EP1186708A1 - Verfahren zur Herstellung von abriebfestem Overlaypapier - Google Patents

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EP1186708A1
EP1186708A1 EP00119800A EP00119800A EP1186708A1 EP 1186708 A1 EP1186708 A1 EP 1186708A1 EP 00119800 A EP00119800 A EP 00119800A EP 00119800 A EP00119800 A EP 00119800A EP 1186708 A1 EP1186708 A1 EP 1186708A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
paper
composition
abrasion
weight
hard material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00119800A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Detlef Stoltefaut
Klaus Alsbach
Wilhelm Westerteiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FiberMark Lahnstein GmbH and Co OHG
Original Assignee
FiberMark Lahnstein GmbH and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FiberMark Lahnstein GmbH and Co OHG filed Critical FiberMark Lahnstein GmbH and Co OHG
Priority to EP00119800A priority Critical patent/EP1186708A1/de
Priority to AU2001291798A priority patent/AU2001291798A1/en
Priority to PCT/EP2001/009829 priority patent/WO2002022953A1/en
Publication of EP1186708A1 publication Critical patent/EP1186708A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C5/00—Processes for producing special ornamental bodies
    • B44C5/04—Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers
    • B44C5/0469—Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers comprising a decorative sheet and a core formed by one or more resin impregnated sheets of paper
    • B44C5/0476—Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers comprising a decorative sheet and a core formed by one or more resin impregnated sheets of paper with abrasion resistant properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/18—Paper- or board-based structures for surface covering
    • D21H27/22—Structures being applied on the surface by special manufacturing processes, e.g. in presses
    • D21H27/26—Structures being applied on the surface by special manufacturing processes, e.g. in presses characterised by the overlay sheet or the top layers of the structures
    • D21H27/28—Structures being applied on the surface by special manufacturing processes, e.g. in presses characterised by the overlay sheet or the top layers of the structures treated to obtain specific resistance properties, e.g. against wear or weather

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing abrasion-resistant hard material particles coated overlay papers using the screen printing process, the overlay papers and the laminates produced with it.
  • Overlay paper is usually used to protect a paper surface, that of mechanical stress due to friction, scratching or the like is exposed. These are e.g. Decorative surfaces from e.g. Table and Cupboards, kitchen worktops, and laminate floors and decorative designed everyday objects such as Trays.
  • overlay papers usually consist of ⁇ -cellulose impregnated with a melamine resin and then pressed with the base to be protected become. During this pressing, overlay papers become transparent, so that the decorative layer underneath optically through the overlay paper is not affected. Offer the overlay papers so applied the underlying paper has increased abrasion resistance, which internationally recognized measurement methods can be recorded (e.g. the Taber Abraser test).
  • the initial abrasion of one covered with overlay paper Decorative paper increases to approximately 150 to 250 Revolutions (measured with the standardized "Taber Abraser" device).
  • the abrasion protection can be improved even more by using the overlay paper abrasion-resistant hard material particles are applied.
  • overlay papers are made that contain such hard material particles included, or coated with these. Also described are processes that directly apply hard particles allow on the decorative layers to be protected.
  • hard material particles are characterized by good abrasion resistance.
  • the materials used here are primarily aluminum oxide (in particular Corundum), but also silicon dioxide, silicon carbide and other hard Minerals.
  • Corundum has the advantage that its refractive index is very close that of cellulose is so that when using this material there is no clouding of the overlay paper.
  • the particle sizes used are usually in a range from 10 to 80 ⁇ m, preferred at 30 - 60 ⁇ m. When using smaller particles, the abrasion resistance not enough, larger particles give the surface a rough structure that adversely affects use, as well affects the optical properties.
  • Such an overlay paper with incorporated corundum is from DE-A 2 107 091 known.
  • a paper is described therein, during which Manufacturing process corundum is introduced, so that the corundum after Finishing the paper inside, that is, between the cellulose fibers, is firmly integrated.
  • the disadvantage of this type of overlay paper lies primarily in the moderate abrasion resistance of the top ones Layer of paper that consists only of cellulose fibers during the Corundum is embedded in the middle of the paper. This leads to stress to an uneven surface appearance. Because the corundum in this process already during the production of the paper in the Pulp used in papermaking is included, all equipment used here not only due to the filler particles contaminated, but also heavily used due to the friction.
  • European patent EP-B 329 154 describes a method for Applying hard material particles to a paper web (e.g. during production of overlay paper), the particles here with With the help of a metering roller on a paper web drawn under the roller be sprinkled.
  • the paper web enters as the top layer thermosetting melamine resin that picks up the scattered particles.
  • the corundum layer applied by this method is not perfectly even on the paper surface and in the resin layer distributed, because of the scattering process irregularities in the area distribution occur.
  • the wear is uneven What to expect from the surface - especially with high-gloss overlay surfaces - as a qualitative disadvantage of a paper made in this way noticeable.
  • smoothness of the surface can often occur cannot be achieved to the desired extent because the particles on the resin sprinkled just before drying and not necessarily evenly penetrate the resin.
