DE2855397C2

DE2855397C2 -

Info

Publication number: DE2855397C2
Application number: DE2855397A
Authority: DE
Inventors: John Alan Mattor; Lawrence Beach Me. Us Price
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Warren SD Co
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1989-10-26
Also published as: FR2412407A1; JPS5496109A; GB2012289A; DE2855397A1; GB2012289B; IT7869793A0; CA1127023A; FR2412407B1; BE872814A; IT1192623B

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennfolie, die auf mindestens einer ihrer Flächen eine getrocknete und gehärtete Überzugsmasse enthaltend ein Trennmittel, ein vernetzbares thermoplastisches Harz und eine in Wasser dispergierbare oder lösliche organische Verbindung enthaltend Polyoxyethylen, Polyoxypropylen oder deren Blockcopolymere aufweist.

Bei der Herstellung von Schichtpreßstoffen oder Laminaten werden im allgemeinen eine oder mehrere Lage(n) eines Stapels von Innenlagen mit einer dekorativen oder bedruckten Lage und gegebenenfalls einer Deckschicht versehen. Der innere Lagenstapel enthält im allgemeinen ungebleichtes Kraftpapier, welches mit einem Phenolharz, Polyesterharz oder dergleichen, welches sich leicht unter der Anwendung von Druck und Wärme beim Verpressen vernetzt.

Die dekorative Lage und die Deckschicht sind im allgemeinen mit einem "edlen" thermoplastischen Harz imprägniert, d. h. mit einem Harz, welches bei Einwirkung von Druck und Wärme während des Verpressens ebenfalls vernetzt, jedoch dabei keine oder fast keine Farbänderung erleidet, und welches ein Durchschlagen oder Ausbluten des wärmehärtenden Harzes aus dem Innenstapel verhindert. Im allgemeinen werden als solche "edle" wärmehärtende Harze zum Imprägnieren der dekorativen oder bedruckten Schicht im Rahmen der Herstellung von Schichtpreßstoffen oder Laminaten Harnstoff-Formaldehydharze oder Melamin-Formaldehydharze angewandt, es eignen sich aber auch Polyesterharze für diesen Zweck.

Nach dem Pressen in Anwendungsgebieten, wo die Schichtpreßstoffe als Bauteile und nicht nur wegen ihrer dekorativen Wirkung zum Einsatz gelangen sollen, werden sie auf eine Unterlage wie Spanplatte, Holzfaserplatte, Mineralfaserplatten, Pappeplatte oder dergleichen aufgetragen, welche dem Schichtpreßstoff zusätzlich Festigkeit und Starrheit für die Anwendung in der Bautechnik verleiht.

Wie oben bereits erwähnt, werden die verschiedensten Schichtpreßstoffe hergestellt durch gleichzeitige Einwirkung von Druck und Wärme auf die aufeinander gelegten Schichten oder Laminate zwischen beheizten Druckplatten. Solche Pressen bestehen im allgemeinen aus zwei beheizten Platten oben und unten in der Presse und zusätzlichen beheizten Platten dazwischen um die gewünschten Hohlräume. Jeder Hohlraum erfordert folgende Bauteile in folgender Anordnung: a) eine beheizte Platte, b) eine oder mehrere Gleitschicht(en) oder -platte(n), die in erster Linie zur gleichmäßigen Druckverteilung über die Fläche der Gleitplatte (11) dienen, c) eine metallische Gleitplatte, d) den Preßraum selbst, e) eine weitere metallische Gleitplatte, f) eine oder mehrere Lage(n) aus dem Gleitstock und g) eine weitere beheizte Preßplatte. Die verschiedenen Schichten oder Lagen für das Laminat werden in den Hohlraum eingebracht und entweder als eine Schicht oder Lage oder als Stapel von mehreren Schichtpreßstoffen laminiert.

