DE2551479A1

DE2551479A1 - Verfahren zur herstellung einer impraegnierten folie mit oberflaechennachbehandlung

Info

Publication number: DE2551479A1
Application number: DE19752551479
Authority: DE
Inventors: Karl-Evert Larsson
Original assignee: Billingsfors Bruks AB
Current assignee: Billingsfors Bruks AB
Priority date: 1974-11-20
Filing date: 1975-11-15
Publication date: 1976-05-26
Also published as: GB1536549A; NL7513314A; FI59441C; FI59441B; FI753226A; SE417849B; SE7414601L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung imprägnierter und mit einer Oberflächennachbehandlung versehener Folien, die zur Verbindung mit Trägern, wie beispielsweise aus Teilchen zusammengesetzten Brettern und dergleichen, bestimmt sind.

Im Hinblick auf Bemühungen nach Rationalisierung in der Möbelindustrie besteht ein großer Bedarf an vorfabrizierten Oberflächen, d.h. an Oberflächen, die keines Anstriches bedürfen. Dieser Bedarf wurde bisher weitgehend in der Weise gestillt, daß

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man mit Melamin imprägnierte bedruckte und unbedruckte Papiere verwendete, die beispielsweise auf das aus Teilchen zusammengesetzte Brett, wie eine Holzfaserplatte, oder das Möbelteil unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck aufgepreßt wurden. Nach einigen Gesichtspunkten besitzen diese Oberflächen geeignete Eigenschaften, doch können sie vom ästhetischen Gesichtspunkt nicht mit einer in üblicher Weise gestrichenen Oberfläche verglichen werden.

Es wurden Versuche unternommen, eine solche Melaminimprägnierung mit einer anschließenden Beschichtung unter Verwendung von Farbkomponenten zu vereinigen, um der Oberfläche ein gestrichenes Aussehen und die entsprechenden Eigenschaften zu verleihen. Dieses Verfahren führte jedoch nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen, da einfach ausgedrückt ein zu imprägnierendes Papier große Poren haben muß, um die Imprägnierung zu erleichtern, und im Gegensatz dazu die anschließende Beschichtung ein dichtes Papier verlangt, um gute Ergebnisse zu bekommen.

Bei Durchführung der Imprägnierung in einer Papierherstellungsmaschine vor der Endtrocknung ist es möglich, ein dichtes Papier mit einem ausreichenden Harzgehalt herzustellen, das für die anschließende Beschichtung gut geeignet ist. Die Zugabe des Harzes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, je nach den Erfordernissen an das Endprodukt und nach der technischen Anlage, und der Harzfeststoff gehalt kann auch in dem entsprechenden Maße innerhalb weiter Grenzen, wie wenigstens von 5 bis 60 Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht von Papier und Harz zusammen, variiert werden.

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Der Grund, warum dieses Verfahren vorteilhaft ist, scheint die Tatsache zu sein, daß die Cellulosefasern in an sich bekannter Weise irreversiblen Veränderungen bei der Trocknung in der Papierherstellungsmaschine unterliegen. Um die anschließende Imprägnierung zu ermöglichen, ist es normalerweise bei der Herstellung des Papiers erforderlich, das Papier sehr offen zu machen, d.h. die Fasern dürfen nicht zu sehr geschlagen werden, wobei das ein Porensystem erhaltende Papier die Imprägnierung erleichtert. Diese Offenheit bleibt jedoch auch nach der Imprägnierung und bedeutet Schwierigkeiten für das anschließende Beschichten. Es ist erwünscht, die aufgebrachte Überzugspaste auf der Oberfläche zu halten, doch bewirkt die Offenheit der Porosität des Papieres, daß sie eindringt.

Wenn jedoch die Imprägnierung mit einem Imprägniermittel auf der Grundlage eines hitzehärtbaren Harzes, wie beispielsweise vom Typ der Harnstoff- oder Melaminharze, in Verbindung mit der Papierherstellung vor der Endtrocknung erfolgt, und zwar entweder durch Zugabe zu dem Vorratsmaterial oder in der Papierherstellung smaschine durch Besprühen, in einer Zurichtpresse oder dem Bad oder einer Kombination derselben, kann das obige Dilemma vermieden werden. Solange das Papier nicht endgültig getrocknet ist, behält es seine poröse Struktur und läßt sich leicht auch bei höheren Schlaggraden imprägnieren und ergibt so nach der Endtrocknung ein dichteres Papier. In diesem Fall kann das Papier auch mit einer maschinell glasierten Oberfläche versehen werden, um das Ergebnis des nachfolgenden Überzuges weiter zu verbessern.

