DK154127B - Fremgangsmaade til fremstilling af et dekorativt laminat bestaaende af en kerne, et impraegneret dekorationspapir og et beskyttende, haerdet plastlag, hvorunder det haerdede plastlag paafoeres paa dekorationspapiret ved en kontinuerlig proces - Google Patents

Description

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Konventionelle, dekorative plastlaminatprodukter af den type, der skal anvendes som beklædninger på borde, barer, skranker og lignende, fremstilles ved en "højtryks"-proces; denne metode har fået sit navn, fordi man til sammenpresningen af de forskellige lag under fremstillingen anvender tryk i området mellem ca. 55 og ca. 100 kg/cm . Disse kommercielle laminater dannes sædvanligvis ud fra et antal med phenolisk harpiks imprægnerede papirplader som basissubstrat, hvorover man anordner dekorative, harpiksimprægnerede ark af dekorativt papir. Et overfladelag af med melaminharpiks imprægneret cellulosemateriale anordnes på toppen af det dekorative papir, og de forskellige lag presses sammen til dannelse af et laminat.

Den konventionelle højtryksproces kræver solide apparater til presning under de anførte tryk og en relativt lang cyklustid. Det har derfor været målet for fabrikanter af disse laminater at forsøge at finde metoder og materialer, der vil resultere i en ved lavt tryk gennemførlig lamineringsproces, idet der samtidigt kan fremstilles et dekorativt, lamineret produkt, der vil være lige så attraktivt og holdbart som det tilsvarende produkt, der fremstilles ved højt tryk.

Et tidligere forsøg på at fremstille lavtrykslaminater har omfattet, at man tilvejebringer et imprægneret og overtrukket, dekorativt papirark, der under trykanvendelse og varmeklæb-ning kan bindes til et strukturelt substrat. Denne metode involverer imprægneringen af det dekorative papir med harpiksopløsning, der indeholder polymer, monomer, katalysator og et organisk opløsningsmiddel derfor. En af ulemperne i forbindelse med denne proces, er at det har været vanskeligt at opnå et tilstrækkeligt stort indhold af harpiks (dvs. over 65 %), hvilket er nødvendigt til tilvejebringelse af et overfladisk overtræk af en sådan art, at det resulterende, laminerede produkt er tilstrækkeligt holdbart til de sædvanlige anvendelser, hvortil det bruges. En anden ulempe er vandringen af overfladeharpiks gennem papiret ind i substratet under sammenbindingsoperationen under anvendelse af varme og tryk, hvilket vil resultere i et for tyndt overfladelag af harpiks.

En kendt proces, der set fra et overfladisk synspunkt ligner fremgangsmåden ifølge opfindelse^ er beskrevet i US patentskrift nr. 3 551 241. I forbindelse med denne proces skal opløsningsmidlerne imidlertid afdrives, hvorved der skabes en forureningsrisiko, der forøges proportionalt med harpiksindholdet .

I henhold til opfindelsen er der tilvejebragt en lamineringsproces og en overtræksteknik, der er behæftet med et minimum af forureningsproblemer, og som muliggør dannelsen af et produkt, der har maksimal holdbarhed og anvendelighed, samt tilvejebragt en fremgangsmåde, der kan anvendes både i forbindelse med lavtryks- og højtrykdsoperationer, og som vil være økonomisk og fleksibel hvad angår den type af produkter, der kan fremstilles.

Dette opnås ved hjælp af de i kravet angivne træk. Som det fremgår af kravets kendetegnende del, omfatter fremgangsmåden fremstillingen af et i dimensionsmæssig henseende i det væsentlige stabilt, halvfast harpikslåg, der består af 100 % reaktivt materiale, på en bane af dekorationspapir. Harpikslaget presses mod en præget skillefolie (undertiden i det følgende kaldet en "teksturerende folie"), hvorved man får et lamineret mellemprodukt. Dette kan herefter lamineres til et kernemateriale i en enkelt presseoperation. Processens første del gennemføres som anført kontinuerligt, idet den teksturerende folie er baneformet og forenes med det harpiksovertrukne dekorationspapir under anvendelse af trykbælter eller -valser. Det resulterende mellemprodukt kan formes til ruller med henblik på opbevaring, eller det kan tilskæres til den korrekte størrelse på produktionslinien med henblik på den følgende sammenbinding med kernen.

Det er en stor fordel, at man sættes i stand til at reducere flydeevnen af en flydende harpiksfilm til halvfast tilstand, således at der opnås et mellemprodukt, som kan håndteres, transporteres og opbevares i længere tid.

