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DE102004026480A1 - Verfahren zur Herstellung von beschichteten Werkstoffen - Google Patents

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DE102004026480A1
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Werkstoffen mit einer dreidimensional strukturierten Oberfläche, in dem ein Dekorpapier, das 5 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren enthält, mit einem vernetzbaren aminoplastischen Harz imprägniert, auf den Werkstoff aufgebracht und dreidimensional verformt wird. Ferner betrifft die Erfindung Aminoplastharzfolien oder -filme, sowie die Verwendung eines modifizierten Dekorpapiers zur Herstellung von Aminoplastharzfolien oder -filme für die 3-D-Beschichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Werkstoffen. Ferner betrifft die Erfindung Aminoplastharzfolien oder filme, sowie die Verwendung eines modifizierten Dekorpapiers zur Herstellung von Aminoplastharzfolien oder -filme für die 3D-Beschichtung.
  • Üblicherweise werden zur Beschichtung von dreidimensional strukturierten Flächen (3D-Beschichtung) Thermoplastfolien verwendet, z.B. zum Beschichten von Holzwerkstoffen in der Möbelindustrie. Der bedeutende Vorteil dieser Thermoplastfolien ist deren Elastizität, nachteilig sind die hohen Kosten in der Herstellung u.a. verursacht durch die zusätzliche Verwendung von Klebemitteln.
  • Wünschenswert ist, die selbstklebenden kostengünstigen Melaminharze, die z. B. in der Möbelindustrie zur Veredelung von glatten Oberflächen verwendet werden, ebenso zur Beschichtung von dreidimensional strukturierten Flächen einzusetzen. Die Melaminharze zeichnen sich ferner durch hohen Glanz und gute Bedruckbarkeit aus. Reine Melaminharze sind aber für diese Anwendung zu spröde.
  • Verbesserte Flexibilität der Folien konnte nach DE-A 23 09 334 mit veretherten Methylolgruppen tragenden Melaminharzen erzielt werden. Diese Melaminharzfolien werden vor allem zur Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffen wie Span-Hartfaser- und Tischlerplatten eingesetzt. Um die zur Beschichtung von beispielsweise abgerundeten Kanten erforderliche Flexibilität und Elastizität zu erreichen, wurden die Melaminharze weiter modifiziert, z.B. durch Zugabe von Guanamin nach DE-A 44 39 156 oder durch Zugabe geringer Mengen an einer wässrigen Kunstharz-Dispersion nach DE-A 38 37 965. Eine Kombination von Aminoplastharzen mit Acrylat-Dispersionen bewirkt nach DE-A 37 00 344 eine gewisse Elastizität der hergestellten Folien, allerdings verursachte ein hoher Dispersionsanteil einen wesentlichen Verlust an Überspannfähigkeit und Spaltfestigkeit; Eigenschaften, die gerade bei dem Beschichten von dreidimensional strukturierten Flächen von Nöten sind.
  • Die ältere deutsche Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10301901.4 offenbart zum ersten Mal selbstklebende Melaminharzfilme, die für die 3D-Beschichtung von Möbelstücken direkt einsetzbar sind. Diese Melaminharze bestehen aus einer Mischung aus Melamin-Formaldehyd-Kondensaten, veretherten Melamin-Formaldehyd-Kondensaten und Acrylat-Dispersionen. Die beschriebenen Melaminharzfilme eignen sich sehr gut zum Beschichten von dreidimensional verformten Oberflächen. Allerdings ist deren Flexibilität beispielsweise noch nicht ausreichend für die Vollummantelung von dreidi mensional strukturierten Profilen. Rissbildung und Falten können an den Kanten und Ecken der 3D-Strukturen auftreten.
  • Verbesserte Flexibilität der Folien konnte ferner durch Modifizierung des mit dem Melaminharz zu tränkenden Dekorpapiers erreicht werden. Die WO 00/53666, WO 00/53667, WO 00/53668 und WO 02/38345 beschreiben unterschiedliche Faserpapiere zur Beschichtung von beispielsweise Körpern mit dreidimensionalen Strukturen. Die WO 00/53666 offenbart hierfür einen Carrier, der aus schmelzbarem Polymeren und Zellulose oder regenerierte Zellulose besteht. Als schmelzbare Polymere werden Zelluloseester und bevorzugt Zelluloseacetat beschrieben. Die WO 00/53667 beschreibt Faserpapiere unter Verwendung von Carriern auf vollständiger oder teilweiser Basis von regenerierter Zellulose. Die Regenerierung der Zellulose besteht in einer Umwandlung in ein lösliches Zellulosederivat unter Verwendung einer Säure, wobei das Derivat in Fasern konvertiert werden kann und gegebenenfalls die Größe der Fasern reduziert wird. Die WO 00/53668 beschreibt Carrier aus faserigen Zelluloseestern, bevorzugt Zelluloseacetaten. Die WO 02/38345 beschreibt die Verwendung von Dekorpapier, das einen Anteil an Baumwoll-Linter von mindestens 10 Gew.-% und bis zu 100 Gew.-% des Gesamtfaseranteils hat, zur Beschichtung von dreidimensional strukturierten Oberflächen.
