DE2927746B1 - Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Fertigeffektfilmes - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Fertigeffektfilmes

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Fertigeffektfilmes auf der Basis von Trägerbahnen aus Papier, die im Papier Kondensationsharze und gegebenenfalls zusätzlich Polymerisationsharze in gleichmäßiger Verteilung in einer zur Erzielung der Spaltfestigkeit ausreichenden Menge enthalten, und Beschichten oder Bedrucken dieser Trägerbahnen mit einem gegebenenfalls härtbaren Acrylatharz und anschließendes Erhitzen der beschichteten Trägerbahnen bis zur Erreichung eines Darrwertes ^ 6 Gew.-%.
Unter Fertigeffektfilmen versteht man Kunstharz aufweisende Vergütungsbahnen, die bereits bei der Herstellung drucklos ausgehärtet worden sind und vom Verarbeiter auf die Oberfläche von Holzwerkstoff platten in Furnierpressen mit einem Druck von 0,3 bis 1,5 N/mm2 aufgeleimt werden. Dabei ist es möglich, die aufgeleimten Fertigeffektfilme überzulackieren.
Fertigeffektfilme weisen in der Regel eine Trägerbahn aus Papier auf, die zur Erzielung der Spaltfestigkeit mit einem Kondensationsharz durchsetzt ist. Als Kondensationsharze verwendet man Harnstoff- oder Melaminformaldehydharze. Diese können in Form ihrer Lösung dem Papier bei seiner Herstellung, d.h. dem Papierbrei in der Papiermaschine, zugesetzt werden. Meist tränkt man jedoch die fertigen Papierbahnen mit den wäßrigen Lösungen der Kondensationsharze.
Den Kondensationsharzen können gegebenenfalls Polymerisatiönsharze, insbesondere Acrylatharze, zugesetzt werden. Diese Acrylatharze können duroplastisch oder thermoplastisch sein. Verwendet man härtbare Acrylatharze, enthalten diese reaktive Gruppen, wie z. B. Glycidylestergruppen, N-Methylolmethacrylamidgruppen oder Carboxylgruppen. Dabei können die Acrylatpolymerisate durch Reaktion dieser Gruppen miteinander oder mit den reaktiven Gruppen der Harnstoff- oder Melaminformaldehydharze reagieren. Vorzugsweise verwendet man solche Acrylatharze, die Glastemperaturen S 100C besitzen,
Die Kondensationsharze und gegebenenfalls Polymerisationsharze enthaltenden Trägerbahnen werden dann mit Dispersionen oder Lösungen von Acrylatharzen beschichtet. Vorzugsweise verwendet man härtbare Acrylatharze mit Glasübergangstemperaturen von 2:20° C, da diese mechanisch und thermisch belastbarere Oberflächenschichten ergeben. Die mit Kondensationsharz und gegebenenfalls Polymerisationsharz durchsetzte und mit Acrylatharz beschichtete Trägerbahn wird nun in einem Trockenkanal unter Überleiten von Umluft so lange getrocknet, bis ihr Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, der sogenannte Darrwert, auf ^6 Gew.-°/o gesunken ist. Hierdurch ist sichergestellt, daß die durch die Tränkung und Beschichtung eingebrachten Flüssigkeitsmengen abgedampft sind und die Kondensation oder Polymerisation der härtbaren Harze auf den gewünschten Wert gebracht worden ist Bei der späteren Verleimung auf die zu vergütende Holzwerkstoffplatte erfolgt dann praktisch keine weitere Aushärtung der Fertigeffektfilme.
Die Tränkung und Beschichtung von Trägerbahnen erfolgt üblicherweise in Vorrichtungen, bei denen die Trägerbahnen durch die in einer Tränkwanne befindliche Lösung oder Dispersion des Tränk- oder Beschichtungsharzes gezogen werden oder auf der Oberfläche einer solchen Lösung unter Aufnahme der Harzlösung schwimmen. Danach wird der Harzauftrag durch Walzen oder Rakelvorrichtungen egalisiert und gegebenenfalls ein Überschuß abgestreift. Die Beschichtung kann ein- oder mehrschichtig aufgebracht werden. Genügen relativ dünne Schichten, können die Acrylatharze auch auf die Trägerbahnen aufgedruckt werden.
