ES2231060T3 - Papel soporte decorativo con una resistencia en seco mejorada. - Google Patents
Papel soporte decorativo con una resistencia en seco mejorada.Info
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Abstract
Papel soporte decorativo constituido por una masa de papel que contiene fibras de celulosa y cargas, caracterizado porque la masa de papel contiene una mezcla de celulosa compuesta por una celulosa no modificada y una celulosa modificada de forma catiónica, y porque la celulosa modificada de forma catiónica presenta una carga catiónica efectiva de 20 a 300 mmol/kg estando contenida en la mezcla de celulosa en una cantidad del 5% en peso, como mínimo.
Description
Papel soporte decorativo con una resistencia en
seco mejorada.
La invención se refiere a un papel soporte
decorativo y a hojas decorativas o a estratificados decorativos,
elaborados mediante el uso de éste.
Los materiales de revestimiento decorativos, los
llamados papeles decorativos u hojas decorativas, se usan
preferentemente para el recubrimiento de superficies en la
fabricación de muebles y en obras interiores. Por hoja decorativa se
entiende una banda de papel impregnada de resina sintética o
impregnada de resina sintética y de superficie tratada, impresa o
no impresa. Las hojas decorativas se encolan o pegan con una placa
de soporte.
Según el tipo de procedimiento de impregnación,
se distingue entre hojas decorativas con un núcleo de papel
totalmente impregnado y hojas decorativas a base de
preimpregnación, en las que el papel se impregna sólo parcialmente
en-línea en la máquina de papel. Los estratificados
(high pressure laminates) son laminados que se producen por la
compresión de varios papeles impregnados, superpuestos. La
estructura de estos estratificados se compone, generalmente, de una
hoja sobrepuesta (overlay) transparente que genera la máxima
resistencia de superficie, de un papel decorativo impregnado de
resina sintética y de un papel Kraft impregnado de resina fenólica.
Como base para ello se usan, por ejemplo, tableros de fibra dura o
de viruta de madera, así como maderas contrachapeadas.
En los laminados fabricados según el
procedimiento de ciclo corto (low pressure laminates), el papel
decorativo impregnado de resina sintética se une prensando
directamente con una base, por ejemplo, un tablero de virutas,
aplicando una baja presión. El papel decorativo empleado en los
materiales de revestimientos antes citados se usa en blanco o en
color, con o sin impresión adicional.
En cuanto a los llamados papeles soporte
decorativos como materiales de partida para elaborar los materiales
de revestimiento antes citados, existen unos requisitos especiales,
tales como una alta opacidad para un mejor recubrimiento de la
base, una formación y un gramaje homogéneos de la hoja para una
absorción uniforme de la resina, una alta estabilidad a la luz, una
alta pureza y una homogeneidad del color para una buena
reproducibilidad del dibujo a imprimir, una alta resistencia en
húmedo para un perfecto desarrollo del procedimiento de
impregnación, un poder absorbente correspondiente para lograr el
grado de saturación de resina necesaria, una resistencia en seco
adecuada para los procesos de rebobinado en la máquina de papel y
durante la impresión en la máquina de imprimir.
Los papeles soporte decorativos se componen,
generalmente, de celulosas al sulfato de blanco intenso,
principalmente de celulosa de maderas frondosas, de hasta un 45% de
pigmentos y cargas y de agentes de resistencia en húmedo, agentes
de retención y fijadores. Los papeles soporte decorativos se
distinguen de los papeles habituales por su parte mucho mayor de
cargas y la falta del encolado de masa o encolado de superficie
habitual en el papel, con las colas conocidas tales como los
dímeros de alquilceteno.
La opacidad cuenta entre las características más
importantes del papel soporte decorativo. Caracteriza el poder de
recubrimiento respecto a la base. Para garantizar una opacidad
suficiente, a la sustancia fibrosa se añaden cargas en grandes
cantidades. Para lograr una buena retención de las cargas en la
hoja, a la masa de papel se añaden diversos agentes de retención.
Por otra parte, a medida que aumenta la parte de pigmentos y la de
cargas empeoran la resistencia y el comportamiento de impregnación
del papel.
