DE2135072A1

DE2135072A1 - Verfahren zur erzeugung hochglaenzender oberflaechen von dekorpapieren

Info

Publication number: DE2135072A1
Application number: DE2135072A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Moroff; Helmut Neumann
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1971-07-14
Filing date: 1971-07-14
Publication date: 1973-02-01
Also published as: IT964660B; NL7209205A; FR2145929A5; US3853594A; GB1369569A; DE2135072B2; DE2135072C3

Description

Pat/Dr.Hh/Emm/9

Verfahren zur Erzeugung hochglänzender Oberflächen von Dekorpapieren

Die Erfindung betrifft die Erzeugung hochglänzender Oberflächen von kunststoffgefüllten Dekorpapieren. Unter Dekorpapieren werden dabei im engeren Sinne die Außenschichten von Mehrschichtwerkstoffen mit einer dekorativen Oberfläche und im weiteren Sinne auch solche Papiere, die zur Herstellung von Mehrschichtwerkstoffen vorgesehen, aber noch nicht mit der Unterlage verbunden sind, verstanden. Dekorpapierelcönnen einheitlich weiß oder farbig oder mit ein- oder mehrfarbigen Mustern oder Darstellungen bedruckt sein. Als Unterlage können kunststoff gefüllter Karton, Hartfaserplatten, Preßspanplatten, Sperrholz, Tischlerplatten, Hartschaumstoffplatten, Asbestzementtafeln u. dergl. sowie mehrschichtige Kombinationen der genannten Werkstoffe dienen. Derartige Mehrschichtwerkstoffe werden in großem Umfang zur Herstellung von Möbeln und Gebrauchsgegenständen oder zum Innenausbau von Fahrzeugen, Läden, Fertighäusern und anderen Gebäuden verwendet.

Bei der Herstellung des Dekorpapiers geht man von weißen, farbigen oder bedruckten Rohpapieren aus,die mit einem geeigneten Kunststoff gefüllt und mit der Unterlage verbunden werden. Die letztgenannten Arbeitsgänge können gemeinsam oder in verschiedener Reihenfolge nacheinander durchgeführt werden. Das Rohpapier kann mit einer Lösung oder Dispersion des Kunststoffes getränkt und im Verbund mit der Unterlage getrocknet und gehärtet werden. Man kann jedoch auch das Rohpapier auf die Unterlage aufkleben, wobei es allenfalls zu einer teilweisen Füllung mit Kunststoff bzw. Klebstoff kommt, und

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anschließend mit einer kunststoffhaltigen Lösung oder Dispersion imprägnieren, trocknen und härten. Schließlich kann man die Imprägnierung, Trocknung und Härtung und gegebenenfalls Schlußlackierung des Dekorpapiers getrennt von der Unterlage vornehmen und die fertigen Schichten anschließend miteinander verbinden.

Um eine hochglänzende Oberfläche zu erzeugen, wird das Dekorpapier in der Regel mit einem Nitrolack überzogen. Nitrolacke sind in brennbaren organischen Lösungsmitteln gelöst und machen deshalb explosionsgeschützte Anlagen zur Auftragung, Trocknung und Lösungsmittelrückgewinnung erforderlich. Es ist deshalb schon versuch^worden, die in organischen Lösungsmitteln gelösten Schlußlacke durch wäßrige Kunststoffdispersionen zu ersetzen. Dabei entstehen jedoch matte Überzüge. Wenn man sie heiß kalandriert, bleiben Überzüge, die aus ihermoplastischen Dispersionen erzeugt sind, an der Kalanderwalze haften, während Überzüge, die aus selbstvernetzenden Dispersionen hergestellt worden sind, zwar nicht an der Walze haften, aber auch nicht ausreichend glänzend werden.

