WO2009077561A1 - Durch das ink-jet-verfahren bedruckbares, verpressfähiges dekorpapierimprägnat - Google Patents

Durch das ink-jet-verfahren bedruckbares, verpressfähiges dekorpapierimprägnat Download PDF

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Rijk Van Der Zwan
Stefan Strunk
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Technocell Dekor Gmbh & Co. Kg
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    • D21H17/49—Condensation polymers of aldehydes or ketones with compounds containing hydrogen bound to nitrogen
    • D21H17/51—Triazines, e.g. melamine

Definitions

  • the invention relates to a decorative paper impregnate which is impregnated with a thermally curable impregnating resin and can be printed by means of an inkjet process, wherein the impregnated decorative paper can be pressed directly into a laminate after printing with a wood material.
  • Decorative papers are needed for the production of decorative laminates, which are used as building materials in furniture production and interior design.
  • the decorative laminates are mainly high pressure laminates (HPL) and low pressure laminates (LPL).
  • HPL high pressure laminates
  • LPL low pressure laminates
  • the decorative paper is impregnated in the unprinted or printed state with a resin and with one or more layers of kraft paper sheets, which were soaked in phenolic resin (core papers), in a laminating press at a temperature of about 110 to 170 ° C and a Pressed pressure of 5.5 to 11 MPa.
  • core papers phenolic resin
  • a low-pressure laminate is produced by directly pressing the unprinted or printed decorative paper impregnated with a resin at a temperature of 160 to 200 ° C. and a pressure of 1.25 to 3.5 MPa with the carrier plate.
  • the refinement of material surfaces may be of an optical nature (by appropriate coloring) and / or physical nature (by coating the plate surface with appropriate functionality and structure).
  • Decorative papers can be processed with or without a printed pattern.
  • the printed or unprinted decorative paper is usually impregnated in one or more stages with synthetic resins, then dried, wherein the resin remains reactive, and then hot pressed irreversibly in sheets or rolls as a carrier material. When pressed, the resin hardens. This hardening not only creates the bond to the plate, but also completely chemically-physically seals the paper.
  • the application of the printing pattern is usually done by gravure printing.
  • this printing technique has the advantage of printing large quantities of paper at high machine speed.
  • an ink-jet-print decorative paper can be impregnated after printing with thermosetting resins and then hot pressed.
  • the paper often only in bows up to a few feet, eg 3.5 meters, length Is an impregnation in an impregnation plant often not possible.
  • the sheet is pressed between heavily impregnated papers. During the pressing process, the resin penetrates into the decorative paper and hardens. The result is a good quality laminate.
  • this procedure does not ensure that the decorative paper is uniformly impregnated compared to an impregnation system. Consequently, this method does not completely close the paper.
  • the object is achieved by a decorative paper impregnate containing an impregnated base paper (decorative base paper) and an ink receiving layer, wherein the base paper is an impregnating resin in an amount of 40 to 250 wt.% Of
  • the decorative paper impregnate after drying a residual moisture content of at least 3.5% and a flow of more than 0.4%, measured at a pressure of 180 bar and a temperature of 143 ⁇ 2 0 C.
  • the amount of impregnating resin is 80 to 125% of the basis weight of the base paper.
  • the residual moisture of the decorative paper after drying is preferably 5 to 8.5%.
  • the effect according to the invention is achieved, in particular, when the decorative base paper is first core-impregnated, predried and then coated and dried in a coating process with one or more ink-receiving layers. It should be noted that after pre-drying the core-impregnated base paper and drying the finished decorative paper impregnate, the impregnating resin is not cured and therefore remains reactive.
  • uncured in the sense of the invention means that the impregnating resin has a degree of crosslinking of at most 65%, preferably of at most 30%.
  • the method for determining the degree of crosslinking is described in more detail below.
  • the core impregnation can be carried out off-line in a standard impregnation plant or inline within the paper machine by means of conventional application equipment.
  • the dye-receiving layer can also be applied to the core-impregnated paper without predrying.
  • the dye-receiving layer can also be applied to a multiply impregnated resinated paper (a conventional decorative paper impregnate).
  • the decorative paper impregnate has a reactivity of 2 to 3 minutes, at a temperature of 140 0 C and a pressure of 25 bar.
  • the decorative paper impregnate according to the invention produced in this way can be rolled up in the system or in Arches are split.
  • the decor paper can then be printed in high quality using a variety of inkjet processes. After printing, the paper is hot pressed in a coating press on a Hoizwerkstoffplatte or to a laminate.
  • no resinated paper underlay
  • a resinated underlay can be used if desired.
  • a resinated overlay can be applied before pressing.
  • the printed product can also be sealed first with a varnish.
  • the decorative base papers which can be used according to the invention are those which have undergone neither sizing in the mass nor surface sizing. These exist in the
  • Decorative base papers differ from conventional papers due to the much higher filler content or pigment content and the lack of standard paper sizing or surface sizing on paper.
  • Softwood pulps, hardwood pulps or mixtures of both can be used to produce the decorative base papers
  • Pulp types are used. Preference is given to the use of 100% hardwood pulp. But mixtures of softwood / hardwood pulps in the ratio 5:95 to 50:50, in particular 10:90 to 30:70 can be used.
  • the base papers can be produced on a Fourdrinier paper machine or a Yankee paper machine. For this purpose, the pulp mixture at a consistency of 2 to 5 wt.% To are ground to a freeness of 10 to 45 ° SR.
  • fillers and / or pigments, color pigments and / or dyes and wet strength agents such as polyamide / polyamine-epichlorohydrin resin, cationic polyacrylates, modified melamine-formaldehyde resin or cationized starches may be added in conventional amounts in the production of decorative papers and with the Zellstoffgenaisch be well mixed.
  • the fillers and / or pigments can be added in an amount of up to 55% by weight, in particular 10 to 45% by weight, based on the weight of the pulp.
  • Suitable pigments and fillers are, for example, titanium dioxide, talc, zinc sulfide, kaolin, aluminum oxide, calcium carbonate, corundum, aluminum and magnesium silicates or mixtures thereof.
