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Verfahren zum Herstellen von Folien aus wärmehärtbaren Kunststoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Folien aus wärmehärtbaren
Copolymerisaten für die Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffplatten oder Schichtstoffen.
Diese Folien ergeben, bei Härtungstemperatur aufgepreßt, mechanisch beständige,
witterungsresistente und chemikalienfeste Oberflächen.
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Es ist bekannt, Kunststoffolien dadurch herzustellen, daß man Lösungen
der entsprechenden Polymeren auf einen Träger aufgießt, das Lösungsmittel ganz oder
teilweise verdampft, darauf die Folie vom Träger abzieht und die Folie gegebenenfalls
in geeigneten Trockenöfen oder Trockenkanälen vom restlichen Lösungsmittel befreit.
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In den letzten Jahren sind verschiedene wärmehärtbare cQnolymerisate
bekanntgeworden. Ein Beispiel eines solchen Copolymerisates in Form einer Folie
ist in der DT-PS 1.961.452 beschrieben. Diese Folie besteht aus der Mischung eines
elastomeren Mischpolymerisates A und eines hartspröden Mischpolymerisates B auf
der Basis von Acrylsäurepolymerisaten und
ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischpolymerisat A durch Mischpolymerisation von a) 70 bis 99 Gewichtsprozent
eines Acrylsäurealkylesters, dessen Alkylrest 1 bis 8 Kohlenstoffatome aufweist,
b) 1 bis 20 Gewichtsprozent einer ungesättigten Monocarbonsäure oder eines Anhydrids
einer ungesättigten Dicarbonsäure, gegebenenfalls c) 0 bis 20 Gewichtsprozent eines
bei Homopolymerisation ein hartsprödes Polymerisat ergebenden Vinylmonomeren, insbesondere
Styrol, Acrylnitril oder Methylmethacrylat, und gegebenenfalls d) 0 bis 2 Gewichtsprozent
eines vernetzenden Monomeren mit mindestens zwei reaktionsfähigen, nicht konjugierten
Doppelbindungen im Molekül und das Mischpolymerisat B durch Mischpolymerisation
von a) 60 bis 70 Gewichtsprozent Styrol oder eines Methacrylsäurealkylesters, dessen
Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, b) 1 bis 20 Gewichtsprozent eines Glycidylesters
der Acryl-oder Methacrylsäure, c) 1 bis 20 Gewichtsprozent einer ungesättigten Monocarbonsäure
oder eines Anhydrids einer ungesättigten Dicarbonsäure, gegebenenfalls
d)
O bis 20 Gewichtsprozent eines bei Homopolymerisation ein hartsprödes Polymerisat
ergebenden Vinylmonomeren, insbesondere Styrol, Acrylnitril oder Methylmethacrylat,
und gegebenenfalls e) 0 bis 3 Gewichtsprozent Vinylpyridin hergestellt worden ist,
wobei das Gewichtsverhältnis des elastomeren Copolymerisats A zu dem hartspröden
Copolymerisat B 1 : 20 bis 1 : 3 beträgt.
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Ein anderes lineares, wärmehärtbares Copolymerisat ist in der DT-OS
1.922.942 beschrieben. Hierbei handelt es sich um ein lineares, wärmehärtbares Copolymerisat
aus 70 bis 94 Mol-% Styrol oder eines Monomeren oder einer Mischung mehrerer Monomeren
der Formel
wobei R1 ein Wasserstoffrest oder eine Methylgruppe und R2 eine Alkylgruppe mit
1 bis 4 C-Atomen ist, 2 bis 15 Mol-% Maleinsäureanhydrid und/oder Itaconsäureanhydrid
und 4 bis 15 Mol-% Acryl- und/oder Methacrylsäureglycidester und
O
bis 3 Mol-% Vinylpyridin mit einer Grenzviskosität von ri = 0,7 bis 3,0 100 ml gemessen
in Toluol bei 200C.
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Es kann ferner auf die DT-OS 2.212.928 hingewiesen werden.
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Diese betrifft eine wärmehärtbare, trägerfreie, lagerbeständige und
im ausgehärteten Zustand schlagfeste, 0,05 bis 1 Gew.-t sauren Katalysator enthaltende.
