EP0870872A1 - Einseitig imprägnierter Papierdruckträger - Google Patents

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EP0870872A1
EP0870872A1 EP19980106207 EP98106207A EP0870872A1 EP 0870872 A1 EP0870872 A1 EP 0870872A1 EP 19980106207 EP19980106207 EP 19980106207 EP 98106207 A EP98106207 A EP 98106207A EP 0870872 A1 EP0870872 A1 EP 0870872A1
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Abstract

Eine Dünnschichtfolie mit verbesserten Oberflächeneigenschaften bezüglich Lackier- und Bedruckbarkeit sowie Kaschierbarkeit auf Papierbasis enthält einen Pigmentstrich auf der Druck- oder Lackierseite und ist ausgehend von der dem Pigmentstrich gegenüberliegenden Seite mit Tränkharzen imprägniert.

Description

Die Erfindung betrifft einseitig pigmentgestrichene Dünnschichtfolien auf der Basis von Vorimprägnaten.

Dekorfolien mit Finishoberfläche sind dekorative Oberflächenmaterialien für Span- und MDF-Platten (mitteldichte Faserplatten) im Möbelbau. Diese Dekorfolien sind kunstharzgetränkte oder kunstharzgetränkte und nachträglich oberflächenbehandelte, dekorativ bedruckte oder unbedruckte Papierbahnen in einem unter Druck und Wärme nicht mehr reaktivierbaren Zustand. Je nach Art des Tränkverfahrens wird zwischen duroplastischen Dekorfolien mit durchimprägniertem Kern (off line-Verfahren) und Dekorfolien auf der Basis von Vorimprägnaten (on line-Verfahren) unterschieden, auf denen anschließend eine Finish-Beschichtung vorgenommen werden kann. Somit entsteht eine Dekorfolie, die eine fertige Oberfläche besitzt.

Dekorfolien auf der Basis von Vorimprägnaten werden bereits innerhalb der Papiermaschine, unmittelbar nach der Blattbildung, mit einem Harzgemisch in Abhängigkeit von der flächenbezogenen Masse des Basispapiers mehr oder weniger tief getränkt. Nach der Trocknung muß das Papier oder die Folie spaltfest sein, damit bei den nachfolgenden Verarbeitungsschritten der Finish-Beschichtung und Kaschierung auf entsprechende Träger keine Fasertrennung innerhalb der Dekorfolie eintritt.

Durch hohen Zusatz von Weißpigmenten oder Farbpigmenten zu der Papiermasse wird die gewünschte Opazität, Färbung und gegebenenfalls auch Lichtechtheit dieser Vorimprägnate erreicht.

Vorimprägnate oder Dekorfolien mit einer flächenbezogenen Masse zwischen 20 und 80 g/m2 werden als Dünnschichtfolien bezeichnet. Diese Dünnschichtfolien zeichnen sich meist durch eine gute Planlage und damit problemlose Kaschierbarkeit aus, während die Bedruckbarkeit mit wässrigen oder lösungsmittelhaltigen Tiefdruckfarben aufgrund der begrenzten Glättbarkeit durch den Kunstharzanteil nur mittleren Ansprüchen genügt.

Bekannt sind ferner nicht imprägnierte Dünnschichtfolien, sogenannte Japanpapiere, mit flächenbezogenen Massen zwischen 20 und 50 g/m2, die zunehmend als dekorative Oberflächenmaterialien eingesetzt werden.

Im Gegensatz zu Vorimprägnaten enthalten diese weißen oder gefärbten Papiere keine oder nur geringe Pigmentanteile und besitzen dadurch im unbehandelten Zustand nur eine geringe Opazität. Dadurch sind sie nur begrenzt in der Lage, die Oberfläche von Span- und MDF-Platten ausreichend abzudecken. Diese Japanpapiere weisen eine sehr gute innere Festigkeit und einseitige Glätte aus, die eine sehr gute Tiefbedruckbarkeit und Lackierbarkeit ermöglichen. Dagegen neigen diese nicht mit Kunstharzen imprägnierten, sondern lediglich oberflächig mit einem unpigmentierten Polymerfilm behandelten Japanpapiere beim Kaschierprozeß unter Verwendung meist wäßriger Klebstoffe sehr stark zum Einrollen an den Kanten. Im allgemein üblichen kontinuierlichen Verfahren mittels Rollenkaschier-Anlagen ist deshalb deren Fixierung und Trocknung auf Span- oder MDF-Platten nur unter Schwierigkeiten möglich. Die damit abgedeckten Platten lassen sich dann aber ebenso problemlos wie bei der Verwendung von Vorimprägnaten bearbeiten, da das aufkaschierte Papier nur einen kurzen Faserausriß zeigt.

