DE4437118A1

DE4437118A1 - Basispapier für dekorative Beschichtungssysteme

Info

Publication number: DE4437118A1
Application number: DE4437118A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Chem Dr Harms; Christa Dipl Chem Dr Schnieder; Wolf-Dieter Dipl Chem Schroeer
Original assignee: Technocell Dekor GmbH and Co KG
Current assignee: Technocell Dekor GmbH and Co KG
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1994-10-05
Publication date: 1996-04-11
Also published as: EP0705939A1; US5679219A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Basispapier für deko rative Beschichtungssysteme insbesondere Schichtpreßstoffe, Dekorfolien und Vorimprägnate.

Schichtpreßstoffe sind Laminate, die durch Verpressen mehre rer imprägnierter, aufeinander geschichteter Papiere entste hen und die im allgemeinen eine Melaminharz- oder Polyester harzoberfläche aufweisen. Diese kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen und auf verschiedenen Unterlagen verankert sein. Das klassische Laminat besteht nur aus Papier und Harz, wobei die dickenbestimmende Unterlage aus phenolgetränkten Kraftpapieren besteht. Es ist aber auch bekannt, verschiedene Holzmaterialien als Unterschichten zu verwenden. Hierfür wer den beispielsweise Hartfaser- und Holzspanplatten sowie Sperrholz eingesetzt.

Papierlaminate bestehen im allgemeinen aus melaminbeharztem, transparentem Overlay-Papier, melaminbeharztem, gefärbtem und/oder bedrucktem Dekorpapier, melaminbeharztem, opakem Barrierepapier und phenolbeharztem Kraftpapier.

Kombinierte Laminate bestehen üblicherweise aus Overlay-Pa pier, Dekorpapier, Barrierepapier oder Kraftpapier und Hartfaser- oder Spanplatten.

Barrierepapiere werden als Sperrschichten zwischen den Phe nolpapieren und der Dekoroberschicht eingesetzt, um das Durchscheinen der braunen Kernschicht sowie das Durchdringen von Phenolharz in die Dekorschicht zu verhindern. Sie werden aus hochgebleichten Sulfat- oder Sulfitzellstoffen herge stellt, wobei neben guter Naßfestigkeit und Saugfestigkeit auch eine sehr gute Opazität verlangt wird.

Übliche Dekorpapiere werden aus hochweißem Sulfatzellstoff höchster Reinheit hergestellt. Es werden an die Dekorpapiere eine ganze Reihe spezieller Anforderungen gestellt. Hierzu gehören:

- hohe Opazität, um eine bessere Abdeckung der Unterlage zu gewährleisten,
- gleichmäßige Formation und Granimatur zur Gewährleistung von gleichmäßiger Harzaufnahme,
- hohe Reinheit und Gleichmäßigkeit der Farbe zur Gewähr leistung einer guten Reproduzierbarkeit des später auf das Dekorpapier aufgedruckten Musters,
- hohe Lichtbeständigkeit,
- hohe Naßfestigkeit zur Gewährleistung eines reibungs losen Imprägniervorganges,
- entsprechende Saugfähigkeit zur Erlangung des erforder lichen Harzsättigungsgrades.

Um alle oben erwähnten Anforderungen zu erfüllen, müssen bei der Herstellung dieser Papiere hochwertige Rohmaterialien, Füllstoffe und Hilfsstoffe eingesetzt sowie entsprechende Produktionsbedingungen eingehalten werden.

Die für Dekorpapiere so wichtige Opazität wird durch hohe Füllstoffanteile erreicht. Als Füllstoffe eignen sich Weiß pigmente wie Zinksulfid und Titandioxid. Aber auch andere Füllstoffe, wie Calciumcarbonat können eingesetzt werden. Zinksulfid verleiht dem Papier eine ausgezeichnete Lichtecht heit (Lichtbeständigkeit). Neben seiner relativ schlechten Retention im Papier besteht jedoch zusätzlich die Gefahr der Zersetzung unter Schwefelwasserstoffabspaltung bei den übli chen sauren pH-Verhältnissen im Papierstoff.

Von den verschiedenen Titandioxidpigmenten eignet sich der Rutiltyp besonders gut. Der Nachteil dabei ist sein hoher Preis. Bei TiO₂-Gehalten bis zu 45 Gew.-% im Dekorpapier ist es deswegen besonders wichtig, eine maximale Retention des Pigments zu gewährleisten.

