EP0009473B1 - Heiss nachformbare, dekorative Kunstharz-Schichtpressplatte - Google Patents
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Classifications
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- D—TEXTILES; PAPER
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- D21H5/0085—Paper for surface-protection and decorative purposes, e.g. pressure laminates
- D21H5/0087—Aspect concerning the core layer(s)
Definitions
- the invention relates to a hot-moldable, decorative synthetic resin laminate of the so-called “postforming quality”, which is composed of a plurality of papers pressed together and impregnated with thermosetting binders, one of which forms one or more core layers which are papers impregnated with postforming-quality phenolic resin .
- thermosetting binders which, after the sheets have been produced in the hot-pressing process, still have a certain thermoplasticity at a specific deformation temperature, which is usually above the hot-pressing temperature.
- laminated boards of »postforming quality « are increasingly used in the furniture industry for coating structures whose surfaces to be coated have circular cylindrical areas or rounded edges; they are to do this by heating to the deformation temperature and bending over z. B. brought a template into its final shape and glued to the surface to be coated.
- US-A-3372084 proposes to optimize the paper quality of the decorative or overlay papers used.
- the papers used can, for. B. Cotton intermixed papers.
- Such an optimization of the decorative or overlay papers fits with the existing view that the decisive weak point, which limits the deformability of laminated boards of the "postforming quality" from the side of the paper qualities used, is the paper layer on the convex surface of the curved plate comes to rest, which in most cases is the decorative or overlay paper.
- the object on which the invention is based is to provide a hot-re-formable laminated sheet which is composed of a plurality of papers pressed together and impregnated with thermosetting binders, one of which forms one or more core layers which are papers impregnated with postforming-quality phenolic resin, and in which a deformation by even smaller bending radii, namely of about 3-4 mm, is achieved than in the known plates of this type.
- the hot-reshapable laminated plastic sheet according to the invention which is characterized in that the core layer papers are smooth papers of high absorbency with a tear length of less than 4000 m and which, when impregnated, have a resin application which is sufficiently high to achieve the desired deformability in the range of 35 to 150 wt .-% solid resin, based on the raw paper weight used.
- An additional advantage of the invention is surprisingly that, under otherwise identical conditions, namely in particular the same plate thickness and the same bending radius, higher deformation rates can be achieved with the laminated sheet according to the invention than with the known “postforming” synthetic laminated sheets.
- the core layer papers of high absorbency are unsatinated papers, the base paper densities of which are less than 0.5 g / m 2 .
- the core layer papers are sulfite pulp papers, papers which contain pulp produced and subsequently bleached by the sulfate process, or papers which contain cotton sinters.
- Resin laminate sheets which contain cotton sintered paper as core layer papers are known from US-A-4 061 823, but these sheets are not hot-moldable laminate sheets which contain postforming-quality phenolic resins in the core layers; The use of the cotton sintered paper for the core layers takes place here for the purpose of reducing the tool wear that occurs when processing laminated sheets.
- a customary known thin laminated sheet of »postforming quality « consists of a decor structure and the core structure.
- the core structure consists of z. B. from two pieces of sodium kraft paper (180 g / m 2 ) with a phenolic resin application of 70 g / m 2,
- the resins used to impregnate these papers are so-called “postforming resins”, which become plastic at a deformation temperature of around 150 to 200 ° C.
- the core layer papers used are sodium kraft papers, which, for. B. with a certain quality and a basis weight of 180 g / m 2 have a not very high absorbency, which is related to a low air permeability (14-19 s according to Gurley) and their relatively high density of 0.6 g / cm 3 .
- deformable decorative laminated sheets of small thickness (approximately between 0.5 and 0.85 mm) can be produced, which after heating up a temperature of about 150 to 200 ° C can be bent around a mandrel of 6 mm (3 mm bending radius) without cracks appearing in the decorative surface. All of these papers have shorter tear lengths compared to sodium kraft paper, the values of which are less than 4000 m.
- a low base paper density of less than 0.5 h / cm 2 can also be an indication of a higher fluffiness and thus a higher absorbency.
- Nos. 1 to 3 relate to the prior art, No. 5 a borderline case in which the intended goal was not achieved, and Nos. 4 or 6 to 9 synthetic resin laminate sheets according to the invention, the identification or Test data in the connected table are compared for comparison.
