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EP4202117B1 - Zweilagiges dekorpapier zur steigerung der druckqualität - Google Patents

Zweilagiges dekorpapier zur steigerung der druckqualität Download PDF

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Publication number
EP4202117B1
EP4202117B1 EP21217264.7A EP21217264A EP4202117B1 EP 4202117 B1 EP4202117 B1 EP 4202117B1 EP 21217264 A EP21217264 A EP 21217264A EP 4202117 B1 EP4202117 B1 EP 4202117B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base paper
decorative base
decorative
stock layer
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP21217264.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4202117A1 (de
Inventor
Christopher Altenburg
Michael Kloskowski
Knut Hornig
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.)
Schoeller Technocell GmbH and Co KG
Original Assignee
Schoeller Technocell GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schoeller Technocell GmbH and Co KG filed Critical Schoeller Technocell GmbH and Co KG
Priority to EP21217264.7A priority Critical patent/EP4202117B1/de
Publication of EP4202117A1 publication Critical patent/EP4202117A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4202117B1 publication Critical patent/EP4202117B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/18—Paper- or board-based structures for surface covering
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/38—Coatings with pigments characterised by the pigments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/30—Multi-ply

Definitions

  • the invention relates to a decorative base paper for decorative coating materials, a process for its production, the use of the decorative base paper for the production of decorative coating materials and a decorative coating material comprising the decorative base paper.
  • decorative coating materials so-called decorative papers, also known as decorative films, are primarily used for surface coating in furniture production and in interior design.
  • a decorative paper is a synthetic resin-impregnated or synthetic resin-impregnated and surface-treated, printed or unprinted decorative base paper web.
  • Decorative papers are glued or bonded to a carrier board.
  • High-pressure laminates are laminates that are created by pressing several impregnated papers layered on top of each other.
  • the structure of these laminates generally consists of a transparent overlay that creates the highest surface resistance, a resin-impregnated decorative base paper (decorative paper) and one or more phenol-resin-treated kraft papers. Hardboard and chipboard as well as plywood are used as the base for this.
  • the decorative base paper impregnated with synthetic resin is directly base, for example a chipboard, using low pressure.
  • the decorative paper used for the above-mentioned coating materials is white or colored with or without additional printing.
  • So-called decorative base papers as starting materials for the production of the above-mentioned coating materials have to meet special requirements, such as high opacity for better coverage of the substrate, uniform formation and grammage of the sheet for uniform resin absorption, high light resistance, high purity and uniformity of the color for good reproducibility of the pattern to be printed, high print quality of the patterns to be printed, high wet strength for a smooth impregnation process, appropriate absorbency to achieve the required degree of resin saturation, dry strength during rewinding processes in the paper machine and during printing in the printing machine.
  • Decorative base papers generally consist of high-white sulfate pulp, predominantly hardwood pulp, up to 45% pigments and fillers as well as wet strength agents, dry strength agents, retention agents, rheological additives and fixing agents.
  • Decorative base papers differ from conventional papers in that they have a much higher filler content and do not contain the usual mass sizing or surface sizing with the well-known sizing agents such as alkyl ketene dimers.
  • decorative base papers consisting of a single layer of fibre material.
  • Such decorative base papers are used, for example, in EP 1 207 233 B1 and EP 1 379 729 A1
  • decorative base papers are known in the state of the art with which a good print result can be produced, for example with inkjet printing machines. The problem is that obtaining a good print quality often requires the Impregnation ability of the decorative base papers is impaired. For example, it is EP 1 749 134 A1 It is known to apply a color-receiving layer to the decorative base paper in order to improve its print quality.
  • the color-receiving layer to the decorative base paper leads to a significant deterioration in the impregnation properties and thus in the further processing of the decorative base paper, since the pores of the decorative base paper, particularly on its surface, are reduced or even closed by the mass of the color-receiving layer.
  • the additional work step of applying a color-receiving layer leads to increased use of material and time and thus higher production costs.
  • opacity is one of the most important properties of decorative base paper. This indicates the covering capacity of the carrier material.
  • pigments with a high refractive index are added to the fiber in large quantities. These pigments are necessary because many alternative pigments such as silicates, which are used in other paper products, have a refractive index comparable to the impregnating resins. A small difference in the refractive indices of the pigments, the pulp and the impregnating resins leads to a very low opacity of the decorative film after impregnation.
  • the decorative base paper itself serves as a carrier material for color design or the application of prints and decorations.
  • Wood or stone patterns that are produced using printing processes such as gravure printing or on digital inkjet printing machines are particularly popular.
  • the print is applied to the surface and the components of the inks penetrate the surface of the paper depending on the amount applied.
  • Due to the pigments with a high refractive index, such as titanium dioxide, contained in the decorative base paper a comparatively high proportion of colorants in the inks is required to achieve the desired color intensity, as the light is strongly scattered by these pigments and thus less light hits the colorants.
  • the deeper the inks, and thus the colorants contained therein, penetrate into the decorative base paper the stronger the The color effect of the colorants is weakened by the pigments with a high refractive index present in the decorative base paper.
  • a decorative base paper that ensures good optical coverage of the carrier material due to its high opacity inevitably has negative effects on the achievable color intensity and thus on the print quality and the optical design.
  • FR 2 997 421 A1 describes a decorative paper that has both good printability using inkjet printing and good resin absorption capacity, as the paper contains fillers with a high oil absorption capacity. However, these fillers have a low refractive index, which is why the opacity of the decorative paper is low.
  • EP 1 627 953 A1 describes a decorative paper that contains comparatively small amounts of titanium dioxide and calcined aluminum silicate as a filler.
  • Calcined aluminum silicate has a low refractive index of 0.1 to 1.2 compared to titanium dioxide, but contains enclosed micro air chambers that lead to a high opacity of the decorative paper.
  • the object of the invention was to provide a decorative base paper which does not have the aforementioned disadvantages of the prior art and is characterized in particular by a high print quality combined with good opacity and impregnability.
  • a decorative base paper for decorative coating materials wherein the decorative base paper comprises two fiber layers, wherein the first fiber layer comprises more than 5% by weight of at least one pigment with a refractive index of greater than 2.0, based on the dry pulp of the first fiber layer, and the second fiber layer comprises less than 5% by weight of at least one pigment with a refractive index of greater than 2.0, based on the dry pulp of the second fiber layer, wherein the second fiber layer comprises at least 1% by weight of at least one pigment with a refractive index of less than 2.0, based on the dry pulp of the second fiber layer.
  • the decorative base paper comprises two fiber layers that have a different proportion of pigment(s) with a high refractive index of greater than 2.0.
  • the proportion of pigment(s) with a high refractive index in the first fiber layer is higher than in the second fiber layer.
  • the first fiber layer therefore has a high opacity and behaves in its properties like a decorative base paper known in the prior art that has only one fiber layer.
  • the second fiber layer of the decorative base paper according to the invention can advantageously be specifically adapted to the requirements of the respective printing process.
  • a further advantage of the decorative base paper according to the invention is that a high print quality is obtained without an additional ink-receiving layer having to be applied to the decorative base paper, so that the decorative base paper according to the invention has good impregnability and can be produced more easily and cost-effectively.
  • a decorative base paper within the meaning of the invention is a paper which, in contrast to conventional papers, is neither sized in the mass nor has undergone surface sizing.
  • the decorative base paper according to the invention has at least two fiber layers.
  • the first fiber layer serves as a cover for a carrier material and is in full-surface contact with the carrier material.
  • the second The fiber layer can be printed with a decoration.
  • the second fiber layer is in full contact with the first fiber layer on its back and can have a decoration on its front side (visible side), which faces a viewer in the finished decorative coating material.
  • the two fiber layers of the decorative base paper according to the invention are mechanically connected to one another by the respective pulp fibers of the individual fiber layers.
  • the first fiber layer can contain pulp and pigments as well as common additives.
  • Common additives can be wet strength agents, dry strength agents, retention agents, rheological additives and fixing agents.
