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Verfahren zur Herstellung von einseitig verklebbaren aus-
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gehärteten Schichtstoffbahnen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
einseitig verklebbaren ausgehärteten Schichtstoffbalmen zur Oberflächenbeschichtung
durch Imprägnieren eines Trägerkörpers mit Kunstharz, Trocknen und Aushärten.
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Es ist bekannt, Papiere mit wasserlöslichen, duroplastischen Harzen
zu imprägnieren und zu trocknen, mehrere imprägnierte Papiere zwischen Preßblechen
aufeinander zu stapeln und in einer Etagenpresse unter dem Einfluß von Druck und-
Wärme zu dekorativen Schichtpreßstoffplatten endgültig auszuhärten.
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Solche Platten haben sich bewährt als Beschichtungsmaterial für Flächen
und Kanten von Urägerplatten aus Holzspänen, Gipskarton und Asbestzement, besonders
für Anwendungen, wo gleichzeitig hohe Anforderungen an gute optische Oberflächen
und hohe Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit gestellt werden.
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(*) Es ist auch bekannt, Schichtstoffe für ähnliche Anwendungen als
bahnenförmige, fläche Materialien herzustellen, indem man flexible, imprägnierte
Kartons mit ein oder zwei Lacken
beschichtet und in konventionellen
Lacktrocknern drucklos aushärtet. Mit diesen Verfahren werden allerdings Schichtstoffe
erhalten, deren Oterfläche nicht die hohe optische Gleichmäßigkeit und die gute
Beständigkeit gegen Chemikalieneinfluß und Abrieb haben, die von den dekorativen
Hochdruck-Schichtpreßstoffplatten mit Nelaminharz-Oberflächen erreicht werden (DU-PS
1 287 00 und (**) ).
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Weiter ist bekannt, Papierbahnen mit ungesättigten Polyesterharzen
zu imprägnieren, aufeinander zu kaschieren und unter Luftabschluß (meist unter Verwendung
spezieller Urennmedien) auszuhärten. Solche Polyesterbahnen zeigen optisch sehr
gleichmäßige Oberflächen, erreichen aber wiederum die Chemikalienbeständigkeit und
Abriebfestigkeit der Hochdruck-Schichtstofflaminate mit Melaminharz-Oberflächen
nicht; daneben ist zu berücksichtigen, daß sie keine weite Vertreitung gefunden
haben, weil ihnen der Geruch des bei der Polymerisation nicht voll eingebauten monomeren
Styrols sehr lange anhaftet (*+*).
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Es ist daher das Zicl der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen,
bei dem die qualitativen Vorteile der dekorativen Schichtpreßstoffplatte wie sehr
feine und gleichmäßige Oberfläche als getreues Abbild der verwendeten Preßbleche
und hohe Beständigkeit gegen mechanischen Abrieb und Chemikalien mit den verarbeitungstechnischen
Vorteilen einer in der Länge nicht begrenzten Warenbahn verbunden sind.
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Diese Aufgabe kam überraschenderweise in einfacher Weise mit dem im
Anspruch 1 definierten Verfahren gelöst werden.
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Die wesentlichen Merkmale der Erfindung bestehen also darin,
daß
ein einseitig glatter Karton zunächst mit einer wässrigen Lösung von weichgeinachten
duroplastischen Harzen imprägniert und gehärtet wird. Die Imprägnatbahn wird in
einem zweiten Verfahrensschritt mit einem festkörperreichen, wasserhaltigen Decklack
mit besonderen Absorptionseigenschaften im Infrarotbereich beschichtet und in einem
Heizfeld mit besonderer Kennlinie einer Infrarot-Strahlung vorkondensiert, und anschließend
erfolgt zwischen zwei beheizten Walzen eines Kalanders die schockartige Ausbildung
der Oberfläche durch plastische Verformung und die gleichzeitige endgültige Vernetzung
der Deckbeschichtung.
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der Trägerkarton hat vorzugsweise ein Flächengewicht von mindesten
etwa 200 g/m² und vorzugsweise höchstens von etwa 300 g/m2. Die Luftdurchlässigkeit
beträgt vorzugsweise mindestens etwa 300 und höchstens etwa 500 cm3/(10 mbar. 10
cm2 . min). Die Saughöhe nach Klemm (vgl. Handbuch.der Werkstoffprüfung, Band 4,
Berlin-Göttingen-Heidelberg 1953, Seite 2G9) beträgt vorzugsweise mindestens etwa
25 und vorzugsweise höchstens etwa 35 mm nach 10 min. Die Glätte der Oberseite des
Kartons beträgt vorzugsweise mindestens 15 5.
