DE60218140T2 - Dekorative laminate und verfahren zur herstellung eines dekorationsblattes - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft dekorative Laminate und ein Verfahren zur Herstellung von Dekorlagen zur Verwendung bei der Herstellung dekorativer Laminate.
  • Niederdruck-Laminat, oft als „Niederdruck-Platte" bezeichnet, ist ein wohlbekanntes, industriell wichtiges Produkt im mittleren bis unteren Kostenbereich, das in vielen Industrien verwendet wird, einschließlich der Möbelindustrie. Im Allgemeinen wird es durch ein „Niederdruck" Laminierverfahren ausgebildet, wobei ein geeignetes Trägermaterial und eine dekorative Papier-Decklage verwendet werden, d.h. eine Papier-Dekorlage, die eine durchgängige Farbe oder ein Design, z.B. ein Holzmaserungs-Design, auf ihre Oberfläche gedruckt haben kann, und die mit einem aushärtbaren Harz imprägniert ist, wie zum Beispiel Melamin-Formaldehydharz, oft einfach als „Melaminharz" bezeichnet, irgendein anderes Aminoharz, wie etwa Harnstoff-Formaldehydharz, oder ein ungesättigtes Polyesterharz, und wobei optional eine mit einem ähnlichen Harz imprägnierte Sperrlage zwischen dem Trägermaterial und der Dekorlage eingefügt ist.
  • Das Trägermaterial kann aus einer Vielzahl von Materialien ausgebildet sein, wie etwa mit aushärtbarem Harz impregnierte Papierlagen, häufiger besteht es jedoch aus Sperrholz, Spanplatten, Faserplatten, Pressspanplatten, Waferboard-Platten oder dergleichen. Beispiele solcher Niederdruck-Laminate sind um US-Patent 5.422.168, O'Dell u. a. beschrieben.
  • Dekorative Hochdruck-Laminate sind Laminate, die einer Anzahl entscheidender Industriestandards entsprechen, die von der NEMA veröffentlich werden, d.h. NEMA-Standards. Diese Laminate wurden und werden seit vielen Jahren herkömmlich hergestellt, indem eine Vielzahl von mit verschiedenen thermisch aushärtbaren, synthetischen Harzen imprägnierten Papierschichten gestapelt und unter Hitze und Druck ausgehärtet wird. In der normalen Praxis besteht die Einheit von unten nach oben aus einer Vielzahl, d.h. drei bist acht, Kernschichten aus mit Phenolharz imprägniertem Kraftpapier über denen eine mit Melaminharz imprägnierte Dekorlage liegt. Über der Dekorlage ist oft eine Schutzbelags-Lage vorgesehen. Diese Belagslage, im Folgenden einfach „Belag", ist in dem Laminat nahezu transparent und bietet der Dekorlage einen Schutz.
  • Bei der Herstellung von Niederdruck-Laminat ist es jedoch mühsam und übermäßig kostspielig einen Belag zu verwenden, wobei die niedrigen Kosten des Produkts wichtig sind, was bedeutet, dass viele Druckdesigns aufgrund ihres geringen Abriebswiderstands für eine Verwendung in einem Niederdruck-Laminat ungeeignet sind.
  • Sowohl bei Hochdruck-, als auch bei Niederdruck-Laminaten kann die Dekorlage aus einem qualitativ hochwertigen, pigmentgefüllten Papier mit 81,5 bis 203,75 g/m2 bestehen, welches mit einer Wasser-Alkohol-Lösung eines Melaminharzes imprägniert, getrocknet und teilweise ausgehärtet, und schließlich in Lagen geschnitten wurde. Wie oben zu erkennen ist, kann die Dekorlage vor der Imprägnierung mit dem Harz mit einem dekorativen Design, oder mit einer mittels Rotationstiefdruck oder mit Tintenstrahl bedruckten Nachbildung natürlicher Materialien, wie etwa Holz, Marmor, Leder, etc., bedruckt worden sein. Alternativ weist die Dekorlage eine durchgängige Färbung auf. Herkömmlicher Weise wird Druckfarbe verwendet, um das gedruckte Design auf der Dekorlage zu erzeugen. In den letzten Jahren tendierte die Druckindustrie dazu, Druckfarben, die auf organischen Lösungsmitteln basieren, durch Wasserbasierende Druckfarben zu ersetzen.
  • Beispiele dekorativer Hochdruck-Laminate sind unter anderen in der USP 4.255.480, Scher u.a.; der USP 4.713.138, Ungar u. a.; der USP 5.037.694, Ungar u. a.; der USP 4.499.137, O'Dell u. a.; der USP 4.532.170, O'Dell u. a.; der USP 4.567.087, O'Dell u. a.; der USP 5.344.704, O'Dell u. a.; und der USP 5.545.476, O'Dell u. a. zu finden.