  • DE-A 196 04 907 relates to a method for producing an overlay paper, in which a paste containing corundum and possibly a binder using the web on the paper machine at the wet end a slot coating head is applied.
  • the Decorative sheets produced according to these processes are therefore immediately effective an abrasion-resistant corundum layer, which is characterized in that relative little corundum is contained and this does not adhere to the fibers of the decorative paper is bound, but to that in the order layer Cellulose.
  • the disadvantage of this method is that either relatively thick layer of resin is necessary to prevent excessive corundum loss avoid, or the bond of the corundum layer to the decorative paper designed very difficult, and thus with an increased loss of corundum is to be expected.
  • a thicker resin layer is not as flexible and becomes more fragile, which makes processing the decorative sheets more difficult.
  • the object of the invention presented here is a method for to provide a paper that is uniform across the entire Surface offers high protection for sensitive surfaces while at the same time good workability and low cost.
  • This task is solved by a process for producing an abrasion-resistant paper, wherein a composition containing on a surface of the paper Hard material particles and a binder using a screen printing drum is applied as well as by one obtainable by this method abrasion resistant paper.
  • a mixture containing hard material particles is applied according to the invention one-sided using the rotary screen printing process.
  • the rotary screen printing has the particular advantage that the applied Mixture during application by the rotation of the screen printing roller is constantly mixed, and thus the mixture is constantly in its original percentage composition is retained. This makes additional mixing organs just in front of the application organ, like them from the prior art e.g. DE-A 196 04 907 are known, superfluous and brings about a better homogeneity compared to this prior art the composition at the time they are on the paper web occurs.
  • the application using a micro-perforated screen printing stencil also has the advantage of an extremely even distribution of the mixture on the paper web. So it differs the paper obtainable by the process according to the invention from the State of the art papers.
  • a high-quality paper which is distinguished by thermal resilience and high wet strength.
  • This can be a paper made of cellulose, preferably ⁇ -cellulose, made from 100% softwood.
  • the basis weight of the paper can be 15-60 g / m 2 , preferably 25-40 g / m 2 , very particularly preferably at least 30 g / m 2 .
  • the bulk density of the paper is preferably 0.25-0.60 g / cm 3 , particularly preferably in a range of 0.32-0.45 g / cm 3 .
  • the composition particularly preferably contains wt.% 77-86 hard material particles, 13.5-21% by weight of binder and 0.5-2% by weight of wet strength agent.
  • the percentages relate to the total weight the solids in the composition and the solids content is 30-60% by weight based on the total composition.
  • Preferred binders are selected from branched or unbranched, short or long chain polysaccharides, polyurethanes, polyacrylates, Polyacetals, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymers and Copolymers of styrene, acrylic esters, acrylic and methacrylic acid esters, Acrylonitrile, acrylates, acrylamide, gelatin, guar, viscose, or one Mixture of two or more of these substances.
  • the polysaccharides are with regard to binding power for the hard material particles and desired transparency after lamination particularly advantageous and can be modified or unmodified starch or cellulose, also in crystalline and microcrystalline form, e.g. CMC include.
  • a preferred binder for use in the present invention is starch, each in papermaking usable starch can be used.
  • a particularly preferred one Binder is a cold soluble, substituted, weakly anionic Potato starch. The use of such a carrier has the Advantage that the hard material particles, especially corundum, adhere to it, and can be dispersed particularly well in the composition.
  • hard material particles have long been used in overlay paper production. Those hard material particles are preferred which do not appear to be disruptive when applied to a surface to be protected. Corundum (aluminum oxide, Al 2 O 3 ) has proven to be particularly suitable here, since this material becomes transparent when pressed with the surface to be protected, for example a decorative paper, when producing a laminate.
  • any other material which has the desired properties can also be used, such as silicon carbide, tantalum carbide, tungsten carbide, silicon nitride, silicon dioxide, titanium nitride or boron nitride.
  • Corundum with an average grain size of 10-80 ⁇ m used preferably with a grain size of 20-70 microns.
  • a corundum with an average grain size of 35-55 ⁇ m is especially preferred.
  • the applied corundum can also contain traces of other minerals, such as SiO 2 , Na 2 O, TiO 2 , FeO, CaO, SiO, K 2 O, Fe 2 O 3 , MgO and the like, but preferably in a proportion of less 2%, particularly preferably less than 1%.
  • Particularly suitable wet strength agents for use in the process according to the invention are polyamidamine-epychlorohydrin resins, melamine-formaldehyde resins and epoxy resins. Melamine-formaldehyde resins are particularly preferred when high transparency of the overlay paper after it is pressed into a laminate is desired. Most preferred are modified melamine-formaldehyde resins, especially methyl etherified melamine-formaldehyde resins that are low in free formaldehyde.
  • Additional additives to the mixture according to the invention are all additives known in papermaking, in particular wetting agents, dispersants, retention agents, defoamers, dyes and surfactants.
  • the viscosity of the mixture according to the invention when applied preferably in a range of 250-600 mPa * s at 25 ° C, particularly preferred in a range of 300-500 mPa * s.