Man hat schon Schichtwerkstoffe aus Sperrholz und Kraftpapier, das mit Phenolharzen imprägniert ist, mit einer Mischung aus einer thermoplastischen und einer selbstvernetzenden Acrylharzdispersion beschichtet, aber auf eine Nachbehandlung des getrockneten Überzuges verzichtet. (Brit.P. 1 I65 222). Gemäß der amerikanischen Patentschrift 3 249 46j werden kunststoffbehandelte Gewebe, die eine gewisse Ähnlichkeit mit Dekorpapieren haben und für ähnliche Zwecke verwendet werden, mit einem Schlußstrich aus einem Gemisch verschiedener wäßriger Kunststoffdispersionen, von denen eine thermoplastisch und eine andere selbstvernetzend sein kann, beschichtet. Dieser Beschichtungsmischung wird mindestens dann, wenn eine Nachbehandlung der beschichteten Oberfläche mit einem Prägekalander vorgesehen ist, hochdisperse Kieselsäure

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zugesetzt. Eine hochglänzende Oberfläche wird bei diesem Verfahren einerseits vqgen des Kieselsäurezusatzes, andererseits wegen der Behandlung mit einer gekörnten Prägewalze nicht erreicht.

Es wurde nun gefunden, daß man eine hochglänzende Oberfläche auf kunstharzgefülltem Dekorpapier überraschenderweise dadurch erzeugen kann, daß man ein Dekorpapier mit einer füllstofffreien Mischung aus einer thermoplastischen und einer selbstvernetzenden wäßrigen Dispersion auf Acrylatbasis tränkt oder beschichtet, anschließend trocknet und mit einer hochglanzpolierten Walze bei einer Temperatur zwischen 120 und l80°C kalandriert.

Die Erfindung gestattet es nicht nur, die Schlußlackierung ohne explosionsgeschützte Anlagen und ohne Lösungsmittelrückgewinnungsanlage durchzuführen, sondern sie gestattet es auch, die Imprägnierung des Dekor-Rohpapiers mit der Oberflächenglättung und gegebenenfalls mit der Kaschierung auf die Unterlage zusammenzufassen. Darüberhinaus wird die Empfindlichkeit der Oberfläche gegen organische Lösungsmittel herabgesetzt.

Obwohl das Verhalten der aus dem Dispersionsgemisch gebildeten Beschichtung beim Kalandrieren nicht im Einzelnen untersucht worden ist, kann eine Vermutung über die überraschende Ausbildung des Glanzes beim Verfahren der Erfindung ausgesprochen werden. Es ist davon auszugehen, daß die aus der selbstvernetzenden Dispersion stammenden Kunststoff teilchen beim Heißkalandrieren zu einem elastischen Gerüst aus vernetztem Kunststoff zusammensintern. Wie aus Versuchen mit selbstvernetzenden Dispersionen allein bekannt ist, vermag dieses Gerüst keine völlig glatte, glänzende Oberfläche auszubilden. In das Gerüst aus vernetztem Kunststoff sind Jedoch beim vorliegenden Verfahren Partikel des

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thermoplastischen Kunststoffes eingelagert und diese können unter dem Einfluß des Druckes und'der Temperatur der Kalanderwalze innerhalb kleinster Bereiche aus Zonen erhöhten Druckes in Zonen geringeren Druckes abfließen und dadurch zum Ausgleich mikroskopisch kleiner Unebenheiten führen. Obwohl angenommen werden muß., daß die Oberfläche der Beschichtung infolge dieses plastischen Pließens zu einem erheblichen Teil aus dem thermoplastischen Kunststoff besteht, tritt keine Haftung zwischen Kunststoff und Kalanderwalze ein. - Das Verfahren der Erfindung, das durch die beanspruchten Maßnahmen gekennzeichnet ist, ist indessen nicht auf eine bestimmte Theorie über das Verhalten der Kunststoffpartikel festgelegt.

Die Durchführung des Verfahrens hangt wesentlich davon ab, ob das Dekorpapier bereits kunststoffgefüllt ist und, wenn dies nicht der Fall ist, ob es vor, während oder nach der Behandlung nach dem Verfahren der Erfindung mit der Unterlage verbunden wird.

Kunststoffgefüllte Dekorpapiere zeichnen sich durch fehlende Saugfähigkeit und mehr oder weniger große Härte und Sprödigkeit aus. Die Imprägnierung kann z.B. aus Aminoplastharzen, Phenol-Formaldehydharzen., Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder thermoplastischen oder vernetzten Acrylharzen bestehen. Es ist im allgemeinen nicht zweckmäßig, gefüllte Dekorpapiere - mit oder ohne Unterlage zwecks oberflächlicher Beschichtung durch ein Beschichtungsbad zu führen. Es ist einfacher, die Beschichtungsmischung kontinuierlich durch Sprühen, Rollen, Streichen oder Rakeln aufzubringen und die beschichtete Bahn unmittelbar anschließend durch einen Trockentunnel und den Heißkalander zu leiten.