Um zu verhindern, daß die dekorative Lage oder der Decküberzug an der Gleitplatte haftet und in einigen Fällen auch um der dekorativen Lage oder der Deckschicht einen angestrebten Glanz oder eine Oberflächentextur zu verleihen, ist es üblich, eine Trennfolie zwischen der dekorativen oder bedruckten Lage bzw. der Deckschicht und der Gleitplatte vorzusehen. Die Lage, die gegen die Trennfolie angeordnet wird, ist z. B. aus nicht gehärtetem Aminformaldehydharz wie Melaminformaldehyd oder Harnstoff-Formaldehydharz. Solche Stoffe haben eine große Tendenz zur Reaktion mit der Trennfolie und/oder an der Oberfläche der Trennfolie zu haften, so daß an die Trennfolie ungebührliche Anforderungen gestellt werden, um ein Anhaften des Schichtwerkstoffs zu verhindern. Diese überhöhten Anforderungen werden nur noch verschlimmert durch die Tatsache, daß die verschiedenen Hersteller unterschiedliche Materialien und unterschiedliche Preßtemperaturen und -drücke anwenden. Schließlich können Variationen im Heiz-/Kühl-Zyklus von Laminat zu Laminat und von Kante zu Mitte jedes Laminats selbst bei einem einzigen Preßvorgang zu unterschiedlichen Ergebnissen hinsichtlich der Trennung von der Gleitplatte führen.

Eine zufriedenstellende Überzugsmasse für die Trennung bzw. eine Trennfolie für dekorative Schichtwerkstoffe ist aus US-PS 39 46 135 bekannt. Die dort beschriebene Überzugsmasse enthält ein Trennmittel, ein monomeres Polyol und ein vernetzbares wärmehärtendes Harz. Das monomere Polyol vernetzt mit dem vernetzbaren wärmehärtenden Harz und ergibt eine besonders stabile Oberfläche geringer Reaktionsfähigkeit und damit Haftfähigkeit gegenüber den Laminaten, wie sie beim Plattenpressen vorliegen. Die mit obiger Auftragsmasse versehenen Trennfolien sind hinsichtlich der Trenn-Wirksamkeit für die verschiedensten Laminierbedingungen und -materialien innerhalb der Laminate noch nicht voll zufriedenstellend. Die Auftragsmasse, die in Form einer wäßrigen Lösung auf eine Papierbahn aufgetragen wird, ist für diese Auftragsweise zu niederviskos. Man hat zwar schon versucht, die Viskosität durch Zusatz üblicher Verdickungsmittel zu erhöhen, jedoch führt dies nicht zum Erfolg wegen ihrer schnellen Vernetzung mit den anderen Substanzen der Masse. Es steigt also die Viskosität schnell über einen verarbeitbaren Wert, so daß mit außerordentlich kurzen und nicht akzeptablen Topfzeiten gearbeitet werden mußte.

Aufgabe der Erfindung sind nun Trennfolien, die sich besonders für das Schichtpressen von dekorativen Laminaten unter der Einwirkung von Wärme und Druck eignen. Die erfindungsgemäß verwendete Auftragsmasse für die Trennfolien stellt eine Weiterentwicklung der in der US-PS 39 46 135 beschriebenen Masse dar. Sie enthält ein Trennmittel, ein vernetzbares wärmehärtendes Harz und eine in Wasser dispergierbare organische Verbindung, enthaltend Polyoxyäthylen, Polyoxypropylen oder deren Blockmischpolymere. Die wäßrige Überzugsmasse wird auf die Unterlage aufgetragen, wobei die organische Verbindung in Wasser zumindest dispergierbar, vorzugsweise jedoch löslich sein muß. Ein monomeres Polyol wendet man vorzugsweise in der Auftragsmasse zur Vernetzung mit dem wärmehärtenden Harz an. Dies gilt jedoch nicht, wenn die organische Verbindung bereits die gleiche Funktion erfüllt.