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Diese Eigenschaften sind so gewählt, daß Proben des Trägerkartons
mit beispielsweise 200 gr/m2 Flächengewicht, die mit der rauhen Seite nach unten
auf die erfindungsgemäße Imprägnierharzlösung aufgelegt werden, nach 2 s einen vollflächigen
Itarzdurchschlag zeigen und nach einer Trockungszeit von 3 min im Ur.jlufttrockenschraiik
bei 1300C eine Harzaufnehme von wenigsten 100 g/m² haben.
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Es wurde gefunden, daß solche Kartons für das erfindungsgemäße Verfahren
besonders geeignet sind, wenn sie eine
hohe einseitige Glätte von
über 15 s nach DIN 53 107 haben1 die bei der Herstellung auf einer Papiermaschine
von einem innerhalb der Trockenpartie vorhandenen besonderen Glättzylinder erzeugt
wird Es gelingt, diese einseitige Maschinen glätte nach an sich bekannten Verfahren
so zu erzeugen, daß die hohe Glätte der dem Glättzylinder zugewandten Seite auch
beim Imprägnieren mit der erfindungsgemäßen wasserhaltigen Imprägnierlösung erhalten
bleibt oder noch gesteigert wird, während die Rauhigkeit der Rückseite mit großer
spezifischer Oberfläche zur beständigen Verklebung des Endprodukte günstig beiträgt.
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Diese vorteilhafte Oberflächeneigens-chaften des Trägerkartons könnten
durchGlät Uung auf einem Papiersatinierkalander nicht erreicht werden, weil der
Kalander den Karton zu hoch verdichten und damit das Imprägnierverhalten verschightern-würde
und weil ein solcher Kalander auch die Rückseite in unerwünschter Weise glätten
würde. Bevorzugt enthält der Karton Füllstoffe und/oder er ist bedruckt.
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Der Trageskarton enthält vorzugsweise 2 bis 25 Gew.-% Füllstoffe,
bevorzugt lichtechte, wärmebeständige und gut deckende Pigmente. Bei weißen Kartons
werden entsprechende Weißpigmente verwendet; bei andersfarbigen Kartons werden geeignete
farbige Pigmente ausgewählt Nach einer besonderen Abwandlung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann die glatte Seite des Kartons mit einem Holzmaserdekor oder einem
beliebigen Fantasiedekor bedruckt werden.
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Die Pigmentierung des Trägerkartons hat besondere Bedeutungfür das
Deckvermögen des Endprodukts. Bei dunklen Farben ist die Pigmentierung des Trägerkartons
für das Deckvermögen
allein ausreichend, bei weißen oder weißnahen
Farben gebot ein Teilbetrag zum DeckvelmögeIl von der weißen Pigmentierung des '2rägerkartons
aus.
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Es ist bekannt, Dekorpapiere mit wässrigen Melaminformaldehydharzlösungen
zu imprägnieren, wobei das sprödharte mechanische Verhalten der Imprägnate dadurch
verbessert werden kann, daß der IzlpDägnierlösung Plastifizierungsmittel beigemischt
werden. Als Plastifizierungsmittel sind bekannt beispielsweise mehrwertige aliphatische
Alkohole, verätherte Methylolmelamine oder Zucker. Der Zusatz erfolgt vorzugsweise
in großen Mengen bis zu 50 Gewichtsteilen.
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Er verändert dann aber den Laminatoberflächencharakter schon erheblich,
weil die Bestandigkeitswer-te besonders hinsichtlich Abrieb und Kratzfestigkeit
geschwächt werden.
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Weiter ist bekannt, die mit Melaminfomaldehydharz imprägnierten Papierbahnen
dadurch geschmeidiger zu machen, daß man der Nelaminharz-Imprägni erlösung sogenannte
vernetzende Acryldispersionen mit einem Gewichtsanteil bis zu 50 % beimischt. Diese
Lösung hat den Nachteil, daß während der Imprägnierung der Papierbahnen eine gewisse
Entmischung der beiden Komponenten auftritt, wobei das Acrylharz sich auf beiden
Oberflächen der Papierbahnen anreichert, während das Melaminharz bevorzugt in das
IImere der Papierbahnen ein- -dringt. Das Imprägnat erhält dabei eine Art Sandwich-Struktur,
bei der die elastischen Deckschichten von der sprödharten Innenphase leicht getrennt
werden können. Weiter ist nachteilig, daß die bisher hierfür bekannten und verwendeten
vernetzenden Copolyacrylate einen hohen thermoplastischen Eigenschaftsanteil behalten,
was sich beim Einwirken von höheren Temperaturen durch bleibende Verformung und
Klebrigkeit kenntlich macht. Weiter erschwert die auch
an der Rückseite
der Lmpragnatbahn angereicherte Acrylatharzschicht die anschließende Verklebung
der Produkte.