In jüngster Zeit hat man begonnen, Fertigungsmethoden aus der Drucktechnologie zum Aufbringen von Harz auf Trägerbahnen einzusetzen. Diese Arbeitsweise war nicht naheliegend, da das Tränken bzw. Beschichten von Papieren für die Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffplatten und das Bedrucken von Papieren unterschiedlichen technologischen Bereichen angehören. Der mit der Imprägnierung und Beschichtung von Papieren vertraute Fachmann hat üblicherweise keine Erfahrungen mit dem Bedrucken von Papieren und umgekehrt kennt der Druckfachmann kaum Imprägnier- und Beschichtungsverfahren. Durch die Kombination dieser beiden verschiedenen Technologien gelingt es jedoch, vorteilhafte Effekte zu erreichen.
Man war zunächst der Meinung, daß man nur leichtgewichtige Papiere, sogenannte Dünnpapiere, mit geringem Harzgehalt auf einer Druckmaschine mit zusätzlichen Harzschichten versehen könnte. So ist z. B. in der DE-AS 27 27 312 ein Verfahren zur Herstellung von spaltfesten, dekorseitig ausgehärtetes Kunstharz aufweisenden Vergütungsbahnen auf der Basis von Dünnpapieren beschrieben, wobei auf die für den Dekordruck bestimmte Seite des Dünnpapieres zuerst die Lösung oder Dispersion eines härtbaren Imprägnierharzes in solchen Mengen aufgebracht wird, daß das Harz nicht bis zur Rückseite des Papieres durchdringt, sodann nach Trocknung des imprägnierten Dünnpapieres dieses dekorativ bedruckt und gegebenenfalls nach Aufbringen einer Zwischenschicht mit der Lösung oder Dispersion eines härtbaren Harzes beschichtet, sodann den erhaltenen Film trocknet und aushärtet. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß auf ein Dünnpapier mit einem Flächengewicht 5=60 g/m2 das Imprägnierharz in einer Menge von mindestens 8% (bezogen auf Papiergewicht), jedoch nicht so viel, daß das Harz durchschlägt, mittels des Druckwerkes einer Druckmaschine aufgebracht wird.
ORIGINAL INSPECTED
Bei diesem Verfahren bot sich die Verwendung einer Druckmaschine aus zwei Gründen an: Einerseits mußte auf das Dünnpapier nur eine relativ geringe Menge Imprägnierharz aufgebracht werden, zum anderen betrug das Flächengewicht des Papieres höchstens 60 g/m2, so daß trotz des aufgebrachten und im Papier enthaltenen Harzes die Flexibilität des Papieres in solchem Maße sichergestellt war, daß eine Bedruckung im Druckwerk einer Druckmaschine möglich erschien.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auch solche Fertigeffektfilme, die in üblicher Weise getränkt und beschichtet sind, mit einer Oberflächenschicht zu versehen, um die bekannten Nachteile derartiger Fertigeffektfilme zu vermeiden. Ein besonderer Nachteil der üblichen Fertigeffektfilme besteht darin, daß sie häufig zum Verkleben neigen, wenn man die mit Fertigeffektfilmen verleimten, noch warmen Holzwerkstoffplatten den Heizpressen entnimmt und in Stapeln lagert. Ist hingegen eine ausreichende Blockfreiheit gewährleistet, dann ergeben sich oft Probleme bei der nachträglichen Lackierung der Oberflächen durch mangelnde Haftung des Decklackes. Außerdem sind die Oberflächen mechanisch verletzlich. Durch das Aufbringen eines Decklackes soll sowohl die Verklebungsneigung beseitigt als auch gleichzeitig eine harte, mechanisch beanspruchbare Oberfläche gebildet werden.
Im Gegensatz zur Lehre der DE-AS 27 27 312 soll dabei aber der Decklack auf Fertigeffektfilme aufgebracht werden, bei denen das ausgehärtete Kondensa- jo tions- und gegebenenfalls Polymerisationsharz gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Trägerbahnen und in einer solchen Menge enthalten ist, daß das Papier spaltfest ist. Während nach der Lehre der DE-AS 27 27 312 das Imprägnierharz nur in einer solchen Menge aufgebracht wird, daß es nicht zur Rückseite durchschlägt, sollen erfindungsgemäß Fertigeffektfüme behandelt werden, bei denen das Imprägnierharz bis zur Rückseite durchgedrungen ist und bei denen keine Begrenzung für das Papiergewicht vorgesehen ist. Dies ist insbesondere bei Fertigeffektfilmen notwendig, die Trägerbahnen aus Papier mit einem Flächengewicht von 80 bis 120 g/m2 enthalten; bei Flächengewichten > 60 g/m2 reicht die nach der DE-AS 27 27 312 erzielte Spaltfestigkeit nicht aus, um alle anwendungstechnisehen Anforderungen zu erfüllen.