  • Die bekannten Folien oder Filme aus den modifizierten Melaminharzen und Dekorpapieren sind trotz der bislang erreichten Erfolge noch verbesserungswürdig. Insbesondere steckt in der Eigenschaft der Elastizität der Folien oder der Filme noch Optimierungsbedarf. Die Beschichtung soll aus ästhetischen Gründen und gleichzeitig zur Vereinfachung der Herstellung nur mit einer einzigen Folie bzw. Film in einem einzigen Pressprozess erfolgen. Das Hauptmerkmal solcher Folien bzw. Filme liegt in der Verformbarkeit während des Pressprozesses.
    •
  • Der Erfindung lag demnach die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Werkstoffes mit einer dreidimensional strukturierten Oberfläche aufzufinden. Insbesondere sollte ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Möbelstückes oder Holzwerkstoffes mit einer dreidimensional strukturierten Oberfläche bereitgestellt werden. Ferner sollte eine flexiblere Melaminharzfolie oder – film gefunden werden, die sich auch für die 3D-Beschichtung und insbesondere zur Vollummantlung von Strukturen eignet. Die beschichteten Oberflächen sollen keinen Weißbruch, d.h. durchschimmernden Untergrund, und ungewollte Falten an den Stauchstellen aufweisen.
  • Es wurde überraschend ein Verfahren gefunden, dass zur Herstellung von teilweise oder vollständig beschichteten Werkstoffen mit einer dreidimensional strukturierten Oberfläche besonders geeignet ist, in dem ein Dekorpapier, das 5 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren enthält, mit einem vernetzbaren aminoplastischen Harz imprägniert, auf ein Werkstoff aufgebracht und dreidimensional verformt wird.
  • Unter dem Begriff „dreidimensionale Verformung" ist die teilweise oder vollständige Beschichtung von Körpern, Strukturen, Reliefs, Profilen, Prägungen und dergleichen zu verstehen. Diese weisen dreidimensional strukturierte Oberflächen auf, also Formen, Gestaltungen oder Strukturen, die sich in alle drei Raumrichtungen erstrecken. Die Formenveränderungen kann sowohl fließend als auch abrupt sein, wie beispielsweise bei scharfkantigen Strukturen, wie Kanten, Ecken und/oder Zuspitzungen, die einen definierten Winkel beschreiben, der sich aus zwei oder mehreren aufeinander zulaufenden Ebenen ergibt. Ferner ist unter „dreidimensionaler Verformung" auch die Vollummantelung, bzw. gleichzeitige/simultane Beschichtung von Fronten und Kanten, von regelmäßigen oder unregelmäßigen Formkörpern, Profilen und dergleichen zu verstehen.
  • Als Ausgangsmaterial für die Fasern aus synthetischen Polymeren werden vorteilhaft Polyamid, Polyimid, Polyurethane, Polypropylen, Polyethylen, Polyacrynitril, Polyvinylalkohol oder verschiedene Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polytrimethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, verwendet. Bevorzugt ist die Verwendung von Fasern aus Polyamid, Polyester, Polypropylen oder Polyethylen.
  • Mischungen aus Fasern aus synthetischen Polymeren sind ebenfalls vorteilhaft. Beispielsweise kann eine Mischung aus zwei von den oben genannten synthetischen Fasern wie z. B. Polyamid-, Polypropylen-, Polyethylen- und Polyesterfasern in einem Gewichtsverhältnis von 1:99 bis 99:1 eingesetzt werden. Je nach Spezifikation der zu erhaltenden Dekorpapiere können vorteilhafte Faser-Mischungen ausgewählt werden, wobei auch mehr als zwei Faserntypen vorhanden sein können.
  • Es können auch Fasern aus Copolymeren eingesetzt werden, wobei beispielsweise Blockpolymere aus Polyamid, Polyimid, Polyurethane, Polypropylen, Polyethylen, Polyacrynitril, Polyvinylalkohol oder verschiedene Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polytrimethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, verwendet werden. Copolymerisate aus Monomeren, wie beispielsweise Propylen, Ethylen, (Meth)Acrynitril, Vinylalkohol oder Estern, z. B. von Vinylalkohol, können auch als Basis zur Herstellung der synthetischen Fasern dienen.
  • Die Fasern aus synthetischen Polymeren weisen vorteilhaft keine Verzweigung auf. Die einzelnen Fasern weisen ähnliche Längen wie typische Naturfasern auf. Vorteilhaft haben die synthetischen Fasern eine Länge von 0,5 bis 20 mm, insbesondere von 0,5 bis 10 mm, besonders bevorzugt von 2 bis 10 mm. Der Faserdurchmesser liegt in der Regel bei 5 bis 30 μm, bevorzugt bei 10 bis 25 μm. Die Fasern weisen ferner eine mittlere Oberfläche von 1500 bis 3500 m2/g, insbesondere von 2000 bis 2500 m2/g auf.
