DE2033432C3

DE2033432C3 - Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines aus Cellulosematerial bestehenden Paneels

Info

Publication number: DE2033432C3
Application number: DE2033432A
Authority: DE
Inventors: Long Beach Calif. Mcelroy Clifford Thomas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-02-11
Filing date: 1970-07-06
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2033432A1; US3518105A; GB1266657A; DE2033432B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines aus Cellulosematerial bestehenden Paneeis durch Aufbringen eines in Wasser suspendierten harzartigen Materials auf das sich mit konstanter, linearer Geschwindigkeit bewegende Paneel und anschließendes, wiederholtes Flämmen und Einebnen der beschichteten Paneeloberfläche zum Entfernen des im aufgebrachten Material enthaltenen Wassers und zum Absengen der auf der Paneeloberfläche befindlichen Cellulosefasern.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 3110607) hat sich gezeigt, daß die Oberflächenbeschaffenheit des Paneels nach dem Feuchtigkeitsentiug und dem Absengen dei auf der Oberfläche befindlichen Fasern bezüglich Dichte und Glätte zu wünschen übrig läßt, und daß darüber hinaus die Feuchtigkeit von der Oberfläche auch nicht so schnell entfernt werden kann, daß die Oberfläche den gewünschten Trocknungsgrad aufweist. Darüber hinaus kann bei diesem Verfahren nicht sichergestellt werden, daß sich harzartiges Material des Überzugs auf der Walze ansammelt und die Walzenoberfläche verschmutzt. In diesem Fall wird erst recht nicht die gewünschte Oberflächenglätte erreicht.

Diese Nachteile werden auch mit einem anderen bekannten Verfahren nicht beseitigt, das zur Herstellung hochglänzender Streichpapiere dient (DE-AS 1281258); denn die mit der Streichmasse beschichtete Papierbahn, die vor dem Glättungsvorgang teilweise getrocknet wird und anschließend an einer polierten Metallfläche eine Glanzverpressung erfährt, ■weist oftmals nicht den gewünschten Trocknungsgrad auf und ist sehr anfällig gegen Versprödung und Rißbildung noch während des Glättungsvorgangs.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die bei der Beschichtung von Paneelen außerordentlichen komplizierten verfahrenstechnischen Gänge so durchzuführen, daß mit erträglichem Kostenaufwand und unter Verwendung herkömmlicher Vorrichtungen ein Überzug auf dem Paneel erhalten wird, der nicht nur den gewünschten Trocknungsgrad hat, sondern auch eine brauchbare, d. h. rißfreie und unversprödete Oberfläche.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in fortschrittlicher Weise dadurch gelöst, daß die beschichtete und geflammte Paneeloberfläche beim Durchgang des Paneeis durch den Walzenspalt eines entgegengesetzt laufenden und mit unterschiedlicher Drehzahl angetriebenen Walzenpaares geglättet wird, wobei die auf der beschichteten Seite des Paneels befindhche Walze eine Temperatur von 288-316° C aufweist und der Flamm- und Glättungsvorgang mehrfach wiederholt wird.

Durch Verwendung unterschiedlicher Walzendrehzahlen, durch die im Walzenspalt ein Schlupf erzeugt wird, werden im Walzenspalt auf die Gutoberfläche Reibungskräfte übertragen, die diese nicht aufrauhen, sondern glätten, wobei durch Einhaltung der angegebenen Temperaturen bei der Walzenbeheizung auf der der beschichteten Seite des Paneels zugewandten Walzenoberfläche auch das Ansammeln von harzartigem Material des Überzugs auf der WaI-zcnobcrflächc auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielshalber näher erläutert, die eine schematische Vorrichtung zur Verfahrensdurchführung in Seitenansicht zeigt.

Das neuartige Verfahren besteht aus folgenden groben Verfahrensschritten. Mit Hilfe eines Direktbeschichters 5 wird eine direkte Beschichtung durch-

geführt, 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 8 wird hauptsächlich das restliche Wasser aus dem

Überzugsmaterial entfernt, durch eine zweite Glättungseinheit 9 wird der Überzug über den geflammten Holzfasern geglättet, durch eine dritte Flammenaufprallzone 10 wird der auf dem Paneel vorhandene Überzug in einen heißen und außerordentlich verformbaren Zustand übergeführt, und durch eine dritte Glättungseinheit 11 wird der Überzug fertigbearbeitet, so daß er ein glattes und gut glänzendes Äußeres erhält.