  • the thick stock produced in the mixing chest can be diluted to a consistency of about 1%. If necessary, other auxiliaries such as retention aids, defoamers, dyes and other auxiliaries mentioned above or mixtures thereof may be added.
  • This thin material is fed to the wire section via the headbox of the paper machine. A non-woven fabric is formed and, after dewatering, the base paper is obtained, which is subsequently dried.
  • the basis weights of the papers produced may be 30 to 200 g / m z.
  • the decorative base papers used according to the invention may be as follows: smooth, ie with a Bekk smoothness of more than 80 s, unsmoothed, less than 80 s, smoothed with a Yankee cylinder or with a calender, not or preimpregnated with a synthetic resin, very air permeable (Gurley values below 20 s / hml) or dense (Gurley values above 20 s / hml) or even extremely dense with Gurley in the case of prepregs Values over 200 s / hml.
  • the decorative paper according to the invention can be dyed.
  • inorganic color pigments such as metal oxides, hydroxides and oxide hydrates, metal sulfides, sulfates, chromates and molybdate or mixtures thereof, as well as organic color pigments and / or dyes such as carbonyl colorants (eg quinones, quinacridones), cyanine colorants, azo colorants, azomethines and Methine, phthalocyanines or dioxazines are used.
  • carbonyl colorants eg quinones, quinacridones
  • cyanine colorants eg quinones, quinacridones
  • cyanine colorants eg quinones, quinacridones
  • cyanine colorants eg quinones, quinacridones
  • cyanine colorants eg quinones, quinacridones
  • cyanine colorants eg quinones, quinacridones
  • cyanine colorants e
  • Reception layers are used. These are usually hydrophilic coatings containing water-soluble or water-dispersible polymers.
  • the ink-receiving layer may additionally contain fillers, pigments, dye-fixing substances such as quaternary polyammonium salts, and other adjuvants conventionally used in such layers.
  • a suitable quaternary polyammonium salt is polydiallyldimethylammonium chloride.
  • the ink receiving layer contains a pigment and a binder in a proportion of 10:90 to 90:10.
  • the amount of the pigment in the ink receiving layer is preferably 5 to 80% by weight, but more preferably 10 to 60% by weight, based on the dry weight of the layer.
  • the pigment may be any pigment commonly used in ink jet recording materials, but especially alumina, aluminum hydroxide, boehmite and silicas (such as precipitated or pyrogenic silica).
  • the binder may be a water-soluble and / or water-dispersible polymer, for example polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, starch, gelatin, carboxymethylcellulose, ethylene / vinyl acetate, styrene / acrylic acid ester copolymers or mixtures thereof.
  • polyvinyl alcohol for example, one having a degree of saponification of 88 to 99% can be used.
  • the ink receiving layer can be colored.
  • the coloring can be done with the same color pigments and / or dyes with which the base paper is dyed. The amount
  • the coating weight of the ink receiving layer may be 2 to 25 g / m z, in particular 3 to 20 g / m 2, but preferably 4 to 15 g / m 2.
  • the ink-receiving layer can be applied by conventional application methods such as roller application, slot nozzle application, engraving or Nipp process, curtain coating, Gutbürsten- or Rollrakeldostician.
  • Suitable impregnating resins are the impregnating resins customarily used in this technical field, in particular
  • the turbidity of time is the time in which a resin at a temperature of 1OQ 0 C shows a first opacity which signals the start of the polymerization reaction.
  • the impregnating resin is used in an amount of 40 to 250% by weight, preferably 80 to 125% by weight, of the basis weight of the decorative base paper.
  • the next step was a coating for the
  • Color receiving layer with the following composition:
  • the produced decorative base paper was used in the first stage of a conventional decorative paper impregnator
  • the dried decorative paper impregnate had a basis weight of 140 g / m 2 and a thickness of 133 ⁇ m.
  • the reactivity of the impregnating resin in the dried decorative paper impregnate was 2.5 minutes.
  • the degree of crosslinking was 29%.
  • the flow of the decorative paper impregnate according to the invention was 1.2%.
  • the decorative paper impregnate prepared according to Example 1 was printed in an inkjet printer (HP 2500 with pigmented inks) and divided into DIN A4 sheets. These sheets were placed on a chipboard, covered with an overlay film (paper having a basis weight of 35 g / m 2 , which was doctored to 116 g / m 2 ) and hot pressed. The pressing was carried out at a temperature of 14O 0 C and a pressure of 25 bar.
  • the produced decor paper was applied in the first stage of a conventional decorative paper impregnation plant with a "slow” resin and dipped after the penetration phase and then only moderately squeezed off (as in
  • Example 1 The resin is a pure melamine-formaldehyde resin having a solids content of 51% and a haze time of 5.5 minutes.
  • the core-impregnated paper was dried to a humidity of 13%.
  • the basis weight of the paper after impregnation was 162 g / m 2 .
  • the predried core-impregnated paper was then coated with the above-described ink-jet dye receiving layer at a coating weight of 7 g / m 2 and dried to a final moisture content of 6.5%.
  • the dried decorative paper impregnate had a weight per unit area of 160 g / m 2 and a thickness of 149 ⁇ m.
  • the reactivity of the impregnating resin in the dried decorative paper impregnate was 3.5 minutes.
  • the degree of crosslinking was 26%.
  • the flow of decorative paper impregnate was 1.5%.
  • the decorative paper prepared according to Example 2 was printed in an inkjet printer (HP 2500 with pigmented inks) and divided into DIN A4 sheets. These sheets were placed on a chipboard covered with an overlay film as in Example 1 and hot pressed. The pressing was carried out at a temperature of 14O 0 C and a pressure of 25 bar.
  • the laminate panels produced with the aid of the decorative papers according to the invention have properties of a high-quality melamine coating. They are characterized by a closed surface, which is free of bubbles and discoloration in a water vapor test. The surface is also resistant to the effects of chemicals in accordance with standard EN 438 for laminates.
  • the paper product according to the invention is less wavy by swelling when printed with aqueous printing inks, because the paper structure is stabilized by the resin.
  • the laminate manufacturer can individually print any required amount of decor paper without having to have their own impregnation system.