  • Die Herstellung der synthetischen Fasern ist dem Fachmann bekannt. Gängige Herstellvertahren sind beispielsweise das Spinnverfahren oder die Herstellung mittels Flashing-Prozess.
  • Die synthetischen Fasern können in jedem beliebigen Verhältnis mit den Zellstofffasers des Dekorpapiers aus beispielsweise Birke-, Eukalyptus- und Langfaserzellstoff, wie Kiefer oder Fichte, gemischt und auf allen gebräuchlichen Papiermaschinen verarbeitet werden. Ferner kommen auch andere Baumarten oder Gas-, Strauch- und Getreidezellstoffe in Betracht. Weitere Details finden sich in „Fasern für den Papiermacher" im P. Keppler Verlag KG. Die Zellstoffe werden beispielsweise mittels des Sulfit- oder des Sulfatherstellungsverfahrens gewonnen. Die Zellstoffe können gegebenenfalls durch unterschiedliche, dem Fachmann bekannte, Verfahren gebleicht werden. Die Zellulosefasen werden je nach Einsatzgebiet ausgesucht, wobei die Vor- und Nachteile der einzelnen Zellulosefasern in der Fachwelt bekannt sind. Die Verarbeitung der Fasern zu Dekorpapier ist allgemein bekannt. Je nach verwendeter Faserart und Faseranteil sind geringfügige Änderungen in der Papierherstellung erforderlich, beispielsweise bei der Fasermischung, Faservorbehandlung, Faserzugabe, Mahlung sowie Prozesssteuerung. Bei der Trocknung des Dekorpapiers sollte die Temperatur vorteilhaft einen Bereich von 50 bis 150°C nicht überschreiten. Temperaturen von über 120°C können zu reduzierter Blattdicke führen. Der allgemein bekannten Dekorpapierherstellung können ferner gängige Veredlungsprozesse nachgeschaltet werden, wie beispielsweise Glätten, Kleben, Prägen, Bedrucken (beispielsweise Tief-, Flexo- oder Digitaldruck), Imprägnieren, Verformen und/oder Lackieren.
  • Die erfindungsgemäß zur Anwendung gelangenden Dekorpapiere weisen eine Porosität Bendtsen von 300 bis 2000 ml/min, insbesondere 400 bis 1200 ml/min, auf und besitzen somit eine sehr gut Imprägnierbarkeit. Die Porosität wird den Anforderungen der Imprägnierung entsprechend angepasst. Die Nassfestigkeit liegt vorteilhaft bei 6 N bis 40 N. Die Deckkraft des Dekorpapiers liegt in der Regel bei 0 bis 100 %, insbesondere bei 60 bis 100 %. Das Dekorpapier weist üblicherweise ein Flächengewicht von 40 bis 300 g/m2, insbesondere von 80 bis 200 g/m2. Der Farbeindruck bewegt sich zwischen weiß und schwarz, Buntfarben in zahlreichen Nuancen sind realisierbar.
  • Die Dekorpapiere können einseitige oder beidseitige Glätte aufweisen, wobei einseitige Glätte bevorzugt ist.
  • Das Dekorpapier, das 5 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren enthält, enthält vorteilhaft 95 bis 10 Gew.-% Zellulose. Die Zellulose ist vorteilhaft chemisch unverändert. Die Zellulose kann grundsätzlich gebleicht oder ungebleicht verwendet werden. Bevorzugt ist der Einsatz von gebleichter Zellulose. Eingesetzt werden vorteilhaft Eukalyptus Globulus, nordische Birke und Langfaser. Bevorzugt enthält das Dekorpapier 10 bis 60 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren und 90 bis 40 Gew.-% Zellulose. Insbesondere enthält das Dekorpapier 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren und 90 bis 60 Gew.% Zellulose. Besonders bevorzugt enthält das Dekorpapier 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus Polyamid, Polyester, Polypropylen und/oder Polyethylen.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Dekorpapier kann neben den Zellulosefasern und den Faser aus synthetischem Polymer übliche, dem Fachmann bekannte andere Bestandteile enthalten, wie beispielsweise Sekundärfasern, Füllstoffe oder Pigmente. Die anorganischen oder organischen Pigmente steuern u.a. die Opazitätserzeugung, Farbvermittlung, Bedruckbarkeit und Dickeerhöhung. Vorteilhaft können Weiß- oder Farbpigmente als Verbindungen in Form von Oxiden, Silikaten, Carbonaten, Sulfaten oder Rußen in der Rezeptur vorliegen.
