DE1800821C3

DE1800821C3 - Mittel zum gleichzeitigen Tränken und Beschichten von Papierbahnen

Info

Publication number: DE1800821C3
Application number: DE19681800821
Authority: DE
Inventors: Helmut Henkel; Johann Lenz; Johann Dr. Mayer
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1968-10-03
Publication date: 1975-11-20
Also published as: DE1800821A1; FR2019848A1; CH491986A; DE1800821B2; GB1277618A

Description

18 OO 821

molekulare Aminoplast-Vorkondensate werden zweckmäßig in Form ihrer wäßrigen Lösungen als vorwiegend aus Methylolverbindungen bestehende Vorkondensate aus Formaldehyd und aminoplastebildenden Verbindungen in an sich bekannter Weise dadurch hergestellt, daß man Harnstoff und Formaldehyd in einem Molverhältnis von 1 : 1,4 bis 1 : 2,3 gegebenenfalls modifiziert mit untergeordneten Mengen anderer aminoplastebildender Verbindungen, im schwach alkalischen Bereich, d. h. etwa von pH 7,5 bis 9.5. bei Temperaturen im Bereich von 45 bis 60 C 2:u einer 30- bis 60prozentigen Lösung mit einer Viskosität von 10 bis 60, vorzugsweise 15 bis 30 cP kondensiert.

Nach einem ähnlichen Verfahren lassen sich auch Lösungen von Melamin-Formaldehyd-Vorkondensaten mit einem Molverhältnis von Melamin zu Formaldehyd im Bereich von 1 : 1,2 bis 1 : 3,0 und ähnlichen Fließeigeuschaften wie die vorerwähnten Harnstoff-Vorkondensate erhalten.

Derartige wäßrige Lösungen enthalten in der Regel in überwiegenden Mengen einfache Methylolverbindungen der zugrunde liegenden Stickstoffverbindungen, die im allgemeinen als Vorkondensate bezeichnet werden. In untergeordneten Mengen können jedoch auch leicht lösliche Oligomere — z. B. solche bis zu Molgewichten von etwa 1000 — der Aminoplast-Vorkondensate in den Lösungen enthalten sein. Die Eignung einer wie beschrieben hergestellten Tränkluirzlösung für den erfindungsgemäßen Zweck läßt sich leicht dadurch bestimmen, daß man das Eindringverhalten nach Zeiteinheit und Menge bestimmt.

Die auf diese Weise erhaltenen Lösungen können mit den vorerwähnten quellbaren Harzen zu lagerbeständigen, nicht sedimentierenden Dispersionen abgemischt werden; dies kann wegen der äußerst raschen Quellung der teilvernetzten Harze ebenso direkt vor der Verarbeitung, wie auch — angesichts der Beständigkeit der fertigen Tränkharzdispersionen — auf Vorrat geschehen.

Die Dispersionen können in untergeordneten Mengen neben Wasser auch Alkohole oder andere übliche Lösungsmittel, z. B. solche, die der Beschleunigung des Tränkvorgangs dienen, enthalten.

In Wasser oder wäßrigen Lösungen von Aminoplast-Vorkondensaten nicht lösliche, jedoch quellbare und noch härtbare Aminoplast-Kondensate werden zweckmäßig nach einem an sich bekannten Verfahren hergestellt, z. B. dadurch, daß man die Kondensationsprodukte aus Formaldehyd, Harnstoff, Melamin, Thioharnstoff oder deren Substitutionsprodukten, gegebenenfalls in Mischung oder zusammen mit Aminen oder Ammoniak, vorzugsweise im schwach sauren bis schwach alkalischen Bereich vorkondensiert, gegebenenfalls neutralisiert und oberhalb von 100⁰C der Sprühtrocknung unterwirft, wobei ein Pulver mittlerer Teilchengröße von weniger als 100 it entsteht. Derartige Aminoplast-Kondensate mit einem Molverhältnis von Aminoplastbildnern zu Formaldehyd wie 1 : 1,4 bis 1 : 2,2, insbesondere wie 1 : 1,8 bis 1 : 2,0, stellen in gequollenem Zustand sagoähnliche Körner oder Gele dar und sind nicht mehr wasserlöslich, aber noch — je nach der Temperatur — bis zum glasigen Verkleistern quellbar. Nach einem anderen Verfahren erhält man qucllbare Aminoplastharze dadurch, daß man aminoplastbildende Verbindungen vorzugsweise in Gegenwart von Ammoniak bzw. dessen Salzen im neutralen bis schwach sauren Bereich in wäßriger Lösung bei Siedetemperatur kondensiert und die beim Abkühlen der Lösung ausfallenden, reversibel quellbaren Gele durch Trocknen und Vermählen bis zu einer geeigneten Korngröße in Form eir.es trockenen, quellfähigen Pulvers gewinnt.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Mischungen werden günstig durch Zusammenbringen unter