Diese Aufgabe wird nun bei dem eingangs angegebenen Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Fertigeffektfilmes erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die so nach dem Erhitzen erhaltenen Trägerbahnen mittels dosiertem Walzenauftrag mit 2 bis 10 g/m2 Festharz in Form einer Lösung eines Decklackes aus Nitrocelluloselack oder säurehärtendem, nitrocellulosehaltigem Lack bedruckt.
Vorzugsweise bedruckt man die Trägerbahnen mit 2 b's 6 g/m2 an Festharz in Form einer Lösung des Decklackes.
Unter Drucken mit dosiertem Walzenauftrag ist dabei ein Verfahren zu verstehen, bei dem eine Walze in eine Wanne mit der Lösung des Decklackes taucht, mit bo der Lösung befeuchtet wird und diese auf eine zweite Walze, die als Druckwalze wirkt, überträgt. Über diese zweite Walze wird das Papier geführt, das gegen diese durch eine dritte Walze gedrückt wird.
Es war zwar schon üblich, imprägnierte Trägerbah- es nen auch mittels Walzenauftragswerken zu beschichten (vgl. z.B. Coating 1977, Heft 12, Seite 332, und Kunststoffe, 59 (1969), Seite 647). Eine Beschichtung unterscheidet sich aber verfahrenstechnisch von einem Druckvorgang, so daß beide Arbeitsweisen nicht miteinander vergleichbar sind. So ist es mittels der üblichen Beschichtungstechnologie kaum möglich, derartig geringe Mengen eines Decklackes wie erfindungsgemäß gleichmäßig auf die Oberfläche eines Fertigeffektfilmes aufzubringen. Aus der DE-AS 27 27 312 war zwar bekannt, das Druckwerk einer Druckmaschine zum Aufbringen kleiner Mengen Harz zu verwenden, jedoch verwendet man entsprechend der Lehre der DE-AS 27 27 312 Dünnpapiere, die man nur teilweise und vorsichtig mit dem Imprägnierharz behandelt hat, wobei man dafür Sorge zu tragen hatte, daß das Harz nicht bis zur Rückseite des Papieres durchschlug. Hierdurch war sichergestellt, daß die Papiere eine hohe Flexibilität hatten. Beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man dagegen Trägerbahnen beliebigen Papiergewichtes, bei denen das Imprägnierharz gleichmäßig, d. h. bis zur Rückseite der Trägerbahn in dieser enthalten ist.
Es bestand für diese Trägerbahnen die Meinung, daß man diese Fertigeffektfilme keinem Druckvorgang zuführen könne, da man die Fertigeffektfilme hierfür für zu spröde hielt. Es war daher nicht naheliegend, einen Fertigeffektfilm mit weitgehend ausgehärteten Harzschichten einem Druckvorgang zu unterwerfen, und es war nicht vorhersehbar, daß die erfindungsgemäß eingesetzten Mengen an Nitrocellulosedecklack die Oberfläche so abdecken, daß eine Verblockung vermieden wird.
Die Sprödigkeit einer getränkten und beschichteten Filmbahn kann gegebenenfalls dadurch gemindert werden, daß die Filmbahn vor der Bedruckung auf eine oberhalb der Raumtemperatur liegende Temperatur von etwa 40 bis 50° C vorgewärmt wird.
Als Decklack verwendet man einen Nitrocelluloselack, dem gegebenenfalls ein säurehärtender Lack zugesetzt sein kann. Als säurehärtender Lack wird insbesondere ein partiell oder vollständig veräthertes Aminoplastharz verwendet. Verwendet man Mischungen von Nitrocelluloselack und säurehärtendem Lack haben sich insbesondere Mischungen im Gewichtsverhältnis 20 :1 bis 1 :2 bewährt.
Als Lösungsmittel für die Decklacke eignen sich die für derartige Lacke bekannten Lösungsmittel, wie z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe, aliphatische Ester, Ketone, niedrige Alkohole sowie deren Gemische, insbesondere Äthyl- oder Butylacetat, Aceton, Methyläthylketon, Äthanol oder Gemische dieser Lösungsmittel.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, Lösungen zu verwenden, deren Viskosität, gemessen nach DIN 53 211 (4mm-Düse, 200C), 10 bis 40see beträgt. Vorzugsweise beträgt die Viskosität 15 bis 25 see.
Besonders vorteilhaft ist es, die Trägerbahnen mittels einer Rasterwalze mit dem Decklack zu bedrucken. Insbesondere bedient man sich hierbei einer Tiefdruckvorrichtung. Dabei wird der in Vertiefungen der Druckwalze vorhandene Decklack auf das zu bedrukkende Gut, d. h. den Fertigeffektfilm übertragen.
