanspruchen in besonderer Weise die Oberfläche des fertigen plattenförmigen Verbundwerkstoffes, was durch Oberflächenrißanfälligkeit offenbar wird, wenn solche Dekorlaminate eingesetzt werden, die beispielsweise in für OPV-Spanplatten üblicher Weise mit Melamin-Forinaldehydharz so imprägniert werden, daß zunächst das Dekorpapier kernimprägniert und sodann mit einem weiteren asymmetrischen Harzauftrag, Lackierung genannt, versehen wird.

Dabei treten Risse mit einer Länge von etwa 0,1 bis 0,3 mm und einer Spaltöffnung von ca. 2 pm bis 4 pm auf, die sich je nach Beanspruchungsdauer und -art vergrößern können, bis das optische Erscheinungsbild stark beeinträchtigt ist.

Alle erfindungsgemäßen Maßnahmen bezüglich Aufbau und Herstellungsverfahren der OPV-Spanplatten sind folgender Zielstellung untergeordnet:

Zur Realisierung von gegen Oberflächenrisse re3lstenten Platten wurde zunächst der Mechanismus der Oberflächenrißanfälligkeit an Versuchsverbundon zwischen Trägerblechen aus Stahl mit für OPV-Spanplatten üblichen Phenolharz-Leimfilmen und vorzugsweise Dekorlaminaten, die zunächst kern- und sodann asymmetrisch imprägniert werden, erkundet, um dann Aufbau und Verfahren zur aus ökonomischen Gründen gleichzeitigen Herstellung von gegen Oberflächenrisse resistenten vorzugsweise zweiseitig beschichteten Platten und OPV-Spanplatten unter Verwendung vorzugsweise gleicher Laminate aus Gründen ökonomischer Laminatherstellung, -lagerung und -verarbeitung zu finden.

Zunächst wird der gefundene Mechanismus der Rißbildung erläutert, um anschließend die Maßnahmen des Verfahrens beschreiben zu können:

Figur 1 zeigt nach erfolgter Veroressung einen üblichen Schichtaufbau einer OPV-Spanplatte. Auf dem Träger 8, einer geschliffenen Holzspanplatte, sind eine Lage des beschriebenen Phenolharz-Leimfilms 3 und eine Lage Dekorlaminat 5 für OPV-Spanplatten miteinander verpreßt. Erkennbar sind wiederum die Kernimprägnierung 6 und die asymmetrische Harzschicht 7.

Bei diesen Plattenarten kommt es zur Rißbildung an der Oberfläche, wobei Mikrorisse- erkennbar nur von geübtem Prüfpersonal - im pm-Bereich und 0,1-mm-Längebereich, Spaltöffnung etwa 2μηΊ, aber auch Großrisse, ganzflächig gerichtet, entstehen können. Die besondere Rißanfälligkeit besteht darin, daß der alterungsbedingte Volumenschwund des Melamin-Formaldehydharzes infolge Nachkondensation und Trocknung bei den plattenförmigen Verbundwerkstoffen zu einem erheblichen Teil nicht vollständig möglich ist. Aus letzterer Unvollständigkeit resultiert die vorhandene, aber im Vergleich zu den Versuchsverbunden geringere Rißanfälligkeit bei OPV-Spanplatten.

Im Ergebnis zeigt sich für plattenförmige Verbundwerkstoffe folgender Bildungsmechanismus:

1. Die Rißbildung erfolgt durch Volumenschwund in der asymmetrischen Schicht: Die Oberfläche schrumpft, wenn das Trägervolumnn geringeren Schwund aufweist als das Harz der asymmetrischen Schicht: Die dadurch freigesetzten mechanischen Spannungen lassen die Harzschicht aufreißen.

2. Die Risse entstehen ursächlich nur in der asymmetrischen Harzschicht und laufen außen beginnend nach innen und sind auch dort lokalisiert.