ίο Einrühren der erwähnten, zweckmäßig in Form eines trockenen Pulvers vorliegenden, hochkondensierten, quellbaren Harzphase mit den als im wesentlichen wäßrige Lösung vorliegenden, niedermolekularen Harzen hergestellt. Das Verhältnis von quellbarem Harz zur niedermolekularen Lösung kann in weiten Grenzen schwanken. Mengen von 2 bis 5 ⁰Zo des festen quellbaren Harzes, bezogen auf die Lösung, genügen bereits, um Papier- oder Gewebebahnen oder Faservliese in der gewünschten Weise auszurüsten. Je nach den Eigenschaften der zu imprägnierenden Trägermaterialien, wie Stärke, spezifisches Gewicht, Saugfähigkeit, kann ein Zusatz von bis zu 15"/o wünschenswert sein, insbesondere bei beidseitigem Auftrag der Dispersion. Der mit den erfindungsgemäßen Mischungen zu erzielende Harzauftrag auf das Trägermaterial beträgt im allgemeinen 40 bis 160%, jeweils bezogen auf das Trockengewicht der Materialien.

Das Aufbringen der erfindungsgemäßen Tränkharzmischungen kann in der üblichen Weise mit den üblichen Imprägnieranlagen erfolgen. Man erhält nach dem üblichen Trocknungsvorgang nicht blokkende, imprägnierte Papiere, die sich ausgezeichnet für die Oberflächenveredelung eignen und beim Verpressen unter Wärmeeinwirkung zusammen mit Werkstoffen, wie Span- oder Faserplatten, bzw. mit vorgeformten Preßlingen der entsprechenden zerkleinerten Rohmaterialien zähhaftende, in vielen Fällen auch schon ohne die üblichen Overlay-Papiere voll befriedigende Deckschichten bilden.

Zur Erzielung spezieller Eigenschaften ist es jedoch auch möglich, eine bereits vorimprägnierte Trägerbahn in einem zweiten Tränkbad mit einer Mischung, bestehend aus einer wäßrigen Aufschlämmung der quellbaren Harze bzw. einer wäßrigen Harzlösung, in der die quellbaren Harze suspendiert sind, nachzuimprägnieren. Im allgemeinen wird dies jedoch nicht erforderlich sein.

Wegen ihres vom chemischen Standpunkt einheitliehen Aufbaus sind die erfindungsgemäßen Mischungen den Tränkharzlösungen des Standes der Technik, bei denen man eine gewisse Körperbildung durch Zusätze von Verdickungsmitteln, wie Celluloseäthern, usw., erzielt hat, im Effekt überlegen. Für die crfindungsgemäß hergestellten Materialbahnen kommen die für den Vorgang des Aufbringens auf die zu überziehenden Werkstoffe üblichen Temperaturen bis 180° C und Drucke bis 100 kg/cm in Betracht.

Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

In eine — bezogen auf den Trockengehalt — 52 "/»ige wäßrige Lösung mit einer Viskosität von 20 cP aus 70⁰Zo einer lagerstabilen, alkalisch kondensierten Harnstoff-Formaldehyd-Kondensatlösung mit einem Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd wie 1 : 1,8 und 30% einer Lösung eines durch Kon-

18 OO

densation aus 1 Mol Melamin und 2 Mol Formaldehyd hergestellten Mdaminharzes werden 5"υ eines unlöslichen HarnätofT-Formaldchyd-Kondensates, das in der wäßrigen Lösung noch quellbar ist und durch Sprühtrocknen einer wäßrigen Harnstoff-Formaldehyd-Lösung vom Molverhältnis zu Formaldehyd wie 1:2 bei einer Temperatur von 110" C hergestellt wurde, mittels einer Rührvorrichtung homogen verteilt. Diese Harzdispersion hat einen pH-Wert von 9.2 und bei 20° C eine Viskosität i» von 85 cP.

Mit dieser Harzdispersion wird ein Natron-Kraftpapier vom Flächengevvicht 120 g/m² auf einer Imprägnieranlage durch einseitigen Auftrag getränkt. Die aufgenommene Harzmenge beträgt, bezogen auf das Trägerpapier, 115 °/o.

Getrocknet wird in Umluft bei 145' C bis auf 3°/o flüchtige Anteile.

Der so hergestellte Barriere- bzw. Underlayfilm wird bei der Vergütung von Spanplatten zusammen mit einem imprägnierten Dekorfilm bei einem Druck von 20 kg/cm² und einer Temperatur von 145" C während 5 Minuten in bekannter Weise verpreßt. Die niedrige Feuchte im Film wirkt sich günstig auf die Flächenruhe der Oberfläche aus. Überraschend wird jedoch trotz des niederen Anteiles an flüchtigen Bestandteilen eine ausgezeichnete Haftung gegenüber dem zu veredelten Holzwerkstoff erreicht.

Nach dem aus der Lackindustrie bekannten Gitterschnittest wird das Haftvermögen der Oberfläche geprüft. Es wird ein lOO'/niger Holzfaserausriß erzielt.

Vergleichsversuch

Ein unter Bedingungen, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einer handelsüblichen Tränkharziösung. also ohne Zusatz qucllbaren Pulvers hergestellter und auf eine Spanplatte aufgepreßter Barrierefilm zeigt gegenüber der Spanholzoberfläche unzureichende Haftung. Erst wenn der Preßvorgang mit einem starken angefeuchteten Barrierefilm vorgenommen wird, wird ein ausreichender Verbund erzielt; die Oberfläche des Barrierefilms läßt jedoch die Struktur des Grundmaterials erkennen (unerwünschter »Telegrafie-Eflekt«).

Beispiel 2

Ein 140 g/m'-' schweres Dekorpapier aus Edelzellstoff -vird in einer Imprägnieranlage mit einer 58°/oigcn wäßrigen Lösung eines niedermolekularen Kondensats, hergestellt durch schwach alkalische Kondensation von Melamin und Formaldehvd im Mol verhältnis 1 : 1,8, die 4°/o eines anquellbaren modifizierten Melamin-Formaldehyd-Kondensats mit dem gleichen Molverhältnis von Melamin und Formaldehyd in homogener Verteilung enthält, wie üblich getrankt. Der Harzauftrag beträgt, bezogen auf das Papiergewicht, 135⁰O. Getrocknet wird bei einer Umlufttemperatur von J 35' C bis auf 4⁰O flüchtige Anteile.

Durch die Körnung und die hydrophoben Eigenschaften des quellbaren Pulvers hat sich auf dem erfindungsgemäß imprägnierten Papier eine Harzschicht mit stufenlosem übergang zum Faserbereich hin ausgebildet.

Der Dekorfilm wird nun auf eine beschichtungsfähige Spanplatte (Holzfeuchte 7"O) aufgepreßt. Der Preßdruck beträgt 18 kp/cm-, die Preßtemperatur 145 C. die Preßzeit 6 Minuten.

Die beschichtete Spanholzoberfläche wird in Anlehnung an DIN 53 799 geprüft und entspricht den erforderlichen Prüfergebnissen, wie aus der nachfolgenden Übersicht hervorgeht.

