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Verfahren zum Herstellen von Formkörpern mit veredelter Oberfläche
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kaschierter dekorativer Werkstoffe,
die mit Lacken oder Lackfarben auf der Basis ungesättigter Polyesterharze überzogen
sind.
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Es ist bekannt, Überzugsschichten auf Werkstoffen, vorzugsweise Möbelteilen
aus Holz, Holzspanplatten oder Hartfaserplatten unter Verwendung von Lacken auf
Basis ungesättigter Polyesterharze herzustellen. Die Erhärtung des flüssigen Lackes
zu einer festen Überzugsschicht erfolgt hierbei durch Mischpolymerisation des ungesättigten
Polyesterharzes mit den als Lösungsmittel verwendeten organischen Monomeren, z.
B. Styrol, Vinyltoluol, Acryl- und Methacrylsäureestern, Diallylphthalat und anderen
zur Mischpolymerisation mit Polyesterharzen befähigten organischen Verbindungen.
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Um bei 18 bis 30° C zu technisch brauchbaren Härtungsgeschwindigkeiten
zu gelangen, erhalten die Lacke einen Zusatz von Beschleunigern in Form von Schwermetallverbindungen,
insbesondere Kobaltverbindungen wie Kobaltnaphthenat oder tertiären Aminen, z. B.
Dimethylanilin. Die Härtungsreaktion wird durch Zusatz organischer Peroxyde, z.
B. Cyclohexanonperoxyd, Methyläthylketonperoxyd, Benzoylperoxyd oder Cumolhydroperoxyd,
eingeleitet.
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Ungesättigte Polyesterharze sind bekanntlich Kondensationsprodukte,
die durch Veresterung ungesättigter einwertiger oder gesättigter zweiwertiger Alkohole,
z. B. von 1,2-Diolen, wie Propylenglykol, mit ungesättigten mehrbasischen Carbonsäuren,
z. B. Maleinsäure, Fumarsäure oder deren Anhydriden, hergestellt werden. Ein Teil
der ungesättigten Dicarbonsäuren kann durch gesättigte Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure,
Adipinsäure, Sebacinsäure, o-Phthalsäure, Isophthalsäure, ersetzt werden. Auf diese
Weise lassen sich zahllose Polyesterharze gewinnen, die unter dem Begriff »ungesättigte
Polyesterharze« zusammengefaßt werden.
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Erfindungsgemäß sind alle lacktechnisch geeigneten ungesättigten Polyesterharze
einsatzfähig. Bei den praktisch verwendeten Lacken auf Basis ungesättigter Polyesterharze
(im folgenden kurz als »Polyesterlack« bezeichnet) beginnt die Verfestigung des
Gemisches bei normalen Raumtemperaturen 20 bis 60 Minuten nach Zusatz des organischen
Peroxyds (im folgenden kurz »Peroxyd« bezeichnet). Der Zeitraum von der Zugabe des
Peroxyds bis zum beginnenden Viskositätsanstieg wird allgemein als »Topfzeit« oder
»pot-life« bezeichnet. Nur in diesem Zeitraum kann der mit Peroxyd vermischte Polyesterlack
für die Herstellung zufriedenstellender Lackschichten verwendet werden. Da die Verarbeitungszeit
derartiger Polyesterlacke im Vergleich zu anderen Lackarten, z. B. Nitrolacken,
Alkydharzlacken, recht kurz ist, hat es nicht an Versuchen gefehlt, die eng begrenzte
Verarbeitungszeit zu verlängern.
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So hat man z. B. den Polyesterlack in zwei gleich große Mengen aufgeteilt
und die eine Hälfte mit der doppelten Beschleunigermenge und die andere Hälfte mit
der doppelten Peroxydmenge vermischt. Der beschleunigerhaltige Lack ist mehrere
Wochen lang verarbeitungsfähig, während das peroxydhaltige, aber nicht beschleunigerhaltige
Gemisch bereits nach einigen Stunden merklichen Viskositätsanstieg zeigt.
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Wenn die beschleunigerhaltigen und die peroxydhaltigen Komponenten
zu gleichen Teilen miteinander vermischt werden, so setzt innerhalb weniger Minuten
die Härtungsreaktion ein. Mit Hilfe von zwei Spritzpistolen oder von 2-Komponenten-Spritzanlagen
oder aber auch unter Verwendung von Walzmaschinen oder Gießmaschinen können die
beiden Komponenten entweder gleichzeitig oder kurz nacheinander auf das zu überziehende
Werkstück aufgetragen werden.