  • the first fibrous layer has more than 5% by weight, preferably more than 15% by weight, particularly preferably more than 25% by weight, of at least one pigment with a refractive index of greater than 2.0, based on the dry pulp of the first fibrous layer. It has proven particularly advantageous if the first fibrous layer has a higher amount of pigment(s) with a refractive index of greater than 2.0 than the second fibrous layer.
  • the refractive index is determined using the usual methods known to the person skilled in the art at the wavelength of the sodium D line (nD) of 589 nm using a refractometer.
  • Suitable pigments with a refractive index of greater than 2.0 are, for example, titanium dioxide and zinc sulfide or mixtures thereof. According to a preferred embodiment of the invention, the at least one pigment with a refractive index of greater than 2.0 contains titanium dioxide or consists thereof.
  • pigment(s) with a refractive index greater than 2.0 small amounts (less than 15% by weight) of pigment(s) with a refractive index less than 2.0 can also be used in the first fiber layer.
  • pigments with a refractive index less than 2.0 that can be used in the first fiber layer are the pigments with a refractive index less than 2.0 described below in connection with the second fiber layer.
  • the opacity of the decorative base paper is at least 80%, preferably at least 85%, particularly preferably at least 90%, measured according to DIN 53146 with an ACE colorimeter from Data Color.
  • the titanium dioxide content in the decorative base paper was determined according to DIN 54370.
  • the basis weight of the first fiber layer preferably makes up the majority of the total basis weight of the decorative base paper.
  • the basis weight of the first fiber layer can be at least 40 g/m 2 , preferably between 40 g/m 2 and 250 g/m 2 , particularly preferably between 55 g/m 2 and 120 g/m 2 . This achieves an optimal balance between sufficient coverage of the substrate (sufficient opacity) on the one hand and the lowest possible consumption of starting materials on the other.
  • the second fibrous material layer of the decorative base paper according to the invention can comprise, in addition to pulp and optionally pigments, conventional additives.
  • Conventional additives can be wet strength agents, dry strength agents, retention agents, rheological additives and fixing agents.
  • Fixing agents as used here do not mean the dye-fixing substances that can be used in the second fibrous material layer according to the invention, as defined further below.
  • the usual additives can be used in amounts customary in the prior art in the second fibrous material layer of the decorative base paper according to the invention. According to a preferred embodiment of the invention, the usual additives are used in an amount of 0.02% by weight, preferably at least 0.05% by weight, particularly preferably at least 0.2% by weight to at most 5% by weight, based on the dry pulp of the second fibrous material layer.
  • the second fibrous material layer has less than 5% by weight, preferably less than 3% by weight, particularly preferably less than 1% by weight, very particularly preferably none, of at least one pigment with a refractive index of greater than 2.0, based on the dry pulp of the second fibrous material layer.
  • the same at least one pigment with a refractive index of greater than 2.0 that was already described above in connection with the first fibrous material layer can be present in the second fibrous material layer.
  • the second fibrous material layer has a very low, preferably no, opacity. As a result, the colorants in the ink are used more efficiently when printing the second fibrous material layer of the decorative base paper according to the invention than with a comparable single-layer decorative base paper with high opacity.
  • the second fibrous material layer can additionally contain dye-fixing substances selected from salts and/or cationic polymers.
  • the proportion of salts and/or cationic polymers in the second fibrous material layer is at least 0.5% by weight, preferably at least 2% by weight, particularly preferably at least 5% by weight, and at most 20% by weight, based on the dry pulp of the second fibrous material layer.
  • Suitable cationic polymers are, for example, polyvinylamine, polyacrylamides and polyethyleneimines.
  • Suitable salts are alkaline earth metal salts, in particular alkaline earth metal halides and alkaline earth metal nitrates or mixtures thereof.
  • the dyes usually used in printing inks for gravure printing or for digital printing processes such as inkjet printing are anionically charged. These anionic dyes are fixed to the surface of the fiber layer by the salts and/or cationic polymers. The presence of dye-fixing substances in the second fiber layer therefore improves the printability of the decorative base paper.
  • the second fibrous layer contains at least 1% by weight of at least one pigment with a refractive index of less than 2.0, based on the dry pulp of the second fibrous layer.
  • the second fibrous layer contains at least 5% by weight, particularly preferably at least 10% by weight and at most 40% by weight of at least one pigment with a refractive index of less than 2.0, based on the dry pulp of the second fibrous layer.
  • the at least one pigment with a refractive index of less than 2.0 can be selected from aluminum oxide, aluminum hydroxide, boehmite, clay, calcined clays, kaolins, in particular natural kaolins, delaminated kaolins and other aluminum silicates, including synthetic ones, talc, diatomaceous earth, aluminum trihydrate and silicas (e.g. precipitated or pyrogenically produced silicas) and mixtures thereof.
  • a cationized pyrogenic silica is preferably used as the silica.
  • the at least one pigment with a refractive index of less than 2.0 contained in the second fibrous layer additionally has a specific surface area of at least 1 m 2 /g, preferably at least 50 m 2 /g, particularly preferably at least 100 m 2 /g, in particular 150 m 2 /g, most preferably at least 190 m 2 /g, according to BET (according to DIN ISO 9277).
  • the second fiber layer has at least one pigment with a refractive index of less than 2.0 with a specific surface area of 200 to 330 m 2 /g. It has been found that the addition of at least one pigment with a high specific surface area further improves the printability of the decorative base paper.
  • the basis weight of the second fibrous material layer preferably makes up the smaller proportion of the total basis weight of the decorative base paper.
  • the basis weight of the second fibrous material layer can be at most 100 g/m 2 , preferably between 15 g/m 2 and 100 g/m 2 , particularly preferably between 20 g/m 2 and 50 g/m 2 .
  • the second fibrous material layer advantageously has the lowest possible basis weight. Basis weights of less than 15 g/m 2 cannot be achieved in an economically viable manner using the currently common manufacturing processes.
  • the decorative base paper according to the invention can be used white or colored.
  • Dye(s) can be used to color the decorative base paper according to the invention.
  • inorganic dye(s) are metal oxides, hydroxides and oxide hydrates, metal sulfides, sulfates, chromates and molybdates or mixtures thereof.
  • organic dye(s) are carbonyl colorants (e.g. quinones, quinacridones), cyanine colorants, azo colorants, azomethines and methines, phthalocyanines or dioxazines.
  • mixtures of inorganic dye(s) and organic dye(s) are preferred.
  • commercially available dyes such as iron oxide (EO) yellow (Bayferrox 415), iron oxide (EO) red (Bayferrox 110 M), carbon black (Carbofin LC 2900), dye blue PB 15, dye violet PV 23 and dye yellow PY 97 and mixtures thereof can be used.
  • dye(s) refers to a single dye or a dye mixture.
  • the dyes are brightly colored coloring substances, not white pigments or achromatic, non-coloring substances.
  • the amount of dye(s) in the decorative base paper can be between 0.0001 and 5% by weight, in particular between 0.001 and 4% by weight.
  • the quantity refers to the mass of the total pulp of the decorative base paper.
  • the first and second fibrous layers contain dye(s).
  • the ratio of the weight proportions of dye(s) in the first fibrous layer to the weight proportions of dye(s) in the second fibrous layer is less than 1, particularly preferably less than 0.5.
  • only the second fiber layer comprises dye(s).
  • smoothed paper usually has a lower air permeability than unsmoothed paper.
  • the decorative base paper according to the invention has an impregnation behavior with a value of less than 10 s, particularly preferably less than 5 s.
  • the impregnation behavior is determined according to the method explained in connection with the examples.
  • the first fiber layer is formed in a first wire section and the second fiber layer is formed in a second wire section of a paper machine.
  • the paper machine used can be a fourdrinier paper machine with or without top-side drainage, a cylinder-shaped paper machine or a gap-forming paper machine, as is the case, for example, in the EP 0 851 058 B1
  • the different fiber layers can be formed using several single-layer or multi-layer headboxes.