- a dyed-through decorative paper with 120 g / m 2 basis weight and 120 g / m 2 melamine resin application is used as the decorative structure, as described at the beginning under point b.
- the core layer papers used for Examples 1 to 3 are sodium kraft papers, as are customary in the production of standard qualities of synthetic resin laminate (indicated in the table with NKP), for example 4 sodium kraft papers made from bleached sulfate pulp (GNKP), for the Examples 5 and 6 of satin-finished cellulose sulfite papers (ZSP) and for Examples 7 to 9 cotton inter-papers with 50% linters content (BWMP) with the characteristic data given in the table are intended for use.
- NKP sodium kraft papers, as are customary in the production of standard qualities of synthetic resin laminate (indicated in the table with NKP), for example 4 sodium kraft papers made from bleached sulfate pulp (GNKP), for the Examples 5 and 6 of satin-finished cellulose sulfite papers (ZSP) and for Examples 7 to 9 cotton inter-papers with 50% linters content (BWMP) with the characteristic data given in the table are intended for use.
- NKP sodium kraft papers made from bleached
- the corresponding impregnated core paper layers are pressed with the decorative paper in a heated press at a press plate temperature of 135 ° C. and a press pressure of 600-900 N / cm 2 for 10 minutes. After the press plates have cooled back while the press pressure is maintained, the finished laminate plates are removed from the press.
- the degree of deformability of these plates is checked on a bending mandrel device with a mandrel of 6 mm diameter that can be heated to 180 ° C., in which device the plate specimen is clamped - tangentially touching the hot mandrel on its back.
- the part of the test piece to be bent is then bent around the mandrel by a constant torque, which can be set to different values by means of bending weights of different weights, and the bending time is measured, in which a bending by a bending angle of 90 ° is achieved.
- the laminated sheets according to Examples 2 and 3, 5 and 6 as well as 7 and 8 can be compared directly in pairs, since the same quality and the same basis weight are used as core layer papers and in the mandrel tool the same big weight is used.
- the examples show a clear difference in the tear length of the core layer papers according to the prior art (Examples 1-3) compared to those in the laminated sheets according to the invention (Examples 4 and 6 to 9); the former is about 6300 m, the latter is more than half lower, in any case below 3100 m.
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine heiß nachformbare, dekorative Kunstharz-Schichtpreßstoffplatte der sogenannten »Postforming Qualität«, die aus mehreren miteinander verpreßten, mit duroplastischen Bindemitteln imprägnierten Papieren aufgebaut ist, von denen eines oder mehrere Kernlagen bilden, die mit Phenolharz der Postforming-Qualität imprägnierte Papiere sind.
- Bei heiß nachformbaren Schichtpreßstoffplatten dieser Art werden als duroplastische Bindemittel gewöhnlich Formaldehyd-Kondensationsharze, insbesondere Melamin- bzw. Phenolharze einer Qualität eingesetzt, die nach der Herstellung der Platten im Heißpreßvorgang bei einer bestimmten, meist über der Heißpreßtemperatur liegenden Verformungstemperatur noch eine gewisse Thermoplastizität aufweisen. Solche Schichtpreßstoffplatten der »Postforming-Qualität« werden in zunehmendem Maße in der Möbelindustrie zur Beschichtung von Strukturen, deren zu beschichtende Oberflächen kreiszylindrische Bereiche bzw. gerundete Kanten aufweisen, eingesetzt; sie werden dazu durch Erhitzen auf Verformungstemperatur und Biegen über z. B. eine Schablone in ihre endgültige Form gebracht und mit der zu beschichtenden Oberfläche verleimt.
- Um die Verformbarkeit der Platten mit dem Ziel einer weiteren Verringerung der noch erzielbaren Biegeradien zu verbessern, wird in den US-A-3372084 vorgeschlagen, die Papierqualität der eingesetzten Dekor- bzw. Overlaypapiere zu optimieren. Die dabei eingesetzten Papiere können z. B. Baumwollintersmischpapiere sein. Eine derartige Optimierung der Dekor- oder Overlaypapiere paßt zu der bisher bestehenden Ansicht, daß die entscheidende Schwachstelle, die von der Seite der eingesetzten Papierqualitäten her die Verformbarkeit von Schichtpreßstoffplatten der »Postforming-Qualität« begrenzt, jene Papierlage ist, die an der konvexen Oberfläche der gebogenen Platte zu liegen kommt, was in den meisten Fällen das Dekor- oder das Overlaypapier ist.
- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine heiß nachformbare Schichtpreßstoffplatte zu schaffen, die aus mehreren miteinander verpreßten, mit duroplastischen Bindemitteln imprägnierten Papieren aufgebaut ist, von denen eines oder mehrere Kernlagen bilden, die mit Phenolharz der Postforming-Qualität imprägnierte Papiere sind, und bei denen eine Verformung um noch kleinere Biegeradien, nämlich von etwa 3-4 mm, als bei den bekannten Platten dieser Art erreicht wird.
- Diese Aufgabe wird in der erfindungsgemäßen, heiß nachformbaren Kunstharz-Schichtpreßstoffplatte gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kernlagenpapiere glatte Papiere hoher Saugfähigkeit mit einer Reißlänge von weniger als 4000 m sind und die bei ihrer Imprägnierung einen für die Erzielung der gewünschten Verformbarkeit ausreichend hohen Harzauftrag im Bereich von 35 bis 150 Gew.-% Festharz, bezogen auf das eingesetzte Rohpapiergewicht, erhalten haben.
- Als zusätzlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich überraschenderweise, daß bei sonst gleichen Bedingungen, nämlich insbesondere der gleichen Plattenstärke und dem gleichen Biegeradius, bei der erfindungsgemäßen Schichtpreßstoffpiatte höhere Verformungsgeschwindigkeiten erreicht werden können als bei den bekannten »Postforming« Kunstharz-Schichtpreßstoffplatten.
- Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kernlagenpapiere hoher Saugfähigkeit unsatinierte Papiere, deren Rohpapierdichten weniger als 0,5 g/m2 betragen.
- Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind die Kernlagenpapiere Sulfitzellstoffpapiere, Papiere, die nach dem Sulfatverfahren hergestellten und nachträglich gebleichten Zellstoff enthalten, oder Papiere, die Baumwollinters enthalten. Kunstharz-Schichtpreßstoffplatten, die als Kernlagen-Papiere Baumwollinterspapiere enthalten, sind zwar aus der US-A-4 061 823 bekannt, doch handelt es sich bei diesen Platten nicht um heiß nachformbare Schichtpreßstoffplatten, die in den Kernlagen Phenolharze der Postforming-Qualität enthalten; der Einsatz der Baumwollinterspapiere für die Kernlagen erfolgt hier zu dem Zweck, die bei der Bearbeitung von Schichtpreßstoffplatten auftretende Werkzeugabnutzung herabzusetzen.
- Die Erfindung wird nachstehend im Hinblick auf den Stand der Technik sowie anhand von Beispielen, die unterschiedliche Ausführungswege darstellen, näher erläutert:
- Für die Realisierung der erfindungsgemäßen Kunstharz-Schichtpreßstoffplatte sind zweierlei Maßnahmen erforderlich:
- 1. die Auswahl der geeigneten Papiersorte und
- 2. das Aufbringen eines für den gewünschten Zweck genügend hohen Harzauftrages.
- Eine übliche bekannte dünne Schichtpreßstoffplatte der »Postforming Qualität« besteht jeweils aus einem Dekoraufbau und dem Kernaufbau.
- Der Dekoraufbau ist je nach Art des Dekors verschieden und besteht z. B.:
- a) bei einem gedruckten Dekor aus einem Overlaypapier aus α-Zellulose mit einem Flächengewicht von 35 g/m2 und einem Harzauftrag von 80 g/m2, sowie - unter diesem angeordnet - einem bedruckten Dekorpapier (80 g/m2) mit 80 g/m2 Melaminharzauftrag, oder
- b) bei einem unifarbenen Dekor aus einem durchgefärbten Dekorpapier von 120 g/m2 Flächengewicht und 120 g/m2 Melaminharzauftrag.
- Der Kernaufbau besteht dabei z. B. aus zwei Stk. Natronkraftpapier (180 g/m2) mit einem Phenolharzauftrag von 70 g/m2,
- Die zur Imprägnierung dieser Papiere eingesetzten Harze sind jeweils sogenannte »Postforming Harze«, die bei der Verformungstemperatur von etwa 150 bis 200° C plastisch werden.
