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Be schreibung
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Die Erfindung betrifft im Kurztaktverfahren und in Etagenpressen verarbeitbare,
mit wärmehärtbaren Kunstharzen beladene Substrate für die Möbelindustrie, insbesondere
die Herstellung einschlägiger Produkte aus uneinheitlichen Substraten, unterschiedlichen
Harzen, aber auch beim Zustandekommen von chargenweise oder lieferumCangsweise veränderten
Härtungseigenschaften, sowie die Verpressungsverarbeitung solcher Produkte bei unterschiedlicher
Temperatureinwirkung.
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Die Kurztaktverpressung und die Etagenverpressung zur Verarbeitung
von mit wärmehärtbaren Kunstharzen beladenen Substraten ist beispielsweise in dem
Buch "Verbund von Holzwerkstoff und Kunststoff in der Möbelindustrie", VDI-Verlag
GmbH, Düsseldorf 1977, S. 77 ff. beschrieben. Hieraus ist zu entnehmen, dass dem
gleichmässigen Aushärtungsgrad und der gleichmässigen Aushärtungsgeschwindigkeit
der zu verarbeitenden Produkte eine entscheidende Bedeutung zukommt.
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Die Herstellung einschlägiger einheitlicher, gleichmäßiger Produkte
aus uneinheitlichen Substraten, unterschiedlichen Harzen sowie beim Zustandekommen
von chargenweise oder lieferumfangsweise veränderten Härtungscharakteristiken sowie
deren Verarbeitung auf unterschiedlichen Härtungseinrichtungen bereitet nun fallweise
erhebliche Schwierigkeiten.
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Auf dem Markt erscheinen ständig neuartige Ausgangsharze zum Tränken
und Beschichten sowie neuartige latente Härter. Für den Hersteller von mit wärmehärtbaren
Kunstharzen beladenen Substraten stellt sich nun das Problem, Kunstharze, Härter,
Substrate, Verarbeitungseinrichtungen und die Verfahrensbedingungen so aufeinander
abzustimmen, daß jeweils zufriedenstellende Bedingungen erhalten werden.
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Die Problematik liegt im Erkennen und Beeinflussen des Zusammenwirkens
all dieser Einflüsse. Andererseits ist die Forderung nach aus vollständig gleichartigen
Rohstoffen hergestellten einheitlichen Substraten und nach vollständiger Gleichartigkeit
von chargenweise erzeugten, unterschiedlichen Harzprodukten nur unter Inkaufnahme
von wirtschaftlich untragbaren Auswahlkriterien für die oben genannten Vorprodukte
erfüllbar, was letztlich dem derzeitigen Stand der Technik mit der Beschränkung
der Kurztaktverarbeitung auf einige wenige Standardprodukte entspricht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diesem überstand durch eine Methode
zur Erzielung einheitlicher, gleichmäßiger Häutung trotz der Verarbeitungsnotwendigkeit
von uneinheitlichen Substraten und Harzen und trotz Verpressungen unter uneinheitlicher
Temperatureinwirkung abzuhelfen.
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überraschenderweise hat sich gezeigt, daß optimale Ergebnisse erhalten
werden durch eine bestimmte Härtungszeiteinstellung und eine gezielte Abstimmung
der Wärmebehandlung vor der Verpressung nach auf einfachen Vorversuchen basierenden
Regeln, welche die Einstellung der sogenannten B-Zeitcharakteristiken der Tränk-
und Beschichtungskompositionen unter Berücksichtigung der katalysierenden Wirkung
des Substrates sowie eine im Rahmen des Trocknungsvorganges an die eingestellte
Härtungscharakteristik angepaßte Temperatureinwirkung beinhalten und sciiließlich
die Dosierung der zur Verpressung gehörenden Wärmebehandlung berücksichtigen.
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Diese Regeln basieren auf folgenden Massnahmen: 1) Experimentelle
Bestimmung der B-Zeit-Kennlinien des eingesetzten Beschichtungsharzes, des eingesetzten
Tränkharzes, sowie des eingesetzten Tränkharzes unter der katalysierenden Wirkung
des zu verarbeitenden Substrates, wobei jeweils die bei der Herstellung und Verpressung
betroffenen und beeinflussbaren Temperaturbereiche zu erfassen sind.
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In der Regel werden auf bekannte Weise, wie z.B. im US-Patent 3 716
395, Spalte 4, Zeile 27 ff. beschrieben ist, durchzuführende B-Zeit-Bestimmungen
bei 11000, 125°C, 14000 und 155°C, zur Bestimmung der B-Zeit-Kennlinien genügen.
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Für die Bestimmung der B-Zeit-Kennwerte des eingesetzten Tränkharzes
unter der katalysierenden Wirkung des zu verarbeitenden Substrates ergibt sich eine
brauchbare Methode, wenn man 75 g zerkleinertes Substrat (überwiegend handelt es
sich um Dekorpapier) auf 300 cm3 Tränklösung einwirken lässt, wobei in Anpassung
an den späteren Imprägniervorgang die Tränklösung auf 80°C erwärmt, das Substrat
damit übergossen und das Gemisch Tränklösung plus Papier zusammen in ruhender Luft
von Raumtemperatur abgekühlt wird.