  • Eine Schutzbeschichtung, wie etwa NEVAMAR ARP® und/oder „Armored Protection Plus" wie durch zumindest einige der oben erwähnten Patente, beseitigt oft die Erfordernis eines Belags, um die bedruckte Oberfläche des Hochdruck-Laminats zu schützen. Das Beseitigen des Belags verbessert die visuelle Klarheit der Erscheinung der Dekorlage. Bei den ARP®- und/oder „Armored Protection Plus"-Technologien ist die Oberflächenschicht, welche die Dekorlage vor Abrieb schützt, ein Überzug, der im Verglich zum Belag eine sehr verringerte Dicke aufweist, sodass eine hoch konzentrierte Schicht abreibungsbeständiger Partikel oder andere schützender Partikel, die an die obere Oberfläche der obersten Papierlage – üblicherweise die Dekorlage – gebunden sind, bereitgestellt wird.
  • Bei einigen der vorigen dekorativen Laminate, welche den NEMA-Standards entsprechen, beseitigt eine Schutzbeschichtung, wie etwa die vorerwähnte ARP®, den Bedarf für einen Belag, sodass die bedruckte Oberfläche sehr nahe an der obersten Oberfläche des Laminats liegt, wodurch die Qualität der Bindung zwischen der Druckfarbe und dem Papier zu einem entscheidenden Parameter für die Leistungsfähigkeit des Produkts wird. Die ARP®- und „Armored Protection Plus"-Technologien dienten der Industrie äußerst gut, und dekorative Hochdruck-Laminate, welche ARP® und/oder „Armored Protection Plus" enthielten, übertrafen für gewöhnlich die NEMA-Standards für die Abriebfestigkeit um einiges. Unglücklicher Weise zeigen jedoch einige oberflächenbedruckte Designs, besonders solche, die auf Systemen mit wasserhältiger Druckfarbe basieren, frühzeitig eine inakzeptable Abnutzung, auch wenn die durch solch eine schützende Beschichtung abgedeckt sind.
  • Haftvermittler (Beizen) sind wohlbekannte Zusammensetzungen von verschiedenster Art, die allgemein Verwendung finden, um Farbstoffe an Textilienfasern zu binden, z.B. indem sie sowohl mit den Farbstoffmolekülen, als auch mit den Fasermolekülen Verknüpfungen bilden. Haftvermittler werden in erster Linie mit Farbstoffen verwendet, die „Haftvermittler-Farbstoffe" oder „Pigmentfarben" genannt werden, welche geringe oder keine beizfreie Haftung oder Affinität für Textilfasern aufweisen. „Haftvermittler" oder „Haftvermittler-Farbstoff" sind in „Grant & Hackh's Chemical Dictionary", 5. Auflage (1987) wie folgt definiert:
    Haftvermittler (Mordant): Chemikalie, die verwendet wird, um Farben auf Textilien durch Absorption zu fixieren; z.B. lösliche Salze von Aluminium, Chrom, Eisen, Zinn, Antimon.
    H.-Farbstoff (m. dye): künstliche oder natürliche Farbe für Fasern, welche üblicherweise eine unlösliche Metallverbindung (Pigmentfarbe) mit Metallsalzen (Haftvermittler) ausbildet.
  • Das „Condensed Chemical Dictionary", 9. Auflage, definiert diesen Ausdruck wie folgt:
    Haftvermittler: Eine Substanz, die in der Lage ist, einen Farbstoff an eine Textilfaser zu binden. Der Haftvermittler bildet eine unlösliche Pigmentfarbe (s.d.) in der Faser wobei, die Farbe von dem Metall des Haftvermittlers abhängt. Die wichtigsten Haftvermittler sind trivalente Chrom-Komplexe, metallische Hydroxide, Gerbsäure, etc. Haftvermittler werden mit Säure-Farbstoffen, Basen-Farbstoffen, Direkt-Farbstoffen und Schwefel-Farbstoffen verwendet. Vormetallisierte Farbstoffe enthalten Chrom in dem Farbstoffmolekül. Ein Haftvermittler-Farbstoff ist ein Farbstoff, der die Verwendung eines Haftvermittlers erfordert, um wirksam zu sein.
  • Solche Haftvermittler-Farbstoffe werden auf Zellulose- oder Proteinfasern angewendet, die vorbehandelt worden sind (gebeizt), üblicherweise mit Metalloxiden, um Anziehungspunkte für den später angewendeten Farbstoff zu schaffen. Der Farbstoff bildet mit dem Haftvermittler einen Komplex und kann, in Abhängigkeit von dem bestimmten Metall und der Faser, ein großes Molekül ausbilden, welches weniger dazu in der Lage ist, von der Faser zu desorbieren, oder er kann ein Farbstoffmolekül ausbilden, das, als Ergebnis der Chelatbildung mit dem Metall, an die Faser gebunden ist. Einige wirksame Farbstoffe resultieren aus dem Einführen von Metallen, wie etwa Chrom und Kobalt in Farbstoffmoleküle, um größere Moleküle zu erzeugen; diese Komplexe können gebildet werden, indem ein oder zwei Moleküle eines Farbstoffs mit dem Metall eine Chelatbildung eingehen.
