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überzugsmittel für Schichtstoffplatten Es sind bereits Schichtstoffplatten
mit veredelter Außenoberfläche für die Herstellung von Möbeln, Tischplatten u. dgl.
bekannt, die aus einer Plattenunterlage bestehen, auf die ein farbiges oder mit
einem Dekormuster bedrucktes Flächengebilde aufgeklebt ist, das wiederum durch eine
durchsichtige Oberflächenschicht geschützt ist. Bisher wurde nun die durchsichtige
Oberflächenschicht aus einer mit einem wärmehärtbaren Kunstharz, insbesondere Melaminharz,
getränkten Papierlage hergestellt, die auf das mit einem Dekormuster versehene Flächengebilde
aufgebracht wird. Die auf diese Weise hergestellte durchsichtige Oberflächenschicht
weist jedoch eine für viele Anwendungszwecke unzureichende Abriebfestigkeit auf.
Alle bisherigen Versuche, die Abriebfestigkeit durch Zusatz von Füllstoffen, insbesondere
Kieselsäure, zu verbessern, haben zu Beeinträchtigungen anderer wichtiger Eigenschaften
geführt.
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Es ist auch bereits ein Überzugsmittel zur Herstellung von Oberflächenschichten
bekannt, das aus einem wärmehärtbaren Kunstharz, insbesondere wasserlöslichem Melaminformaldehydharz,
und Füllstoffen in Form von feinzerteilter Kieselsäure und Glasfasern sowie gegebenenfalls
Pigmenten besteht.
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Weiterhin ist bereits ein Überzugsmittel zur Herstellung kratzfester
Oberflächenschichten auf Schichtkörpern aus Papier, Holz oder Geweben bekanntgeworden,
das aus Melaminharz, Glasfasern sowie Titandioxyd besteht. Eine aus diesem Überzugsmittel
hergestellte Oberflächenschicht ist jedoch wegen des vorhandenen Titandioxyds nicht
durchsichtig.
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Es ist darüber hinaus auch bereits ein Verfahren zum Aufbringen einer
Oberflächenschicht auf Holzfurnier bekanntgeworden, bei dem ein klares wärmehärtbares
Polyesterharz in Verbindung mit Kunstharzfaser verwendet wird, die annähernd den
gleichen Lichtbrechungsindex wie das wärmehärtende Kunstharz aufweisen. Durch Einlagern
von Fasern mit demselben Brechungsindex bleibt die Transparenz der Oberflächenschicht
erhalten.
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Es hat sich nun unerwarteterweise herausgestellt, daß ein Überzugsmittel,
das neben einem wärmehärtbaren Kunstharz sowohl gemahlene Kieselsäure als auch feinzerteilten
Faserstoff enthält, der etwa denselben Lichtbrechungsindex aufweist wie das gehärtete
Kunstharz, eine durchsichtige Oberflächenschicht mit stark verbesserter Abriebfestigkeit
ergibt.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein Cberzugsmittel f ür Schichtstoffplatten,
das aus der wäßrigen Lösung eines wärmehärtbaren Kunstharzes und Füllstoffen besteht
und das dadurch gekennzeichnet ist, daß es als Füllstoffe gemahlene Kieselsäure
und einen feinzerteilten Faserstoff enthält, der etwa denselben Lichtbrechungsindex
wie das gehärtete Kunstharz aufweist.
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Insbesondere wird beim Überzugsmittel nach der Erfindung Melaminharz
verwendet. Als Faserstoff finden- vorzugsweise Zelluloseflocken Verwendung. Die
Teilchengröße der verwendeten gemahlenen Kieselsäure soll nicht größer als 2 Mikron
sein. Bezogen auf die Kunstharzmenge, beträgt der Kieselsäureanteil 5 bis 30 Gewichtsprozent
und der Faserstoffanteil 10 bis 40 Gewichtsprozent. Vorzugsweise wird dem Überzugsmittel
als ein die Klebrigkeit verringendes Mittel Natriumcarboxymethylzellulose in einer
Menge von 1 bis 3 °/o zugesetzt.