Um eine gute Retention der Füllstoffe zu erreichen, werden der Papiermasse verschiedene Retentionsmittel zugegeben. Zu solchen Retentionsmitteln gehören beispielsweise Poly acrylamid (Khim. Pererabotka Drev. Ref. Inform. no. 12: 9-10, 1967) und Polycarbonsäuren.

Die bekannten Papiere für Schichtpreßstoffe sind bezüglich der an sie gestellten Anforderungen immer noch verbesserungs fähig. Dies gilt auch für den Weißgrad Opazität und Lichtbe ständigkeit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Basispapier für dekorative Beschichtungssysteme zu schaffen, das hervor ragende Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf Opazität und Lichtbeständigkeit, aufweist.

Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Basispapiers für dekorative Beschichtungssysteme vorzuschlagen, nach dem die eingangs beschriebenen Eigenschaften verbessert und eine bessere Retention des Füllstoffs erreicht werden können.

Unter dem Begriff "dekorative Beschichtungssysteme" werden im Rahmen der Erfindung sowohl Schichtpreßstoffe wie Dekorpapie re und Barrierepapiere als auch Dekorfolien und Vorimprägnate verstanden.

Die Aufgabe wird durch ein Basispapier gelöst, das aus einer Papiermasse gebildet ist, die zusätzlich zu wenigstens einem Füllstoff und einem naßfest machenden kationischen Harz anio nische anorganische Partikeln enthält.

Die anionischen anorganischen Partikeln können insbesondere aus der Gruppe der kolloidalen Kieselsäure, der kolloidalen aluminiummodifizierten Kieselsäure oder des kolloidalen na trium- oder aluminiummodifizierten Silikats ausgewählt wer den.

Die Menge der anionischen anorganischen Partikeln in der Pa piermasse kann in einer besonderen Ausgestaltung der Erfin dung bis zu 0,5 Gew.-% betragen. Besonders bevorzugt ist der Mengenbereich 0,01 bis 0,25 Gew.-%. Die Mengenangaben beziehen sich auf den Zellstoffaseranteil.

Als Füllstoff eignen sich beispielsweise Titandioxid, Zink sulfid, Calciumcarbonat, Kaolin (China-Clay), Talkum oder Mi schungen daraus.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein mit Al₂O₃ oberflächenbehandeltes Rutil-Titandioxid einge setzt.

Die Menge des Titandioxids in der Papiermasse beträgt zwi schen 1 bis 55 Gew.-%, insbesondere aber 25 bis 45 Gew.-%.

Als Naßfestmittel können Melamin-Formaldehyd-Harze, Polyamin- oder Polyamidderivate in Mengen von 0,3 bis 2 Gew.-% einge setzt werden.

In der Papiermasse können zusätzlich auch noch andere Stoffe wie organische und anorganische Buntpigmente und Farbstoffe, optische Aufheller und Dispergiermittel enthalten sein.

Die erfindungsgemäßen Basispapiere werden in bekannter Weise mit Hilfe einer Papiermaschine in einem Grammaturbereich von 50 bis 200 g/m² hergestellt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können die verschiedenen Komponenten in unter schiedlicher Reihenfolge und an verschiedenen dem Papierher steller bekannten Stellen der Zellstoffsuspension zugefügt werden. Im Hinblick auf die Erzielung optimaler Ergebnisse werden bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die anionischen anorganischen Partikeln dem sogenannten Dünn stoff vor dem Stoffauflauf zugeführt.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher er läutert.

Beispiel 1 und 2

Eine Mischung aus 80 Gew.-% Laubholz-Sulfatzellstoff und 20 Gew.-% Nadelholz-Sulfatzellstoff wurde bei einer Stoffdichte von 4% bis zu einem Mahlgrad von 38° SR gemahlen. Der Zell stoffsuspension wurden dann Stoffe entsprechend Tabelle 1 zu gesetzt und daraus ein ca. 70 g/m² schweres Basispapier ge fertigt.

Tabelle 1

Die Versuche wurden auch mit anderen Zellstoffsuspensionen durchgeführt. Der erfindungsgemäße Effekt wurde auch hier be stätigt.