- Bei solchen bekannten Schichtpreßstoffplatten sind die eingesetzten Kernlagen-Papiere Natronkraftpapiere, die z. B. bei einer bestimmten Qualität und einem Flächengewicht von 180 g/m2 eine nicht sehr hohe Saugfähigkeit aufweisen, was mit einer geringen Luftdurchlässigkeit (14-19 s nach Gurley) und ihrer relativ hohen Dichte von 0,6 g/cm3 zusammenhängt.
- Im Zuge der erfinderischen Tätigkeit wurde festgestellt, daß man durch den Einsatz von Papieren einer bestimmten Qualität und höherer Saugfähigkeit als Kernlagenpapiere anstatt der Natronkraftpapiere verformbare dekorative Schichtpreßstoffplatten geringer Dicke (etwa zwischen 0,5 und 0,85 mm) herstellen kann, die nach Erwärmung auf eine Temperatur von etwa 150 bis 200°C um einen Dorn von 6 mm (3 mm Biegeradius) gebogen werden können, ohne daß in der Dekoroberfläche Risse auftreten. Alle diese Papiere haben im Vergleich zu Natronkraftpapier geringere Reißlängen, deren Werte weniger als 4000 m betragen. Eine niedrige Rohpapierdichte von weniger als 0,5 h/cm2 kann ebenfalls als Anzeichen einer höheren Flauschigkeit und damit einer höheren Saugfähigkeit gelten.
- Obwohl der Mechanismus der Wirkung der einer geringen Reißlänge entsprechenden geringen Trockenreißfestigkeit der Kernpapierlagen zur Erzielung einer guten Verformbarkeit der Schichtpreßstoffplatten nicht völlig geklärt ist, kann doch angenommen werden, daß durch diese geringe Trockenreißfestigkeit beim Verformen das Auftreten höherer mechanischer Spannungsspitzen in Mikrobenbereichen der Biegezone vermieden und dadurch die Neigung zur Rißbildung verringert wird.
- Versuche mit den betrachteten geeigneten Papiersorten haben ergeben, daß der zur Erreichung eines bestimmten hohen Grades an Verformbarkeit der erzeugten Schichtpreßstoffplatten erforderliche Mindestharzauftrag bei verschiedenen Papiersorten unterschiedlich sein kann. Dies sei nun anhand von Beispielen eingehend erläutert.
- In diesen neun Beispielen betreffen die Nr. 1 bis 3 den Stand der Technik, Nr. 5 einen Grenzfall, bei dem das angestrebte Ziel nicht erreicht wurde, und Nr. 4 bzw. 6 bis 9 erfindungsgemäße Kunstharz-Schichtpreßstoffplatten, deren Kenn- bzw. Prüfdaten in der angeschlossenen Tabelle zum Vergleich einander gegenübergestellt sind.
- Bei den Schichtpreßstoffplatten gemäß diesen Beispielen wird als Dekoraufbau, wie eingangs unter Punkt b beschrieben, ein durchgefärbtes Dekorpapier mit 120 g/m2 Flächengewicht und 120 g/m2 Melaminharzauftrag eingesetzt.
- Als Kernlagen-Papiere werden für die Beispiele 1 bis 3 Natronkraftpapiere, wie sie bei der Herstellung von Standard-Qualitäten von Kunstharz-Schichtpreßstoffplatten üblich sind (in der Tabelle mit NKP angedeutet), für Beispiel 4 Natronkraftpapiere aus gebleichtem Sulfatzellstoff (GNKP), für die Beispiele 5 und 6 satinierte Zellulosesulfitpapiere (ZSP) und für die Beispiele 7 bis 9 Baumwollinterspapiere mit 50% Lintersgehalt (BWMP) mit in der Tabelle jeweils angegebenen Kenndaten zum Einsatz vorgesehen.
- Diese Kernlagen-Papiere werden mit einem Phenol-Formaldehyd-Resol mit dem Molverhältnis von 1 : 1,3 in einem Imprägnierwerk getränkt und getrocknet, wobei jeweils der in der Tabelle angeführte Harzauftrag, angegeben in Gew.-% aufgenommenes Festharz bezogen auf das Rohpapiergewicht erzielt wird. Die Trocknung wird dabei so geführt, daß der volatile Gehalt (Gewichtsverlust des Prüflings bei einer Trocknung während 6 min bei einer Temperatur von 165° C) ca. 7% beträgt.