Ungefüllte Dekor-Rohpapiere oder unzureichend gefüllte, noch saugfähige Dekorpapiere werden mit der Dispersionsmischung gesättigt, was am einfachsten durch Tauchen bzw. Durchleiten durch einen Trog geschieht. Ein Überschuß

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kann durch Abquetschrollen entfernt werden. Die imprägnierte Bahn kann im nassen Zustand, zweckmäßiger nach wenigstens teilweiser Trocknung, auf die Unterlage aufgelegt und, gegeberenfalls nach der endgültigen Trocknung, durch das anschließende Heißkalandrieren fest damit verbunden werden. Sofern das Rohpapier bereits vor der Imprägnierung auf die Unterlage aufgeklebt ist, wird die Dispersionsmischung durch Sprühen, Rakeln, Rollen oder Streichen aufgetragen, wobei die Menge zur Sättigung ausreichend sein und die Papierbahn für eine ausreichend lange Zeit mit einem Überschuß der Mischung in Berührung stehen muß. Der Überschuß kann durch Rollen, Luftrakeln und dergleichen abgenommen werden.

Durch Imprägnieren von Rohpapieren und anschließendes Kalandrieren wird in manchen Fällen noch nicht der optimale Oberflächenglanz erzielt. In diesen Fällen ist es zweckmäßig, auf die kunststoffgefüllte Papierbahn nochmals eine dünne Oberflächenbeschichtung aufzutragen und erst dann zu kalandrieren. - In jedem Fall soll das Dekorpapier vor Beginn des Kalandriervorgangs vollständig mit Kunststoff gefüllt sein.

Wenn von Rohpapieren ausgegangen wird, also eine Tränkung mit der Dispersionsmischung vorgenommen wird, besteht die Gefahr, daß die Dispersionspartikel während der Trocknung an die Papieroberfläche wandern, so daß die mittlere Schicht des Papiers an Bindemittel verarmt. Dies führt zu leicht spaltbaren De.korpapieren. Dieser Gefahr kann man dadurch begegnen, daß man das Dekor-Rohpapier mit einer polykationischen Verbindung, wie Aluminiumsulfat, Alaun, Calciumchlorid oder einem quartäre Ammoniumgruppen enthaltenden Polymerisat, wie Polymethacryloxyäthyl-trimethylammonium-chlorid, vorbehandelt und zur Imprägnierung eine Mischung einsetzt, in der wenigstens eine der Dispersionen, vorzugsweise die selbstvernetzende, anionischen Charakter hat. Ebenso können auch beide Dispersionen anionisch sein.

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Durch die ροlykationische Verbindung werden die Dispersionspartikel im Innern der Papierschicht fixiert und an der Auswanderung gehindert.

Die Dispersionsmischung enthält als selbstvernetzende Dispersion ein Mischpolymerisat des N-Methylol-acrylamids oder -methacrylamids mit überwiegenden Mengen von Estern der Acryl- oder/und Methacrylsäure und gegebenenfalls weiteren Monomeren, wie Acrylnitril, Styrol, Vinylidenchlorid und dergleichen, in untergeordneten Mengen. Die handelsüblichen Dispersionen dieser Art unterscheiden sich in erster Linie durch die Weichheit bzw. Härte der daraus herstellbaren Filme, für die als Maßzahl häufig die Erweichungstemperatur oder die Temperatur des Dämpfungsmaximums beim TorsionsSchwingungsversuch (T/„_„) gemäß

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DIN 53445 angegeben wird. Für das Verfahren der Erfindung eignen sich bevorzugt die mittelharten bis harten Typen, d.h. solche mit Ti_mo -Werten zwischen 35 und 6O°C.