  • an ink-jet printing system can be set up in the vicinity of a laminate press. The decoupling of pressure and impregnation improves the overall logistics of the product and optimizes the use of materials.
  • the test of the flow was carried out by determining the flow behavior of the resin of the impregnated impregnated resin
  • the reactivity is the minimum required pressing time at a certain temperature (zB140 0 C), wherein the surface is so cured that a contaminant with the dye Rhodamine B is easy to remove with water.
  • the degree of crosslinking is the amount of impregnated resin which is not soluble in the sample after 35 minutes immersion in DMF (dimethylformamide) at room temperature.
  • the test serves to determine the time-hardening behavior of impregnated decorative papers.
  • the samples are immediately cooled between two sheets to stop the curing reaction.
  • the specimens After cooling to 5 to 65 0 C, the specimens are immersed for three minutes in a 0.025% aqueous Rhodamin B solution at a temperature of 95 0 C and then immersed in cold water for 15 seconds. After drying with soft paper towels, the samples are glued to a transparent film after increasing compression times. The assessment is done visually to the comparison sample. The reactivity value is reached if the test specimens are only minimally colored and no change can be achieved by longer pressing times. Vernetsungsgrad
  • the test is used to determine the degree of curing of impregnates.
  • specimens with an area of 100 cm 2 are punched out and weighed (corresponds to the sample weight "before extraction") .
  • the specimens are then immersed in N, N-dimethylformamide (DMF) (100 cm 2 slices in 100 ml) an exposure time of 30 to 35 minutes at room temperature, the specimens are removed, on
  • Dissolved fractions (%) dissolved fractions (g) / initial weight (g) x 100
  • Crosslinked proportions (%) weight (g) / weight (g) x 100

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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)

Abstract

Ein direkt zu einem Laminat verpressbares Dekorpapier-Imprägnat für dekorative Beschichtungswerkstoffe, das mit einem Tränkharz imprägniert und mit einer Farbempfangsschicht versehen ist und nach Trocknung eine Restfeuchte von mindestens 3,5 % und einen Fluss von mehr als 0,4 % aufweist.

Description

Durch das Ink-Jet-Verfahren bedruckbares, verpressfähiges Dekorpapierimprägnat
Die Erfindung betrifft ein Dekorpapier-Imprägnat, das mit einem thermisch härtbaren Imprägnierharz imprägniert und mittels Tintenstrahl-Verfahren bedruckbar ist, wobei das imprägnierte Dekorpapier nach dem Bedrucken mit einem Holzwerkstoff zu einem Laminat direkt verpressbar ist.
Dekorpapiere werden zur Herstellung von dekorativen Laminaten benötigt, die als Baustoffe bei der Möbelherstellung und im Innenausbau Anwendung finden. Bei den dekorativen Laminaten handelt es sich hauptsächlich um sogenannte Hochdruck- Laminate (HPL) und Niederdruck-Laminate (LPL) . Zur Herstellung eines Hochdruck-Laminats wird das Dekorpapier im unbedruckten oder bedruckten Zustand mit einem Harz imprägniert und mit einer oder mehreren Lagen Kraftpapierbögen, die in Phenolharz getränkt wurden (Kernpapiere) , in einer Laminierpresse bei einer Temperatur von etwa 110 bis 170°C und einem Druck von 5,5 bis 11 MPa verpresst. Anschließend wird der so entstandene Schichtstoff (HPL) mit einem Trägermaterial wie
HDF- oder Spanplatte verleimt oder verklebt. Ein Niederdruck- Laminat wird hergestellt, indem das unbedruckte oder bedruckte und mit einem Harz imprägnierte Dekorpapier bei einer Temperatur von 160 bis 2000C und einem Druck von 1,25 bis 3,5 MPa direkt mit der Trägerplatte verpresst wird.
Die Veredelung von Werkstoffoberflächen kann optischer Natur (durch entsprechende Farbgebung) und/oder physikalischer Natur sein (durch Beschichtung der Plattenoberfläche mit entsprechender Funktionalität und Struktur) . Dekorpapiere können mit oder ohne aufgedrucktes Muster verarbeitet werden. Hierzu wird das bedruckte oder unbedruckte Dekorpapier üblicherweise einstufig oder mehrstufig mit Kunstharzen getränkt, anschließend getrocknet, wobei das Harz noch reaktiv bleibt, und dann in Bögen oder als Rollenware mit einem Trägermaterial heiß irreversibel verpresst. Beim Verpressen härtet das Harz aus. Durch diese Aushärtung entsteht nicht nur der Verbund zur Platte, sondern das Papier wird auch vollständig chemisch-physisch verschlossen.
Das Aufbringen des Druckmusters erfolgt üblicherweise im Tiefdruckverfahren. Insbesondere bei der Erzeugung marktüblicher Druckmuster weist diese Drucktechnik den Vorteil auf, große Papiermengen mit hoher Maschinengeschwindigkeit zu bedrucken.
Das Tiefdruck-Verfahren ist jedoch für geringere Mengen als nicht rentabel und hinsichtlich der Druckqualität bei komplizierten Mustern als nicht ausreichend zu bewerten. Von den Drucktechniken, die den Anforderungen an Flexibilität und Qualität standhalten, gewinnt das Tintenstrahl-Druckverfahren (Ink Jet) zunehmend an Bedeutung.
Um Dekorrohpapiere mittels Ink-Jet bedruckbar zu machen, werden diese mit einer oder mehreren Funktionsschichten zur Aufnahme der Tinten und Fixierung der Farbstoffe beschichtet. Ein solches durch das Ink-Jet-Verfahren bedruckbares Dekorpapier ist in der DE 199 16 546 Al beschrieben.