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Zur Herstellung einer Schichtstoffplatte wird zunächst das bedruckte
Flächengebilde, das gewöhnlich aus Zellulose- oder Kunstseidepapier besteht, mit
dem wärmehärtbaren Kunstharz getränkt und das überschüssige Kunstharz entfernt.
Die getränkte bedruckte oder eingefärbte Papierschicht wird anschließend mit dem
in Wasser gelösten Überzugsmittel aus wärmehärtbarem Kunstharz, gemahlener Kieselsäure
und feinzerteiltem Faserstoff überzogen und durch einen Trockenofen geführt. Die
Plattenunterlage ist in üblicher Weise mit einem wärmehärtbaren Kunstharz getränkt
und besteht in der Regel aus mehreren Schichten, beispielsweise aus Harzpapier.
Die getrocknete Papierschicht wird auf
die Plattenunterlage gelegt
und mit dieser unter Anwendung von Wärme zu einer Schichtstoffplatte verpreßt.
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Die Erfindung wird nun an Hand von Beispielen erläutert.
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Beispiel 1 Es wurde ein Melaminformaldehydharz verwendet, das in Form
eines weißen Puders speziell für die Behandlung von Papier im Handel erhältlich
ist. Es ist in Wasser oder einer Alkohol-Wasser-Lösung vollständig löslich und ergibt
eine klare farblose Lösung. Eine 50°/oige Lösung ist bei Raumtemperatur mindestens
2 Tage stabil und weist bei 25°C folgende Eigenschaften auf: pH . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 9,0 bis 9,3 Zähigkeitsgrad (G a r d e n e r)
A - B
Festteile bei maximaler Verdünnung in °/o in Wasser ................
26 in 90/100 Wasser/2 B Alkohol ............... 14 Als gemahlene Kieselsäure wurde
ein handelsübliches Erzeugnis mit einer Korngröße von höchstens 6 Mikron und fast
durchweg über 1 Mikron verwendet, das folgende typische Zusammensetzung aufwies:
Sihciumdioxyd . . . . . . . . . . . . . . . . . 99,820/,
Eisenoxyd .....................
0,012°/o Aluminiumoxyd . . . . . . . . . . . . . . . . 0,040/0 Titanoxyd . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0080/0 Calciumoxyd ... .. .............. Spuren
Magnesiumoxyd ................ Spuren Als Faserstoff wurden im Handel erhältliche
feinze rteilte Zelluloseflocken verwendet. Zelluloseflocken sind verhältnismäßig
beständig gegen Säure, Laugen und Lösungen. Sie sind praktisch holzfrei, und im
trockenen Zustand enthalten sie 99,50/, Zellulose. Die verwendeten Zelluloseflocken
wiesen folgende Eigenschaften auf: Helligkeit .................... 83 Farbe .......................
Weiß Annähernde Korngröße . . . . . . . 35 Mikron Annähernde Siebanalyse "/,: 40
Maschen pro Zentimeter ...... . .... 970/,
0/,: $0 Maschen pro Zentimeter
. . . . . . . . . . . 78 °/a Feuchtigkeitsgehalt . . . . . . . . . 7 °/D Spezifisches
Gewicht . . . . . . . . 1,58 Scheinbare Trockendichte .... 2,13 kg/m3 Es
wurde ein Überzugsmittel mit der folgenden Zusammensetzung bereitet: Melaminkunstharze
(fest) ....... 100 Teile Kieselsäurepuder . . . . . . . . . . . . . . 10
Teile Natriumcarboxymethylzellulose 3 Teile Zelluloseflocken .. . . . . . . . .