Versuchsbeispiele V1-V3

Einer Zellstoffsuspension wie in den Beispielen 1 und 2 wur den folgende Stoffe zugesetzt:

Tabelle 2

Prüfung der gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten Basispapiere

Von den gefertigten Papierproben wurde jeweils ein Teil un behandelt belassen und geprüft, ein anderer Teil wurde in be kannter Weise mit Melamin-Formaldehyd-Harz imprägniert, zu entsprechenden Schichtstoff-Mustern verpreßt (1 Lage imprägniertes Basispapier, 4 Lagen Phenolpapier, 1 Lage Ge genzug, 140°C, 900 N/cm²) und untersucht.

Zur Bewertung wurden folgende Prüfverfahren herangezogen:

Retention (%)

Die Retention wurde nach der von der Fa. Paper Research Mate rials, Inc. entwickelten "Britt" Dynamic Drainage Jahr Me thode (DDJ-Methode) ermittelt. Die Prüfung wurde an unbe handelten Papieren vorgenommen.

Lichtechtheitstest

Die Schichtstoffmuster (4,5 × 10 cm) wurden mit Hilfe eines Xenon-Hochdruckstrahlers (150 000 Lux) für die Dauer von 96 Stunden einer Bestrahlung mit einem Hell-Dunkelwechsel 1 : 1 ausgesetzt. Zur Begutachtung der Lichtechtheit wurde an den Schichtstoffmustern die Helligkeit L nach DIN 6174 vor und nach dem Xenon-Text gemessen. Je größer der Zahlenwert L ist, desto höher ist die Helligkeit.

Die Helligkeitsmessung erfolgte mit Hilfe des Elephro 2000 Farbmeßgeräts (Fa. Data Color).

Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Wie aus der Tabelle ersichtlich, ist die Lichtstabilität (L) bei den erfindungsgemäßen Basispapieren höher als in den Papieren ohne Zusatz von anionischen anorganischen Partikeln (V1) oder in Papieren mit üblichen Retentionsmitteln (V2, V3).

Auch eine Erhöhung der Gesamtretention und dadurch ein besse rer Nutzungsgrad des Füllstoffs und eine daraus folgende sauberere Kreislaufführung kann bei der erfindungsgemäßen Papierherstellung erreicht werden.

Tabelle 3

Prüfergebnisse

Claims

1. Basispapier für dekorative Beschichtungssysteme, das aus einer Papiermasse gebildet ist, die neben Cellulosefasern wenigstens einen Füllstoff und ein naßfest machendes katio nisches Harz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Papier masse zusätzlich anionische anorganische Partikeln enthält.

2. Basispapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anionischen anorganischen Partikeln eine kolloidale Kie selsäure, eine kolloidale aluminiummodifizierte Kieselsäure oder ein natrium- oder aluminiummodifiziertes Silikat sind.

3. Basispapier nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß die Menge der anionischen anorganischen Partikeln bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,25 Gew.-%, beträgt, be zogen auf den Zellstoffaseranteil.

4. Basispapier nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Füllstoff Titandioxid, Calciumcarbonat, Kaolin, China-Clay, Talkum oder eine Mischung daraus ist.

5. Basispapier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Titandioxids in der Papiermasse zwischen 1 bis 55 Gew.-%, insbesondere 25 bis 45 Gew.-%, beträgt.

6. Verfahren zur Herstellung eines Basispapiers für dekora tive Beschichtungssysteme aus einer Zellstoff, Füllstoff, we nigstens ein naßfest machendes kationisches Harz sowie gege benenfalls weitere Zusatzstoffe enthaltenden Papierstoffsus pension, dadurch gekennzeichnet, daß der Papierstoffsuspen sion anionische anorganische Partikeln zugesetzt werden und aus dieser Suspension ein Papier gefertigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Titandioxid, Calciumcarbonat, Kaolin, China- Clay, Talkum oder eine Mischung daraus ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die anionischen anorganischen Partikeln eine kolloidale Kieselsäure, eine kolloidale aluminiummodifizierte Kiesel säure oder ein kolloidales natrium- oder aluminiummodifizier tes Silikat sind.

9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die anionischen anorganischen Partikeln im Dünnstoff und/oder kurz vor dem Stoffauflauf zugesetzt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die anionischen anorganischen Partikeln im Dickstoff zu gesetzt werden.