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Die zur B-Zeit-Bestimmung des katalysierten Tränkharzes vorzusehenden
Proben werden zweckmässigerweise 1 Stunde nach dem Übergiessen des Substrates dem
Gemisch entnommen und geprüft.
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2) Rechnerische Ermittlung bei der Herstellung der inprägnier ten
und beschichteten Substrate im Rahmen der Trocknung im Temperaturbereich der- Harz-BZeiten
anwendbaren Xrerweilzeiten.
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3) Rechnerische Ermittlung bei der Verpressung der imprägnierten und
besch'.chteten Substrate tatsächlich anfallenden Temperatureinwirkungszeiten im
Temperaturbereich der Harz-B-Zeiten.
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4) Rechnerische Ermittlung, Beurteilung und Dosierung des Vorhärtungs-
und Aushärtungszustandes unter Verwendung der Begriffe "B-Zeit-Abbau" und "B-Zeit-Uberschreitungt'
nach den bei den jeweiligen Imprägnierungs- und Verpressungsvorgängen erfassbaren
und beeinflussbaren Temperatureinwirkungszeiten.
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Die nach der erfindungsgemässen Lehre anzuwendende Ermittlung basiert
auf einer rechnerischen Gewichtung der Temperatureinwirkung hinsichtlich ihre Einflusses
auf den Härtungszustand nach der jeweils experimentell gefundenen B-Zeit-Charakteristik
des eingesetzten katalysirten Harzes.
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Solche Ermittlungen sind leicht verständlich graphisch durchzuführen,
noch einfacher ist jedoch für den praktischen Techniker ihre numerische Handhabung,
insbesondere unter Benützung eines Taschenrechners.
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Die anzuwendende Formel lautet:
worin tgzi den verhältnismässigen B-Zeit-Rest in dem mit wärmehärtenden Kunstharzen
beladenen Substrat nach den Temperatureinwirkungsstufen 1 bis i der vor der Verpressung
erfolgenden Wärmebehandlung darstellt.
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Vn ist die Verweilzeit bei der Temperaturstufe n der vor der Verpressung
erfolgenden Wärmebehandlung ist die experimentell ermittelte B-Zeit dessin Betracht
zu ziehenden Harzes bei der Temperaturstufe n und vor jeder Temperatureinwirkung.
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Für die Bewertung der Verpressungstemperatureinwirkung verwendet man
zweckmässigerweise die Formel
worin tgßk den verhältnismässigen B-Zeit-Abbau zufolge der Temperatureinwirkungsstufe
1 bis k während der Verpressungsverarbeitung darstellt.
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Vm ist die Verweilzeit in der Temperaturstufe m der Verpressungsverarbeitung,
Bm ist die experimentell ermittelte B-Zeit des in Betracht zu ziehenden Harzes bei
der Temperaturstufe m und vor jeder Temperatureinwirkung.
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Für den endgültigen Aushärtungszustand ergibt sich rechnerisch die
Formel tgαi,k = tgαi + tgßk; (3) tgai k stellt hierin den rechnerischen,
verhältnismässigen B-Zeit-Zustand nach Herstellungs- und Verpressungswärmebehandlung,
bezogen auf die experimentell ermittelte B-Zeit des in Betracht zu ziehenden Harzes
vor jeder Wärmebehandlung dar.
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tgαi,k k wird sich in der Regel, d.h. im Falle der Aushärtung,
als negativer Wert ergeben, worin das Ninus-Vorzeichen die den vollständigen B-Zeit-Abbau
überschreitende, härtende Temperatureinwirkung erkennen last.
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Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Betrachtungsweise hat
sich nun ergeben, dass fuc die Verarbeitung im Kurztaktverfahren ohne Rückkühlung
solche mit wärmehärtbaren Kunstharzen beladenen Substrate geeignet sind, zu deren
Beschichtung wärmehärtbare Harzkompositionen verwendet worden sind, welche bei 140°C
im Bereich 45 bis 75 Sekunden, vorzugsweise bei 60 Sekunden gelegene Breiten aufweisen,
wobei
die Veränderung der sich bei 12500 und 15500 gemessenen B-Zeiten gegenüber dem 140°C-Messwert
geringer als 30 Sekunden sein soll.
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Die gleichen Kenndaten gelten bei einheitlicher Wärmebehandlung von
Beschichtungs- und Durchtränkungsharz auch für durch das Substrat katalysierte Tränkharzkompositionen.
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Für die Verarbeitung in Etagenpressen haben sich solche mit wärmehärtbaren
Kunstharzen beladene Substrate als geeignet erwiesen, zu deren Beschichtung wärmehärtbare
Harzkomposi tionen verwendet worden sind, die bei 140°C 3-Zeiten über 120 Sekunden
und vorzugsweise von etwa 150 bis 500 Sekunden aufweisen.
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Die Dosierung der B-Zeit-Sollwerte bei 14000 wird in der Regel mit
Hilfe handelsüblicher Härter ohne Schwierigkeiten gelingen.
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Die Einstellung dieser B-Zeit-Sollwerte bei 140°C wird bei wesentlicher
katalysierender Wirkung des Substrats und bei Imprägnieranlagen, die keine einheitliche
Temperatureinwirkung auf Tränk- und Beschichtungsharz ausüben ünd eine zusätzliche
Ten.peratureinwirkung auf das Tränkharz bewirken, für Tränk- und Beschichtungsharze
getrennt erfolgen müssen.