Folie und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus A) einem elastomeren Copolymerisat,
das für sich einen Glaspunkt von nicht über +10°C, vorzugsweise von unter -250C,
besitzt und das durch Polymerisation von A1) 70 bis 99 Gew.-% eines Acrylsäurealkylesters
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, A2) 1 bis 20 Gew.-% eines Hydroxyalkylesters
mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest und/oder eines Säureamids der Acryl-oder
Methacrylsäure und gegebenenfalls A3) 0 bis 2 Gew.-% eines vernetzenden Monomeren
mit mindestens zwei reaktionsfähigen nichtkonjugierten Doppelbindungen im Molekl,
wobei die Reaktivität der Doppelbindung unterschiedlich sein kann, wobei die Summe
der Komponenten A1 bis A3 100 Gew.-% ergeben muß,
erhalten worden
ist, und B) einem hartspröden Copolymerisat, das in Gegenwart des Copolymerisats
A durch Polymerisation von B1) 60 bis 80 Gew.-% Styrol und/oder eines Methacrylsäurealkylesters
mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, B2) 1 bis 20 Gew.-% eines Acrylsäurealkylesters
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen im Alkyl--rest, B3) 1 bis 20 Gew.-% eines N-Methoxymethylamids
der Acryl- und/oder Methacrylsäure, B4) 1 bis 20 Gew.-% eines Hydroxyalkylesters
der Acryl- oder Methacrylsäure mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, B5) 1
bis 20 Gew.-% Acryl- oder Methacrylsäureamid, wobei das molare Verhältnis der Komponente
B3 zur Summe von B4 und B5 etwa 1 : 1 beträgt und das Verhältnis von Bd : B5 4 :
1 bis 1 : 4 ist, und gegebenenfalls B6) 0 bis 20 Gew.-% Acrylnitril,
wobei
die Summe der Komponenten B1 bis B6 100 Gew.-t ergeben muß, erhalten worden ist,
besteht und wobei das Gewichtsverhältnis des elastomeren Copolymerisats'A zu dem
hartspröden Copolymerisat B 1 : 3 bis 1 : 20 beträgt.
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Bei der Herstellung der Folien sind lange Trockenzeiten erforderlich.
Trocknet man zu rasch, d.h. bei zu hoher Temperatur, erfolgt bereits eine vorzeitige
Härtung der Folie, welche dann nicht mehr auf dem Substrat haftet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geschwindigkeit der
Folienherstellung zu steigern.
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Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß man auf eine Trägerbahn
die Lösung eines härtbaren Copolymerisates aufgießt, das Lösungsmittel verdampft
und die gebildete Folie unter Vernetzung aushärtet, so dann auf diese Folie erneut
die Lösung eines härtbaren Copolymerisates aufgießt, das Lösungsmittel verdampft,
ohne jedoch eine wesentliche Vernetzung des härtbaren Copolymerisates der zweiten
Schicht zu bewirken, und die Trägerbahn gegebenenfalls sofort oder unmittelbar vor
der Verwendung der Verbundfolie abzieht.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Verbundfolie besteht
somit aus einer gehärteten und einer härtbaren Folie. Würde man beide Folien getrennt
herstellen und vereinigen, wäre kein ausreichender Verbund zwischen der gehärteten
und der härtbaren Schicht zu erreichen.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß die erste
Schicht der Verbundfolie, da sie ausgehärtet wird, mit verhältnismäßig hoher Temperatur
und dadurch relativ hoher Geschwindigkeit getrocknetEwerden kann und nur die zweite
Schicht unter schonenden Verfahrensbedingungen getrocknet werden muß, damit eine
Aushärtung vermieden wird.
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Geht man davon aus, daß die beiden Schichten zusammen eine Schichtdicke
aufweisen, die eine normale Folie hat, ergibt sich die Steigerung der Herstellgeschwindigkeit.
Da die Herstellgeschwindigkeit mit der Schichtdicke der Kunststoffolie quadratisch
abnimmt, aber nur aus einer dünnen Schicht das Lösungsmittel unter schonenden Bedingungen
abgedampft werden muß, gelangt man so zu vergleichsweise sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten.
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Vorzugsweise sind die aufgegossenen Lösungen so bemessen, daß die
erste Schicht eine Schichtdicke von 25 bis 100 mu und die zweite Schicht eine Schichtdicke
von 25 bis 50 mu hat.
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Das erfindungsgemäße Verfahrensprodukt weist aber noch zusätzlich
erhebliche Vorteile gegenüber den Verfahrensprodukten des Standes der Technik auf.
So ist es möglich, die Preßtemperatur zu senken und die Preßzeiten zu verkürzen.
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In vielen Fällen ist es auch möglich, auf die bei den Verfahrensprodukten
des Standes der Technik notwendige Rückkühlung der Presse-zu verzichten. Die Verbundfolie
wird auf die zu vergütende Holzwerkstoffplatte so aufgelegt, daß die noch härtbare
Schicht der Holzoberfläche zugewandt ist.