Als wasserdispergierbare oder in Wasser lösliche organische Verbindung bevorzugt man erfindungsgemäß Substanzen der Klasse A und/oder Klasse B. Die Substanzen der Klasse A sind polyoxyäthylenierte polyoxypropylenierte Äthylendiamine und die der Klasse B Stoffe der allgemeinen Formel:

worin

R¹ H oder eine organische hydrophobe Gruppe,
R² bis R⁴ gleich oder verschieden und zwar H oder CH₃ sein können; sind die Substituenten R² bis R⁴ alle ein Wasserstoffatom, so werden mehr als 50% des Molekulargewichts Polyoxyethylen sein;
X kann Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff sein und dementsprechend ist
n = 1, wenn X O oder S ist, und n = 2, wenn X N ist; die Indices a, b und c können Null oder eine ganze Zahl sein, wobei a + b + c < 1 ist.

Bei einer Gruppe von Verbindungen der Klasse B ist R¹ bis R⁴ H, X ist O (Polyoxyethylen), vorzugsweise ist a + b + c < 14 entsprechend einem Mol-Gewicht (MG) von 634.

Eine andere Gruppe von Verbindungen der Klasse B sind solche, worin R¹ H und R² bis R⁴ CH₃ sind (Polyoxypropylen), vorzugsweise ist a + b + c < 25 (MG 1468) und insbesondere < 4 (MG 250).

Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Klasse B sind solche, in denen R¹, R² und R⁴ ein Wasserstoffatom, X ein Sauerstoffatom und R³ die Methylgruppe ist; sind nun die Indices a, b und c alle ganzen Zahlen, so liegt ein Blockcopolymer von Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Polyoxyethylen (EPE) vor, worin a + c vorzugsweise 9 bis 300 und b 17 bis 72 ist.

Noch eine andere Gruppe von Verbindungen der Klasse B sind solche, in denen R¹ und R³ ein Wasserstoffatom und R² und R⁴ eine Methylgruppe, X ein Sauerstoffatom und die Indices a, b, c ganze Zahlen sind. Es handelt sich dabei um ein Blockmischpolymer PEP, in dem vorzugsweise a + c 17 bis 55 und b 4 bis 250 ist.

Schließlich sind auch Substanzen der Klasse B, in denen R¹ eine organische hydrophobe Gruppe sind, erfindungsgemäß brauchbar. Beispiele dafür sind langketttige Carbonsäureester von Glycerin, mit Polyoxyethylen substituierte langkettige Carbonsäureester von Sorbit oder Sorbitan, polyoxyethylen- und gegebenenfalls polyoxypropylensubstituierte Fettsäuren, polyoxyethylensubstituierte Alkylphenole oder Alkohole.

Einige dieser Substanzen sind übliche oberflächenaktive Substanzen. Die Zugabe von oberflächenaktiven Substanzen in Trennschichten verbessert nicht immer die Trennwirkung, sondern erwies sich sogar in manchen Fällen als nachteilig. Schließlich ist zu berücksichtigen, daß die erfindungsgemäß anzuwendenden Mengen im allgemeinen sehr viel höher sind, als man sie normalerweise für eine Oberflächenaktivität anwenden würde. Werden solche Stoffe als oberflächenaktive Substanzen angewandt, so liegt ihre Funktion in einer Emulgierung, Verringerung der Oberflächenspannung und dergleichen in wäßrigen Systemen und ihre Menge liegt in der Größenordnung von etwa 1%. Werden sie jedoch nach der Erfindung zur Verbeserung der Trennwirkung angewandt, so benötigt man Mengen von etwa 4 bis 30% in der Auftragsmasse, so daß sie bereits einen wesentlichen Bestandteil des Überzugs darstellen. Einige der oben aufgezählten Stoffe sind im Handel erhältlich, andere können als Gemische hergestellt werden oder es handelt sich um Stoffe gleicher Art, jedoch unterschiedlichen Molekulargewichts.

