EP1664432B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dekorpapiers sowie dessen verwendung - Google Patents

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EP1664432B1
EP1664432B1 EP04766772.0A EP04766772A EP1664432B1 EP 1664432 B1 EP1664432 B1 EP 1664432B1 EP 04766772 A EP04766772 A EP 04766772A EP 1664432 B1 EP1664432 B1 EP 1664432B1
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EP
European Patent Office
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coating
curtain
slip
paper
base paper
Prior art date
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EP04766772.0A
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EP1664432A1 (de
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Christoph Henninger
Martin Tietz
Volker Fäthke
Stefan Reich
Uwe Fröhlich
Gerold Bausch
Gunter Nink
Albert Sester
Rolf Weil
Nikolaus Grainer
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.)
Papierfabrik August Koehler SE
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Papierfabrik August Koehler SE
Voith Patent GmbH
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    • D21H21/28—Colorants ; Pigments or opacifying agents
    • D21H21/285—Colorants ; Pigments or opacifying agents insoluble

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a decorative paper with a pigment coating and the advantageous use of such decorative paper for decorative coating purposes.
  • the base base paper when filling the base base paper mainly used titanium white pigments, possibly with pigment blends.
  • the base paper had, for example, a basis weight of about 75 g / m 2 .
  • short fibers for example about 80%, for example eucalyptus pulp
  • long fibers for example about 20%, usually softwood pulp
  • an equilibrium impregnation ie, about 75 g / m 2 of impregnating resin were applied.
  • the production of such decorative paper was done in a paper machine, but no coating device was integrated. The impregnation could be done in a variety of ways, for example, on-line or off-line processes by soaking, dipping or coating.
  • the principle of the film press job is to apply a coating of paint film to a roller.
  • a doctor device often grooved or smooth rods are used. It is usually applied on both sides.
  • This process has significant disadvantages, especially at high speeds due to high mechanical wear of the application, metering and leveling elements (rollers, doctor blade, metering application) due to the abrasiveness of the pigments.
  • metering and leveling elements rollers, doctor blade, metering application
  • by opening the nip often paint mist, filament formation (threads or thread pull) and drop formation. This results in unpleasant machine fouling, line defects and unwanted irregularities in the coating surface. It occurs the so-called "orange peel effect".
  • Another disadvantage of this method is that the paper web is subjected to so much mechanical stress that it frequently leads to breaks in the film press coating, which has a particularly disadvantageous effect on on-line operation.
  • the decorative papers produced by the known processes show no satisfactory printability. Desirable high retention of the pigments is achieved only incompletely.
  • the dry application of the coating color is about 3 to 30 g / m 2 , preferably 8 to 20 g / m 2 .
  • US 5,820,937 describes a method for producing a wear-resistant paper sheet.
  • a web of cellulosic fibers is produced on a papermaking machine and a gravel-containing slurry is applied to the surface of the web.
  • EP 1 249 533 A1 describes a process for producing a multi-layered paper. At least two coating liquids are combined and applied to the paper by means of a free-falling curtain.
  • WO 02/066739 A1 discloses a coating color and method for producing coated paper or board.
  • the coating color is applied in a free-falling curtain on a running paper or board web, wherein initially prepared an aqueous pigment dispersion and subjected to degassing. After degassing, a thickener and a surfactant are admixed as additives with exclusion of air from the pigment dispersion.
  • the DE 197 16 647 A1 describes a method and apparatus for applying a pigment coating paint to a paper or board web.
  • the coating color is applied to a paper web by means of a slot die in a free-falling curtain.
  • the object of the invention has been found to remedy the above-mentioned disadvantages of the prior art, in particular to ensure a trouble-free process management and a reduction in the cost of raw material with extensive exclusion of retention problems, in particular, the fastest possible process control is provided.
  • an aqueous coating color is applied to a base paper optionally filled with pigments in a contactless manner by means of the curtain coating or coating method known per se, wherein a base paper weight of optionally filled with pigments is filled with pigments about 28 to 65 g / m 2 and an aqueous Spreading a solids content of about 30 to 70 weight% is assumed, and is dried.
  • the paper web is dried in the usual way. This is generally carried out in a temperature range of about 70 to 450 ° C, in particular from about 80 to 250 ° C, wherein in most cases contactless drying units, such as infrared and air dryers are first directed to the freshly coated web surface and then a cylinder Contact drying takes place.
  • contactless drying units such as infrared and air dryers are first directed to the freshly coated web surface and then a cylinder Contact drying takes place.
  • the core idea of the process according to the invention is the curtain application (curtain coating process) with the significant advantage that the aqueous coating color can be applied without contact to the respective base paper, in the present case optionally filled with pigments.
  • the order can be carried out advantageously in a 1: 1 ratio. This means that the amount of coating that is applied will remain on the surface of the paper without being scratched.
  • This and also due to the low circulation amount of coating color can save costs.
  • the running properties of the manufacturing and / or finishing machines for the decor paper web improve.
  • the curtain application method is particularly advantageous where it depends on a wear-free application of abrasive pigments.
  • the curtain application unit consists essentially of a container having a slot nozzle, from which the spreadable coating or coating color in free fall under the influence of gravity, but also under the influence of electrostatic forces on the respective paper web or their surface to be coated is applied.
  • the following parameters can be varied: application quantity, web width, nozzle gap opening and selected pressure which acts, curtain fall height and, if necessary, the angle of the running paper web to the horizontal or to the curtain.
  • the curtain delivered by the application unit deposits on the surface of the paper web as a contour line and ensures a surface with high finishing quality.
  • the aqueous coating color used can be advantageously designed as follows:
  • the solids content of the coating composition is preferably about 40 to 60% by weight. If the value falls below 40 wt .-%, then the order weights to be achieved are too low.
  • a value of more than 60% by weight means that, especially when this amount of the solid is substantially due to the pigment content, the continuity of the curtain film is impaired. In such cases, it can happen that the curtain tears or tears off.
  • the drop height of the coating color when performing the curtain coating (curtain coating process) to about 5 to 35 cm, in particular about 8 to 20 cm, adjusted. Compliance with these basic conditions means that the curtain is maintained continuously even at high speeds. The same applies to the following physical information that completes the process of the invention.
  • a viscosity of about 150 to 1500 mPas (Brookfield, 100 rev / min, 25 ° C), in particular about 250 to 900 mPas and also a surface tension between about 25 and 60 mN / m, in particular from about 27 to 40 mN / m (static ring method according to Du Noüy).
  • the coating color contains processing aids, in particular surface-active substances, retention aids, surfactants, CMC, calcium stearate and / or (meth) acrylic acid / (meth) acrylamide copolymers.
  • processing aids in particular surface-active substances, retention aids, surfactants, CMC, calcium stearate and / or (meth) acrylic acid / (meth) acrylamide copolymers.
  • CMC calcium stearate
  • (meth) acrylic acid / (meth) acrylamide copolymers is usually titanium dioxide as a particularly effective, the opacity-increasing white pigment incorporated, in particular in the form of rutile, optionally in admixture with anatase.
  • additives such as in particular conventional inorganic extender pigments, such as clays, calcined clays, sodium aluminosilicate, alumina, silicas, diatomaceous earth and / or magnesium silicates, both synthetic and natural origin.
  • inorganic extender pigments such as clays, calcined clays, sodium aluminosilicate, alumina, silicas, diatomaceous earth and / or magnesium silicates, both synthetic and natural origin.
  • lightfast, age-resistant colorants, in particular color pigments into the coating color, in particular color pigments in Form of metal oxides, in particular iron oxides, and / or lightfast organic pigments.
  • the pigments of the coating color and / or of the coating base paper optionally filled with pigments have a particle size of about 0.1 to 10 ⁇ m, in particular of about 0.1 to 2.0 ⁇ m. This range guarantees optimum properties, especially with regard to a desirable degree of opacity.
  • the invention is not subject to any significant restriction. It has been shown that particularly good results are achieved when the coating color is applied to a paper or board web, in particular a Bekk smoothness measured according to DIN 53101, of about 150 to 2000 s, in particular about 200 to 1000 s, adjust.
  • the coating color contains, in addition to the mentioned pigments or further additives, a binder, preferably in the form of homo- and / or copolymers.
  • a binder preferably in the form of homo- and / or copolymers.
  • the homopolymers and / or copolymers are based on (meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, styrene-acrylamide, melamine resins and / or urea resins.
  • the (meth) acrylic polymers guarantee a high bond strength of the finished pigment coating at a relatively low content, so that it is not torn or damaged by occasional attack forces.
  • the coating paper used in the context of the invention or provided with a pigment coating by the curtain-coating method may optionally be filled with pigments.