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, Dünnschichtfolien möglichst niedriger flächenbezogener Masse bereitzustellen, die bei ausreichender Spaltfestigkeit eine gute Planlage und eine gleich gute oder sogar schnellere Rollenkaschierbarkeit mit wäßrigen Klebstoffen aufweisen, sich aber zusätzlich durch eine sehr gute Tiefbedruckbarkeit und Lackierbarkeit auszeichnen. Außerdem sollten die Dünnschichtfolien bei vergleichbarer flächenbezogener Masse möglichst eine höhere Lichtechtheit und Opazität als übliche Japanpapiere und bessere Festigkeiten als bekannte Vorimprägnate besitzen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Dünnschichtfolie, die auf der Oberseite des Papiers, der Druck- oder Lackierseite, einen Pigmentstrich aufweist und ausgehend von der Unterseite, der Kaschierseite, mit einem Tränkharzharz imprägniert ist.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dünnschichtfolien werden Zellstoffasergemische hoher Saugfähigkeit und Festigkeit, beispielsweise aus Eukalyptus-Zellstoff und Kiefernholzsulfat-Zellstoff, eingesetzt. Eine Masseleimung ist nicht unbedingt erforderlich und das Zellstoffasergemisch kann je nach gewünschtem Anwendungszweck Weißpigmente oder Farbpigmente enthalten.

Der auf der einen Seite der Dünnschichtfolie ausgebildete Pigmentstrich besitzt eine Masse von 1 bis 8 g/m2, beispielsweise 3, 5 oder 7 g/m2. Das Verhältnis Pigment zu Bindemittel im Pigmentstrich kann 1 : 0,05 bis 1 : 2 und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform 0,05 bis 1 : 2 oder 1 : 0,08 bis 1 : 0,35, bezogen auf den Feststoffgehalt, betragen.

Zur Herstellung des Pigmentstrichs werden Weißpigmente, wie Kaolin, Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Talkum, Titandioxid oder Farbpigmente, wie Eisenoxidpigmente, Ruß, Kupfer-, Aluminium, andere Metallpigmente oder organische Farbpigmente allein oder im Gemisch eingesetzt gegebenenfalls unter Zusatz von Flüssigfarbstoffen. Der Pigmentstrich kann natürliche oder synthetische Bindemittel, wie Stärke, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Polymerdispersionen auf der Basis von Acrylsäure, Acrylsäureester, Styrol, Butadien, Vinylacetat oder Acrylnitril enthalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Pigmentstrich 1 bis 30 Gew.%, bezogen auf den Pigmentanteil, Melaminharz, Harnstoffharz, Phenolharz oder Glyoxalharz. Übliche Vernetzungsmittel und Penetrationshilfsmittel können im Pigmentstrich enthalten sein.

Der Pigmentstrich besitzt Barriereeigenschaften gegenüber wäßrigen oder lösungsmittelhaltigen Substanzen, wie Lacken und Druckfarben. Um bei möglichst dünnen Pigmentstrichen eine gute Glättbarkeit und damit ausreichende Barriereeigenschaften zu erzielen, sind plättchenförmige Pigmente, wie Kaolin, Aluminiumhydroxid oder Talkum besonders bevorzugt.

Der Erniedrigung der flächenbezogenen Masse der erfindungsgemäßen einseitig pigmentgestrichenen Dünnschichtfolien sind jedoch Grenzen im Hinblick auf die Festigkeit und Deckkraft (Opazität) der Dekorfolie gesetzt. Einerseits kann zwar durch Zusatz opazitätssteigender, lichtechter Weiß- oder Farbpigmente zur Faserstoffmasse die Opazität erhöht werden, was aber gleichzeitig die Papierfestigkeit negativ beeinflußt. Der Zusatz von Trocken- und Naßfestigkeitsmitteln kann diese negative Beeinflussung der Papierfestigkeit in gewissem Maß vermindern. Andererseits ist es bei der Herstellung von gefärbten Papieren durchaus möglich, teilweise oder vollständig diese Pigmente durch wäßrige Farbstoffe geringerer Lichtechtheit zu ersetzen, da der Pigmentstrich den Nachteil einer geringeren Lichtechtheit solcher gefärbten Papiere auszugleichen vermag. Durch den Zusatz von beispielsweise anionischen oder kationischen Direktfarbstoffen zum Faserstoff wird die gewünschte Färbung des Papiers ohne Festigkeitseinbuße erreicht, gleichzeitig aber durch den einseitig ausgebildeten Pigmentstrich noch die Opazität und die Lichtechtheit verbessert.