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Als nächste mit Hilfe der geschilderten rechnerisc1en Ermittlung zu
erfüllende Aufgabe verbleibt, für die Trocknung und Wärmebehandlung bei der Herstellung
des im Kurztaktverfahren verarbeitbaren Produktes solche Tempera tureinwirkungen
und Verweilzeiten zu realisieren, dass 70 bis 98 Prozent, vorzugsweise 93 bis 95
Prozent,des B-Zeit-Sollwertes der Harzkomposition vor jeder Temperatureinwirkung
bis zum Zeitpunkt vor Verpressung des Kurztaktproduktes abgebaut werden, so das
als B-Zeit-Rest im Anlieferzustand zur
Verpressung nur das 0,02-
bis 0,3-fache, vorzugsweise das 0,05- bis 0,07-fache,der eingestellten B-Zeit-Sollwerte
der Harzkompositionen vor jeder Temperatureinwirkung verbleibt.
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Bei unterschiedlicher Temperatureinwirkung auf Tränk- und Beschichtungsharz
gilt für das katalysierte Tränkharz, dass der bei 1400G vorhandene B-Zeit-Rest zum
Zeitpunkt vor Verpressung zwischen 1,5 und 20 Sekunden liegen muss und-vorzugsweise
3 bis 8 Sekunden betragen soll.
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Für die Verarbeitung in Etagenpressen bestimmte Produkte wird die
Beschichtungskomposition im Laufe der Trocknungs- und Wärmebehandlung soweit behandelt,
dass rechnerisch mehr als das 0,4-fache und vorzugsweise das 0,6- bis 0,8-fache
der B-Zeit zum Zeitpunkt vor Verpressung vorhanden ist.
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Dem Imprägnierfachmann ist hierzu bekannt, dass die Temperaturen der
Trockenkanalzonen hinsichtlich der Höhe der auf das beharzte Substrat einwirkenden
Temperaturen einstellbar sind und dass die Verweilzeiten bei den in Betracht zu
ziehenden Temperaturen sowohl durch die Bahngeschwindigkeit, als auch durch die
Längen der Temperaturbereiche im Trockenkanal miteinander verknüpft sind.
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Es kann dem Imprägnierfachmann keine Schwierigkeiten bereiten, die
ihm zur Verfügung stehenden Temperatureinstellungen und zugehörigen Verweilzeiten
bei seinem Trockenkanal aus Geschwindigkeiten, Längen und Temperaturanzeigen bzw.
emperaturmessungen zu ermitteln.
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Für das nachfolgende Beispiel wird eine Verweilzeit von je 15 Sekunden
in den Temperaturbereichen 110°C, 12500, 14000 und 155°C, entsprechend einer Bahngeschwindigkeit
von 20 m/ min bei Temperaturzonenlängen von 5 m, in Rechnung gestellt.
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Es sind auch solche Tränk- und Beschichtungsharze nach dem erfindungsgemässen
Verfahren verarbeitbar, bei denen die Katalysierung durch aktinische Strahlung verändert
werden kann. Eine Verstärkung der Katalysierung wird z.3. bei einem bekannten Verfahren
gemäss der Deutschen Offenlegungsschrift 2805633 dadurch bewirkt, dass Oniumsalze
von Elementen der Gruppe VIa des Periodensystems den Tränk- und Beschichtungskompositionen
zugesetzt werden, welche nach UV-Bestrahlungen zwischen 5 und 15 Sekunden die B-Zeiten
wesentlich verkürzen.
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Auf diese Weise lassen sich die erfindungsgemässen Härtungs-Zeitmerkmale
mit entsprechend verringerter Wärmeeinwirkung erreichen.
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Letztlich verbleibt für die Erzielung einwandfreier Verarbeitungsergebnisse
dem Imprägniertechniker und dem Verarbeiter die gemeinsame Aufgabe, dafür Sorge
zu tragen, dass die bei der Verpressung der imprägnierten und beschichteten Substrate
tatsächlich anfallenden Tenperatureinwirkungszeiten im Temperaturbereich der Harz-B-Zeiten
keine Uberhärtung und keine Unterhärtung des verpressten Produktes ergeben.
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Für die VerpresEung der erfindungsgemässen Produkte wurde gefunden,
dass geeignete Aushärtungsbedingungen dann vorliegen, wenn als Verpressungstemperatureinwirkung
das 0,5- bis 2,0-fache und vorzugsweise das 1,2-fache der Soll-B-Zeit der Harzkompositionen
vor der Herstellungs- und Verpressungstemperatureinwirkung Anwendung findet. Bei
Etagenpressen ist die vorgenannte Obergrenze nicht kritisch, insbesondere wenn nachformbare
Schichtprodukte hergestellt werden sollen Bei Kurztaktpressungen wird sich die Verpressungstemperatureinwirkung
verhältnismässig einfach durch eine Temperaturstufe (z.B. Einwirkung von 555°C über
40 Sekunden} darstellen
lassen. Sollte bei Etagenpressen mit Rückkühlung
gearbeitet werden, so wird eine 3-stufige Charakterisierung der Verpressungstemperatureinwirkung
(z.B. 7 Min. = 420 Sekunden bei 110°C, plus 3 Minuten = 180 Sekunden bei 125°C,
plus 2 Minuten = 120 Sekunden bei 1400C) notwendig werden. Auf jeden Fall muss es
dem Verpressungsfachmann aufgrund von Messungen mit Thermoelementen möglich sein,
die tatsächliche Temperatureinwirkung seiner Presse und ihre Variationsmöglichkeiten
zu bestimmen und gemeinsam mit dem Imprägnierfachmann diese Temperatureinwirkungen
mit den B-Zeit-Werten der Harzkomposition zu gewichten.