  • the pigment content it is advantageous for the décor paper obtained according to the invention if the total content of pigment (in the surface coating and also in the base paper which is optionally filled with pigments) is less than about 60% by weight, in particular less than about 40% by weight. If the content of pigment is too high, then the desirable physical properties, such as wet and dry breaking load and the like, not obtained to the extent required. The minimum content is the requirement for opacity.
  • further materials can be incorporated into the coated base paper according to the invention, such as synthetic fibers for dimensional stabilization in addition to natural fibers. It is preferred if the long fiber content to about 0 to 50%, in particular about 5 to 50%, and the short fiber content is set to about 50 to 100%, in particular about 50 to 95%.
  • the main components of the base paper represent a pulp mixture of eucalyptus short fibers and softwood long fibers
  • the white pigment is titanium dioxide.
  • Another component is preferably a wet strength agent, which is to ensure the fiber cohesion in the subsequent impregnation process.
  • the coating base paper is not provided with a pigment coating in a completely dry state by means of the curtain coating method (curtain coating method).
  • the moisture content of the coating base paper to be coated is between about 1 and 15% by weight, in particular about 2 to 8% by weight. Too dry a base paper would disadvantageously in some cases electrostatically charged too high and affect the overall production safety or running safety. Too high a moisture content of the base coating base paper would not have sufficient mechanical strength or dimensional stability.
  • the coating weight of the coating is not subject to any critical limitation.
  • this is at one-sided application to up to about 40 g / m 2 , in particular up to about 30 g / m 2 , and with two-sided application to each up to about 30 g / m 2 , in particular up to about 25 g / m 2 , discontinued.
  • the order quantity for unilateral application between about 5 and 20 g / m 2 and for bilateral application each set to 5 to 12 g / m 2 .
  • the coating unit can be operated both off-line and on-line, it is generally advantageous, in particular in larger production plants, to lead the operation on-line. In smaller installations, the off-line process can be advantageous in individual cases.
  • a particular advantage of the method according to the invention is that the process is possible at very high speeds.
  • the process speed can be easily adjusted to at least about 500 m / min, in particular more than 750 m / min, in particular at least about 1000 m / min.
  • the speed is to be set to at least 1500 m / min. This value can be exceeded with appropriate adjustment of coating color, coating weight and base paper, for example, be more than 1750 m / min.
  • the width of the curtain can be set to more than the width of the base paper web, in particular a paper or board web.
  • the disadvantages associated with the uncoated edge of the coating base paper are remedied (edge relief, corrugation, uneven application weights on the edge and the like).
  • the width of the base paper web can be up to more than 10 m, which is due to the curtain coating process particularly high requirements with regard to the uniformity of the application.
  • the base paper web is advantageously coated with the curtain if it already has a solids content of about 65%, in particular more than 75% and preferably more than 95%. In this way, a particularly good coverage of the surface of the base paper web is ensured.
  • the base paper can be used on one side smooth or preinsatinized. Here, the expert can therefore make an advantageous choice.
  • the clear outlet gap width of the curtain coating head of the coating unit is expediently set to about 0.1 to 1 mm, in particular to about 0.2 to 0.6 mm. It is advantageous according to the invention if the nozzle throughputs for the specific coating color are adjusted to 0.3 to 15.0 cm 3 / (cm working width xs), in particular about 0.5 to 5.0 cm 3 / (cm xs).
  • the curtain coating head can be set to a single or multiple slit.
  • a decorative paper particularly preferably used for this purpose is characterized by a dry breaking load of about 30 to 35 N, a pigment coating having a thickness of about 2 to 15 ⁇ m, in particular 3 to 10 ⁇ m, a pigment content of 70 to 85% by weight and a binder content by Max. 30% by weight.
  • a particular advantage of the method according to the invention over the prior art, as already mentioned, is that the applied coating color subsequently need not be metered or smoothed with a doctoring element.
  • a simultaneous application takes place, so with a cascade nozzle, with the same or different strokes can be applied.
  • a base pressure is applied by the customers of the decor paper obtained according to the invention, ie a full-surface coloring of the surface.
  • Such imprinting is costly because at least about 2 to 3 g / m 2 of job is required in a separate printing press.
  • This can according to the invention can be avoided by the desired pigment pigments are already integrated in the applied pigment coating, such as titanium white line, resulting in a homogeneous full-surface coloring.
  • the pigment coating As a partial impregnation filling.
  • the pigment coating fulfills the function of the surface coating and on the other hand comes into play as an impregnation filling for the base paper.
  • the decorative paper obtains a higher strength and also has a higher dimensional stability. This decorative paper is particularly well suited for use in the field of furniture decor as well as panels for floor laminates or tile imitations.
  • the pigment coating obtained according to the invention has a particularly advantageous printability or paintability for aqueous gravure printing systems or ink-jet coating systems.
  • the lacquers are acid-curing or UV-curable lacquers.
  • the printing can be done by various printing methods, in particular based on aqueous and partially solvent-containing gravure printing systems or ink-jet systems.
  • the application of an aqueous coating color was carried out by means of the curtain coating method.
  • the clear exit gap width of the curtain coating head was 0.3 mm (single brush).
  • the curtain coating head was operated at a die throughput for the coating color of about 0.5 cm 3 / (cm working width xs).
  • the viscosity of the coating color was adjusted to 400 to 450 mPas (according to Brookfield, 100 rpm, 25 ° C.).
  • the surface tension of the coating color was 35 mN / m (static ring method).
  • the coating was arranged on-line in the production plant.
  • the application of the coating color was carried out on a paper web of a basis weight of 50 g / m 2 (free of filler) and a Bekk smoothness, measured according to DIN 5301, of 200 s.
  • the moisture content of the coating base paper was about 3% (ie dry content of 97%).
  • the drop height of the coating color was set to 12 cm, the surface tension to 31 to 36 mN / m (static).
  • the curtain coating process was operated at a speed of 850 m / min.
  • a kaolin line was formed on the designated coating base paper based on the above procedure. This is intended to improve the printability and the paint level. It was used as base paper, a standard standard decorative paper, the mass in the titanium dioxide content of about 30%.
  • the composition of the coating color for the surface coating was as follows: 1% Na polyacrylate (30% aqueous solution, dispersant), 60% Aluminum silicate (white pigment, powder), 10% Magnesium silicate (white pigment, powder), 10% Plastic pigment (27% aqueous suspension, hollow spheres of polystyrene, extender pigment), 0.5% Calcium stearate (50% aqueous suspension, lubricant), 0.5% Polyethylene wax (30% aqueous suspension, additive), 0.5% Sodium diethylhexyl sulfosuccinate (100% liquid, surfactant), 15% Styrene acrylate copolymer (50% aqueous dispersion, binder) and 2.5% Acrylic Acid / Acrylamide Copolymer (33% Aqueous Dispersion,
  • a kaolin line was formed on the designated base paper on the basis of the above procedure. This is to improve the printability and the gap strength.
  • the base paper used was a standard standard decorative paper which had a titanium dioxide content of about 20% by mass.
  • the composition of the coating color for the surface coating was as follows: 1% Na polyacrylate (30% aqueous solution, dispersant), 50% Aluminum silicate (white pigment, powder), 7% Magnesium silicate (white pigment, powder), 8th% Plastic pigment (27% aqueous suspension, hollow spheres of polystyrene, extender pigment), 0.5% Calcium stearate (50% aqueous suspension, lubricant), 0.5% Polyethylene wax (30% aqueous suspension, additive), 0.5% Sodium diethylhexyl sulfosuccinate (100% liquid, surfactant), 30% Melamine resin (binder and filling resin) and 2.5% Acrylic Acid / Acrylamide Copolymer (33% Aqueous Dispersion, Thickener / Viscosity Controller
  • FIG. 1 is first a Stoffbütte B recognizable, which contains a mixed for producing a wood-free raw paper web 1 with water pulp.
  • the pulp consists in the example of 25% to 50% long fibers and accordingly 75% to 50% short fibers on. No pigments and opacifying substances have yet been added to this fiber mixture in the fabric chest B outside the paper machine.
  • the mixture of substances is thus fed to the paper machine P in a quasi-simple manner, the mixture of substances initially arriving in a headbox 2 and then being formed on screens 3 as a web. Thereafter, the dewatering takes place within the press section 4, which is followed by the consisting of einreireihigen drying cylinders drying section 5a.
  • the paper web 1 After reaching a dry content of at least 65%, in particular of at least 75%, preferably of more than 92%, the paper web 1 is deleted.