  • the two fiber layers according to steps a) and b) can also be formed in a common step on a single wire section, such as a fourdrinier wire, a fourdrinier wire with top drainage, a round wire or a gap-former, using a multi-layer headbox. It is also possible to form the second fiber layer wet-on-wet using a secondary headbox placed on the first fiber layer. This can be done with or without subsequent top drainage.
  • Softwood pulp, hardwood pulp or mixtures of both types of pulp can be used to form the first and second fiber layers.
  • 100% hardwood pulp is preferred.
  • mixtures of softwood/hardwood pulp in a mass ratio of 5:95 to 50:50, in particular 10:90 to 30:70, can also be used.
  • the pulp mixture can be ground at a consistency of 2 to 5 wt.% to a degree of grinding of 10 to 45°SR.
  • the components mentioned above in connection with the decorative base paper according to the invention such as pigments, dyes and wet strength agents such as polyamide/polyamine-epichlorohydrin resin, cationic polyacrylates, modified melamine-formaldehyde resin or cationized starches, are added in quantities customary in the production of decorative base papers and mixed well with the pulp mixture.
  • the thick stock produced in the mixing vat or continuously can be diluted to a consistency of about 1%. If necessary, other auxiliary materials such as retention aids, defoamers, dyes and other previously mentioned auxiliary materials or mixtures thereof can be added.
  • This thin stock is fed via the headbox of the paper machine to the wire section or twin-wire section. The respective first or second fiber layer is formed.
  • the first and second fiber layers are combined in step c) to form a decorative base paper.
  • the decorative base paper is then dewatered and dried.
  • dewatering and drying preferably take place after the two fiber layers have been brought together in step c).
  • the basis weight of the dry decorative base paper produced can be 15 to 300 g/m 2 , preferably 60 to 130 g/m 2 .
  • the decorative base papers can first be printed and then impregnated or soaked with synthetic resins commonly used for this purpose.
  • Common synthetic resins used for this purpose include melamine-formaldehyde resin, urea-formaldehyde resin, phenol-formaldehyde resin, polyacrylates, acrylic acid ester-styrene copolymers or their compatible mixtures.
  • the amount of dry weight of the synthetic resin is 40 to 250%, preferably 80 to 125%, based on the basis weight of the decorative base paper.
  • Impregnation can also take place in the paper machine's size press.
  • the decorative base paper can be impregnated in such a way that the paper is not completely impregnated.
  • Such decorative papers are also referred to as pre-impregnated papers.
  • the proportion of synthetic resin introduced into the decorative base paper by impregnation is 25 to 30% by weight, based on the basis weight of the decorative base paper.
  • the impregnated or partially impregnated decorative base papers can be varnished and then applied to a substrate such as a wooden panel or a wood-based material by thermal pressing.
  • Figure 1 shows on the left side a schematic representation of a decorative base paper 1 according to the invention.
  • the decorative base paper 1 comprises a first fibrous material layer 2, which has more than 5% by weight of at least one pigment 3 with a refractive index of greater than 2.0, based on the dry pulp of the first fibrous material layer.
  • the decorative base paper comprises a second fibrous material layer 4, which less than 5% by weight of at least one pigment 3 having a refractive index greater than 2, based on the dry pulp of the second fiber layer.
  • the course of the proportion (in % by weight based on the dry pulp of the respective fiber layer) of the pigment 3 contained in the first and second fiber layer with a refractive index of greater than 2.0 is shown as an example. From the exemplary course of the proportion of pigment 3, it can be seen that this is significantly above 5 % by weight in the first fiber layer 2 and below 5 % by weight in the second fiber layer 4.
  • a pulp suspension was prepared by grinding a pulp mixture of 80% by weight eucalyptus pulp and 20% by weight pine sulphate pulp at a consistency of 5% to a degree of grinding of 33°SR (Schopper-Riegler). 1.8% by weight epichlorohydrin resin was then added as a wet strength agent. This pulp suspension was adjusted to a pH value of 6.5 with aluminium sulphate. A mixture of 30 wt.% titanium dioxide and 5 wt.% talc, 0.11 wt.% of a retention aid and 0.03 wt.% of a defoamer are added. The weight information refers to the weight of the pulp (dry).
  • a pulp suspension was prepared by grinding a pulp mixture of 80% by weight eucalyptus pulp and 20% by weight pine sulphate pulp at a consistency of 5% to a degree of grinding of 33°SR (Schopper-Riegler). 1.5% by weight epichlorohydrin resin was then added as a wet strength agent. This pulp suspension was adjusted to a pH of 6.5 using aluminium sulphate. A mixture of 10% by weight silica (Aerosil 300) and 5% by weight calcined kaolin (Ansilex 93), 1% by weight CaCl2, 0.11% by weight of a retention aid and 0.03% by weight of a defoamer was then added to the pulp suspension. The weights refer to the weight of the pulp (atro).
  • the resulting decorative base paper and the comparison papers were printed using an ink-jet digital printing system from Palis (digital printing system palis 2250) and using commercially available, aqueous ink-jet inks.
  • the color density and print sharpness as well as the penetration and air permeability of the printed decorative base papers were determined in the laboratory.
  • test results in Table 1 show that the decorative base papers 1 and 2 according to the invention have a high opacity and can also be easily impregnated.
  • the examples according to the invention exhibit significantly higher print sharpness and higher color densities.
  • the basis weight was determined according to DIN EN ISO 536.
  • the purpose of the test is to characterize the porosity of the paper structure and thus its impregnation capacity.
  • the time required for a certain amount of air to flow through a paper surface at a constant pressure is measured.
  • the measurement is carried out in accordance with ISO 5636-5 (2014) using the Densometer 121D from Lorenzen & Wettre.
  • the measured values are given in Gurley seconds/100 ml. Values less than 25 s/hml indicate paper with very good air permeability. Values higher than 60 s/hml indicate a compacted structure and thus poor permeability.
  • the opacity was determined using an ACE colorimeter from Data Color according to DIN 53146. The lower the value, the less opaque the paper and the more transparent it is.
  • the penetration test is used to determine the behavior of the decorative base paper during impregnation.
  • the penetration is the time in which the paper is saturated with resin perpendicular to the paper plane.
  • a 70x70 mm sheet of decorative base paper is placed in a resin bath with the decorative side (side to be printed) facing upwards. The time from placing the sheet until it is completely saturated is recorded.
  • a resin solution with 52% by weight resin is used for the resin bath. It is produced by dissolving powdered melamine-formaldehyde resin (Kauramin 773) in distilled water heated to 45 °C.
  • the image quality is assessed by measuring the color density for the primary colors cyan, magenta, yellow and black.
  • the color densities are measured using the SpectroEye densitometer from x-rite. Starting from zero, increasing values mean increasing color density.
  • the visual analysis of the print sharpness of the printed papers was carried out using a panel of three independent observers. Each of the three people gave a rating between 1 (very good) and 6 (very poor) according to the ink dot fineness. The print sharpness values given in the table represent the average of these three independent ratings.

Landscapes

  • Paper (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe, ein Verfahren zu seiner Herstellung, die Verwendung des Dekorrohpapiers zur Herstellung von dekorativen Beschichtungswerkstoffen sowie einen dekorativen Beschichtungswerkstoff, umfassend das Dekorrohpapier.
  • Dekorative Beschichtungswerkstoffe, sogenannte Dekorpapiere, auch Dekorfolien genannt, werden vorzugsweise zur Oberflächenbeschichtung bei der Möbelherstellung und im Innenausbau eingesetzt. Unter einem Dekorpapier versteht man eine kunstharzgetränkte oder kunstharzgetränkte und oberflächenbehandelte, bedruckte oder unbedruckte Dekorrohpapierbahn. Dekorpapiere werden mit einer Trägerplatte verleimt oder verklebt.