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Die vorstehende Methode zur Angleichung, Beurteilung und Dosierung
einheitlicher Härtungsverhältnisse ist eine notwendige Massnahme zur Erzielung hinreichender
Sicherheit bei der Herstellung und Verpressung von im Kurztaktverfahren verarbeitbaren,
mit wärmehärtenden Harzen beladenen Substraten. Sie ersetzt jedoch nicht die nach
dem Stande der Technik bekannten Hilfsmassnahmen zur Stützung der Oberflächenlage
der Beschichtungsharze auf Substraten, zur Erzielung einer gleichmässigen Benetzung
der Substratoberflächem sowie die Anwendung der üblichen rezepturgemässen Hilfsmittel
zur Verringerung der Rissanfälligkeit, zur Vermeidung von Glanzungleichmässigkeiten,
zur Erleichterung der Trennung von den Pressblechen, usw.
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Es ist nicht möglich, die Methode der experimentellen Bestimmung der
B-Zeit-Kennwerte und der Gewichtung der Temperatureinwirkungszeiten zur Angleichung
und Dosierung des Härtungsverhaltens mit Hilfe der üblichen, bekannten Kennwerte
der flüchtigen Bestandteile (prozentualer, auf die Einwaage bezogener Gewichtsverlust
durch 5-minütige Lagerung im Trockenschrank bei 160°C) zu ersetzen. Die "flüchtigen
Bestandteile" charakterisieren primär den Trocknungsgrad des
beladenen
Substrats und nicht das Härtungsverhalten. Bei gleichen, vorzugsweise im Hinblick
auf die optimale Handhabung bemessenen flüchtigen Bestandteilen kann ein sehr unterschiedliches
Härtungsverhalten vorhanden sein.
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Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Harze, die als Kondensatgemisch
oder als Mischkondensate zum Einsatz kammen können, unterscheiden sich vielfach
in der Art der Plastifizierung. Beispiele für entsprechende Ausgangsharze sind die
nachstehend aufgeführten Handelsprodukte.
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Madurit 5056 LK, Madurit MW 478, MW 475 und MW 474 der Firmengruppe
Cassella/Hoechst AG; Kauramin GE 5081 flüssig und Kauramin 782 flüssig der BASF
AG; Lamelite 685, 150 und 140 und Lamelite C der Montedison SpA; Hilamin M 460 der
Hiag-Werke SS; und die Supraplast-Harze der Südwest-Chemie GmbH.
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Die nachstehend angegebenen Patentveröffentlichungen geben Beispiele
für im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbare Melaminharze bzw. Aminoplastharze:
Deutsche Offenlegungsschriften 25 36 978, 27 25 078, 27 15 020, 25 58 149 und 27
28 803 sowie die deutschen Auslegeschriften 25 14 168, 23 09 334, 24 22 803 und
18 00 821.
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Bezüglich einsetzbarer latenter Härter ergibt sich ein ähnlich breites
Angebot.
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Beispiele für entsprechende Handelsprodukte sind: Härterlösung A (Versuchsprodukt
5086 LK) und Produkt MH 835 der Cassella Farbwerke Mainkur AG; Härter 527 flüssig
und 421 flüssig der BASF AG; Wasserstoffperoxid, MgCl2 und 2-Chlorpropionsäure nach
Angaben der Hiag Werke AS; Toluolsulfonsäure nach Angaben der Montedison SpA.
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Beispiele für latente Härter für Aminoplastharze sind ferner in der
deutschen Offenlegungsschrift 27 36 404 und in der deutschen Auslegeschrift 16 94
333 aufgeführt.
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Bei der für das erfindungsgemäße Verfahren notwendigen Einstellung
und Bestimmung der B- Zeit-Charakteri stiken der Beschichtungsharzkompositionen
bleibt noch die fallweise katalysationsbeeinflussende Wirkung üblicher weiterer
Zusätze zu berücksichtigen, wie sie zur Verstärkung der Plastifizierung,
zur
Verbesserung der Oberflächenlage des Harzes auf dem Papier, zur Vermeidung von sogenannten
Härtungsschleiern im Kurztaktverfahren, zur Verbesserung der Deckkraft, zur Einfärbung
des Harzes, zur Verbesserung der Benetzung und der Haftung auf dem Substrat, zur
Einstellung des Glanzes oder anderen physikalischen Eigenschaften oder Gebrauchsmerkmalen
an den nach Verbesserung der beschichteten Substrate erhaltenen Oberflächen eingesetzt
werden.
