DE19758479C2 - Imprägnierflotte - Google Patents

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 A1 hervor. Dieses Patent beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von mit Kunstharzen in Form von Lösungen und Dispersionen imprägnierten Papierbahnen. Als Imprägnierflüssigkeit wird ein Gemisch aus wäßrigen anionischen Copolymerdispersionen auf Basis von Acrylsäure, Acrylsäureester, 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 A1 offenbart eine wäßrige Imprägnierlösung, mit der Papiere imprägniert werden, die dann zur Herstellung von Laminatplatten verwendet werden. Die wäßrige Imprägnierlösung 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 Gew.-% eines Glyoxal/Harnstoff- Vorkondensats bzw. -harzes in wäßriger Lösung, 57 Gew.-% einer 50 Gew.-%-igen wäßrigen Dispersion eines Copolymers auf Basis von n-Butylacrylat und Styrol und 28 Gew.-% 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 dadurch gelöst, daß zum Imprägnieren eines Rohpapiers eine Imprägnierflotte verwendet wird, die 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 enthält, wobei pro Gew.-Teil trockenem Copolymerisat aus (Meth-)Acrylamid und (Meth-)Acrylsäure 0,3 bis 13 Gew.-Teile trockenes Acrylsäureester/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 1 bis 9 Gew.-Teile, insbesondere 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 4,5 bis 8,0, insbesondere im Bereich von 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 10 bis 18 s, insbesondere 11 bis 14 s betragen.

Der Feststoffgehalt der Imprägnierflotte liegt je nach Anwendungsprodukt im Bereich von 15 bis 50 Gew.-%. Ein Feststoffgehalt von etwa 30 Gew.-% ist bevorzugt, da damit ein wünschenswerter Tränkungsgrad 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 Gew.-% -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 5 bis 70°C, insbesondere im Bereich von 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 führt der Einsatz eines Copolymerisats auf Basis von Acrylamid und Acrylsäure zu weniger spröden Erzeugnissen.

Der Trockenverfestiger selbst besitzt einen Feststoffgehalt von 15 bis 30 Gew.-%, insbesondere von 20 bis 22 Gew.-%, einen pH-Wert im Bereich von 6,0 bis 9,0, eine Viskosität von 100 bis 300 mPa.s (Brookfield; 20°C) sowie eine Dichte von etwa 1,0 g/cm² 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 Porosität 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.

In Einzelfällen kann es von Vorteil sein, eigenschaftsmodifizierende Additive, wie z. B. pH- Regulierer, 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 Papiertränkungsanlage durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine Anordnung von verschiedenen Maschinenteilen, wie Abrollung, Leimpresse, Trockenpartie, Dampfbefeuchter, Glättwert und Paperoller-Aufwicklung.

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 15 bis 30 Gew.-% Harzanteil, vorzugsweise 18 bis 27 Gew.-% 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 so erhaltene Vorimprägnat den Vorteil, daß es beim Anwenden nicht zu einem Vergilben der Weiterverar­ beitungsprodukte führt. 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 führt 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 mit der erfindungsgemäßen Imprägnierflotte erhaltene Vorimprägnat kann zur Herstellung von Dekorverbundgebilden verwendet 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 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 zuvor beschriebene Vorimprägnat an. Die 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:

Beispiel

Es wurde ein Rohpapier folgender Zusammensetzung hergestellt:
20 Gew.-% Kiefersulfat-Zellstoff und 80 Gew.-% Eukalyptuszellstoff. Der Mahlgrad betrug 31°SR (Schopper-Riegler). Als Zusätze wurden (auf otro Zellstoff) 30 Gew.-% Titandioxid und 4 Gew.-% 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.

Daraus ergeben sich dann die Farbdifferenzen dL (Helligkeitsverschiebung), da (Rot- Grünverschiebung) db (Blau-Gelbverschiebung) und dE (Gesamtfarbverschiebung) der hitzebehandelten zur unbehandelten Folie.

Rezepturen

• 1. Dispersion allein (Acrylsäureester/Styrol-Copolymer), verdünnt auf 30 Gew.-% Feststoffgehalt.
• 2. Trockenverfestiger allein (Acrylamid/Acrylsäure), verdünnt auf 10 Gew.-% Feststoffgehalt.
• 3. Erfindungsgemäße Imprägnierflotte, bestehend aus Dispersion (Rezept 1) und Trockenverfestiger (Rezept 2) im Verhältnis 7 : 1, verdünnt mit Wasser auf 30 Gew.-% 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 1 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 s, insbesondere 11 bis 14 s 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.