Bei diesem Druckverfahren erhält man keinen zusammenhängenden Film, sondern eine punktförmig, rasterartig bedruckte Oberfläche. Es war deshalb überraschend, daß dennoch erreicht wird, daß die so erhaltenen Fertigeffektfilme nach dem Aufleimen und nach der Entnahme aus der Heizpresse, wenn sie in Stapeln gelagert werden, nicht mehr miteinander verkleben. Gleichzeitig wird eine harte, mechanisch
beanspruchbare Oberfläche geliefert, die hervorragend überlackierbar ist. Es bilden sich an der Grenzfläche zum Acrylatharz keine störenden optischen Erscheinungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele noch näher erläutert.
Beispiel 1
Ein mit einem Dekordruck versehenes glattes, gefülltes Papier mit einem Flächengewicht von 80 g/m2, einem Raumgewicht von 0,82 g/cm3, einem Luftdurchlaß von 400 ml/min, einem Aschegehalt von 18% und einer Harzaufnahme von 103% wird mit der 50%igen Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes in Wasser mit 0,2 Gewichtsteilen Ammoniumchlorid vertränkt.
Nach dem Verdampfen des Wassers ergibt sich ein Flächengewicht von 120 g/m2; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 9,5%.
Die so erhaltene Filmbahn wird oberseitig mit der wäßrigen 50%igen Dispersion eines vernetzbaren Acrylatcopolymerisates mit einer Mindestfilmbildungstemperatur von 23° C mit einer Drahtrakel beschichtet. Nach der Trocknung wird ein Film mit einem Flächengewicht von 144 g/m2 erhalten; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 2,5%.
Auf der Oberseite dieser Filmbahn wird mit einer Rasterwalze mit 50 Linien/cm in einem Druckwerk eine Beschichtung unter Verwendung einer 18%igen Lösung eines Gemisches aus 10 Gewichtsteilen Nitrocellulose und 1 Gewichtsteil eines partiell verätherten Harnstoff-Formaldehyd-Harzes in einem Gemisch von 1 Gewichtsteil Aceton und 3 Gewichtsteilen Äthylacetat mit einer Viskosität von 17 see in einer Menge von 4 g/cm2 (bezogen auf Feststoff) aufgebracht. Das auf diese Weise erhaltene Verfahrensprodukt wird bei 170° C für
20 see getrocknet. Der Film hat jetzt ein Gesamtgewicht von 147 g/m2; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 1,8%.
Unter Verwendung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes als Klebmittel wird der Film bei einer Temperatur von 130° C und einem Druck von 0,5 N/cm2 für 30 see auf eine Spanplatte aufgeleimt.
Die Oberflächenvergütungsschicht erweist sich als spalt- und haftfest und zeigt einen gleichmäßigen, tiefen Glanz. Zur Lagerung gestapelte, mit diesem Film beschichtete Spanplatten verblocken selbst bei Temperaturen von 80° C nicht Die Oberfläche ist kratzfest und läßt sich für den Fall von Beschädigungen durch Kratzer mit für diesen Zweck üblicherweise eingesetzten Lacken mit befriedigender Haftung überlackieren. Die Eigenschaften der Oberfläche erfüllen die Anforderungen der DIN 68 861 (Anforderungen an Möbeloberflächen) gemäß Beanspruchungsgruppe C.
Beispiel 2
Ein mit einem Dekordruck versehenes glattes, gefülltes Papier mit einem Flächengewicht von 106 g/m2, einem Raumgewicht von 0,90 g/cm3, einem Luftdurchlaß von 450 ml/min, einem Aschegehalt von
21 % und einer Harzaufnahme von 87% wird mit dem Gemisch von 85 Gewichtsteilen der 50%igen Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes in Wasser mit 0,2 Gewichtsteilen Ammoniumchlorid und 15 Gewichtsteilen einer 50%igen wäßrigen Dispersion eines selbstvernetzenden, feinteiligen Acrylatcopolymerisates mit einer Mindestfilmbildungstemperatur von 0°C vertränkt.
Nach dem Verdampfen des Wassers ergibt sich ein Flächengewicht von 155 g/m2; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 10,2%.
Die so erhaltene Filmbahn wird oberseitig mit der wäßrigen 50% igen Dispersion eines yernetzbaren Acrylatcopolymerisates mit einer Mindestfilmbildungstemperatur von 27° C mit einer Drahtrakel beschichtet. Nach der Trocknung wird ein Film mit einem Flächengewicht von 176 g/m2 erhalten; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 2,4%.