  • the solids content in the mixture according to the invention is dependent on the application template used and speed set, but is preferably in a range of 30-60% based on the total weight of the mixture, particularly preferably between 38-46%.
  • the mixture according to the invention is produced with intensive stirring and by the rotation of the screen printing drum during the job constantly further mixed.
  • the recipe is made using a squeegee through a fine mesh Sieve (template) pressed.
  • the order quantity is determined by the Mesh size of the template, the thickness of the template, thickness (diameter) of the squeegee and influenced by the recipe.
  • the preferred application amount of the mixture described above is 14-23 g / m 2 , particularly preferably 15-21 g / m 2 , based on solids. It is preferred here to select the composition of the mixture and also the total application amount of the mixture on the paper such that the amount of binder applied is 2.0-4.1 g / m 2 , preferably 2.6-3.5 g / m 2 , particularly preferably 2.8-3.2 g / m 2 , the amount of hard material particles applied 12-18 g / m 2 , preferably 13-17 g / m 2 , particularly preferably 14-16 g / m 2 and the amount of applied wet strength agent 0.12-0.5 g / m 2 , preferably 0.12-0.3 g / m 2 , particularly preferably 0.15-0.23 g / m 2 , in order to achieve an optimal ratio of good transparency and to achieve good abrasion properties.
  • the hard material composition according to the invention on the one hand, for the production of an abrasion-resistant paper extremely even distribution of the hard material over the surface, on the other hand a high degree of integration of the hard material particles is achieved. Because of that comes high abrasion resistance with extremely low loss of hard material particles.
  • the one-sided hard material application also has a special one Advantage that in the further processing of the overlay paper, e.g. in laminate production, the equipment used in processing Protected against excessive wear from the hard material particles are.
  • the basis weight of the finished overlay paper is 20-100 g / m 2, preferably 25-80 g / m 2 .
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a device with which the method according to the invention can be carried out.
  • the composition containing hard material particles according to the invention becomes continuously a screen printing drum 1 with a microperforated Screen printing stencil is supplied so that there is always a fabric swamp 2 is maintained within the screen printing drum 1.
  • the Paper web 3 is between the rotating screen printing drum 1 and one also rotating carrier roller 4 passed.
  • the hard material particles containing composition is supported by a doctor blade 5 through the openings of the screen printing drum 2 onto the paper web 3 applied.
  • the application thickness of the composition according to the invention the paper web 3 can be in this method on the viscosity of the Composition, mesh size and thickness of the screen printing stencil used and regulate the diameter of the doctor rod 5 used.
  • a corundum-containing mixture is made by combining: 19.5% by weight a commercially available cold water-soluble acetylated and oxidized potato starch as a binder, 79.5% by weight Corundum with an average particle size of 44.5 ⁇ 2 ⁇ m and 1.0% by weight a commercially available wet strength agent based on an extremely formally low-dehydrated melamine-formaldehyde resin, where the percentages relate to the total weight of the solids of the composition, and water in an amount such that a viscosity of 300-500 mPa * s at 25 ° C, with a total solids content of about 41% in the mixture is obtained.
  • the above-described corundum-containing mixture with an application weight of 15-18 is applied to a base paper made from 100% needle sulfate pulp with a proportion of 5% wet strength agent (polyamidamine-epychlorohydrin resin), based on the cellulose with a mass per unit area of approx. 30 g / m 2 g / m 2 , based on solids.
  • the mixture which was initially produced with vigorous stirring and adjusted to the desired viscosity, is filled into a screen printing drum which is equipped with a screen printing stencil which has a mesh width of 40, a hole diameter of 161 ⁇ m and a thickness of 100 ⁇ m, and according to FIG. 1 applied to the paper.
  • An application speed of 40 - 60 m / min can be achieved
  • the desired order quantity in one extremely uniform surface can be achieved.
  • the so obtained Overlay paper is dried in a conventional dryer, in the usual Kind of wrapped up and then cut to size. According to an optical assessment, the corundum is on the produced overlay paper completely evenly distributed.
  • This corundum overlay paper comes with a quantity of approx. 200 % By weight of resin based on the weight of the paper coated with resin.
  • This resin coated Overlay paper is placed over a decorative paper and with a MDF board pressed at 180 ° C and a pressure of 200 bar for 35 seconds.
  • the product obtained in this way has abrasion values of class AC 3 ( ⁇ 2500 Cycles Taber Abraser Test).

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines abriebfesten Papiers, wobei auf eine Oberfläche des Papiers eine Zusammensetzung enthaltend Hartstoffteilchen und ein Bindemittel mittels einer Siebdrucktrommel aufgetragen wird sowie ein nach diesem Verfahren erhältliches Papier.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit abriebfesten Hartstoffteilchen beschichteten Overlaypapieren unter Anwendung des Siebdruckverfahrens, die so erhältlichen Overlaypapiere und die damit erzeugten Laminate.