3. Im Bereich der K°'"<mprägnierung 6 hält der Faser-Harz-Verbund den mechanischen Spannungen stand, desgleichen die deshalb notwendigen zwei Lagen Phenolharz-Leimfolie 3,4 und die Klebefuge 2. Die auftretenden Spannungen werden dann bei dieser Anordnung - bei nur einer Lage jedoch nicht - selbst bei nicht schrumpfenden Träger über die Plastizität des welcher als das Melamin-Formaldehydharz der asymmetrischen Imprägnierung - Härter und Hafttrennzumisci lungen eingestellten Phenolharzes abfangen.

4. Die Oberflächenrisse entstehen nur ab einer bestimmten Dicke der asymmetrischen Schicht (6pm), vorrangig in sog. Harzlinsen. Ihre Häufigkeit und Größe wachsen mit der Schichtdicke. Nie entstehen Risse aus Stellen, wo die Harzschicht ganz fehlt oder wie die asymmetrische Schicht :S 6μιη beträgt, was dadurch erklären läßt, daß die die stützende Funktion der Fasern des Bereiches der Kernimprägnierung hier noch durchgreift und die rißbildenden Kräfte auffangen kann.

Figur 2 zeigt diese für plattenförmige Verbundwerkstoffe zutreffenden Sachverhalte als charakteristischen Querschliff einer Harzlinse mit keilförmig von außen nach innen verlaufendem Riß 16.

Dio sehr dick und ungleichmäßig asymmetrisch beharzten Laminate, Fig. 2, die gemäß dem gegenwärtigen Stand bewußt dick beschichtet wurden, da bisher irrtümlich angenommen wurde, daß die Rißanfälligkeit infolge Harzmangels entstünde, sind generell latentrißanfällig. Entsprechende Belastung durch Temperatur oder zu geringe Luftfeuchte der Umgebung lassen die mechanischen Spannungen zu rißbildender Größe in der asymmetrischen Harzschicht anwachsen. Schlüssig ist die rißbildende Wirkung der asymmetrischen Harzschicht anhand von speziell dafür hergestellten Versuchsverbunden nach Fig.3 und 4 nachgewiesen. Auf dem metallischen Träger 1 und dem Phenolharz-Leimfilm 3 wurde gemäß Fig. 3 ein Dekorlaminat 9 mit der

asymmetrischen Harzschicht 11 zum Träger weisend und darüber ein Dekorlaminat 5 mit der asymmetrischen Harzschicht 7 nach außen weisend verpreßt. Die Bereiche der Kernimprägnierung 10,6 beider Laminate liegen dabei (ineinander. Gemäß Flg.4 wurden jedoch beide Dekorlaminate 13 und 5 aufeinander mit der asymmetrischen Harzschicht 15 und 7 nach außen, vom Träger wegweisend verpreßt. Die Bereiche beider Kernimprägnierungen 14 und 6 weisen dabei zum Träger. Durch Klimabelastungen 70°C, 10% rel. Feuchte über 96h traten gemäß Fig.3 durch die Dekorlaminats laufende Parallelrisse 12 auf. Gemäß Fig. 4 treten keilförmige Risse 16 von außen, d. h. von den asymmetrischen Schichten 7 und 15 ausgehend und nach innen laufend, auf. Dies ist durch die in den asymmetrischen Schichten wirkenden mechanischen Spannungen erklärbar, wobei die Richtungen der Rißbildungskräfte durch Pfeile 4 angedeutet sind. Weiterhin wurde gefunden, daß eine bei plattenförmigen Verbundwerkstoffen aufgerauhte Oberfläche des Dekorlaminates wesentlich besser rißbildende Kräfte auffängt als die stärker rißanfälligen Hochglaiuoberflächen.