Vergleichsversuch

Man verfährt wie in Beispiel 2 beschrieben, jedoch unter Verwendung einer handelsüblichen Tränkharzlösung. Die Ergebnisse sind, verglichen mit den Ergebnissen nach DIN 53 799 des Beispiels 2, in der folgenden Tabelle dargestellt:

	Beispiel 2	Vergleichs- vcrsuch
Härtungsstufe	~>	τ
(0,2nHCI+Rhod-
amin B, Einwir
kungszeit der Test
lösung 15 Stunden)
Wasserdampf	ohne Glanz	ohne Glanz
verbrauch	verlust	verlust
(DIN 53 799 4.11.)
Rißanfälligkeit	Dekorober	Haarrisse über
(DIN 53 799	fläche unver	die gesamte
4.7. 1.2.)	ändert gegen	Oberfläche
	über Anliefe
	rungszustand
Geschlossenheit der	porenfrei	porig
Oberfläche

Claims

ι 2

stehender Vorkondensate aus Formaldehyd und

Patentanspruch: aminoplastbildenden Verbindungen ein in dieser

Lösung nicht lösliches, jedoch quellbares und noch

Verwendung einer Mischung, enthaltend auf härtbares Aminoplast-Kondensat fein verteilt.
100 Teile Wasser 5 Erfindungsgegenstand ist demnach die Verwen

dung einer Mischung, enthaltend auf 100 Teile Wasser

a) 15 bis 250 Teile eines mindestens beschränkt

wasserlöslichen, niedermolekularen Amino- a) 15 bis 250 Teile eines mindestens beschränkt

plast-Vorkondensats, wasserlöslichen, niedermolekularen Aminoplast-

b) 0,5 bis 25 Teile eines in Wasser oder wäß- io Vorkondensats,

riger Aminoplastlösung quellbar unlöslichen b) 0,5 bis 25 Teile eines in Wasser oder wäß-

Aminoplast-Kondensats mit einer mittleren riger Aminoplastharzlösung quellbar unlöslichen

Teilchengröße im angequollenen Zustande Aminoplast-Kondensats mit einer mittleren

von nicht mehr als 100 μ, Teilchengröße im angequollenen Zustande von

15 nicht mehr als 100 μ,
als Mittel zum gleichzeitigen Tränken und Beschichten von Papierbahnen. als Mittel zum gleichzeitigen Tränken und Beschichten von Papierbahnen.

Es sind zwar aus der deutschen Patentschrift

20 9 32 267 Holzleime auf der Grundlage von Aminoplastharz-Kondensaten bekannt, die quellbare Kondensationsprodukte von Aminoplaste bildenden Ver-

Di.e Erfindung betrifft eine neuartige wäßrige bindungen in einer wasserlöslichen Aminoplast-Aminoplastharzzubereitung zum gleichzeitigen Trän- Kondensationsprodukte enthaltenden Lösung disperken und Beschichten von Papierbahnen, die als 15 giert enthalten. Derartige Holzleime sind jedoch für Trägermaterialien für die Herstellung von Schicht- die homogene und gleichmäßige Durchimprägnierung werkstoffen Verwendung finden. von Papier- oder Gewebebahnen nicht geeignet.

Aminoplaste, d. h. Kondensationsprodukte von Die US-PS 29 30 727 betrifft Mischungen eines

Aminoplaste bildenden Verbindungen, wie Harnstoff Aminoplasten (wasserlöslich) und eines quellbaren

oder Melamin, mit Aldehyden, insbesondere Form- 30 Polymerisats, das in spezieller Weise mit einem »die

aldehyd, werden seit langem und in weitem Umfang Quellung kontrollierenden Agens < versetzt ist; als

für die Imprägnierung, Ausrüstung, Verleimung von Beispiel ist Glyoxal (Sp. 4, Z. 54 in [I]) genannt.

