DE19758479A1 - Imprägnierflotte - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Imprägnierflotte, die in einem Verfahren zur Herstellung eines
Vorimprägnats eingesetzt werden kann.
Es ist bekannt, daß durch Beschichten von Spanplatten mit imprägnierten Dekorpapieren
dekorative Laminate und Möbelteile hergestellt werden können. Eine entscheidende Rolle
spielt hierbei das imprägnierte Papier, das durch Imprägnieren eines Rohpapiers mit einer
speziellen Imprägnierflotte bzw. einem Imprägnierharz erhalten wird. Dieses imprägnierte
Papier wird in diesem Falle als Vorimprägnat bezeichnet und dient in den genannten
Anwendungen auch als dekortragende Komponente.
Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art geht aus der EP 0 223 922 hervor. Dieses
Patent beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von mit Kunstharzen in Form von Lösun
gen und Dispersionen imprägnierten Papierbahnen. Als Imprägnierflüssigkeit wird ein Ge
misch aus wäßrigen anionischen Copolymerdispersionen auf Basis von Acrylsäure, Acryl
säureester, Acrylnitril, Vinylacetat und/oder Styrol und aus wäßrigen anionischen Lösungen
von Copolymerisaten auf Basis von Maleinsäureanhydrid bzw. Maleinsäure mit Styrol,
Acrylsäure und Acrylsäureestern verwendet.
Die WO 94/00523 offenbart eine wäßrige Imprägnierlösung, mit der Papiere imprägniert
werden, die dann zur Herstellung von Laminatplatten verwendet werden. Die wäßrige Im
prägnierlösung enthält 5 bis 90 Gew.-Teile Polyvinylalkohol auf 10 bis 95 Gew.-Teile einer
Dispersion eines Ethyl-Styrol/Acrylat/Butylacrylat-Copolymers.
Aus dem Stand der Technik ist seit Ende der 80er Jahre durch Vertrieb ein Vorimprägnat
bekannt, das durch Imprägnieren eines Rohpapiers aus einem Cellulose-Lang- und
Kurzfasergemisch mit einer, unter der internen Bezeichnung R20 bekannten, Impräg
nierflotte erhalten wird. Diese Imprägnierflotte enthält 15% eines Glyoxal/Harnstoff-
Vorkondensats bzw. -harzes in wäßriger Lösung, 57% einer 50%ige wäßrige Dispersion
eines Copolymers auf Basis von n-Butylacrylat und Styrol und 28% Wasser. Dieses
Vorimprägnat besitzt verschiedene wünschenswerte Eigenschaften, wie z. B. hohe Härte-
und Abriebresistenz, hohe Temperaturbeständigkeit, Lichtechtheit, neutrale Eigenfarbe,
gute Wasserbeständigkeit sowie gute Beständigkeit gegen Chemikalien, weitgehende
Unbrennbarkeit, hohe optische Transparenz, Geruchs- und Geschmacksfreiheit sowie
toxikologische Unbedenklichkeit. Insbesondere handelt es sich um ein formaldehydarmes
Vorimprägnat. Es ist jedoch beim Zusammentreffen von ungünstigen Temperaturen und
Lacksystemen nicht ausreichend stabil gegen Vergilben. Unter Vergilben soll hier nicht eine
mangelnde Lichtbeständigkeit verstanden werden, sondern die chemische Reaktion, die
aufgrund der eingesetzten Imprägnierflotte stattfindet. Das bekannte Vorimprägnat findet
aufgrund dieses Vergilbens im sogenannten "weißen" Bereich geringe Anwendung. Unter
"weißen" Bereich versteht der Fachmann helle Laminate bzw. Möbelteile, bei denen ein
Vergilben besonders nachteilig zum Tragen kommt.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Imprägnierflotte bereitzustellen, die
einem Vorimprägnat alle wünschenswerten Eigenschaften des oben beschriebenen
Vorimprägnats verleihen kann. Gleichzeitig soll dieses aber keine Vergilbungsneigung
zeigen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, das dadurch gekenn
zeichnet ist, daß ein Rohpapier mit einer Imprägnierflotte imprägniert wird, die a) eine
wäßrige Dispersion auf Basis eines Acrylsäureester/Styrol-Copolymers, b) einen Trocken
verfestiger auf Basis eines Copolymerisats aus (Meth-)Acrylamid und (Meth-)Acrylsäure
und c) Wasser enthält, wobei pro Gew.-Teil trockenem Copolymerisat aus
(Meth-)Acrylamid und (Meth-)Acrylsäure etwa 0,3 bis 13 Gew.-Teile trockenes Acryl
säureester/Styrol-Copolymer eingesetzt werden.