Es wird für die Herstellung der Dekorlaminate zur Anwendung bei plattenförmigen Verbundwerkstoffen eine Imprägnieranlage verwendet, um das Dekorpapier, flächenbezogene Masse 100g/m², in zwei Hauptstufen Tränkung, auch Kernimprägnierung genannt, zu imprägnieren: Das von einer Rolle ablaufende Dekorpapier wird im 1. Imprägnierwerk mittels Anspülwalzen mit der zur Kernimprägnierung geeigneten Harzlösung einseitig benotzt. Nach der Durchimprägnierung wird die Papierbahn nochmals in diesselbe Harzlösung getaucht.

Anschließend erfolgt die Auftragsdosierung mittels Dosierwalzen und dann die Trocknung in den Trocknungsfeldern 1 und 2. Auf einem nach dem 2.Trocknungsfeld zwischengeschalteten 2. Imprägnierwerk wird die zur Lackierung geeignete veränderte Harzlösung asymmetrisch aufgetragen. Die Papierbahn wird Im 3. Trocknungsfeld getrocknet, über den Walzenstuhl abgezogen und in eingestellte Längen auf dem Querschneider geteilt. Im Gegensatz zum bisherigen Wissensstand wird in entscheidendem Maße das Dekorpapier nicht mit einem eine besonders hohe flächenbezogene Masse besitzenden asymmetrischen Harzauftrag versehen, der technologisch bedingt nach der Verpressung außer zu einer sehr dicken asymmetrischen Schicht zusätzlich zu großen Dickenschwankungen derselben in Form von besondes starken Harzlinsen führt, sondern es wird ein eine extrem geringe flächenbezogene Masse besitzender asymmetrischer Harzauftrag aufgebracht, bewirkt durch folgende technologische Parameter einzeln oder in Kombination:

- hoher Lösungsmittelanteil der Harzlösung im 1. Imprägnierwerk bereits für die Kernimprägnierung von vorzugsweise 55%, hoher Lösungsmittelanteil der Harzlösung im 2. Imprägnierwerk für den asymmetrischen Harzauftrag von vorzugsweise 55%, Durchlaufgeschwindigkeit durch die Imprägnieranlage von 13,2 m/min,

- hohe Harzbadtemperatur von 43°C,

- extrem enge Einstellung des Benetzungsspaltes zwischen Benetzungswalze und Dekorpapierbahn im Imprägnierwerk für die asymmetrische Imprägnierung zwecks Verringerung dos Auftragsvolumens.