- Zur Herstellung der Schichtpreßstoffplatten werden nun die entsprechenden imprägnierten Kernpapierlagen mit dem Dekorpapier in einer beheizten Presse bei einer Preßplattentemperatur von 135°C und einem Preßdruck von 600-900 N/cm2 während 10 min verpreßt. Nach Rückkühlen der Preßplatten bei aufrecht erhaltenem Preßdruck werden die fertigen Schichtpreßstoffplatten der Presse entnommen.
- Die Prüfung des Grades der Verformbarkeit dieser Platten erfolgt an einem Biegedorngerät mit einem auf 180°C aufheizbaren Dorn von 6 mm Durchmesser, in welches Gerät der Plattenprüfling - an seiner Rückseite den heißen Dorn tangential berührend - eingespannt wird. Für die Prüfung wird dann der abzubiegende Teil des Prüflings durch ein konstantes Drehmoment, welches durch verschieden schwere Biegegewichte auf unterschiedliche Werte einstellbar ist, um den Dorn gebogen und die Biegezeit gemessen, in welcher eine Biegung um einen Biegewinkel von 90° erzielt wird.
- Für die vergleichsweise Beurteilung der Verformbarkeit (Nachformbarkeit) von Schichtpreßstoffplatten kann regelmäßig bei sonst jeweils gleichen Bedingungen eine bessere Verformbarkeit bei einer Biegung in kürzerer Zeit bei gleichem Biegegewicht oder einer Biegung in gleicher Zeit bei geringerem Biegegewicht angenommen werden. Die Schichtpreßstoffplatten gemäß den gegebenen Beispielen weisen alle für Platten des Typs P nach DIN 16 926 vorgeschriebenen sonstigen Prüfdaten auf.
- Was die Verformbarkeit bzw. die erreichbare Verformungsgeschwindigkeit anlangt, sind die Schichtpreßstoffplatten gemäß den Beispielen 2 und 3, 5 und 6 sowie 7 und 8 jeweils paarweise direkt miteinander vergleichbar, da als Kernlagen-Papiere jeweils solche derselben Qualität und demselben Flächengewicht eingesetzt werden und im Biegedorngerät dasselbe Bigegewicht zur Anwendung kommt.
- Bei Einsatz von Natronkraftpapier (NKP) als Kernlagen-Papier kann bei einem Biegegewicht von 300 g gemäß Beispiel 3 bei einem Harzauftrag von 100% eine wesentlich geringere Biegezeit (12 s) erreicht werden als bei 40% Harzauftrag nach Beispiel 2 (65 s.) Allerdings treten in diesen beiden, dem üblichen Stand der Technik entsprechenden Schichtpreßstoffplatten nach Beispiel 2 und 3 bei der Biegung in den Dekoroberflächen Risse auf.
- Aus dem Vergleich der Beispiele 5 und 6, bei welchen Zellulose-Sulfitpapier (ZSP) als Kernlagen-Papier eingesetzt ist, sieht man, daß unter Verwendung eines Biegegewichtes von 200 g bei einem relativ geringen Harzauftrag von 40% die Platte nicht biegbar ist, während bei einem Harzauftrag von 100% eine bereits nicht mehr sehr hohe Biegezeit von 39 s erreicht wird.
- Bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Baumwollinters-Mischpapiers (BWMP) in den Kernlagen fällt auf, daß, jeweils bei demselben Biegegewicht von 200 g, schon bei einem niedrigen Harzauftrag von 40% (Beispiel 7) die sehr kurze Biegezeit von 17 s erreicht wird, welche sich bei einem Harzauftrag von 100% (Beispiel 8) noch weiter auf 12 s erniedrigt.
- Ferner sieht man an den Beispielen einen deutlichen Unterschied in den Reißlänge der Kernlagenpapiere gemäß dem Stand der Technik (Beispiele 1-3) gegenüber denen in den erfindungsgemäßen Schichtpreßstoffplatten (Beispiele 4 und 6 bis 9); bei ersteren beträgt sie etwa 6300 m, bei letzteren sind ihre Werte um mehr als die Hälfte niedriger, sie liegen nämlich in jedem Fall unter 3100 m.
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