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Es wurde nun gefunden, daß die beschriebenen Nachteile vermieden werden
können, wenn der Imprägnierlösung außer dem als Hauptbestandteil vorhandenen im
Anspruch definierten Melaminharz, das durch eine Polykondensation härtet, ein im
Anspruch definierter Polyester beigemischt wird. Die verschiedenen funktionellen
Gruppen des Polyesters ermöglichen eine ellge Verrletzung des Harzsystems mit dem
Melaminharz über Hauptvalenzen. Das damit erhaltene Imprägnat hat eindeutig duroplastischen
Charakter. Die Polyester im System führen zu der notwendigen Geschmeidigkeit der
Impragnate, die im Bereich der im Walzenspalt auftretenden hohen Temperaturen sich
mechanisch durch eindeutig elastisches Verhalten auszeichnen.
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Es ist bekannt, daß rein wässrige Imprägnierlösungen ein starkes Aufquellen
der Papierfasern zur Folge haben und damit zu Imprägnaten führen, deren Oberflächen
eine störende Unruhe und Wolkigkeit zeigen. Diese Nachteile konnten bekanntlich
bisher nur vermindert werden, wenn der Imprägnierlösung größere Mengen an wassermischbaren
Alkoholen oder ananderen hydrophilen Lösungsmitteln zugegeben wurden. Beispielsweise
ist bekannt, daß der Zusatz von über 20 Gewichtstcilen Isopropanol zu wässrigen
Imprägnierflotten mit beispielsweise 50 Gewichtsteilen Harnstoff- und/oder Melaminharz
die Quellung der Papierfaser deutlich vermindert.
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Diese Lösungsmittel werden bei der Trocknung wieder verdampft und
führen zu einer erheblichen Umweltbelastung, die gemäß der vorliegenden ErfiIrdung
vermieden werden kann.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß unter Verwendung
des
im Anspruch definierten durch Salzbildung an den Carboxylgruppen wassurlöslich gemachten
Polyesters in Kombination mit speziellen wasserlöslichen, an den Methylolgruppen
wenigsten partiell verätherten Melaminformaldehydharzen wässrige Impllgnierflotten
erhalten werden, die auch online Zusatz der oben genannten Lösungsmittel die Imprägnierun
von Zellulosebahnen unter Vermeidung einer schädlichen Anquellung ermöglichen. Zur
Herstellung der Imprägnierlösung ist es manchmal vorteilhaft, die Viskosität des
Polyesterharzes durch Zusatz von geringen Mengen wassermischbarer Lösungsmittel
zu vermindern, die auf diese Weise in die Imprägnierflotte gelangen können. Die
für diesen Zweck hinreichenden Mengen Lösungsmittel sind aber so gering, daß sie,
auf den Gesamtharz-Gehalt der Imprägnierlösung bezogen, stets unter 3 Gewichtsteilen
bleiben können.
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Es ist bekannt, daß die viel verwendeten dekorativen Schichtpreßstoffplatte
noxen ihrer großen Zahl von anwendungs- und verarbeitungstechnischen Vorteilen auch
den Nachteil haben, daß die Haltbarkeit der Klebefugen nach der Verarbeitung mit
den üblicherweise verwendeten Klebstoffen beim Einsatz im Temperaturbereich, der
unterhalb des Gefrierpunktes liegt, deutlich an Klebkraft verlieren. Die Haltbarkeit
der Klebefugen liegt dann unter den für einen praktischen Einsatz erforderlichen
Werten. Dieser Mangel ist auf die bei tiefen Temperaturen erheblich reduzierte Adhäsion
zwischen deri Kondensationsharzen in der Rückseitenschicht der Schichtpreßstoffplatten,
die die Zellulose einhüllen, und den überwiegend verwendeten Klebern zurückzuführen.
Um dem zu begegnen, muß man bisher in einem zusätzlichen Arbeitsgang die Rückseiten
schleifen, um so die Oberfläche zu vergrößern und Zellulosefasern freizulegen.
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Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Mischung von Melaminharz mit speziellen
Polyesterharzen in der Imprägnierlösung geling es, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden,
daß die speziellen Polyester bei der Herstellung in einer Weise kondensiert werden,
die zu besonderen chemischen Strukturen führt, welche geeignet sind, besonders auch
bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes eine dauerhafte Verbindung zwischen
Imprägnatrückseite und den üblicherweise verwendeten Klebern zu bewirken. Unterstützt
wird die gute Adhäsion noch durch die spezielle und entsprechend der erfindungsgemäßen
Konzeption gewählte. rauhe Kartonrücl;seite, die eine besonders große spezifische
Oberfläche gewährleistet.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen wasserhaltigen Imprägnierlösung
führt also zu Imprägnaten, die gleichzeitig schmiegsam und elastisch, in der Oberfläche
glatt und eben, bezüglich der I?ü-ckeite besonders kleberfreundlich sind.