  • Je nach Art des Imprägniervorgangs unterscheidet man zwischen Dekorpapieren mit durchimprägniertem Dekorrohpapierkern und Dekorpapieren auf Vorimprägnat-Basis, bei denen das Dekorrohpapier in der Papiermaschine online nur teilweise imprägniert wird. Schichtpressstoffe (High Pressure Laminates) sind Laminate, die durch Verpressen mehrerer imprägnierter, aufeinander geschichteter Papiere entstehen. Der Aufbau dieser Schichtpressstoffe besteht im Allgemeinen aus einem höchste Oberflächenbeständigkeit erzeugenden transparenten Auflageblatt (Overlay), einem kunstharzgetränkten Dekorrohpapier (Dekorpapier) und einem oder mehreren phenolbeharzten Kraftpapieren. Als Unterlage hierfür werden beispielsweise Hartfaser-und Holzspanplatten sowie Sperrholz eingesetzt.
  • Bei den nach dem Kurztaktverfahren hergestellten Laminaten (Low Pressure Laminates) wird das mit Kunstharz getränkte Dekorrohpapier direkt mit einer Unterlage, beispielsweise einer Spanplatte, unter Anwendung eines niedrigen Drucks verpresst.
  • Das bei den oben genannten Beschichtungswerkstoffen verwendete Dekorpapier wird weiß oder farbig mit oder ohne zusätzlichen Aufdruck eingesetzt.
  • An sogenannte Dekorrohpapiere als Ausgangsmaterialien zur Herstellung der oben genannten Beschichtungswerkstoffe werden besondere Anforderungen gestellt, wie hohe Opazität für eine bessere Abdeckung der Unterlage, gleichmäßige Formation und Grammatur des Blatts für eine gleichmäßige Harzaufnahme, hohe Lichtbeständigkeit, hohe Reinheit und Gleichmäßigkeit der Farbe für gute Reproduzierbarkeit des aufzudruckenden Musters, hohe Druckqualität der aufzudruckenden Muster, hohe Nassfestigkeit für einen reibungslosen Imprägniervorgang, entsprechende Saugfähigkeit zur Erlangung des erforderlichen Harzsättigungsgrades, Trockenfestigkeit bei Umrollvorgängen in der Papiermaschine und beim Bedrucken in der Druckmaschine.
  • Dekorrohpapiere bestehen im Allgemeinen aus hochweißen Sulfatzellstoffen, überwiegend aus Laubholzzellstoff, bis zu 45% Pigmenten und Füllstoffen sowie Nassfestmitteln, Trockenfestmittel, Retentionsmittel, rheologische Additiven und Fixiermitteln. Dekorrohpapiere unterscheiden sich von üblichen Papieren durch den sehr viel höheren Füllstoffanteil und das Fehlen einer beim Papier üblichen Masseleimung oder Oberflächenleimung mit den bekannten Leimungsmitteln wie Alkylketendimeren.
  • Ein Teil der oben beschriebenen Anforderungen kann mit den bekannten, aus einer Faserstofflage bestehenden Dekorrohpapieren bereits abgedeckt werden. Solche Dekorrohpapiere werden beispielsweise in EP 1 207 233 B1 und EP 1 379 729 A1 beschreiben. Darüber hinaus sind im Stand der Technik Dekorrohpapiere bekannt mit denen ein gutes Druckergebnis z.B. mit Inkjet-Druckmaschinen erzeugt werden kann. Problematisch ist, dass das Erhalten einer guten Druckqualität oftmals die Imprägnierfähigkeit der Dekorrohpapiere beeinträchtigt. Beispielsweise ist es aus EP 1 749 134 A1 bekannt auf das Dekorrohpapier eine Farbempfangsschicht aufzutragen, um dessen Druckqualität zu verbessern. Der Auftrag der Farbempfangsschicht auf das Dekorrohpapier führt aber zu einer deutlichen Verschlechterung des Imprägnierverhaltens und damit der Weiterverarbeitung des Dekorrohpapiers, da die Poren des Dekorrohpapiers, insbesondere an dessen Oberfläche, durch die Masse der Farbempfangsschicht verkleinert oder sogar verschlossen werden. Zudem führt der zusätzliche Arbeitsschritt des Auftragens einer Farbempfangsschicht zu erhöhtem Material- und Zeiteinsatz und damit höheren Produktionskosten.
  • Neben der Imprägnierbarkeit und Bedruckbarkeit gehört die Opazität zu den wichtigsten Eigenschaften des Dekorrohpapiers. Diese kennzeichnet das Abdeckvermögen gegenüber dem Trägermaterial. Zur Sicherung ausreichender Opazität werden dem Faserstoff Pigmente mit einem hohen Brechungsindex in großen Mengen zugesetzt. Diese Pigmente sind erforderlich, da viele alternative Pigmente wie Silikate, die in anderen Papierprodukten zum Einsatz kommen, einen mit den Imprägnierharzen vergleichbaren Brechungsindex aufweisen. Eine geringe Differenz der Brechungsindizes der Pigmente, der Zellstoffe und der Imprägnierharze führt nach der Imprägnierung zu einer sehr geringen Opazität der Dekorfolie. Zudem dient das Dekorrohpapier selbst als Trägermaterial für die farbliche Gestaltung oder das Aufbringen von Drucken und Dekoren. Besonders beliebt sind dabei Holz- oder Steinmuster die mit Druckverfahren, wie z.B. dem Tiefdruck, oder auf digitalen Inkjet-Druckmaschinen erzeugt werden. Dabei wird der Druck auf die Oberfläche aufgebracht und die Bestandteile der Tinten dringen abhängig von der aufgebrachten Menge oberflächlich in das Papier ein. Durch die im Dekorrohpapier enthaltenen Pigmente mit einem hohen Brechungsindex, wie Titandioxid, ist ein vergleichsweise hoher Anteil an Farbmittel in den Tinten erforderlich, um die gewünschte Farbintensität zu erhalten, da das Licht durch diese Pigmente stark gestreut wird und damit weniger Licht auf die Farbmittel trifft. Je tiefer die Tinten, und damit die darin enthaltenen Farbmittel, in das Dekorrohpapier eindringen desto stärker wird die Farbwirkung der Farbmittel durch die im Dekorrohpapier vorhandenen Pigmente mit hohem Brechungsindex abgeschwächt. Ein Dekorrohpapier, das aufgrund seiner hohen Opazität eine gute optische Abdeckung des Trägermaterials gewährleistet, weist damit unweigerlich negative Effekte bezüglich der erreichbaren Farbintensität und damit der Druckqualität sowie der optischen Gestaltung auf.
  • FR 2 997 421 A1 beschreibt ein Dekorpapier, welches sowohl eine gute Bedruckbarkeit mittels Tintenstrahldruck als auch eine gute Absorptionsfähigkeit von Harz aufweist, da das Papier Füllstoffe mit einer hohen Ölabsorptionsfähigkeit enthält. Diese Füllstoffe weisen jedoch einen geringen Brechungsindex auf, weshalb die Opazität des Dekorpapiers gering ist.
  • EP 1 627 953 A1 beschreibt ein Dekorpapier, welches vergleichsweise geringe Anteile Titandioxid und gleichzeitig kalziniertes Aluminiumsilikat als Füllstoff enthält. Kalziniertes Aluminiumsilikat weist im Vergleich zu Titandioxid einen geringen Brechungsindex von 0,1 bis 1,2 auf, enthält jedoch eingeschlossene Mikroluftkammern, die zu einer hohen Opazität des Dekorpapiers führen.
  • Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung darin ein Dekorrohpapier bereitzustellen, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und sich insbesondere durch eine hohe Druckqualität bei gleichzeitig guter Opazität und Imprägnierbarkeit auszeichnet.
  • Gelöst wurde diese Aufgabe durch ein Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe, wobei das Dekorrohpapier zwei Faserstofflagen umfasst, wobei die erste Faserstofflage mehr als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der ersten Faserstofflage, aufweist und die zweite Faserstofflage weniger als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einen Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage, aufweist, wobei die zweite Faserstofflage mindestens 1 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage, enthält.