  • this paper web is suitable as decorative paper web and therefore should not be translucent, now opacticians wornnde and whitening pigments and fillers are applied to the paper web 1. This is done with formulations that have been described in the previous examples. Since the opacifying and whitening additives have an extremely abrasive effect, a contactless curtain applicator 7 is integrated into the paper machine as a commissioned work. (Also possible as an offline coater).
  • this amount of ink produced by the curtain 7a in the specified size can also remain on the paper without having to be stripped off.
  • the job which is referred to as a 1: 1 job, takes place without pressing pulses and without suction on the paper web 1.
  • the coating film sets on the paper surface, without penetrating into the paper web and affect their further path within the paper machine P.
  • the binders contained in the application medium ensure good anchoring to the paper web.
  • targeted penetration of the application medium into the paper can also be effected in order, for example, to increase the gap strength.
  • the coated paper web 1 is dried contactless and / or via contactless acting web guide elements, such as a so-called Air turn 8, further dried with suspended dryers 9 and passed to subsequent (here double row) drying cylinders, where in the night section 5b the finished drying Paper web 1 is done. Finally, the paper web Rolled up in a winding machine 10 and is available for further processing, such as printing available.
  • contactless acting web guide elements such as a so-called Air turn 8
  • the decorative paper web thus produced is characterized by high strength, a constant and homogeneous coating and is almost opaque to light.
  • both sides of the web can be painted one or more times with the given parameters. That depends on the particular intended use of decorative paper.
  • the coating head 7.1 of the curtain applicator 7 is shown schematically and in section.
  • the spreading head extends essentially over the entire machine width or width of the paper web 1 running in the running direction L.
  • a slit nozzle or an exit slit 7.3 branches off from an inner ink chamber 7.2, which is adjusted by adjusting one or both of the lips 7, 4 and 7 forming the exit slit 7.5 in its gap width s, also seen in zones across the width of the entire curtain application unit 7, is adjustable. This adjustability is indicated by the two force arrows F.
  • the gap width s is between 0.1 and 0.6 mm, whereby nozzle throughputs for the coating color to about 0.3 to 15 cm 3 / cm working width and second can be achieved. From the nip, the coating color in the desired coating composition according to the examples described above emerges in the form of a curtain 8 running in the direction of gravity and deposits in a contour line 7b as a cover layer on the base paper web 1.

Landscapes

  • Paper (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dekorpapiers mit einem Pigmentstrich sowie die vorteilhafte Verwendung eines solchen Dekorpapiers für dekorative Beschichtungszwecke.
  • Bisher verwendete man bei der Füllung des Basis-Rohpapiers vorwiegend Titanweiß-Pigmente, ggf. mit Pigment-Abmischungen. Das Basispapier hatte dabei beispielsweise ein Flächengewicht von etwa 75 g/m2. Um die notwendige Opazität im Hinblick auf die verschiedenen Anwendungsfälle im Dekorpapier-Bereich zu erreichen, war es üblich, die Menge an Titanweiß-Pigment auf etwa 40 Gewichts-% einzustellen. Üblicherweise wurden bei der Herstellung des Rohpapiers vorwiegend Kurzfasern (beispielsweise etwa 80%, beispielsweise Eukalyptuszellstoff) und Langfasern (beispielsweise etwa 20%, üblicherweise Nadelholz-Zellstoff) verwendet. Es schließt sich in der Regel eine gleichgewichtige Imprägnierung an, d.h., es wurden etwa 75 g/m2 Imprägnierharz appliziert. Die Herstellung eines derartigen Dekorpapiers erfolgte in einer Papiermaschine, wobei jedoch keine Beschichtungseinrichtung integriert war. Das Imprägnieren konnte in vielfältiger Weise erfolgen, beispielsweise mit on-line oder off-line-Verfahren durch Tränken, Tauchen oder Beschichten.
  • Aus den obigen Schilderungen wird deutlich, dass es Schwierigkeiten bereitete, leichtgewichtige Papiere herzustellen. Hierbei sind gewisse Grenzen gesetzt, da der zur Erreichung der geforderten Opazität notwendige Titandioxid-Pigment-Anteil infolge der niedrigen Faserstoffmasse nicht problemlos einzuarbeiten war. Bei dem oben beschriebenen Verfahren treten weitere Nachteile auf. So gelangt bei der Herstellung des Rohpapiers ein nicht unerheblicher Anteil des Titanweiß-Pigmentes ins Abwasser. Dies ist wirtschaftlich nachteilig, da Titanweiß-Pigmente sehr teuer sind. Zwar kann bei einer optimalen Verfahrensführung das Titanweiß-Pigment im Kreislauf geführt werden. Dies bedeutet jedoch einen zusätzlichen Aufwand und führt häufig zu einer ungewünschten Kreislaufbelastung.
  • Die angesprochenen Probleme werden zum Teil durch einen Vorschlag des Standes der Technik gelöst, der sich aus der Veröffentlichung der Papiertechnischen Stiftung (PTS), München, mit dem Titel "Die Einsparung von Titan-Dioxid-Füllstoff durch Optimierung der Pigmentverteilung im Papier", (siehe ISSN0937-2091, 1. Auflage 1998, Ausgabe Dezember 1998) ergibt. Hierbei erfolgt eine Reduzierung der Masse an Titandioxid im Rohpapier. Diese Reduzierung wird durch eine Streichfarbe mit einem angepassten Gehalt an Titanweiß-Pigment kompensiert. Der Auftrag der Streichfarbe erfolgt hierbei nach dem Filmpress-Verfahren.
  • Das Prinzip des Filmpressen-Auftrags besteht darin, einen Streichfarbenfilm auf eine Walze aufzutragen. Dort erfolgt eine Vordosierung mit einer Rakeleinrichtung, wobei häufig gerillte oder glatte Stäbe zum Einsatz kommen. Es wird in der Regel beidseitig aufgetragen. Dieses Verfahren hat wesentliche Nachteile, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten durch großen mechanischen Verschleiß der Auftrags-, Dosier- und Egalisierelemente (Walzen, Rakel, Dosierantrag) infolge der Abrasivität der Pigmente. Darüber hinaus entstehen durch das Öffnen des Nips häufig Farbnebel, Filamentbildung (Fäden bzw. Faden ziehen) und Tropfenbildung. Daraus resultieren eine unangenehme Verschmutzung der Maschine, Strichdefekte und unerwünschte Unregelmäßigkeiten in der Strichoberfläche. Es tritt der so genannte "Orangenschaleneffekt" auf. Diese nachteiligen Effekte treten insbesondere bei hoher Auftragsgeschwindigkeit in Erscheinung. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Papierbahn so stark mechanisch beansprucht wird, dass es häufig zu Abrissen im Filmpressen-Streichwerk kommt, was sich besonders nachteilig beim on- line- Betrieb auswirkt.
  • Die nach den bekannten Verfahren hergestellten Dekorpapiere zeigen keine zufriedenstellende Bedruckbarkeit. Eine wünschenswert hohe Retention der Pigmente wird nur unvollständig erreicht. Der Trockenauftrag der Streichfarbe liegt bei etwa 3 bis 30 g/m2, vorzugsweise 8 bis 20 g/m2.
  • US 5,820,937 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines abnutzungsresistenten Papierbogens. Ein Gewebe aus Zellulosefasern wird auf einer Papierherstellungsmaschine erzeugt und ein Kies-umfassender Brei wird auf die Oberfläche des Gewebes aufgebracht.
  • EP 1 249 533 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Papiers mit mehreren Schichten. Mindestens zwei Beschichtungsflüssigkeiten werden verbunden und mittels eines frei fallenden Vorhangs auf das Papier aufgebracht.
  • WO 02/066739 A1 offenbart eine Streichfarbe und ein Verfahren zur Herstellung von gestrichenem Papier oder Karton. Die Streichfarbe wird in einem frei fallenden Vorhang auf eine laufende Papier- oder Kartonbahn aufgetragen, wobei zunächst eine wässrige Pigment-Dispersion hergestellt und einer Entgasung unterzogen wird. Nach der Entgasung werden ein Verdicker und ein Tensid als Additive unter Luftabschluss der Pigment-Dispersion zugemischt.
  • Die DE 197 16 647 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen einer Pigment-Streichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn. Die Streichfarbe wird mittels einer Schlitzdüse in einem frei fallenden Vorhang auf eine Papierbahn aufgetragen.