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Die Imprägnierlösung enthält 30 bis 70, vorzugsweise etwa 60 Gew.-,o
Wasser und hat zweckmäßig eine Viskosität gemessen nach DIN 53 211 im Auslaufbecher
mit 4 mm Düse von 10 s bis 15 s, vorzugsweise etwa 12 s. Die Imprägnierlösung enthält
(als Festharz berechnet) 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise etwa 30 Gew.-% Mclaminharze
und 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise etwa 10 Gew.-°ó des erfindungsgemäß verwendeten
Polyesterharzes. Der Imprägnierlösung können zusätzlich andere flilfsstoffe wie
Netzmittel, Neutralisationsmittel, u.a. in Mengen von 0,05 bis maximal 3,0 Gewichts-%,
vorzugsweise nicht mehr als 1,5 Gew.-% zugesetzt werden. Durch das Zufügen von an
sich bekannten Katalysatoren kann die Reaktivität des Imprägnierharzes auf die Verarbeitungsbedingungen
abgestimmt werden.
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Die Ergebnisse der Tabelle 1 zeigen, wie durch das erfindungsgemäße
Zufügen des Polyesterharzes zum Melaminharz die Flexibilität und die Oberflächenglätte
des Imprägnats verbessert werden. Dazu wurde ein Karton mit einem Flächengewicht
von 200 g/m und einer Glätte von 15 bis 18 s mit den Harzlösungen A, B und G imprägniert
und getrocknet, wobei das Imprägnat etwa 80 g/cm2 Festharz enthielt. Die Mischungsverhältnisse
von Melaminharz und Polyesterharz wurden entsprechend Tabelle 1 verändert.
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Tabelle 1
| Harzlösung Anteile Biegesteifigkeit Glätte |
| Melamin- Polyester- in p cm in s |
| harz harz |
| A 2 2 309 . 30-35 |
| B 3 1 336 25-27 |
| C -ZF 0 355 10-13 |
Dabei wurden die Biegesteifigkeit nach Schlenker (vgl.Handbuch der Werkstoffprüfung,
2.Auflage, Band 4, Berlin-Göttingen-Heidelberg 193, S. 223) und die Glätte nach
DIN 53 107 bestimmt.
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Der Karton wird bis zu einer Trockengewichts-Harzaufnahme von etwa
30 bis 50 Gew.-% imprägniert, d.h. es wird mit einer solchen Menge imprägniert,
daß 100 g Karton nach dem -Imprägnieren und Trocknen etwa 130 bis 150 g wiegen.
Die Trocknung erfolgt derart, daß der imprägnierte Karton einen Wassergehalt von
höchstens etwa 2 Gew.-% aufweist. Dabei wird
das Kunstharzgemisch
ausgehärtet.
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Anschließend wird die Imprägnatbahn in einem zweiten Verfahrensschritt
mit einem Decklack beschichtet, der anschließen gehärtet wird. Das Auftragen des
Decklackes kann in an sich bekannten Beschichtungsmaschinen erfolgen. Beispielsweise
kann ein Walzenauftragswerk mit Dosierrakel verwendet werden.
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Mit besonderem Vorteil wird für den erfindungsgemäßen Decklack ein
Walzenauftragswerk benutz, bei dem die Auftragswalze ein Hachuren-Rastor als Oberfläche
hat und einen sehr gleichmaßigen Auftrag des Decklacks ermöglicht. Das beschichtete
Imprägnat wird dann einem Infrarot-Strahler-Feld zugeführt, in welchem die Infrarot-Strahler
nur auf die mit Decklack versehene Oberseite einwirken. Die spektrale Verteilung
der Infrarot-Strahlung ist erfindungsgemäß so auf die spektrale Absorption der Harze
im Decklack abgestimmt, daß die Bereichc maximaler Enunission der Strahler und maximaler
Absorption des Decklacks hinsichtlich ihrer Wellenlänge optimiert sind. Damit wird
bezweckt, daß die Wirkung der Wärmestrahlung innerhalb der Decklackschicht konzentriert
wird, daß andererseits die Strahlung kaurn in imprägnierten Träger eindringt und
die Zellulosefasern nicht erreicht und daher auch zu keiner Schädigung der Zellulosefasern
führen kann. Diese erfindungsgemäße Abstimmung hat eine ungleichmäßige Temperaturverteilung
im beschichteten Trägermaterial zur Folge, derart, daß am Ende der Heizstrecke die
beschichtete Oberfläche mit einer Temperatur von 110 bis 1500C, vorzugsweise mit
etwa 130°C austritt, während die Temperatur an der Rückseite des Tägermaterials
um 50 bis 1000C niedriger liegt.
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Hinter dem Heisfeld sind die flüchtigen Bestandteile des Decklacks
verdampf und die Harze durch Kondensationsreaktionen
soweit vernetzt,
daß der Decklack sich in einem noch nicht vollständiL vernetzten, plastischen Zustand
befindet.