Die auf diese Weise erhaltenen Trennfolien eignen sich hervorragend bei der Schichtstoffherstellung unter Verwendung von dekorativen Lagen. Sie erbringen verbesserte Trennung unter weit variierenden Bedingungen. Die Auftragsmassen haben hervorragende Stabilität und eine sehr geeignete Topfzeit. Die Trennfolien lassen sich bei der Laminatherstellung außerordentlich leicht abziehen einschließlich bei der Herstellung von Schichtstoffen aus Aminformaldehydharzen unter den verschiedensten Arbeitsbedingungen. Die erfindungsgemäßen Trennfolien lassen sich mehrmals verwenden und gestatten eine hervorragende Einstellung von Glanz und Oberflächentextur der Schichtpreßstoffe. Mit Hilfe der erfindungsgemäß ange wandten, in Wasser dispergierbaren organischen Substanz läßt sich die Viskosität der Auftragsmasse in dem entsprechenden Bereich leicht und sicher einstellen, ohne daß es zu hohen Viskositäten kommt. Dies beruht wahrscheinlich auf den nur wenigen reaktiven Stellen in den polymeren Stoffen. Auf die erfindungsgemäßen Trennschichten kann man Polyurethane oder Polyvinylchloridkunststoffe aufgießen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Auftragsmassen sind wäßrige Systeme enthaltend a) ein Trennmittel, b) ein vernetzbares wärmehärtendes Harz und c) eine in Wasser dispergierbare oder lösliche organische Verbindung, enthaltend Polyoxyethylen- und/oder Poly oxypropylengruppen und d) gegebenenfalls ein monomeres Polyol.

Beispiele für brauchbare Trennmittel sind "Werner-Verbindungen", das sind Chromkomplexe eine Fettsäure - wie Stearinsäurekomplexe und Myristinsäurekomplexe, z. B. ein Myristinsäure-Chromchlorid-Komplex.

Beispiele für vernetzbare wärmehärtende Harze sind Harnstoff-/ Formaldehyd- oder Melamin-/Formaldehyd-Harze, Phenolharze oder dergleichen.

Beispiele für monomere Polyole sind Pentaerythrit, Glycerin, 1,6-Hexandiol, tris-Hydroxymethylnitromethan, Weinsäure oder dergleichen, wovon man eine oder mehrere dieser Substanzen in eine Masse einbringen kann.

Die in den erfindungsgemäß verwendeten Auftragsmassen vorliegenden Mengen der Komponenten a bis d sind nicht sehr kritisch, solang eine entsprechende Trennwirkung erreicht wird. Bevorzugt werden auf 100 Teile Auftragsmasse (trocken) 3 bis 30 Gew.-Teile (trocken) Trennmittel, 5 bis 50 Gew.-Teile monomeres Polyol, 20 bis 60 Gew.-Teile vernetzbares wär mehärtendes Harz und 4, vorzugsweise 5, bis 30 Gew.-Teile wasserdispergierbare organische Verbindung.

Zu diesen wesentlichen Komponenten der Auftragsmasse können auch noch weitere Stoffe wie Antischaummittel, Farbstoffe, Pigmente oder dergleichen kommen.

Die Trennfolie wird dadurch hergestellt, daß man die Auftragsmasse auf eine Unterlage aufträgt und erwärmt bis zum Trocknen und Härten. Die Hauptanforderung an die Unterlage ist eine relativ glatte Oberfläche, die einem merklichen Eindringen der wäßrigen Auftragsmasse zu widerstehen vermag. Handelt es sich um eine Unterlage auf der Basis von Zellstoff, wie Papier, wird diese Forderung dadurch erreicht, daß man das Papier mit einem anorganischen Pigment wie Ton und einem Bindemittel oder Kleber vorbeschichtet. Bei einem Metallblech ist eine solche Grundierung nicht notwendig.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen weiter erläutert. Die Auftragsmasse wird nach den folgenden Beispielen mit Hilfe eines "Meyer"-Stabes in einem Auftragsgewicht von 123 g/cm² aufgetragen, wobei das Papier auf beiden Seiten mit 7,4 g/cm² einer üblichen Dispersion von Ton und Bindemittel gestrichen war und auf der Seite, auf welche die Trennschicht aufgetragen werden sollte, noch eine Vorbeschichtung mit nochmals einer üblichen Streichmasse von Ton in einer Bindemitteldispersion in einer Menge von 12 g/m² vorgenommen wurde. Wenn nicht anders angegeben, wurde die Auftragsmasse 15 min nach deren Herstellung aufgestrichen und in einem Ofen mit Zwangsluftführung 1 min bei 150 bis 160°C getrocknet, so daß man ein Auftragsgewicht für die Trennschicht von etwa 4,44 g/m² erhielt.