Cellulose enthaltenden Rohmaterialien verwendet. Weiterhin sind nach der US-PS Hilfsmittel zur Er-

Für die Herstellung von aminoplastharzimprägnier- höhung der Tränkgeschwindigkeit und Härtungs-

teri Trägermaterialien, wie Papier- oder Gewebe- 35 beschleunigung erforderlich.

bahnen, die z. B. zur Oberflächenbeschichtung von Die US-PS 30 44 895 beschäftigt sich mit einer Platten aus pflanzlichen Zerkleinerungsprodukten, Dispersion fester, d. h. schmelzbarer aber nicht gewie Spänen, Mehlen oder Fasern dienen, werden quollener Phenoplast-Teilchen in einer Phenoplastsogenannte Tränkharze verwendet, die bei Papieren lösung; zwar besteht hier eine gewisse Ähnlichkeit eine Feststoffaufnahme bis zu einem Mehrfachen des 40 zu der Erfindung, jedoch sind Phenoplaste mit ursprünglichen Papiergewichts bewirken. Die üblichen Aminoplasten insofern nicht vergleichbar, als sich Tränkharze bestehen aus vorkondensierten wasser- das Problem der Stabilität der Lösungen nicht ergibt, löslichen Aminoplastharzzubereitungen mit verhält- Die Verwendung gequollener Aminoplastteilchen nismäßig geringem Haftvermögen gegenüber Holz- in einer niedermolekularen Lösung gemäß der Erfinwerkstoffen. Um den Nachteil der geringen Haft- 45 dung bewältigt nämlich das Problem der Lösungsfestigkeit von mit derartigen Harzen behandelten Instabilität, und es ist keinesfalls vorhersehbar, daß Trägermaterialien auf ihrer bestimmungsgemäßen die Verwendung gequollener Teilchen vorteilhaft Unterlage zu vermeiden, ist in der deutschen Patent- wäre, weil bei Phenoplasten solche gequollenen Gele schrift 10 53 303 deshalb vorgeschlagen worden, das nicht auftreten und bei Aminoplasten jedenfalls als Trägermaterial zuerst mit einer niedermolekulare 50 Tränkharze nicht verwendet worden sind.
Harze enthaltenden Lösung vorzuimprägnieren und Die intensive Tränkungswirkung der erfindungsdiran anschließend mit einer hochmolekularen, d. h. gemäßen Mischungen bewirkt, daß auch schwierig weit kondensierten, Harzlösung nachzuimprägnieren. verarbeitbare Trägermaterialien, wie etwa stärkere Es wurde nun gefunden, daß man in einer spe- Papierbahnen, nicht mehr zum Aufspalten längs ihrer zieilen Tränkharzdispersion zwei Harztypen mit 55 Mittelebene und damit zum Abplatzen von den damit unterschiedlichen Eigenschaften vereinen kann, die veredelten Werkstoffen neigen,
sich dann bei der Imprägnierung auf dem Träger- Andererseits verleihen die erfindungsgemäßen material in mehreren Schichten fixieren. Wegen des Mischungen den Trägermaterialien in hohem Maße gleichzeitigen Aufbringens und Trocknens der Harz- die Eigenschaft, ausgleichend auf die darunter dispersion auf dem Träger wird jedoch ein wesent- 60 liegende Oberfläche zu wirken. Insbesondere für die lieh besserer Verbund erreicht als durch das Arbeiten Anwendung im Bereich derartiger Werkstoffe, wie, in mehreren Behandlungszyklen. Hierbei übernimmt Span-, Faser- und Schichtpreßstoffplatten sind die eine flüssige Harztype vorwiegend die Funktion der erfindungsgemäß getränkten Trägermaterialien sehr Durchimprägnierung. Eine quellbare Type dagegen geeignet. Sie sind z. B. für sogenannte Underlayfixiert sich vorwiegend auf der Trägeroberfläche. 65 Schichten, für Dekorschichten und vor allem auch Eine derartige Tränkharzdispersion kann hergestellt für wirtschaftliche Einschicht-Veredelungen gut verv/erden, wenn man in einer im wesentlichen wäßrigen wendbar.
Lösung Orwiegend aus Methylolverbindungen be- Mindestens beschränkt wasserlösliche, nieder-