Auch ein ink-jet-bedruckbares Dekorpapier kann nach dem Bedrucken mit duroplastischen Harzen imprägniert und anschließend heiß verpresst werden. Da das Papier häufig nur in Bögen bis zu einigen Laufmetern, z.B. 3,5 Meter, Länge bedruckt wird, Ist eine Imprägnierung in einer Imprägnierungsanlage oft nicht möglich. In dem Fall wird der Bogen zwischen stark beharzten Papieren verpresst. Beim Pressvorgang dringt das Harz in das Dekorpapier ein und härtet aus. Das Resultat ist ein Laminat von guter Qualität. Im Vergleich zu einer Imprägnierungsanlage stellt diese Vorgehensweise jedoch nicht sicher, dass das Dekorpapier gleichmäßig durchimprägniert wird. Demzufolge erfolgt bei diesem Verfahren kein vollständiges Verschließen des Papiers.
Vorteilhaft beim Verpressen des Dekorpapiers zwischen den beharzten Papieren ist, dass nur das Dekorpapier, das bedruckt wurde, auch verpresst wird. Wird das Dekorpapier als Rolle bedruckt und nachträglich imprägniert, entstehen Materialverluste, die durch Vorläufe in den Anlagen, Druck- und Schneid-Übergänge und Prozesseinstellungen verursacht sind. Es geht damit hochwertiges Material verloren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Dekorpapier anzubieten, das die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Dekorpapier-Imprägnat gelöst, das ein imprägniertes Rohpapier (Dekorrohpapier) und eine Tintenaufnahmeschicht enthält, wobei das Rohpapier ein Tränkharz in einer Menge von 40 bis 250 Gew.% des
Flächengewichts des Rohpapiers enthält, das Dekorpapier- Imprägnat nach Trocknung eine Restfeuchte von mindestens 3,5% und einen Fluss von mehr als 0,4%, gemessen bei einem Druck von 180 bar und einer Temperatur von 143 ± 20C, aufweist. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Menge des Tränkharzes 80 bis 125% des Flächengewichts des Rohpapiers.
Die Restfeuchte des Dekorpapiers nach Trocknung beträgt vorzugsweise 5 bis 8,5%.
Die erfindungsgemäße Wirkung wird insbesondere erzielt, wenn das Dekorrohpapier zunächst kernimprägniert, vorgetrocknet und erst danach in einem Beschichtungsvorgang mit einer oder mehreren Tintenaufnahmeschichten beschichtet und getrocknet wird. Es ist dabei zu beachten, dass nach Vortrocknung des kernimprägnierten Rohpapiers und der Trocknung des fertigen Dekorpapier-Imprägnats, das Tränkharz nicht ausgehärtet ist und daher reaktiv bleibt.
Der Begriff "nicht ausgehärtet" im Sinne der Erfindung bedeutet, dass das Tränkharz einen Vernetzungsgrad von höchstens 65%, vorzugsweise von höchstens 30% aufweist. Die Methode zur Bestimmung des Vernetzungsgrades ist im weiteren Text näher beschrieben.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Dekorpapier-Imprägnats zeichnet sich durch folgende Schritte aus:
(a) Fertigung eines Dekorrohpapiers mit einem Flächengewicht von 30 bis 200 g/m2,
(b) Kernimprägnierung des Dekorrohpapiers mit einem thermisch härtbaren Tränkharz in einer Menge von 40 bis 250 Gew.% des Flächengewichts des Rohpapiers,
(c) Vortrocknung des kernimprägnierten Papiers, wobei die Trocknungstemperatur so eingestellt ist, dass das Papier eine Feuchte von 9 bis 20% aufweist und das Harz nicht ausgehärtet und daher noch reaktiv ist.
(d) Beschichtung des vorgetrockneten kernimprägnierten Papiers mit mindestens einer Farbempfangsschicht , (e) Trocknung des mit mindestens einer Farbempfangsschicht versehenen kernimprägnierten Dekorpapiers bis zu einer Restfeuchte von 3,5 bis 8,5%, wobei das Harz höchstens bis zu einen Vernetzungsgrad von 30% vernetzt und daher noch reaktiv ist, und das hergestellte getrocknete Dekorpapier-Imprägnat einen Fluss von mehr als 0,4 %, gemessen bei einem Druck von 180 bar und einer Temperatur von 143 ± 2°C, aufweist.
Die Kernimprägnierung kann off-line in einer Standard- Tränkungsanlage oder inline innerhalb der Papiermaschine mit Hilfe üblicher Auftragsaggregate durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Farbempfangschicht auch ohne Vortrocknung auf das kernimprägnierte Papier aufgetragen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Farbempfangschicht auch auf ein mehrfach imprägniertes beharztes Papier (ein herkömmliches Dekorpapier-Imprägnat) aufgetragen werden.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Dekorpapier-Imprägnat eine Reaktivität von 2 bis 3 Minuten auf, bei einer Temperatur von 140 0C und einem Druck von 25 bar .
Das auf diese Weise hergestellte erfindungsgemäße Dekorpapier-Imprägnat kann in der Anlage aufgerollt oder in Bögen aufgeteilt werden. Das Dekorpapier kann anschließend in hoher Qualität mit den unterschiedlichsten Ink-Jet-Verfahren bedruckt werden. Nach dem Druck wird das Papier in einer Beschichtungspresse heiß auf eine Hoizwerkstoffplatte oder zu einem Schichtstoff verpresst. Hierzu wird kein beharztes Papier (Underlay) als Verbundschicht oder eine andere Klebeschicht mehr benötigt. Ein beharztes Underlay kann aber, wenn gewünscht, zusätzlich verwendet werden. Als Schutzschicht kann vor dem Verpressen ein beharztes Overlay aufgetragen werden. Das bedruckte Produkt kann aber auch zuerst mit einem Lack versiegelt werden.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Dekorrohpapiere sind solche, die weder eine Leimung in der Masse noch eine Oberflächenleimung erfahren haben. Diese bestehen im
Wesentlichen aus Zellstoffen, Pigmenten und Füllstoffen und üblichen Additiven. Übliche Additive können Nassfestmittel, Retentionsmittel und Fixiermittel sein. Dekorrohpapiere unterscheiden sich von üblichen Papieren durch den sehr viel höheren Füllstoffanteil oder Pigmentgehalt und das Fehlen einer beim Papier üblichen Masseleimung oder Oberflächenleimung .