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Nach der Vorkondensation erfolgt die Ausbildung der Oberfläche und
die endgültige Härtung der Deckgbeschichtung im Walzenspalt eines Zwei-Walzenkalanders.
Beide Walzen sind getrennt heisbar und werden im Gleichlauf betrieben. Die Oberfläche
der oberen Kalanderwalze kann eben und hochglänzend oder matt sein, wenn eine ebene
hochglänzende oder matte Schich tsto ffbahn-0berfläche gewünscht wird.
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Sie kann auch eine Struktur aufweisen, die spiegelbildlich und kontinuierlich
auf die Oberfläche des Decklacks übertragen wird. Für eine besondere Ausbildungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Oberwalze des Kalanders auch Erhöhungen
tragen, die im ausgehärteten Decklack die Nachbildung von Holzporen oder von anderen
dekorativen Strukturen erzeugen. Es werden damit an der fertigen Schichtstoffbahn
die gleichen in sich sehr homogenen, glänzenden oder matten Oberflächeneffekte erreicht,
wie sie von dekorativen Schichtpreßstoffplatten mit Melamin-Bormaldehyd-Harzoberflächen
bekannt sind.
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Der Kalander wird mit einem Liniendruck von 3 x 104 bis 15 x 104 N/m,
vorzugsweise von etwa 8 x 104 N/m betrieben.
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Die Temperaturen der beheizten Kalanderwalzen werden so gewählt, daß
die Oberwalze, welche mit dem Decklack in Berührung kommt, um etwa 15 bis 40°C,
vorzugsweise um etwa 25°C wärmer ist als die Unterwalze, welche mit der Rückseite
des Schichtstoffs in Berührung kommt. Dabei beträgt die Oberflächentemperatur der
Oberwalze 220 bis 3000C, vorzugsweise etwa 250 bis 2800C.
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Die Bahngeschwindigkeit im Kalander beträgt etwa 3 bis 15 m/m
vorzugsweise
mindestens etwa 6 und höchstens etwa 10 m/min.
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Bekanntlich neigen unsymmetrisch aufgebaute Schichtstoffe dazu, nach
der Härtung nicht plan und eben zu liegen, sondern sich um eine gedachte Achse zu
verwerfen, welche mit der Laufrichtung zusammenfällt. Dieses Verwerfen wird erfindungsgemäß
durch die zuvor betriebene Steuerung der-Temperaturdifferenz vermieden, bei der
ein von oben nach unten, d.h. vom Deckharz zur Rückseite des Imprägnats verlauf
endes Temperaturgefälle im Heizfeld und im Kalander eingestellt wird. Einen weiteren
wesentlichen Beitrag zur Vermeidung des Verwerfens der Bahn liefert auch die erfindungsgemäße
Konzeption, nach der auf dem ohnehin planliegenden Imprägnat wesentliche Anteile
des Härtungsvorgangs des Decklacks, welche mit einem S:hrumpfen des Materials verbunden
sind, bereits im IIeizfeld durch den Einfluß der Infrarot-Strahlung vorab erfolgen.
Erfindungsgemäß wird dann dem Walzenspalt ein ßchichtstoff zugeführ-t, bei dem der
Träger sich in einem elastischen Zustand und der Decklack in einem plastischen Zustand
befindet, wobei die Uberführung des Deckharzes vom plastischen in den elastischen,
d.h. duroplastischen Zustand kontinuierlich und in sehr kurzer Zeit, nahezu schockartig
unter dem Einfluß von hoher Wärme und hohem Druck im Walzenspalt erfolgt, und wobei
dem Schichtstoff durch die Temperaturdifferenz eine die Verwerfung verhindernde
Orientierung mitgegeben wird. Die SchichtstoffbalLn wird dann über Kühlwalzen geführt
und aufgewickelt.
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Hauptbestandteil der Bindemittel im Decklack sind elastifizierte Melaminharze.
Die Elastifizierung der Melaminharze ist erforderlich, weil bekanntlich nicht verstärkte
oder nicht weichgemachte Melaminharze rißanfällig sind und auch keine guten filmbildenden
Eigenschaften haben. Zur Weichmachung
der Melaminharze werden
hier wiederum nicht die an sich bekannten, nur äußerlich weichmachenden Mittel wie
beispielsweise mehrweritge Alkohole, verätherte Nethylolmelamine oder Zucker verwendet,
weil sie für den anschließenden Härtungsvorgang nicht geeignet sind und in der erforderlichen
hohen Mengenzugabe die Gebrauchseigenschaften des fertigen Produktes aucli kaum
verbessern können. Es wird vielmehr erfindungsgemäß beim Herstellungsgang der Meiaminharze
Nethacrylsäureamid einkondensiert, welches zu einer guten inneren Weichmachung der
Melaminharze führt. Für das erfindungsgemäße Verfahren hat'das einkondensierte Methacrylsäureamid
daiiiber hinaus den Vorteil, daß es im Wellenlängenbereich der eingestrahlten Infrarot-Energie
eigene Absorptionsbanden hat, welche neben den Absorptionsbanden der Melaminharze
liegen oder diese verstärken. Es wird damit der Wirkungsgrad der eingestrahlten
Infrarot-Energie verbessert und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht.