  • Die gebräuchlichsten Haftvermittler für natürliche Farbstoffe sind Alaun (Kaliumaluminiumsulfat), Chrom (Kaliumdichromat oder Kaliumbichromat), blaues Vitriol (Kupfersulfat), Eisensulfat, Zinnchlorid, Natriumdithionit oder Natriumhydrosulfit, Ammoniumhydroxid, Weinstein (Kaliumbitartrat), „Glaubersalz" (Natriumsulfat), Kalk (Kalziumoxyd), Kalilauge (Natriumhydroxid), Oxalsäure, Gerbsäure, Harnstoff, Essig (Essigsäure), und Waschsoda (Natriumcarbonat).
  • Andere verwendete Haftvermittler enthalten Salze von Kupfer, Zinn und anderen Schwermetallen. Noch weitere Haftvermittler enthalten Zitronensäure oder Mischungen eines Aluminiumsalzes, Zitronensäure, und ein Karbonat, wie es etwa in der USP 5.651.795, Gurley u. a., offenbart ist, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Die Ziele der vorliegenden Erfindung werden durch das Behandeln von unbedrucktem Dekorpapier erreicht, oder bevorzugter von oberflächenbedrucktem Dekorpapier, mit einem Haftvermittler, um dekorative Druckfarbe an das Papier zu binden. Bedruckte Papierlagen, bei welchen Druckfarbe durch einen Haftvermittler an die Oberfläche angehaftet wird, sind in der WO99/06219, der JP10/006639, der EP0534634 , der JP55/053591 und der DE19804122 beschrieben. Somit bietet ein erster Aspekt der Erfindung ein dekoratives Laminat, wie etwa eine Niederdruck-Platte oder ein dekoratives Hochdruck-Laminat, welches ein Trägermaterial und eine auf das Trägermaterial laminierte Dekorlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorlage Papier aufweist, welches einen Druck auf seiner Oberfläche hat, und wobei der Druck, beispielsweise aus einer Druckfarbe auf Wasserbasis, auf diese Oberfläche durch das Beisein eines Haftvermittlers bleibend angehaftet ist, wobei der Haftvermittler vorzugsweise in das Papier imprägniert ist und wobei das Papier mit einem thermisch aushärtbaren Harz imprägniert ist.
  • In einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Anfertigen einer Dekorlage für die Verwendung bei der Herstellung eines dekorativen Laminats der Erfindung vor, welches Verfahren aufweist:
    Bereitstellen eines Dekorpapiers mit einem auf seine Oberfläche gedruckten Muster;
    Behandeln des oberflächenbedruckten Dekorpapiers mit einem Haftvermittler; und
    welches Verfahren weiters aufweist, das Dekorpapier mit einem thermisch aushärtbaren Harz zu imprägnieren, und wobei der Haftvermittler vorzugsweise in einer Imprägnierungslösung des thermisch aushärtbaren Harzes enthalten ist, wobei die Behandlung der Dekorlage mit dem Haftvermittler durchgeführt wird, indem die Dekorlage mit der thermisch aushärtbaren Lösung, welche den Haftvermittler enthält, imprägniert wird; oder
    wobei der Haftvermittler vor der Imprägnierung mit Harz aufgenommen wird.
  • Das Papier wird behandelt, indem das unbedruckte oder vorzugsweise vorbedruckte Papier mit einer Lösung des Haftvermittlers imprägniert wird, indem das Papier in eine Lösung des Haftvermittlers eingetaucht wird, oder indem das Papier mit einer Lösung des Haftvermittlers beschichtet wird, vorzugsweise vor der Harzimprägnierung. Selbstverständlich muss das Dekorpapier anschließend bedruckt werden, wenn es anfänglich, zu der Zeit der Behandlung mit dem Haftvermittler, unbedruckt ist; es ist bevorzugt, das Papier vorher zu bedrucken. Alternativ wird der Haftvermittler vorzugsweise zu der herkömmlichen Laminierharz-Formulierung hinzugefügt, z.B. wird der Haftvermittler zu der Melaminharz-Lösung hinzugefügt, die verwendet wird, um die vorbedruckte Lage zu imprägnieren. Dieses letztere Verfahren beseitigt einen zusätzlichen Haftvermittler-Behandlungsschritt und vereinfacht das Verfahren.