Der Direktbeschichter 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 Fertigbearbeitungsmaterial, 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, so daß auf die Paneeloberfläche ein Überzug gleichmäßiger Dicke aufgetragen wird.

Die folgenden Verfahrensschrittc und die durch sie erzielten Ergebnisse werden anhand einer Liste von Beschichtungsmaterialien 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, Polyvinylemulsionen und wäßrigen Copolymerdispersionen herausgegriffen sind. Die Liste besteht aus folgenden Stoffen:

1. Ammoniumsalze in wäßriger Lösung,

2. selbstreagierender Vinylacetatcopolymerlatex,

3. selbstreagierender Vinylacryl-Copolymerlatex,

10

15

20

25

4. Vinylacetathomopolymer (nützlich zur Bildung von 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. Hexujnethoxymethylmelamine (nur bis zu 10% in Lösung und in eingebrannten Filmen mit Polyvinylacetat oder partiell hydrolysiertem Polyvinylacetat, wobei die Hydroxylgruppen als Querverbindungsstellen wirken),

10. Hydrosolsystem (eine neue Klasse wäßriger Copolymerdispersionen; diese Gruppe bildet ebenfalls reagierende Stellen für Querverbindungen, wenn ein wärmeaushärtendes oder härtbares System gewünscht wird),

11. wärmeaushärtende Polymere (wäßrige Lösung),

12. lösungsmittelfreie Nitrozellulose in Latex- und Dispersionsform,

13. wasserlösliche Harnstoff-Formaldehyd-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 Acrylcopolymer-Hilfsmittel, Polyvinylacetat-Maleat-Copolymere und andere übliche Lösungssysteme nicht brauchbar sind.

Diejenigen Materialien, die, wie oben angedeutet, zu den gewöhnlichen Lösungssystemen 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 daß diese Oberfläche mit diesem Material beschichtet wird. Daraus ergibt sich ein Überzug, der chemisch im wesentlichen dem entspricht, der auf die Applikatorwalze 16 aufgetragen wird und abschließend bearbeitet wird, mit Ausnahme der Tatsache, daß er in seinem ursprünglichen Zustand wie in Suspension in Wasser vorliegt und im fertigen Zustand wasserlos ist und durch den Glättungsvorgang gehärtet wird.

Die erste Flammenaufprallzone 6 weist vorzugsweise einen Brenner 19 auf, der eine offene Flamme 20 erzeugt, welche auf die Oberseite des Paneels 17 gerichtet ist. Die Praxis hat gezeigt, daß die Temperatur der Flamme etwa 760° C betragen sollte, um eine im wesentlichen momentane Ausdampfung des meisten Wassers aus irgendeinem der obigen Beschichtungsmaterialien zu erreichen, ohne daß es zu Blasenbildung kommt, wenn sich das Paneel in der gezeigten Richtung mit einer Geschwindigkeit von annähernd 100 bis Ib5 m/min bewegt. Die Viskosität des Beschichtungsmaterials wür<^J: "!.i..urch entsprechend erhöht, und der Prozeß des weiteren Eindringens des Restv.assers in das Paneel wird zum Stillstand gebracht oder zumindest verlangsamt. Dieser Feuerungs- oder Feuerstrahleffekt des Brenners findet in einer Zeitspanne von etwa V₁₀ Sekunde statt, d. h. in der Zeit, die irgendein Punkt auf dem Paneel benötigt, um sich an der Flamme 20 mit der obengenannten Geschwindigkeit vorbeizubewegen. In diesem Zusammenhangist festzustellen, daß eine möglichst nahe Anordnung des Brenners 19 an der Applikatorwalze 16 vorteilhaft ist, so daß das Wasserausdampfen zu einem möglichst frühen Zeitpunkt nach Auftrag des Überzugs beginnen kann, wodurch die Absorptionsgeschwindigkeit des Wassers in die Poren des Paneels hinein entweder ganz zum Erliegen kommt oder wenigstens abgebrannt wird.

Die erste Glättungseinheit 7 weist vorzugsweise eine aus poliertem Stahl bestehende Glättungswalze 21 auf, die mit der beschichteten Seite des Paneels in Berührung 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 Geschwindigkeitsdifferenz aufrechtzuerhalten, um dadurch zu verhindern, daß die Glättungswalze verschmutzt. Zu diesem Zweck wird die Geschwindigkeit der Walze 21 gegenüber der Geschwindigkeit der Stützwalze 22 reduziert und letztere wird mit einer 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 verkrustetem Beschichtungsmaterial.