. . . . . 20 Teile Wasser, ausreichend, um eine 70°/jge Lösung herzustellen Das
pulverförmige Kunstharz wurde in einen Mischkessel gegeben und die erfoderliche
Wassermenge bis auf einen kleinen Rest zugesetzt. Nach dem Vermischen des Kunstharzes
mit dem Wasser wurden das Kieselsäurepulver und die Zelluloseflocken beigemischt.
Abschließend wurde dann die Natriumcarboxymethylzellulose in Form einer 10°/oigen
wäßrigen Lösung zugesetzt und die Mischung gut durchgerührt.
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Die Schichtunterlage wurde aus sieben Hartpapierschichten mit einer
Dicke von jeweils 0,275 mm hergestellt. Die Hartpapierschichten wurden mit einer
50°/oigen Lösung eines Phenolformaldehydharzes getränkt und in einem Ofen bei einer
Temperatur von 140 bis 170°C 1 bis 2 Minuten lang getrocknet. Der Harzgehalt der
Schichtunterlage betrug 40 °/o des Gesamtgewichtes.
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Die Behandlung des bedruckten Flächengebildes wird an Hand von Zeichnungen
näher erläutert, in denen zeigt: F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
zum kontinuierlichen Imprägnieren und Beschichten einer bedruckten Papierbahn, F
i g. 2 einen Schnitt durch eine bekannte Schichtstoffplatte und F i g. 3 einen Schnitt
durch eine unter Anwendung des Überzugsmittels nach der Erfindung hergestellte Schichtstoffplatte.
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Ein mit einem entsprechenden Muster bedrucktes Alfapapier wird, wie
aus F i g. 1 ersichtlich ist, von einer Rolle 1 abgewickelt und durch eine Tränk:
wanne 2 hindurchgeführt, die mit einer 50°/jgen wäßrigen Lösung eines Melaminharzes
mit .den oben angegebenen Eigenschaften gefüllt ist. Das Papier wird .dadurch mit
dem Kunstharz getränkt, so daß es .einen auf den getrockneten Zustand bezogenen
Kunstharzgehalt von 33 bis 420/, aufweist. Es ist zu vermeiden, daß auf der getränkten
und nassen Papierschicht überschüssiges Kunstharz verbleibt, da beim anschließenden
Beschichten mit dem Überzugsmittel Schwierigkeiten auftreten könnten. Aus diesem
Grund wird das bedruckte Papier zwischen zwei umlaufende Druckwalzen 3 und 4 hindurchgeführt,
wodurch überschüssiges Kunstharz von der Oberfläche des bedruckten Papiers abgestreift
wird.
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Überzugsmittel5 mit .der oben angegebenen Zusammensetzung fließt durch
eine Düse 7 oberhalb der Druckwalze 4 auf die Oberfläche des getränkten und nassen
Papiers und wird mit Hilfe eines Schabers :6 gleichmäßig verteilt, so daß auf dem
Papier eine Überzugsmittelschicht mit einer gewünschten Dicke entsteht. Das getränkte
und beschichtete Papier durchläuft anschließend einen mit Warmluft beheizten Trockenofen
(in der Zeichnung nicht dargestellt), der mit einem Förderer zum Transport der Papierbahn
ausgerüstet ist. Die Trocknungstemperatur beträgt 140 bis 170°C, die Dauer :der
Trocknung ungefähr 3 bis 5 Minuten. Die getrocknete Überzugsmittel schicht weist
ein Gewicht von 0,11 bis 0,16 kg/m2 auf. Das getrocknete und beschichtete, bedruckte
Papier sollte lediglich 2 bis 5 °/Q, vorzugsweise nur 2 bis 3 °/o, flüchtige Bestandteile
.enthalten.