  • Es wurde überraschend gefunden, dass es möglich ist ein Dekorrohpapier mit einer hohen Druckqualität bereitzustellen, welches gleichzeitig eine hohe Opazität und gute Imprägnierfähigkeit aufweist, wenn das Dekorrohpapier zwei Faserstofflagen umfasst, die einen unterschiedlichen Anteil an Pigment/en mit einem hohen Brechungsindex von größer 2,0 aufweisen. Dabei ist der Anteil an Pigment/en mit hohem Brechungsindex in der ersten Faserstofflage höher als in der zweiten Faserstofflage. Die erste Faserstofflage weist damit eine hohe Opazität auf und verhält sich in ihren Eigenschaften wie ein im Stand der Technik bekanntes nur eine Faserstofflage aufweisendes Dekorrohpapier. Die zweite Faserstofflage des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers kann vorteilhaft spezifisch auf die Anforderungen des jeweiligen Druckverfahrens angepasst werden. Durch die geringere Opazität der zweiten Faserstofflage, werden die Farbmittel in der Tinte effizienter ausgenutzt, so dass es mit dem erfindungsgemäßen Dekorrohpapier möglich ist zum Erhalten der gleichen Farbintensität im Vergleich zum Stand der Technik weniger Farbmittel einzusetzen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers ist, dass eine hohe Druckqualität erhalten wird, ohne dass eine zusätzliche Farbempfangsschicht auf das Dekorrohpapier aufgebracht werden muss, so dass das erfindungsgemäße Dekorrohpapier eine gute Imprägnierbarkeit aufweist sowie einfacher und kostengünstiger hergestellt werden kann.
  • Ein Dekorrohpapier im Sinne der Erfindung ist ein Papier, das im Unterschied zu üblichen Papieren weder in der Masse geleimt ist noch eine Oberflächenleimung erfahren hat.
  • Das erfindungsgemäße Dekorrohpapier weist mindestens zwei Faserstofflagen auf. Die erste Faserstofflage dient bei Verwendung des Dekorrohpapiers zur Herstellung eines dekorativen Beschichtungswerkstoffs als Abdeckung zu einem Trägermaterial und befindet sich in vollflächigem Kontakt zum Trägermaterial. Die zweite Faserstofflage kann mit einem Dekor bedruckt werden. Die zweite Faserstofflage befindet sich bei Verwendung des Dekorrohpapiers zur Herstellung eines dekorativen Beschichtungswerkstoffs auf deren Rückseite in vollflächigem Kontakt mit der ersten Faserstofflage und kann auf deren Vorderseite (Sichtseite), die einem Betrachter im fertigen dekorativen Beschichtungswerkstoff zugewandt ist, ein Dekor tragen. Die beiden Faserstofflagen des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers sind im Unterschied zu einem durch Aufeinanderlegen einzelner Papierschichten und Verbinden über Harz oder Klebemittel gebildeten Papierverbund durch die jeweiligen Zellstofffasern der einzelnen Faserstofflagen mechanisch miteinander verbunden.
  • Die erste Faserstofflage kann neben Zellstoffen und Pigmenten übliche Additive umfassen. Übliche Additive können Nassfestmittel, Trockenfestmittel, Retentionsmittel, rheologische Additive und Fixiermittel sein.
  • Die erste Faserstofflage weist mehr als 5 Gew.-%, bevorzugt mehr als 15 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 25 Gew.-%, mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der ersten Faserstofflage, auf. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Faserstofflage eine höhere Menge an Pigment/en mit einem Brechungsindex von größer 2,0 aufweist als die zweite Faserstofflage. Der Brechungsindex wird dabei mit den dem Fachmann bekannten üblichen Methoden bei der Wellenlänge der Natrium-D-Linie (nD) von 589 nm mittels eines Refraktometers bestimmt.
  • Besonders praxisgerecht weist die erste Faserstofflage 6 - 50 Gew.-%, bevorzugt 15 - 48 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 - 45 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der ersten Faserstofflage, auf. Durch den Anteil von mehr als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von größer 2,0 in der ersten Faserstofflage werden eine hohe Opazität des Dekorrohpapiers und damit ein hohes Abdeckvermögen gegenüber einem Trägermaterial in einem dekorativen Beschichtungswerkstoff gewährleistet.
  • Geeignete Pigmente mit einem Brechungsindex von größer 2,0 sind beispielsweise Titandioxid und Zinksulfid oder deren Gemische. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das mindestens eine Pigment mit einem Brechungsindex von größer 2,0 Titandioxid oder bestehen daraus.
  • Neben den Pigment/en mit einem Brechungsindex von größer 2,0 können auch geringe Anteile (kleiner 15 Gew. %) an Pigment/en mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0 in der ersten Faserstofflage zum Einsatz kommen. Beispielhaft in der ersten Faserstofflage einsetzbare Pigmente mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0 sind die weiter unten im Zusammenhang mit der zweiten Faserstofflage beschriebenen Pigmente mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Opazität des Dekorrohpapiers mindestens 80%, bevorzugt mindestens 85%, besonders bevorzugt mindestens 90%, gemessen nach DIN 53146 mit einem ACE Farbmessgerät von Data Color. Der Titandioxidgehalt im Dekorrohpapier wurde nach DIN 54370 ermittelt. Das Flächengewicht der ersten Faserstofflage macht bevorzugt den überwiegenden Anteil des gesamten Flächengewichts des Dekorrohpapiers aus. Das Flächengewicht der ersten Faserstofflage kann mindestens 40 g/m2, bevorzugt zwischen 40 g/m2 und 250 g/m2, besonders bevorzugt zwischen 55 g/m2 und 120 g/m2 betragen. Hierdurch wird eine optimale Balance zwischen ausreichender Abdeckung des Untergrunds (ausreichender Opazität) einerseits und möglichst geringem Verbrauch an Ausgangsmaterialien andererseits erreicht.
  • Die zweite Faserstofflage des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers kann neben Zellstoff und gegebenenfalls Pigmenten übliche Additive umfassen. Übliche Additive können Nassfestmittel, Trockenfestmittel, Retentionsmittel, rheologische Additive und Fixiermittel sein. Unter Fixiermittel wie hier verwendet werden nicht die gemäß der Erfindung in der zweiten Faserstofflage einsetzbaren farbstofffixierenden Substanzen, wie weiter unten definiert, verstanden.
  • Die üblichen Additive können in im Stand der Technik üblichen Mengen in der zweiten Faserstofflage des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers eingesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die üblichen Additive in einer Menge von 0,02 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,05 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,2 Gew.-% bis höchstens 5 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage, eingesetzt.
  • Die zweite Faserstofflage weist weniger als 5 Gew.-%, bevorzugt weniger als 3 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt kein, mindestens ein Pigment mit einem Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage, auf. Dabei kann gegebenenfalls grundsätzlich dasselbe mindestens eine Pigment mit einem Brechungsindex von größer 2,0 in der zweiten Faserstofflage vorhanden sein, das oben im Zusammenhang mit der ersten Faserstofflage bereits beschrieben wurde. Die zweite Faserstofflage weist eine sehr geringe, bevorzugt keine, Opazität auf. Dadurch werden die Farbmittel in der Tinte beim Bedrucken der zweiten Faserstofflage des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers effizienter ausgenutzt als bei einem vergleichbaren einlagigen Dekorrohpapier mit hoher Opazität.
  • Die zweite Faserstofflage kann zusätzlich farbstofffixierende Substanzen ausgewählt aus Salzen und/oder kationischen Polymeren enthalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil der Salze und/oder kationischen Polymere in der zweiten Faserstofflage mindestens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 2 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, und höchstens 20 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage.
  • Geeignete kationische Polymere sind beispielweise Polyvinylamin, Polyacrylamide und Polyethylenimine. Geeignete Salze sind Erdalkalisalze, insbesondere Erdalkalihalogenide und Erdalkalinitrate oder deren Mischungen.
  • Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Calciumchlorid, Magnesiumnitrat oder deren Mischungen.