Zur Herstellung der Dekorrohpapiere können Nadelholz- Zellstoffe, Laubholz-Zellstoffe oder Mischungen beider
Zellstoffarten verwendet werden. Bevorzugt wird der Einsatz von 100% Laubholzzellstoff. Aber auch Mischungen aus Nadelholz-/Laubholz-Zellstoffen im Verhältnis 5:95 bis 50:50, insbesondere 10:90 bis 30:70 können verwendet werden. Die Rohpapiere können auf einer Fourdrinier-Papiermaschine oder einer Yankee-Papiermaschine hergestellt werden. Dazu kann das Zellstoffgemisch bei einer Stoffdichte von 2 bis 5 Gew.% bis zu einem Mahlgrad von 10 bis 45°SR gemahlen werden. In einer Mischbütte können Füllstoffe und/oder Pigmente, Farbpigmente und/oder Farbstoffe sowie Nassfestmittel wie Polyamid/Polyamin-Epichlorhydrin-Harz, kationische Polyacrylate, modifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz oder kationisierte Stärken in bei der Herstellung von Dekorpapieren üblichen Mengen zugesetzt und mit dem Zellstoffgenaisch gut vermischt werden.
Die Füllstoffe und/oder Pigmente können in einer Menge bis zu 55 Gew.%, insbesondere 10 bis 45 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Zellstoffs, zugegeben werden. Geeignete Pigmente und Füllstoffe sind beispielsweise Titandioxid, Talkum, Zinksulfid, Kaolin, Äluminiumoxid, Calciumcarbonat, Korund, Aluminium- und Magnesiumsilikate oder deren Gemische.
Der in der Mischbütte erzeugte Dickstoff kann bis zu einer Stoffdichte von etwa 1 % verdünnt werden. Soweit erforderlich können weitere Hilfsstoffe wie Retentionshilfsmittel, Entschäumer, Farbstoffe und andere zuvor genannte Hilfsstoffe oder deren Gemische zugesetzt werden. Dieser Dünnstoff wird über den Stoffauflauf der Papiermaschine auf die Siebpartie geführt. Es wird ein Faservlies gebildet und nach Entwässerung das Rohpapier erhalten, welches anschließend noch getrocknet wird. Die Flächengewichte der erzeugten Papiere können 30 bis 200 g/mz betragen.
Abhängig von der Anwendung und den Qualitätsanforderungen können die erfindungsgemäß eingesetzten Dekorrohpapiere wie folgt beschaffen sein: glatt, d.h. mit einer Glätte nach Bekk von mehr als 80 s, ungeglättet, weniger als 80 s, mit einem Yankeezylinder oder mit einem Kalander geglättet, nicht oder mit einem Kunstharz vorimprägniert, sehr luftdurchlässig (Gurley-Werte unter 20 s/hml) oder dicht (Gurley-Werte über 20 s/hml) oder sogar im Falle der Vorimprägnate extrem dicht mit Gurley-Werten über 200 s/hml.
Das erfindungsgemäße Dekorpapier kann eingefärbt werden. Zur Einfärbung können anorganische Farbpigmente wie Metalloxide, -hydroxide und -oxidhydrate, Metallsulfide, -sulfate, - Chromate und -molybdate oder Gemische davon, sowie organische Farbpigmente und/oder Farbstoffe wie Carbonylfarbmittel (z.B. Chinone, Chinacridone) , Cyaninfarbmittel, Azofarbmittel, Azomethine und Methine, Phthalocyanine oder Dioxazine eingesetzt werden. Insbesondere bevorzugt sind Gemische aus anorganischen Farbpigmenten und organischen Farbpigmenten oder Farbstoffen. Die Menge des Farbpigment (gemisch) s oder Farbstoff (gemisch) s kann je nach Art des Stoffes von 0,0001 bis 5 Gew.% betragen, bezogen auf die Masse des Zellstoffs.
Für die Tintenaufnahmeschicht können alle bekannten
Empfangsschichten eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich meistens um hydrophile Beschichtungen, die wasserlösliche oder wasserdispergierbare Polymere enthalten.
Die Tintenaufnahmeschicht kann zusätzlich Füllstoffe, Pigmente, farbstofffixierende Substanzen, wie quartäre Polyammoniumsalze, und weitere, in solchen Schichten üblicherweise verwendete Hilfsstoffe enthalten. Ein geeignetes quartäres Polyammoniumsalz ist das Polydiallyldimethylammoniumchlorid. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die Tintenaufnahmeschicht ein Pigment und ein Bindemittel in einem Mengenverhältnis von 10:90 bis 90:10. Die Menge des Pigments in der Tintenaufnahmeschicht beträgt vorzugsweise 5 bis 80 Gew.%, insbesondere jedoch 10 bis 60 Gew.%, bezogen auf das Trockengewicht der Schicht.
Das Pigment kann jedes beliebige, in Ink-Jet-Aufzeichnungsma- terialien üblicherweise verwendete Pigment sein, insbesondere jedoch Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Böhmit und Kieselsäuren (wie gefällte oder pyrogen erzeugte Kieselsäure) .
Das Bindemittel kann ein wasserlösliches und/oder wasserdis- pergierbares Polymer sein, beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylacetat , Stärke, Gelatine, Carboxymethylcellulose , Ethylen/Vinylacetat, Styrol/Acrylsäure-ester-Copolymere oder deren Gemische. Als Polyvinylalkohol kann beispielsweise ein solcher mit einem Verseifungsgrad von 88 bis 99 % eingesetzt werden.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Tintenaufnahmeschicht eingefärbt werden. Die Einfärbung kann mit den gleichen Farbpigmenten und/oder Farbstoffen erfolgen, mit denen auch das Rohpapier eingefärbt wird. Die Menge
(Konzentration) des Farbpigments und/oder Farbstoffs in der Tintenaufnahmeschicht, bezogen auf die getrocknete Tintenaufnahmeschicht, beträgt vorzugsweise etwa 45 bis 75 %, insbesondere 45 bis 65 % der Menge des Farbpigments und/oder Farbstoffs im Rohpapier, bezogen auf den Zellstoff (atro) . Das Auftragsgewicht der Tintenaufnahmeschicht kann 2 bis 25 g/mz betragen, insbesondere 3 bis 20 g/m2, vorzugsweise jedoch 4 bis 15 g/m2. Die Tintenaufnahmeschicht kann mit üblichen Auftragsverfahren wie Walzenauftrag-, Schlitzdüsenauftrag-, Gravur- oder Nipp-Verfahren, Curtain Coating, Luftbürsten- oder Rollrakeldosierung aufgetragen werden .