  • Bevorzugte anorganische Pigmente, die im erfindungsgemäß verwendeten Dekorpapier als Farbmittel dienen können, sind beispielweise Eisenoxide, Eisencyanoferrate, Natriumaluminiumsilikate und/oder Titandioxide. Die Titandioxide werden beispielsweise nach dem Chlorid- oder dem Sulfatverfahren hergestellt. Je nach Einsatzgebiet können diese modifiziert, beispielsweise beschichtet oder gecoatet, sein. Die Modifizierung kann mit verschiedenen Materialien erfolgen, beispielsweise mit Phosphor, Phosphorpentoxid, Aluminium, Zirkonium, Aluminiumoxid und/oder Siliziumdioxid.
  • Bevorzugte organische Pigmente, die im erfindungsgemäß verwendeten Dekorpapier als Farbmittel dienen können, sind beispielsweise solche aus der Klasse der Monoazopigmente (z. B. Produkte, die sich von Acetessigarylidderivaten oder von β-Naphtholderivaten ableiten), verlackte Monoazofarbstoffe (z. B. verlackte β-Oxynaphthoesäurefarbstoffe), Disazopigmente, kondensierte Disazopigmente, Isoindolinderivate, Derivate der Naphthalin- oder Perylentetracarbonsäure, Anthracinonpigmente, Thioindigoderivate, Azomethinderivate, Chinacridone, Dioxazine, Pyrazolochinazolone, Phthalocyaninpigmente oder verlackte basische Farbstoffe (z. B. verlackte Triarylmethanfarbstoffe).
  • Der Gesamtpigmentanteil in dem gefertigten Rohpapier liegt vorteilhaft zwischen 0 und 40 Gew.% bezogen auf das Gesamtpapier, insbesondere zwischen 5 und 20 Gew.-%. Bei der Verwendung von Pigmenten werden 5 bis 10 Gew.-% Pigmente auf Basis von Silikaten und bis zu 20 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 15 Gew.%, Titandioxide und Eisenoxide verwendet.
  • Die nassfesten Dekorpapiere lassen sich in der Regel normalerweise problemlos innerhalb bekannter Standardprozesse wieder aufbereiten.
  • Als vernetzbare aminoplastische Harze kommen alle dem Fachmann bekannten Harze in Betracht, insbesondere Melamin-Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Harz oder Mischungen hieraus. Diese Harze können mit Alkoholen, bevorzugt C1- bis C4-Alkohole, insbesondere Methanol, teilweise oder vollständig verethert sein. Bevorzugt werden veretherte und nicht veretherte Melamin-Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Harze oder Mischungen hieraus verwendet, insbesondere veretherte und nicht veretherte Melamin-Formaldehyd-Harze.
  • Besonders bevorzugt sind Harzmischungen, die Melamin-Formaldehyd-Kondensat(e), gegebenenfalls veretherte Melamin-Formaldehyd-Kondensat(e) und Polymer-Dispersion(en) enthalten.
  • Insbesondere sind solche Harzmischungen geeignet, die
    • (i) 5 bis 80 Gew.-%, insbesondere 10 bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt 15 bis 30 eines oder mehrerer Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte,
    • (ii) 0 bis 80 Gew.-%, insbesondere 0 bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt 0 bis 30 eines oder mehrerer veretherte Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte, und
    • (iii) 15 bis 95 Gew.-%, insbesondere 20 bis 80 Gew.%, besonders bevorzugt 30 bis 70 einer oder mehrerer Polymer-Dispersionen
    enthalten. Die Mengenangaben der Komponenten (i), (ii) und (iii) ergänzen sich auf 100 Gew.% und beziehen sich auf die Flüssigharzmischung.
  • Der Melaminharz-Mischung können noch Hilfs- und Zusatzmittel zugesetzt werden, beispielsweise 0,1 bis 50 Gew.%, bevorzugt 0,2 bis 30 Gew.%, insbesondere 0,5 bis 20 Gew.% Harnstoff, Caprolactam, Phenyldiglykol, Butandiol und/oder Saccharose bezogen auf 100 Gew.-% der Mischung (i) bis (iii). Desweiteren kann sie übliche Additive enthalten wie beispielsweise Netzmittel, Härtungsmittel und Katalysatoren.
  • Zusätzlich kann die Harzmischung ein oder mehrere der folgenden Komponenten in einer Gesamtmenge von 0 bis 5 Gew.% bezogen auf die Harzmischung enthalten: anionische Tenside (Natrium-, Kalium- und/oder Ammoniumsalze der Fettsäure und sulphonischen Säure; Alkalisalze der C12- bis C16-Alkylsulfate; ethoxylierte, sulfatierte und/oder sulfonierte Fettalkohole; Alkylphenole; sulfodicarboxylierte Ester; Polyglycolethersulfate), nicht-ionische Tenside (ethoxylierte Fettalkohole und Alkylphenole mit 2 bis 150 Ethylenoxid-Einheiten per Molekül), kationische Tenside (Ammonium-, Phosphonium-, und/oder Sulfonium-Verbindungen mit einem hydrophoben Strukturelement, das mindestens eine lange aliphatische Kohlenwasserstoffkette enthält), Stärke, Polyethylenglykol und/oder Poly(vinylalkohol).