  • Zum Stand der Technik soll noch auf die US- A- 5 820 937 , die EP-A- 1 349 533 , die WO-A- 02/066739 und die DE-A-1 97 16 647 hingewiesen werden, aus denen aber keine Hinweise auf die spezielle Herstellung eines Dekorpapieres entnehmbar sind.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die oben angesprochenen Nachteile des Standes der Technik zu beheben, insbesondere eine störungsfreie Verfahrensführung und eine Absenkung der Kosten beim Rohmaterial unter weitgehendem Ausschluss von Retentionsproblemen zu gewährleisten, wobei insbesondere eine schnellstmögliche Verfahrensführung vorgesehen ist.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine wässrige Streichfarbe auf ein fakultativ mit Pigmenten gefülltes Streichrohpapier berührungslos mittels des an sich bekannten Vorhang-Auftrags- bzw. Beschichtungs - Verfahrens (Curtain Coating) aufgetragen wird, wobei von einem fakultativ mit Pigmenten gefüllten Streichrohpapier eines Flächengewichts von etwa 28 bis 65 g/m2 und einer wässrigen Streichmasse eines Feststoffgehaltes von etwa 30 bis 70 Gewichts % ausgegangen wird, und getrocknet wird.
  • Nach dem Auftrag der Streichfarbe wird die Papierbahn in üblicher Weise getrocknet. Dies erfolgt im allgemeinen in einem Temperaturrahmen von etwa 70 bis 450°C, insbesondere von etwa 80 bis 250°C, wobei in den meisten Fällen kontaktlose Trocknungseinheiten, wie Infrarot- und Lufttrockner zunächst auf die frisch beschichtete Bahnoberfläche gerichtet werden und anschließend eine Zylinder-Kontakttrocknung erfolgt.
  • Kerngedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Vorhang- Auftrag (Curtain-Coating-Verfahren) mit dem bedeutsamen Vorteil, dass die wässrige Streichfarbe berührungslos auf das jeweilige Streichrohpapier, im vorliegenden Fall fakultativ mit Pigmenten gefüllt, aufgetragen werden kann. Der Auftrag kann dabei vorteilhaft im 1:1-Verhältnis erfolgen. Das bedeutet, dass jene Menge an Streichfarbe, die aufgetragen wird, ohne Abrakelung auf der Papieroberfläche verbleibt. In diesem Fall brauchen keine Rakeleinrichtungen mit Rakelelementen, wie Rakelstäbe oder Rakelklingen, die stark dem Verschleiß unterliegen, eingesetzt werden. Dadurch und auch aufgrund der geringen Umlaufmenge an Streichfarbe lassen sich Kosten sparen. Außerdem verbessern sich die Laufeigenschaften der Herstellungs- und/oder Veredelungsmaschinen für die Dekorpapierbahn. Das Vorhang-Auftragsverfahren ist insbesondere dort vorteilhaft, wo es auf einen verschleißfreien Auftrag von abrasiven Pigmenten ankommt. Das Vorhang-Auftragsaggregat besteht im wesentlichen aus einem Behälter, der eine Schlitzdüse aufweist, aus der die aufzutragende Streichmasse bzw. Streichfarbe in freiem Fall unter Einfluss der Schwerkraft, aber auch unter Einfluss von elektrostatischen Kräften, auf die jeweilige Papierbahn bzw. deren zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird. Dabei können insbesondere folgende Parameter variiert werden: Auftragsmenge, Bahnbreite, Düsenspaltöffnung sowie gewählter Druck, der einwirkt, Vorhangfallhöhe sowie erforderlichenfalls der Winkel der laufenden Papierbahn zur Waagerechten bzw. zum Vorhang. Der vom Auftragsaggregat abgegebene Vorhang legt sich auf der Oberfläche der Papierbahn als Konturstrich ab und gewährleistet eine Oberfläche mit hoher Veredelungsgüte.
  • Die eingesetzte wässrige Streichfarbe lässt sich wie folgt vorteilhaft gestalten: So beträgt der Feststoffgehalt der Streichmasse vorzugsweise etwa 40 bis 60 Gewichts- %. Wird der Wert von 40 Gew.-% unterschritten, dann sind die zu erreichenden Auftragsgewichte zu niedrig. Ein Wert von mehr als 60 Gew.-% führt dazu, dass insbesondere dann, wenn diese Feststoffmenge im wesentlichen auf den Pigmentgehalt zurückgeht, die Kontinuität des Vorhangfilmes beeinträchtigt wird. In solchen Fällen kann es passieren, dass der Vorhang aufreißt bzw. abreißt. Vorzugsweise wird die Fallhöhe der Streichfarbe bei der Durchführung des Vorhangstreichens (Curtain-Coating-Verfahrens) auf etwa 5 bis 35 cm, insbesondere auf etwa 8 bis 20 cm, eingestellt. Die Einhaltung dieser Rahmenbedingungen führt dazu, dass der Vorhang auch bei hohen Geschwindigkeiten kontinuierlich erhalten bleibt. Entsprechendes gilt für die folgenden physikalischen Angaben, die das erfindungsgemäße Verfahren komplettieren. Dazu gehören erfindungsgemäß eine Viskosität von etwa 150 bis 1500 mPas (Brookfield, 100 U/min, 25 °C), insbesondere etwa 250 bis 900 mPas und auch eine Oberflächenspannung zwischen etwa 25 und 60 mN/m, insbesondere von etwa 27 bis 40 mN/m (statische Ringmethode nach Du Noüy).
  • In Einzelfällen ist es zweckmäßig, wenn die Streichfarbe Verarbeitungshilfsmittel enthält, insbesondere oberflächenaktive Substanzen, Retentionshilfsmittel, Tenside, CMC, Calciumstearat und/oder (Meth)-Acrylsäure/(Meth)-Acrylamid-Copolymere. Zur Begünstigung der Opazität wird der Streichfarbe in der Regel Titandioxid als besonders wirksames, die Opazität erhöhendes Weißpigment einverleibt, insbesondere in Form von Rutil, gegebenenfalls in Beimischung mit Anatas.
  • Zur Einstellung einer wünschenswert hohen Bedruckbarkeit können der Streichfarbe weitere Additive einverleibt werden, wie insbesondere übliche anorganische Extenderpigmente, wie Clays, kalzinierte Clays, Natriumaluminosilikat, Aluminiumoxid, Kieselsäuren, Diatomeenerde und/oder Magnesiumsilikate, sowohl synthetischer als auch natürlicher Herkunft. Darüber hinaus ist es in Einzelfällen vorteilhaft, der Streichfarbe lichtstabile, alterungsbeständige Farbmittel, insbesondere Farbpigmente einzuverleiben, wobei es sich insbesondere um Farbpigmente in Form von Metalloxiden, insbesondere Eisenoxiden, und/oder von lichtechten organischen Pigmenten handelt.
  • Es ist ferner bevorzugt, wenn die Pigmente der Streichfarbe und/oder des fakultativ mit Pigmenten gefüllten Streichrohpapiers eine Teilchengröße von etwa 0,1 bis 10 µm, insbesondere von etwa 0,1 bis 2,0 µm aufweisen. Dieser Bereich garantiert optimale Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf einen wünschenswerten Grad an Opazität.
  • Bei der Auswahl des fakultativ mit Pigmenten gefüllten Streichrohpapiers unterliegt die Erfindung keiner wesentlichen Einschränkung. Es hat sich gezeigt, dass besonders gute Ergebnisse dann erzielt werden, wenn die Streichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn aufgetragen wird, um insbesondere eine Bekk-Glätte gemessen nach DIN 53101, von etwa 150 bis 2000 s, insbesondere etwa 200 bis 1000 s, einzustellen.
  • Die Streichfarbe enthält neben den angesprochenen Pigmenten bzw. weiteren Additiven ein Bindemittel, vorzugsweise in Form von Homo- und/oder Copolymeren. Hierbei gibt es keine wesentlichen Beschränkungen. Es ist es von Vorteil, wenn die Homo- und/oder Copolymere auf Basis von (Meth-)Acrylsäure, (Meth-)Acrylamid, Styrolacrylamid, Melaminharzen und/oder Harnstoffharzen beruhen. Die (Meth-)Acryl-Polymeren garantieren bei einem relativ niedrigen Gehalt eine hohe Bindefestigkeit des fertigen Pigmentstrichs, so dass dieser durch gelegentlich auftretende Angriffskräfte nicht aufreißt bzw. relevant beschädigt wird.
  • Das im Rahmen der Erfindung eingesetzte bzw. nach dem Curtain-Coating-Verfahren mit einem Pigmentstrich versehene Streichrohpapier kann fakultativ mit Pigmenten gefüllt sein. Bezüglich des Pigmentgehaltes ist es für das erfindungsgemäß erhaltene Dekorpapier von Vorteil, wenn der Gesamtgehalt an Pigment (im Oberflächenstrich sowie einschließlich im fakultativ mit Pigmenten gefüllten Streichrohpapier) weniger als etwa 60 Gew.-% beträgt, insbesondere weniger als etwa 40 Gew.-%. Ist der Gehalt an Pigment zu hoch, dann werden die wünschenswerten physikalischen Eigenschaften, wie Nass- und Trockenbruchlast und dergleichen, nicht in dem erforderlichen Umfang erhalten. Den Mindestgehalt bemisst die Anforderung an die Opazität.