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Nach einem anderen Verfahren wird die Lösung eines Peroxyds in einem
inerten Lösungsmittel auf den zu überziehenden Gegenstand aufgetragen; nach der
Trocknung wird ein beschleunigerhaltiger, aber peroxydfreierPolyesterlack darübergeschichtet.Durch
dieses Vorgehen erreicht man aber nur schlechte Haftfestigkeit der ausgehärteten
Polyesterharzschicht auf dem Untergrund. Um eine bessere Haftung zu erreichen, wird
nach einem anderen Verfahren das Peroxyd in einen Lack eingearbeitet, der z. B.
Nitrocellulose als Bindemittel enthält, welches durch Peroxyd nicht beeinflußt wird
und das Peroxyd in seiner Wirkung nicht beeinträchtigt. Auf den zu überziehenden
Gegenstand wird zunächst der peroxydhaltige Lack aufgetragen; nach seiner Trocknung
wird ein
beschleunigerhaltiger, aber peroxydfreier Polyesterlack
darübergeschichtet.
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Es ist auch bekannt, Werkstoffe zunächst mit einer dünnen dekorativen
Auflage aus einem Furnier einer geeigneten Holzart oder mit Bogen bedruckter, gefärbter
oder ungefärbter Papiere verschiedener Art zu kaschieren. Zum Aufkleben der Furniere
oder Papiere dienen im allgemeinen wasserhaltige Leime. Das aus dem Leim in diese
eingedrungene Wasser muß vor dem Lackieren mit dem Polyesterlack wieder vollständig
verdunsten. Die Auflagen müssen daher vorher noch einige Zeit liegenbleiben.
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Die Nachteile der bisher bekannten Arbeitsverfahren sind folgende:
I. Ist das Peroxyd z. B. in einen Nitrolack oder ein inertes Lösungsmittel eingearbeitet
und erfolgt das Auftragen eines solchen peroxydhaltigen Grundlackes durch Spritzen,
Gießen oder Streichen, so schließt diese Auftragsmethode Unfallgefahren ein, weil
die zur Anwendung gelangenden Peroxyde durch Spritzer in die Augen gelangen und
zur Erblindung führen können.
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2. Der als erste Schicht aufgetragene peroxydhaltige Lack bleibt wegen
seines Bindemittelanteils eine gewisse Zeit lang klebrig und fixiert daher auffallenden
Staub; dieser läßt sich nur schwer wieder entfernen und verursacht durch Verunreinigung
eine Minderung der Qualität transparenter Lackierungen.
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3. Es ist unzweckmäßig, Papier mit einem peroxydhaltigen Nitrolack
zu tränken, weil die hochmolekulare Nitrocellulose die Poren des Papiers versiegelt
und undurchlässig für jeden weiteren Lackauftrag macht. Bei entsprechender Dicke
und Festigkeit des Papiers wird dieses von dem Nitrocelluloselack nicht durchtränkt,
vielmehr bleibt der Lack an der Oberfläche des Papiers.
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Bekanntlich erleiden Polyesterlacke beim Polymerisieren eine Volumenkontraktion.
Dadurch entstehen erhebliche Spannungen zwischen der Unterlage und der aufliegenden
Lackschicht. Bei mechanischen Beanspruchungen der gehärteten Polyesteroberfläche
kommt es deshalb, z. B. während des Schleifens oder Schwabbelns, zu einem Aufspalten
des Papiers. Die Polyesterschicht spaltet also mit einem Teil des Papiers ab. Außerdem
entsteht bei dieser Nachbehandlung der Polyesteroberfläche Wärme, die bei Verwendung
thermoplastischer Bindemittel zum Imprägnieren des Papiers diese Bindemittel erweichen
läßt. Als Folge davon fällt die Oberfläche nach und zeigt dann ein unruhiges Aussehen.
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Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung eines peroxydhaltigen Nitrolackes
zum Imprägnieren von Papier besteht darin, daß nur das an der Oberfläche befindliche
Peroxyd für die Polymerisation mit dem darübergeschichteten ungesättigten Polyesterharz
wirksam wird. Das in tieferen Schichten vorhandene Peroxyd wird nicht verbraucht
und kann dadurch unter dem Einfluß von Lichteinstrahlung Spätreaktionen auf den
Cellulosefasem des Papiers auslösen und bleichend wirken. Auf diese Weise können
auch Farbbilder, mit denen die Papiere bedruckt sind, zerstört werden.