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Im nachstehenden Beispiel wird ein mit dem Beschichtungsharz identisches
Tränkharz verwendet. Dies stellt jedoch keine allgemein gültige Regel dar. Häufig
versucht man nämlich vorwiegend aus wirtschaftlichen Gründen, als Tränkharz preisgünstigere
Kondensatgemische einzusetzen, bei denen das relativ teure Melamin möglichst weitgehend
durch Harnstoff oder auch durch Phenol ersetzt wird. Hierzu wird beispielsweise
auf die deutschen Offenlegungsschriften 24 48 472, 26 20 478, 27 34 638 und 26 25
056 sowie auf die deutschen Auslegeschriften 15 20 005 und 24 22 803 und das US-Patent
3 716 395 verwiesen.
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Bei den mit wärmehärtbaren Kunstharzen zu durchtränkenden -Substraten
handelt es sich in der Regel um weiße oder eingefärbte, gegebenenfalls bedruckte,
maschinenglatte oder satinierte, gegebenenfalls auch mit einem Oberflächenanstrich
vorbehandelte Papiere verschiedenster Hersteller, die aus unterschiedlichem Rohmaterial
bestehen können. Da, wie bereits ausgeführt wurde, die Substrate eine katalytische
Wirkung bei der Härtung der Tränkharze ausüben, kommt der erfindungsgemäßen Einstellung
und Erfassung der B-Zeit-Charakteristiken des durch das jeweilige Substrat katalysierten,
zur Anwendung vorgesehenen Tränkharzes eine besondere Bedeutung zu.
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Die im Beispiel angegebene einheitliche Trocknungs- und wärme behandlung
für Beschichtungsharz und Durchtränkungsharz stellt
keine alleingültige
Regel dar. Das durch das Substrat katalysierte Tränkungsharz kann durchaus zwei
Trocknungs- und Wärmebehandlungsstufen durchlaufen, während das Beschichtungsharz
eine Behandlungsstufe weniger erfährt; vgl. beispielsweise das deutsche Patent 24
31 896 und das US-Patent 3 716 395.
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Auch hinsichtlich der Temperaturführung in den Trocknungs- und Wärmebehandlungsstufen
ist dem Hersteller durch Verhaltensunterschiede der zu behandelnden Harze in Zusammenhang
mit der Substratbeschaffenheit (Blasenbildung während der Trocknung, Staubbildung
an duroplastharzbeladenen Substraten durch Trocknungs-und Wärmebehandlung) oft eine
Regel gegeben, die über Bahngeschwindigkeiteli, Temperaturhöhen und Temperaturbereichslängen
zu Verweilzeitkenndaten bis zu Verweilzeitspektren führt, welche erfindungsgemäß
nach dem offenbarten Bewertungsverfahren der Verweilzeit mit der jeweiligen B-Zeit
die Einstellung und Bestimmung des Vorhärtungszustandes des duroplastharzbeladenen
Substrates nach der herstellungsbedingten Trocknungs- und Wärmebehandlung zum Zeitpunkt
vor Verpressung ermöglichen.
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Gemäß dem nachstehenden Beispiel wird die Kurztaktverpressung 4O sec
bei 155"C und die Etagenverpressung 2 min bei 1400C, 3 min bei 125"C und 7 min bei
1100C durchgeführt. Wenngleich diese Temperatureinwirkunyen für die genannten VerPresSungsformen
als typisch gelten können, so können doch je nach den unterschiedlichen vorhandenen
Preßeinrichtungen, den speziellen Energieversorgungs- bzw. Heizeinrichtungen und
der Kapazität der vorhandenen Belegungs-, Beschickungs- und Entnahmeeinrichtungen
oft andere, wirtschaftlich im jeweiligen Verarbeitungsfall als optimal erkannte
Temperatureinwirkungen für die Verpressung von duroplastharzbeladenen Substraten
erforderlich sein. Hierzu ist die Bewertung der jeweiligen Temperatureinwirkung
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und die Einstellung und Bestimmung der Härtungszustände
der verwendeten Substrate im Zusammenwirken mit deren
katalysierender
Wirkung, im Zusammenwirken mit etwaigen Katalysierungsänderungen durch Strahlungseinwirkung
und im Zusammenwirken mit der vorgeschalteten Trocknungs- und Wärmebehandlung notwendig.
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Für die Bestimmung des Zustandes "überhärtung" oder des Zustandes
"Unterhärtung" am verarbeiteten (verprepten) duroplastharzbeladenen Substrat haben
sich gemäß dem Stand der Technik vorzugsweise die beiden nachstehenden Tests bewährt:
Salzsauretest in Anlehnung an DIN 53 799. Man läßt 1N Salzsäure 15 min bzw. 1 h
auf das Prüf stück einwirken, wobei die Salzsäure mit einer Petrischale mit geschliffenem
Rand von 50 bis 60 mm Durchmesser abgedeckt wird. Hierbei lassen sich Unterhärtungen
als auch die Gefahr von Überhärtungen erkennen. Die Rißanfälligkeitsprüfung nach
20-stündiger Lagerung im Wärmeschrank bei 800C gemäß DIN 53 799, Punkt 4.7.2.2.
verdeutlicht vor allem Überhärtungen.