  • Dem erfindungsgemäß gestrichenen Streichrohpapier können neben den fakultativen Pigmenten noch weitere Materialien einverleibt werden, so beispielsweise zur Dimensionsstabilisierung neben natürlichen Fasern synthetische Fasern. Dabei wird es bevorzugt, wenn der Langfaseranteil auf etwa 0 bis 50%, insbesondere etwa 5 bis 50%, und der Kurzfaseranteil auf etwa 50 bis 100%, insbesondere auf etwa 50 bis 95%, eingestellt ist.
  • Bei der Zusammensetzung des erfindungsgemäß angestrebten weißen Dekorpapiers ist es von besonderem Vorteil, wenn die Hauptkomponenten des Rohpapiers ein Zellstoffgemisch aus Eukalyptus-Kurzfasern und Nadelholz-Langfasern darstellen, wobei das Weißpigment Titandioxid ist. Es können geringe Mengen an Farbpigmenten zur Nuancierung neben ebenfalls untergeordneten Mengen an Kaolin vorliegen. Eine weitere Komponente ist vorzugsweise ein Nassfestmittel, das den Faserzusammenhalt beim späteren Imprägnierprozeß sicherstellen soll.
  • Im allgemeinen wird das Streichrohpapier, fakultativ mit Pigmenten gefüllt, nicht in vollständig trockenem Zustand anhand des Vorhangbeschichtungs- bzw. Streich-Verfahrens (Curtain-Coating-Verfahrens) mit einem Pigmentstrich versehen. Zweckmäßigerweise liegt der Feuchtigkeitsgehalt des zu bestreichenden Streichrohpapiers zwischen etwa 1 und 15 Gew.-%, insbesondere etwa 2 bis 8 Gew.-%. Ein zu trockenes Streichrohpapier würde sich in nachteiliger Weise in Einzelfällen elektrostatisch zu hoch aufgeladen und insgesamt die Produktionssicherheit bzw. Laufsicherheit beeinträchtigen. Bei zu hohem Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsstreichrohpapiers hätte dieses keine hinlängliche mechanische Festigkeit bzw. Dimensionsstabilität.
  • Das Auftragsgewicht der Streichfarbe unterliegt keiner kritischen Beschränkung. Vorzugsweise wird dieses bei einseitigem Auftrag auf bis zu etwa 40 g/m2, insbesondere bis zu etwa 30 g/m2, und bei beidseitigem Auftrag auf jeweils bis zu etwa 30 g/m2, insbesondere bis zu etwa 25 g/m2, eingestellt. Vorzugsweise wird die Auftragsmenge bei einseitigem Auftrag zwischen etwa 5 und 20 g/m2 und bei beidseitigem Auftrag jeweils auf 5 bis 12 g/m2 eingestellt.
  • Nach Aufbringen eines ersten Pigmentstrichs anhand der beschriebenen Streichfarbe und anschließendem Trocknen können ein oder mehrere weitere Pigmentstriche ausgebildet werden. Hierdurch kann ein dickerer Pigmentstrich erhalten werden, was im Einzelauftrag beschwerlich wäre.
  • Wenngleich das Streichwerk sowohl off-line als auch on-line betrieben werden kann, ist es im allgemeinen dennoch von Vorteil, insbesondere bei größeren Produktionsanlagen, den Betrieb on-line zu führen. Bei kleineren Betriebsanlagen kann in Einzelfällen das off-line-Verfahren von Vorteil sein.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Verfahrensführung mit sehr hohen Geschwindigkeiten möglich ist. Zwar kann die Verfahrensgeschwindigkeit problemlos auf mindestens etwa 500 m/min, insbesondere mehr als 750 m/min, insbesondere mindestens etwa 1000 m/min, eingestellt werden. Erfindungsgemäß ist die Geschwindigkeit jedoch auf mindestens 1500 m/min einzustellen. Dieser Wert kann bei entsprechender Anpassung von Streichfarbe, Auftragsgewicht und Streichrohpapier überschritten werden, beispielsweise bei mehr als 1750 m/min liegen. Hierbei können uneingeschränkt auch sich im allgemeinen nachteilig abrasiv auswirkende Pigmente herangezogen werden, da die abrasive Streichmasse gemäß der Erfindung berührungslos auf die Oberfläche des jeweiligen Substrats aufgebracht wird.
  • Bezüglich der Breite des frei-fallenden oder beispielsweise mit elektrostatischen Kräften in eine bestimmte Richtung gezogenen Vorhangs der Streichfarbe beim Curtain-Coating-Verfahren besteht eine vorteilhafte Flexibilität. So kann im Einzelfall, wenn gewünscht, die Breite des Vorhangs auf mehr als die Breite der Rohpapierbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, eingestellt werden. Hier werden, anders als bei bekannten Streichverfahren, die mit dem unbeschichteten Rand des Streichrohpapiers verbundenen Nachteile behoben (Randhebung, Wellung, ungleichmäßige Auftragsgewichte am Rand u. dgl.). Die Breite der Rohpapierbahn kann bis über 10 m betragen, was an das Vorhang-Beschichtungsverfahren besonders hohe Anforderungen hinsichtlich der Gleichmäßigkeit des Auftragens stellt.
  • Die Rohpapierbahn wird in vorteilhafter Weise dann mit dem Vorhang beschichtet, wenn sie bereits einen Trockengehalt von ca. 65%, insbesondere mehr als 75% und vorzugsweise mehr als 95% aufweist. Auf diese Weise ist eine besonders gute Abdeckung der Oberfläche der Rohpapierbahn sichergestellt.
  • Das Streichrohpapier kann einseitig glatt oder vorsatiniert eingesetzt werden. Hier kann der Fachmann demzufolge eine vorteilhafte Auswahl treffen.
  • Das Auftragsverfahren mittels Vorhang- Beschichtung (Curtain-Coating) wurde vorstehend schon eingehend beschrieben. Ergänzend soll noch folgendes vorgetragen werden: Die lichte Austrittsspaltbreite des Vorhangstreichkopfes des Streichwerkes wird zweckmäßigerweise auf etwa 0,1 bis 1 mm, insbesondere auf etwa 0,2 bis 0,6 mm, eingestellt. Erfindungsgemäß vorteilhaft ist es, wenn die Düsendurchsätze für die spezifische Streichfarbe auf 0,3 bis 15,0 cm3/(cm Arbeitsbreite x s), insbesondere etwa 0,5 bis 5,0 cm3/(cm x s), eingestellt werden. Grundsätzlich ist der Vorhangstreichkopf auf einen Einfach- oder Mehrfachspalt einstellbar.
  • Die erfindungsgemäß erhaltenen Papiere bzw. Dekorpapiere mit einem Pigmentstrich lassen sich vorteilhaft zur Dekoration von Beschichtungswerkstoffen heranziehen. Hierbei treten die nachfolgend im Detail aufgezählten Vorteile in Erscheinung. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das verwendete Dekorpapier gekennzeichnet ist durch:
    • ein fakultativ mit Pigmenten gefülltes Streichrohpapier eines Flächengewichtes von etwa 28 bis 65 g/m2,
    • einen Gehalt von weniger als etwa 60 Gew.-% Pigment,
    • eine Nassfestigkeit (Nassreißlänge), gemäß nach DIN ISO 3781 von mehr als 4,5 N, bevorzugt mehr als 6,5 N
    • eine Trockenbruchlast, gemessen nach DIN ISO 1924-2, von mehr als 25 N, wobei das Dekorpapier einen Pigmentstrich einer Dicke von etwa 1 bis 30 µm mit einem Pigmentgehalt von etwa 50 bis 90 Gew.-% sowie einen Bindemittelgehalt von max. 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Gesamttrockengehalt der Streichfarbe, aufweist.