Overlaypapier dient üblicherweise dem Schutz einer Papier-Oberfläche, die einer mechanischen Beanspruchung durch Reibung, Kratzen oder ähnlichem ausgesetzt ist. Dies sind z.B. Dekoroberflächen von z.B. Tisch- und Schrankplatten, Küchenarbeitsplatten, sowie Laminatfußböden und dekorativ ausgestaltete Gebrauchsgegenstände wie z.B. Tabletts. Overlaypapiere bestehen üblicherweise aus α-Zellulose, die mit einem Melaminharz imprägniert und anschließend mit der zu schützenden Unterlage verpreßt werden. Bei diesem Verpressen werden Overlaypapiere transparent, so daß die darunter befindliche Dekorschicht durch das Overlaypapier optisch nicht beeinträchtigt wird. Die so aufgebrachten Overlaypapiere bieten dem darunterliegenden Papier eine erhöhte Abriebsresistenz, die sich mit international anerkannten Meßverfahren erfassen läßt (z.B. dem Taber-Abraser-Test). Der Anfangsabrieb eines mit einem Overlaypapier überzogenen Dekorpapiers erhöht sich beispielsweise auf ungefähr 150 bis 250 Umdrehungen (gemessen mit der genormten Vorrichtung "Taber-Abraser"). Der Abriebschutz kann noch verbessert werden, indem mitsamt dem Overlaypapier abriebfeste Hartstoffteilchen aufgebracht werden. Üblicherweise werden zu diesem Zweck Overlaypapiere hergestellt, die solche Hartstoffteilchen enthalten, oder mit diesen beschichtet sind. Ebenfalls beschrieben sind Verfahren, die ein direktes Aufbringen von Hartstoffteilchen auf die zu schützenden Dekorschichten erlauben.
Als Hartstoffteilchen finden verschiedene Materialien Anwendung, die sich durch eine gute Abriebfestigkeit auszeichnen. Die am häufigsten verwendeten Materialien sind hierbei vor allem Aluminiumoxid (insbesondere Korund), aber auch Siliciumdioxid, Siliciumcarbid und weitere harte Minerale. Korund bietet den Vorteil, daß sein Brechungsindex sehr nahe dem der Zellulose liegt, so daß es bei der Verwendung dieses Materials zu keiner Trübung des Overlaypapieres kommt. Die verwendeten Partikelgrößen liegen üblicherweise in einem Bereich von 10 - 80 µm, bevorzugt bei 30 - 60 µm. Bei Verwendung kleinerer Partikel ist die Abriebsresistenz nicht mehr ausreichend gegeben, größere Partikel geben der Oberfläche eine rauhe Struktur, die sich nachteilig auf die Verwendung, sowie auf die optischen Eigenschaften auswirkt.
Ein solches Overlaypapier mit eingebrachtem Korund ist aus DE-A 2 107 091 bekannt. Hierin wird ein Papier beschrieben, in das während des Herstellungsvorgangs Korund eingebracht wird, so daß der Korund nach Fertigstellung des Papiers im Inneren, das heißt zwischen den Zellulosefasern, fest eingebunden ist. Der Nachteil bei dieser Art von Overlaypapier liegt vor allem in der mäßigen Abriebfestigkeit der obersten Schicht des Papiers, die nur aus Zellulosefasern besteht, während der Korund in der Mitte des Papiers eingelagert ist. Dies führt nach Beanspruchung zu einer ungleichmäßigen Oberflächenerscheinung. Da der Korund in diesem Verfahren schon bei der Herstellung des Papiers in dem zur Papierherstellung verwendeten Faserbrei enthalten ist, werden sämtliche hierbei verwendeten Apparaturen nicht nur durch die Füllstoffpartikel verunreinigt, sondern auch aufgrund der Reibung stark beansprucht.
In der europäischen Patentschrift EP-B 329 154 ist ein Verfahren zum Aufbringen von Hartstoffteilchen auf eine Papierbahn (z.B. bei der Herstellung von Overlaypapier) beschrieben, wobei die Partikel hier mit Hilfe einer Dosierwalze auf eine unter der Walze vorbeigezogenen Papierbahn aufgestreut werden. Die Papierbahn trägt als oberste Schicht ein thermohärtendes Melaminharz, das die aufgestreuten Partikel aufnimmt. Die nach dieser Methode aufgetragene Korundschicht ist jedoch nicht vollkommen gleichmäßig auf der Papieroberfläche und in der Harzschicht verteilt, da aufgrund des Streuprozesses Unregelmäßigkeiten in der Flächenverteilung auftreten. Somit ist eine ungleichmäßige Abnutzung der Oberfläche zu erwarten, was sich - vor allem bei hochglänzenden Overlayoberflächen - als qualitativer Nachteil eines so gefertigten Papiers bemerkbar macht. Außerdem kann hierbei eine Glätte der Oberfläche oft nicht im gewünschten Maß erreicht werden, da die Partikel auf das Harz kurz vor dem Trocknen aufgestreut werden und nicht unbedingt gleichmäßig in das Harz eindringen.