Zur Tränkung des Rohpapiers können wäßrige Polymerdispersionen auf der Basis der oben genannten Monomeren und Melamin-, Harnstoff-, Phenol- oder Glyoxalharze sowie deren Gemische mit Polymerdispersionen eingesetzt werden. Durch anteiligen Zusatz von höchstens etwa zehn Gewichtsteilen (fest) Weißpigment zur Tränkflüssigkeit kann die Opazität weißer Vorimprägnate noch gesteigert werden. Die Harzaufnahme kann 5 bis 30 Gew.%, bezogen auf das Rohpapiergewicht, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.% betragen.

Ferner können den Imprägniergemischen weitere Hilfsmittel, wie Benetzungsmittel, Viskositätsregler, Antihaft- und Penetrationshilfsmittel, Pigmente, Farbstoffe und Entschäumer zugesetzt werden.

Der Pigmentstrich kann vorzugsweise mittels der sogenannten Dünnstrichtechnologie innerhalb der Papiermaschine auf das Rohpapier aufgebracht werden. Beschrieben ist diese Verfahrensweise in Das Papier, 1991, Heft 10 A, S. V120-V124 sowie Wochenblatt für Papierfabrikation, 1993, Heft 10, S.390-393 und 1994, Heft 17, S.671-676.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Dünnschichtfolien hat sich die sogenannte Differential Coating-Fahrweise als besonders vorteilhaft erwiesen, die im "Wochenblatt für Papierfabrikation (1992) Nr. 6, S.198-205" beschrieben ist. Bei Anwendung dieser Auftragstechnologie wird einseitig ein dünner Pigmentstrich mittels der zuvor erwähnten Dünnstrichtechnologie auf die Papierbahn aufgebracht und gleichzeitig erfolgt das Imprägnieren von der anderen Papierseite im Walzennip (Sumpfausbildung).

Durch die Imprägnierung wird das Papiergefüge in Abhängigkeit von den späteren Verarbeitungsanforderungen in seiner Elastizität oder Sprödigkeit/Planlage meßbar verändert. Außerdem zeichnet sich die erfindungsgemäße Dekorfolie mit der imprägnierten Papierrückseite durch eine schnelle und feste Verbindung mit der zu kaschierenden Span- oder MDF-Platte aus. Dazu trägt auch die physikalisch-chemische Oberflächengestaltung der Dünnschichtfolie wesentlich bei.

Die erfindungsgemäßen imprägnierten und oberflächenpigmentierten Dünnschichtfolien können einseitig geglättet werden, wobei sich eine on line-Glättung mittels Soft- oder Maschinenkalander zur Erhaltung der Opazität des Papiers als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Die erfindungsgemäßen einseitig pigmentgestrichenen Dünnschichtfolien auf der Basis von Vorimprägnaten besitzen eine ausreichend gute Planlage und Spaltfestigkeit sowie auf der pigmentgestrichenen Seite sehr gute Bedruckbarkeit und Lackierbarkeit. Die mit Kunstharzen imprägnierte Rückseite des Papiers ermöglicht eine schnelle und problemlose Verleimung auf Faserstoffplatten.

Die erfindungsgemäße Dünnschichtfolie ist ebenfalls für andere Anwendungen geeignet, bei denen Papierträger mit ausgezeichneter einseitiger Bedruckbarkeit bzw. Beschichtbarkeit mit wäßrigen oder lösungsmittelhaltigen Medien erwünscht sind und außerdem sehr gute Verklebbarkeit oder Kaschierbarkeit der Papierrückseite mit unterschiedlichen Untergrundmaterialien gefordert wird. Als Beispiele seien Wandbekleidungen, Postermaterialien und spezielle Abdeckpapiere für Verpackungen genannt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Mengenangaben beziehen sich auf den Feststoff oder Feststoffgehalt sofern anderes nicht angegeben ist.

Beispiel 1

Auf einer etwa 2,30 m breiten Papiermaschine mit einer Maschinengeschwindigkeit von 400 m/Min wurde ein hellbraun eingefärbtes Rohpapier von 45 g/m2 mit einer Faserstoffzusammensetzung von 80 % Eukalyptus- und 20 % Kiefernsulfat-Zellstoff ohne Masseleimung und mit einem Füllstoffeinsatz von 25 kg Titandioxid pro Tonne Faserstoff hergestellt und auf einem Zweiwalzenauftragswerk (Filmpresse) unter Anwendung der Differential Coating-Fahrweise einseitig mit einem Clay-Pigmentstrich hohen Bindemittelanteils von 3 bis 4 g/m2 versehen und auf der Rückseite mit einem Kunstharzgemisch aus Acrylatdispersion und Harnstoffharz imprägniert. Die Harzaufnahme betrug etwa 10 %, bezogen auf das Rohpapiergewicht. Das Papier wurde anschließend off line auf einem Technikums-Softkalander einseitig auf der pigment-gestrichenen Seite geglättet. Die dadurch erzielten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Papiers sind den Papiereigenschaften herkömmlicher Japanfolien und Vorimprägnate vergleichbarer flächenbezogener Masse und Färbung gegenübergestellt.