  • Ein besonders bevorzugt für diesen Zweck verwendetes Dekorpapier ist gekennzeichnet durch eine Trockenbruchlast von etwa 30 bis 35 N, einen Pigmentstrich einer Dicke von etwa 2 bis 15 µm, insbesondere von 3 bis 10 µm, einen Pigmentgehalt von 70 bis 85 Gewichts-% sowie einen Bindemittelgehalt von max. 30 Gewichts-%.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht gegenüber dem Stand der Technik, wie schon erwähnt, darin, dass die aufgetragene Streichfarbe anschließend nicht mit einem Rakelelement dosiert oder geglättet werden muss. In Einzelfällen ist es zweckmäßig, auch zwei oder mehrere Striche nacheinander auf das Streichrohpapier aufzutragen. Dabei ist es möglich, dass der nachfolgende Strich auf den getrockneten Pigmentstrich aufgebracht wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit des "Naß-in-Naß"-Auftrags. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, dass ein Simultanauftrag erfolgt, so mit einer Kaskadendüse, mit der mehrere gleichartige oder auch unterschiedliche Striche aufgetragen werden können.
  • Es ist bei dem Aspekt der "Bedruckbarkeit" möglich, die besonders geeignete Bindemittelmenge zu ermitteln, die ein problemloses Imprägnieren mit konstanter Produktqualität erlaubt und zudem die Staubneigung bei geringen Bindemittelanteilen minimiert. Auch kann man hier dadurch Einfluss nehmen, indem unterschiedliche Bindemittel bzw. Bindemittelgemische herangezogen werden. Dabei wird der Fachmann unter anderem weitergehende Gesichtspunkte wie folgt beachten: Verhinderung einer staubenden Oberfläche, Anhebung des Bindemittelanteils und Verhinderung eines Überleimungseffektes mit "Mottling"-Effekt (Wegschlageffekt).
  • Im Regelfall wird von den Abnehmern des erfindungsgemäß erhaltenen Dekorpapiers ein Fonddruck aufgebracht, d.h. eine vollflächige Einfärbung der Oberfläche. Ein derartiger Aufdruck ist kostenaufwendig, weil mindestens etwa 2 bis 3 g/m2 Auftrag in einer separaten Druckmaschine erforderlich sind. Dies kann erfindungsgemäß vermieden werden, indem in den aufgebrachten Pigmentstrich, z.B. Titanweißstrich, die gewünschten Farbpigmente bereits integriert werden, wobei eine homogene vollflächige Einfärbung resultiert.
  • Es besteht die Möglichkeit, den Pigmentstrich als teilweise Imprägnierungsfüllung auszubilden. Dies heißt, dass der Pigmentstrich einerseits die Funktion der Oberflächenbeschichtung erfüllt und andererseits als Imprägnierungsfüllung für das Rohpapier zum Tragen kommt. Durch eine Reduktion des Pigmentanteils im Streichrohpapier, was erfindungsgemäß erstrebenswert ist, erhält das Dekorpapier eine höhere Festigkeit und weist zudem eine höhere Dimensionsstabilität auf. Damit ist das Dekorpapier besonders gut zur Anwendung im Bereich vom Möbeldekor sowie von Panelen für Fußbodenlaminate bzw. Fliesenimitate geeignet.
  • Der erfindungsgemäß erhaltene Pigmentstrich weist eine besonders vorteilhafte Bedruckbarkeit bzw. Lackierbarkeit für wässrige Tiefdrucksysteme bzw. Ink- Jet-Strichsysteme auf. Bei den Lacken handelt es sich um Säure- härtende oder UVhärtbare Lacke. Das Bedrucken kann nach verschiedenen Druckverfahren erfolgen, insbesondere anhand wässriger und teilweise lösungsmittelhaltiger Tiefdrucksysteme bzw. Ink- Jet- Systeme.
  • Die Erfindung bietet darüber hinaus neben den vorstehend genannten noch folgende Vorteile:
    • Das herangezogene Vorhang- Beschichtungs- Verfahren ist im Hinblick auf verschiedene Eigenschaften, wie bereits teilweise vorstehend angesprochen, vorteilhaft steuerbar, so im Hinblick auf ein angepasstes Viskositätsverhalten, insbesondere Dehnviskositätsverhalten, charakterisiert durch eine ausreichende innere Kohäsion, die sich durch eine ausgeprägte Fadenlänge und Oberflächenspannung der Streichfarbe zeigt. Die übliche Charakterisierung von Streichfarben ist für das Curtain-Coating-Verfahren durch bekannte physikalische Größen, wie Oberflächenspannung, Viskosität und dergl., nicht in ausreichendem Maße beschreibbar. Der sich im Rahmen der Erfindung ausbildende flüssige Vorhang kann durch eine ausreichende innere Kohäsion stabilisiert werden, da er andernfalls abreißen und zumindest eine erhebliche Verfahrensstörung verursachen würde. Diese Eigenschaft, die man als "Dehnviskositätsverhalten" bezeichnen kann, lässt sich in Form der Fadenlänge des aus dem Ford-Becher austretenden Flüssigkeitsfadens steuern bzw. bemessen. Das erfindungsgemäße Verfahren führt dann zu besonders wünschenswerten Eigenschaften des Verfahrenserzeugnisses bzw. lässt die gestellte Aufgabe besonders günstig lösen, wenn die Fadenlänge zwischen 70 und 130 cm, insbesondere zwischen 80 und 120 cm, bevorzugt zwischen 90 und 110 cm liegt.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand verschiedener Beispiele noch näher erläutert werden:
    • Beispiele
  • Der Auftrag einer wässrigen Streichfarbe erfolgte mittels des Vorhang- Beschichtungs- Verfahrens. Die lichte Austrittsspaltweite des Vorhangstreichkopfes betrug 0,3 mm (einfacher Streichkopf). Der Vorhangstreichkopf wurde mit einem Düsendurchsatz für die Streichfarbe von etwa 0,5 cm3/(cm Arbeitsbreite x s) betrieben. Die Viskosität der Streichfarbe war auf 400 bis 450 mPas (nach Brookfield, 100 U/min, 25 °C) eingestellt. Die Oberflächenspannung der Streichfarbe betrug 35 mN/m (statische Ringmethode). Das Streichwerk war in der Produktionsanlage on-line angeordnet. Der Auftrag der Streichfarbe erfolgte auf eine Papierbahn eines Flächengewichts von 50 g/m2 (füllstofffrei) sowie einer Bekk-Glätte, gemessen nach DIN 5301, von 200 s. Der Feuchtigkeitsgehalt des Streichrohpapiers lag bei etwa 3% (d.h. Trocknungsgehalt von 97%). Die Fallhöhe der Streichfarbe wurde auf 12 cm eingestellt, die Oberflächenspannung auf 31 bis 36 mN/m (statisch). Das Vorhang - Beschichtungs -Verfahren wurde mit einer Geschwindigkeit von 850 m/min betrieben.
  • Des weiteren wurde die Streichfarbe bzgl. die Fadenlänge im Ford-Becher (Düse 4) auf einen Bereich von etwa 85 bis 125 cm eingestellt. Nach dem Auftragen der wässrigen Streichfarbe erfolgt in üblicher Weise der Trocknungsvorgang der beschichteten Papierbahn.
  • Anhand der vorstehend gemachten Angaben wurde ein Dekorpapier hergestellt, wobei jeweils die folgenden Rezepturen von Streichfarben zur Ausbildung des Pigmentstrichs herangezogen wurden:
    • Rezeptur 1:
  • Hierbei handelt es sich um einen Titanweiß bzw. Titandioxid enthaltenden Oberflächenstrich, dessen Ziel es ist, insbesondere die Opazität des Fertigerzeugnisses zu verbessern und den späteren Imprägnatbedarf zu reduzieren.
    1% Na-Polyacrylat (30%ige wässrige Lösung, Dispergiermittel),
    60% Titandioxid (Weißpigment, Pulver),
    15% Magnesiumsilikat (Extenderpigment, Pulver),
    10% Plastikpigment (27%ige wässrige Suspension, Hohlkugeln aus Polystyrol/Extenderpigment),
    0,5% Calciumstearat (50%ige wässrige Suspension, Gleitmittel),
    0,5% Polyethylen-Wachs (30%ige wässrige Suspension, Additiv),
    0,5% Natrium-diethylhexylsulfosuccinat (100%ige flüssige Ware, Tensid),
    10% Styrolacrylat-Copolymer (50%ige wässrige Dispersion, Bindemittel)
    und
    2,5% Acrylsäure/Acrylamid-Copolymer (33%ige wässrige Dispersion, Verdickungsmittel/Viskositätsregler)
    • (Hinweis: Alle obigen Angaben beziehen sich auf otro.- Gewichts- % (ofentrocken))
  • Die fehlende Wassermenge, um auf einen Trockengehalt von 50 Gewichts- % einzustellen, wurde in flüssiger Form beim Herstellen der Streichmasse vorgelegt. Die erwähnten Bestandteile wurden in der angegebenen Reihenfolge unter Beachtung der quantitativen Angaben unter Rühren hinzugegeben.