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Es wurde nun gefunden, daß die Nachteile der bisherigen Arbeitstechnik
durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden können. Das Verfahren gemäß
der Erfindung dient zur Herstellung von Formkörpern mit veredelter Oberfläche, die
z. B. aus Holz, Holzspanplatten, Holzfaserplatten, Kunststoffplatten oder Metall
bestehen können. Die zur Kaschierung des Werkstoffes dienende Auflage aus bedrucktem,
gefärbtem oder auch ungefärbtem Papier oder Pappe wird nach dem Aufkleben in an
sich bekannter Weise mit Lacken oder Lackfarben aus ungesättigten Polyesterharzen
und monomeren, der Mischpolymerisation befähigten ungesättigten organischen Verbindungen,
die in bekannter Weise Beschleuniger enthalten, überzogen.
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Man kann sowohl Werkstoffen jeder Art ein optisch ansprechendes Aussehen
als auch eine ungewöhnliche Härte sowie chemische und physikalische Strapazierfähigkeit
der Oberfläche verleihen.
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Erfindungsgemäß wird die Auflage zunächst mit der Lösung eines organischen
Peroxyds, zweckmäßig in einem flüchtigen Lösungsmittel, getränkt und anschließend
getrocknet, bevor sie auf den Werkstoff aufgeklebt wird.
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Das mit Peroxyden imprägnierte Auflagematerial ist längere Zeit Lager-
und gebrauchsfähig. Zum Bedrucken oder Färben müssen praktisch peroxydunempfindliche
Farbstoffe verwendet werden.
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Die imprägnierten Auflagen werden durch einen Klebstoff auf das Werkstück
aufgeklebt; dieser darf keine Stoffe enthalten, welche die Polymerisation stören
könnten. Als Klebemittel kann auch eine einen Beschleuniger enthaltende Lösung ungesättigter
Polyesterlacke oder eine entsprechende Paste verwendet werden. Diese Ausführungsform
bietet unter anderem den Vorteil, daß auf einen artfremden Klebstoff verzichtet
werden kann und damit mögliche Fehlerquellen ausgeschaltet werden können. Der Peroxydgehalt
der Auflage bewirkt eine gleichmäßige, nach allen Seiten gerichtete Mischpolymerisation
und Aushärtung der Polyesterschichten.
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Auf die aufgeklebte dekorative Auflage wird ein beschleunigerhaltiger,
aber praktisch peroxydfreier Polyesterlack durch Spritzen, Gießen, Walzen oder Streichen
aufgetragen und durch das in der Auflage enthaltene Peroxyd durchgehärtet.
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Im Gegensatz zu den bekannten Arbeitsmethoden gewährleistet das erfindungsgemäße
Verfahren, daß das Papier in seiner gesamten Dicke mit Peroxyd beladen ist. Der
abschließend aufgetragene peroxydfreie Polyesterlack dringt ebenfalls durch die
Poren des Papiers bis zur Klebeschicht, mit der das Papier aufgeklebt ist, hindurch
und umhüllt dabei das gesamte Peroxyd und löst es auf. Dadurch wird sämtliches vorhandene
Peroxyd für die Polymerisation des ungesättigten Polyesterharzes verbraucht. Weil
das Papier völlig durchtränkt werden kann und sich anschließend innerhalb des polymerisierten
Harzes befindet, kann kein Aufspalten des Papiers und kein Nachfallen der Lackoberfläche
während des Schleifens und Schwabbelns auftreten.
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Für den Fall, daß die Klebeschicht ebenfalls aus einem ungesättigten
Polyesterharz besteht, ergibt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine innige
Mischpolymerisation zwischen Klebeschicht und Deckschicht, so daß es zu einer echten
Einlagerung des Papiers in den Polyester kommt. Dagegen würde ein mit einem Nitrolack
imprägniertes Papier beide Polyesterschichten voneinander absperren.
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Der beschleunigerhaltige Polyesterlack kann ein Klarlack oder gefärbt
sein; Lackfarben enthalten in
bekannter Weise Pigmente und bzw.
oder Füllstoffe.
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Beispiel 1 a) Ein mit einem Holzmuster bedrucktes Zellstoffpapier
von 180 g Gewicht pro Quadratmeter wird 60 Sekunden in eine Lösung aus 15 Teilen
Cyclohexanonperoxyd (50o/oig) in Dimethylphthalat und 85 Teilen Äthylacetat getaucht
und anschließend bei 20 bis 30° bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Das so erhaltene
imprägnierte Papier kann aufgerollt und wenigstens 2 Wochen gelagert werden.