DE-A 196 04 907 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Overlaypapiers, bei dem ein Brei, der Korund und eventuell ein Bindemittel enthält, auf die Bahn auf der Papiermaschine am nassen Ende unter Verwendung eines Schlitzmündungs-Beschichtungskopfes aufgebracht wird.
Aus DE- PS 195 08 797, DE-PS 28 58 182 und EP-A 186 257 sind Verfahren bekannt, nach denen Dekorpapiere direkt mit einer abriebfesten Schicht überzogen werden, ohne Aufbringen eines Overlaypapiers. In den beschriebenen Verfahren wird jeweils ein relativ geringer Anteil Korund mit Zellulosefasern bzw. mikrokristalliner Zellulose gemischt und entweder zusammen mit dem Melaminharz oder in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten (erst Beschichtung, dann Imprägnierung) auf die Dekorbögen aufgetragen. Der Auftrag des Gemisches erfolgt hierbei mittels eines Drahtrakels, eines Reverse-coating Systems oder einer Rasterwalze. Die nach diesen Verfahren hergestellten Dekorbögen tragen somit unmittelbar eine abriebfeste Korundschicht, die sich dadurch auszeichnet, daß relativ wenig Korund enthalten ist und dieses nicht an die Fasern der Dekorpapiere gebunden ist, sondern an die in der Auftragsschicht befindliche Zellulose. Der Nachteil bei diesen Verfahren ist, daß entweder eine relativ dicke Harzschicht nötig ist, um einen zu hohen Korundverlust zu vermeiden, oder sich die Bindung der Korundschicht an das Dekorpapier sehr schwierig gestaltet, und somit mit einem erhöhten Verlust von Korund zu rechnen ist. Eine dickere Harzschicht ist jedoch nicht so biegsam und wird leichter brüchig, was die Verarbeitung der Dekorbögen erschwert.
In allen beschriebenen Verfahren wird immer wieder auf das Problem der gleichmäßigen Verteilung der abriebfesten Teilchen auf den Papierbögen hingewiesen. Um einen gleichmäßige Abnutzungsgrad über die gesamte zu schützende Fläche zu erhalten, müssen die Partikel gleichmäßig in dieser Fläche verteilt sein. Die Partikel neigen jedoch aufgrund ihrer Dichte zum Absinken in dem Auftragsgemisch, so daß es leicht zu einem ungleichmäßigen Verteilen über die Fläche des Papiers kommt. Diesem Effekt kann einerseits durch intensives Rühren des Gemischs während des Auftrags, andererseits durch verbesserte Auftragsmethoden entgegengewirkt werden.
Die Aufgabe der hier vorgestellten Erfindung ist es ein Verfahren für ein Papier bereitzustellen, das einen gleichmäßigen über die gesamte Fläche hohen Schutz für empfindliche Oberflächen bietet bei gleichzeitiger guter Verarbeitbarkeit und geringem Kostenaufwand. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines abriebfesten Papiers, wobei auf eine Oberfläche des Papiers eine Zusammensetzung enthaltend Hartstoffteilchen und ein Bindemittel mittels einer Siebdrucktrommel aufgetragen wird sowie durch ein durch dieses Verfahren erhältliches abriebfestes Papier.
Der Auftrag eines Hartstoffteilchen enthaltenden Gemisches erfolgt erfindungsgemäß einseitig mittels des rotativen Siebdruckverfahrens. Das rotative Siebdruckverfahren hat den besonderen Vorteil, daß das aufzutragende Gemisch während des Auftrags durch die Rotation der Siebdruckwalze ständig weiter gemischt wird, und somit das Gemisch ständig in seiner ursprünglichen prozentualen Zusammensetzung erhalten bleibt. Dies macht zusätzliche Mischorgane unmittelbar vor dem Auftragorgan, wie sie aus dem Stand der Technik z.B. DE-A 196 04 907 bekannt sind, überflüssig und bewirkt im Vergleich zu diesem Stand der Technik eine bessere Homogenität der Zusammensetzung zu dem Zeitpunkt, zu dem sie auf der Papierbahn auftritt. Der Auftrag mittels einer mikroperforierten Siebdruckschablone hat außerdem den Vorteil, daß eine extrem gleichmäßige Verteilung des Gemisches auf der Papierbahn erfolgt. Somit unterscheidet sich das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Papier von den Papieren des Standes der Technik.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Overlaypapiers wird bevorzugt ein qualitativ hochwertiges Papier verwendet, das sich durch thermische Belastbarkeit und hohe Naßfestigkeit auszeichnet. Dies kann ein Papier aus Zellulose, bevorzugt α-Zellulose, hergestellt aus 100 % Nadelholz, sein. Besonders bevorzugt ist ein Papier aus Nadelsulfatzellstoff mit einem Anteil von bis zu 8% Naßfestmittel, bezogen auf den Zellstoff. Das Flächengewicht des Papiers kann 15-60 g/m2 betragen, bevorzugt 25-40 g/m2, ganz besonders bevorzugt wenigstens 30 g/m2. Die Rohdichte des Papiers liegt bevorzugt bei 0,25-0,60 g/cm3, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,32-0,45 g/cm3.
Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Overlaypapiers verwendete Zusammensetzung enthält in einer bevorzugten Ausführungsform:
  • a) Hartstoffteilchen, vorzugsweise in einer Menge von 72 - 90 Gew.%,
  • b) Bindemittel, vorzugsweise in einer Menge von 9,5 - 25 Gew.-%,
  • c) Naßfestmittel, vorzugsweise in einer Menge von 0,5 - 3 Gew.-% und
  • d) Wasser.
    • Besonders bevorzugt enthält die Zusammensetzung Gew.-% 77 - 86 Hartstoffteilchen, 13,5 - 21 Gew.-% Bindemittel und 0,5 - 2 Gew.-% Naßfestmittel. Die Prozentangaben beziehen sich jeweils auf das Gesamtgewicht der Feststoffe in der Zusammensetzung und der Feststoffgehalt beträgt 30-60 Gew-% bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
    In der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Zusammensetzung können die üblichen bei der Papierherstellung verwendeten Bindemittel eingesetzt werden. Allerdings hat sich herausgestellt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf den Einsatz von Melamin-Formaldehyd-Harzen als Bindemittel, welche üblicherweise im Stand der Technik bei der Herstellung von Overlaypapier verwendet werden, verzichtet werden kann. Daraus ergeben sich erhebliche Vorteile bei der Arbeitssicherheit und bei der Einhaltung umweltrechtlicher Auflagen.
    Bevorzugte Bindemittel sind ausgewählt aus verzweigten oder unverzweigten, kurz- oder langkettige Polysacchariden, Polyurethanen, Polyacrylaten, Polyacetalen, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polymeren und Copolymeren aus Styrol, Acrylester, Acryl- und Methacrylsäureester, Acrylnitril, Acrylaten, Acrylamid, Gelatine, Guar, Viskose, oder einem Gemisch von zwei oder mehreren dieser Stoffe. Die Polysaccharide sind hinsichtlich Bindekraft für die Hartstoffteilchen und erwünschter Transparenz nach dem Laminieren besonders vorteilhaft und können modifizierte oder unmodifizierte Stärke oder Zellulose, auch in kristalliner und mikrokristalliner Form, wie z.B. CMC umfassen. Ein bevorzugtes Bindemittel zur erfindungsgemäßen Verwendung ist Stärke, wobei jede in der Papierherstellung einsetzbare Stärke verwendet werden kann. Bevorzugt wird eine kaltwasserlösliche Stärke verwendet, besonders bevorzugt eine acetylierte Stärke mittlerer bis hoher Viskosität (Viskosität von 1000 bis 1800 BU; 25%ig, [HB], T= 30°C, nach Brabender). Ein besonders bevorzugtes Bindemittel ist eine kaltlösliche, substituierte, schwach anionische Kartoffelstärke. Die Verwendung eines solchen Trägerstoffes hat den Vorteil, daß die Hartstoffpartikel insbesondere Korund sich daran anlagern, und sich besonders gut in der Zusammensetzung dispergieren lassen.
    Um die Abriebsfestigkeit einer Oberfläche zu erhöhen werden seit langem Hartstoffteilchen bei der Overlaypapierherstellung eingesetzt. Bevorzugt werden hierbei solche Hartstoffteilchen verwendet, die beim Auftragen auf eine zu schützende Oberfläche optisch selbst nicht störend in Erscheinung treten. Hierbei hat sich Korund (Aluminiumoxid, Al2O3) als besonders geeignet gezeigt, da dieses Material beim Verpressen mit der zu schützenden Oberfläche, beispielsweise einem Dekorpapier, bei der Herstellung eines Laminats durchsichtig wird. Es kann jedoch ebenso jedes andere Material eingesetzt werden, das die gewünschten Eigenschaften aufweist, wie z.B. Siliciumcarbid, Tantalcarbid, Wolframcarbid, Siliciumnitrid, Siliciumdioxid, Titannitrid oder Bornitrid.
    Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Overlaypapiers wird vorzugsweise Korund mit einer durchschnittlichen Körnchengröße von 10-80 µm verwendet, bevorzugt mit einer Körnchengröße von 20-70 µm. Besonders bevorzugt ist ein Korund mit einer durchschnittlichen Körnchengröße von 35-55 µm.
    Das aufgebrachte Korund kann auch Spuren anderer Mineralien enthalten, wie z.B. SiO2, Na2O, TiO2, FeO, CaO, SiO, K2O, Fe2O3, MgO u.ä., jedoch bevorzugt in einem Anteil von unter 2%, besonders bevorzugt unter 1%.
    Besonders geeignete Naßfestmittel zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Polyamidamin-Epychlorhydrin-Harze, Melamin-Formaldehy-Harze und Epoxidharze. Melamin-Formaldehy-Harze sind besonders bevorzugt, wenn eine hohe Transparenz des Overlaypapiers, nachdem es zu einem Laminat verpresst ist, erwünscht ist. Am meisten bevorzugt sind modifizierte Melamin-Formaldehyd-Harze insbesondere methylveretherte Melamin-Formaldehyd-Harze, die arm an freiem Formaldehyd sind.