Sin embargo, la resistencia del papel soporte
decorativo, especialmente la resistencia en seco, es importante para
el siguiente procesamiento, durante el transporte por la máquina de
imprimir o durante los procesos de rebobinado en la máquina de
papel.
Al usar sistemas de resina hidrosolubles para la
impregnación de papeles decorativos es de gran importancia la
resistencia a la rotura en húmedo. Por resistencia a la rotura en
húmedo se entiende la capacidad de carga mecánica en estado húmedo.
En la fabricación de papel, se influye en ella, habitualmente,
mediante la adición de agentes de resistencia en húmedo.
Puesto que es difícil cumplir al mismo tiempo los
requisitos existentes en cuanto a los papeles soporte decorativos,
los papeles soporte decorativos aún son mejorables. Esto se refiere
especialmente a las características de la opacidad y la resistencia
del papel soporte.
El documento US4505775 se refiere a la
fabricación de celulosa catiónica y su uso en la fabricación de
papel. Mediante la celulosa catiónica se mejora la retención de
colorantes y cargas, especialmente de aditivos orgánicos, en la
fabricación de papel.
El documento DE19728796A1 describe un papel para
superficies decorativas con un contenido en pigmentos de 2 a 3% en
peso, que está provisto, en su superficie, con una capa de barniz y
que se pega sobre una pieza de trabajo. Este papel ha experimentado
un encolado de masa y está pensado como alternativa a los papeles
decorativos u hojas decorativas clásicos.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de
proporcionar un papel soporte decorativo con una alta resistencia
mecánica, una alta opacidad y un poder absorbente suficiente
(capacidad de impregnación).
Este objetivo se consigue mediante un papel
soporte decorativo constituido por una masa de papel que contiene
fibras de celulosa y cargas, en el que la masa de papel contiene
una mezcla de celulosa compuesta por una celulosa no modificada y
una celulosa modificada de forma catiónica, y en el que la celulosa
modificada de forma catiónica presenta una carga catiónica de 20 a
300 mmol/kg estando contenida en la mezcla de celulosa en una
cantidad del 5% en peso, como mínimo.
Sorprendentemente, se constató una mejora de la
resistencia en seco, aunque no se añadió ningún agente de
resistencia en seco a la suspensión de papel. Otras características
importantes del papel soporte decorativo, tales como la capacidad
de impregnación o la opacidad, no se ven afectadas por la adición de
la celulosa modificada de forma catiónica.
Las celulosas modificadas de forma catiónica se
conocen, por ejemplo, por DAS PAPIER, fascículo 12 (1980) pág.
575-579. Su uso en papeles soporte decorativos y el
aumento resultante de la resistencia no se pueden encontrar en el
estado de la técnica.
Se ha mostrado que es especialmente ventajosa una
parte de 10 a 50% en peso, especialmente de 10 a 20% en peso de la
celulosa modificada de forma catiónica en la mezcla de celulosa.
Según una forma de realización especial de la
invención, la celulosa modificada de forma catiónica, contenida en
la masa de papel, presenta una carga catiónica efectiva de 20 a 300
mmol/kg de celulosa, determinada según el método interno nº 4 de la
Universidad Técnica de Darmstadt. Resultan preferibles unas fibras
de celulosa con una densidad de carga de 30 a 200 mmol/kg,
especialmente de 30 a 100 mmol/kg. Por el concepto "carga
catiónica efectiva" se entiende una densidad de carga compensada
con la densidad de carga de la celulosa no cationizada. La densidad
de carga de la celulosa depende de la cantidad del agente catiónico
empleado. La cantidad del agente cationizador puede oscilar entre
0,005 y 200 g/l por kg de celulosa.
La modificación catiónica de las fibras de
celulosa se puede efectuar mediante la reacción de las fibras con
epiclorhidrina y una amina terciaria o mediante la reacción con
cloruros de amonio cuaternarios, tales como cloruro de amonio de
clorohidroxipropiltrimetilo o cloruro de
glicidiltrimetil-amonio.
