DD299718A7

DD299718A7 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF DECORLAMINATES FOR PLATE-MOLDED COMPOSITE MATERIALS

Info

Publication number: DD299718A7
Application number: DD32415388A
Authority: DD
Inventors: Volkmar Walther; Hardo Harder
Original assignee: Vereinigte Mitteldeutsche Braunkohlenwerke Ag Braunkohlenwerk Deuben,De; Robotron-Optima Bueromaschinenwerk Erfurt,De
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Dekorlaminaten fuer plattenfoermige Verbundwerkstoffe zur oberflaechenriszfreien Beschichtung mit unterschiedlichen Traegermaterialien, welches Anwendung findet im Maschinen- und Feingeraetebau, in der Moebelindustrie und im Gebaeudeausbau. Aufgabe ist, dasz bei der Aufbringung von Dekorlaminaten auf plattenfoermige Verbundwerkstoffe keine Riszanfaelligkeit, die das dekorative Aussehen der Plattenoberflaeche beeintraechtigt, auftritt. Durch asymmetrischen Harzauftrag beim Dekorpapier nicht staerker als 6 m nach der Verpressung wird Rezistenz gegen Oberflaechenriszanfaelligkeit erreicht.{Dekorlaminat; Impraegnierung; Oberflaechenriszanfaelligkeit; oberflaechenpreszverguetete Holzspanplatte; plattenfoermige Verbundwerkstoffe ; Duroplastbeschichtung; Beschichtung; Melaminformaldehydharz; asymmetrischer Harzauftrag; Verpressung}Process for the production of decorative laminates for plate-shaped composite materials for surface-free coating with different carrier materials, which is used in the construction of machinery and fancy goods, in the furniture industry and in building construction. The object is that when applying decorative laminates to plate-like composite materials no risk of spilling, which affects the decorative appearance of the plate surface, occurs. Asymmetric application of resin to the decor paper not more than 6 m after the compression results in resistance to surface flaws. {Decorated laminate; Impregnation; Oberflaechenriszanfaelligkeit; Surface-pressed wood chipboard; plate-shaped composite materials; thermoset resin coating; coating; Melamine formaldehyde resin; asymmetric resin application; pressing}

Description

AusfQhrungsbeisplel In one embodiment, the invention is illustrated and explained in more detail. Show it Fig. 1: Cross section through a surface-coated chipboard, called OPV chipboard. Representation of only one

beschichteten Seite Fig. 2: Querschliff durch ein nach herkömmlicher Technologie hergestelltes und verpraßtes Dekorlaminat mit'charakteristischcoated side Fig. 2: transverse section through a decorative laminate produced and used according to conventional technology with characteristics

starker und ungleichförmiger asymmetrischer Harzschicht und charakteristischem Mikrorißbild Fig. 3: Querschliff durch einen Parallelrißbildung verursachenden Versuchsschichtaufbau eines dekorativ beschichtetenstrong and nonuniform asymmetric resin layer and characteristic microcracking Fig. 3: cross section through a test layer structure of a decorative coated layer causing a parallel cracking

Metallverbundes. Darstellung nur einer beschichteten Seite Fig.4: Querschliff durch einen Keilrißbildung verursachenden Versuchsschichtaufbau eines dekorativ beschichtetenMetal composite. Representation of only one coated side Fig. 4: Cross section through a test layer structure of a decorative coating causing a V-crack formation

Metal composite. Representation of only one coated side.

Vor allem die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Schichtmaterialien im Vergleich zum plattenförmigen Schichtträger und die auftretenden klimatischen, besonders thermischen Einflüsse beanspruchen in besonderer Weise die Oberfläche des fertigen plattenförmigen Verbundwerkstoffes, was durch Oberflächenrißanfälligkeit offenbar wird, wenn solche Dekorlaminate eingesetzt werden, die beispielsweise in für OPV-Spanplatten üblicher Weise mit Melamin-Forinaldehydharz so imprägniert werden, daß zunächst das Dekorpapier kernimprägniert und sodann mit einem weiteren asymmetrischen Harzauftrag, Lackierung genannt, versehen wird.In particular, the different expansion coefficients of the layer materials compared to the plate-shaped substrate and the climatic, particularly thermal influences claim in a special way the surface of the finished plate-shaped composite material, which is apparent by Oberflächenrißanfälligkeit when such decorative laminates are used, for example, in OPV chipboard usually be impregnated with melamine-forinaldehyde resin so that first the decorative paper core impregnated and then with a further asymmetric resin application, called coating, provided.