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Die konsequente Anwendung der Regeln des erfindungsgemäßen Verfahrens
erlaubt die Herstellung einheitlicher, unter engen Temperatureinwirkungsbedingungen
verpreßbarer duroplastharzbeladener Substrate aus einer Vielfalt von unterschiedlichen
Harzkompositionen und unterschiedlichen Papieren bei unterschiedlichen Behandlungsmöglichkeiten.
Somit ist dem Hersteller eine Lehre an die Hand gegeben, wie er sich diesbezüglich
jeweils an den Stand der Technik anpassen kann.
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Nachstehend sind die Kriterien des erfindungsgemäßen Verfahrens in
Form eines Fließdiagramms dargestellt.
| Vorgabe des zu Vorgabe des Tränk- Vorgabe des Be- Vorgabe der
Ver- |
| beharzenden Substrates harztyps schichtungstyps pressungsbedingungen |
| Verfahrensgemäße Bestimmung notwendiger |
| Bestimmung der kata- substrat- und verpressungs- |
| lysierenden Wirkung des bedingter, eventuell här- Auswahl der
B-Zeit-Richt- |
| Substrats tungsbeeinflussender Zu- werte für Beschichtungs- |
| sätze und Tränkharz nach den |
| Ansprüchen 2 bis 4 |
| Einstellung der B-Zeit- Einstellung der B-Zeit- |
| Charakteristik der Tränk- Charakteirstik der Be- |
| komposition schichtungskomposition |
| Auswahl und erfindungs- Auswahl und erfindungsge- |
| gemäße Bewertung der Trock- mäße Bewertung der Trock- |
| nungs- und Wärmebehand- nungs- und Wärmebehandlung |
| Brauchbarkeitsbeur- Erfindungsgemäße Kontrolle Erfindungsgemäße
Kontrolle |
| teilung des duroplast des Tränkharzzustandes des Beschichtungsharzzu- |
| harzbeladenen Substrats vor Verpressung Standes vor Verpressung |
| vor Verpressung Erfindungsgemäße Bewertung Erfindungsgemäßr
Bewertung |
| der Verpressungstemperatur- der Verpressungstemperatur- |
| einwirkung einwirkung |
| Erfindungsgemäße Kontrolle Erfindungsgemäße Kontrolle |
| des Tränkharzzustandes nach des Beschichtungsharzzustandes |
| Verpressung nach Verpressung |
| Brauchbarkeitsbeurteilung |
| des duroplastharzbeladenen |
| Substrats nach Verpressung |
Das nachfolgende Beispiel soll die Anwendung und Kennzeichnung
der erfindungsgemäßen Fertigungsmethode und Verarbeitung für im Kurztaktverfahren
verarbeitbare, mit wärmehärtbaren Harzen beladene Dekorpapiere verdeutlichen.
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Beispiel Als Beschichtungs- und Tränkharz wird ein unter der Bezeichnung
"Supraplast SWC 688 flüssig" von der Südwest-Chemie-GmbH vertriebenes Harz verwendet.
Hierbei handelt es sich um ein Sorbit enthaltendes Melamin-Formaldehyd-Kondensat,
das durch Kondensation von Melamin und Formaldehyd in einem Molverhältnis von etwa
1:1,6 bis zu einer Wasserverträglichkeit von 1:2 hergestellt ist. Das Harz kommt
als 55 %-ige wäßrige Lösung mit einem pH-Wert von 8,2 bis 8,4 und einer Viskosität
von 16 sec Ausflußzeit aus dem 4 mm DIN-Becher bei 200C zum Einsatz.
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Als Härter wird das unter der Bezeichnung "Härter A" von der Firma
Cassella Farbwerke Mainkur AG vertriebene Produkt verwendet. Hierbei handelt es
sich um einen latenten Härter auf der Basis von Aminsalzen schwacher bis starker
Säuren.
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Die Härtermengen der einzelnen Beschichtungstypen sind nachstehend
angegeben: C 1: 800 cm3 Härter A auf 300 Liter Lösung C 5 C 2: 600 cm3 Härter A
auf 300 Liter Lösung C 5 C 3: 400 cm3 Härter A auf 300 Liter Lösung C 5 C 4: 300
cm3 Härter A auf 30CLiter Lösung C 5 C 5: 50 cm3 100 %-ige Ameisensäure auf 300
Liter Ausgangsharz Supraplast SWC 688 flüssig C 5/2: 100 cm3 Härter A auf 300 Liter
Ausgangsharz Supraplast SWC 688 flüssig
a) Ermittlung der B-Zeit-Kennwerte
für zur Verfügung stehende verschiedene Tränk- und Beschichtungsharzkompositionen
Tabelle I Beschichtungs- B-Zeit in Sekunden kompositionen bei bei bei bei Bemerkung
11000 12500 140°C 15500 C1 170 90 63 35 C2 355 180 135 125 Melamin-Formaldehyd C3
465 215 150 135 Kondensate der Type C4 600 255 215 180 SWC 688 C5 1350 685 495 300
C5/2 1620 740 390 240 Tränkharzkompositionen T1 700 270 185 120 C 5/2 katalysiert
mit Dekorpapier A 1671 T2 390 210 110 110 C 5 katalysiert mit Dekorpapier A 1002
T3 345 215 140 -115 C5 katalysiert mit Dekor Streifennussbaum 80 g/qm T4 620 345
195 180 C 5 katalysiert mit Dekor "Venetian Marb T5 330 120 75 70 C 2 katalysiert
mit A 1631 T6 640 285 210 145 C 5 katalysiert mit A 1631
b) Ermittlung
der bei der Herstellung der imprägnierten und beschichteten Substrate im Rahmen
der Trocknung im Tem-.peraturbereich der Harz-B-Zeiten angewendeten, bzw. anwendbaren
Verweilzeiten: Es wird für die Beschichtungsharze und die katalysierten Tränkharze
dieses Beispiels eine einheitliche Verweilzeit von äe 15 Sekunden in den Temperaturbereichen
110°C, 125°C, 140°C und 15500, entsprechend einer Bahngeschwindigkeit von 20 m/min
bei Temperaturzonenlängen von 5 m, in Rechnung gestellt.