Además, la cationización de las fibras de
celulosa puede realizarse mediante el injerto radical de monómeros
cargados, por ejemplo cloruro de
[2-(metacriloiloxi)etil]trimetil-amonio
(TMAEMA) con comonómeros neutros como la acrilamida.
Según una forma de realización preferible de la
invención se emplean fibras de celulosa modificadas de forma
catiónica por una reacción de adición de compuestos de amonio
cuaternarios que presentan grupos con funcionalidad de glicidilo,
con grupos hidroxilo de la celulosa.
La celulosa no modificada y la celulosa
modificada de forma catiónica son preferentemente celulosas de
fibras cortas con una longitud media de fibras de 0,5 a 0,7 mm,
aunque también se pueden emplear celulosas de fibra larga o mezclas
de los dos tipos de celulosa. Las celulosas de fibra corta son, por
ejemplo, celulosas de maderas frondosas de álamo temblón, de haya o
de eucalipto, siendo este último especialmente preferible. La
celulosa tiene, preferentemente, un grado de molienda de 30 a
45ºSR.
Las cargas apropiadas son, por ejemplo, el
dióxido de titanio, especialmente del tipo de rutilo, el sulfuro de
zinc, el carbonato de calcio, el caolín, el talco o sus mezclas.
Resulta especialmente preferible un dióxido de titanio de
superficie tratada con Al_{2}O_{3}, del tipo de rutilo. La parte
de la carga en el papel soporte decorativo puede ser hasta del 55%
en peso, especialmente del 20 al 45% en peso.
Como agentes para mejorar la resistencia en
húmedo pueden emplearse resinas de melamina/formaldehído, derivados
de poliamina o derivados de poliamida, en cantidades de 0,3 a 2% en
peso, con respecto al peso de la celulosa.
El papel soporte decorativo puede contener otros
agentes tales como pigmentos de color orgánicos e inorgánicos,
colorantes, blanqueadores ópticos y dispersantes, que se añaden a
la suspensión de papel durante la elaboración del papel soporte
decorativo.
Los papeles soporte decorativos según la
invención se elaboran de la manera conocida en una máquina de papel
en un rango de gramaje de 50 a 200 g/m^{2}. Para ello, la mezcla
de celulosa modificada de forma catiónica y de celulosa no
modificada, con una consistencia de 2 a 4% en peso, se molerá hasta
un grado de molienda de 30 a 45ºSR. En una cuba de moler se añaden
la carga y el agente de resistencia en húmedo y se mezclan bien con
la mezcla de celulosa. La pasta consistente obtenida de esta manera
se diluye hasta una consistencia de aprox. 1% y, si es necesario,
se añaden otros coadyuvantes tales como agentes de retención,
antiespumantes, sulfato de aluminio y, eventualmente, agentes de
resistencia en húmedo. Esta pasta diluida se hace pasar, a través de
la alimentación de pasta de la máquina de papel, a la sección de
tamices. Se forma una napa de fibras y, después de la
deshidratación, se obtiene el papel soporte decorativo que, a
continuación aún se seca.
Para fabricar papeles decorativos, los papeles
soporte decorativos se impregnan o embeben con las dispersiones de
resina sintética usuales para este fin. Las dispersiones de resina
sintética usuales para este fin son aquellos sobre la base de
ésteres de poliacrilo o de poliacrilmetilo, de acetato de
polivinilo, de polivinilcloruro o de soluciones de resina sintética
sobre la base de precondensados de fenol/formaldehído,
urea/formaldehído o melamina/formaldehído o sus mezclas
compatibles.
La impregnación puede efectuarse también en la
prensa encoladora de la máquina de papel. El papel soporte
decorativo puede impregnarse de tal forma que el papel no quede
impregnado totalmente. Los papeles decorativos de este tipo se
denominan también preimpregnados. La parte de la resina incorporada
al papel soporte decorativo por la impregnación se sitúa en este
caso entre el 25 y 30% en peso, con respecto al peso del papel.