Dabei treten Risse mit einer Länge von etwa 0,1 bis 0,3 mm und einer Spaltöffnung von ca. 2 pm bis 4 pm auf, die sich je nach Beanspruchungsdauer und -art vergrößern können, bis das optische Erscheinungsbild stark beeinträchtigt ist.In this case, cracks with a length of about 0.1 to 0.3 mm and a gap opening of about 2 pm to 4 pm occur, which can increase depending on the duration and type of stress until the visual appearance is greatly impaired.

Alle erfindungsgemäßen Maßnahmen bezüglich Aufbau und Herstellungsverfahren der OPV-Spanplatten sind folgender Zielstellung untergeordnet:All measures according to the invention with regard to construction and production method of the OPV chipboard are subordinated to the following objective:

Zur Realisierung von gegen Oberflächenrisse re3lstenten Platten wurde zunächst der Mechanismus der Oberflächenrißanfälligkeit an Versuchsverbundon zwischen Trägerblechen aus Stahl mit für OPV-Spanplatten üblichen Phenolharz-Leimfilmen und vorzugsweise Dekorlaminaten, die zunächst kern- und sodann asymmetrisch imprägniert werden, erkundet, um dann Aufbau und Verfahren zur aus ökonomischen Gründen gleichzeitigen Herstellung von gegen Oberflächenrisse resistenten vorzugsweise zweiseitig beschichteten Platten und OPV-Spanplatten unter Verwendung vorzugsweise gleicher Laminate aus Gründen ökonomischer Laminatherstellung, -lagerung und -verarbeitung zu finden.To realize plates resistant to surface cracks, the mechanism of surface crack susceptibility to test composite between steel support plates with phenolic resin adhesive films customary for OPV particleboard and preferably decorative laminates, which are first impregnated first in the core and then asymmetrically, was first explored For economic reasons, simultaneous production of surface crack resistant, preferably double faced, coated panels and OPV chipboards using preferably identical laminates for reasons of economical laminate production, storage and processing.

Zunächst wird der gefundene Mechanismus der Rißbildung erläutert, um anschließend die Maßnahmen des Verfahrens beschreiben zu können:First, the mechanism of cracking found will be explained in order to describe the measures of the process:

Figur 1 zeigt nach erfolgter Veroressung einen üblichen Schichtaufbau einer OPV-Spanplatte. Auf dem Träger 8, einer geschliffenen Holzspanplatte, sind eine Lage des beschriebenen Phenolharz-Leimfilms 3 und eine Lage Dekorlaminat 5 für OPV-Spanplatten miteinander verpreßt. Erkennbar sind wiederum die Kernimprägnierung 6 und die asymmetrische Harzschicht 7.FIG. 1 shows a conventional layer structure of an OPV chipboard after the appointment has been made. On the support 8, a ground chipboard, a layer of the described phenolic resin adhesive film 3 and a layer of decorative laminate 5 for OPV chipboard are pressed together. Visible again are the core impregnation 6 and the asymmetric resin layer 7.