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Die lacktechnisch en Eigenschaften der Deckbeschichtung wie Verlauf
und Fälle werden erfindungsgemäß dadurch optimiert, daß als zweites Bindemittel
innerhalb des Decklacks ein durch Neutralisation wasserlöslicher und melaminharzverträglicher
Polyester verwendet wird. Weiter werden Obertlächenspannung und Viskosität des Decklacks
durch geringe Mengen.
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zugefügter Lackhilfsstoffe beeinflußt. Zur Anpassung der Verlaufseigenschaften
können zusätzlich ausgewählte Verlauf smittel in kleinen Mengen zugegeben werden.
Solche Verlaufsmitte]. werden wenigstens zum Teil bei der im Heizfeld und im Walzenspalt
erfolgellden Molekülvergrößerung der Harze chemisch mit gebunden. Bevorzugt werden
als Verlaufsmittel wasserlösliche Glylvole.Durch Zusatz saurer Katalysatoren kann
die Reaktionsgeschwindigkeit auf den Prozeß abgestimmt werden.
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Der Decklack enthält 6(> bis 90 Gew.-°,o, vorzugsweise etwa 70
bis 80 Gew.-% Kunstharze bezogen auf die Summe des Gewichts von Kunstharz und Lösungsmittel.
Seine Viskosität, bestimmt im Auslaufbcher nach DIN 53 211 mit 4 mm.Düse, liegt
nach der Katalysierung zwischen 50 und 120 s, vorzugsweise bei etwa 60 bis 85 s.
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Der Decklack enthält (berechnet als Festharz) 40 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise
etwa 60 Gew.-% Melaminharz und 2 bis 20 Gew.-,b, vorzugsweise etwa 6 Gew.-% Polyesterharz.
Er enthält neben Wasser 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 5 Gew.-%ó eines
Glykols zur Steuerung der Verlaufseigenschaften und weitere Lackhilfsmittel, beispielsweise
Netzmittel, Entschäumer und Mattierer in kleinen Mengen von 0,05 bis maximal 2,0
Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 0,8 G.
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Zur Herstellung einfarbringer Schichtstoffe enthält der Decklack auf
jeweils 100 Gewichtsteile nichtpigmentierten Decklack zusätzlich ? bis 50 Gewichtsteile
lichtechte, wärmebeständige, gut deckende Pigmente.
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Bei einfarbiger Oberfläche des erfindungsgemäßen Schichtstoffs wird
das hier vorteilhafte, besonders hohe Deckvermögen durch das Zusammenwirken von
zwei Teilkomponenten erreicht. Ein Teilbetrag zum Deckvermögen geht von der Pigmentierung
des Trägerkartons aus. Ein zweiter Teilbetrag wird vom pigmentierten Decklack gegeben,
wobei die Pigmentierungshöhe relativ niedrig gehalten ist, so daß der Decklack für
sich allein in der angewendeten Schichtdicke nicht zu ausreichendem Deckvermögen
führen würde. Die niedrige Pigmentierung ilat aber den Vorteil, daß alle Pigmentteilchen
gut vom Bindemittle umschlossen sind und auch beim Kratzen an der Oberfläche nicht
freigelegt werden. -
Wird auf einem weiß pigmentierten Träger ein
im wesentlichen weiß pigmentiertcr Decklack verwendet, so ist es zur Erzeugung von
hellgrauen, hellgelben oder hellblauen, d.h. im allgemeinen dem Weiß nahen Farben
vollkommen ausreichend, nur dem Decklack die entsprechenden farbgebenden Pigmente
beizufügen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt daher die Herstellung einer breiten
Palette von verschiedenen.
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Farben, wobei der gleiche imprägnierte Träger verwendet werden kann
und nur der Decklack verändert werden muß.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich hier als besondes wirtschaftlich,
weil eine wenig differenzierte Lagerhaltung schon eine sehr variantenreiche Fertigung
erlaubt.
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Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen, wie durch das Zufügen eines speziellen
Polyesterharzes zum weichgemachten Melaminharz im gleichen pigmentierten Decklack
die Rißan- -fälligkeit und die Fleckenanempfindichkeit der Oberfläche verbessert
werden. (Prüfungen nach DIN 53 799, Bewertungen der Fleckenunempfindlichkeit nach
DIN 53 230).