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Diese Schicht bewirkt die Verklebung mit dem Untergrund. Die ausgehärtete
Schicht weist noch eine ausreichende Plastizität unter Preßbedingungen auf, so daß
sie die Oberflächenstruktur des Preßbleches annimmt. Damit sind alle Anforderungen,
die an eine Vergütungsfolie gestellt werden müssen, erfüllt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sei anhand folgender Beispiele noch
näher erläutert: Beispiel 1 Entsprechend der DT-OS 2.212.928 wird in Lösung aus
gleichen Gewichtsteilen Methylenchlorid und Methanol ein Pfropfcopolymerisat hergestellt,
das aus 10 Gewichtsteilen eines elastomeren Copolymerisats A bestehend aus 9,1 Gewichtsteilen
n-Butylacrylat, 0,9 Gewichtsteilen Hydroxyäthylmethacrylat und 0,02 Gewichtsteilen
Allylmethacrylat und 90 Gewichtsteilen eines
hartspröden Copolymerisats
B bestehend aus 58,4 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 8,6 Gewichtsteilen n-Butylmethacrylat,
5,2 Gewichtsteilen Methylacrylat, 1,7 Gewichtsteilen Methacrylamid, 8,2 Gewichtsteilen
Stearylmethacrylat, 5,2 Gewichtsteilen Methoxymethylmethacrylamid und 2,6 Gewichtsteilen
Hydroxyäthylmethacrylat zusammengesetzt ist. Der Feststoff qehalt der Polymerisatlösung
beträgt 35 Gew.-%. Die Polymerisatlösung wird nach Zusatz von 0,2 Gewichtsteilen
p-Toluolsulfonsäure mittels Gießrakel auf einem aus Silikonpapier bestehenden Folienträger
vergossen. Der mit der Polymerisatlösung beschichtete Träger wird durch einen 8
m langen, aus zwei Sektionen bestehenden Gurtbandtrockner geführt. Die Temperatur
in beiden Sektionen kann getrennt geregelt werden.
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Nach Verlassen des Trockners kann das Polymerisat als selbsttragende
Folie vom Träger abgezogen, falls erforderlich nachge trocknet, gewickelt und weiterverarbeitet
werden.
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In Tabelle 1 sind für die Versuche A bis F die Nassauftragsgewichte,
die Trocknertemperaturen, die Bahngeschwindigkeiten und die sich daraus ergebenden
Verweilzeiten von Polymerisatlösung und Träger im Trockner angegeben.
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In Versuch A wird zur Herstellung einer 100 p-Polymerisatfolie eine
Verweilzeit von 16 Minuten benötigt. In Versuch B wird eine Verkürzung der Verweilzeit
auf 8 Minuten dadurch
erreicht, daß die Temperatur in der zweiten
Trocknersektion auf 1650C gesteigert wird. Eine Erhöhung der Temperatur in der ersten
Trocknersektion ist nicht möglich, weil die Polymerisatlösung sonst blasig vortrocknet.
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In Versuch C wird eine 50 p-Polymerisatfolie erhalten, die aber nicht
vom Träger abgezogen wird, sondern in Versuch D noch einmal mit Polymerisatlösung
beschichtet und durch den Trockner geführt wird. Die Gesamtverweilzeit der so erhaltenen
Verbundfolie im Trockner beträgt ebenfalls 8 Minuten. In Versuch E wird durch Anheben
der Trocknertemperatur auf 165 0C in der zweiten Sektion eine um 2 Minuten kürzere
Verweilzeit als in Versuch C erreicht. Die Polymerisatfolie wird ebenfalls nicht
vom Träger getrennt, sondern in Versuch F noch einmal analog Versuch D mit Polymerisatlösung
beschichtet. Die Gesamtverweilzeit der so erhaltenen Verbundfolie beträgt nun 6
Minuten.
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Die Polymerisatfolien A, C und D sind vollständig in Lösungsmitteln
wie Aceton oder Chloroform löslich, die Polymerisatfolien B und E nicht. Polymerisatfolie
F besteht aus einer löslichen und einer unlöslichen Schicht, wie dies aufgrund der
Trockentemperaturen zu erwarten ist.
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Die Polymerisatfolien A bis F werden in den folgenden Beispielen als
Overlays für die Edelfurnierbeschichtung verarbeitet.
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Beispiel 2 Die Polymerisatfolien A, B, D und F aus Beispiel 1 werden
auf Edelfurnier verpreßt. Der Aufbau des Preßpaketes setzt sich folgendermaßen zusammen:
Stahlblech Preßpolster hochglanzpoliertes verchromtes Stahlblech Polymerisatfolie
furnierte Spanplatte Stahlblech Preßpolster Stahlblech.