Después del secado, los papeles embebidos se
pueden barnizar e imprimir y, a continuación, se aplican sobre un
sustrato como, por ejemplo, un tablero de madera. Los productos
barnizados y, dado el caso, impresos son denominados generalmente
hojas decorativas.
La invención se sigue describiendo en los
siguientes ejemplos. Las indicaciones de porcentajes en peso se
refieren al peso de la celulosa, si no se indica lo contrario.
Una mezcla de celulosa del 16,7% en peso de una
celulosa de eucalipto modificada mediante cloruro de
glicidiltrimetil-amonio (Quab® 151), con una
densidad de carga de 34,8 mmol/kg, y del 83,3% en peso de una
celulosa de eucalipto estándar con una longitud media de fibras de
0,7 mm fue molida con una consistencia del 3% hasta un grado de
molienda de 33ºSR. A la suspensión de celulosa se añadió entonces
el 100% en peso de TiO^{2} (rutilo, d=3,9 g/m^{3}) y el 2% en
peso de resina de
poliamida/poliamina-epiclorhidrina y, a partir de
ello, se elaboró un papel soporte con un peso por metro cuadrado de
97 g/m^{2}.
Una mezcla de celulosa del 50% en peso de una
celulosa de eucalipto modificada mediante cloruro de
glicidiltrimetil-amonio, con una densidad de carga
de 34,8 mmol/kg, y del 50% en peso de una celulosa de eucalipto
estándar fue molida con una consistencia del 3% hasta un grado de
molienda de 33ºSR. A la suspensión de celulosa se añadieron las
sustancias adicionales según el ejemplo 1 y, a partir de ello, se
elaboró un papel soporte con un peso por metro cuadrado de 95
g/m^{2}.
Una mezcla de celulosa del 16,7% en peso de una
celulosa de eucalipto modificada mediante cloruro de
glicidiltrimetil-amonio (Quab® 151), con una
densidad de carga de 65,5 mmol/kg, y del 83,3% en peso de una
celulosa de eucalipto estándar fue molida con una consistencia del
3% hasta un grado de molienda de 38ºSR. A la suspensión de celulosa
se añadieron las sustancias adicionales según el ejemplo 1 y, a
partir de ello, se elaboró un papel soporte con un peso por metro
cuadrado de 95 g/m^{2}.
Una mezcla de celulosa del 16% en peso de una
celulosa de eucalipto modificada mediante cloruro de
3-cloro-2-hidroxipropildimetildodecil-amonio
(Quab® 342) con una densidad de carga de 56,5 mmol/kg y del 84% en
peso de una celulosa de eucalipto estándar fue molida con una
consistencia del 3% hasta un grado de molienda de 39ºSR. A la
suspensión de celulosa se añadieron las sustancias adicionales
según el ejemplo 1 y, a partir de ello, se elaboró un papel soporte
con un peso por metro cuadrado de 95 g/m^{2}.
Una mezcla de celulosa del 16,7% en peso de una
celulosa de eucalipto modificada mediante cloruro de
2-(metacriloiloxi)etiltrimetil-amonio, con
una densidad de carga de 153,7 mmol/kg, y del 83,3% en peso de una
celulosa de eucalipto estándar se preparó según el ejemplo 1 y se
procesó con las mismas sustancias (pigmento y agente de resistencia
en húmedo) obteniendo un papel soporte con un peso por metro
cuadrado de 96 g/m^{2}.
Ejemplo de
comparación
A una suspensión de celulosa del 100% en peso de
celulosa de eucalipto estándar con una consistencia del 3% en peso
y con un grado de molienda de 36ºSR se añadieron las sustancias
según el ejemplo 1 y, a partir de ello, se elaboró un papel soporte
con un peso por metro cuadrado de 94 g/m^{2}.
Para valorar los papeles soporte decorativos
fabricados se recurrió a los siguientes procedimientos de
ensayo:
La determinación se efectúa según el método
interno nº 4 de la Universidad Técnica de Darmstadt. El método de
medición desarrollado para la determinación de grupos catiónicos en
celulosas es un procedimiento colorimétrico. El procedimiento
colorimétrico usa iones colorantes del colorante anaranjado de
metilo para neutralizar las cargas en y dentro de la fibra. Durante
ello, la solución empleada se empobrece en iones colorantes. Esta
reducción de la concentración se registra en un espectrómetro UV.