  • Es wurde gemäß der vorliegenden Erfindung überraschender Weise entdeckt, dass Haftvermittler verwendet werden können, um Druckfarben an Papier zu binden, sogar wenn das Papier vorbedruckt ist, was in einem Test dazu führte, dass der Abnützungswiederstand des Druckdesigns auf dem Bedruckten Papier von 25 Abriebzyklen auf einem Taber-Abrader auf über 500 Zyklen verbessert wurde. Überraschender Weise wurde auch herausgefunden, dass bestimmte Ausführungsformen von ARP®- und/oder „Armored Protection Plus"-Laminaten (siehe USP 5.344.704, O'Dell u.a.), die bereits einen hervorragenden Abnutzungswiderstand zeigten, sehr verbessert werden konnten, indem ein Haftvermittler verwendet wurde, um die Druckfarbe an das Papier zu binden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das bedruckte Papier in eine Lösung des Haftvermittlers getaucht, etwa eine 5%-Zitronensäurelösung, bei etwa 121°C Getrocknet und als oberste Lage in einem herkömmlichen Hochdruck- oder Niederdruck-Laminierverfahren verwendet. Alternativ wird eine Haftvermittlerlösung angewendet, indem das Papier beschichtet, das Papier getrocknet und das Papier auf einer Rolle wieder aufgerollt wird, um in dem herkömmlichen Laminierverfahren verwendet zu werden. Im Allgemeinen wird der Haftvermittler in diesen Fällen in einer Menge von etwa 0,009 bis 0,093 g/m2 des Papiers angewendet, insbesondere bei der Herstellung von dekorativem Mehrzweck-Hochdruck-Laminat. Es ist jedoch eine breitere Spanne nutzbar, d.h. 0,0045 bis 0,28 g/m2 In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Haftvermittler, z.B. Calciumacetat, in der Laminierharz-Lösung enthalten, die in die Drucklage, die bei der Herstellung von Niederdruck-Platten oder von dekorativem Hochdruck-Laminat als oberste Schicht verwendet wird, imprägniert wird.
  • In dieser Ausführungsform wird das Papier nach dem Imprägnieren auf übliche Weise getrocknet. Calciumacetat ist ein bevorzugter Haftvermittler für die Verwendung in Verbindung mit einem Harz, das säurekatalysiert ist. Die minimal wirksame Menge von Calciumacetat-Haftvermittler ist etwa 0,359 g/m2. Das Einbeziehen des Haftvermittlers in das Harz ist die am meisten bevorzugte Handlung, da dies einen zusätzlichen und einzelnen Haftvermittler-Behandlungsschritt und einen darauf folgenden Schritt zur Trocknung oder teilweisen Trocknung vermeidet und daher betrieblich am wenigsten kostspielig ist.
  • Es kann eine breite Vielfalt an Haftvermittlern verwendet werden. Bisher wurden Zitronensäure, Aluminiumphosphat, Calciumacetat, Aluminiumsulfat, Natriumformiat, und eine Zirkonium-Verbindung, die von der MEI Corp., New Jersey, unter dem Namen Protec ZA7 verkauft wird, erfolgreich getestet. Andere Haftvermittler können in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung routinemäßig auf ihre Eignung getestet werden.
  • In ähnlicher Weise können auch die Mengen solcher Haftvermittler routinemäßig getestet werden. Im Allgemeinen liegt jedoch die minimale wirksame Menge bei etwa 0,1%, Basierend auf dem Gewicht des bedruckten Papiers. Dieses Minimum wird jedoch in Abhängigkeit von einigen Variablen variieren, einschließlich der Druckfarbe, der Menge der beim Drucken verwendeten Druckfarbe, der Beschaffenheit und des Gewichts des Dekorpapiers, der bestimmten verwendeten Laminierharz-Lösung, und des bestimmten ausgewählten Haftvermittlers. Vom Standpunkt der erzielten Verbesserung des Abnutzungswiderstandes scheint es keine Maximalmenge für den Haftvermittler zu geben, andererseits werden jedoch bei einer Verwendung von mehr als etwa 1% Haftvermittler, Basierend auf dem Gewicht des bedruckten Papiers, keine Vorteile erzielt, und mit der Verwendung zunehmender Mengen steigen die Kosten; und das nachträgliche Formen des Laminats wird bei Mengen, die etwa 5,38 g/m2 übersteigen negativ beeinflusst, wenn Calciumacetat oder andere Haftvermittler, die säurehaltiger sind als das Harz, in Verbindung mit einem basischen Harz als Haftvermittler verwendet werden. Des Weiteren ist die Maximalmenge des Haftvermittlers auch durch die Löslichkeit des Haftvermittlers in der verwendeten Lösung beschränkt, da unaufgelöster Haftvermittler das Druckdesign verschleiern würde.
  • Mit Ausnahme der Haftvermittler-Behandlung des Papiers, sowie gewisser anderer bevorzugter Änderungen der Zusammensetzung, die unten erwähnt sind, sind die Laminate der vorliegenden Erfindung gemäß den Standardpraktiken passend hergestellt und haben dementsprechend einen herkömmlichen Aufbau. Dekoratives Hochdruck-Laminat kann zum Beispiel 2 bis 8 Kernlagen enthalten, die aus einem mit Phenolharz imprägnierten Kraftpapier gebildet sind, und eine mit Melaminharz imprägnierte, bedruckte Dekorlage darüber aufweisen, wobei die Dekorlage, wie oben erwähnt, mit einem Haftvermittler behandelt worden ist. Das fertige dekorative Hochdruck-Laminat wird auf herkömmliche Weise hergestellt, etwa indem Kernlagen innerhalb einer geeigneten Presse gestapelt werden, wobei die Dekorlage einer Druckplatten-Matrize gegenüberliegt, und die Einheit so lange einer ausreichenden Hitze und einem ausreichenden Druck unterworfen wird, dass dies ausreicht, um das gewünschte dekorative Hochdruck-Laminat herzustellen, wobei wohlbekannte Parameter für die Temperatur, die Zeit und den Druck verwendet werden, d.h. die Bedingungen für das Pressen sowohl von Hochdruck-Laminaten, als auch von Niedrigdruck-Laminaten sind Standard und wohlbekannt.
