DE2033432A1

DE2033432A1 - Verfahren zur Beschichtung von Paneelen

Info

Publication number: DE2033432A1
Application number: DE19702033432
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-02-11
Filing date: 1970-07-06
Publication date: 1972-01-20
Also published as: DE2033432B2; US3518105A; GB1266657A; DE2033432C3

Description

Verfahren zur Beschichtung von Paneelen

Öle Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Behandlung von Paneelen, also Tafeln, Platten, Wand- und Deckenfeldern, und insbesondere von Sperrholzpaneelen, üb deren äußere Oberfläche in einen Zustand zu versetzen, in de« sie durch Wasser und andere Flüssigkeiten nicht fleckig wird. Die Erfindung stellt eine Verbesserung des Verfahrens dar, das in der anhängigen deutschen Patentanmeldung P 16 46 017.6 beschrieben ist·

Vorhandene Fertigbearbeitungssysteme können, wenn sie durch Wasser reduzierbare Überzüge verwenden, die in den Paneelen enthaltene Feuchtigkeit nicht wirtschaftlich austrocknen» Bei diesen vorhandenen Fertigbearbeitungssystemen

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kann sich das Holz mit Wasser vollsaugen. Im Laufe der Trocknung verkrustet der Überzug über dem noch nassen Paneel· Je langer es dauert, um das Wasser zu entfernen, je tiefer kann das Wasser in die Paneele eindringen und desto größer ist auch die Wahrscheinlichkeit,, daß es nicht vollständig verdampft· Nur ein langer, kostspieliger, zeitaufwendiger Prozeß kann dann das überschüssige Wasser entfernen. Wenn dies nicht vollständig erfolgt, wird eine Paneeloberfläohe geschaffen, die aufgrund des eingeschlossenen Wassers Möglicherweise bricht, reißt und/oder rauh wird.

Auf der Suohe nach Verfahren, die die Kosten senken, wurde gefunden, daß dann, wenn die Brenner ganz aufgedreht werden, die fertige Oberfläche vollständig trocknet und hart wird, so daß das Paneel durch Glättangswalzen in Wirklichkeit nicht geglättet wird. W©ma die Brenner mit erheblich geringerer Leistung gefahren werden, dann hat das Wasser Zeit, in das Holig einzudringen, so daß die Paneele nach dem Glätten zu feucht sind, und auch durch Flämmen keine vollständige Entfernung der Feuchte erreicht werden kann· Aufgrund der Inhomogenität des Holzes ist das Eindringen von Wasser niemals ein vorhersehbar ablaufender Vorgang, so daß ein ziemliches Problem darin besteht, die Brenner genau genug so zu regeln, dal siio Gleichförmigkeit des Produktes aufrechterhalten werden leans«

Infolgedessen muß der Trocknung®» und Glättungsvorgang offensichtlich relativ langsam verlaufen und progressiv ausgeführt werden«

Über eine Zeitspanne von ©twa sechs M©aates₉ währtmd

der eine 6,5 mm-Teehnikuiisiaa.aefeiiieg di© Hit ®im®r Lineargeschwindigkeit Z¹WiBQhQm 10© «si iö5 »/Bim

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getestet, verändert, wiedeijfeetestet und wieder abgeändert wurde, wurden Proben erhalten, die in bezug auf Widerstand gegen Wasserflecken, ferner in bezug auf Glätte und Glanz gegenüber allen anderen bisher erhaltenen Produkten dieser Art bestinmte Verbesserungen aufwiesen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die eine schematische Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeigt, näher erläutert»