Bei diesen Plattenarten kommt es zur Rißbildung an der Oberfläche, wobei Mikrorisse- erkennbar nur von geübtem Prüfpersonal - im pm-Bereich und 0,1-mm-Längebereich, Spaltöffnung etwa 2μηΊ, aber auch Großrisse, ganzflächig gerichtet, entstehen können. Die besondere Rißanfälligkeit besteht darin, daß der alterungsbedingte Volumenschwund des Melamin-Formaldehydharzes infolge Nachkondensation und Trocknung bei den plattenförmigen Verbundwerkstoffen zu einem erheblichen Teil nicht vollständig möglich ist. Aus letzterer Unvollständigkeit resultiert die vorhandene, aber im Vergleich zu den Versuchsverbunden geringere Rißanfälligkeit bei OPV-Spanplatten.These types of plates crack on the surface, with microcracks recognizable only by trained test personnel - in the pm range and 0.1 mm length range, gap opening about 2μηΊ, but also large cracks, over the entire surface directed, can arise. The particular susceptibility to cracking is that the aging-related volume shrinkage of the melamine-formaldehyde resin due to post-condensation and drying in the plate-shaped composite materials to a considerable extent is not completely possible. The latter incompleteness results in the existing, but less susceptible to cracking in OPV chipboard compared to the test composites.

As a result, the following formation mechanism is evident for plate-shaped composite materials:

1. Die Rißbildung erfolgt durch Volumenschwund in der asymmetrischen Schicht: Die Oberfläche schrumpft, wenn das Trägervolumnn geringeren Schwund aufweist als das Harz der asymmetrischen Schicht: Die dadurch freigesetzten mechanischen Spannungen lassen die Harzschicht aufreißen.1. Cracking occurs due to volume shrinkage in the asymmetric layer: the surface shrinks when the carrier volume has less shrinkage than the asymmetric layer resin: the mechanical stresses released thereby rupture the resin layer.

2. Die Risse entstehen ursächlich nur in der asymmetrischen Harzschicht und laufen außen beginnend nach innen und sind auch dort lokalisiert.2. The cracks originate only in the asymmetric resin layer and run from the outside to the inside and are localized there.

3. Im Bereich der K°'"<mprägnierung 6 hält der Faser-Harz-Verbund den mechanischen Spannungen stand, desgleichen die deshalb notwendigen zwei Lagen Phenolharz-Leimfolie 3,4 und die Klebefuge 2. Die auftretenden Spannungen werden dann bei dieser Anordnung - bei nur einer Lage jedoch nicht - selbst bei nicht schrumpfenden Träger über die Plastizität des welcher als das Melamin-Formaldehydharz der asymmetrischen Imprägnierung - Härter und Hafttrennzumisci lungen eingestellten Phenolharzes abfangen.3. In the area of the K "'impregnation 6, the fiber-resin composite withstands the mechanical stresses, likewise the two layers of phenolic resin adhesive film 3, 4 required for this purpose, and the adhesive joint 2. in only one layer but not - even with non-shrinking carrier on the plasticity of what as the melamine-formaldehyde resin of the asymmetric impregnation - hardening agents and Hafttrennzumisci lungs set phenolic resin intercept.

4. Die Oberflächenrisse entstehen nur ab einer bestimmten Dicke der asymmetrischen Schicht (6pm), vorrangig in sog. Harzlinsen. Ihre Häufigkeit und Größe wachsen mit der Schichtdicke. Nie entstehen Risse aus Stellen, wo die Harzschicht ganz fehlt oder wie die asymmetrische Schicht :S 6μιη beträgt, was dadurch erklären läßt, daß die die stützende Funktion der Fasern des Bereiches der Kernimprägnierung hier noch durchgreift und die rißbildenden Kräfte auffangen kann.4. The surface cracks arise only from a certain thickness of the asymmetric layer (6pm), primarily in so-called resinous lenses. Their frequency and size increase with the layer thickness. Never cracks arise from places where the resin layer is completely absent or as the asymmetric layer: S 6μιη, which can be explained by the fact that the supporting function of the fibers of the region of the core impregnation still goes through here and can absorb the cracking forces.

Figur 2 zeigt diese für plattenförmige Verbundwerkstoffe zutreffenden Sachverhalte als charakteristischen Querschliff einer Harzlinse mit keilförmig von außen nach innen verlaufendem Riß 16.FIG. 2 shows these facts which apply to plate-like composite materials as a characteristic transverse section of a resin lens with a crack 16 extending in a wedge-shaped manner from the outside to the inside.