Bei dem Begriff Vorimprägnat handelt es sich um einen dem Fachmann bekannten Terminus
technicus. Das Vorimprägnat wird, wie vorstehend erwähnt, durch Imprägnieren eines
Rohpapiers mit einer Imprägnierflotte erhalten. Anschließend wird es getrocknet. Es liegt
dann in Form eines harzgetränkten Fasermaterials - im Fachsprachgebrauch auch Folie
genannt - vor und wird so auf den Markt gebracht. Je nach gewünschter Endverwendung
kann es weiter modifiziert werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, daß pro Gew.-Teil Copolymerisat aus
(Meth-)Acrylamid und (Meth-)Acrylsäure etwa 1 bis 9 Gew.-Teile, insbesondere etwa 3 bis
7 Gew.-Teile, Acrylsäureester/Styrol-Copolymer eingesetzt werden. Der zuletzt genannte
Bereich führt zu dem Vorteil, daß ein formaldehydarmes, flexibles und vergilbungsstabiles
Produkt erhalten wird.
Der pH-Wert der eingesetzten Imprägnierflotte liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 4,5
bis 8,0, insbesondere im Bereich von etwa 5,0 bis 5,5. Die Einstellung des gewünschten
pH-Wertes kann mit Natronlauge und Schwefel- bzw. Salzsäure erfolgen. Ein zu hoher pH-Wert
kann zur Instabilität der Dispersion, ein zu niedriger pH-Wert kann unter Umständen
faserschädigend wirken.
Die Viskosität (gemessen nach DIN 53211) der Imprägnierflotte sollte etwa 10 bis 18 sec,
insbesondere etwa 11 bis 14 sec betragen.
Der Feststoffgehalt der Imprägnierflotte liegt je nach Anwendungsprodukt im Bereich von
etwa 15 bis 50 Gew.-%. Ein Feststoffgehalt von etwa 30 Gew.-% ist bevorzugt, da damit
ein wünschenswerter Trankungsgrad des Faservlieses erreicht wird.
Bei dem Acrylsäureester des Acrylsäureester/Styrol-Copolymers kann es sich um Methyl-,
Ethyl-, n-Butyl-, i-Butyl- und 2-Ethylhexylester handeln, wobei der Einsatz von n-Butyl
acrylat bevorzugt ist.
Als besonders geeignetes Acrylsäureester/Styrol-Copolymer hat sich das Handelsprodukt
Acronal S 305 D® der Firma BASF Aktiengesellschaft erwiesen. Acronal S 305 D® ist eine
50%ige wäßrige Dispersion eines Copolymers auf Basis von n-Butylacrylat und Styrol.
Im Vorimprägnat liegt das Acrylsäureester/Styrol-Copolymer in Form eines Films vor. Die
Mindestfilmbildungstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis 70°C,
insbesondere im Bereich von etwa 10 bis 30°C.
Bei dem Trockenverfestiger handelt es sich vorzugsweise um ein Copolymerisat aus Acryl
amid und Acrylsäure mit anionischer Ladung. Verglichen mit einem Trockenverfestiger auf
Basis eines Copolymerisats aus Methacrylamid und Methacrylsäure mit anionischer Ladung
fühlt der Einsatz eines Copolymerisats auf Basis von Acrylamid und Acrylsäure zu weniger
spröden Erzeugnissen.
Der Trockenverfestiger selbst besitzt einen Feststoffgehalt von etwa 15 bis 30%, insbeson
dere von etwa 20 bis 22%, einen pH-Wert im Bereich von etwa 6,0 bis 9,0, eine Viskosität
von etwa 100 bis 300 mPa.s (Brookfield; 20°C) sowie eine Dichte von etwa 1,0 g/ml bei
20°C.