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Das getrocknete und beschichtete Papier wird nach Zuschneiden auf
eine ebenfalls entsprechend zugeschnittene Schichtunterlage aufgelegt und zwischen
zwei polierten rostfreien Stahlplatten unter Einwirkung von Wärme und Druck zu einer
Schichtstoffplatte vereinigt. Die Preßdauer beträgt 20 bis 25 Minuten, die Temperatur
130 bis 150°C und der Druck 70 bis 100 Atmosphären. Man: läßt die Schichtstoffplatte
in der Presse bis auf 40°!C abkühlen und nimmt sie erst dann heraus.
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In den F i g. 2 und 3 sind die auseinandergerückten Schichten einer
Schichtstofl'platte bekannter Bauart
und einer erfindungsgemäß hergestellten
Schichtstoffplatte dargestellt. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, besteht die Plattenunterlage
aus sieben Schichten. Die bedruckte Schichtf 9 liegt auf der Plattenunterlage 8
auf und wird durch eine Deckschicht 10 abgedeckt. Bei der in F i g. 3 dargestellten
Schichtstoffplatte besteht die Plattenunterlage 11 ebenfalls aus sieben Schichten,
jedoch ist die bedruckte Schicht 12 lediglich mit einer aus dem Überzugsmittel hergestellten
Oberflächenschicht 13 versehen.
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Es wurden acht Schichtstoffplattenproben gemäß Beispiel 1 hergestellt.
Die einzelnen Proben unterschieden sich lediglich im Hinblick auf den Flockenanteil
des Überzugsmittels und der Dicke der Oberflächenschicht. Die acht Proben wurden
gemäß Normblatt LP2-1.06 der National Electrical Manufacturers Association (NEMA)
geprüft. Die Prüfergebnisse sowie die Zusammensetzung und die Dicke der Oberflächenschicht
sind in der folgenden Tabelle A angeführt.
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Der von der NEMA festgesetzte Mindestwert der Anzahl der zum Durchscheuern
der Oberflächenschicht erforderlichen Umläufe einer Schmirgelscheibe beträgt 400
und die höchste Abriebmenge pro 100 Umläufe 0,08 g. Übliche Oberflächenschichten
aus Melaminkunstharz sind in der Regel nach 500 Umläufen, in Ausnahmefällen nach
550 Umläufen durchgescheuert, wobei sich ein Abrieb von 0,6 bis 0,065 g pro 100
Umläufe ergibt. Aus der folgenden Tabelle A ist ersichtlich, daß eine aus dem Überzugsmittel
nach der Erfindung hergestellte Oberflächenschicht die von der NEMA vorgeschriebenen
Normwerte weit übertrifft. Der von der NEMA vorgeschriebene Normwert für die Feuchtigkeitsaufnahme
beträgt 6°/o und wurde von den in Tabelle A angeführten Proben nicht überschritten.
| Tabelle A |
| Flockenanteil Anzahl .der zum Abrieb Dicke der |
| Probe pro 100 Teile Durchscheuern pro 100 Umläufe Oberflächenschicht
Verhalten |
| Kunstharz erforderlichen Umläufe beim Kochen |
| einer Schmirgelscheibe (Gramm) (mm) |
| 1 10 961 0,025 0,055 bis 0;062 einwandfrei |
| 2 10 726 0,027 0,048 bis 0,06 einwandfrei |
| 3 20 941 0,024 0,055 bis 0,06 einwandfrei |
| 4 20 881 0,032 0,062 bis 0,071 einwandfrei |
| 5 20 900 0,030 0,048 bis 0,073 einwandfrei |
| 6 30 840 0,030 0,055 bis 0,068 einwandfrei |
| 7 30 874 0,027 0,055 bis 0,063 einwandfrei |
| 8 30 810 0,031 0,058 bis 0,065 einwandfrei |
In der folgenden Tabelle B ist die Zigarettenglutfestigkeit, die Abriebfestigkeit
und die Abriebmenge von vier weiteren nach Beispiel 1 hergestellten Proben angegeben.
