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Verfahren zum Herstellen von Schichtplatten Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Schichtplatten, die aus einem Decklaminat
aus einigen wenigen mit Harnstoff- oder Melaminharz oder ähnlichen Kunstharzen imprägnierten
ausgehärteten Papierschichten und einer die mechanische Festigkeit ergebenden Trägerplatte
bestehen.
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Es ist bekannt, eine größere Anzahl mit Kunstharz imprägnierter Papierbahnen
oder -blätter, von denen eine der obersten Schichten mit einer dekorativen Oberfläche
versehen ist, unter hohem Druck und in Wärme miteinander zu einer Platte zu verleimen.
Die obersten Papierbahnen oder -blätter sind hierbei mit einem farblosen Kunstharz,
z. B. einem Harnstoffharz oder einem Melaminharz, imprägniert, während die übrigen
Papierbahnen oder -blätter mit billigeren, aber nicht farblosen Kunstharzen, wie
Phenolharzen, imprägniert sein können. Durch Verpressen in einer Warmpresse wird
eine feste Platte erhalten, bei der die dekorierte Oberfläche in den aufeinanderliegenden
imprägnierten Papierbahnen oder -blättern sowohl gegen mechanische Beanspruchungen
als auch die Einwirkung von Wasser, Fett, Feuchtigkeit und anderen atmosphärischen
Einflüssen durch die Harzschicht geschützt ist, die sich bei der Endhärtung in und
auf der obersten Papierbahn oder dem obersten Papierblatt bildet.
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Bei diesem Verfahren werden verhältnismäßig teure Ausgangsstoffe in
der Form einer größeren Anzahl dünner Papierbahnen oder -blätter und von Kunstharzen
zur Imprägnierung jeder einzelnen Papierbahn getrennt für sich benötigt. Das Enderzeugnis,
dessen Dicke in der Regel wenigstens 1,5 nun beträgt und dessen spezifisches
Gewicht erheblich höher als das des Papiers ist, stellt sich daher verhältnismäßig
teuer.
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Es sind daher verschiedene Auswege versucht worden, um Platten der
angegebenen Art, bei denen aber der Hauptteil der Papierblätter durch eine billigere
Unterlagsschicht ersetzt ist, etwa durch eine Holzfaser- oder eine Sperrholzplatte
zu ersetzen, die zur Aufgabe hat, für die mechanische Festigkeit der Platte zu sorgen.
Die Schichten, welche die dekorative bzw. die harte Oberfläche bilden, sollen nur
einige wenige sein, z. B. ein dekoriertes Papierblatt und ein Deckblatt sowie gegebenenfalls
ein darunterliegendes Sperrblatt, das ein Durchschlagen der Farbe der Unterlagsschicht
und damit deren Sichtbarwerden an der Oberfläche verhindern soll. Es sind auch mit
nur einer Dekorschicht als Beleg auf der Unterlagsplatte Versuche angestellt worden.
Gemeinsam für die Vorschläge in dieser Richtung ist, daß die Papierschicht, die
mit der Unterlage verbunden werden soll, mit der Kunstharzlösung nur auf der Seite
imprägniert wird, die in der fertigen Platte außen liegt. Die Rückseite der Papierschicht
enthält somit nur eine solche Kunstharzlösung, die möglicherweise durch das Papier
hindurchgedrungen ist, so daß die Rückseite nicht mit Kunstharz gesättigt ist, sondern
noch Saugvermögen besitzt. Es ist hierbei bekannt, der einen Seite einer Papierschicht
verschiedene Lösungen von Hamstoff bzw. Melaminharz in zwei getrennten Verfahrensstufen
zuzuführen, worauf das Papier nach einer Trocknung bei verhältnismäßig hoher Temperatur
und unter hohem Druck zwecks Härtung der Kunstharze verpreßt wird. Die Rückseite
des Papiers enthält nur geringfügige Mengen oder überhaupt kein Kunstharz, und das
Papier wird mit der dickeren Unterlagsschicht mit Hilfe eines Bindemittels verbunden.
Dieses kann eine Kunstharzlösung sein, die bei niedrigerer Temperatur und
niedrigerem Druck als die zur Imprägnierung des Papiers verwendete Kunstharzlösung
härtbar ist.
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Diese bekannten Verfahren haben Nachteile, die zur Folge gehabt haben,
daß sie sich bisher in der Praxis nicht bewährten. Bei der Endhärtung des Kunstharzes
tritt eine Kontraktion durch die hierbei vor sich gehende Volumenverminderung ein.