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Als thermoplastische Dispersionen kommen gängige Handelstypen, die überwiegend aus Estern der Acryl- und Methacrylsäure aufgebaut sind und meist noch geringe Anteile von Einheiten der Acryl- oder Methacrylsäure enthalten, in Betracht. Auch diese Dispersionen können in der Filmhärte erheblich variieren. Für das vorliegende Verfahren sind die weichen bis mittelweichen Sorten mit T/ -Werten zwischen 0 und 30 C besonders geeignet.

Anstelle jeweils einer thermoplastischen und einer selbstvernetzenden Dispersion können auch Gemische mehrerer Dispersionen der einen oder anderen Art oder beider Arten eingesetzt werden. Dadurch lassen sich die mechanischen Eigenschaften des Dekorpapiers den anwendungstechnischen Erfordernissen des Einzelfalles gut anpassen. .

Das Mischungsverhältnis der beiden' Dispers ions typen wird so gewählt, daß sich ein Gerüst aus vernetztem Kunststoff aus den Partikeln der selbst vernetzenden Dispersion bilden

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kann und daß beim Auftrocknen ein hinreichend harter, blockfreier Film entsteht. Es ist daher nicht zweckmäßig, große Anteile von verhältnismäßig weichen Dispersionskunststoffen einzusetzen.

Im allgemeinen soll das Mischungsverhältnis der selbstvernetzenden zu den thermoplastischen Dispersionen zwischen 10 : 1 und 1:1, vorzugsweise zwischen 10 : 1 und 3*1 liegen. Die Mischbarkeit der zur Verwendung vorgesehenen Dispersionen sollte zweckmäßig in einem Vorversuch ermittelt werden. Die gängigen Handelssorten sind in der Mehrzahl anionisch oder nichtionisch stabilisiert und lassen sich in den meisten Fällen unter sich oder miteinander mischen.

Der Feststoffgehalt üblicher Acrylharzdispersionen liegt bei 40 bis 60 Gew.-%. In vielen Fällen wird man beim Mischen unmittelbar eine brauchbare Konsistenz der Mischung erhalten. Zur Imprägnierung von Rohpapieren kann eine Verminderung der Viskosität durch Verdünnen mit Wasser zweckmäßig sein» Das Imprägnierbad soll eine Viskosität von JO see im allgemeinen nicht überschreiten und liegt vorzugsweise im Bereich von bis 22 see (gemessen im 4-mm-Auslaufbecher nach DIN 53211). Dagegen kanri zum Zwecke der Beschichtung je nach Auftragsvorrichtung mit wesentlich höheren Viskositäten, beispielsweise von 14 bis 250 see gearbeitet werden. Die durch Mischen der Dispersionen erhaltene Viskosität kann auf verschiedene Weise erhöht werden. Carboxylgruppenhaltige Dispersionen lassen sieh durch Zusatz von Basen, besonders Ammoniak, verdicken. Leichtflüchtige organische Lösungsmittel, die die Dispersionspartikel anquellen, bewirken ebenfalls eine Verdickung. Schließlich kann man. auch wasserlösliche polymere Verdickungsmittel, wie Poly-natriu^methacrylat oder Methylcellulose zusetzen.

Die Mischung darf keine Füllstoffe enthalten, da sie die Aus-

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bildung einer hochglänzenden Oberfläche verhindern würde. Das schließt nicht aus, daß man der Mischung kleine Mengen, z.B. 0,5 bis 2 % eines Pigmentfarbstoffes zusetzt. Jedoch wird - falls eine Anfärbung erwünscht ist - die Verwendung löslicher Farbstoffe, wie z.B. Chinolingelb oder Heliogenblau bevorzugt.

Wenn die Wasser- und Lösungsmittelbeständigkeit der Oberfläche des Dekorpapiers als unzureichend empfunden wird, kann durch einen Zusatz eines wasserlöslichen Aminoplastharzes, beispielsweise eines Melamin-Formaldehyd- oder Harnstoff-Formaldehyd -Vorkondensats, eine Verbesserung erzielt werden. Derartige Zusätze können bis zu etwa 15 Gew.-^, vorzugsweise j5 - S (Jew,-%, der Trockensubstanz der Imprägnier- und Beschiehtungsmischung ausmachen.