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Es wird mit einer Temperatur von 1450C 10 Minuten bei einem Druck
von 20 kp/cm2 gepreßt. Danach wird die Presse auf 40°C rückgekühlt.
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Die mit den Polymerisatfolien A und D ausgeführten Verpressungen zeigen
eine geschlossene, hochglänzende Oberfläche. Die Folien haften ausgezeichnet auf
dem Furnier.
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Die mit Polymerisatfolie B hergestellte Verpressung weist dagegen
nur mangelhafte Haftung auf dem Furnier auf. Die Oberfläche ist geschlossen und
besitzt den gleichen Glanz
wie die vorgenannten Verpressungen.
Mit Polymerisatfolie F durchgeführte Verpressungen liefern nur dann eine gute Haftung
der Beschichtung, wenn die bei der Folienherstellung dem Träger abgewandte Seite
mit der thermisch weniger stark belasteten Polymerisatschicht zum Furnier gerichtet
ist.
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Beispiel 3 (nicht erfindungsgemäßer Vergleichsversuch) Die Polymerisatfolien
C und E werden gemeinsam auf Edelfurnier verpreßt. Der Aufbau des Preßpaketes setzt
sich folgendermaßen zusammen: Stahlblech Preßpolster hochglanzpoliertes, verchromtes
Stahlblech Polymerisatfolie E Polymerisatfolie C furnierte Spanplatte Stahlblech
Preßpolster Stahlblech Es wird mit einer Temperatur von 145°C 10 Minuten lang bei
einem Druck von 20 kp/cm2 gepreßt. Danach wird die Presse auf 400C rückgekühlt.
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Die aus der ausgehärteten Polymerisatfolie bestehende oberste Schicht
der Verpressung läßt sich leicht abheben. Polymerisatfolie C allein ist zu dünn,
um eine porenstrukturierte, geschlossene Oberfläche zu bilden. Die Verpressung ist
unbrauchbar Beispiel 4 Die Polymerisatfolien A, D und F aus Beispiel 1 werden mit
dem in Beispiel 2 beschriebehen Paketaufbau verpreßt. Es wird mit einer Temperatur
von 130°C 2 Minuten bei einem Druck von 20 kp/cm2 gepreßt. Danach wird die Presse
auf 400C rückgekühlt.
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Die Polymerisatfolien A und D sind nicht ausgehärtet. Die Oberfläche
wird leicht durch Lösungsmittel wie Aceton oder Chloroform angegriffen. Die mit
Polymerisatfolie F hergestellte Verpressung zeigt gute Lösungsmittelbeständigkeit.
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Beispiel 5 Die Polymerisatfolien A, D und F aus Beispiel 1 werden,
wie in Beispiel 4 beschrieben, verpreßt. Es erfolgt jedoch keine Rückkühlung der
Presse vor dem Entleeren. Die mit den Polymerisatfolien A und D durchgeführten Verpressungen
lassen sich
schwer vom Preßblech trennen. Die Beschichtung bleibt
stellenweise am Preßblech haften. Die mit Polymerisatfolie F durchgeführte Verpressung
läßt sich einwandfrei trennen.
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Beispiel 6 Die Polymerisatfolien A, D und F aus Beispiel 1 werden,
wie in Beispiel 5 beschrieben, verpreßt. Die Folien werden jedoch gemeinsam mit
dem bei ihrer Herstellung als Träger dienenden Silikonpapier in das Preßpaket eingelegt.
Die dem Silikonpapier abgewandte Seite liegt dabei auf der Furnieroberfläche. Alle
Verpressungen lassen sich einwandfrei trennen. Die Oberflächen sind matt, geschlossen.
Nur die mit der Polymerisatfolie F hergestellte Verpressung weist jedoch eine gute
Lösungsmittelbeständigkeit auf.
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T a b e l l e
| Temperatur Nassauftrag Masch.Geschw. Verweilzeit Darrwert Schichtdicke |
| Versuch (°C) (g/m2) (m/Min.) (Min.) (%) (µm) |
| Sektion 1 Sektion 2 |
| A 30 80 290 0,5 16 8 100 |
| B 30 165 290 1,0 8 2 100 |
| C 30 80 145 2.0 4 5 50 |
| D 30 80 145 2.0 4 7 50/50 |
| E 30 165 145 4.0 2 5 50 |
| F 30 80 145 2.0 4 6 50/50 |