Dio sehr dick und ungleichmäßig asymmetrisch beharzten Laminate, Fig. 2, die gemäß dem gegenwärtigen Stand bewußt dick beschichtet wurden, da bisher irrtümlich angenommen wurde, daß die Rißanfälligkeit infolge Harzmangels entstünde, sind generell latentrißanfällig. Entsprechende Belastung durch Temperatur oder zu geringe Luftfeuchte der Umgebung lassen die mechanischen Spannungen zu rißbildender Größe in der asymmetrischen Harzschicht anwachsen. Schlüssig ist die rißbildende Wirkung der asymmetrischen Harzschicht anhand von speziell dafür hergestellten Versuchsverbunden nach Fig.3 und 4 nachgewiesen. Auf dem metallischen Träger 1 und dem Phenolharz-Leimfilm 3 wurde gemäß Fig. 3 ein Dekorlaminat 9 mit derThe very thick and non-uniformly asymmetrically-treated laminates, Fig. 2, which were deliberately coated thickly according to the present state, since previously it was erroneously assumed that the susceptibility to cracking due to lack of resin would be generally lattrißanfällig. Corresponding exposure to temperature or too low ambient humidity causes the mechanical stresses to increase to crack-forming size in the asymmetric resin layer. Conclusively, the crack-forming action of the asymmetric resin layer has been demonstrated by means of experimentally prepared test compounds according to FIGS. 3 and 4. On the metallic support 1 and the phenolic resin-glue film 3 was a decorative laminate 9 with the

asymmetrischen Harzschicht 11 zum Träger weisend und darüber ein Dekorlaminat 5 mit der asymmetrischen Harzschicht 7 nach außen weisend verpreßt. Die Bereiche der Kernimprägnierung 10,6 beider Laminate liegen dabei (ineinander. Gemäß Flg.4 wurden jedoch beide Dekorlaminate 13 und 5 aufeinander mit der asymmetrischen Harzschicht 15 und 7 nach außen, vom Träger wegweisend verpreßt. Die Bereiche beider Kernimprägnierungen 14 und 6 weisen dabei zum Träger. Durch Klimabelastungen 70°C, 10% rel. Feuchte über 96h traten gemäß Fig.3 durch die Dekorlaminats laufende Parallelrisse 12 auf. Gemäß Fig. 4 treten keilförmige Risse 16 von außen, d. h. von den asymmetrischen Schichten 7 und 15 ausgehend und nach innen laufend, auf. Dies ist durch die in den asymmetrischen Schichten wirkenden mechanischen Spannungen erklärbar, wobei die Richtungen der Rißbildungskräfte durch Pfeile 4 angedeutet sind. Weiterhin wurde gefunden, daß eine bei plattenförmigen Verbundwerkstoffen aufgerauhte Oberfläche des Dekorlaminates wesentlich besser rißbildende Kräfte auffängt als die stärker rißanfälligen Hochglaiuoberflächen.facing asymmetrical resin layer 11 to the support and about a decorative laminate 5 with the asymmetric resin layer 7 facing outwardly pressed. The regions of the core impregnation 10.6 of both laminates lie in one another, however, both decorative laminates 13 and 5 were pressed towards one another with the asymmetric resin layer 15 and 7 outwardly away from the carrier, the regions of both core impregnations 14 and 6 pointing in this case As a result of climatic loads 70 ° C., 10% relative humidity over 96 h, parallel cracks 12 running through the decorative laminate occurred as shown in Fig. 3. According to Fig. 4, wedge-shaped cracks 16 come from outside, ie from the asymmetrical layers 7 and 15 This can be explained by the mechanical stresses acting in the asymmetrical layers, the directions of the fracturing forces being indicated by arrows 4. Furthermore, it has been found that a surface of the decorative laminate roughened in the case of plate-shaped composite materials absorbs significantly better crack-forming forces than the surface more crack-prone high-gloss surfaces.