Bestimmungsgemäß soll der Trockenverfestiger in der Papiermasse eingesetzt werden, um
nachstehend beschriebene Eigenschaften zu entwickeln. Da der Trockenverfestiger
Polymerbrücken ausbildet, verfestigt er das Papiergefüge, ohne die Blattbildung zu stören
oder die Porösität zu beeinflussen. Dies bedeutet, daß sämtliche mechanische
Festigkeitseigenschaften des Papiers verbessert werden. Abhängig von der Einsatzmenge
und der Papierart erreicht man Verbesserungen der Reißlänge und der Berstfestigkeit sowie
der Weiterreißfestigkeit und der Spaltfestigkeit des Papiers. Dies erlaubt, je nach
Qualitätsanforderungen, den Einsatz preisgünstiger Rohstoffe, einen höheren Aschegehalt
des Rohpapiers und die Einsparung von Hilfsmitteln. Als Nebeneffekt zeigt sich eine
erhebliche Verbesserung der Retention.
Als Faserrohstoffe können Lang- und Kurzfaserzellstoffe eingesetzt werden. Der
Stoffeintrag des Vorimprägnatrohpapiers unterscheidet sich nicht wesentlich von dem der
Dekorpapiere. Der Langfaseranteil beträgt etwa 0 bis 40%, insbesondere etwa 15 bis 30%,
der Kurzfaseranteil etwa 60 bis 100%, insbesondere etwa 60 bis 85%. Der Mahlgrad des
Rohpapiers ist ebenfalls variabel und liegt zwischen etwa 18 und 50°SR, insbesondere
zwischen 25 und 35°SR. Der Aschegehalt des Rohpapiers liegt in Abhängigkeit des jeweils
verwendeten Papiers zwischen etwa 2 bis 40%, insbesondere zwischen etwa 10 bis 30%.
Die Einstellungen in der Papiermaschine, wie z. B. Geschwindigkeit, Naßpressendruck,
Temperaturkurve, Anpreßdruck am Glättzylinder, sind nach Art und Qualität des verwen
deten Papiers verschieden und werden im Rahmen der Erfordernisse der Papierherstellung
variiert und optimiert. Zur Steuerung von Retention, Nachbruchlasten und pH-Wert werden
handelsübliche Produkte, wie Aluminiumsulfat, eingesetzt.
In Einzelfällen kann es von Vorteil sein, eigenschaftsmodifizierende Additive, wie z. B. pH-Regu
lierer, Naß- und Trockenfestmittel, Kunstharzdispersionen, Fällungsmittel (Fixier
mittel), Tenside, Farbstoffe, Füllstoffe, Härtungs-, Viskositätsregulierungs-, Antihaft- und
Penetrationshilfsmittel sowie Pigmente, der Imprägnierlösung zuzusetzen.
Die Imprägnierung des Rohpapiers zum Vorimprägnat, wird mit einer Papierträn
kungsanlage durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine Anordnung von verschiedenen
Maschinenteilen, wie Abrollung, Leimpresse, Trockenpartie, Dampfbefeuchter, Glättwert
und Paperoller-Aufwicklung.
Das Vorimprägnat kann sowohl nach der sogenannten "on-line"- als auch nach der "off
line"-Verfahrensweise hergestellt werden. "On-line" bedeutet, daß die Leimpresse, mit der
die Imprägnierflotte aufgetragen wird, in der Papiermaschine angeordnet ist, während unter
"off-line" zu verstehen ist, daß die Leimpresse in einem separaten Arbeitsgang hinter bzw.
nach der Papiermaschine eingesetzt wird. Im letzteren Fall liegt das Vorimprägnat am Ende
der Papiermaschine nicht als Fertigprodukt sondern als Halbfertigprodukt vor. Dies fühlt
dazu, daß wichtige Parameter, wie Farbe, Porösität, Glätte und das endgültige Flä
chengewicht, entweder im Labor nachgestellt oder aus der Erfahrung heraus zurückgerech
net werden müssen.