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c) Ermittlung der bei der Verpressung der imprägnierten und beschichteten
Substrate tatsächlich anfallenden Temperatureinwirkungszeiten im Temperaturbereich
der Harz-B-Zeiten: Es werden die Kurztaktverpressung von 40 Sekunden bei 15500 und
eine Etagenverpressung mit beschränkter Rückkühlung, Temperatureinwirkung 2 Minuten
140°C, 3 Minuten 12500 und 7 Minuten 11000 in Rechnung gestellt.
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d) Rechnerische Ermittlung des verhältnismässigen B-Zeit-Restes nach
Einwirkung der Wärmebehandlung gemäss b), ausgehend von den gemäss a) experimentell
ermittelten Zeiten. Tabelle II
| 1 |
| V |
| tgai = 1 7 Bfl |
| n |
| 115 |
| Cl : t4 = 1 10 + 90 63 + OO784 |
| C2 : tga = 1 - 15 ($5 + 15 15 + = 3 |
| 180 180 135 1251 |
| C7 : tgx = 22 , 5 |
| 215 215 150 + 15 15 135 = 0,68? |
| m tgcr. + m zu 15 + ~15 1 |
| C4 : tga = 1 - | 15 + 255 215 158 = 0,763 |
| 600 255 215 |
| = : tga = 1 - I 15 + 15 i5 + 15 0 =0,887 |
| 1350 685 495 300 |
| C5/2:tga = 1 - 15 + = 15 + 15 + . 15 + 15) 0 |
| 740 390 2405 = 0,8695 |
| T1 : tga = 1 - { 15 + 15 + 15 1120 = |
| 270 270 5 120 |
| T2 : tgx = 1 - { 15 + 15 + 15 + 15 = 0,61738 |
| 390 210 = zui" ' 15 . 110 110 |
| T3: tga |
| \345 215 215 15 + 15+ 115 I |
| T4 tga = 1 - 15 +- 15 + 15 + 15) 0 77207 |
| T4 : = 1 - 195 180 |
| CT5: tga =1 15 . '15 . 15 = 0,Lc1526 |
| \ 330 120 75 7° + 1 = 0,41526 |
| T6 tga = 1 - =1 15 + 15 + 15 + 15) = 749056 |
| \ 640 285 210 145 |
e) Gewichtung der Temperatureinwirkung der Verpressungsverarbeitung
gemäss c) mit den B-Zeit-Werten der angewandten Harz-Kompozitionen: Tabelle III
tgB-Werte gemäß Formel (2)
| Eurztaktzerpressung Etagenverpressung |
| (40 Sekunden bei 155°C) 2 Minuten bei 140°C, 3 Minuten |
| bei 12500 und 7 Minuten bei 11000 |
| Cd : - 40 = - 1,1428 - 420 + 180 + 120) 6 6,375 |
| 35 170 90 63 |
| 35 |
| 02: - 40 = ~ 0,32 - 420 + 180 d 1200 = - 4,255i |
| 125 355 180 135 |
| 40 ° = - o,296 - 420 + 180 + 120) = - 2540 |
| 135 3 = - 0,2963 465 215 150 |
| 135 |
| C4-: - 40 = o 222 1 420 + 180 + 120)= -1,964 |
| 180 180 + 600 255 215 |
| 180 \600 255 215I |
| C5: - 40 = ~ 0,1333 - 420 + 180 + 120ß= - 0,816 |
| 300 1350 685 495 3 |
| C5/2 :- 40 = ~ 0,1666 - (1620 + 180 + 390)= - 0,81019 |
| = = - 1620 740 390 |
| 240 |
| 40 420 180 120 |
| T1: - - = - o,3333 | 420 + +- = 120) - 1,9153 |
| 120 700 270 185 |
| 2, - 40 / 420 + 180 + 120= - 30249 |
| 110 = - 0,6364 V 210 210 7 |
| 40 ~ - 0,3478 420 180 120 ~ ~ |
| T3 - ~ - 345 + 215 + 140 2,91174 |
| 115 |
| T4 - 40 40 0,21622 420 + 180 + 120 - 1,81454 |
| 185 - 0,21622 (620 345 195 |
| T5 - ° = - 05714 - 420 + 180 + 120ß= - 43727 |
| 70 3 \ 330 120 75/ 3 |
| T6 - 4O = - 0,27586 - 420 + 180 + 120 ~ 1,85926 |
| 145 v 640 285 .2101 6 |
Eine vom Fachmann unter Benutzung des im Beispiel dargestellten Auswertungsverfahrens
getroffene Brauchbarke itsbeurteilung führt durch Vergleich der Zahlenwerte in den
Tabellen a, d und e nach der Formel (3) gemäß der auf Seite 25 nachfolgenden Zusammenstellung
zu folgendem Ergebnis: Die im Beispiel wiedergegebene Kurztaktverpressung lässt
nur bei der Beschichtungsausführung Cl und bei der Tränkharzausführung T5 hinreichende
Aushärtung (0,5- bis 2,0-fache B-Zeit als Mass der Aushärtung) erkennen.