Die zweite Flammenaufprallzone 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 ausgedampft 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 Wasserausdampfvorgangs wurden feine Fasern beobachtet, die von dem Überzug abgebrannt wurden.

Die zweite Glättungseinheit 9, die der Einheit 7 ähnlich ist, weist eine Glättungswalze 21a und eine Stützwalze 22a auf, wobei erstere bei der besagten Temperatur in einem Bereich von annähernd 288 bis 316° C betrieben wird und eine ausreichende Verzögerung oder Beschleunigung, wie oben beschrieben, auf die Glättungswalze 21a einwirkt, um das Beschichtungsmaterial daran zu hindern, an ihr haften zu bleiben, wobei jedoch zwischen den Walzen 21a und 22a ein höherer Druck eingestellt ist. 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 glatte Oberfläche auf dem Überzug erhalten.

Die dritte Flammenaufprallzone 10 weist einen Brenner 19b auf, der mit einer offenen Flamme 206 arbeitet. Diese Zone gleicht im wesentlichen der oben beschriebenen. Flammenaufprallzone 6 und 8. Die Flamme 20έ> ist mit einer Temperatur von etwa 760¹ C im wesentlichen genauso heiß wie die oben beschriebenen Flammen und hat die Wirkung, daß sie irgendwelches Restwasser, das in den Überzug eingeschlossen worden sein könnte, 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 Holzfäden oder Holzstiicke 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 21 b und einer Stützwalze 22b, wobei erstere, wie oben erwähnt, auf eine Temperatur von annähernd 288 bis 316° C erwärmt ist. Die Einheit 11 gleicht der Einheit 9 mit Ausnahme der Tatsache, daß der Druck oder die Klemmwirkung etwas größer sind. Die oben beschriebene Verzögerung zur Vermeidung von Verschmutzen der Glättungswalze ist auch bei der Einheit 11 vorhanden. Diese letzte Stufe verläßt der Überzug sauber, glatt und mit 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, eine glatte, glänzende Oberfläche frei von Kapillaren, die eine Wasserabsorption ermöglichen wurden, 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 von 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 haben, 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 Paneelgeschwindigkeit von 165 m/min können 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 Beschichtungs- oder Überzugmaterialien benutzt werden, bilden die Flämmungs- und Glättungszonen in dieser Gruppierung eine Trocknungszone.

Ob nun diese 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 Fertigbearbeitungsmaterials als Beizen, Dichtungsmittel, Füllmaterialbildner oder Grundierungsüberzug oder Oberflächenüberzug variiert notwendigerweise erheblich. Im allgemeinen wirken sicji 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 Flamme mit einer Temperatur von etwa 760° C direkt auf den Oberflächen der Paneele zum Auftreffen. Das Wsser wird so schnell entfernt, daß die zurückbleibende, bearbeitete Oberfläche bestrebt ist, sich eher aufzurichten als flachzulegen, bis das Paneel unter der Glättungswalze 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 Oberflächenbearbeitungsverfahren 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 Materials erhöht, so hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Druck zu senken oder den Einzugsspalt an den ersten Glättungswalzen weiter zu öffnen. Dadurch wird der Wasseraustritt erleichtert und das Material gleichmäßiger über das Paneel verteilt, ohne daß sich auf dem hinteren 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 Glättungswalze zu ändern, um anstelle einer Verzögerung eine Beschleunigung zu erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines aus Cellulosematerial bestehenden Paneels durch Aufbringen eines in Wasser suspendierten harzartigen Materials auf das sich mit konstanter, linearer Geschwindigkeit bewegende Paneel und anschließendes, wiederholtes Flämmen und Einebnen der beschichteten Paneeloberfläche zum Entfernen des im aufgebrachten Material enthaltenen Wassers und zum Absengen der auf der Paneeloberfläche befindlichen Cellulosefasern, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete und geflammte Paneeloberfläche beim Durchgang das Paneeis durch den Walzenspalt eines entgegengesetzt laufenden und mit unterschiedlicher Drehzahl angetriebenen Walzenpaares geglättet wird, wobei die auf der beschichteten Seite des Paneels befindliche Walze eine Temperatur von 288-316° C aufweist und der Flamm- und Glättungsvorgang mehrfach wiederholt wird.