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Die oben beschriebene Imprägnierung in einer Papierherstellungsmaschine leidet jedoch unter einigen Nachteilen in Verbindung mit der anschließenden Oberflächennachbehandlung. So gibt es einige Schwierigkeiten, mit Hilfe eines Überzuges mit einer Pigmentfarbe eine vollständig deckende Oberflächenschicht zu erhalten, selbst wenn das Überziehen mehrmals wiederholt wird. Außerdem kann man ein sogenanntes Leim- oder Klebstoffdurchschlagen in Verbindung mit dem Aufpressen der Folie auf einem Träger, wie beispielsweise einem aus Teilchen zusammengesetzten Brett, bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck bekommen. Nach der Erfindung bekommt man ein Verfahren, das die oben erwähnten Nachteile beseitigt oder wenigstens wesentlich vermindert.

Gemäß der Erfindung wurde überraschenderweise gefunden, daß das Papier nach der abschließenden Trocknung eine stark erhöhte Härte und damit eine verbesserte Schleifbarkeit und Oberflächenstruktur bekommt und die Oberflächennachbehandlung oder Beschichtung wesentlich erleichtert wird, wenn die Papieroberfläche in Verbindung oder nach der oben erwähnten Imprägnierung vor der Endtrocknung mit einer Dispersion eines vernetzbaren Kunststoffes, wie beispielsweise einer wäßrigen Dispersion eines Acrylharzes, die vorzugsweise eine kleinere Menge einer Dispersion eines thermoplastischen Harzes einschließt, nachbehandelt wird. Der Schermodul des verwendeten Kunststoffes oder Harzes bei der Endtrocknungstemperatur, welche allgemein 100° C übersteigt, sollte vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa

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10 bis 10 Dyn/cm liegen. Dadurch bekommt man bei der Endtrocknung etwas Erweichung der Kunststoffperlen oder -teilchen, und es findet ein Verlaufen derselben und ein Verstopfen der

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Papierporen statt. Die Erfindung macht es möglich, daß man eine Porosität der Folie von wenigstens etwa 40 und besonders von wenigstens etwa 60 Sek./1OO ml (nach Gurley) erhält. Die erhaltene Folie kann nun direkt auf einem Träger, wie beispielsweise einem aus Teilchen zusammengesetzten Brett, aufgebracht oder auf ihrer Oberfläche weiter durch überziehen in einer oder mehreren Stufen nachbehandelt werden. Vor dem Endüberzug, wenn ein solcher überzug erwünscht oder erforderlich ist, kann es zweckmäßig sein, ein leichtes Abschleifen der Oberfläche der Folie durchzuführen, was vorzugsweise nicht erfolgt, bevor die Folie auf einem Träger oder Stützteil aufgebracht wurde.

Überraschenderweise scheint die Größe der Teilchen in der Kunststoffdispersion nicht besonders kritisch für die Porosität des verwendeten Papieres zu sein, doch ist die Erweichungskurve bedeutsam, die eine direkte Funktion des oben erwähnten Schermodul ist. Ein bevorzugter Bereich für die Teilchengröße liegt jedoch bei etwa 0,1 bis 10 ,u, und zweckmäßig sollte die Dispersion in einigem Umfang Teilchen aus dem oberen Teil dieses Bereiches enthalten.

Überraschend in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, daß die Imprägnierung des Papiers beispielsweise mit Imprägniermitteln vom Typ der Harnstoff- oder Melaminharze, nicht durch die Anwesenheit einer Harzdispersion des obigen Typs gestört oder beeinflußt zu werden scheint. Man sollte eine starke Beeinträchtigung der Imprägnierkapazität durch die Anwesenheit der Dispersion erwarten, doch scheint eine solche nicht aufzutreten.