  • Die Verwendung eines Haftvermittlers, um die Druckfarbe auf der Papieroberfläche zu verankern ermöglicht gewisse Änderungen in der Zusammensetzung. Insbesondere ist vorzugsweise keine mikrokristalline Zellulose als Bestandteil des Schutzüberzugs enthalten, außer solch ein Überzug wird in einem getrennten Arbeitsschritt aufgebracht. Falls der Haftvermittler als Teil des Laminierharzes auf das bedruckte Papier aufgebracht wird, wird ein anderer Typ von Verdickungs- und Suspendiermitteln verwendet, nämlich einer, der nichtionisch oder kationisch ist, vorzugsweise nichtionisch. Es kann eine Anzahl solcher Verdickungsmittel verwendet werden, einschließlich wasserlöslicher Polymere, wie etwa Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Zellulosederivate, wie etwa Carboxylmethylzellulose, Hydroxypropylcellulose und Methylzellulose, Gummi, wie etwa Alginate, Tone und Kieselpuder. Es werden jedoch bestimmte nichtionische, synthetische Tone beorzugt, wie etwa jene, die auf einem modifizierten synthetischen Magnesiumsilikat mit deutlicher Plättchenstruktur basieren, d.h. eine Art synthetisches Hektorit, wobei Tone dieser Art von Sud Chemie unter dem Markennamen Optigel, oder von LaPorte under dem Markennamen Laponite verfügbar sind. Diese synthetischen Minerale hydratisieren in Wasser und dehnen sich aus, wobei sie gute Verdickungs- und Suspendiermittel bilden, die nicht mit anderen Bestandteilen interagieren. Es können auch Mischungen verschiedener Verdickungs- und Suspendiermittel verwendet werden.
  • Die Grundfunktion solcher Verdickungs- und Suspendiermittel ist es, die Partikel in der Zusammensetzung, insbesondere Aluminiumoxyd, das den ARP®-Schutzüberzug bereitstellt, einfach aufrechtzuerhalten, sodass sie sich nicht während des Beschichtens und Imprägnierens der bedruckten Dekorschicht aus der Harz-Imprägnierungs-Zusammensetzung absetzten. Wenn keine solche Partikel in der Laminierharz-Zusammensetzung vorgesehen sind, dann ist solch ein Verdickungs- und Suspendiermittel nicht notwendig. Wenn es jedoch solche Partikel gibt, und wenn man die vorerwähnte Funktion der Verdickungs- und Suspendiermittel bedenkt, wird zu verstehen sein, dass die Menge der Verdickungs- und Suspendiermittel vorzugsweise minimal gehalten werden sollte, während dennoch eine ausreichende Menge bereitgestellt wird, um die Verdickung und die Suspensierung bereitzustellen. Zuviel Verdickungsmittel kann zu einer unerwünschten Gelierung führen, was das Imprägnieren der Drucklage sehr schwierig macht. Dementsprechend werden, in Abhängigkeit davon, was in der Harz-Imprägnierungs-Zusammensetzung ist, einschließlich des Feststoffinhalts von unausgehärtetem Harz und anderen Bestandteilen, und auch des bestimmten Suspendiermittels oder der Kombination aus ausgewählten Suspendiermitteln, die zu verwendende Menge solcher Suspendiermittel durch Routineexperimente ermittelt.
  • Ein bestimmtes bevorzugtes Suspendiermittel für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist ein synthetisches Magnesiumsilikat, das von Sud Chemie unter dem Markennamen Optigel 5482 verkauft wird. Dieser synthetische Ton enthält einen Verflüssiger, der als ein Netzmittel agiert. Es wurde herausgefunden, dass Optigel 5482 dahingehend leichter zu verwenden ist, dass die größeren Mengen dieses Materials in der Harz-Imprägnierungslösung, die den Haftvermittler enthält, verwendet werden können, ohne dass dies eine Gelierung hervorruft, und es ist besonders bevorzugt, wenn der ausgewählte Haftvermittler Calciumacetat ist.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt auch, die Menge von Aluminiumoxyd in den schützenden ARP®- und „Armored Protection Plus"-Beschichtungen erheblich zu verringern, während zugleich ein besserer Abriebwiderstand bereitgestellt wird. Sehr überraschend ist, und derzeit haben wir keine theoretische Erklärung für diesen Effekt, dass verringerte Mengen der Abriebwiderstandspartikel aus Aluminiumoxyd zu besseren Ergebnissen führen als größere Mengen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der schützenden ARP®- und „Armored Protection Plus"-Beschichtung und der Laminierharz-Zusammensetzung Silica-Gel mit einer mittleren Partikelgröße von etwa der Hälfte der mittleren Partikelgröße des Aluminiumoxyds hinzugefügt. Wenn somit ein Aluminiumoxyd der bevorzugten mittleren Partikelgröße, etwa im Bereich von ungefähr 30–35μm, z.B. 33μm, verwendet wird, um den Hauptteil der abriebfesten Partikel der Schutzbeschichtung bereitzustellen, dann wird Silica-Gel von etwa 15μm als Füllmittel verwendet, um den Bereich zwischen den Aluminiumoxyd-Partikeln aufzufüllen. Dieses Hilfsmittel ermöglicht, die Menge an Aluminiumoxyd-Partikeln um etwa 50–70% zu reduzieren, wobei gleichzeitig eine glattere Schutzbeschichtung bereitgestellt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist besonders für die Herstellung von Niederdruck-Laminat geeignet, da sie auf eine verhältnismäßig günstige Weise einen verbesserten Abnutzungswiderstand bereitstellt, und dies in einem Produkt, bei dem der Abnutzungswiderstand verhältnismäßig schwach ist, wenn es nicht gemäß der Erfindung erzeugt wird.