Die erfindungsgemäße einseitig pigmentgestrichene Dünnschichtfolie auf der Basis von "Vorimprägnat" von 45 g/m2 ergab im Labortest im Vergleich zu üblichen Möbelvorimprägnaten von 53 g/m2 eine bessere Bedruckbarkeit im Tiefdruck sowie einen höheren Glanz nach erfolgter Lackierung mit wäßrigem Acrylatlack (9 g/m2 Lackauftrag) auf der pigmentierten Papieroberseite sowie eine schnelleres Wegschlagen der wäßrigen Kaschierklebstoffe (auf Acrylat- oder Harnstoffbasis) auf der Papierrückseite (s. auch Wasserabsorptions-Werte). Daraus läßt sich auf eine bessere Verklebbarkeit/Kaschierbarkeit des erfindungsgemäßen Papiers mit der Faserplatte schließen. Die etwas schlechtere Planlage dürfte sich nicht negativ beim Kaschierprozeß auswirken. Die Abdeckung der Faserplatte ist dagegen aufgrund des geringeren Aschegehalts und der damit verbundenen leicht geringeren Opazität etwas schlechter. Außerdem ist die Lichtechtheit schlechter.

Gegenüber herkömmlichen Japanfolien zeigt die erfindungsgemäße Dünnschichtfolie eine leicht bessere Bedruckbarkeit im Tiefdruck, einen bedeutend besseren Lackstand und ein schnelleres Wegschlagen des Klebstoffes auf der Papierrückseite (verbesserte Verklebbarkeit/Kaschierbarkeit).

Außerdem ist die Abdeckung der Faserplatte aufgrund der etwas höheren Opazität des erfindungsgemäßen Papiers besser. Die Lichtechtheit ist gegenüber der herkömmlichen Japanfolie aufgrund der Oberflächenpigmentierung leicht besser.

Beispiel 2

Es wurde analog Beispiel 1 ein weißes (gebleichtes) Rohpapier von 47 g/m2 mit einer Faserstoffzusammensetzung von 80 % Eukalyptus- und 20 % Kiefernsulfat-Zellstoff und mit einem Füllstoffeinsatz von 50 kg Titandioxid pro t Faserstoff auf der Papiermaschine hergestellt und analog Beispiel 1 unter Anwendung der "Differential Coating"-Fahrweise einseitig mit einem Pigmentstrich (Clay) versehen sowie auf der Rückseite imprägniert.

Das Papier wurde anschließend on line unter Verwendung eines Softkalanders geglättet.

Beispiel 3

Analog Beispiel 1 und 2 wurde ein weißes (gebleichtes) Rohpapier von 80 g/m2 mit einer Faserstoffzusammensetzung von 80 % Eukalyptus- und 20 % Kiefernsulfat-Zellstoff und mit einem Füllstoffeinsatz von 250 kg Clay und 50 kg Talkum pro t Faserstoff auf der Papiermaschine hergestellt. Im Gegensatz zu den Papieren gemäß Beispielen 1 und 2 wurde der Papierstoff in der Masse voll geleimt (Harzleimung), um die Penetration der anschließend mittels "Differential Coating"-Fahrweise aufgebrachten Imprägnier- bzw. Beschichtungsmassen in das Papiergefüge zu begrenzen.

Im Gegensatz zu den Beispielen 1 und 2 wurde die einseitige Pigmentbeschichtung der Papierbahn mit einer Mischung aus Acrylat-Latex und Harnstoffharz im Verhältnis 70 : 30 (fest), der 20 % Titandioxid, bezogen auf die Gesamtmenge Latex/Harnstoffharz (fest), zugesetzt wurden, vorgenommen.

Die Rückseite der Papierbahn wurde dagegen mit einer Latex/Kunstharzmischung analog den Beispielen 1 und 2 teilimprägniert. Die Tränkharzaufnahme betrug dadurch nur 5 % des Rohpapiergewichtes.