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Durch Behandlung des Papiers nach der vorliegenden Erfindung vor der Endtrockenstufe mit einer Harzdispersion des oben erwähnten Typs bekommt man wesentliche Vorteile, beispielsweise bei dem nachfolgenden Beschichten. So ist es in vielen Fällen möglich, eine zufriedenstellende Oberflächenstruktur durch nur einen einzigen Überzug zu erhalten. Außerdem wird das Auftreten eines sogenannten Klebstoffdurchschiagens bei dem anschließenden Pressen weitgehend vermieden, was wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die beiden Oberflächen des Papiers bei Anwesenheit der Harzdispersion günstig beeinflußt werden. Außerdem bekommt man eine Oberfläche, die für das Bedruk-. ken mit Mustern unterschiedlicher Arten gut geeignet ist.

Die anschließende Oberflächenbeschichtung kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Wenn eine wäßrige Dispersion verwendet wird, sind Luftbürsten oder Messer bevorzugt, während dann, wenn die Zusammensetzung Lösungsmittel oder andere flüchtige Komponenten enthält, Walzenbeschichtung oder eine Beschichtung in einer sogenannten Vorhangmaschine zu den besten Ergebnissen führt.

Im Prinzip kann als ein Imprägniermittel jede Art thermoplastischer oder hitzehärtbarer Harze verwendet werden, die mit Wasser verträglich oder in Wasser dispergierbar ist. Als besonders geeignete Harze können die Aminoplasten erwähnt werden, wie beispielsweise Harnstoff- oder Melaminharze. Außerdem ist es möglich, hitzehärtbare Harze vom Typ der Phenoplasten, Acrylharze, Epoxyharze, Polyurethanharze oder Polyesterharze zu verwenden.

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Die zur Oberflächennachbehandlung des Papiers verwendete .Kunststoff- oder Harzdispersion kann auf der Grundlage irgendeines hitzehärtbaren Harzes oder einer Kombination von hitzehärtbarem Harz plus thermoplastischem Harz beruhen, welche einen geeigneten Schermodul bei der Endtrockentemperatur zeigen. So sind brauchbare Dispersionen solche auf der Grundlage hitzehärtbarer Harze vom Typ der Phenoplasten, Acry!kunststoffe, Epoxykunststoffe, Polyurethankunststoffe und Polyesterkunststoffe. Die von der Röhm GmbH in Darmstadt, Westdeutschland unter der

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Handelsbezeichnung PLEXTOLW vertriebenen Dispersionen, die auf vernetzbaren Acrylharzen beruhen, sind besonders geeignet.

. VB 410 und PLEXTOLv£/ BV 595 sind von Interesse in diesem Zusammenhang im Hinblick auf den Schermodul bei der geeigneten Endtrockentemperatur. Innerhalb des Temperaturbereiches von 100 bis 150° C liegt der Schermodul dieser

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beiden Dispersionen bei etwa 2 χ 10 Dyn/cm , was ein geeigneter Wert ist, um der Folie eine günstige Oberflächenstruktur zu verleihen.

Die Menge der verwendeten Dispersion kann innerhalb relativ breiter Grenzen variieren, und ein geeigneter Bereich liegt bei 5 bis 40 Gewichts-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Dispersion und bezogen auf das Gewicht von Papier und Harz in der Folie vor der Endtrocknung und der anschließenden Oberflächennachbehandlung. Ein besonders bevorzugter Bereich liegt bei 10 bis 30 Gewichts-% auf derselben Berechnungsgrundlage. Wenn erwünscht, kann höchstens die Hälfte und besonders höchstens etwa ein Drittel der Dispersion auf einem thermoplastischem Harz beruhen. Der Dispersionsgehalt des Imprägnier- und Oberflächennachbehandlungsmittels insgesamt liegt höchstens bei 50 %.