Abweichend von Beispiel 1 wurden an Stelle von 3 Teilen lediglich 1 Teil Carboxymethylzeliulose
verwendet.
| Tabelle B |
| NFMA- |
| Probe |
| Note 1 I 2 3 I 4 |
| Zigarettenglutfestigkeit (Sekunden) 110 140 140 135
132 |
| Umläufe bis zum Durchscheuern , . 400 1020 1040 1112 1210 |
| Abrieb pro 100 Umläufe (Gramm) 0,08 0,02 0,017 0,02 0,019 |
| Dicke der Oberflächenschicht (mm) - 0,05 bis 0,053 0,043 bis
0,048 0,048bis0,053 0,058bis0,063 |
| Verhalten beim Kochen . . . . . . . . . . - einwandfrei einwandfrei
einwandfrei einwandfrei |
Beispiel 2 Zur Herstellung des Überzugsmittels wurde ein handelsübliches wärmehärtbares
Phenolformaldehydharz sowie die gleichen Füllstoffe wie im Beispiel l verwendet.
Das bedruckte Papier wurde mit einem Melaminharz getränkt, mit dem Überzugsmittel
beschichtet und dann in einem Trockenofen bei 140°C 2 Minuten lang getrocknet. Das
getrocknete bedruckte Papier wurde anschließend auf eine Plattenunterlage der im
Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung gelegt und mit dieser bei 135°C mit 100 Atmosphären
25 Minuten lang verpreßt.
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In der folgenden Tabelle C sind die Abriebwerte, die Dicke sowie die
Zusammensetzung der Oberflächenschichten der Proben angegeben.
| Tabelle C |
| Flockenanteil Kiesel- Abrieb pro Dicke der |
| Probe pro 100 Teile säure- 100 Umläufe Ober- |
| flächenschicht |
| Kunstharz anteil Ober- |
| (Gramm) (mm) |
| 1 0 0 0,063 0;047 |
| 2 20 0 0,065 0,038 |
| 3 20 10 0,043 0,022 |
| 4 20 30 0,048 0;025 |
Beispiel 3 Aus 2 Mol Propylenglycol, 1 Mol Maleinsäureanhydrid und 1 Mol Phthalsäureanhydrid
wurde ein Polyesterharz bereitet. 70 Teile dieses Harzes
wurden
mit 30 Teilen Styrol zusammenpolymerisiert. Das entstandene Harz wurde als wärmehärtendes
Kunstharz für das Überzugsmittel verwendet. Als Füllstoffe wurde die im Beispiel
1 beschriebene Kieselsäure sowie der im Beispiel 1 beschriebene Faserstoff verwendet.
Das bedruckte Flächengebilde wurde wie im Beispiel 2 imprägniert. Das imprägnierte
Flächengebilde wurde dann mit dem Überzugsmittel beschichtet und in einem Ofen bei
70°C 1/2 Minute lang getrocknet, worauf das Überzugsmittel nicht mehr klebrig war.
Das beschichtete Flächengebilde wurde dann auf eine Plattenunterlage der im Beispiel
1 angegebenen Zusammensetzung gelegt und mit der Unterlage in einer Presse bei einer
Temperatur von 110°C und einem Druck von 100 Atmosphären 15 Minuten lang verpreßt.
Anschließend wurde zur Aushärtung des Melaminharzes im bedruckten Flächengebilde
und des Phenolharzes in der Plattenunterlage die Temperatur 20 Minuten lang auf
135°C gehalten. In der folgenden Tabelle D sind die Abriebwerte von nach Beispiel
3 hergestellten Proben angegeben.
| Tabelle D |
| Abrieb pro Oberflächen- |
| . Probe Flocken- Kiesel- 100 Umläufe schichtdicke |
| anteil säureanteil ( G, ) ( mm ) |
| 1 0 0 0,097 0,125 |
| 2 - 20 0 0,091 0,13 |
| 3 20 10 0,059 0,115 |
| 4 20 30 0,049 0,12 |
Polyesterkunstharze werden wegen des hohen Abriebs nur sehr selten in Überzugsmitteln
für Schichtstoffplatten . verwendet. Es ist daher überraschend, daß bei den erfindungsgemäßen
Proben 3 und 4 der Abrieb kleiner ist als der für Melaminharze vorgeschriebene Normwert.