Dieses als Druckbasispapier bezeichnete einseitig leicht pigmentierte Papier auf der Basis von "Vorimprägnat" wurde der erfindungsgemäßen einseitig pigmentgestrichenen und rückseitig imprägnierten Dünnschichtfolie analog Beispiel 2 sowie üblichen 45 g/m2-Japanpapieren sowie Möbelvorimprägnaten von 53 g/m2 vergleichend gegenübergestellt.

Wiederum erweist sich die erfindungsgemäße einseitig pigmentgestriche Dünnschichtfolie auf der Basis von Vorimprägnat den anderen Papieren qualitativ hinsichtlich folgender Eigenschaftsmerkmale überlegen:

  • beste Bedruckbarkeit im Tiefdruck
  • höchster Lackstand
  • schnellstes Wegschlagen des Kaschierklebstoffes auf der Papierrückseite, d. h. beste Verklebbarkeit/Kaschierbarkeit mit anderen Materialien.

Dagegen fallen Opazität und Lichtechtheit gegenüber üblichen Vorimprägnaten und dem Druckbasispapier schlechter aus.

Dabei muß bezüglich Opazität auf den Einfluß der höheren flächenbezogenen Masse von Druckbasispapier verwiesen werden.

Damit verbindet die erfindungsgemäße Dünnschichtfolie sowohl die positiven Eigenschaften herkömmlicher Vorimprägnate und als auch diejenigen der Japanpapiere.

Beispiel 4

Entsprechend Beispiel 1 wurde ein hellbraun eingefärbtes Rohpapier mit einem Flächengewicht von etwa 45 g/m2 hergestellt, wobei die Färbung nicht mit einem Flüssigfarbstoff sondern durch Eisenoxidpigmente erfolgte.

Im Gegensatz zu den Beispielen 1 bis 3 wurde die einseitige Pigmentbeschichtung der Papierbahn mit einer Mischung von Styrol/Butadien-Latex und Harnstoffharz im Verhältnis 25:75, auf den Feststoffgehalt bezogen, der die doppelte Menge an Clay (fest), bezogen auf die Gesamtmenge Latex/Harnstoff (fest) zugesetzt wurde, vorgenommen.

Die Rückseite der Papierbahn wurde dagegen mit der gleichen Latex/Kunstharzmischung imprägniert wie in den Beispielen 1 bis 3. Die Tränkharzaufnahme betrug 30% des Rohpapiergewichts.

Im Vergleich zu den gemäß Beispielen 1 und 2 hergestellten Papieren zeichnete sich das Papier durch eine höhere Lichtechtheit (Note 3-4), höhere Opazität (93%) und höhere Sprödigkeit mit einem um etwa 30% niedrigeren Durchreißfaktor aus.

Beispiel 5

Es wurde entsprechend Beispiel 4 ein gefärbtes Rohpapier eines Flächengewichts von etwa 45 g/m2 hergestellt. Im Gegensatz zu Beispiel 4 wurde jedoch die einseitige Pigmentbeschichtung der Papierbahn mit einer Mischung von Acryl-Latex und Harnstoffharz im Verhältnis 90:10 (fest), der die etwa doppelte Menge an Clay (fest) zugesetzt wurde, durchgeführt. Die Rückseite der Papierbahn wurde mit der gleichen Latex/Kunstharzmischung wie in den Beispielen 1 und 2 imprägniert.

Die Tränkharzaufnahme betrug etwa 10% des Rohpapiergewichts.

Im Vergleich zu den gemäß Beispielen 1, 2 und 4 hergestellten Papieren weist das Produkt eine leicht bessere Bedruck- und Lackierbarkeit und höhere Elastizität auf.

Figure 00130001
Figure 00140001

Claims (5)

  1. Dünnschichtfolie aus einem Rohpapier mit Pigmentstrich auf der Druck- oder Lackierseite des Rohpapiers, die ausgehend von der dem Pigmentstrich gegenüberliegenden Seite des Rohpapiers mit einem Tränkharz imprägniert ist.
  2. Dünnschichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pigmentstrich in einer Dicke von 1 bis 8 g/m2 ausgebildet ist.
  3. Dünnschichtfolie nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Pigment zu Bindemittel 1 : 0,05 bis 1 : 2,00, bezogen auf den Feststoff, beträgt.
  4. Dünnschichtfolie nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pigmentstrich 1 bis 30 Gew.% Melaminharz, Harnstoffharz, Phenolharz oder Glyoxalharz enthält.
  5. Dünnschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzaufnahme des Rohpapiers, bezogen auf den Feststoffanteil, zwischen 5 und 30 % des Rohpapiergewichts beträgt.
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