  • Die üblicherweise in Drucktinten für das Tiefdruckverfahren oder für digitale Druckverfahren, wie dem Inkjet-Druck, eingesetzten Farbstoffe sind anionisch geladen. Diese anionischen Farbstoffe werden durch die Salze und/oder kationischen Polymere an der Oberfläche der Faserstofflage fixiert. Durch die Anwesenheit von farbstofffixierenden Substanzen in der zweiten Faserstofflage wird folglich die Bedruckbarkeit des Dekorrohpapiers verbessert.
  • Erfindungsgemäß enthält die zweite Faserstofflage mindestens 1 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die zweite Faserstofflage mindestens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 10 Gew.-% und höchstens 40 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage.
  • Das mindestens eine Pigment mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0 kann dabei ausgewählt sein aus Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Böhmit, Ton, kalzinierten Tonen, Kaolinen, insbesondere natürlichen Kaolinen, delaminierten Kaolinen und anderen Aluminiumsilikaten, einschließlich synthetischen, Talkum, Kieselgur, Aluminiumtrihydrat und Kieselsäuren (z.B. gefällte oder pyrogen erzeugte Kieselsäuren) sowie deren Mischungen. Bevorzugt wird als Kieselsäure eine kationisierte pyrogene Kieselsäure eingesetzt.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das in der zweiten Faserstofflage enthaltene mindestens eine Pigment mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0 zusätzlich eine spezifischen Oberfläche von mindestens 1 m2/g, bevorzugt mindestens 50 m2/g, besonders bevorzugt mindestens 100 m2/g, insbesondere 150 m2/g, ganz besonders bevorzugt mindestens 190 m2/g, nach BET (gemäß DIN ISO 9277) auf.
  • Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Faserstofflage mindestens ein Pigment mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0 mit einer spezifischen Oberfläche von 200 bis 330 m2/g auf. Es hat sich herausgestellt, dass die Zugabe von mindestens einem Pigment mit hoher spezifischer Oberfläche die Bedruckbarkeit des Dekorrohpapiers weiter verbessert.
  • Das Flächengewicht der zweiten Faserstofflage macht bevorzugt den geringeren Anteil des gesamten Flächengewichts des Dekorrohpapiers aus. Das Flächengewicht der zweiten Faserstofflage kann höchstens 100 g/m2, bevorzugt zwischen 15 g/m2 und 100 g/m2, besonders bevorzugt zwischen 20 g/m2 und 50 g/m2 betragen. Vorteilhafterweise weist die zweite Faserstofflage ein möglichst geringes Flächengewicht auf. Dabei sind mit den derzeitig üblichen Herstellungsverfahren Flächengewichte von weniger als 15 g/m2 nicht in ökonomisch sinnvoller Weise erreichbar.
  • Das erfindungsgemäße Dekorrohpapier kann weiß oder farbig eingesetzt werden. Zum Einfärben des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers können Farbstoff/e eingesetzt werden. Beispielhafte anorganische Farbstoff/e sind Metalloxide, - hydroxide und -oxidhydrate, Metallsulfide, -sulfate, -chromate und -molybdate oder Gemische davon. Beispielhafte organische Farbstoff/e sind Carbonylfarbmittel (z.B. Chinone, Chinacridone), Cyaninfarbmittel, Azofarbmittel, Azomethine und Methine, Phthalocyanine oder Dioxazine.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt sind Gemische aus anorganischen Farbstoff/en und organischen Farbstoff/en. Es können beispielsweise im Handel erhältliche Farbstoffe, wie Eisenoxid (EO)Gelb (Bayferrox 415), Eisenoxid (EO)Rot (Bayferrox 110 M), Ruß (Carbofin LC 2900), Farbstoff Blau PB 15, Farbstoff Violett PV 23 und Farbstoff Gelb PY 97 sowie deren Mischungen, eingesetzt werden.
  • Unter dem Begriff Farbstoff/e ist ein einzelner Farbstoff oder ein Farbstoffgemisch zu verstehen. In Abgrenzung zu dem im erfindungsgemäßen Dekorrohpapier vorhandenen Pigment mit einem Brechungsindex von größer 2,0 sowie zu dem optional vorhandenen Pigment mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0 handelt es sich bei den Farbstoffen um bunte farbgebende Stoffe, nicht um Weißpigmente oder unbunte, nicht farbgebende Stoffe.
  • Welche Farbstoff/e verwendet werden, hängt von der gewünschten Färbung des Dekorrohpapiers ab.
  • Die Menge der Farbstoff/e im Dekorrohpapier kann je nach Art des Stoffes von 0,0001 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,001 bis 4 Gew.-% betragen. Die Mengenangabe bezieht sich auf die Masse des gesamten Zellstoffs des Dekorrohpapiers.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthalten die erste und die zweite Faserstofflage Farbstoff/e. Bevorzugt ist das Verhältnis der Gewichtsanteile an Farbstoff/en in der ersten Faserstofflage zu den Gewichtsanteilen an Farbstoff/en in der zweiten Faserstofflage kleiner 1, besonders bevorzugt kleiner 0,5.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist nur die zweite Faserstofflage Farbstoff/e auf.
  • Abhängig von der Anwendung und den Qualitätsanforderungen können die erfindungsgemäß eingesetzten Dekorrohpapiere ferner einseitig oder beidseitig wie folgt beschaffen sein:
    • glatt, d.h. mit Glätte nach Bekk über 80 s, insbesondere mit einem Yankeezylinder oder mit einem Kalander geglättet, oder
    • ungeglättet < 80 s, und/oder
    • sehr luftdurchlässig (Gurley-Werte unter 20 s/hml)(hml=100 ml) oder
    • dicht (Gurley-Werte über 20 s/hml).
  • Dabei versteht sich von selbst, dass ein geglättetes Papier üblicherweise eine geringere Luftdurchlässigkeit aufweist als ein ungeglättetes Papier.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das erfindungsgemäße Dekorrohpapier ein Imprägnierverhalten mit einem Wert von kleiner 10 s, besonders bevorzugt kleiner 5s auf. Das Imprägnierverhalten wird gemäß des im Zusammenhang mit den Beispielen erläuterten Verfahrens bestimmt.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers, umfassend die folgenden Schritte:
    1. a) Bilden einer ersten Faserstofflage in einer ersten Siebpartie einer Papiermaschine, wobei die erste Faserstofflage mehr als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der ersten Faserstofflage, aufweist,
    2. b) Bilden einer zweiten Faserstofflage in einer zweiten Siebpartie der Papiermaschine, wobei die zweite Faserstofflage weniger als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einen Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage, aufweist,
    3. c) Zusammenführen der ersten und zweiten Faserstofflage zu einem Dekorrohpapier.
  • Dabei gilt für die Beschaffenheit des Dekorrohpapiers sowie der ersten und zweiten Faserstofflage das oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Dekorrohpapier Erläuterte entsprechend. Gleichermaßen sind die unten im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterten Merkmale auf die Beschaffenheit des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers anwendbar.
  • Gemäß der Schritte a) und b) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erste Faserstofflage in einer ersten Siebpartie und die zweite Faserstofflage in einer zweiten Siebpartie einer Papiermaschine gebildet.
  • Als Papiermaschine kann dabei eine Langsieb-Papiermaschine mit oder ohne Oberseitenentwässerung, eine Rundsieb-Papiermaschine oder eine Gapformer-Papiermaschine verwendet werden, wie dies beispielsweise in der EP 0 851 058 B1 beschrieben ist. Die verschiedenen Faserstofflagen können mit Hilfe von mehreren einschichtigen oder mehrschichtigen Stoffaufläufen gebildet werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die beiden Faserstofflagen gemäß der Schritte a) und b) unter Verwendung eines mehrschichtigen Stoffauflaufs auch in einem gemeinsamen Schritt auf einer einzigen Siebpartie, wie z.B. einem Langsieb, einem Langsieb mit Oberentwässerung, einem Rundsieb oder einem Gapfomer, gebildet werden. Möglich ist auch die Bildung der zweiten Faserstofflage mit Hilfe eines auf der ersten Faserstofflage aufgesetzten Sekundärstoffauflaufs nass in nass. Dies kann mit oder ohne nachfolgende Oberseitenentwässerung erfolgen.