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Die Widerstandsfähigkeit gegen Fleckenbildung einer erfindungsgemäß
hergestellten Schichtstoffplatte ist wesentlich besser als die der bekannten Schichtstoffplatten.
Die Wärmebeständigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Oberflächenschicht ist
im wesentlichen gleich der Wärmebeständigkeit der bekannten Oberflächenschichten.
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Der Zusatz eines die Klebrigkeit verhindernden Mittels ist nicht unbedingt
erforderlich, jedoch vorteilhaft. Die Plattenunterlage kann mit den üblichen wärmehärtbaren
Kunstharzen imprägniert werden, beispielsweise mit einem Phenolformaldehydharz.
Zur Tränkung der bedruckten Papierschicht und zur Herstellung des Überzugsmittels
wird vorzugsweise ein Kondensationsprodukt aus Melamin und einem Aldehyd verwendet.
In der Natur vorkommende gemahlene Kieselsäure liefert ausgezeichnete Ergebnisse.
Bei Verwendung von gemahlener Kieselsäure mit einer Teilchengröße von über 2 Mikron
verschleißen die zum Verpressen der Schichtstoffplatten verwendeten Pressenplatten.
Bei Verwendung extrem feiner Kieselsäure, beispielsweise von Kieselsäureerogel,
wurden keine Vorteile festgestellt. Werden pro 100 Teile festen Kunstharzes mehr
als 30 Gewichtsteile Kieselsäure zugesetzt, so besteht die Gefahr der Schleier-
oder Schlierenbildung. Bereits bei Zusatz von 5 Gewichtsteilen wird eine verbesserte
Abriebfestigkeit erzielt. Ein Zusatz von 10 Gewichtsteilen Kieselsäure ist als optimal
anzusehen.
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Als feinzerteilter Faserstoff kann jeder beliebige Faserstoff verwendet
werden, dessen Lichtbrechungsindex gleich dem im Überzugsmittel verwendeten gehärteten
Kunstharz ist. Der Lichtbrechungsindex des im Beispiel 1 verwendeten gehärteten
Melaminkunstharzes beträgt 1,63 bis 1,65, während der Lichtbrechungsindex von Zellulosefasern
etwa 1,57 beträgt. Ein Unterschied der Lichtbrechungsindizes von gehärtetem Kunstharz
und Faserstoff in der Größenordnung von 0,25 dürfte auch noch eine einwandfreie
Transparenz der Oberflächenschicht gewährleisten.
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Vorzugsweise werden als Faserstoff Zelluloseflocken verwendet. Es
können aber auch Baumwolle; Kunstseide, viskose Seide, Glasfasern usw. verwendet
werden. Falls zu lange Faserstoffteilchen verwendet werden, kann eine das Beschichten
des bedruckten Flächengebildes erschwerende Klumpenbildung auftreten. Vorzugsweise
verwendet man Faserstoffe, die noch durch ein Sieb von 40 Maschen pro Zentimeter
hindurchtreten. Faserstoffteilchen, deren Länge gleich der Breite entspricht, tragen
kaum zur Verfestigung der Oberflächenschicht bei. Pro 100 Teile festen Kunstharzes
verwendet man 10 bis 40 Teile Faserstoff: Optimale Ergebnisse ergeben sich bei Verwendung
von 10 bis 30 Teilen Faserstoff pro 100 Teile festes Kunstharz.
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An Stelle der beschriebenen Plattenunterlagen können aus Harzstoffplatten,
Preßspanplatten, Sperrholz, Vulkanfiber, Aluminium usw. hergestellte Plattenunterlagen
verwendet werden.