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Tabelle 2 Melaminharz Gew.-Teile 69 73 Polyesterharz Gew.-Teile 4
0 Rißanfälligkeit 0 2 Fleckenunempfindlichkeit, Verfahren B Graphit 1 - 2 5 Tinte
1-2 5 HCL, 3 % 1 5 KOH, 5 % 0 0 Aceton ° 0
Der noch nicht vollständig
vernetzte, plastische Zustand eines erfindungsgemäß aus speziellem Melaminharz und
aus speziellem Polyesterharz bestehenden Decklacks nach Verlassen des IR-Heizfeldes-und
vor der Behandlung im Kalander kann näher besehrieben werden durch eine Fließzahl
und durch seine Fleckenunempfindlichkeit.
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Zur Bestimmung der Fließzahl wird das Prüfverfahren gemäß Literaturstelle
(1) benutzt, wobei eine Temperatur von 160°C, ein Druck von 6 # 106 N/m² und eine
Preßzeit von 5 min eingehalten werden, aber keine Rückkühlung angewendet wird. Der
plas-tische Zustand des Decklacks ist dann gekennzeichnet durch eine Fließzahl von
wenigstens 4 %.
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Bei der Prüfung der Fieckenunempfindlichkeit nach DIN 53 799, Verfahren
A, treten keine Veränderungen im nicht vollständig vernetzten Zustand bei Verwendung
von Lösungsmitteln wie beispielsweise Aceton, Äthylacetat oder Dimethylformamid
auf, während die Anwendung von 3 %-iger Salzsäure nach etwa 40 bis 100 s eine deutlich
erkennbare Anquellung des Decklacks bewirkt. - Erst nach der Kalanderhärtung werden
die Werte gemaß Tabelle 2 erreicht.
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Beispiel. 1 Ein einseitig glatter, weiß pigmentierter, saugfähiger
Karton mit einem Flächengewicht von 200 g/m², einer Luftdurchlässigkeit von 400
cm³/min, einer Saughöhe von 32 bis 34 mm und einer Glätte von 15 bis 18 s wird mit
einer wasserhaltigen Imprägnierharzlösung, bestehend aus 3 Teilen Melaminharz (trocken),
1 Teil Polyesterharz (trocken), imprägniert und getrocknet. Man erhält ein Imprägnat
mit einem Flächengewicht von 280 g/m², einer Glätte von 25 s, einer Luftdurchlässigkeit
von 150 cm3/min und einer Restfeuchte von nicht mehr als 2%. Das Imprägnat wird
mit einem wasserhaltigen, katalysierten Decklack, bestehend aus 11 Teilen eines
weichgemachten Melaminharzes (trocken), 1 Teil Polyesterharz (trocken) und 7 Teilen
Titandioxid, beschichtet, im IR-Heizfeld vorkondensiert und im Walzenspalt des Kalanders
gehärtet, wobei die Oberwalze eine Temperatur von 280°C, die Unterwalze von 2500C
hat, ein Liniendruck von 8 . 104 N/cm aufgebracht wird und eine Bahngeschwindigkeit
von 7 m/min eingestellt wird.
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Man erhält ohne zusätzliches Schleifen der Rückseite einen gut verleimbaren
Schichtstoff mit einem Flächengewicht von 320 gAn2 und einer Dicke von etwa 0,3
mm, dessen Oberfläche hinsichtlich ihres Aussehens und ihrer Eigenschaften den bekannten
dekorativen Hockdruck-Schichtpreßstoffen mit -Melaminformaldehydharz-Oberfläche
vorgleichbar ist.
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Beispiel 2 Das Beispiel 1 wie unter Verwendung eines Kartons mit 300
g/cm² Flächengewicht, einer Luftdurchlässigkeit von
350 cm3/min,
einer Saughöhe von 30 bis 32 mm und einer Glätte von 15 bis 18 s wiederholt. Man
erhält ein Imprägnat mit einem Flächengewicht von 420 g/cm². Nach der, wie in Beispiel
1 beschrieben, ausgeführten Beschichtung, Vorkondensierung und Kalandrierung wird
ein Schichtstoff mit einem Fächengewicht von 460 g/cm² und einer Dicke von 0,45
mm erhalten, der gleich gut verklebbar ist und gleich gute Oberflächeneigenschaften
wie im Beispiel 1 hat, aber ein verbessertes Überspannvermögen auf unruhigen Unterlagen
zeigt.
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Beispiel 3 Ein einseitig glatter, farbig pigmentierter, mit Holzmaserdekordruck
versehener, saugfähiger Karton mit einem Flächengewicht von 250 g/m2, , einer Luftdurchlässigkeit
von 400 cm3/min, einer Saugliöhe von 28 bis 30 mm und einer Glätte von 18 bis 20
s wird mit der in Beispiel 1 beschriebenen Impträgnierharzlösung imprägniert und
getrocknet. Man erhält ein Imprägnat mit einem Flächengewicht von 350 g/m² einer
Glätte von 28 s, einer Luftdurchlässigkeit von 120 cm³/min und einer Restfeuchte
von nicht mehr als 2 %.