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Das für die Endbeschichtung verwendete Gemisch von Pigment und Bindemittel kann eine stark variierende Zusammensetzung besitzen, je nach der herkömmlichen Methode. So kann Titandioxid, Ton oder Kalk als ein Pigment verwendet werden. Das Bindemittel in dem Überzugsgemisch kann beispielsweise aus Acryllatex, Styrol-Butadienlatex, Melaminharz oder Harnstoffharz oder aus einem üV-härtenden oder katalytisch härtenden Polyester oder einem Bindemittel vom Nitrocellulosetyp oder vom sauerhärtenden Typ bestehen. Das Überzugsgemisch kann auch ein Färbemittel enthalten, wenn dies erwünscht ist. In einigen Fällen kann man zufriedenstellende Ergebnisse selbst dann bekommen, wenn man das überziehen nur auf die Verwendung eines sogenannten Lackes beschränkt, d.h. auf einen pigmentfreien Lack.

Anhand der Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert. In diesen Beispielen wurde die Porosität gemäß Gurley bestimmt, und dieser Porositätswert wird nach der Standardmethode SCAN-P 19 : 66 ermittelt.

Beispiel 1

Ein Papier aus etwa 60 g/m gebleichter Sulfatcellulose wurde unter gleichzeitiger Zugabe von etwa 10 Gewichts-% Harnstoffharz (Feststoffgehalt und bezogen auf das trockene Papiergewicht) zu dem Lagermaterial und etwa 15 Gewichts-% sowie etwa 5 Gewichts-% einer Acrylharzdispersion (Feststoffgehalt) durch Aufsprühen auf den Papierstreifen nach dem Pressenabschnitt hergestellt. Das zu dem Lagermaterial zugesetzte Harnstoffharζ war ein Harz mit der Handelsbezeichnung Dynorit L 320 (der Dyno Industrier, Norwegen), und das auf der Papierbahn aufgesprühte

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Harz war Kaurit 210 (der BASF, Westdeutschland) zusammen mit 0,02 Gewichts-% NH.C1 als Härtungsmittel. Die Acrylharzdispersion war PLEXTOL^ BV 410 (der Röhm GmbH, Darmstadt). Nach dem Endtrocknen hatte das Papier ein Oberflächengewicht von etwa 80 g/m und eine Porosität nach Gurley von 60 Sek./100 ml. Die erhaltene Folie wurde dann verwendet, um Möbelteile zu überziehen, indem Kunststoffharzkleber auf einem aus Teilchen zusammengesetzten Brett aufgebracht, sodann die Folie aufgelegt und mit dem Brett verbunden wurde, indem in einer Presse bei einem Druck von 6 kp/cm. während 15 Sekunden bei etwa 140° C zusammengepreßt wurde. In einem anschließenden Verfahren wurde die Fo-

2 lie nach leichtem Schleifen mit 140 g/m eines pigmentierten Polyesterlackes mit einem Gehalt eines Peroxidkatalysators überzogen.

Das erhaltene Produkt besaß eine harte, glatte Oberfläche, die als Außenfläche von Regalen und Schränken geeignet war, und zeigte kein Durchschlagen von Kleber oder Leim.

Beispiel 2

Ein Papier aus etwa 100 g/m gebleichter SuIfitcellulose wurde in der Mitte des Trockenabschnittes einer Papierherstellungsma-

2 schine in einem eingeführten Bad mit 32 g/m Melaminharz und

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8 g/m Acrylharzdispersion imprägniert, und dieser Imprägnierung wurde eine maschinell glasierte Oberfläche verliehen. Das verwendete Melaminharz war Kauramin 772 (BASF, Westdeutschland) zusammen mit 0,025 Gewichts-% HCOOH als Härtungsmittel, und die Acrylharzdispersion war PLEXTOL^ BV 595 (Röhm GmbH, Darmstadt). Nach der Endtrocknung besaß das Papier ein Oberflächengewicht

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von 14O g/m . Die Porosität lag bei 80 Sek./1OO ml. Sodann wurde das Papier in zwei Stufen mit einer mit Titandioxid pigmentierten Melaminlösung überzogen. Die aufgebrachte Gesamtmenge

betrug 25 g/m . Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wurde die Folie mit Naßleim auf ein Brett aus Teilchen gepreßt, ohne daß irgendein Durchschlagen des Leimes festzustellen war. Das Brett wurde dann verwendet, um die Innenseiten von Küchenausrüstungen zu verkleiden.