Die beschichtete oder imprägnierte Papierbahn wird vor dein Kalandrieren getrocknet. Hierfür sind verschiedene geeignete Vorrichtungen, wie Trockentunnel mit Strahlungsheizung oder Heißluftumwälzung oder Trockenzylinder, bekannt. Die Trockentemperatur liegt zweckmäßig bei 100 bis 150⁰G.

Die getrocknete Bahn wird durch einen Heißkalander geleitet, der mit einer auf 130 bis l80°G beheizten hochglanzpolierten Stahlwalze ausgerüstet ist und einen Liniendruck von sw 50 kp/em ausübt. Die Bahn kann auch mehrere Kalanderwerke nacheinander unter gleichen oder verschiedenen Druek- und Temperälburbedingungen durchlaufen. Die Durchlauf geschwindigkeit kann bei etwa 4-0 bis 60 m/min liegen und soll übgr die obere Grenze nicht gesteigert werden, weil sonst eine ausreichende Härtung des selbstvernetzenden Dis-^ persionskunststoffs nicht gewährleistet ist.

Die hochglanzpolierte Oberfläche der Kalanderwalze braucht nicht völlig oder nicht an allen Stellen eben bzw. zylindrisch

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zu sein. Zur Erzeugung eines Hammerschlageffekts kann die Walzenoberfläche unregelmäßige Erhöhungen und Vertiefungen aufweisen. Durch in geeigneter Weise angeordnete erhabene Streifen lassen sich Kachel- oder Mosaikfugen, Längs- oder Querstreifen und dergleichen erzeugen.

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Beispiel 1

Ein mit dekorativen Mustern bedrucktes Rohpapier mit einem Flächengewicht von 200 g/qm wird durch ein Imprägnierbad aus

100 Teilen einer selbstvernetzenden Acrylharzdispersion (Handelsbezeichnung Plextol DV 580, Röhm GmbH) mit t

100 Teilen einer thermoplastischen Acrylatdispersion (Handelsbezeichnung Plextol D 469, Röhm GmbH) mit t;_max = 17⁰C

26 Teilen eines Harnstoff-Pormaldehydvorkondensats (Handelsbezeichnung Acrisin PS OI7, Röhm GmbH)

74 Teilen Wasser

geleitet und auf 100 % Binderaufnahme (berechnet auf die Trockensubstanz der Dispersion und des Papiers) abgequetscht. In einem Trockentunnel wird bei 150⁰C bis zu einer Restfeuchte von 3-4 % getrocknet. Anschließend läßt man die Papierbahn mit einer Geschwindigkeit von 40 m/min zwischen hochglanzpolierten Stahlwalzen mit einem Liniendruck von 70 kp/cmtei einer Walzentemperatur von 150⁰C ohne Friktion durchlaufen. Man erhält eine hochglänzende Oberfläche.

Beispiel 2

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird mit dem Unterschied wiederholt, daß die Zusammensetzung des Imprägnierbades wie folgt geändert wird:

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GmbH Darmstadt

80 Teile selbstvernetzende Acrylharzdispersion (wie Beispiel 1)

20 Teile thermoplastische Acrylatdispersion (wie Beispiel 1)

13 Teile Harnstoff-Formaldehydvorkondensat (wie Beispiel 1)

37 Teile Wasser Man erhält ein Dekorpapier mit hoohglänzender Oberfläche.

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Claims

röhm Patentansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung einer hochglänzenden Oberfläche auf kunststoffgefülltem Dekorpapier,

dadurch gekennzeichnet,

daß man ein Dekorpapier mit einer fUllstofffreien Mischung aus einer thermoplastischen und einer selbstvernetzenden wäßrigen Dispersion auf Aerylatbasis tränkt oder beschichtet, anschließend trocknet und mit einer hochglanzpolierten Walze bei einer Temperatur zwischen 120 und l8o°C kalandriert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung weiterhin ein wasserlösliches AminopHeetharz enthält.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis der thermoplastischen und der selbstvernetzenden Dispersion im Bereich von 1:1 bis 1 s 10, vorzugsweise von 1 : 3 bis 1 : 10, berechnet auf Gewichtsteile der Trockensubstanz, liegt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstvernetzende Dispersion Filme mit T^_max von 35 bis 60°C und die thermoplastische Dispersion Filme mit T^ von 0 bis 3O⁰C ergibt.

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