  • Weitere Angaben: Trockengehalt der wässrigen Streichfarbe 50%, pH-Wert 8,2; Viskosität (nach Brookfield, 100 U/min, Spindel 3, 20°C) 400 mPas, Oberflächenspannung (bei 20°C) 32,3 mN/m und Fadenlänge (im Ford-Becher mit Düse 4) 95 cm. Der Auftrag erfolgte mit 25 g/m2 (otro) auf die Papierbahn.
    • Rezeptur 2:
  • Hierbei handelt es sich um einen Titanweiß bzw. Titandioxid enthaltenden Oberflächenstrich, mit dem insbesondere die Opazität des Fertigerzeugnisses sowie die Spaltfestigkeit verbessert und der spätere Imprägnatbedarf reduziert werden soll.
    1% Na-Polyacrylat (30 %ige wässrige Lösung, Dispergiermittel),
    50% Titandioxid (Weißpigment, Pulver),
    10% Magnesiumsilikat (Extenderpigment, Pulver
    5% Plastikpigment (27 %ige wässrige Suspension, Hohlkugeln aus Polystyrol, Extenderpigment),
    0,5% Calciumstearat (50 %ige wässrige Suspension, Gleitmittel),
    0,5% Polyethylen-Wachs (30 %ige wässrige Suspension, Additiv),
    0,5% Natrium-diethylhexylsulfosuccinat (100 %ige flüssige Ware, Tensid),
    30% Melaminharz (Bindemittel und Füllharz) und
    2,5% Acrylsäure/Acrylamid-Copolymerisat (33 %ige wässrige Dispersion, Verdickungsmittel/Viskositätsregler)
    • (Hinweis: Alle obigen Angaben beziehen sich auf otro.-Gew.-% (ofentrocken); wässriger Anteil analog Beispiel 1)
  • Weitere Angaben: Trockengehalt der wässrigen Streichfarbe 50%, pH-Wert 7,8, Viskosität (nach Brookfield, 100 U/min, Spindel 3, 20 °C) 420 mPas, Oberflächenspannung (bei 20 °C) 33,4 mN/m und Fadenlänge (im Ford-Becher mit Düse 4) 100 cm. Der Auftrag erfolgte mit 25 g/m2 (otro) auf die Papierbahn.
    • Rezeptur 3:
  • Hier wurde anhand der obigen Verfahrensmaßnahme auf dem bezeichneten Streichrohpapier ein Kaolin-Strich ausgebildet. Hierdurch soll die Bedruckbarkeit und der Lackstand verbessert werden. Es wurde als Rohpapier ein übliches Standard-Dekorpapier herangezogen, das in der Masse einen Titandioxid-Gehalt von etwa 30% aufwies. Die Zusammensetzung der Streichfarbe für den Oberflächenstrich war wie folgt:
    1% Na-Polyacrylat (30 %ige wässrige Lösung, Dispergiermittel),
    60% Aluminiumsilikat (Weißpigment, Pulver),
    10% Magnesiumsilikat (Weißpigment, Pulver),
    10% Plastikpigment (27 %ige wässrige Suspension, Hohlkugeln aus Polystyrol, Extenderpigment),
    0,5% Calciumstearat (50 %ige wässrige Suspension, Gleitmittel),
    0,5% Polyethylen-Wachs (30 %ige wässrige Suspension, Additiv),
    0,5% Natrium-diethylhexylsulfosuccinat (100 %ige flüssige Ware, Tensid),
    15% Styrolacrylat-Copolymer (50 %ige wässrige Dispersion, Bindemittel)
    und
    2,5% Acrylsäure/Acrylamidcopolymer (33 %ige wässrige Dispersion, Verdickungsmittel/Viskositätsregler)
    • (Hinweis: Alle obigen Angaben beziehen sich auf otro.-Gew.-% (ofentrocken); wässriger Anteil analog Beispiel 1).
  • Weitere Angaben: Trockengehalt der wässrigen Streichfarbe 40%, pH-Wert 8,5, Viskosität (nach Brookfield) (100 U/min, Spindel 3, 20°C) 420 mPas, Oberflächenspannung (bei 20°C) 34,0 mN/m und Fadenlänge (im Ford-Becher mit Düse 4) 115 cm. Der Auftrag erfolgte mit 5 g/m2 (otro) auf die Papierbahn.
    • Rezeptur 4:
  • Hier wurde anhand der obigen Verfahrensmaßnahme auf dem bezeichneten Rohpapier ein Kaolin-Strich ausgebildet. Hiermit soll die Bedruckbarkeit und die Spaltfestigkeit verbessert werden. Als Rohpapier wurde ein übliches Standard-Dekorpapier herangezogen, das in der Masse einen Titandioxid-Gehalt von etwa 20% aufwies. Die Zusammensetzung der Streichfarbe für den Oberflächenstrich war wie folgt:
    1% Na-Polyacrylat (30 %ige wässrige Lösung, Dispergiermittel),
    50% Aluminiumsilikat (Weißpigment, Pulver),
    7% Magnesiumsilikat (Weißpigment, Pulver),
    8% Plastikpigment (27 %ige wässrige Suspension, Hohlkugeln aus Polystyrol, Extenderpigment),
    0,5% Calciumstearat (50 %ige wässrige Suspension, Gleitmittel ),
    0,5% Polyethylen-Wachs (30 %ige wässrige Suspension, Additiv),
    0,5% Natrium-diethylhexylsulfosuccinat (100 %ige flüssige Ware, Tensid),
    30% Melaminharz (Bindemittel und Füllharz) und
    2,5% Acrylsäure/Acrylamid-Copolymer (33 %ige wässrige Dispersion, Verdickungsmittel/Viskositätsregler)
    • (Hinweis: Alle obigen Angaben beziehen sich auf otro.-Gew.-% (ofentrocken); wässriger Anteil analog Beispiel 1)
  • Weitere Angaben: Trockengehalt der wässrigen Streichfarbe 40%, pH-Wert 7,6, Viskosität (nach Brookfield, 100 U/min, Spindel 3, 20 °C) 450 mPas, Oberflächenspannung (bei 20°C) 34,5 mN/m und Fadenlänge (im Ford-Becher mit Düse 4) 115 cm. Der Auftrag erfolgte mit 21 g/m2 (otro) auf die Papierbahn.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles weiter erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 : eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit dem innerhalb einer Papiermaschine eine Dekorpapierbahn hergestellt werden soll.
    • Figur 2 : eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Vorhang- Auftragswerk
  • In beiden Figuren sind für gleiche Bauteile auch gleiche Bezugsziffern gewählt.
  • In Figur 1 ist zunächst eine Stoffbütte B erkennbar, die eine zur Herstellung einer holzfreien Roh- Papierbahn 1 mit Wasser vermischte Papiermasse enthält. Die Papiermasse besteht im Beispiel aus 25% bis 50% Langfasern und dementsprechend 75% bis 50% Kurzfasern auf. Diesem Fasergemisch wurden in der außerhalb der Papiermaschine bestehenden Stoffbütte B noch keine Pigmente und opazitätsfördernden Stoffe zugesetzt. Das Stoffgemisch wird also quasi in einfacher Form der Papiermaschine P zugeführt, wobei das Stoffgemisch zunächst in einem Stoffauflauf 2 gelangt und danach auf Sieben 3 als Bahn formiert wird. Danach erfolgt das Entwässern innerhalb der Pressenpartie 4, an die sich die aus einreireihigen Trockenzylindern bestehende Trockenpartie 5a anschließt. Nach Erreichung eines Trockengehaltes von mindestens 65%, insbesondere von mindestens 75%, vorzugsweise von mehr als 92%, wird die Papierbahn 1 gestrichen. Damit sich diese Papierbahn als Dekorpapierbahn eignet und demzufolge nicht durchscheinend sein soll, werden nun opazitätsfördernde und weiß machende Pigmente und Füllstoffe auf die Papierbahn 1 aufgebracht. Dies erfolgt mit Rezepturen, die in den vorangegangenen Beispielen beschrieben wurden. Da die opazitätsfördernden und weiß machenden Zusätze äußerst abrasiv wirken, wird als Auftragswerk ein kontaktlos arbeitendes Vorhang-Auftragswerk 7 in die Papiermaschine integriert. (Auch als offline- Streichmaschine möglich).
  • Mit diesem Auftragswerk 7 ist es möglich, dass diese vom Vorhang 7a erzeugte Strichmenge in der angegebenen Größe auch auf dem Papier verbleiben kann, ohne dass eine Abrakelung erfolgen muss.