Geeignete Imprägnierharze sind die üblicherweise auf diesem technischen Gebiet verwendeten Tränkharze, insbesondere
Melamin-Formaldehyd-Harz, Harnstoff-Formaldehyd-Harz, Phenol- Formaldehyd-Harz, Polyacrylate, Acrylsäureester-Styrol- Copolymere und deren Gemische. Insbesondere geeignet sind sogenannte „langsame" Tränkharze, die eine Trübungszeit von mehr als 4,5 Minuten aufweisen. Die Trübungszeit ist die Zeit, in der ein Harz bei einer Temperatur von 1OQ0C eine erste Trübung zeigt, die den Beginn der Polymerisationsreaktion signalisiert .
Das Tränkharz wird in einer Menge von 40 bis 250 Gew.%, vorzugsweise 80 bis 125 Gew.%, des Flächengewichts des Dekorrohpapiers eingesetzt.
BEISPIELE
Beispiel 1
Es wurde eine ZellstoffSuspensionen angesetzt, indem ein Zellstoffgemisch aus 80 Gew.% Eukalyptus-Zellstoff und 20 Gew.% Kiefer-Sulfatzellstoff bei einer Stoffdichte von 5 % bis zu einem Mahlgrad von 330SR gemahlen wurde. Anschließend erfolgte die Zugabe von 1,8 Gew.% Epichlorhydrinharz als Nassfestmittel. Diese ZellstoffSuspension wurde mit Aluminiumsulfat auf einen pH-Wert von 6,5 bis 7 eingestellt. Danach wurde der ZellstoffSuspension ein Gemisch aus 40 Gew.% Titandioxid und 5 Gew.% Talkum, 0,11 Gew.% eines Retentionshilfsmittels und 0,03 Gew.% eines Entschäumers zugefügt und ein Dekorrohpapier mit einem Flächengewicht von 81 g/m2 und einem Aschegehalt von etwa 32 Gew.% gefertigt Die Gewichtsangaben beziehen sich auf den Zellstoff.
Im nächsten Schritt wurde eine Streichmasse für die
Farbempfangsschicht mit folgender Zusammensetzung angesetzt:
Wasser 80 Gew.%
Böhmit 10 Gew.% Polyvinylalkohol 5 Gew.%
Polyvinylacetat 4 Gew.%
Quat . Polyammoniumsalz 1 Gew.%
Das hergestellte Dekorrohpapier wurde in der ersten Stufe einer üblichen Dekorpapier-Tränkungsanlage mit einem
„langsamen" Harz beaufschlagt und nach der Penetrationsphase getaucht und anschließend nur moderat abgequetscht, so dass ein geringer Harzfilm auf der Oberfläche des Papiers stehen bleibt. Als Harz wurde ein reines Melamin-Formaldehydharz mit einem Feststoffgehalt von 51 % und einer Trübungszeit von 4,5 Minuten verwendet.
Das kernimprägnierte Papier wurde bis zu einer Feuchte von 12 % getrocknet . Das Flächengewicht des Papiers nach Imprägnierung betrug 139 g/m2. Das vorgetrocknete kernimprägnierte Papier wurde anschließend mit der oben näher beschriebenen Ink-Jet-Farbempfangs-chicht mit einem Auftragsgewicht von 6 g/m2 beschichtet und bis zu einer Endfeuchte von 6, 3 % getrocknet.
Das getrocknete Dekorpapier-Imprägnat wies ein Flächengewicht von 140 g/m2 und eine Dicke von 133 μm auf.
Die Reaktivität des Tränkharzes im getrockneten Dekorpapier- Imprägnat betrug 2,5 Minuten. Der Vernetzungsgrad lag bei 29%.
Der Fluss des erfindungsgemäßen Dekorpapier-Imprägnats betrug 1,2%.
Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Dekorpapier-Imprägnat wurde in einem Tintenstrahldrucker (HP 2500 mit pigmentierten Tinten) bedruckt und in DIN A4-Bögen aufgeteilt. Diese Bögen wurden auf eine Spanplatte gelegt, mit einem Overlayfilm (Papier mit einem Flächengewicht von 35 g/m2, das auf 116 g/m2 beharzt wurde) abgedeckt und heiß verpresst. Das Verpressen erfolgte bei einer Temperatur von 14O0C und einem Druck von 25 bar.
Beispiel 2
Eine ZellstoffSuspension aus 100 Gew.% Eukalyptus-Zellstoff wurde bei einer Stoffdichte von 5 % bis zu einem Mahlgrad von 33°SR gemahlen. Anschließend erfolgte die Zugabe von 1,8 Gew. % Epichlorhydrinharz als Nassfestmittel. Diese ZellstoffSuspension wurde mit Aluminiumsulfat auf einen pH- Wert von 6,5 bis 7 eingestellt. Danach wurde der ZellstoffSuspension ein Gemisch aus 36 Gew.% Titandioxid und 5 Gew.% Talkum, 0,11 Gew. % eines Retentionsnilfsmittels und 0,03 Gew.% eines Entschäumers zugefügt und daraus ein Dekorrohpapier mit einem Flächengewicht von etwa 80 g/m2 und einem Aschegehalt von etwa 30 Gew.% gefertigt. Die Gewichtsangaben beziehen sich auf den Zellstoff.
Das hergestellte Dekorpapier wurde in der ersten Stufe einer üblichen Dekorpapier-Imprägnierungsanlage mit einem „langsamen" Harz beaufschlagt und nach der Penetrationsphase getaucht und anschließend nur moderat abgequetscht (wie in
Beispiel 1) . Das Harz ist ein reines Melamine-Formaldehydharz mit einem Feststoffgehalt von 51 % und einer Trübungszeit von 5,5 Minuten. Das kernimprägnierte Papier wurde bis zu einer Feuchte von 13 % getrocknet. Das Flächengewicht des Papiers nach Imprägnierung betrug 162 g/m2.