  • Zu den Harzkomponenten ist im einzelnen folgendes auszuführen:
    Als Harzkomponente (i) werden Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte verwendet. Die Herstellung der Harzkomponente (i) ist allgemein bekannt. Zunächst wird beispielsweise 1 Mol Melamin mit 1,4 bis 2 Mol Formaldehyd bei pH-Werten von 7 bis 9 und bei Temperaturen von 40 bis 100°C kondensiert, bis die geeignete Kondensationsgrad erreicht wird. Vorteilhaft liegt das Molverhältnis von Melamin zu Formaldehyd bei 1:1,15 bis 1:1,9, bevorzugt bei 1:1,4 bis 1:1,6.
  • In der Harzkomponente (ii) werden Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte mit C1- bis C4-Alkanolen wie Methanol, Ethanol, Propanol und/oder Butanol oder Glykole, wie z.B. Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol und/oder Dipropylenglykol, verethert. Bevorzugt sind Methanol und Buthanol. Die Herstellung der Harzkomponente (ii) ist allgemein bekannt. Das Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt wird beispielsweise mit 20 bis 30 Mol Methanol versetzt und bei pH-Werten von 1 bis 5 und Temperaturen von 40 bis 80°C verethert. Die Kondensationsbedingungen richten sich nach der für das Harz gewünschten Wasserverdünnbarkeit, die mindestens 1:6 beträgt. Nach der Kondensation werden die Melaminharze durch Destillation von überschüssigem Alkohol und Formaldehyd befreit. Eventuell vorhandener restlicher Formaldehyd wird bei Zusatz von Harnstoff bei Temperaturen von Raumtemperatur bis 90°C, bevorzugt 60 bis 70°C umgesetzt. Vorteilhaft liegt das Molverhältnis von Melamin zu Formaldehyd zu Ethergruppe bei 1:1,2:1 bis 1:6:6, bevorzugt bei 1:2,5:2 bis 1:5:4,5.
  • Als Harzkomponente (iii) werden Copolymerisat-Dispersionen verwendet, deren Copolymerisate bevorzugt Carboxyl-, Hydroxy-, Amid-, Glycidyl-, Carbonyl-, N-Methylol, N-Alkoxymethyl, Amino- und/oder Hydrazogruppen enthalten. Die obengenannten funktionellen Gruppen im Copolymerisat werden auf übliche Weise durch Einpolymerisieren entsprechender Monomere, die diese funktionellen Gruppen tragen, erhalten.
  • Die Copolymerisate enthalten die obengenannten funktionellen Gruppen im allgemeinen in solchen Mengen, dass sie 0,1 bis 50 Gew.%, vorzugsweise 0,3 bis 20, bezogen auf das Copolymerisat, dieser Monomeren mit funktionellen Gruppen einpolymerisiert enthalten können.
  • Als Hauptmonomere der Comonomeren mit den obengenannten Gruppen eignen sich die üblichen, damit copolymerisierbaren olefinisch ungesättigten Monomeren, z.B. C1- bis C12-Alkylester der Acrylsäure und Methacrylsäure, bevorzugt C1- bis C8-Alkylester, z.B. Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, Butylacrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Laurylacrylat und Laurylmethacrylat; Vinylester von C2- bis C4-Carbonsäuren, z.B. Vinylacetat und Vinylpropionat, C1- bis C4-Dialkylester der Maleinsäure und Fumarsäure, Vinylaromaten wie Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol; Acrylnitril, Me thacrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid sowie Vinylether mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, Vinylhalogenide wie Vinylchlorid und Vinylidenchlorid; mehrfach olefinisch ungesättigte Verbindungen wie Butadien und Isopren sowie Gemische der obengenannten Monomeren, soweit sie miteinander copolymerisierbar sind.
  • Zur Herstellung der Harzmischung wird üblicherweise der pH-Wert der Polymer-Dispersion vor der Zugabe der anderen Komponenten auf 7,5 bis 10 eingestellt.
  • Die so erhaltenen Aminoplastharze weisen im allgemeinen Feststoffgehalte von 40 bis 70 Gew.-% auf. Als Feststoffgehalt wird hier der Trockenrückstand bezeichnet, der ermittelt wird, indem 1 g wässriges Harz zwei Stunden im Trockenschrank bei 120°C getrocknet wird. Die Viskosität der wässrigen Harze liegen im Bereich von 10 bis 200 mPas, vorzugsweise zwischen 30 und 150 mPas (20°C).