    Der Auftrag, welcher als 1:1- Auftrag bezeichnet wird, erfolgt dabei ohne Pressimpulse und ohne Saugwirkung auf die Papierbahn 1. Dadurch legt sich der Strichfilm auf die Papieroberfläche auf, ohne in die Papierbahn einzudringen und deren weiteren Laufweg innerhalb der Papiermaschine P zu beeinträchtigen. Die im Auftragsmedium enthaltenen Binder sorgen für die gute Verankerung an der Papierbahn. Je nach Einstellung der chemischen und physikalischen Eigenschaften des Auftragmediums kann auch ein gezieltes Penetrieren des Auftragmediums ins Papier bewirkt werden, um beispielsweise die Spaltfestigkeit zu erhöhen.
  • Im Anschluß darin wird die beschichtete Papierbahn 1 kontaktlos getrocknet und/oder über kontaklos wirkenden Bahnführungselemente, wie z.B. einem sogenannte Air turn 8 geführt, mit Schwebetrocknern 9 weiter getrocknet und zu nachfolgenden (hier doppelreihigen )Trockenzylindern geleitet, wo in der Nachtockenpartie 5b die Fertigtrocknung der Papierbahn 1 erfolgt. Schließlich wird die Papierbahn in einer Wickelmaschine 10 aufgerollt und steht für eine Weiterverarbeitung, beispielsweise dem Bedrucken, zur Verfügung.
  • Alternativ ist es möglich, die Papierbahn vor ihrer Aufwickelung mit Kalandern 11 zu glätten.
  • Die so hergestellte Dekorpapierbahn zeichnet sich durch hohe Festigkeit, eine konstante und homogene Beschichtung aus und ist nahezu Licht-undurchlässig.
  • Es soll noch erwähnt werden, dass beide Bahnseiten einfach oder mehrfach mit den angegebenen Parametern gestrichen werden kann. Das hängt vom jeweils gewünschten Einsatzzweck des Dekorpapieres ab.
  • In Figur 2 ist der Streichkopf 7.1 des Vorhang-Auftragswerkes 7 schematisch und im Schnitt dargestellt. Der Streichkopf erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Maschinenbreite bzw. Breite der in Laufrichtung L laufenden Papierbahn 1. Von einer inneren Farbkammer 7.2 zweigt eine Schlitzdüse bzw. ein Austrittsspalt 7.3 ab, der durch Verstellung einer oder beider, den Austrittsspalt 7.3 bildenden Lippen 7.4 und 7.5 in seine Spaltweite s, auch zonenweise über die Breite des gesamten Vorhang-Auftragsaggregates 7 gesehen, einstellbar ist. Diese Einstellbarkeit ist mit den beiden Kraftpfeilen F angedeutet.
    Die Spaltweite s beträgt zwischen 0,1 und 0,6 mm, wodurch Düsendurchsätze für die Streichfarbe auf ca. 0,3 bis 15 cm3/cm Arbeitsbreite und Sekunde erreichbar sind.
    Aus dem Spalt tritt die Streichfarbe in gewünschter Streichfarbenzusammensetzung gemäß der vorangegangen beschriebenen Beispiele in Form eines in Richtung der Schwerkraft laufenden Vorhanges 8 aus und legt sich in einem Konturstrich 7b als Deckschicht auf der Rohpapierbahn 1 ab.

Claims (24)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Dekorpapiers mit einem Pigmentstrich, wobei eine wässrige Streichfarbe auf ein Streichrohpapier mittels des Vorhang-Beschichtungs-Verfahrens berührungslos aufgetragen und getrocknet wird, wobei von einem Streichrohpapier eines Flächengewichts von 28 bis 65 g/m2 ausgegangen wird und die Streichfarbe einen Feststoffgehalt von 30 bis 70 Gew.-%, eine Viskosität von 150 bis 1500 mPas (gemessen nach Brookfield, 100 U/min, 25 °C) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbe eine Oberflächenspannung zwischen 25 und 60 mN/m (gemessen mit der statischen Ringmethode nach Du Noüy) aufweist, wobei das Vorhang-Beschichtungs-Verfahren mit einer Geschwindigkeit von mindestens 1500 m/min betrieben wird und Durchsätze einer verwendeten Vorhangdüse eines Vorhang-Streichkopfes für die Streichfarbe auf 0,3 bis 15,0 cm3/(cm Arbeitsbreite x s) eingestellt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffgehalt der Streichfarbe zwischen 40 und 60 Gew.-% liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Fallhöhe der Streichfarbe bei der Durchführung des Vorhang- Beschichtungs-Verfahrens im Bereich zwischen 5 und 35 cm, insbesondere zwischen 8 und 20 cm, eingestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbe eine Viskosität (gemessen nach Brookfield, 100 U/min, 25 °C) von 250 bis 900 mPas, aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der Streichfarbe zwischen 27 und 40 mN/m (statische Ringmethode nach Du Noüy) eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Streichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn aufgetragen wird, um insbesondere eine Bekk-Glätte, gemessen nach DIN 53101, von 150 bis 2000 s einzustellen.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Streichfarbe Verarbeitungshilfsmittel einverleibt werden, insbesondere beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Retentionshilfsmittel, Tenside, CMC, Stärke, Calciumstearat (Meth-)Acrylsäure/(Meth-)Acrylamid-Copolymere.
  8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Streichfarbe zur Begünstigung der Opazität Titandioxid, insbesondere in Form von Rutil, gegebenenfalls in Beimischung mit Anatas, eingesetzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Streichfarbe zur Einstellung einer hohen Bedruckbarkeit des Fertigerzeugnisses anorganische Extenderpigmente zugegeben werden, insbesondere in Form von Clays, kalzinierten Clays, Natriumaluminosilikat, Aluminiumoxid, Kieselsäuren, Diatomeenerde und/oder Magnesiumsilikaten, sowohl synthetischer als auch natürlicher Herkunft.
  10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente der Streichfarbe und/oder des Streichrohpapiers eine Teilchengröße von 0,1 bis 10 µm, insbesondere von 0,1 bis 2,0 µm, aufweisen.
  11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Streichfarbe lichtstabile, alterungsbeständige Farbmittel, insbesondere Farbpigmente, einverleibt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Farbpigmente in Form von Metalloxiden, insbesondere Eisenoxiden, und/oder in Form von lichtechten organischen Pigmenten vorliegen.
  13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Streichfarbe ein Bindemittel in Form von Homo- und/oder Copolymeren auf Basis von (Meth-)Acrylsäure, (Meth-) Acrylamid, Styrolacrylamid, Melaminharzen und/oder Harnstoffharzen, einverleibt wird.
  14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Streichrohpapier zur Dimensionsstabilisierung neben natürlichen Fasern synthetische Fasern enthält.
  15. Verfahren nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Langfaseranteil des Streichrohpapiers auf 0 bis 50%, insbesondere 5 bis 50%, und der Kurzfaseranteil des Streichrohpapiers auf 50 bis 100%, insbesondere auf 50 bis 95%, eingestellt ist.
  16. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsgewicht der Streichfarbe bei einseitigem Auftrag auf bis zu 40 g/m2, insbesondere auf bis zu 30 g/m2, und bei beidseitigem Auftrag auf jeweils bis zu 30 g/m2, insbesondere auf bis zu 25 g/m2, eingestellt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsmenge der Streichfarbe bei einseitigem Auftrag auf 5 bis 20 g/m2 und bei beidseitigem Auftrag jeweils auf 5 bis 12 g/m2 eingestellt wird.
  18. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausbilden eines ersten Pigmentstrichs ein oder mehrere weitere Pigmentstriche ausgebildet werden.
  19. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Streichrohpapier einen Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 25 Gew.-%, insbesondere von 2 bis 8 Gew.-%, aufweist.
  20. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Streichwerk on-line betrieben wird.
  21. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Vorhangs beim Vorhang-Beschichtungs-Verfahren auf mehr als die Breite der Streichrohpapier-Bahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn, eingestellt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltlänge des Vorhangstreichkopfes beim Streichen auf 15 bis 25 cm über den jeweiligen Substrat-Bahnenrand hinaus eingestellt wird.
  23. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Streichrohpapier einseitig glatt oder vorsatiniert eingesetzt wird.
  24. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsspaltbreite einer verwendeten Vorhangdüse eines Vorhang-Streichkopfes beim Vorhang-Beschichtungs- Verfahren auf 0,1 bis 1 mm, insbesondere auf 0,2 bis 0,6 mm, und/oder Durchsätze der Vorhangdüse für die Streichfarbe auf 0,5 bis 5,0 cm3/(cm x s) eingestellt werden, wobei der Vorhangstreichkopf auf einen Einfach- oder Mehrfachspalt einstellbar ist.
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