Es wurde für die Beispiele eine Auftragsmasse folgender Zusammensetzung angewandt:
14,3 g Pentaerythrit (5,6%),
6 g einer 80%igen Lösung eines methylierten Melamin-/Formaldehyd-Harzes in Isopropanol;
2,4 g einer 50%igen Lösung eines Chromchloridkomplexes der Myristinsäure in Isopropylalkohol;
0,6 g Isopropylalkohol;
0,6 g 2-Ethylhexanol
sowie die zu prüfenden wasserlöslichen organischen Verbindungen.

Jede Probe wurde wie folgt geprüft:

In einer Plattenpresse, 305 · 305 mm, wurde 10 min bei 138°C unter einem Druck von N/cm² gepreßt. Die Reihenfolge innerhalb der Presse war wie folgt:

1. heiße Platte;
2. übliche Trennfolie, Vorderseite nach unten;
3. 2 Phenolharzplatten;
4. eine vorgeprägte Platte aus Melaminformaldehydharz;
5. die zu prüfende Trennfolie, Vorderseite nach oben;
6. Glättplatte aus Aluminium, 3,175 mm und
7. Preßplatte, 19 mm.

Nach dem Verpressen wurde der Schichtwerkstoff von der zu untersuchenden Trennfolie abgenommen und folgende Bewertung vorgenommen:

Trennwerte
A
einwandfreies Abziehen
B	klebt in kleinen Bereichen an einer oder mehreren Eck(en)
C	klebt an den Ecken
D	umfangreicheres Kleben an den Ecken bis über die Kanten
E	Kanten und Ecken kleben
F	teilweise Trennung nur in wenigen Bereichen
G	keine Trennung

Die Prüfbedingungen wurden gezielt so streng gewählt, um für bekannte Trennfolien, die als Vergleich dienen, sehr geringe Bewertungen zu haben, so daß die verbesserte Bewertung der erfindungsgemäßen Trennfolien besser demonstriert werden kann. Obwohl sich die Vergleichsfolie unter diesen Prüfbedingungen schlecht verhält, ist sie für viele Anwendungsgebiete zufriedenstellend.

Aus obigen Beispielen ergibt sich, daß man nach der Erfindung von Polyethylen- und/oder Polyoxypropyleneinheiten enthaltende Verbindungen für eine beträchtliche Verbesserung der Trennwerte einer Trennschicht entsprechend US-PS 39 46 135 anwenden kann. Vergleicht man Beispiel 1 der US-PS mit vorliegenden Beispielen 2 bis 74, ergibt sich, daß man einige Stoffe in größeren Mengen als andere für optimale Trennwirkung anwenden sollte und daß einige Stoffe bereits in geringerer Konzentration wirksamer sind wie Beispiel 43, 47, 57 und 71. Auch zeigt sich anhand der Beispiele, daß höher-molekulare, z. B. MG 600, Polyoxyäthylene eine größere Verbesserung der Trennwirkung erbringen als niederer-molekulare (Beispiele 2 bis 17). Auch geht aus den Beispielen hervor, daß höher-molekulare Polyoxypropylene weitergehendere Verbesserungen des Trennverhaltens erbringen als niederer-molekulare, jedoch werden Polyoxypropylene mit höheren Molekulargewichten zunehmend weniger löslich in Wasser. So bevorzugt man nach der Erfindung für die Polyoxypropylene nur einen engen Molekulargewichtsbereich von etwa 200 bis 1200 (Beispiele 39-41).