Die Einstellung dieser Parameter muß gemäß dem Anlieferungszustand der Stammharzlösung experimentell und anlagenspezifisch ormittelt werden. Die richtige Einstellung wird nachgewiesen durch Untersuchung von Querschliffen der Prüflinge von mit solchem Dekorlaminat beschichteten plattenförmigen Verbundwerkstoffen. Sie müssen eine ausgehärtete Lackierung (asymm. Harzschicht) aufweisen, deren Dicke maximal 6μσι betragen darf und minimal das Durchdringen des getränkten Rohpapieres an die Oberfläche des Dekorlaminates vermeidet.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Dekorlaminaten für Mat'onformige Verbundwerkstoffe zur oberflächenrlßfreien Beschichtung mit unterschied!!* hen Trägermaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorlaminate für platienförmige Verbundwerkstoffe mit einem extrem geringe flächenbezogene Masse besitzenden asymmetrischen Harzauftrag versehen werden und zwar in dem Maße, daß die Dicke der nach dem Vorpressen ausgehärteten asymmetrischen Harzschicht (7) maximal 6μιη beträgt und minimal gerade das Durchdringen von Fasern des Papierkernes (6) an die Oberfläche des Dekorlaminates vermeidet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung der Dekorlaminate für plattenförmige Verbundwerkstoffe mit einer entsprechend modifizierten wäßrigen Melamin-Form&ldehydharzlösung niedriger Viskosität erfolgt.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Verfahren zur Herstellung von Dekorlaminaten für plattenförmige Verbundwerkstoffe zur oberflächenrißfreien Beschichtung mit unterschiedlichen Trägermaterialien, welches Anwendung findet im Maschinen- und Feingerätebau, in der Möbelindustrie und im Gebäudeausbau.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In dem Artikel „Physikalische und chemische Grundlagen bei der Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffen mit kunstharzimprägnierten Papieren" von Mitgau, R., veröffentlicht in der Firmenzeitschrift „Goldschmidt informiert" Jg. 1/1973 Nr. 22, S. 9 bis 18, wird bezüglich der generellen Anwendung von Amino- und Phenoplasten auf deren Schrumpfen bei der Vernetzung hingewiesen und bemerkt, daß deshalb diese Harze ohnedies nur mit Füllstoffen, insbesondere faserigen, verarbeitet werden können, da die Faserfüllung ein tragendes, Schrumpfspannungen aufnehmendes Gerüst bildet. Hierdurch wird die vorteilhafte Möglichkeit gegeben, Papierbahnen mit solchen Harzen zu tränken und die dann vorteilhaften Eigenschaften des Laminates zu Oberflächenbeschichtungen für Holzspanplatten zu nutzen. Dabei muß bei der Entwicklung einerTechnologie beachtet werden, daß die zur Vernetzung zur Verfügung stehenden funktioneilen Gruppen im Harz nur in solchen Konzentration eingesetzt werden, daß gerade die gewünschten technologischen Eigenschaften wie Abriebfestigkeit und wirtschaftliche Aushärtezeit während der Verpressung erreicht werden, da bei Überschuß der funktioneilen Gruppen sonst eine Überhärtung auftritt, der die Papierfasern nicht standhalten, so daß sie reißen. Obwohl im Artikel in großer Breite und detailliert, gestützt mit elektronenmikroskopischen Aufnahmen u.a. auch über di9 freie Harzschicht an der Laminatoberfläche und deren Oberflächengestalt Ausführungen gemacht sin,^H, wird aber nachteiligerweise über das spezielle bei Holzspanplatten auftretende Oberflächenrißphänomen ihrer Dekorlaminate nichts ausgesagt und deshalb auch kein Verfahren zu ihrer Vermeidung angegeben.

Das bekannte Verfahren sagt nichts aus über das Auftreten der Oberflächenrißanfälligkeit und offenbart auch nichts über deren Vermeidbarkeit.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung Ist es, daß ein entscheidender Abbau der Oberflächenrißanfälligkeit gegen Haarrisse und Großrisse erzielt wird, die infolge der Betriebsein3atzbedingungen, wie kurzzeitig wirkende Schocktemperaturen von 245⁰C, erhöhte Dauertemperaturen von 5O⁰C, extrem niedrige relative Luftfeuchte und durcfvLangzeitschrumpfung der Beschichtung, auftreten können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß bei der Aufbringung von Dekorlaminaten auf plattenförmig Verbundwerkstoffe keine Rißanfälligkeit, die das dekorative Aussehen der Plattenoberfläche beeinträchtigt, auftritt. Werden für plattenförmige Verbundwerkstoffe solche Dekorlaminate verwendet, bei denen das Dekorpapier zunächst mit einer Melamin-Formaldehydharzlösung kernimprägniert und sodann mit einem weiteren asymmetrischen Harzauftrag, Lackierung genannt, versehen wird, so wird nach einem weiteren Merkmal zur maximalen Verringerung der solchen Laminatsystemen innewohnenden latenten Oberflächenrißanfälligkeit das Dekorlaminat mit einem eine extrem geringe flächenbezogene Masse besitzenden asymmetrischen Harzauftrag versehen. Dies geschieht in dem Maße, daß die Dicke der nach dem Vorpressen ausgehärteten asymmetrischen Hafzschicht maximal βμιτι beträgt und minimal gerade das Durchdringen von Fasern des Papierkernes an die Oberfläche des auf die plattenförmigen Verbundwerkstoffe aufgepreßten Laminates vermieden wird.