Das neuartige Verfahren besteht aus folgenden groben Verfahrensechrittens Mit Hilfe eines Direktbesohichters 5 wird eine direkte Beschichtung durchgeführt, in einer ersten. Flammenaufprallzone 6 wird eine Flamme zum Auftreffen gebracht, durch eine erste Glättungseinheit 7 wird eine Glättung durchgeführt, mit Hilfe einer zweiten Flammenaufprallzone β wird hauptsächlich das restliche Wasser aus dem Überzugsmaterial entfernt, durch «ine zweite Glättungseinheit 9 wird der Überzug über den geflammten Holzfasern geglättet, durch eine dritte Flammenauf prallzone iO wird der auf dem Paneel vorhandene Überzug in einen heißen und außerordentlich verformbaren Zustand übergeführt, und durch eine dritte Glättungeeinheit 11 wird der Überzug fertigbearbeitet, so daß er ein glattes und gut glänzendes Äußeres erhält·

Der Direktbeschiohter 5 weist im wesentlichen eine vorzugsweise geriffelte Abstreichwalze 15 auf, die mit einer Gummiapplikatorwalze 16 in Betriebsberührung steht· Die Täler zwischen den Riffelungen beaufschlagen die Oberfläche der Applikatorwalze mit bestimmten Mengen an Fertigbearbeitungematerial, wobei die Applikatorwalze ihrerseits dieses Material auf der Oberseite des Paneels 17 ablagert. Das Paneel wird zwischen der Applikatorwalze 16 und einer angetriebenen Stützwalze hindurchgefördert,

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so daß auf die Paneeloberfläche ein Überzug gleichmäßiger Dicke aufgetragen wird.

Die folgenden Verfahrensschritte und die durch sie erzielten Ergebnisse werden anhand einer Liste von Beschichtungematerialien klargestellt, die frei von brennbaren Lösungsmitteln sind, wobei diese Materialien nur beispielshalber aus der Vielzahl von wässrige Lösungen darstellende Beschichtungsmaterialien, Latexcopolymeren, wasserreduzierbaren und wasserlöslichen Harzen und Lacken, Polyvinyiemulsionen und wässrigen Copolymerdispersionen herausgegriffen sind. Die Liste besteht aus folgenden Stoffen:

1. Ammoniumsalze in wässriger Lösung,

2. selbstreagierender Vinylacetatcopolymerlatex

3. selbstreagierender Vinylacryl-Copolymerlatex,

4. Vinylacetathomepolymer (nützlich zur Bildung Ton SpezialÜberzügen)

5. polare Vinylacetatcopolymerlösung (in Wasser oder Ammoniak)

6. wasserreduzierbare Alkylharze (ohne Cosolvent) 7· wasserlöslicher Lack (als temporärer, durch

Alkali entfernbarer Überzug; experimentell) 8* Polyvinylacetatemulsion (niedriges Molekulargewicht oder hohes Molekulargewicht) 9. Hexamethoxymethylmelamine (nur bis zu 10 % in Lösung und in eingebrannten Filmen mit Polyvinylacetat oder partiell hydrolysiertem Polyvinylacetat, wobei die Hydroxylgruppen als Querverbindungsstellen wirken)

10« Hydroeolsystem (eine neue Klasse wässriger Copolymerdispersionen; diese Gruppe bildet ebenfalls reagierende Stellen für Querverbindungen! wenn ein wärmeaushärtendes oder härtbares System gewünscht wird)

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11. wärmeaushärtende Polymere (wässrige Lösung),-

12. lösungsmittelfreie Nitrozellulose in Latex- und Dispersionsform,

13. wasserlösliche Harnstoff- Foraaldehyd-Harze (bis zu 15 in Lösung)·

Das gemeinsame Merkmal der in der obigen Liste angeführten Stoffe ist die Abwesenheit von nichtwässrigen Lösungsmitteln und das Vorhandensein von Wasser, wobei einzusehen ist, daß lösungsmittellösliche, wasserverdünnbare Aoryloopolymer-Hilfsmittel, Polyvinylaoetat-Maleat-Copolymere und andere übliche Lösungssysteme nicht brauchbar sind.