Das vorgetrocknete kernimprägnierte Papier wurde anschließend mit der oben näher beschriebenen Ink-Jet-Farbempfangschicht mit einem Auftragsgewicht von 7 g/m2 beschichtet und bis zu einer Endfeuchte von 6,5 % getrocknet.
Das getrocknete Dekorpapier-Imprägnat wies ein Flächengewicht von 160 g/m2 und eine Dicke von 149 μm auf. Die Reaktivität des Tränkharzes im getrockneten Dekorpapier-Imprägnat betrug 3,5 Minuten. Der Vernetzungsgrad lag bei 26 %. Der Fluss des Dekorpapier-Imprägnats betrug 1,5%.
Das gemäß Beispiel 2 hergestellte Dekorpapier wurde in einem Tintenstrahldrucker (HP 2500 mit pigmentierten Tinten) bedruckt und in DIN A4-Bögen aufgeteilt. Diese Bögen wurden auf eine Spanplatte gelegt, mit einem Overlayfilm wie in Beispiel 1 abgedeckt und heiß verpresst. Das Verpressen erfolgte bei einer Temperatur von 14O0C und einem Druck von 25 bar.
Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Dekorpapiere hergestellten Schichtstoffplatten weisen Eigenschaften einer hochwertigen Melarninbeschichtung auf. Sie zeichnen sich durch eine geschlossene Oberfläche aus, die bei einem Wasserdampftest frei von Blasen und Verfärbungen ist. Gegen die Einwirkung von Chemikalien gemäß der Norm EN 438 für Schichtstoffplatten ist die Oberfläche ebenfalls resistent.
Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sind zusätzlich folgende Vorteile verbunden:
- Auch kleine Bahnlängen mit wenigen Laufmetern können voll durchimprägniert sein. Üblicherweise wird bei einer industriellen Kunstharzimprägnierung für das Einziehen und die Kontrolle der Einstellungen zumindest eine ganze Imprägnierungsanlagenlänge als Vorlauf gebraucht, was in Zahlen 50 bis 100 Meter bedeutet.
- Da das Bedrucken des erfindungsgemäßen Dekorpapiers erst nach der Kernimprägnierung der Papierbahn erfolgt, wird der teure und empfindliche Druck nicht durch den Tränkungsprozess gefährdet.
- Das erfindungsgemäße Papierprodukt wird beim Bedrucken mit wässrigen Druckfarben weniger wellig durch Quellung, weil das Papiergefüge durch das Harz stabilisiert ist.
- Die Bestückung einer Presse mit imprägnierten Papieren ist wegen der Steifigkeit einfacher, als dies mit einem unimprägnierten Rohpapier bei einer herkömlichen Verpressung zwischen zwei beharzten Papieren der Fall ist.
- Im Vergleich zu einer nachträglichen Imprägnierung entfällt eine Verarbeitungsstufe, was zu deutlichen Kostenvorteilen führt.
- Der Laminathersteller kann individuell jede erforderliche Menge von Dekorpapier bedrucken, ohne über eine eigene Imprägnierungsanlage verfügen zu müssen. Hierzu kann eine Ink-Jet-Druckanlage in der Nähe einer Laminatpresse aufgestellt werden. Durch die Entkopplung von Druck und Imprägnierung wird die allgemeine Logistik für das Produkt verbessert, sowie der Materialeinsatz optimiert.
ANGEWENDETE PRÜFMETHODEN
Prüfung des Flußes eines Imprägnats
Die Prüfung des Flusses erfolgte durch die Bestimmung des Fließverhaltens des Harzes des tränkharzimprägnierten
Dekorpapiers (Imprägnats) . Hierzu werden 5 Scheiben mit einem Durchmesser von 4 cm aus einem Imprägnatmuster gestanzt. Diese werden zwischen einer Aluminiumfolie 5 Minuten verpresst (Präzisionspresse Wickert und Söhne, 120 x 120 cm, Vordruck: 46 bar/12 Sekunden, Hauptdruck: 180 bar/12 Sekunden bei 143 ± 2 0C) . Nach dem Pressvorgang wird das Scheibenlaminat gekühlt und gewogen (Einwaage) . Nach dem Entfernen des Harzes, das aus der Scheibe geflossen ist (seitlich des Pressiings befindliche Harzmenge) wird das Laminat erneut gewogen (Auswaage) . Die Differenz zwischen Einwaage und Auswaage, bezogen auf das Gewicht des ursprünglichen Scheibenlaminats, ergibt den Fluss des Imprägnats .
Einwaage (g) - Auswaage (g) Fluss (%) = x 100
Einwaage (g)
Reaktivität des Harzes
Die Reaktivität ist die minimal benötigte Presszeit bei einer bestimmten Temperatur (z.B.140 0C), bei der die Oberfläche so sehr ausgehärtet ist, dass eine Verunreinigung mit dem Farbstoff Rhodamin B einfach mit Wasser zu entfernen ist.
Vernetzungsgrad des Harzes Der Vernetzungsgrad ist die Menge an imprägniertem Harz, die nicht nach 35 Minuten Tauchen in DMF ( Dirnethylformamid) bei Raumtemperatur aus der Probe lösbar ist.
Restfeuchte eines Imprägnats Hierzu werden kreisrunde Proben (F 40 mm) ausgestanzt und zunächst bei 23°C, 50% r.F. klimatisiert und ausgewogen. Der ausgewogene Prüfling wird 5 Minuten lang im Trockenschrank bei 160 0C getrocknet. Die Restfeuchte wird wie folgt berechnet :
Einwaage (g) - Auswaage (g)
Restfeuchte (%) = ■
Einwaage (g) Reaktivität des Harzes
Die Prüfung dient zur Bestimmung des zeitlichen Aushärteverhaltens von imprägnierten Dekorpapieren.