Beispiel 3

Ein Papier aus etwa 120 g/m gebleichter SuIfatcellulose mit

2 15 Gewichts-% Pigment wurde mit 3 4 g/m Harnstoffharz und :

24 g/m einer Acrylharzdispersion in der Mitte des Trockenabschnittes einer Papierherstellungsmaschine in einer eingeführten Zurichtpresse imprägniert. Das verwendete Harnstoffharz war Kaurit 21O (BASF, Westdeutschland) ohne Härtungsmittel, und die

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Dispersion enthielt 16 g/m der gleichen Acrylharzdispersion

2
wie in Beispiel 2 zusammen mit 8 g/m einer thermoplastischen

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Acrylharzdispersion, nämlich PLEXTOL^ D 469 (Röhm GmbH, Darmstadt) . Eine abstromwärts von der Zurichtpresse abgenommene getrocknete Probe zeigte eine Porosität von 120 Sek./100 ml. Nach weiterem Trocknen wurde das Papier in einer Rakelüberzugseinrichtung, die in die Papierherstellungsmaschine eingeführt war, mit 20 g/m eines in Wasser dispergierten Acrylatlatex, eines sogenannten Lackes, überzogen. Die fertige Folie wurde nach der Endtrocknung in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 zum Beziehen des Inneren einfacher Schränke und Garderoben verwendet.

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Claims

Patentansprüche

1,- Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten und oberfiächenbehandelten Folie für die Befestigung auf Trägern, wie aus Teilchen bestehenden Brettern, Sperrholz oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß man in Verbindung mit der Herstellung der Grundfolie in einer Papiermaschine zu einem Fasermaterial auf Cellulosegrundlage vor der Endtrocknung ein Imprägnier- und Oberflächenbehandlungsmittel in der Form eines gelösten oder dispergierten Kunststoffes, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 60 Gewichts-%, bezogen auf das Endgewicht, zusetzt, wobei wenigstens ein Teil hiervon eine Dispersion eines hitzehärtbaren Harzes ist, und der Grundfolie eine Porosität nach Gurley von wenigstens 40 Sek./100 ml verleiht und sodann gegebenenfalls die Grundfolie durch eine Oberflächenbehandlung in der Form der Aufbringung lediglich eines Bindemittels oder eines Gemisches von Pigment und Bindemittel und gegebenenfalls auch von Färbemittel nachbehandeIt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man höchstens die Hälfte und vorzugsweise höchstens ein Drittel der Dispersion von hitzehärtbarem Harz durch eine Dispersion eines thermoplastischen Harzes ersetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion in einer Menge von 5 bis 40 Gewichts-% (bezogen auf das Feststoffgewicht), bezogen auf das Endgewicht der Folie, vor der Endtrocknung zusetzt.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dispersion eine solche Dispersion verwendet, worin der Kunststoff oder das Harz einen Schermodul bei der Endtrocken-

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dispersion eines Acrylharzes verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Imprägnier- und Oberflächenbehandlungsmittel ein Harz vom Aminoplastentyp verwendet, wie beispielsweise ein Harnstoff- oder Melaminharz.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Imprägnier- und Oberflächenbehandlungsmittel ein thermoplastisches Harz vom Typ der Phenoplasten, Acrylkunststoffe, Epoxykunststoffe, Polyurethankunststoffe oder Polyesterkunststoffe oder ein Gemisch mehrerer derselben verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Nachbehandlung mit einem Lack beschichtet.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nachbehandlung mit einem Pigment durchführt, das aus Titandioxid, Ton oder Kalk besteht.
10. Verfahren nach Ansruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Nachbehandlung ein Pigment und ein Bindemittel aufbringt, welches letzteres aus einer Dispersion von Acryllatex, Styrol-Butadienlatex, Melaminharz oder Harnstoffharz besteht oder solche enthält.

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11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Nachbehandlung ein Gemisch von Pigment und eines Bindemittels aufbringt, welches letzteres aus einem UV-härtenden oder katalytisch härtenden Polyester oder einem Bindemittel vom Nitrocellulosetyp oder vom durch Säure härtenden Typ besteht oder solche enthält.

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