  • Die Erfindung betrifft ferner Aminoplastharzfolien oder -filme enthaltend mit versetzbarem aminoplastischen Harz getränkte Dekorpapiere, die 5 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren enthalten.
  • Zu deren Herstellung wird das bereits beschriebene Dekorpapier, das 5 bis 90 Gew.%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren enthält, mit den Aminoplastharzen in an sich bekannter Weise imprägniert.
  • Dabei kommen die Aminoplastharze in Form einer 40 bis 70 gewichtsprozentigen wässrigen Lösung zur Anwendung, der üblicherweise ein Härter zugesetzt wird.
  • Als Härter kommen beispielsweise Bronstedt-Säuren wie organische Sulfonsäuren und Carbonsäuren sowie deren Anhydride, z.B. Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und Ameisensäure, Ammoniumverbindungen, z.B. Ammoniumsulfat, Ammoniumsulfit, Ammoniumnitrat, Ethanolammoniumchlorid, Dimethylethanolammoniumsulfit sowie Härterkombinationen wie Morpholin/p-Toluolsulfonsäure in Betracht.
  • Die Härter können in Mengen von 0 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf das wässrige Tränkharz, zugegeben werden. Dem Fachmann ist bekannt, dass die Härterdosierung den jeweiligen anwendungstechnischen Erfordernissen angepasst werden kann, wobei die Reaktivität der Tränkharz/Härter-Gemische z. B. über die Messung der Trübungszeiten und Gelierzeiten entsprechend eingestellt werden kann.
  • Den Imprägnierflotten können zusätzlich Hilfsmittel wie Netzmittel zugesetzt werden. Als Netzmittel eignen sich zum Beispiel ethoxylierte Fettalkohole oder Alkylphenolethoxylate, die in Mengen von 0 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Harzlösung, zugesetzt werden können.
  • Die Art und Weise, wie die Imprägnierflotten zu Melaminharz-Imprägnaten weiterverarbeitet werden und wie die Beschichtung der Holzwerkstoffe mit diesen Imprägnaten erfolgt, ist dem Fachmann bekannt. Das erfindungsgemäß verwendete Dekorpapier lässt sich in dem selben Maße verarbeiten wie bei der Imprägnierung von Aminoplastharzen bekanntes Dekorpapier.
  • Die Imprägnierung erfolgt in der Regel so, dass das Dekorpapier mit der Aminoplastharzlösung durchtränkt wird. Beispielsweise werden Dekorpapiere mit einem Flächengewicht im Bereich von 60 bis 200 g/m2 mit 120 bis 150 Gew.%, bezogen auf das Papiergewicht der Imprägnierflotte, bei Raumtemperatur imprägniert. Das imprägnierte Papier wird anschließend bis auf einen Restfeuchtegehalt von ca. 5 bis 10 Gew.-% getrocknet. Zur Imprägnierung eignen sich die üblichen Imprägnieranlagen, welche im sogenannten Ein- oder Zweistufenverfahren die gewünschte Harzmenge auf und in die Papiere bringen. Der Vorteil des Zweistufenverfahrens ist, dass man gegebenenfalls unterschiedliche Aminoplastharze für die Vor- und Nachtränkung verwenden kann.
  • Die auf diese Weise hergestellten Aminoplastfolien oder -filme werden anschließend heiß oder kalt verformt. Vorteilhaft werden die Folien oder Filme bei erhöhten Temperaturen von beispielsweise 150 bis 210°C und/oder erhöhten Drücken von beispielsweise 15 bis 30 bar während einer Presszeit von beispielsweise 10 bis 60 s mit dem Werkstoff verpresst.
  • Vorteilhaft erfolgt die Haftvermittlung beim Beschichten durch das Aminoplastharz, d.h. es werden vorteilhaft selbstklebende Aminoplastharzfilme zur 3D-Verformung eingesetzt. Bei einigen Anwendungen kann allerdings auch die Verwendung von nicht-selbstklebenden Aminoplastharzfolien von Vorteil sein, in diesem Fall werden als Haftvermittler handelsübliche Klebstoffe oder weitere Klebeträger verwendet. Ferner kann bei einigen Anwendung eine Nachverklebung von Vorteil sein.
  • Der Werkstoff, insbesondere Holzwerkstoff, und das Dekorpapier können beispielsweise zusammen verformt werden. Dies geschieht vorteilhaft durch Pressen in einer Formträgerpresse (In-mould-Presse). Es kann aber auch ein Werkstoff mit einer dreidimensionalen Struktur und ein Dekorpapier dieser Kontur oder ohne Kontur entsprechend verformt werden. Dies geschieht vorteilhaft in einer Membranpresse oder gegebenenfalls in einer Presse, deren Pressblech der Negativform des dreidimensionalen Trägermaterials entspricht.
  • Die Beschichtung erfolgt vorzugsweise flächig in einem einzigen Arbeitsschritt. Möbelteile, deren mechanische Beanspruchung gering ist, werden vorteilhaft mit einem einlagigen Dekorfilm beschichtet. Besonders bevorzugt wird nur ein einziges Dekorpapier für die zu beschichtende Struktur verwendet.