En af de vigtigste fordele ved opfindelsen er, at tykkelsen af harpikslaget på de endelige, laminerede produkter let kan reguleres. Hvis der f. eks. ønskes et produkt, der er beregnet til kun at tåle lette påvirkninger, kan man på dekorationspapiret påføre et harpikslag med en tykkelse på kun 0,08 mm. Hvis man ønsker et produkt, der er beregnet til større påvirkninger, kan man påføre et harpikslag på mellem 0,1 og 0,3 mm.

Opfindelsen vil fremgå af den følgende beskrivelse under henvisning til tegningen, hvorpå fig. 1 viser en fremgangsmåde til fremstilling af et imprægneret dekorationspapir, mens fig. 2 viser en fremgangsmåde til fremstilling af et mellemprodukt, fig. 3 viser et endeligt, dekorativt laminat fremstillet i henhold til opfindelsen, og fig. 4 viser en anden udførelsesform for det endelige produkt ifølge opfindelsen.

Ifølge fig. 1 anbringes et dekorationspapir i kontakt med en primær, flydende, termohærdende harpiks 2 i en beholder 3. Den overskydende del af harpiksen fjernes ved hjælp af en afstryger 4. Om ønsket kan der påføres et yderligere overtræk af harpiks 2 ved hjælp af en valse 5 under anvendelse af en metode, der sædvanligvis betegnes en "kiss-coat-ing". Fremføringsretningen af papirbanen kan derpå vendes ved hjælp af en valse 6, og en sekundær påføring ved "kiss-coating" kan gennemføres ved hjælp af en valse 7, således at der også bliver påført flydende harpiks på bagsiden af papiret. Det imprægnerede papir tørres derpå i en ovn 8 med henblik på dannelse af det materiale 9, som anvendes ifølge opfindelsen. Det skal bemærkes, at opfindelsen omfatter anvendelsen af to harpikskategorier: en primær, flydende, termohærdende harpiks, som indeholder opløsningsmidler og som er generelt varmehærdelig, og en sekundær, flydende, termohærdende harpiks, som hærdes ved UV-bestråling eller ved elektronbestråling.

Som det vil forstås, betegner den i patentkravet anvendte terminologi "hærder ved ethylenisk tværbinding", at hærdningen foregår under åbning af ehyleniske dobbeltbindinger. Ifølge opfindelsen anvendes en harpiks, som hærder på denne måde, også til imprægnering af dekorationspapiret. Når man i kravets indledning (punkt a) alligevel har brugt det generelle udtryk "varmehærde1ig", er det, fordi det hører til kendt teknik, jævnfør det før angivne US patentskrift nr.

3 551 241, at anvende et dekorationspapir, der er imprægneret med melamin/formaldehyd-harpiks. Andre forskelle er, at harpiksen ifølge patentskriftet indføres i laminatet ved hjælp af skillefolien, på hvilken den er påført fra en opløsning, som indeholder upolymeriserbare opløsningsmidler, som må afdrives, og at patentskriftet ikke fremsætter nogen belæring om anvendelsen af bestråling for hærdningen af harpiksen til en halvfast tilstand, og heller ikke om præget skillefolie (ulempen ved afdrivning af flygtige opløsningsmidler er allerede anført i det foregående).

Også ifølge FR patentskrift nr. 2 013 423 (svarende til US patentskrift nr. 3 713 935) påføres der en ethylenisk umættet hærdeplast, der foreligger som en opløsning i styren, uden indhold af upolymeriserbare opløsningsmidler, på et underlag ved hjælp af en skillefolie. Plasten hærdes her på underlaget ved UV-bestråling gennem skillefolien.

Ifølge fig. 2 påføres der på den ene overflade af et imprægneret dekorationspapir 44 en flydedygtig harpiks 45, mens det føres, frem mellem valser 46 og 47. Harpiksen er af den art, som hærder ved bestråling, og den indeholder ikke nogen upolymeriserbare opløsningsmidler. Tykkelsen af harpikslaget reguleres af mellemrummet mellem den indstillelige valse 48 og valsen 46. Harpiksen bliver derpå partielt hærdet til en i dimensionsmæssig henseende stabil, halvfast tilstand ved behandling i enheder 49, der er en hærdeenhed, der anvender ultraviolette stråler eller elektronstråler. Det dekorative substrat med sit halvfaste harpikslag bevæges videre mellem trykvalser 50 og 51, der også tjener til påføring af den teksturerende folie 52 på det halvfaste harpikslag. Generelt tjener et tryk på mellem 9 og 270 Kp/liniær cm mellem valserne til at binde den teksturerende folie til harpiksfilmen. Det anvendte tryk afhænger af den type af teksturering, som anvendes, typen af harpiks og omfanget af harpikslagets hærdning og/eller overfladehårdhed, idet det tages i betragtning, at den teksturerende folie skal fjernes efter den endelige presning.