Dieses hat wieder zur Folge, daß sich die imprägnierte Schicht wirft, weil sich
die an Kunstharz reiche Seite mehr zusammenzieht als die an Kunstharz arme Seite.
Da die imprägnierte Papierschicht nach der Härtung Z>
äußerst
spröde ist, läßt es sich nicht vermeiden, daß in ihr Risse entstehen, wenn sie beim
Zusammenbringen der ebenen Unterlagsschicht entsprechend dieser geglättet wird.
Ferner hat es sich als sehr schwierig herausgestellt, eine einseitige Imprägnierung
gleichmäßig auszuführen, und infolgedessen wird das Aussehen der Oberfläche sehr
leicht fleckig. Teile der Rückseite des Papiers, die in geringerem Grade Imprägniermittel
aufgesogen haben, zeichnen sich in dem fertigen Enderzeugnis als Folge der Tatsache,
daß sie feine Luftblasen enthalten, heller ab. Es wurde hierbei damit gerechnet,
daß der zum Aufkleben der Schicht auf der Unterlagsschicht benutzte Leim die Imprägnierung
der Rückseite vervollständigen würde, es wurde jedoch nicht berücksichtigt, daß
bei dem Aufbringen dieses Leims die eingeschlossene Luft keine Möglichkeit hat,
das Papier zu verlassen. Teile der Schicht mit schwach oder überhaupt nicht imprägnierter
Rückseite haben ferner eirie herabgesetzte Wasserfestigkeit.
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Die Ursache für die bisher herrschende Ansicht, daß es unvermeidbar
sei, nur einseitig solche Papierschichten zu imprägnieren, die vor dem Anbringen
auf der Unterlage, wie der Faserplattenschicht, einer Behandlung unter Druck zur
Aushärtung des Kunstharzes unterworfen werden, liegt offenbar darin, daß einer festen
Regel gefolgt wurde, wonach eine Fläche, die ganz oder zur Hauptsache aus z. B.
gehärtetem Harnstoff- bzw. Melaminharz besteht, bei der Verleimung mit Hilfe der
üblichen wasserfesten Leimsorten mit der Unterlage keine Leimfuge bilden kann. Es
gilt somit als Grundregel in der Verleimungstechnik, daß es nicht angängig ist,
mit Hilfe von Harnstoff- oder Melaminharzleimen auf einer Fläche zu leimen, die
von demselben Kunstharz in ausgehärteter Form gebildet ist. Dieselbe gilt auch für
gewöhnlich weniger wasserfeste Leimsorten, wie Lederleim oder Kaseinleim.
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Es ist auch bekannt, einen hohen Harzgehalt vorzusehen. Wird hierbei
die ein- oder mehrlagige Dekorschicht nur nach dem Trocknen auf die Unterlage aufgepreßt,
so wird die Schwierigkeit durch die Kontraktion bei der Aushärtung der getrockneten
imprägnierten Dekorschicht praktisch unüberwindlich. Diese Kontraktion bewirkt nämlich
entweder, daß sich die Unterlagsseheibe verzieht oder, wenn ihre mechanische Festigkeit
zu groß ist, daß die Dekorschicht feine Risse enthält und damit ihre Widerstandsfähigkeit
gegen Feuchtigkeitseingriffe verliert. Diese Kontraktionserscheinungen werden um
so empfindlicher, je höher der Harzgehalt wird.
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Es läßt sich aber auch eine gesonderte Trocknung der einzelnen Lagen
der Dekorschicht nicht mit der Cremeinsamen Aushärtun- aller Laaen dieser Schicht
zusammenlegen, denn die Papierschichten verlieren bei der Trocknung fast ihre gesamte
mechanische Festigkeit. Werden sie in feuchtem Zustand zusammengeführt, um sie dann
gemeinsam auszuhärten, werden sehr unebene Blätter erhalten, die sich auf eine Unterlagsschicht
nicht aufbringen lassen. Sie würden auch bei schwachem Druck zwecks Auflehnens auf
die Unterlageschicht zerbröckeln.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, c C2 nämlich ein
Verfahren zur Herstellung von Schichtplatten, die aus einem Decklaminat aus einigen
wenigen mit Harnstoff- oder Melaminharz oder ähnlichen Kunstharzen imprägnierten
ausgehärteten Papierschichten und einer die mechanische Festigkeit ergebenden Trägerplatte
bestehen, zu schaffen, ist nun gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Papierschichten
zunächst mit einer Lösung des Kunstharzes in solcher Menge durchtränkt werden, daß
sie mindestens 50 % des Papiergewichts an Kunstharz aufnehmen, dann getrennt
für sich getrocknet und danach übereinandergelegt zwischen Metallplatten unter Druck
und Wärme ausgehärtet werden, worauf das so erhaltene Decklaminat mit Hilfe eines
wenigstens ein wärmehärtbares Kunstharz enthaltenden Bindemittels auf die Trägerplatte
aufgeklebt wird.