    Als zusätzliche Additive zu dem erfindungsgemäßen Gemisch kommen alle bei der Papierherstellung bekannten Additive in Frage, insbesondere Netzmittel, Dispergiermittel, Retentionsmittel, Entschäumer, Farbstoffe und Tenside.
    Die Viskosität des erfindungsgemäßen Gemisches beim Auftragen liegt bevorzugt in einem Bereich von 250-600 mPa*s bei 25°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 300-500 mPa*s. Der Feststoffgehalt in dem erfindungsgemäßen Gemisch wird in Abhängigkeit von der verwendeten Auftragsschablone und -geschwindigkeit eingestellt, liegt aber bevorzugt in einem Bereich von 30-60 % bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, besonders bevorzugt zwischen 38-46 %.
    Das erfindungsgemäße Gemisch wird unter intensivem Rühren hergestellt und durch die Rotation der Siebdrucktrommel während des Auftrags ständig weiter durchmischt.
    Beim Siebdruck wird die Rezeptur mittels eines Rakels durch ein feinmaschiges Sieb (Schablone) gedrückt. Die Auftragsmenge wird durch die Maschenweite der Schablone, die Stärke der Schablone, Stärke (Durchmesser) des Rakels und durch die Rezeptur beeinflußt.
    Um einen definierten und gleichmäßigen Hartstoffauftrag zu gewährleisten, wird das aufzutragende Gemisch und die verwendete Siebdruckschablone gegeneinander optimiert.
    Zum Auftragen des hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Gemisches kann insbesondere die Meshweite, der Lochdurchmesser, sowie die Dicke der Schablone variiert werden.
    Die bevorzugte Auftragsmenge des oben beschriebenen Gemisches ist 14-23 g/m2, besonders bevorzugt 15-21 g/m2, bezogen auf Feststoffe. Hierbei ist es bevorzugt die Zusammensetzung des Gemisches wie auch die Gesamtauftragmenge des Gemischs auf das Papier so auszuwählen, dass die Menge an aufgetragenem Bindemittel 2,0 - 4,1 g/m2, vorzugsweise 2,6 - 3,5 g/m2, besonders bevorzugt 2,8 - 3,2 g/m2, die Menge an aufgetragenen Hartstoffteilchen 12 - 18 g/m2, vorzugsweise 13 - 17 g/m2, besonders bevorzugt 14 - 16 g/m2 und die Menge an aufgetragenem Naßfestmittel 0,12 - 0,5 g/m2, vorzugsweise 0,12 - 0,3 g/m2, besonders bevorzugt 0,15 - 0,23 g/m2 beträgt, um ein optimales Verhältnis von guter Transparenz und guten Abriebeigenschaften zu erreichen.
    Durch das erfindungsgemäße Auftragsverfahren der Hartstoffzusammensetzung zur Herstellung eines abriebfesten Papiers wird einerseits eine extrem gleichmäßige Verteilung des Hartstoffs über die Fläche, andererseits eine hohe Einbindung der Hartstoffteilchen erreicht. Dadurch kommt es zu einer hohen Abriebfestigkeit bei äußerst geringem Verlust an Hartstoffteilchen. Der einseitige Hartstoffauftrag hat außerdem den besonderen Vorteil, daß bei der weiteren Verarbeitung des Overlaypapiers, z.B. bei der Laminatherstellung, die bei der Verarbeitung verwendeten Apparaturen vor stärkerem Verschleiß durch die Hartstoffpartikel geschützt sind.
    Das Flächengewicht des fertig hergestellten Overlaypapieres liegt bei 20 -100 g/m2 vorzugsweise 25-80 g/m2.
    Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
    Die erfindungsgemäße Hartstoffteilchen enthaltende Zusammensetzung wird kontinuierlich einer Siebdrucktrommel 1, die mit einer mikroperforierten Siebdruckschablone ausgestattet ist zugeführt, so dass immer ein Stoffsumpf 2 innerhalb der Siebdrucktrommel 1 aufrechterhalten wird. Die Papierbahn 3 wird zwischen der rotierenden Siebdrucktrommel 1 und einer ebenfalls rotierender Tragwalze 4 hindurchgeführt. Die Hartstoffteilchen enthaltende Zusammensetzung wird unter Unterstützung eines Rollrakels 5 durch die Öffnungen der Siebdrucktrommel 2 hindurch auf die Papierbahn 3 aufgetragen. Die Auftragsdicke der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auf die Papierbahn 3 lässt sich bei diesem Verfahren über die Viskosität der Zusammensetzung, die Maschenweite und Stärke der verwendeten Siebdruckschablone und den Durchmesser des verwendeten Rakelstab 5 regulieren.