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Das Imprägnat wird mit einem wasserhaltigen, katalysierten -Decklack,
bestehend aus 15 Teilen eines weichgemachten Melaminharzes (trocken) und 1 Teil
eines Polyesterharzes (trocken), beschichtet und wie in Beispiel 1 beschrieben vorkondensiert
und im Walzenspalt gehärtet, wobei die obere Kalanderwalze oberflächlich so ausgebildet
ist, daß auf dem fertigen Schichtstol.f die Oberflächenstruktur einer Holzmaserung
entsteht. Der Schichtstoff hat ein Flächengewicht von 380 gAn2 und eine Dicke von
etwa 0,35 mm.
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Als Melaminharz für den Decklack kann in den Beispielen ein wie folgt
hergestelltes Harz verwendet werden: Ein beeiu?net;£ Melamin-Formaldehyd-Harz erhält
man durch Umsetzung von 1'C Melamin (1 Mol) mit 140 g Paraformaldehyd 91%-ig (4,2
Mol), 96 g Methanol (3 Mol), 135,2 g Äthylenglykolmonoäthyläther (1,5 Mol), 25,5
g Methacrylamid (0,3 Mol) bei 75°C unter Rückflußkühlung. Zwecks Stabilisierung
des Methacrylamids enthält das Reaktionsgemisch 0,005 % Hydroxichinolin. Man kondensiert
bei 75°C, bis 2 g der gebildeten llarzlösung mit 15 ml destilliertem Wasser eine
deutliche Trübung ergeben. Danach setzt man 10 g Wasser und 0,5 g Triäthylamin hinzu
und kondensiert 1 Stunde bei 75°C weiter. Nach dem Abkühlen erhält man eine ca.
60%-ige Harzlösung mit einer Viskosität von ca. 60 bis 80 m Pas und einem pH-Wert
von 9 bis 10. Die Haltbarkeit beträgt mehr als 6 Monate.
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Das in den Beispielen verwendete Polyesterharz wurde wie folgt hergestellt:
Man erhält ein Polyesterharz mit 16,7 % überschüssigen Hydroxylgruppen und einer
Säurezahl von 50 mg KOH/g durch Verseterung von 768,5 g Trimellithsäureanhydrid
(4 Mol) und 1023 g Adipinsäure (7 Mol) mit 1071,5 g Trimethylolpropan-diallyläther
(5 Mol), 402,5 g Trimethylolpropan (3 Mol) und 434,5 g Äthylenglykol (7 Mol) bei
1800C bis zum Erreichen einer Säurezahl von 70 nig KOII/g. Die Veresterung erfolgt
in Gegenwart von Xylol, welches nach Erreichen der vorgeschenen Säurezahl mittels
Vakuumdestillation wieder r aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird.
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Die Säurezahl siilkt dabei weiter auf etwa 50 mg KOH/g.
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Das so gewonnene Polyesterharz wird bei 90°G mit einer auf die Säurezahl
berechneten Menge eines Alkyl- oder Alkanolamines in Gegenwart einer gewichtsgleichen
Menge an Wasser versetzt. Die dabei resultierende Harzlösung wird mit Wasser auf
einen Feststoffgehalt von 70 % und dem verwendeten Alkyl- bzw. Alkanolamin auf einen
pH-Wert von 8,0 bis 8,5 eingestellt.
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Ähnliche Effekte wie mit dem zuvor genannten Polyester werden auch
erhalten, wenn als allylgruppenhaltige, veresterbare Verbindungen beispielsweise
benutzt werden: Trimethylolpropan-monoallyläther, Monopentaerythrit-triallyläther,
Dipentaerythrit -triallyläther, Pentaerythritdiallyläther, alpha-Glycerin-allyläther,
Sorbittetraallyläther.
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Die Herstellung solcher Harze ist an sich bekannt und beispielsweise
beschrieben in der GB-PS 1 061 641, GB-PS 1 083 520 und DT-OS 1 20 686; wobei die
Anwendung solcher Harze für Schichtstoffe in der beanspruchten Weise neu ist.
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(*) 1. König, H.-J., Kunststoffe 48 (1958) 5.513 bis 522 2. Weißler,
E.P., Kunststoffe 2 (1969), S.610 bis 611 (**) Paulitsch, M., v.Bismarck, G. und
Stürmer, R., -Holz-Zentralblatt 101 (1975), S.767 ff und 5.1253 ff.
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(***) Steinmetz, O., Adhäsion (1968), S. 295 bis 299 Patentansprüche