Diejenigen Materialien, die,wie oben angedeutet, zu den gewöhnlichen Lösungesystemen gehören, sind deshalb nicht brauchbar, weil sie von den offenen Flammen ausgetrieben werden würden. Die in der obigen Liste aufgeführten Materialien sind frei von derartigen herkömmlichen Lösungsmitteln und verwenden Wasser als Lösungsmittel· Gerade dieses Wasser wird ausgetrieben, nachdem es seinen Zweck erfüllt hat, nämlich das Material zu der Oberfläche zu transportieren, so daS diese Oberfläche mit diesem Material beschichtet wird. Daraus ergibt sich ein Überzug, der chemisch im wesentlichen dem entspricht, der auf die Applikatorwalze l6 aufgetragen wird und abschließend bearbeitet wird, mit Ausnahme der Tatsache, daß er in «einem ursprünglichen Zustand wie in Suspension in Wasser vorliegt und im fertigen Zustand wasserlos ist und durch den Glättungsvorgangphärtet wird.

Die erste Flammenaufprallzome 6 weist vorzugsweise einen Brenner 19 auf, der eine offene Flamme 20 erzeugt, welche auf die Oberseite des Paneels 17 gerichtet ist.

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Die Praxis hat gezeigt, daß die Temperatur der Flamme etwa 76O C betragen sollte, im eine im wesentlichen momentane Ausdämpfung des meisten Wassers aus irgendeinem der obigen Besohichtungsm&terialien zu erreichen, ohne daß es zu Blasenbildung kommt, wenn sich das Paneel in der gezeigten Richtung mit einer Geschwindigkeit von annähernd 100 bis I65 m/min bewegt. Die Viskosität des Besohichtungsmaterials würde dadurch entsprechend erhöht, und der Prozeß des weiteren Eindringens des Restwassers in das Paneel wird zum Stillstand gebracht oder zumindest verlangsamt. Dieser Feuerung*- oder Feuerstrahleffekt des Brenners findet in einer Zeitspanne von etwa i/iOtel Sekunde statt, d.h. in der Zeit, die irgendein Punkt auf dem Paneel benötigt, um sich an de^Flaiam» 20 mit der eben genannten Geschwindigkeit vorbeizubewegen· In di©ß@i! Zusammenhang ist festzustellen, daß eine mSglichst nah® Anordnung des Brenners 19 »n der Applikatorw&lze 16 vorteilhaft ist, so daß das Was@erjtusdampfeii sit einem möglichst frühen Zeitpunkt nach Auftrag des Überzugs beginnen kann, wodurch die Absorptionsieschwindigkeit des Wassers in die Poren des Paneele hinein entweder ganz zum Erliegen kommt oder wenigstens abgebremst wird.

Die erste Glättungseinheit 7 w®ist vorzugsweise eine aus poliertem Stahl bestehende Glättwqgsw&lze 21 auf, die mit der beschichteten Seite des Paneels in Berührtu&g steht und zwischen der und einer Stützwalze 22 sich das Paneel 16 hindurchbewegt. Die Walze wird auf annähernd 288 bis 316° C erwärmt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, zwischen den Walzen 21 und 22 eine Geschwimöigkeitsdifferenz aufrechtzuerhalten, um dadurch zu verhindern, daß die , Glättungswalze verschmutzt· Zu diesem. Zw««^wird die Ge-:

sohwindigkeit der Wals© 21 gegenüber.-der_? Geschwindigkeit der Stützwalze' 22 reduziert .uad- I©t§i©re;-wi,r4 mit «ime.r

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geriffelten oder aufgerauhten Oberfläche versehen. Der sich zwischen der Walze 21 und dem Paneel ergebende Schlupf hält, wie angedeutet wurde, die Walze 21 sauber, d.h. frei von verkrusteten Beschichtungematerial·