    Ausführungsbeispiel:
    Ein korundhaltiges Gemisch wird durch Zusammengeben von:
    19,5 Gew.-% einer handelsüblichen kaltwasserlöslichen acetylierten und oxidierten Kartoffelstärke als Bindemittel,
    79,5 Gew.-% Korund mit einer mittlere Teilchengröße von 44,5 ± 2µm und
    1,0 Gew.-% eines handelüblichen Nassfestmittels auf Basis eines extrem formal dehydarmen Melamin-Formaldehyd-Harzes,
    wobei sich die Prozentangaben auf das Gesamtgewicht der Festkörper der Zusammensetzung beziehen,
    und Wasser in einer Menge, dass eine Viskosität von 300-500 mPa*s bei 25°C, bei einem Gesamtfeststoffgehalt von ca. 41% in dem Gemisch erhalten wird, hergestellt.
    Auf ein Rohpapier aus 100 % Nadelsulfatzellstoff mit einem Anteil von 5 % Naßfestmittel (Polyamidamin-Epychlorhydrin Harz), bezogen auf den Zellstoff mit einer flächenbezogenen Masse von ca. 30 g/m2 wird das oben beschriebene korundhaltige Gemisch mit einem Auftragsgewicht von 15-18 g/m2, bezogen auf Feststoffe aufgetragen. Dafür wird das zunächst unter starkem Rühren hergestellte und auf die gewünschte Viskosität eingestellte Gemisch in eine Siebdrucktrommel gefüllt, die mit einer Siebdruckschablone bestückt ist, die eine Meshweite von 40, einen Lochdurchmesser von 161 µm und eine Dicke von 100 µm hat und gemäß Fig. 1 auf das Papier aufgetragen. Hierbei kann eine Auftragsgeschwindigkeit von 40 - 60 m/min erreicht werden
    Mit einer solchen Schablone kann die gewünschte Auftragsmenge in einem flächig extrem gleichmäßigen Auftrag erreicht werden. Das so erhaltene Overlaypapier wird in einem üblichen Trockner getrocknet, in üblicher Art uns Weise aufgewickelt und dann auf das gewünschte Format zurechtgeschnitten. Gemäß einer optischen Begutachtung ist der Korund auf dem hergestellten Overlaypapier vollkommen gleichmäßig verteilt.
    Dieses korundhaltige Overlaypapier wird mit einer Menge von ca. 200 Gew.-% Harz bezogen auf das Gewicht des Papiers beharzt. Diese harzbeschichtete Overlaypapier wird über ein Dekorpapier gelegt und mit einer MDF-Platte bei 180°C und einem Druck von 200 bar 35 Sekunden lang verpresst. Das so erhaltene Produkt weist Abriebwerte der Klasse AC 3 (≥ 2500 Cyclen Taber-Abraser-Test) auf.
    Liste der Bezugszeichen:
    1
    Siebdrucktrommel
    2
    Stoffsumpf
    3
    Papierbahn
    4
    Tragwalze
    5
    Rollrakel

    Claims (12)

    1. Verfahren zur Herstellung eines abriebfesten Papiers, wobei auf eine Oberfläche des Papiers eine Zusammensetzung enthaltend Hartstoffteilchen und ein Bindemittel mittels einer Siebdrucktrommel aufgetragen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      wobei die Zusammensetzung auf die bereits ausgebildete Papierbahn aufgetragen wird.
    3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
      wobei die Zusammensetzung eine Viskosität von 250-600 mPas bei 25°C aufweist.
    4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
      wobei die Zusammensetzung enthält:
      a) Hartstoffteilchen,
      b) Bindemittel,
      c) Naßfestmittel, und
      d) Wasser.
    5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
      wobei die Zusammensetzung
      72 - 90 Gew.%,Hartstoffteilchen,
      9,5 - 25 Gew.-% Bindemittel,
      0,5 - 3 Gew.-% Naßfestmittel,
      jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe in der Zusammensetzung enthält und einen Feststoffgehalt von 30-60 Gew-% bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aufweist.
    6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
      wobei das Bindemittel ausgewählt ist aus verzweigten oder unverzweigten, kurz- oder langkettige Polysacchariden, Polyurethanen, Polyacrylaten, Polyacetalen, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polymeren und Copolymeren aus Styrol, Acrylester, Acryl - und Methacrylsäureester, Acrylnitril, Acrylaten, Acrylamid, Gelatine, Guar, Viskose, oder ein Gemisch von zwei oder mehreren dieser Stoffe.
    7. Verfahren nach Anspruch 6,
      wobei das Bindemittel eine Stärke insbesondere eine kaltwasserlöslich Stärke ist.
    8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
      wobei der Hartstoff ausgewählt ist aus Korund, Siliciumcarbid, Tantalcarbid, Wolframcarbid, Siliciumnitrid, Siliciumdioxid, Titannitrid und Bornitrid.
    9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
      wobei die Zusammensetzung in einer Menge aufgetragen wird, die 14 - 23 g/m2 Feststoffe entspricht.
    10. Abriebfestes Papier erhältlich nach einem der Ansprüche 1-9.
    11. Abriebfestes Papier, wobei
      das Papier ein Flächengewicht von 20-100 g/m2 aufweist.
    12. Laminat, das als Deckschicht ein abriebfestes Papier nach einem der Ansprüche 10 und 11 mit einer darunter liegenden Dekorschicht aufweist.
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