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Bei diesem Verfahren wird zum Aufkleben des Decklaminats auf die Trägerplatte
ein Kunstharzbindemittel verwendet, das bei niedrigerem Druck und niedrigerer Temperatur
als den bei der Härtung des Decklaminats benutzten Drücken und Temperaturen härtbar
ist.
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Bei der Imprägnierung wird die Papierschicht in ihrem ganzen Querschnitt
mit der Harzlösung durchtränkt. Hierdurch verliert die Schicht so viel an mechanischer
Festigkeit, daß sie während der Trocknung, wenigstens während einer ersten Stufe,
am besten in der warmen Trockenluft schwebend gehalten wird. Es kommt hinzu, daß
die Schicht in ihrem nassen Zustand klebrig ist, weswegen eine Berührung mit Stützstäben,
Stützwalzen und ähnlichen Stützvorrichtungen soweit wie möglich vermieden werden
muß, weil die Schicht sonst leicht an diesen Vorrichtungen festhängt und sich die
Berührungsstellen dann in unvorteilhafter Weise in dem fertigen Erzeugnis abzeichnen.
Bei der nachfolgenden Härtung in einer Warmpresse zwischen auf Hochglanz polierten
Metallplatten schmilzt das lufttrockene Harz-und fließt als zusammenhängender Flüssigkeitsfilm
in unmittelbarer Nähe der beiden Preßplatten aus. Hierbei klebt das Harz vorübergehend
an djn' Platten fest, löst sich jedoch wieder, wenn auch nicht gänzlich, während
der Aushärtung. Wenn dann der Preßdruck aufhört und die Preßplatten auseinandergeführt
werden, tritt die überraschende Erscheinung auf, daß der Papierschichtstoff praktisch
immer völlig von den Platten gelöst vorliegt. Es hat sich herausgestellt, daß dies
den bei der Härtun- auftretenden Kontraktionsspannungen zuzuschreiben ist. Diese
Spannungen entstehen dadurch, daß die Kunstharzmoleküle im Papier unter gegenseitiger
Annäherung und unter Abspaltung von Wasser zu großen Komplexen zusammenwachsen.
Unmittelbar nach dem öffnen der Presse schrumpfen die Schichten reichlich
1 ()/o in der Breite und etwas weniger in der Längsrichtung und zwar wegen
der C Z,3 Orientierung der in das Harz eingebetteten Zellulosefasern in der
Längsrichtung. Die durch die Komplexbildung verursachten Spannungen und die damit
zusammenhängende Schrumpfung der Schichten werden beim Auseinandergehen der Preßplatten
ausgelöst und erzeugen parallel mit den Preßplatten wirkende Kräfte, welche den
Schichtstoff von den Platten loslösen, ohne daß er trotz seiner außerordentlichen
Sprödigkeit irgendwelchen Schaden nimmt.
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Voraussetzung für das Erhalten einer zusammenhängenden Oberfläche
aus Harz auf dem fertigen Schichtstoff ist, daß das Papier bei der Imprägnierung
mindestens so viel der gewöhnlich 40- bis 50%igen Harzlösung aufnimmt, daß das Gewicht
des Harzes in dem getrockneten Papier wenigstens 50 1/o des
Papiergewichtes
und zweckmäßig 100 bis 200 % ausmacht. Dies gilt in erster Linie für die
Schicht, die in dem fertigen Erzeugnis ganz außen liegt. Dieser hohe Harzgehalt
macht es notwendig, die Trocknung und die Härtung des Harzes in zwei getrennten
Verfahrensabschnitten vorzunehmen.
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Die imprägnierten Papierschichten erhalten durch die beidseitige Imprägnierung
auch auf der Rückseite dieselbe zusammenhängende Außenschicht von Kunstharz wie
auf der in dem fertigen Erzeugnis nach außen gewendeten Seite. Die Außenschicht
aus Kunstharz wird durch den hohen Preßdruck während der Härtung (20 bis
60 kg/cm2) vollständig glatt und erhält sogar Hochglanz. Trotz dieses Umstandes
hat es sich herausgestellt, daß sich die imprägnierte Schicht in völlig zufriedenstellender
Weise mit der Unterlagsschicht unter Anwendung von z. B. Harnstoff- oder Melaminharzlösungen
verlehnen läßt. Diese Beobachtung widerspricht geradewegs der Erfahrung, die bisher
sozusagen ein Axiom für jede Leimung bildete. Die Erklärung für diese überraschende
Erscheinung dürfte darin liegen, daß während der Härtung, bei der das Kunstharz
gegen die Metallflächen bzw. Metallplatten gepreßt wird, die Kunstharzmoleküle in
einer solchen Richtung aktiviert werden, daß sie bei der nachfolgenden Verleimung
einen Verankerungsgrund für den aufgetragenen Leim zu bilden vermögen.