Det laminerede mellemprodukt 53 kan tildannes til kontinuerlige ruller eller skæres til forudbestemte længder med henblik på lagring og/eller transport.

Det endelige, laminerede produkt 40 er vist på fig. 3, og det omfatter spånpladen 30 bundet til det forimprægnerede dekorationspapir 9 og et harpikslag 34.

Som et alternativ til det på fig. 3 viste produkt kan der dannes et finerlignende produkt ved, at der i stedet for en spånplade anvendes en række kerneark. Et produkt 42 af denne type er vist på fig. 4 med kerneark 41, ovenpå hvilke der findes et dekorationspapir og et harpikslag 34.

Selvom fig. 3 viser et produkt, som har lag af harpiks 34 på begge sider, er det indlysende, at dette ikke er nødvendigt, idet der også kan fremstilles et produkt, som kun er forsynet med harpiks på den ene side.

Ved en foretrukken udførelsesform bringes dekorationspapiret 1 (fig. 1) i kontakt med en opløst, termohærdende, umættet polyesterharpiks af en type, der er kendt under betegnelsen isophthalsyreharpiks. Dette materiale, der er betegnet 2 på fig. 1, omfatter polymer, monomer, katlysator og et opløsningsmiddel. Den monomere kan fortrinsvis være en vinylmonomer, såsom diallylphthalat, styren eller diacetoneacryl-amid. Blandt disse foretrækkes diacetoneacrylamid, fordi det er et fast stof og således giver anledning til dannelsen af et dekorationspapir, der ikke er så klæbrigt som dem, der fremkommer under anvendelse af en flydende monomer.

Desuden vil det faste monomermateriale i tilfælde af, at det er til stede i papiret, ikke fordampe så let som en flydende monomer, og der fremkommer derfor et imprægneret papir 9, der kan opbevares i lang tid uden at tage skade.

Det foretrækkes også at anvende en harpiksopløsning med fra 45 til 55 % reaktive materialer (polymer og monomer).

De anvendte opløsningsmidler kan være ethvert egnet opløsningsmiddel for de faste materialer, herunder methylenethyl-keton, acetone, vand eller methylenchlorid.

Det er fordelagtigt at anvende et sådant forhold polymer/mono-mer, at den resulterende smelteviskositet af harpiksen på hærdetidspunktet ikke bliver urimeligt lav. Ekstremt lave smelteviskositeter er uønskede, fordi dette vil resultere i en for stor udflydning, og harpiksen vil have tendens til at flyde ud fra mellemrummet mellem de forskellige lag af mellemprodukter eller til at vandre gennem kernematerialet under presseoperationen.

Efter imprægneringen af dekorationspapiret drives opløsningsmidlet ud ved en temperatur under hærdetemperaturen for harpiksen, og der fremkommer et imprægneret substrat 9, som kan rulles op, om nødvendigt med et mellemlæg, og opbevares i perioder på op til 1 år.

Det imprægnerede, dekorative substratmateriale 9 på fig.

1 kan anvendes som materialet 44 på fig. 2. Det sekundære, flydende harpikssystems flydeevne nedsættes ved behandling med enten UV-stråling eller elektronstråling. Der anvendes en flydende harpiks med 100 % reaktive komponenter (ingen ikke-reaktive opløsningsmidler), således at man undgår den forurening, som opstår, når man anvender opløsningsmidler, der skal drives ud i atmosfæren. Hvis man således, som beskrevet i det følgende, gør brug af UV-stråler eller elektronstråler, kan man anvende en harpiks, som i det væsentlige består af en polyesterharpiks af isophthalsyretypen, og en vinylmonomer, fortrinsvis styren. Egnede, kendte katalysatorer kan også anvendes. I forbindelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man anvende alle kendte bestrålings-hærdbare harpikser.

Den flydedygtige harpiks påføres altså på en kontinuerlig bane af imprægneret dekorationspapir og underkastes derpå en bestråling med henblik på nedsættelse af flydeevnen. Harpiksen kan ved hjælp af egnede organer påføres i en i det væsentlige konstant tykkelse på pladen, idet der anvendes, en belægninsstøbemaskine ("curtain coater") eller lignende.

På grund af kravet om nøjagtig tykkelse af harpikslaget foretrækkes en reverserende valse.

Ved den foretrukne fremgangsmåde ifølge opfindelsen bliver harpikslagets flydeevne nedsat ved hjælp af UV-stråling.