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b) Eine Holzspanplatte wird mit Leim bestrichen und mit einem zugeschnittenen
Stück des nach a) behandelten Papiers beklebt.
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e) Auf das aufgeklebte Papier wird ein Lack gespritzt, bestehend aus:
83 Gewichtsteilen einer 70o/oigen Lösung eines in bekannter Weise durch Veresterung
von 2,2 Mol Propylenglykol, 1 Mol Maleinsäureanhydrid und 1 Mol Phthalsäureanhydrid
hergestellten ungesättigten Polyesterharzes in Styrol, 3 Gewichtsteilen einer Kobaltnaphthenatlösung
in Styrol mit 1% Co-Metall, 2,6 Gewichtsteilen einer 5o/oigen Lösung eines Paraffins
vom Erstarrungspunkt 42 bis 45° C in Styrol, 11,4 Gewichtsteilen Styrol.
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Nach Trocknung von 12 Stunden bei 20° ist die aufgespritzte Lackschicht
durchgehärtet und kann durch Schleifen und Schwabbeln auf Hochglanz poliert werden.
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Beispiel 2 a) Auf eine Spanplatte wird unter Verwendung einer Lackwalze
eine Paste, bestehend aus 88 Teilen der im Beispiel 1 unter c) genannten 70o/oi(ren
ungesättigten Polyesterharzlösung in Styrol, 8 Teilen hochdisperser Kieselsäure,
4 Teilen einer Kobaltnaphthenatlösung in Styrol mit 1% Co-Metall, aufgetragen.
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b) In diese Schicht wird sofort oder später ein nach Beispiel 1, a)
hergestelltes imprägniertes Papier gelegt und mit Hilfe einer Gummiwalze oder Presse
angedrückt.
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c) Auf das so fixierte Papier wird sofort oder später mit einer Lackgießmaschine
der unter Beispiel 1, c) genannte Lack gegossen.
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Nach 12stündiger Trocknung ist die aufgegossene Lackschicht hart.
Die matte Oberfläche kann durch Schleifen und Schwabbeln auf Hochglanz poliert werden.
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Beispiel 3 a) Ein farbloses Zellstoffpapier von 180 g Gewicht pro
Quadratmeter wird 60 Sekunden in eine Lösung aus 15 Teilen Cyclohexanonperoxyd (50o/oig)
in Dimethylphthalat und 85 Teilen Äthylacetat getaucht und anschließend bei 20 bis
30= bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Das so erhaltene imprägnierte Papier kann
aufgerollt und wenigstens 2 Wochen gelagert werden.
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b) Eine Holzspanplatte wird mit Leim bestrichen und mit einem zugeschnittenen
Stück des nach a) behandelten Papiers beklebt.
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c) Auf das aufgeklebte Papier wird ein Lack gespritzt, bestehend aus
83 Gewichtsteilen einer 70o/oigen Lösung eines in bekannter Weise durch Veresterung
von 2,2 Mol Propylenglykol, 1 Mol Maleinsäureanhydrid und 1 Mol Phthalsäureanhydrid
hergestellten ungesättigten Polyesterharzes in Styrol, 3 Gewichtsteilen einer Kobaltnaphthenatlösung
in Styrol mit 1% Co-Metall, 2,6 Gewichtsteilen einer 5o/oigen Lösung eines Paraffins
vom Erstarrungspunkt 42 bis 45° C in Styrol, 11,4 Gewichtsteilen Styrol, 10 bis
15 Gewichtsteilen Titandioxyd Rutilform. Nach Trocknung von 12 Stunden bei 20° C
ist die aufgespritzte Lackschicht durchgehärtet und kann durch Schleifen und Schwabbeln
auf Hochglanz poliert werden.
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Vorliegende Erfindung ermöglicht es, in den lackverarbeitenden Werkstätten
ohne die sonst nötigen Peroxydlösungen, Peroxyddispersionen oder peroxydhaltigen
Grundlacke zu arbeiten; denn die Imprägnierung der dekorativen Auflagen mit Peroxyd
kann an räumlich entfernt liegenden Stellen durchgeführt werden. Die mit Peroxyd
behandelten Bogen können raumsparend z. B. in Form von Rollen der Lackierwerkstätte
zugeführt werden. Es werden dabei Fehlerquellen und Unfallgefahren ausgeschaltet,
mit denen bei räumlich gemeinsamer Verwendung von Polyesterlacken und Peroxydlösungen
(Härter) oder peroxydhaltigen Grundlacken (Härtergrund, Kontaktgrund) immer gerechnet
werden muß.