Die Imprägnierflotte kann auf eine Seite aber auch auf beide Seiten des Rohpapiers aufge
bracht werden. Wird die Imprägnierflotte auf eine Seite aufgetragen, dann ist die Ausbil
dung der Oberfläche der Siebseite des Rohpapiers von Bedeutung, wozu eine Steuerung der
Temperaturkurve der Vortrockengruppe der Papiermaschine äußerst wichtig ist. Bei
beidseitiger Imprägnierung kann die Imprägnierung vollständig erfolgen, d. h. sie kann in
die gesamten Papiermasse eindringen. Die gesamte Aufnahmemenge an Imprägnierflotte
durch das Rohpapier richtet sich nach der Art des Rohpapiers, aber auch nach der des
Abpressens der überschüssigen Imprägnierflotte von der Papierbahn. Rahmenbedingungen
für die Menge an in das Rohpapier eingebrachter Imprägnierflotte sind etwa 15 bis 30%
Harzanteil, vorzugsweise etwa 18 bis 27% Harzanteil, bei beidseitiger Imprägnierung,
wobei eine Vollimprägnierung nicht vorliegt. In der Mitte liegt demzufolge eine geringere
Konzentration als im Oberflächenbereich vor.
Gegenüber dem eingangs geschilderten Vorimprägnat besitzt das erfindungsgemäße Vorim
prägnat den Vorteil, daß es beim Anwenden nicht zu einem Vergilben der Weiterverar
beitungsprodukte fühlt. Dies geht darauf zurück, daß der Bestandteil des Glyoxal/Harnstoff-
Vorkondensates durch einen Trockenverfestiger auf Basis eines Copolymerisats aus
(Meth)acrylamid und (Meth)acrylsäure mit schwach anionischer Ladung ersetzt wurde. Der
Trockenverfestiger wird üblicherweise in der Masse eingesetzt und fühlt physikalisch zu
einer Faserverfestigung, die im Endprodukt die Trockenfestigkeit verbessert, nicht dagegen
die Naßfestigkeit. Dies zeigt, daß der Trockenverfestiger nur physikalisch faserverklebend
wirkt und das Fasergefüge nicht durch chemische Reaktion verfestigt wird.
Das erfindungsgemäße Vorimprägnat kann zur Herstellung von Dekorverbundgebilden ver
wendet werden. So können beispielsweise dekorative Laminate mit dem erfindungsgemäßen
Vorimprägnat hergestellt werden. Sie werden unter Anwendung von Wärme und Druck
sowie geeigneten Leimsystemen in Pressen bzw. Kaschieranlagen hergestellt. Insbesondere
werden Spanplatten und mitteldichte Faserplatten (MDF-Platten) beidseitig mit dem
erfindungsgemäßen Vorimprägnat beschichtet. Das Vorimprägnat dient auch als
dekortragende Komponente.
Auch bei der Herstellung von Möbeln werden in großem Umfang Holzwerkstoffe auf Basis
von Spanplatten eingesetzt. Die optisch oft unansehnliche Oberfläche dieser Holzwerkstoffe
und deren eingeschränkter Gebrauchswert erfordern den Einsatz von Beschichtungsmateria
lien. Hierzu bietet sich das erfindungsgemäße Vorimprägnat an. Die erfindungsgemäße
Folie kann jede beliebige Holzmaserung oder jedes beliebige Phantasiedekor besitzen. In
einem weiteren Arbeitsgang kann das Vorimprägnat lackiert werden. Zum Einsatz kommen
insbesondere Transparentlacke, wie z. B. Acrylatlacke, säurehärtende, wasserlösliche und
pigmentierte Lacke. Neben der Schutzfunktion des Lacks verleiht dieser dem Vorimprägnat
auch einen entsprechenden optischen Eindruck.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen noch näher erläutert:
Erfindungsgemäß wurde ein Rohpapier folgender Zusammensetzung hergestellt:
20% Kiefersulfat-Zellstoff und 80% Eukalyptuszellstoff. Der Mahlgrad betrug 31°SR (Schopper-Riegler). Als Zusätze wurden (auf otro Zellstoff) 30% Titandioxid und 4% formaldehydfreies Naßfestmittel eingesetzt.