  • Zur Bildung der ersten und zweiten Faserstofflage 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 Massenverhältnis 5:95 bis 50:50, insbesondere 10:90 bis 30:70 können verwendet 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 oder kontinuierlich können je nach Faserstofflage die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Dekorrohpapier genannten Bestandteile, wie Pigmente, Farbstoffe sowie Nassfestmittel wie Polyamid/Polyamin-Epichlorhydrin-Harz, kationische Polyacrylate, modifiziertes Melamin-Formaldehyd-Harz oder kationisierte Stärken, in bei der Herstellung von Dekorrohpapieren üblichen Mengen zugesetzt und mit dem Zellstoffgemisch gut vermischt werden.
  • Der in der Mischbütte oder kontinuierlich 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 bzw. Doppelsiebpartie geführt. Es wird die jeweilige erste bzw. zweite Faserstofflage gebildet.
  • Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erste und zweite Faserstofflage in Schritt c) zu einem Dekorrohpapier zusammengeführt.
  • Nach Zusammenführen der beiden Faserstofflagen wird das Dekorrohpapier anschließend entwässert und getrocknet.
  • Das Entwässern und Trocknen findet dabei in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt nach dem Zusammenführen der beiden Faserstofflagen in Schritt c) statt. Das Flächengewicht des erzeugten trockenen Dekorrohpapiers kann 15 bis 300 g/m2, bevorzugt 60 bis 130 g/m2, betragen.
  • Weitere Gegenstände der Erfindung sind die Verwendung des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers zur Herstellung von dekorativen Beschichtungswerkstoffen sowie ein dekorativer Beschichtungswerkstoff, umfassend ein erfindungsgemäßes Dekorrohpapier.
  • Zur Herstellung von dekorativen Beschichtungswerkstoffen, sogenannten Dekorpapieren oder Dekorfolien, können die Dekorrohpapiere zunächst bedruckt und anschließend mit für diesen Zweck üblichen Kunstharzen imprägniert oder getränkt werden.
  • Für diesen Zweck übliche Kunstharze sind beispielsweise Melamin-Formaldehyd-Harz, Harnstoff-Formaldehyd-Harz, Phenol-Formaldehyd-Harz, Polyacrylate, Acrylsäureester-Styrol-Copolymere oder deren verträgliche Gemische.
  • Die Menge des Trockengewichts des Kunstharzes beträgt 40 bis 250 %, vorzugsweise 80 bis 125 %, bezogen auf das Flächengewicht des Dekorrohpapiers.
  • Die Imprägnierung kann auch in der Leimpresse der Papiermaschine erfolgen. Das Dekorrohpapier kann derart imprägniert werden, dass das Papier nicht vollständig durch imprägniert wird. Derartige Dekorpapiere werden auch als Vorimprägnate bezeichnet. Der Anteil des in das Dekorrohpapier durch Imprägnierung eingebrachten Kunstharzes beträgt in diesem Fall 25 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Flächengewicht des Dekorrohpapiers.
  • Nach Trocknung können die imprägnierten oder teilimprägnierten Dekorrohpapiere noch lackiert werden und anschließend auf ein Substrat wie eine Holzplatte oder einen Holzwerkstoff durch thermisches Verpressen aufgebracht werden.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Figur und den folgenden Beispielen weiter erläutert.
    • FIG. 1
    Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers (links) sowie beispielhafter Verlauf des Anteils (in Gew.-%) des darin enthaltenen Pigments mit einem Brechungsindex von größer 2,0 (rechts)
  • Figur 1 zeigt auf der linken Seite eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers 1. Das Dekorrohpapier 1 umfasst eine erste Faserstofflage 2, die mehr als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments 3 mit einem Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der ersten Faserstofflage, aufweist. Das Dekorrohpapier umfasst eine zweite Faserstofflage 4, die weniger als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments 3 mit einem Brechungsindex von größer 2, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage aufweist.
  • Rechts neben der schematischen Darstellung des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers 1 ist beispielhaft der Verlauf des Anteils (in Gew.-% bezogen auf den trockenen Zellstoff der jeweiligen Faserstofflage) des in der ersten und zweiten Faserstofflage enthaltenen Pigments 3 mit einem Brechungsindex von größer 2,0 gezeigt. Dem beispielhaften Verlauf des Anteils an Pigment 3 ist zu entnehmen, dass dieses in der ersten Faserstofflage 2 deutlich oberhalb von 5 Gew.-% liegt und in der zweiten Faserstofflage 4 unterhalb von 5 Gew.-% liegt. Im Grenzbereich zwischen beiden Faserstofflagen kommt es zu einer gewissen Penetration der Papierfasern (nicht dargestellt) der ersten Faserstofflage 2 in die zweite Faserstofflage 4 und umgekehrt, wodurch es durch mechanisches Verhaken dieser Papierfasern der einzelnen Faserstofflagen miteinander zu einem festen Verbund zwischen den beiden Faserstofflagen im Dekorrohpapier 1 kommt. Dabei kommt es im Grenzbereich der beiden Faserstofflagen ebenfalls zu einer geringen Penetration des in der ersten Faserstofflage 2 enthaltenen Pigments 3 mit einem Brechungsindex größer 2,0 in die zweite Faserstofflage 4. Aus diesem Grund ist ein gewisser Anteil des Pigments 3 mit einem Brechungsindex größer 2,0 in der zweiten Faserstofflage vorhanden. Dieser beträgt aber weniger als 5 Gew.-% bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage 4.
    • Beispiele Zellstoffsuspension für die erste Faserstofflage
  • Es wurde eine Zellstoffsuspension angesetzt, indem ein Zellstoffgemisch aus 80 Gew.-% Eukalyptus-Zellstoff und 20 Gew.-% Kiefer-Sulfatzellstoff bei einer Stoffdichte von 5 % bis zu einem Mahlgrad von 33°SR (Schopper-Riegler) 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 eingestellt. Danach wurde der Zellstoffsuspension ein Gemisch aus 30 Gew.-% Titandioxid und 5 Gew.-% Talkum, 0,11 Gew.-% eines Retentionshilfsmittels und 0,03 Gew.-% eines Entschäumers zugefügt. Die Gewichtsangaben beziehen sich auf das Gewicht des Zellstoffs (atro).
    • Zellstoffsuspension für die zweite Faserstofflage
  • Es wurde eine Zellstoffsuspension angesetzt, indem ein Zellstoffgemisch aus 80 Gew.-% Eukalyptus-Zellstoff und 20 Gew.-% Kiefer-Sulfatzellstoff bei einer Stoffdichte von 5 % bis zu einem Mahlgrad von 33°SR (Schopper-Riegler) gemahlen wurde. Anschließend erfolgte die Zugabe von 1,5 Gew. % Epichlorhydrinharz als Nassfestmittel. Diese Zellstoffsuspension wurde mit Aluminiumsulfat auf einen pH-Wert von 6,5 eingestellt. Danach wurde der Zellstoffsuspension ein Gemisch aus 10 Gew.-% Kieselsäure (Aerosil 300) und 5 Gew.-% kalziniertes Kaolin (Ansilex 93), 1 Gew.-% CaClz, 0,11 Gew.-% eines Retentionshilfsmittels und 0,03 Gew.-% eines Entschäumers zugefügt. Die Gewichtsangaben beziehen sich auf das Gewicht des Zellstoffs (atro).
  • Auf einer Papiermaschine mit doppelter Siebpartie wurden die beiden Zellstoffsuspensionen auf jeweils einer Siebpartie eingesetzt und ein Dekorrohpapier mit einem Flächengewicht und Aschegehalt entsprechend der in Tabelle 1 angegebenen Werte gefertigt. Es liegt ein Dekorrohpapier vor, in dem die erste und die zweite Faserstofflage über die Papierfasern mechanisch fest miteinander verbunden sind.