  • Zur Erläuterung werden die folgenden Beispiele angeführt.
  • Beispiel 1
  • Es wird gemäß dem Verfahren des vorerwähnten USP '168, O'Dell, ein Niederdruck-Laminat hergestellt, wobei die Dekorlage ein gedrucktes Holzmaserungs-Muster an seiner oberen Oberfläche aufweist. Die vorgedruckte Dekorlage wird zuerst mit einer wässrigen Lösung von Zitronensäure mit einem Verhältnis von 0,6 Gew.% Zitronensäure bezogen auf das Papiergewicht imprägniert, und das Papier wird danach getrocknet. Solch ein Papier wird dann gemäß dem Beispiel 1 der '168, O'Dell, weiterverarbeitet. Der Abnutzungswiderstand des resultierenden Niederdruck-Laminats ist wesentlich erhöht.
  • Beispiel 2
  • Ein mit einem Holzmaserungs-Muster an seiner oberen Oberfläche vorgedrucktes Dekorpapier wird mit einer 5%-Lösung Zitronensäure imprägniert, sodass sich 0,8 Gew.% Zitronensäure bezogen auf das Papiergewicht ergibt. Nach dem Trocknen wird das Papier gemäß dem Beispiel 3 der USP '168, O'Dell, weiterverarbeitet. Wiederum ist der Abnutzungswiderstand im Vergleich mit dem in anderer Hinsicht identen Beispiel 3 der ' 168, O'Dell, erheblich verbessert.
  • Beispiel 3
  • Dekoratives Hochdruck-Laminat wird gemäß dem Beispiel 1, Durchlauf 4 der USP 4.255.480, Scher u. a., erzeugt, jedoch wird ein Dekorpapier mit einem Oberflächendruck verwendet, der durch wasserbasierende Druckfarbe aufgebracht ist, und von dem bekannt ist, dass er schwer gegen Abrieb-Abnutzung zu schützen ist. Der Abriebwiderstand wird als unbefriedigend empfunden, obwohl die Oberfläche des Drucks mit einer schützenden Beschichtung überzogen ist.
  • Es wird exakt dasselbe Verfahren ausgeführt, außer dass die bedruckte Dekorlage zuerst mit einer 4%-Lösung Zitronensäure behandelt wird, sodass sie mit 0,5 Gew.% Zitronensäure bezogen auf das Papiergewicht in der Drucklage eingebunden ist. Das Papier wird dann getrocknet und das Verfahren des Beispiels 1, Durchlauf 4 der '480, Scher, wird nochmals durchgeführt. Der Abriebwiderstand ist auf über 500 Zyklen auf dem Taber-Abrader verbessert.
  • Beispiel 4
  • Dekoratives Hochdruck-Laminat wird gemäß dem Beispiel 4 der USP 4.713.138, Ungar u. a., erzeugt, wobei Dekorpapier verwendet wird, das gemäß dem Beispiel 1 von Ungar '138 erzeugt ist, mit folgenden Änderungen. Das Dekorpapier ist ein Oberflächenbedrucktes Papier, von dem bekannt ist, dass es schwierig zu schützen ist, und die Melaminharz-Imprägnierungslösung enthält kein Polyethylenpulver und kein AVICELTM. Anstelle des AVICELTM wird eine Mischung aus Ton und Carboxymethylzellulose als Verdickungs- und Suspendiermittel verwendet. Die Harzlösung enthält weiters als Haftvermittler 0,2% Aluminiumphosphat bezogen auf das Gewicht des Melaminharzes. Der Abnutzungswiderstand des sich ergebenden dekorativen Hochdruck-Laminats ist hervorragend.
  • Beispiel 5
  • Das obige Beispiel 4 wird wiederholt, außer dass die Melaminharz-Impregnierungslösung dem Beispiel 3 von Ungar '138 entspricht, mit den folgenden Änderungen. Wieder wird das Polyethylenpulver eliminiert, als auch das AVICELTM. Anstatt des AVICELTM wird Optigel S482 (ein synthetischer Magnesiumsilikat-Ton) als Verdickungs- und Suspendiermittel verwendet. Als Haftvermittler wird 0,25%, bezogen auf das Gewicht des Melaminharzes, von Protec ZA7 verwendet, eine Zirkonium-Verbindung, die von der MEI Corp. vertrieben wird. Das sich ergebende dekorative Hochdruck-Laminat weist einen hervorragenden Abriebwiderstand auf.