Die zweite Flammenaulprallzone 8 kann der Zone 6 ziemlich ähnlich sein, d.h. einen Brenner 19a zur Erzeugung einer offenen Flamme 20a aufweisen, die wie oben auf die beschichtete Oberfläche des Paneels auftrifft. Auf diese Weise wird das in dem Überzug enthaltene Wasser, das mit Hilfe der Flamme 19 noch nicht ausgedampt worden ist, gewöhnlich ohne Blasenbildung aus dem Überzug mit Hilfe der Flamme 19a beseitigt, wobei die Oberfläche des Überzugs etwas aufgerauht zurückgelassen wird, wobei sich das in dem Material vorhandene Bindematerial als Folge der raschen Verdampfung des Wassers in einem angehobenen Zustand befindet. Während dieses zweiten Wasseraus dampf Vorgangs wurden feine Fasern beobachtet, die von dem Überzug abgebrannt wurden·

Di« zweite Glattungseinheit 9, die der Einheit 7 ähnlich ist, weist eine Glättungswalze 21a und eine Stützwalze 22aauf, wobei erstere bei der besagten Temperatur in einem Bereich von annähernd 288 bis 3l6° C betrieben wird und eine ausreichende Verzögerung oder Beschleunigung, wie oben beschrieben, auf die Glättungswalze 21« einwirkt, um das Beschichtungsmaterial daran zu hindern, an ihr haftenzubleiben, wobei Jedoch zwischen den Walzen 21a und 22a ein höherer Druck eingestellt let. Da sich in Wirklichkeit der Überzug während des zweiten WasserausdampfVorgangs angehoben hat, wie dies oben erläutert wurde, wird der überzug über den restlichen, geflammten Holzfasern geglättet, so daß er sie im wesentlichen vollständig bedeckt. Als Ergebnis wird eine glatt· Oberfläche auf dem überzug erhalten«

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Die dritte Flammenaufprallzone 10 weist einen Brenner 19b auf, der mit einer offenen Flamme 20b arbeitet· Diese Zone gleicht im wesentlichen der oben beschriebenen Flammenauf prall zone 6 und 8. Die Flamme 20b ist mit einer Temperatur von etwa 760° C im wesentlichen genauso heiß wie die oben beschriebenen Flammen und hat die Wirkung, daß sie irgendwelches Restwasser, das in den Oberzug eingeschlossen worden sein kannte, entfernt. Diese Flamme bewirkt also, daß das Wasser freigesetzt wird, indem der Überzug wieder aufgerauht wird, jedoch in einem geringeren Maße als vorher· Die Freigabe der Feuchtigkeit geschieht wiederum zu schnell, als daß sie ein Aufwallen oder Brodeln verursachen könnte· Auch wurde beobachtet, daß zusätzliche Hizfäden oder Holzstücke in Verbindung mit kleinen Mengen an Holzfasern, verursacht durch das Zusammenbrechen der Zellulosestruktur des Paneels aufgrund der verstärkten Zusammenpressung des Paneels beim Durchgang zwischen den Walzen 21a und 22a weggebrannt werden· Auf dem ersten Überzug kann auf einigen Unterlagematerialien eine Aktivierung der natürlichen Harze erfolgen. Dies zeigt in diesem Stadium des Verfahrens überschüssige Wärme an. In einem solchen Fall kann die oben angedeutete Flammentemperatur der Flamme 20b gesenkt werden, um diese Erscheinung auf ein Mindestmaß zu beschränken· In jedem Fall verläßt das Paneel 17 die Zone 10 mit dem auf ihm befindlichen Überzug in einem heißen und außerordentlich formbaren Zustand, wenn es die dritte Glättungseinheit 11 erreicht.

. Letztere Einheit besteht aus einer Glättungswalze 21b und einer Stützwalze 22b, wobei erster·, wie oben erwähnt, auf «ine Temperatur von annähernd 288 bis 316° C erwärmt 1st. Die Einheit 11 gleicht derEinheit 9 mit Ausnahme der Tatsache, daß der Druck oder die Klemmwirkung etwas größer sind· Die oben beschriebene Verzögerung zur Vermeidung von

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Verschmutzen der Glättungswalze ist auch bei der Einheit vorhanden. Diese letzte Stufe verläßt der Überzug sauber, glatt und alt gutem Glanz.