  • Das so entstandene Dekorrohpapier sowie auch die Vergleichspapiere wurden mit Hilfe einer Ink-Jet-Digitaldruckanlage der Firma Palis (digital printing system palis 2250) und unter Einsatz marktüblicher, wässriger Ink-Jet-Tinten bedruckt. Die Farbdichte und die Druckschärfe sowie die Penetration und Luftdurchlässigkeit der bedruckten Dekorrohpapiere wurde im Labor bestimmt.
    • Ergebnisse
  • Die Versuchsergebnisse in Tabelle 1 zeigen, dass die erfindungsgemäßen Dekorrohpapiere 1 und 2 zum einen eine hohe Opazität aufweisen und sich zudem gut imprägnieren lassen.
  • Im Vergleich zu einem marktüblichen hellen Dekorrohpapier (Dekorrohpapier 3 in Tabelle 1) weisen die erfindungsgemäßen Beispiele eine deutlich höhere Druckschärfe und höhere Farbdichten auf.
  • Im Vergleich zu einem marktüblichen hellen Dekorrohpapier mit Farbempfangsschicht (Dekorrohpapier 4 in Tabelle 1) sind Druckschärfe und Farbdichte vergleichbar. Dekorrohpapier 4 zeigt jedoch ein deutlich schlechteres Imprägnierverhalten und eine geringere Luftdurchlässigkeit als die erfindungsgemäßen Dekorrohpapiere 1 und 2, was bei der Verarbeitung der Papiere nachteilig ist.
  • Mit den erfindungsgemäßen Dekorrohpapieren ist es daher möglich die Nachteile marktüblicher Dekorrohpapiere des Standes der Technik zu überwinden. Tabelle 1
    Dekorrohpapier 1 - Dekorrohpapier 2 Dekorrohpapier 3 - Vergleich (MPK TC5151; Schoeller Technocell GmbH & Co. KG) Dekorrohpapier 4 - Vergleich (MPK TC9650; Schoeller Technocell GmbH & Co. KG )
    Flächengewicht [g/m2] 70 90 70 90
    Aschegehalt [%] 30 30 30 31
    Opazität 94 94 94 94
    Farbempfangsschicht [ja/nein] nein nein nein ja
    Luftdurchlässigkeit Gurley 13 17 16 34
    Penetration [s] 2 3 3 13
    Farbdichte Magenta 1,4 1,5 0,6 1,4
    Farbdichte Gelb 0,8 0,9 0,7 0,9
    Farbdichte Cyan 1,3 1,4 1,1 1,4
    Farbdichte Schwarz 1,8 1,9 1,1 1,8
    Druckschärfe 1 1 4 1
    • Messmethoden Flächengewicht
  • Das Flächengewicht wurde ermittelt nach DIN EN ISO 536.
    • Luftwiderstand nach Gurley
  • Zweck der Prüfung ist die Charakterisierung der Porosität des Papiergefüges und damit für die Imprägnierfähigkeit. Es wird die Zeit gemessen, die eine bestimmte Menge Luft benötigt, um bei einem konstanten Druck durch eine Papierfläche zu strömen. Die Messung erfolgt gemäß ISO 5636-5 (2014) mit Hilfe des Densometers 121D der Fa. Lorenzen & Wettre. Die Messwerte sind in Gurley Sekunden/100 ml angegeben. Werte kleiner 25 s/hml zeigen Papiere mit sehr guter Luftdurchlässigkeit. Werte höher als 60 s/hml weisen auf eine verdichtete Struktur und somit schlechte Durchlässigkeit hin.
    • Opazität
  • Die Opazität wurde mit einem ACE Farbmessgerät von Data Color nach DIN 53146 bestimmt. Je niedriger der Wert, desto weniger opak ist das Papier und desto transparenter ist es.
    • Penetration
  • Mit der Bestimmung der Penetration wird das Verhalten des Dekorrohpapieres bei der Imprägnierung geprüft. Die Penetration ist die Zeit in der das Papier vom Harz senk-recht zur Papierebene durchtränkt wird. Dazu wird ein 70x70 mm großes Blatt des Dekorrohpapieres mit der Dekorseite (zu bedruckende Seite) nach oben in ein Harzbad gelegt. Die Zeit vom Auflegen bis zum vollständigen Durchtränken des Blattes wird erfasst. Für das Harzbad kommt eine Harzlösung mit 52 Gew.-% Harz zum Einsatz. Sie wird durch Auflösen von pulverisiertem Melamin-Formaldehyd-Harz (Kauramin 773) in auf 45 °C erhitztem destilliertem Wasser hergestellt.
  • Um die Imprägnierung in üblichen Prozessen ohne Einschränkungen in den Prozessparametern sicherzustellen ist ein Wert von kleiner 10 s zu erreichen.
    • Farbdichte
  • Die Bildqualität wird durch Messung der Farbdichte für die Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz bewertet. Die Farbdichten werden mit dem Densitometer SpectroEye der Firma x-rite gemessen. Ausgehend von Null bedeuten steigende Werte eine steigende Farbdichte.
    • Druckschärfe
  • Die visuelle Analyse der Druckschärfe der bedruckten Papiere wurde unter Verwendung eines Beobachtergremiums von drei unabhängigen Personen durchgeführt. Dabei vergab jede der drei Personen gemäß der Tintenpunktfeinheit eine Bewertung zwischen 1 (sehr gut) und 6 (sehr schlecht). Die in der Tabelle angegebenen Werte zur Druckschärfe stellen jeweils Mittelwerte dieser drei unabhängigen Bewertungen dar.

Claims (14)

  1. Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekorrohpapier zwei Faserstofflagen umfasst, wobei die erste Faserstofflage mehr als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der ersten Faserstofflage, aufweist und die zweite Faserstofflage weniger als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einen Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage, aufweist, wobei die zweite Faserstofflage mindestens 1 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage, enthält.
  2. Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Pigment mit einem Brechungsindex von kleiner 2,0 in der zweiten Faserstofflage eine spezifische Oberfläche von mindestens 50 m2/g nach DIN ISO 9277 aufweist.
  3. Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Faserstofflage mit einem Dekor, insbesondere mittels des Ink-Jet Druckverfahrens, bedruckbar ist.
  4. Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Faserstofflage zusätzlich farbstofffixierende Substanzen ausgewählt aus Salzen und/oder kationischen Polymeren enthält.
  5. Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Salze und/oder kationischen Polymere in der zweiten Faserstofflage mindestens 0,5 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage, beträgt.
  6. Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Faserstofflage eine Flächengewicht von höchstens 100 g/m2aufweist.
  7. Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Faserstofflage eine Flächengewicht von mindestens 40 g/m2aufweist.
  8. Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Faserstofflage mehr als 15 Gew.-% des mindestens einen Pigments mit einem Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der ersten Faserstofflage, aufweist.
  9. Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Opazität des Dekorrohpapiers mindestens 80 % nach DIN 53146 beträgt.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Dekorrohpapiers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:
    a) Bilden einer ersten Faserstofflage in einer ersten Siebpartie einer Papiermaschine, wobei die erste Faserstofflage mehr als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einem Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der ersten Faserstofflage, aufweist,
    b) Bilden einer zweiten Faserstofflage in einer zweiten Siebpartie der Papiermaschine, wobei die zweite Faserstofflage weniger als 5 Gew.-% mindestens eines Pigments mit einen Brechungsindex von größer 2,0, bezogen auf den trockenen Zellstoff der zweiten Faserstofflage, aufweist,
    c) Zusammenführen der ersten und zweiten Faserstofflage zu einem Dekorrohpapier.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Dekorrohpapiers gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt c) ein Entwässern und Trocknen erfolgt.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Dekorrohpapiers gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Papiermaschine um eine Papiermaschine mit doppelter Siebpartie handelt.
  13. Verwendung eines Dekorrohpapiers nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von dekorativen Beschichtungswerkstoffen.
  14. Dekorativer Beschichtungswerkstoff, umfassend ein Dekorrohpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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