  • Beispiel 6
  • Es wird das Beispiel 5 wiederholt, wobei Kieselpuder anstatt von Optigel S482 verwendet wird. Obwohl im Bezug auf den Abriebwiderstand gute Ergebnisse erzielt werden, ist die Verarbeitung in Beispiel 5 im Vergleich zu Beispiel 6 leichter.
  • Beispiel 7
  • Eine Melaminharz-Lösung in einer Menge von 510,75g bei 55% Feststoff wurde für 30 Sekunden bei hoher Geschwindigkeit in einem Mischer vom KD-Mill-Typ mit 27,28g Optigel 5482 (25%-Lösung in Wasser) gemischt. Als nächstes wurden 0,2% (1,0 g) bis 0,5% (2,5g) Calciumacetat als Haftvermittler hinzugefügt, bezogen auf das Gewicht des Melaminharzes. Das Mischen wurde bei hoher Geschwindigkeit für 2 Minuten fortgesetzt. Als nächstes wurden 0,1g Agitan 305 Entschäumer, 0,16g Trennmittel und 0,16g Netzmittel hinzugefügt, und das Mischen wurde bei niedriger Geschwindigkeit fortgesetzt, ohne ein Schäumen zu verursachen.
  • Als nächstes wurde 5,68g gesiebtes Aluminiumoxyd mit einer mittleren Partikelgröße von 33 μm hinzugefügt, und 30 Sekunden Später wurden 8,52g Silika-Gel (Syloid 620) mit einer mittleren Partikelgröße von 12 μm hinzugefügt. Schließlich wurde ein Aushärtekatalysator für das Melaminharz in die Melaminharz-Beschichtungs- und -Imprägnierungs-Zusammensetzung gemischt.
  • Eine Drucklage, von der bekannt ist, dass sich schwierig von abreibender Abnutzung zu beschützen ist, wurde dann mit der so vorbereiteten Melaminharz-Zusammensetzung imprägniert und überzogen. Nach dem Trocknen wurde die Drucklage verwendet, um dekoratives Hochdruck-Laminat zu erzeugen. Das resultierende deokrative Hochdruck-Laminat war ein universales oder nicht nachträglich formbares Laminat mit exzellentem Abriebwiderstand.
  • Die Zugabe von Silica-Gel bietet einen guten Abriebwiderstand, trotz des geringen Beladungsniveaus (0,2–0,5%) des Calciumacetats als Haftvermittler in der Harzformulierung. Auch half die Verwendung des Silica-Gels als Füllmittel, um den Bereich zwischen den größeren Aluminiumoxyd-Partikeln aufzufüllen, das Beladungsniveau des Aluminiumoxyds im Melaminharz um zumindest 50% zu verringern. Das Silica-Gel diente auch als schützende Zwischenlage zwischen dem Laminat und der Pressplatte und führte zu einer großen Verringerung der Abnutzung der Platte. Das Silica-Gel beseitigt auch jegliche Notwendigkeit für vorgehärtete Harzpartikel, wie bei der USP '704, O'Dell, in der Melaminharz-Formulierung.
  • Beispiel 8
  • Das obige Beispiel 7 wurde wiederholt, jedoch unter Verwendung von 4,25g Optigel S482-Pulver anstatt der 27,28g Optigel-Lösung. Das Optigel S482-Pulver wurde für 5 Minuten bei hoher Geschwindigkeit in einem Mischer vom KD-Mill-Typ in die Melaminharz-Lösung gemischt. Wieder war der verwendete Bereich des Calciumacetats als Haftvermittler das niedrige Beladungsniveau von 0,2–0,5%. Das dekorative Hochdruck-Laminat, das als Ergebnis dieser Formulierung erzeugt wurde, ist nicht nachträglich verformbar, oder von der universellen Sorte, und hatte einen exzellenten Abriebwiderstand.
  • Beispiel 9
  • Beide Beispiele 7 und 8 wurden wiederholt, außer dass die Harzlösung weiters bezogen auf das Gewicht des Harzes 5% Diethylenglycol oder bezogen auf das Gewicht des Harzes 5% Caprolactumlösung (wird von Borden unter dem Markennamen Astro Add CL verkauft) als Harz-Weichmacher enthielt. Das resultierende Hochdruck-Laminat war nachträglich verformbar und hatte einen exzellenten Abriebwiderstand.