Denne metode er hurtig, og billig, og hærdningen bliver ensartet gennem hele laget. Desuden har harpiksen efter denne bestråling nedsat klæbrighed. Det foretrækkes at udsætte harpikslaget for UV-lys umiddelbart efter, at dekorationspapiret er blevet påført derpå. Imidlertid er hastigheden af banen, beliggenheden af lyskilden, harpikstykkelsen og lysets intensitet alle indbyrdes afhængige og regulerbare.

Det er vigtigt, at harpikslaget kun hærdes ufuldstændigt.

Det mellemprodukt, som fremstilles, og som omfatter et i dimensionsmæssig henseende i det væsentlige stabilt harpikslag, har vist sig at kunne opbevares i mindst 6 måneder ved temperaturer under ca. 26 °C. Dette betyder, at der er rigelig tid til transport til fjerne destinationer, idet et lamineret slutprodukt, som indeholder en passende kerne, såsom spånplade, kun kan fremstilles på økonomisk måde i nærheden af anvendelsesstedet.

Det harpikslag, som dannes på dekorationspapiret, presses mod skillefolien. Derpå bliver dette mellemprodukt og kernematerialet forenet under anvendelse af varme og tryk på en sådan måde, at harpiksen vil blive i det væsentlige fuldstændigt hærdet. Derpå fjernes skillefolien, idet den efterlader et dekorativt laminat med et tekstureret (præget) harpiksovertræk.

Harpiksovertrækket på dekorationspapiret bør have en gennemsnitlig. tykkelse på mindst 0,13 mm, hvilket resulterer i et totalt harpiksindhold på mindst 65 vægt-% af summen af dekorationspapiret og harpiksen, inklusive den harpiks, som imprægnerer dekorationspapiret. Et udmærket produkt ifølge opfindelsen, som tåler store belastninger, har et harpiksovertræk med en gennemsnitlig tykkelse på mindst 0,38 mm, idet harpiksen er til stede i en mængde af mindst 80 % af den samlede vægt af dekorationspapiret og harpiksen.

Hvis slutproduktet består af et kernemateriale af den ovenfor angivne type, må trykket ved det sidste trin ibegrænses til det tryk, som kernen kan modstå. Hvis man f. eeks. anvender en spånplade af industrikvalitet og med en massefylde af 0,72 g/cm , kan man anvende et tryk på op til 17,6 Kp/cm og en temperatur på ca. 150 °C. Disse betingelser, som bringes i anvendelse i et tidsrum af ca. 6 minutter, vil resultere i et i strukturmæssig henseende godt produkt uden nogen beskadigelse eller knusning af pladen. iHvid man anvender plader med større massefylde, kan trykket væiæ højere. Hvis man f. eks. anvender en plade med en massefylde, der er så høj som 1,04 g/cm , kan man anvende et tr^k på op til 2 35 Kp/cm . Selvom de tryk, man kan anvende, i nogen grad vil være begrænsede, er det således i høj grad fordelagtigt at have et system som det, der kan tilvejebringes ved hjælp af opfindelsen, og som på hensigtsmæssig måde muliggør hærdning ved lave tryk»

Som et alternativ til det før beskrevne laminat, som omfatter et relativt,voluminøst kernemateriale, kan slutproduktet være et dekorativt laminat, som består af et eller to lag af harpiks-imprægneret kraftpapir, dekorationspapiret og harpikslaget. Dette produkt kan have en tykkelse på mellem 0,38 og 0,64 mm, fortrinsvis mellem 0,46 og 0,56 mm. Dette kan derpå påføres direkte på egnede overflader, f. eks. som en skrankebeklædning, ved anvendelse af en kontaktlim eller et andet egnet klæbemiddel. Man kan anvende pressetemperaturer på mellem 135 og 182 °C og trykjpå mellem 5 2 og 84 Kp/cm , idet man foretrækker tryk på mellem 14 og 2 56 Kp/cm . Hvis man anvender en kerne af krafitpapir, bør denne indeholder 25-50 vægt-%, fortrinsvis 30—35 vægt-%. af en harpiks, som er forligelig med harpiksen i dekorationspapiret. Da høje tryk vil have tendens tiil at drive harpiksen ind i de andre materialer, kan et lavere harpiksindhold anvendes i de mellemliggende lag på girund af den resulterende forøgede massefylde. Med henblik på konsolidering og opnåelse af et slutprodukt med større massefylde har det vist sig fordelagtigt at anvende tryk på mellem 14 og 70 Kp/cm^.

Selvom den teksturerende folie kan fjernes fra det laminerede slutprodukt på ethvert tidspunkt efter udtagelsen af pressen, kan det være fordelagtigt at lade den blive siddende på produktet som et beskyttende overtræk indtil den endelige anvendelse.