Es wird für die Herstellung der Dekorlaminate zur Anwendung bei plattenförmigen Verbundwerkstoffen eine Imprägnieranlage verwendet, um das Dekorpapier, flächenbezogene Masse 100g/m², in zwei Hauptstufen Tränkung, auch Kernimprägnierung genannt, zu imprägnieren: Das von einer Rolle ablaufende Dekorpapier wird im 1. Imprägnierwerk mittels Anspülwalzen mit der zur Kernimprägnierung geeigneten Harzlösung einseitig benotzt. Nach der Durchimprägnierung wird die Papierbahn nochmals in diesselbe Harzlösung getaucht.It is used for the production of decorative laminates for use in plate-shaped composite materials impregnation plant to impregnate the decor paper, basis weight 100g / m ² , in two main stages impregnation, also called core impregnation: The expiring from a roll decorative paper in the 1st impregnating wetted on one side by means of Anspülwalzen with the appropriate resin solution for core impregnation. After the impregnation, the paper web is dipped again in the same resin solution.

Anschließend erfolgt die Auftragsdosierung mittels Dosierwalzen und dann die Trocknung in den Trocknungsfeldern 1 und 2. Auf einem nach dem 2.Trocknungsfeld zwischengeschalteten 2. Imprägnierwerk wird die zur Lackierung geeignete veränderte Harzlösung asymmetrisch aufgetragen. Die Papierbahn wird Im 3. Trocknungsfeld getrocknet, über den Walzenstuhl abgezogen und in eingestellte Längen auf dem Querschneider geteilt. Im Gegensatz zum bisherigen Wissensstand wird in entscheidendem Maße das Dekorpapier nicht mit einem eine besonders hohe flächenbezogene Masse besitzenden asymmetrischen Harzauftrag versehen, der technologisch bedingt nach der Verpressung außer zu einer sehr dicken asymmetrischen Schicht zusätzlich zu großen Dickenschwankungen derselben in Form von besondes starken Harzlinsen führt, sondern es wird ein eine extrem geringe flächenbezogene Masse besitzender asymmetrischer Harzauftrag aufgebracht, bewirkt durch folgende technologische Parameter einzeln oder in Kombination:Subsequently, the order is metered by metering rollers and then the drying in the drying fields 1 and 2. On a second impregnated after 2.Trocknungsfeld the second impregnating the suitable resin for varnishing modified resin solution is applied asymmetrically. The paper web is dried in the third drying field, drawn off via the roller mill and divided into set lengths on the cross cutter. In contrast to the previous state of knowledge, the decor paper is not provided to a significant extent with a particularly high surface mass asymmetric resin order, which leads technologically after the compression except for a very thick asymmetric layer in addition to large variations in thickness of the same in the form of special strong resin lenses, but an asymmetrical resin application having an extremely low mass per unit area is applied, caused by the following technological parameters individually or in combination:

- hoher Lösungsmittelanteil der Harzlösung im 1. Imprägnierwerk bereits für die Kernimprägnierung von vorzugsweise 55%, hoher Lösungsmittelanteil der Harzlösung im 2. Imprägnierwerk für den asymmetrischen Harzauftrag von vorzugsweise 55%, Durchlaufgeschwindigkeit durch die Imprägnieranlage von 13,2 m/min,high solvent content of the resin solution in the first impregnation plant already for the core impregnation of preferably 55%, high solvent content of the resin solution in the 2nd impregnation plant for the asymmetric resin application of preferably 55%, throughput rate through the impregnation plant of 13.2 m / min,

- hohe Harzbadtemperatur von 43°C,high resin bath temperature of 43 ° C,

- extrem enge Einstellung des Benetzungsspaltes zwischen Benetzungswalze und Dekorpapierbahn im Imprägnierwerk für die asymmetrische Imprägnierung zwecks Verringerung dos Auftragsvolumens.- Extremely tight setting of the wetting gap between wetting roller and decorative paper web in the impregnation plant for the asymmetric impregnation in order to reduce dos order volume.