ίο Auf der Oberseite dieser Filmbahn wird mit einer Rasterwalze mit 50 Linien/cm in einem Druckwerk eine Beschichtung unter Verwendung einer 18%igen Lösung von Nitrocellulose in einem Gemisch von 1 Gewichtsteil Aceton und 3 Gewichtsteilen Äthylacetat mit einer Viskosität von 20 see in einer Menge von 4 g/m2 (bezogen auf Feststoff) aufgebracht. Das auf diese Weise erhaltene Verfahrensprodukt wird bei 170° C für 20 see getrocknet.
Der Film hat jetzt ein Gesamtgewicht von 180 g/m2; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 1,8%. Die Verarbeitung des Filmes geschieht wie in Beispiel 1, die anwendungstechnischen Eigenschaften der Filmoberfläche sind bis auf eine verbesserte Haftung gegenüber den zur Nachbehandlung eingesetzten Lacken gleich. Die Eigenschaften der Oberfläche erfüllen die Anforderungen der DIN 68 861 (Anforderungen an Möbeloberflächen) gemäß Beanspruchungsgruppe C.
Beispiel 3
Ein mit einem Dekordruck versehenes glattes Papier, das durch Zusatz von Äminoplastharz und Acrylatharz zum Papierbrei in der Papiermaschine spaltfest ausgerüstet wurde, mit einem Flächengewicht von 59 g/m2, einem Raumgewicht von 0,93 g/cm3, einem Luftdurchlaß von 120 ml/min, einem Aschegehalt von 12% und einer Harzaufnahme von 19%> wird zweimal unter Zwischentrocknung mit einer härtbaren Acrylatdispersion mit einer Glasübergangstemperatur von 27° C bedruckt, wobei nach der Trocknung ^in Flächengewicht von 70,5 g/m2 resultiert; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 5%.
Auf der Oberseite dieser Filmbahn wird mit einer Rasterwalze mit 50 Linien/cm in einem Druckwerk eine Beschichtung unter Verwendung einer 18% igen Lösung von Nitrocellulose in einem Gemisch von 1 Gew.-Teil Aceton und 3 Gewichtsteilen Äthylacetat mit einer Viskosität von 20 see in einer Menge von 4 g/m2 (bezogen auf Feststoff) aufgebracht. Das auf diese Weise erhaltene Verfahrensprodukt wird bei 160° C für 25 see getrocknet.
Der Film hat jetzt ein Gesamtgewicht von 73,8 g/m2; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 4,0%.
Unter Verwendung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes als Klebmittel wird der Film bei einer Temperatur von 130°C und einem Druck von 1,5 N/cm2 gegen ein strukturiertes Phenolharz-Laminat auf eine Spanplatte aufgeleimt.
Die Oberflächenvergütungsschicht erweist sich als spalt- und haftfest und zeigt einen gleichmäßigen, tiefen Glanz. Zur Lagerung gestapelte, mit diesem Film beschichtete Spanplatten verblocken selbst bei Temperaturen von 80° C nicht. Die Oberfläche ist kratzfest und läßt sich für den Fall von Beschädigungen durch Kratzer mit für diesen Zweck üblicherweise eingesetzten Lacken mit guter Haftung überlackieren. Die Eigenschaften der Oberfläche erfüllen die Anforderungen der DIN 68 861 (Anforderungen an Möbeloberflächen) gemäß Beanspruchungsgruppe C.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Fertigeffektfilmes auf der Basis von Trägerbahnen aus Papier, die im Papier Kondensationsharze und gegebenenfalls zusätzlich Polymerisatiönsharze in gleichmäßiger Verteilung in einer zur Erzielung der Spaltfestigkeit ausreichenden Menge enthalten, und Beschichten oder Bedrucken dieser Trägerbahnen mit einem gegebenenfalls härtbaren Acrylatharz und anschließendes Erhitzen der beschichteten Trägerbahnen bis zur Erreichung eines Darrwertes :S6Gew.-%, dadurch gekennzeichnet, daß man die so erhaltenen Trägerbahnen mittels dosiertem Walzenauftrag mit 2 bis 10 g/m2 Festharz in Form einer Lösung eines Decklackes aus Nitrocelluloselack oder säurehärtendem, nitrocellu-Iosehaltigem Lack bedruckt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trägerbahnen mittels einer Rasterwalze mit dem Decklack bedruckt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trägerbahnen mittels einer Tiefdruckvorrichtung mit dem Decklack bedruckt.
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