La cantidad del anaranjado de metilo adsorbido por grupos
catiónicos se calcula a partir de la diferencia de la cantidad de
anaranjado de metilo determinada de forma colorimétrica en la
muestra ciega y de la cantidad de anaranjado de metilo determinada
de forma colorimétrica en la parte sobrenadante de la muestra. El
contenido en grupos catiónicos se indica en moles/kg de
celulosa.
El objetivo del ensayo es la valoración de la
capacidad de un papel decorativo de absorber una resina de
melamina. Para ello, 2 tiras de ensayo (15 x 100 mm) se sumergieron
en resina de melamina MW 550, sobre una superficie plana, entre dos
tiras se colocó papel secante, se cargó durante 15 seg. con un peso
de carga y, a continuación, se volvió a pesar. El cálculo de la
absorción de resina se realizó en % de la pesada.
La opacidad es una medida de la transparencia del
papel. Se midió en tiras de papel de ensayo de un tamaño de 8 x 8
cm con la ayuda del colorímetro Elrepho 2000.
Este ensayo sirve para determinar la resistencia
a la tracción y la capacidad de alargamiento de los papeles
soporte. Se realiza con tiras de papel de 15 x 200 mm en una
máquina para ensayar la resistencia a la tracción de la empresa
Lorentzen & Wettre según DIN 53112. Los valores se indican en N.
Cuanto mayor sea el valor numérico, tanto mejor es la resistencia
en seco.
Este ensayo se realiza para valorar la
resistencia en húmedo de los papeles soporte. Para ello, unas tiras
de ensayo con un ancho de 15 mm se sumergieron durante 5 minutos en
agua destilada. A continuación, la carga de rotura en húmedo de las
tiras húmedas se comprobó en una máquina para ensayar la
resistencia a la tracción. Los valores medidos se indican en N.
Cuanto menor sea el valor numérico, tanto peor es la resistencia en
húmedo.
1 g de papel en forma de tiras se acondiciona
durante al menos 30 min. a 23ºC/50% de humedad relativa y, a
continuación, se introduce en el aparato de incineración y se
incinera. Las cenizas se introducen en un crisol de porcelana y se
pesan. Las cenizas en % resultan de la pesada en g x 100. El
contenido de cenizas se puede convertir a g/m^{2}.
Los resultados de ensayo figuran en la tabla
1
Los resultados muestran que la resistencia en
seco de los papeles soporte decorativos mejora usando celulosas
modificadas de forma catiónica, pudiendo renunciarse al uso
adicional de agentes de resistencia en seco. La capacidad de
impregnación y la opacidad de los papales soporte decorativos según
la invención son muy buenas. Asimismo, se puede observar una
retención mejorada de la carga empleada.
El empeoramiento de la resistencia en húmedo
observada en algunos experimentos se puede ajustar al nivel deseado
aumentando la parte del agente de resistencia en húmedo o añadiendo
sustancias aniónicas.
Claims (4)
1. Papel soporte decorativo constituido por una
masa de papel que contiene fibras de celulosa y cargas,
caracterizado porque la masa de papel contiene una mezcla de
celulosa compuesta por una celulosa no modificada y una celulosa
modificada de forma catiónica, y porque la celulosa modificada de
forma catiónica presenta una carga catiónica efectiva de 20 a 300
mmol/kg estando contenida en la mezcla de celulosa en una cantidad
del 5% en peso, como mínimo.
2. Papel soporte decorativo según la
reivindicación 1, caracterizado porque la celulosa
modificada de forma catiónica es una celulosa de fibras cortas.
3. Papel soporte decorativo según una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la carga es
dióxido de titanio, carbonato de calcio, caolín, talco o una mezcla
de ellos.
4. Papel soporte decorativo u hoja decorativa que
contiene un papel soporte decorativo según una de las
reivindicaciones 1 a 3.
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