Wenn die Beschichtung mit einem thermoplastischen Material erfolgt, so ergibt das oben beschriebene Verfahren, bei der sich das Paneel mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min bewegt_t eine glatte, glänzende Oberfläche frei von Kapillaren, die eine Wasserabsorption ermöglichen würden, das dann unter den fertiggestellten Überzug gelangen würde, um Wasserflecken zu erzeugen» Es versteht sich, daß die Oberfläche gegen Wasserabsorption versiegelt ist.

Bei einem Überzug aus wärmeaushärtendem Material können anstelle Ton drei Stufen, wie sie oben erläutert worden sind, von denen jede eine Flämmungs- und eine Glättungsfunktion erfüllt und die sich zur Siegelung bzw. Abdichtung von thermoplastischen Überzügen als zufriedenstellend erwiesen hafcen, zwei oder mehr zusätzliche Stufen Verwendung finden. Die letzteren Stufen dienen dann dem Zweck, Zeit für das Aushärten des Materials zu schaffen. Derartige zusätzliche Flammenaufprall- und Glättungswalzenzonen sind in der Zeichnung in gestrichelten Linien dargestellt.

Bei einer Panee!geschwindigkeit von 165 m/minkönnen bei einem thermoplastischen Überzug fünf Stufen erforderlich sein und für einen wärmeaushärtenden Überzug eine entsprechende höhere Anzahl Stufen. Unabhängig von der Zahl der Stufen, die für die jeweiligen Besohichtungs- oder Überzugmaterialien benutzt werden, bilden die Flänmunge- und Glättungezonen in dieser Gruppierung eine Trocknungezone. ■ . ■

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Ob nun dies· aus Beschichter und Glättungs-Trockner bestehende Kombination allein oder in Reihe verwendet wird, hängt von der Anzahl der Überzüge ab, die das Produkt zu seiner Fertigstellung erhalten soll« Die Bezeichnung des Fertigbearbeitungsmaterial als Beizen, Dichtungsmittel, Füllmaterialbildner oder Grundierungsüberzug oder Oberflächenüberzug variiert notwendigerweise erheblich. Im allgemeinen wirken sich die Viskosität, Zusammensetzung der verwendeten Überzüge, Menge des zu entfernenden Wassers und Härtungszeit, falls überhaupt ™ benötigt, nach dem Entfernen des Wassers auf die Einzugsspalt· und Flammeneinstellung des Trockners aus«

Der Flammentrockner bringt eine Flaasme mit einer Temperatur von etwa 760° C direkt auf den Oberflächen der Paneele zum Auftreffen. Das Wasser wird so schnell entfernt, daß die zurückbleibend®, bearbeitete Oberfläche bestrebt ist, sich eher aufzurichten als flachzulegen, bis das Paneel unter der Qlättungswalze liegt. Das erste Dichtungsmittel oder der erste Farbstoffüberzug wird im allgemeinen mit 5 bis 10 % Feststoffen eingesetzt, um das Flämmen der sehr kleinen Fasern zu beschleunigen, die aus der Platte herausragen. Mit fortschreitendem Oberflächenbearbeitung» verfahren kann sich jedoch der Anteil der Feststoffe auf nahezu 50 % erhöhen, und zwar in Abhängigkeit von der Art der zu bearbeitenden Platte und der Dicke des geforderten Überzugs·

Wenn sich die Viskosität des verwendeten M^rials erhöht, so hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Druck zu senken oder den Eimzugsspalt an den ersten Glättungswalzen weiter zs öffnen· Dadurch wird der Wasseraustritt erleichtert η&ύ te® Material gleichmäßiger über das Paneel verteilt ₉ ohne daß sich swf dem hinteren

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Rand der Holzplatte Irgendein Materialüberschuß anhäuft, der sonst die Walzen verschmutzen würde. Wenn ein Material hoher Viskosität verwendet wird, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Drehrichtung der zweiten Glättungs- walzexh ändern, um anstelle einer Verzögerung eine Beschleunigung zu erreichen.