20% Kiefersulfat-Zellstoff und 80% Eukalyptuszellstoff. Der Mahlgrad betrug 31°SR (Schopper-Riegler). Als Zusätze wurden (auf otro Zellstoff) 30% Titandioxid und 4% formaldehydfreies Naßfestmittel eingesetzt.
Dieses Rohpapier mit einem Flächengewicht von 50 g/m2 wurde mit der erfindungsgemäßen
Imprägnierflotte in Verhältnis 7 : 1 in einer Leimpresse beidseitig imprägniert wobei mit
Wasser der notwendige Feststoffgehalt eingestellt wurde.
Ein Teil der jeweiligen Folie wird für 2 min 200°C ausgesetzt. Anschließend werden die
Farbkoordinaten Cie Lab (Lichtart D 65 ohne Glanz) bestimmt:
- a) von dem unbehandelten Teil der Folie,
- b) von dem hitzebehandelten Teil der Folie.
Daraus ergeben sich dann die Farbdifferenzen dL (Helligkeitsverschiebung), da (Rot-
Grünverschiebung) db (Blau-Gelbverschiebung) und dE (Gesamtfarbverschiebung) der
hitzebehandelten zur unbehandelten Folie.
- 1. Dispersion allein (Acrylsäureester/Styrol-Copolymer), verdünnt auf 30% Feststoffgehalt.
- 2. Trockenverfestiger allein (Acrylamid/Acrylsäure), verdünnt 10% Feststoffgehalt.
- 3. Erfindungsgemäße Imprägnierflotte, bestehend aus Dispersion (Rezept 1) und Trockenverfestiger (Rezept 2) im Verhältnis 7 : 1, verdünnt mit Wasser auf 30% Feststoffgehalt.
- 4. Rezeptur mit Glyoxal/Harnstoffharz und Dispersion.
Aus obiger Tabelle ist ersichtlich, daß die Dispersion allein eine schlechte Spaltfestigkeit
zeigt. Der Trockenverfestiger allein bildet eine zu geringe Wasserfestigkeit aus und neigt zu
schlechter Spaltfestigkeit. Die erfindungsgemäße Imprägnierflotte führt zu guter
Wasserfestigkeit und genügender Spaltfestigkeit, ebenso wie Rezeptur 4. Jedoch zeigt die
erfindungsgemäße Imprägnierflotte 3 im Gegensatz zur Rezeptur 4 eine deutlich geringere
Gelbverschiebung (db-Wert) nach der Hitzebehandlung.
Claims (7)
1. Imprägnierflotte, umfassend a) eine wäßrige Dispersion auf Basis eines
Acrylsäureester/Styrol-Copolymers, b) einen Trockenverfestiger auf Basis eines
Copolymerisats aus (Meth-)Acrylamid und (Meth-)Acrylsäure und c) Wasser, wobei pro
Gew.-Teil trockenem Copolymerisat aus (Meth-)Acrylamid und (Meth-)Acrylsäure 0,3 bis
13 Gew.-Teile trockenes Acrylsäureester/Styrol-Copolymer vorliegen.
2. Imprägnierflotte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pro Gew.-Teil
trockenem Copolymerisat aus (Meth-)Acrylamid und (Meth-)Acrylsäure i bis 9 Gew.-Teile,
insbesondere 3 bis 7 Gew.-Teile, trockenes Acrylsäureester/Styrol-Copolymer vorliegen.
3. Imprägnierflotte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert
auf 4,5 bis 8,0, insbesondere auf 5,0 bis 5,5, eingestellt wird.
4. Imprägnierflotte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Viskosität 10 bis 18 sec, insbesondere 11 bis 14 sec, beträgt.
5. Imprägnierflotte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Feststoffgehalt 15 bis 50 Gew.-%, insbesondere 25 bis 35 Gew.-%, beträgt.
6. Imprägnierflotte nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Acrylsäureester n-Butylacrylat vorliegt.
7. Imprägnierflotte nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Trockenverfestiger ein Copolymerisat aus Acrylamid und
Acrylsäure vorliegt.
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DE19758479A DE19758479C2 (de) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | Imprägnierflotte |
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ID=7834415
Family Applications (1)
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DE (1) | DE19758479C2 (de) |
PL (1) | PL196113B1 (de) |
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