-
Die Tränkharzausführung T5 zeigt bei Kurztaktverpressung nur eine
gewisse Anhärtung, sie bedarf einer kürzeren B-Zeit-Einstellung.
-
Bei EtagenverpressunE mit der im Beispiel dargestellten Temperatureinwirkung
sind unter Berücksichtigung der 0,5-bis 2,0-fachen B-Zeit als Aushärtungsmass bei
den Verfahrensausführungen C1, C2, T2, T3 und T5 Überhärtungen zu erwarten.
-
Bei ähnlicher Etagenverpressung mit verringerter Temperatur einwirkung
nahern sich die Verfahrensausführungen T3, T2 und C2 dem Brauchbarkeitsbereich.
-
Die Verfahrensausführungen C3, C4, T1, T4 und T6 lassen bei Etagenverpressung
mit der im Beispiel dargestellten Temperatureinwirkung korrekte Aushärtungsgrade
erkennen.
-
Die Verfahrensvarianten C5 und C5/2 ergeben bei der in Rechnung gestellten
Etagenverpressung deutliche Unterhärtungen.
-
Ihre Aushärtung erfordert eine intensivere Temperatureinwirkung, wie
sie z.B. bei Schichtstoffplattenpressungen üblich ist.
-
Die vorstehende Lehre zur Dosierung von Wärmebehandlung und Härtungsein3tellung
besitzt für EurztEktvevpressungen besondere Bedeutung, da die hiermit verbundenen
extrem kurzen Presszeiten ohne Rückkühlung erhöhte Gleichmässigkeits- und Genauigkeitsanforderungen
stellen.
-
Ergänzend zur Tabelle IV für die Brauchbarkeitsbeurteilung ergibt
die auf eine Bezugstemperatur von 1400C ausgerichtete Tabelle V konkrete Einstellungshinweise
für Äusgangs-B-Zeiten gemäß den Patentansprüchen 2 bis 5.
-
Tabelle IV B-Zeit-Zustands-Kennwertubersicht zur Brauchbarkeitsbeurteiluns
nach den Tabelle d und e unter Benützung der Formel 3: Bezeichnung der B-Zeit-Zustands-Kennwerte
Tränk- und Beschich- nach Imprägnie- Veränderung durch nach Verpressung tungskompositionen
rung-vor Verpressung Verpressung Kurztakt Etage Kurztakt Etage C 1 0,0784 -1,1428
-6,375 -1,0644 -6,2966 C 2 0,643 -0,32 -4,255 +0,323 -3,612 C 3 0,687 -0,2963 -2,5404
+0,3907 -1,8534 C 4 0,763 -0,2222 -1,964 +0,5408 -1,201 C 5 0,887 -0,1333 -0,8163
+0,7537 +0,0707 C 5/2 0,8695 -0,1666 -0,8102 +0,7029 +0,0593 T 1 0,7169 -0,3333
-1,9153 +0,3836 -1,1984 T 2 0,6174 -0,3636 -3,0249 +0,2538 -2,4075 T 3 0,6492 -0,3478
-2,9117 +0,3014 -2,2625 T 4 0,7721 -0,2162 -1,8145 +0,5559 -1,0424 T 5 0,4153 -0,5714
-4,3727 -0,1561 -3,9574 T 6 0,7491 -0,2759 -1,8593 +0,4732 -1,1102
Tabelle
V Bezeichnung der Ausgangs-B- B-Zeit-Rest nach B-Zeit-überschreitung Tränk- oder
Beschich- Zeit bei Irrrprägnierung vor durch Verpressung tungsharzkomposition 1400C
(sec) Verpressung (sec) (sec) B 140°C tgα. B140°C (tgα + tgß). B140°C
Kurztakt Etage C 1 63 4,94 -67,0 -396,7 C 2 135 86,8 +43,6 -487,6 C 3 150 103,1
58,6 -278,0 C 4 215 164,0 +116,3 -258,2 C 5 495 439,1 +373,1 + 35,0 C 5/2 390 338,9
+274,1 + 23,1 T1 185 132,6 + 71,0 -221,7 T 2 110 67,9 + 27,9 -264S8 T 3 140 90,9
+42,2 -316,8 T 4 195 150,6 +108,4 -203,3 T 5 75 31,1 - 11,7 -296,8 T 6 210 157,3
+ 99,4 -233,1 Werte gemäß tgα-Werte gem. tgß-Werte gemäß Seiten Seite 19 den
Seiten 22 und 23 unter e), a) 20 und 21 unter (tg + tgß)-Werte gemäß d) Seite 25
"nach Verpressung" + Werte: B-Zeit-Reste.
-
negative Werte: B-Zeit-Uberschreitung=Härtung