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PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Paneels aus Zellulosematerial, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einem harzartigen, chemischen Oberzug versehen wird, der frei von den üblichen Lösungs-Mitteln ist und in Wasser suspendiert ist, während sich das Paneel mit konstanter, linearer Geschwindigkeit bewegt, daß dann der Überzug einer direkten Beaufschlagung durch eine offene Flamme unterworfen wird, während das Paneel seine geradlinige Bewegung fortsetzt, um ein. Teil des in dem Überzug vorhandenen Wassers auszudampfen und gleichzeitig einige der Zellulosefäden und Fasern auf der Paneeloberfläche wegzuflämmen, daß daraufhin der teilweise getrocknete Überzug unter ausreichendem Druck geglättet wird und wenigstens noch einmal einer direkten Beaufschlagung durch eine zweite offene Flamme ausgesetzt wird, üb das in ihm befindliche Restwassir auszudampfen, und daß danach schließlich der weiter getrocknete Überzug ein zweites Mal geglättet wird«,

2· Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Paneel sich mit eimer linearen Geschwindigkeit von annähernd 100 bis 165 m/ain bewegt,, und daß Sie offenen Flammen eine Temperatur von anaäfeermd 20%® C aufweisen.

3. . Verfahren nach Ansprach 2₉ dadurch gekennzeichnet₅ daß der Glättungsvorg&ng auf dem Überzug Bit eimer " Geschwindigkeit erfolgt, eile v®m der der linearen Bewegung des Paneels abweiolatp ein unerwünschtes Ansammeln <äss harzartigem Materials dea Überzugs auf der Glättarngseinricaiiaiig auf eim Mindestmaß zu beschränkenβ

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weiter getrocknete und geglättete Überzug einer Beaufschlagung durch eine dritte offene Flamme mit einer erhöhten Temperatur von annähernd 760° C unterworfen wird, um den Überzug noch weiter zu trocknen, und daß daraufhin der noch weiter getrocknete Überzug einem dritten Glättungsprozeß ausgesetzt wird.

5. Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Paneels aus Zellulosevaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einem harzartigen, chemischen Überzug versehen wird, der in Wasser suspendiert ist, während das Paneel sich mit konstanter, linearer Geschwindigkeit bewegt, daß der Überzug dann einer direkten Beaufschlagung durch eine offene Flamme bei einer Temperatur von annähernd 760° ausgesetzt wird, während sich das Paneel mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis I65 m/min geradlinig bewegt, um die größte Menge des in dem Überzug befindlichen Wassers ohne Blasenbildung auszudampfen und gleichzeitig einige der Zellulosefäden und Fasern auf der Paneeloberfläche wegzuflammen, daß dann der teilweise getrocknete Überzug unter ausreichendem Walzendruck geglättet wird, wobei das Paneel zwischen entgegengesetzt rotierenden Walzen hindurchläuft, von denen die auf der beschichteten Seite des Paneels vorhandene Walze auf eine Temperatur von etwa 288 bis 3l6° C aufgeheizt wird und eine von der ihr gegenüberliegenden Walze verschiedene Drehzahl aufweist, um das Ansammeln von harzartigem Material des Überzugs auf der Walze auf ein Mindestmaß zu beschränken, und daß daraufhin der teilweise getrocknete und geglättete Überzug wenigstens noch einmal der direkten Beaufschlagung einer zweiten offenen Flamme, die der ersten Flamme ähnlich ist, ausgesetzt wird, um das im Überzug vorhandene Restwasser auszudampfen, und daß dann schließlich der welter getrocknete

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Überzug einer zweiten Glättung ausgesetzt wird, wobei er zwischen einen zweiten Paar gegenüberliegendeWalzen, das dem ersten Valzenpaar ähnlioh ist, hindurchläuft·

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