Die Einstellung dieser Parameter muß gemäß dem Anlieferungszustand der Stammharzlösung experimentell und anlagenspezifisch ormittelt werden. Die richtige Einstellung wird nachgewiesen durch Untersuchung von Querschliffen der Prüflinge von mit solchem Dekorlaminat beschichteten plattenförmigen Verbundwerkstoffen. Sie müssen eine ausgehärtete Lackierung (asymm. Harzschicht) aufweisen, deren Dicke maximal 6μσι betragen darf und minimal das Durchdringen des getränkten Rohpapieres an die Oberfläche des Dekorlaminates vermeidet.The setting of these parameters must be determined experimentally and plant-specific according to the delivery condition of the mother resin solution. Proper adjustment is evidenced by examining cross-sections of specimens of plate-like composites coated with such decorative laminate. They must have a cured coating (asymm. Resin layer), the thickness of which may be a maximum of 6μσι and minimally avoids the penetration of the impregnated base paper to the surface of the decorative laminate.

Claims

1. A process for the preparation of decorative laminates for Mat'onformige composites for surface non-whitening coating with different! * Hen support materials, characterized in that the decorative laminates for composite plate-like materials with an extremely low mass per area possessing asymmetric resin coating provided to the extent that the thickness of the cured after the pre-pressing asymmetric resin layer (7) is a maximum of 6μιη and minimal just avoids the penetration of fibers of the paper core (6) to the surface of the decorative laminate.

2. The method according to claim 1, characterized in that the impregnation of the decorative laminates for plate-shaped composite materials with a correspondingly modified aqueous melamine-form & ddehydharzlösung low viscosity takes place.

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to the process for the production of decorative laminates for plate-shaped composite materials for surface-crack-free coating with different support materials, which is used in mechanical and precision engineering, in the furniture industry and in building construction.

Characteristic of the known technical solutions

In the article "Physical and chemical principles in the surface treatment of wood-based materials with resin-impregnated papers" by Mitgau, R., published in the company journal "Goldschmidt informed" Jg. 1/1973 No. 22, pp. 9 to 18, will be referred to the general Application of amino and phenolic resins pointed to their shrinkage in the cross-linking and notes that, therefore, these resins can be processed only with fillers, especially fibrous, anyway, since the fiber filling forms a supporting, shrinkage stress-absorbing framework. This gives the advantageous possibility to impregnate paper webs with such resins and then to use the advantageous properties of the laminate to surface coatings for chipboard. It should be noted in the development of a technology that the available for crosslinking functional groups in the resin are used only in such a concentration that just the desired technological properties such as abrasion resistance and economic curing time are achieved during the compression, as in excess of the functional groups otherwise over-curing will occur, which will not withstand the paper fibers, causing them to break. Although made in the article in large width and in detail, supported by electron micrographs including synonymous over the di9 free resin layer on the laminate surface and its surface shape executed sin, ^H , but is disadvantageous about the particular occur in chipboard surface cracking phenomenon of their decorative laminates say nothing and therefore no method indicated for their avoidance.

The known method does not say anything about the occurrence of surface susceptibility to cracking and also reveals nothing about its avoidability.

Object of the invention

The aim of the invention is that an essential reduction of Oberflächenrißanfälligkeit against hair cracks and large cracks is obtained which occur as a result of Betriebsein3atzbedingungen as short acting shock temperatures of 245 ⁰ C, increased duration temperatures of 5O ⁰ C, extremely low relative humidity, and durcfvLangzeitschrumpfung the coating can.

Explanation of the essence of the invention

The invention is based on the object that in the application of decorative laminates on plate-like composites no susceptibility to cracking, which affects the decorative appearance of the plate surface occurs. If such decorative laminates are used for plate-shaped composite materials, in which the decorative paper is first core-impregnated with a melamine-formaldehyde resin solution and then provided with a further asymmetric resin application, coating, then according to another feature for maximum reduction of such laminate systems inherent latent Oberflächenrißanfälligkeit the decorative laminate provided with an extremely low surface mass possessing asymmetric resin application. This happens to the extent that the thickness of the cured after pre-pressing asymmetric Hafzschicht is maximally βμιτι and minimally just the penetration of fibers of the paper core is avoided to the surface of the pressed onto the plate-shaped composite laminates.