Die Beispiele 75-91 beziehen sich auf verschiedene Variationen der anderen Bestandteile der Auftragsmasse. Beispiel 86 zeigt die Möglichkeit, ohne dem nach der US-PS 39 46 135 erforderlichen monomeren mehrwertigen Alkohol zu arbeiten, wenn die erfindungsgemäßen Substanzen enthalten sind. Die erfindungsgemäßen Auftragsmassen führen zu den verschiedensten Ergebnissen hinsichtlich der Trennwirkung abhängig davon, wie lang nach dem Mischen der Masse der Auftrag auf die Unterlage (Papier) stattfindet. So zeigen die Beispiele 92 bis 94 die Verbesserung bei Auftrag der Masse 2 h nach dem Mischen gegenüber den Beispielen 20 bis 22.

Claims

1. Trennfolie aus einer Unterlage und auf zumindest einer ihrer Flächen einer getrockneten und gehärteten Trennschicht aus einer Auftragsmasse enthaltend ein Trennmittel, ein vernetzbares wärmehärtendes Harz, und gegebenenfalls ein monomeres Polyol, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsmasse für die Trennschicht zusätzlich in Wasser lösliche oder dispergierbare Polyoxyethylen- und/oder Polyoxypropyleneinheiten enthaltende organische Verbindungen enthält.

2. Trennfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel ein "Werner-Komplex" einer Fettsäure mit Chromchlorid ist.

3. Trennfolie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herstellung der gehärteten Trennfolie verwendete Auftragsmasse etwa 4 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 5 Gew.-%, der organischen Verbindung enthält.

4. Trennfolie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Auftragsmasse als organische Verbindung

A. ein mit Polyoxyethylen und Polyoxypropylen substituiertes Ethylendiamin und/oder
B. eine Verbindung der Formel

enthält, worin R¹ H oder eine organische hydrophobe Gruppe, R² bis R⁴ gleich oder unterschiedlich sein können, und zwar H oder CH₃ mit der Maßgabe, daß wenn R² bis R⁴ H sind, mehr als 50% des mol-Gewichts durch Polyoxyethyleneinheiten gebildet wird,
X ein Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatom sein kann,
n = 1, wenn X Sauerstoff oder Schwefel, bzw. n = 2, wenn X N ist und die Indices a, b und c 0 oder eine ganze Zahl sein können, jedoch a + b + c < 1 sein muß.

5. Trennfolie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung Polyoxyethylen, Polyoxypropylen, ein mit Polyoxyethylen substituierter(s) langkettiger Carbonsäureester von Glycerin, Sorbit oder Sorbitan oder Alkylphenol oder Glykol ist, ein(e) mit Polyethylen und gegebenenfalls Polyoxypropylen substituierte Fettsäure oder Glykol ist.

6. Trennfolie nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtende Harz ein Melamin-/Formaldehyd- oder Harnstoff-/Formaldehyd-Harz ist.

7. Trennfolie nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsmasse (trocken) auf 100 Gewichtsteile 3 bis 30 Gewichtsteile Trennmittel, 20 bis 60 Gewichtsteile wärmehärtendes Harz und 4 bis 30 Gewichtsteile organische Verbindung und gegebenenfalls auf 100 Gewichtsteile 5 bis 50 Gewichtsteile monomeres Polyol enthält.

8. Verwendung der Trennfolie nach Anspruch 1 bis 7 zur Herstellung von Schichtpreßstoffen zur Verhinderung des Haftens des Tränkharzes aus dem Laminat an den Preßplatten.

9. Verwendung der Trennfolie nach Anspruch 1 bis 7 zur Herstellung von Kunststoffolien, wobei ein fließfähiges Kunstharzmaterial auf die Trennfläche der Trennfolie aufgegossen wird, wonach nach Verfestigung der aufgegossenen Schicht die Kunststoffolie von der Trennfläche abgezogen wird.

10. Verwendung der Trennfolie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als fließfähiges Kunstharzmaterial ein Polyvinylchlorid-Plastisol oder ein Polyurethan eingesetzt wird.