Hierzu werden mehrere kreisrunde Proben mit einem Durchmesser von 4 cm ausgestanzt. Diese Proben werden dann zwischen die glänzenden Seiten einer Aluminiumfolie (Dicke: 0,030 mm) gelegt und das Paket in die Mitte einer beheizten Presse (Wickert & Söhne, Pressfläche 120 mm x 120 mm, Vordruckeinstellung 46 bar für 12 Sekunden, Hauptdruckeinstellung 180 bar ab 12 Sekunden, Temperatureinstellung 140 0C) platziert. Die Presse wird gestartet, das Pressprogramm läuft ab. Die Aushärtungszeitvorgaben sind 20 bis 600 Sekunden in Schritten von 5 Sekunden (zu Beginn) bis 120 s (am Ende) .
Nach Ablauf des Pressprogramms werden die Prüflinge sofort zwischen zwei Blechen abgekühlt, um Aushärtereaktion zu stoppen.
Nach Abkühlung auf 5 bis 650C werden die Prüflinge drei Minuten lang in eine 0,025 %ige wässrige Rhodamin B-Lösung mit einer Temperatur von 950C und anschließend 15 Sekunden lang in kaltes Wasser eingetaucht. Nach Abtrocknung mit weichen Papiertüchern werden die Proben nach steigenden Verpressungszeiten auf eine transparente Folie geklebt. Die Beurteilung erfolgt visuell zum Vergleichsmuster. Der Reaktivitätswert ist erreicht, wenn die Prüflinge nur minimal gefärbt sind und sich durch längere Presszeiten keine Veränderung mehr erzielen lässt. Vernetsungsgrad
Die Prüfung dient zur Bestimmung des Aushärtegrades von Imprägnaten.
Hierzu werden Prüflinge mit einer Fläche von 100 cm2 ausgestanzt und gewogen (entspricht Probengewicht „vor Extraktion") . Anschließend werden die Prüflinge in N, N- Dimethyl-formamid (DMF) eingetaucht (100 cm2-Scheiben in 100 ml) . Nach einer Einwirkzeit von 30 bis 35 Minuten bei Raumtemperatur werden die Prüflinge herausgenommen, auf
Löschpapier abgelegt und danach im Trockenschrank bei 120 0C 90 Minuten lang getrocknet. Nach Abkühlung werden die Prüflinge gewogen (entspricht Probengewicht „nach Extraktion") .
Auswertung:
Gelöste Anteile (g) = Einwaage (g) - Auswaage (g)
Gelöste Anteile (%) = gelöste Anteile (g) / Einwaage (g) x 100
Vernetzte Anteile (%) = Auswaage (g) / Einwaage (g) x 100
Einwaage (g) = Probengewicht „vor Extraktion" (g) -
Flächenmasse Rohpapier (g/m2) x Probenfläche (cm2) / 10.000
Auswaage (g) = Probengewicht „nach Extraktion" (g) - Flächenmasse Rohpapier (g/m2) x Probenfläche (cm2) / 10.000

Claims

Patentansprüche
1. Dekorpapier-Imprägnat für dekorative Beschichtungswerkstoffe, das ein imprägniertes Rohpapier und eine Farbempfangsschicht enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohpapier ein Tränkharz in einer Menge von 40 bis 250 Gew.% des Flächengewichts des Rohpapiers enthält, das Dekorpapier-Imprägnat nach Trocknung eine Restfeuchte von mindestens 3,5 Gew.% und einen Fluss von mehr als 0,4 %, gemessen bei einem Druck von 180 bar und einer Temperatur von 143 ± 2°C, aufweist .
2. Dekorpapier-Imprägnat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkharz in einer Menge von 80 bis 125 % des Flächengewichts im Rohpapier enthalten ist.
3. Dekorpapier-Imprägnat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkharz ein Melamin- Formaldehydharz, ein Harnstoff-Formaldehydharz, ein Acrylatharz oder ein Gemisch aus diesen Harzen ist.
4. Dekorpapier-Imprägnat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkharz nach Trocknung des Dekorpapier-Imprägnats noch reaktiv ist.
5. Dekorpapier-Imprägnat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbempfangsschicht ein Pigment und ein Bindemittel in einem Mengenverhältnis von 10:90 bis 90:10 enthält.
6. Dekorpapier-Imprägnat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel der Farbempfangschicht ein wasserlösliches und/oder ein wasserdispergierbares Polymer ist.
7. Dekorpapier-Imprägnat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment ein Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Böhmit und/oder Kieselsäure sein kann.
8. Dekorpapier-Imprägnat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsgewicht der Farbempfangsschicht 2 bis 25 g/m2 beträgt.
9. Verfahren zur Herstellung eines verpressungsfähigen Dekorpapier-Imprägnats, dadurch gekennzeichnet, dass (a) ein mit einem Flächengewicht von 30 bis 200 g/m2 gefertigtes Dekorrohpapier mit einem Tränkharz in einer Menge von 40 bis 250 Gew.% des Flächengewichts des Rohpapiers kernimprägniert ist, (b) das kernimprägnierte Papier vorgetrocknet ist, wobei die Trocknungstemperatur so eingestellt ist, dass das Papier eine Feuchte von 9 bis 20 % aufweist und das Harz nur teilweise kondensiert und nicht vollständig polymerisiert und daher noch reaktiv ist, (c) das vorgetrocknete Papier mit mindestens einer Farbempfangsschicht beschichtet ist,
(d) das mit mindestens einer Farbempfangsschicht versehene kernimprägnierte Dekorpapier (Dekorpapier-Imprägnat) bis zu einer Restfeuchte von 3,5 bis 8,5% getrocknet ist, wobei das Harz höchstens bis zu einem Vernetzungsgrad von 30% vernetzt und daher noch reaktiv ist, und das getrocknete Dekorpapier-Imprägnat einen Fluss von mehr als 0,4%, gemessen bei einem Druck von 180 bar und einer Temperatur von 143 ± 2°C, aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkharz ein Melamin-Formaldehyd-, ein Harnstoff- Formaldehyd-, ein Acrylat-Harz oder ein Gemisch aus diesen Harzen ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsgewicht der Farbempfangsschicht 2 bis 25 g/m2 beträgt .
12. Verwendung des Dekorpapier-Imprägnats nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Schichtpressstoffen und Laminaten aller Art.
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