  • Beispiel 10
  • Beide Beispiele 7 und 8 wurden wiederholt, außer dass die Melamin-Harzlösung in einem Ausmaß von 510,75 g bei 55% Feststoffen 5g Calciumacetat enthielt, d.h. der Haftvermittler lag in Beladungsniveaus vor, die größer waren als 0,5%, jedoch 1% bezogen auf das Gewicht des Harzes nicht überschritten. Weiters wurde der Harzformulierung kein Silica-Gel hinzugefügt. Die Beladung mit Aluminiumoxyd wurde von 5,68g auf 14,2g erhöht. Da kein Silica-Gel in dem Harz vorhanden war, wurden 14,2g vorgehärtete Melaminharz-Partikel (ein Verhältnis von 1:1 mit dem Aluminiumoxyid-Gries) zu dem Melaminharz hinzugefügt, um die Platten vor übermäßiger Abnutzung zu schützen. Das resultierende dekorative Hochdruck-Laminat war ein universelles Laminat, oder von der nicht nachträglich verformbaren Sorte, mit einem exzellenten Abriebwiderstand.
  • Bei diesem höheren Beladungsniveau von Calciumacetat (0,5–1,0%) in der Melaminharz-Imprägnierungslösung, erzeugt der Haftvermittler von selbst einen exzellenten Abriebwiderstand und erfordert keine Anwesenheit von Silica-Gel. Ein Nachteil dieser Formulierung ist jedoch, wenn ein Melaminharz verwendet wird, das weniger sauer ist, as der Haftvermittler, dass das hohe Niveau von Calciumacetat aufgrund der sauren Eigenschaften des Haftvermittlersalzes eine hohe Verschiebung des Harz-pH-Werts bewirkt; Daher müsste man eine erheblich größere Menge an Weichmachern hinzufügen, um ein nachträglich verformbares Laminat zu erhalten.

Claims (9)

  1. Dekoratives Laminat, wie etwa eine Niederdruck-Platte oder ein dekoratives Hochdruck-Laminat, welches ein Trägermaterial und eine auf das Trägermaterial laminierte Dekorlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorlage Papier aufweist, welches einen Druck auf seiner Oberfläche hat, und wobei der Druck, beispielsweise aus Tinte auf Wasserbasis, auf diese Oberfläche durch das Beisein eines Haftvermittlers bleibend angehaftet ist, wobei der Haftvermittler vorzugsweise in das Papier imprägniert ist und wobei das Papier mit einem thermisch aushärtbaren Harz imprägniert ist.
  2. Dekoratives Laminat nach Anspruch 1, wobei die Papierlage aus Zellulose gebildet ist.
  3. Dekoratives Laminat nach Anspruch 1 oder 2, welches weiters eine schützende Oberschicht aufweist, die Harz und abnutzungsresistente Partikel aufweist.
  4. Dekoratives Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Haftvermittler Zitronensäure, Natriumformiat, Calciumacetat oder Aluminiumphosphat ist.
  5. Dekoratives Hochdruck-Laminat nach Anspruch 3, wobei die abnutzungsresistenten Mineralpartikel größere Partikel und kleinere Partikel aufweisen, wobei die kleineren Partikel einen mittleren Partikeldurchmesser von etwa der Hälfte der großen Partikel aufweisen.
  6. Dekoratives Hochdruck-Laminat nach Anspruch 5, wobei die größeren Partikel Aluminiumoxid-Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 30 bis 35 μg sind, und die kleineren Partikel Silicagel-Partikel sind.
  7. Dekoratives Laminat nach Anspruch 1, welches aus einer Steifheit verleihenden Kernschicht als Trägermaterial, sowie einer dekorativen Papierlage besteht, welche ein gedrucktes Muster als die Dekorlage auf einer Oberfläche davon aufweist, und mit einem duroplasten Harz imprägniert ist, wobei die dekorative Papierlage mit einem Haftvermittler behandelt wurde, und der Haftvermittler vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,0045 bis 0,28 g/m2 Papier angewendet wurde.
  8. Verfahren zum Anfertigen einer Dekorlage für die Verwendung bei der Herstellung eines dekorativen Laminats nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Dekorpapiers mit einem auf seine Oberfläche gedruckten Muster; Behandeln des oberflächenbedruckten Papiers mit einem Haftvermittler; und welches Verfahren weiters aufweist, das Dekorpapier mit einem thermisch aushärtbaren Harz zu imprägnieren, und wobei der Haftvermittler vorzugsweise in einer Imprägnierungslösung des thermisch aushärtbaren Harzes enthalten ist, wobei die Behandlung der Dekorlage mit dem Haftvermittler durchgeführt wird, indem die Dekorlage mit der thermisch aushärtbaren Lösung, welche den Haftvermittler enthält, imprägniert wird; oder wobei der Haftvermittler vor der Imprägnierung mit Harz aufgenommen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Haftvermittler Aluminiumphosphat, Calciumacetat, Aluminiumsulfat, Natriumformiat, Zirkoniumsalze, Kaliumaluminiumsulfat, Kaliumdichromat oder -bichromat, Kupfersulfat, Eisensulfat, Zinnchlorid, Natriumdithionit, Natriumhydrosulfit, Ammoniumhydroxid, Kaliumbitartrate, Natriumsulfat, Calciumoxid, Natriumhydroxid, Oxalsäure, Tannin, Harnstoff, Essigsäure, Natriumcarbonat, Eisensalze, Kupfersalze, Zinnsalze, Zitronensäure, Calciumacetat, oder eine Mischung davon ist.
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