  • Als Werkstoffe kommen vorteilhaft Holzwerkstoffe in Betracht wie beispielsweise Holzfasern oder Spanplatten, MDF- oder HDF-Platten.
  • Die erfindungsgemäßen Aminoplastharzfolien oder -filme zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass man durch Aufpressen der Aminoplastharzfolien oder -filme auf Werkstoffe mit einer dreidimensional strukturierten Oberfläche aus unterschiedlichen Materialien wie Holz, Kunststoffe, Faserverbundstoffe oder insbesondere Holzwerkstoffe, z.B. Sperrholz, Holzfaserplatten und insbesondere Spanplatten Oberflächen erhält, die rissbeständig, glänzend und unempfindlich gegen Wasserdampf sind. Ferner sind die erfindungsgemäßen Aminoplastharzfilme besonders gut zur Voll- oder Teilummantelung von Formkörpern geeignet. Insbesondere weisen die Oberflächen eine hohe Farbbrillanz auf.
  • Typische Einsatzgebiete für die erfindungsgemäßen Aminoplastharzfolien oder filme sind wie bereits beschrieben Möbelteile wie beispielweise Küchenfronten, Paneelen, Bilderrahmen, Türzargen, Türen, Tischplatten, Fensterbänke, Fronten.
    •
  • Beispiel 1 (erfindungsgemäß)
  • A) Herstellung des Dekorpapiers
  • Ein Papier wurde aus einer Mischung von Eukalytus- (20 Gew.-%), Birken- (80 Gew.-%), Polyamid- und Polyesterfasern (jeweils 15 Gew.% bezogen auf den Zellstoff) in einer Langsiebmaschine hergestellt. Zu dieser Fasermischung wurden Titandioxid (10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtfasern) und Silikat (5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtfasern) zugegeben. Das Papier hatte ein Flächengewicht von 131 g/m2 und zeigte Porosität Bendsten von 990 ml/min.
  • B) Harzsytem
  • Komponente 1: Eine Mischung aus 730 g 40 Gew.-% wässrigem Formaldehyd und 334 g Wasser wurde auf 30°C temperiert. Der pH-Wert des Gemisches wurde mit 25 Gew.% wässriger Natiumlauge auf ca. 9,5 eingestellt. Anschließend erfolgte die Zugabe von 790 g Melamin. Das Reaktionsgemisch wurde daraufhin auf 100°C erhitzt, wobei der pH-Wert langsam abfiel. Es wurde für ca. 60 min. bei einem pH-Wert von 8,6 bis 8,8 gerührt. Sobald eine Probe des Reaktionsgemisches eine Trübungstemperatur von 50°C aufwies, wurde das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Komponente 2: In einem Reaktionsgefäß wurden 8,4 g Natriumperoxodisulfat und 600 g Wasser vorgelegt und auf 80°C erwärmt. Unter Beibehaltung der Tempera tur gab man Zulauf 1 innerhalb 1 Stunde kontinuierlich zu. Zulauf 1 wurde aus 387 g entionisiertem Wasser, 151,2 g 2-Hydroxyethymethacrylat und 58,8 g Acrylsäure zubereitet. Nach Beginn von Zulauf 1 wurde innerhalb weiterer 45 Minuten Zulauf 2 zugegeben. Zulauf 2 bestand aus einer Lösung aus 81 g entionisiertem Wasser und 2,1 g Natriumperoxodisulfat. Nach Beendigung von Zulauf 1 behielt man die Temperatur eine Stunde bei und gab dann bei 80°C Zulauf 3 innerhalb 1,5 Stunden und Zulauf 4 innerhalb 2 Stunden zu. Zulauf 3 bestand aus einer wässrigen Monomeremulsion aus 410 g entionisiertem Wasser, 4,7 g einer 45 Gew.-% wässrigen Lösung der Dowfax 2A1 entsprechenden grenzflächenaktiven Substanz, 378 g Styrol und 436, 8 g n-Butyfacrylat. Zulauf 4 bestand aus einer Lösung aus 410 g entionisiertem Wasser und 10,5 g Natriumperoxodisulfat. Nach Beendigung von Zulauf 4 ließ man 1 Stunde bei 80°C nachreagieren. Man kühlte dann auf Raumtemperatur, gab 134, 4 g einer 25 Gew.% wässrigen Natriumlauge zu und filtrierte über ein 200 μm-Sieb. Der Feststoffgehalt der erhaltenden Dispersion betrug 34,4 Gew.% und der pH-Wert 7,1.
  • 90 Gew.% von einer Lösung bestehenden aus Komponente 1 wurden unter Rührung zu 10 Gew.-% einer Lösung aus Komponente 2 gegeben. Die Harzmischung wies eine Viskosität von 70 mPas und ein Trockengehalt von 56,4 Gew.-% auf.
  • Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
  • Eine Mischung aus 812 g 40 Gew.-% wässrigem Formaldehyd und 358 g Wasser wurde auf 30°C temperiert. Mit 25 Gew.-% wässriger Natriumlauge wurde der pH-Wert des Gemisches auf ca. 9 eingestellt. Darauf erfolgte die Zugabe von 821 g Melamin. Anschließend wurde auf 100°C aufgeheizt und dann bis zu einem Trübungspunkt von 50°C kondensiert. Nach Erreichen des Trübungspunktes wurde die Reaktionsmischung sofort abgekühlt. Mit 25 Gew.-% wässriger Natriumlauge wurde ein pH-Wert von ca. 9,2 eingestellt. Die Harzlösung hat eine Viskosität von 45 mPas (20°C).
  • Tränkung
  • Mit der Harzmischung aus dem Beispiel 1 und dem Harz aus Beispiel 2 wurde nach Zusatz von ca. 0,5 Gew.% Härter (z.B. Härter 529 Flüssig der Firma BASF AG) Dekorpapier aus Beispiel 1 und Standard Dekorpapier so imprägniert und getrocknet, dass die Dekorpapiere einen Feststoffgehalt in der Volltränkung von 120 bis 130 aufwiesen und eine Restfeuchtigkeit von 6 bis 10 % besaßen.
  • Pressversuche
  • Die getränkten Papiere wurden auf 3D-profilierten MDF-Oberflächen gepresst. Dabei wurde das aus Metall gefräste Gegenstück als obere Pressplatte verwendet. Beurteilt wurde dabei die Bildung von Rissen bzw. Brüchen beim Umkleidung des Profils und die Bildung von Falten an den Ecken, sowie das allgemeine Aussehen der beschichteten Muster. Die Ergebnisse dieser Pressungen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1
    Figure 00120001

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung von teilweise oder vollständig beschichteten Werkstoffen mit einer dreidimensional strukturierten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dekorpapier, das 5 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren enthält, mit einem vernetzbaren aminoplastischen Harz imprägniert, auf den Werkstoff aufgebracht und dreidimensional verformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als synthetische Polymere Polyamid, Polyimid, Polyurethane, Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Polyacrynitril und/oder Polyvinylalkohol verwendet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern aus synthetischen Polymeren eine Länge von 0,5 bis 20 mm aufweisen.
  4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern aus synthetischen Polymeren einen Durchmesser von 5 bis 30 μm aufweisen.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Basis des Dekorpapiers Zellulose verwendet wird.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekorpapier 10 bis 60 Gew.-% Fasern aus synthetischen Polymeren und 40 bis 90 Gew.-% Zellulose enthält.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als aminoplastisches Harz Melamin-Formaldehyd-Harze verwendet werden.
  8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als aminoplastisches Harz eine Harzmischung aus Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt(en) und Polymer-Dispersion(en) verwendet wird.
  9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als aminoplastisches Harz eine Harzmischung aus Melamin-Formaldehyd-Kondensationsrodukt(en), veretherten Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt(en) und Polymer-Dispersion(en) verwendet wird.
  10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoffe Holz, Spanplatten, MDF- oder HDF-Platten verwendet werden.
  11. Aminoplastharzfolie oder -film enthaltend mit vernetzbaren aminoplastischen Harz getränktes Dekorpapier, das 5 bis 90 Gew.%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren enthält.
  12. Verwendung eines Dekorpapiers, das 5 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren enthält, für die Herstellung von Aminoplastharzfolien oder filmen.
  13. Verwendung eines Dekorpapiers nach Anspruch 12, wobei als synthetische Polymere Polyamid, Polyimid, Polyurethane, Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Polyacrynitril oder Polyvinylalkohol verwendet werden.
  14. Verwendung eines Dekorpapiers nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Dekorpapier mit einer Harzmischung aus Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt(en) und Polymer-Dispersion(en) imprägniert ist.
  15. Verwendung eines Dekorpapiers nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Dekorpapier mit einer Harzmischung aus Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt(en), veretherten Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt(en) und Acrylat-Dispersion(en) imprägniert ist.
  16. Verwendung einer Aminoplastharzfolie oder -film enthaltend ein Dekorpapier, das 5 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfaseranteil, Fasern aus synthetischen Polymeren enthält, für die Beschichtung von Werkstoffen und/oder Formkörpern.
  17. Verwendung nach Anspruch 16 für die Beschichtung von Werkstoffen mit dreidimensional strukturierten Oberflächen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Inventor name: SESTER, ALBERT, 77704 OBERKIRCH, DE

Inventor name: LUNKWITZ, RALPH, DR., 67434 NEUSTADT, DE

Inventor name: DECHER, JAKOB, 67240 BOBENHEIM-ROXHEIM, DE

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