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Ebenso wie bei dem vorbeschriebenen bekannten Verfahren verfährt man
bei dem Verfahren nach der Erflndung zweckmäßig so, daß das Verleimen der ausgehärteten
armierten Kunstharzschicht mit der Unterlagsschicht vorzugsweise bei niedrigerer
Temperatur und unter niedrigerem Druck vorgenommen wird als den bei der Härtung
der Kunstharzschicht angewendeten Drücken und Temperaturen. Eine Harnstoffharzlösung
bindet schon unter 1001 C, wenn sie mit einem Härter versetzt wird. Der Melaminharzleim
fordert freilich eine Temperatur von etwa 130' C. Durch Vermischen einer
Lösung von Melaminharz mit einer Emulsion von Polyvinylacetat erhält man aber bereits
bei Temperauren zwischen 70 und 1001 C einen sehr guten Leimverband.
In diesem Fall mischt man also einen wärmehärtenden Leim mit einem thermoplastischen
Leimstoff.
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In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, über dem gemusterten Dekorpapier
in an sich bekannter Weise eine vorzugsweise dünnere Deckschicht anzubringen.
Die beiden Papierschichten werden zunächst getrennt für sich beidseitig in einem
Bad imprägniert, das für beide Papierbahnen von derselben Kunstharzlösung gebildet
sein kann. Die Papierschichten werden für sich getrocknet und dann zusammengeführt
(kaschiert), wonach sie der Härtung unter Druck und Wärmezufuhr derart unterworfen
werden, daß ein zusammenhängender Schichtstoff gebildet wird. Durch die Imprägnierung
und nachfolgende Härtung wird die Deckschicht durchsichtig und läßt das Muster der
unter ihr liegenden Papierschicht hervortreten. Danach wird der Schichtstoff auf
die Unterlagsschicht, wie vorzugsweise die Holzfaserplatte, geleimt. Dank der symmetrischen
Imprägnierung des Schichtstoffes ist dieser auch nach der Härtung des Harzes so
weitgehend eben, daß er sich der ebenen Oberfläche der Unterlagsschicht anpassen
läßt, ohne daß Brüche oder Risse im Kunstharz entstehen. Es kann hierbei vorteilhaft
sein ' in dem Leim ein Pigment, dessen Farbe mit der des Musters harmoniert,
wie z. B. Titanoxyd, einzubringen. Hierdurch wird sichergestellt, daß die braune
Farbe der Holzfaserplatten nirgendwo durch die Musterschicht hindurchzuschlagen
vermag und auf diese Weise wird eine besondere Sperrschicht überflüssig.
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Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren nach der Erfindung veranschaulichen.
Beispiel 1
Ein saugfähiges, gemustertes Dekorpapier von einer Stärke von 0,2
mm und ein saugfähiges Deckschichtpapier von einer Stärke von 0,08 mm werden
bis zur Sättigung in einem 45'%igen Melaminharzlösungsbad imprägniert. Die beiden
Schichten werden getrocknet und darauf miteinander zwischen zwei auf Hochglanz polierten
Metallplatten unter einem Druck von 40 kg/cm2 und bei einer Temperatur von 1400
C verpreßt. Der imprägnierte und gehärtete Schichtstoff wird dann
mit normaleniHarnstoffharzleim unter einem Druck von 30 kg/cin#2 und bei
einer Temperatur von etwa 1001 C auf eine Holzfaserplatte aufgeleimt.
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Beispiel 2 Als Imprägniermittel für die beiden Papierbahnen des vorigen
Beispiels wird eine 4511/oige Harnstoffharzlösung mit einem Zusatz von 1%igem Kaliumsulfat
verwendet. Nach der Härtung, die unter einem Druck von 35 kg/cm2 und bei
einer Temperatur von 1151 C durchgeführt ist, leimt man den Schichtstoff
auf eine Sperrholzplatte mit Hilfe eines Bindemittelgemisches, das im Verhältnis
1: 1 60%igen Melaminharzleim und 501/oige Polyvinylharzlösung enthält, und
zwar unter einem Druck von 10 kg/cm2 bei einer Temperatur von 100' C.