Den teksturerende folie, der anvendes ifølge opfindelsen, er fortrinsvis et med-relief overtrukket, tekstureret papir, der frembringer en såkaldt fløjls-finish på laminatets overflade. Man kan også anvendes prægede papirsorter til frembringelse af overflader, der har en teksturering af lignende art som tekstureringen af skifer, natursten, ler eller andre overflader med grov teksturering. De teksturerede plader kan behandles med et frigørelsesmiddel, som kan påføres på det teksturerende lag enten før eller efter prægningen. Sådanne frigørelsesmidler kan fortrinsvis omfatte stearater, såsom zink- eller calciumstearat.

I forbindelse med hærdningen med UV-lys anvendes en katalysator eller en photopolymerisationsinitiator i mængder, der er tilstrækkelige til, at harpiksen let vil hærde. Det er goså ofte ønskeligt at anvende en varmehærdningskatalysator, såsom tert.-butyl-benzoat. En koncentration af 0,2-1,5 vægt-% af harpiksen er sædvanligvis passende. Det følgende eksempel tjener til yderligere at illustrere opfindelsen.

Eksempel·

Man fremstillede en flydende harpiksblanding, der indeholdt et isophthalsyrepolyester-harpikssystem med 66 - 68 % polyesterharpiks og 32 - 34 % styrenmonomer. Ca. 1 % ultraviolet sensibiliseringsmiddel blev tilsat, og harpiksens viskositet var 1100 - 1400 cP- Harpiksen blev påført med æt overtræksapparat med reverserende valser og som et lagr, hvis tykkelse var ca. 0,13 mm, på en kontinuerligt bane af imprægneret dekorationspapir med et træåretryk. Det overfcrukne dekorationspapir blev derpå ført under en ultraviolet hærdeovn med en hastighed p>å 16,3 cm/sekund. Hærdeovnen indeholdt to 250 - 300 Watt ultraviolette Hanovia-lamper, der var l, 53 m lange og anordnet med en indbyrdes afsétand på 0,6 m, og som blev drevet med 1750 Volt og 7,5 Anjp.. Disse pærer blev anordnet ca. 20 cm over harpiksfilmen, og dette resulterede i et partielt hærdet, i dimensionsmæssig henseende stabilt lag. Dekorationspapiret og filmen bevæger sig ud af ovnen gennem en afkølingszone, der gør brug af cirkulation af luft, og derpå mellem to lamineringsvalser. En teksturerende folie bringes i kontakt med filmen før indføringen mellem valserne og presses ind i harpikslaget under passagen mellem disse.

Valsetrykke,t holdes mellem 45 og 179 Kp pr. lineær cm. Det resulterende mellemprodukt blev viklet til ruller.

Claims (1)

1. Patentkrav : Fremgangsmåde til fremstilling af et dekorativt laminat (40,42) bestående af en kerne (30, 41), fortrinsvis en spånplade, et imprægneret dekorationspapir (9, 44) og et beskyttende hærdeplastlag (34), hvor dekorationspapiret (1) (a) føres gennem en opløsning (2) af et varmehærdeligt plastmateriale, (b) tørres i et tørreapparat (8) til et tørt, imprægneret dekorationspapir (9, 44), (d) anbringes i en lamineringspresse mellem en skillefolie (52) og kernen (30, 41), eventuelt på .begge sider af kernen (30), idet der imellem dekorationspapiret (44) og skillefolien (52) foreligger et lag (34) af et plastmateriale, der hærder ved ethylenisk tværbinding mellem makromolekyler, (e) denne lagstruktur presses under udhærdning, og (f) skillefolien (52) trækkes af, kendetegnet ved, (a) at også det varmehærdelige plastmateriale, der anvendes til imprægnering af dekorationspapiret (1), er af den type, der hærder ved ethylenisk tværbinding, (c^) at hærdeplastlaget (34) påføres på dekorationspapiret (44) ved hjælp af en kontinuerlig proces, før dette føres sammen med skillefolien, (C2) at hærdeplastlaget (34) påføres på dekorationspapiret (44) i form af et i og for sig kendt, ved bestråling hær-deligt materiale (45), som er frit for upolymeriser-bare opløsningsmidler, og (C3) at materialet (4-5) bestråles, indtil der opnås en halvfast tilstand, ved kontinuerlig passage gennem et kammer (49), og derpå presses sammen med en-præget skillefolie (52) under dannelse af et lamineret mellemprodukt (53), som deles op-med henblik på anbringelse i lamineringspressen.