CZ145498A3

CZ145498A3 - Způsob výroby předimpregnátu a jeho použití pro výrobu dekoračních sdružených útvarů

Info

Publication number: CZ145498A3
Application number: CZ981454A
Authority: CZ
Inventors: Horst Matscheko
Original assignee: Koehler Decor Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 1999-01-13
Also published as: EP0889168A3; US6113987A; CZ292989B6; EP0889168B1; BR9802621B1; CA2240011C; PL327120A1; DE19758479A1; BR9802621A; US6312827B1; PL196113B1; DE19758479C2; EP0889168A2; CA2240011A1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby předimpregnátu, předimpregnátu získaného tímto způsobem, jakož i jeho použití pro výrobu dekoračních sdružených útvarů. Vynález se dále týká impregnační lázně, která se použije pro impregnování uvedeného předimpregnátu.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že ovrstvením upínacích desek impregnovaným dekoračním papírem mohou být vyrobeny dekorativní lamináty a části nábytku. Rozhodující úlohu přitom hraje impregnovaný papír, který se získá impregnováním surového papíru specifickou impregnační lázní, popřípadě impregnační pryskyřicí. Tento impregnovaný papír je v tomto případě označován jako předimpregnát a slouží při uvedených aplikacích jako složka nesoucí dekorační vzor.

Způsob výše popsaného typu vychází evropského patentového dokumentu EP 0 223 922. V tomto dokumentu se popisuje způsob výroby papírového pásu impregnovaného syntetickou pryskyřicí ve formě roztoku nebo disperze. Jako impregnační kapalina je zde použita směs tvořená vodnou aniontovou kopolymerní disperzí na bázi kyseliny akrylové, esteru kyseliny akrylové, akrylonitrilu, vinylacetátu nebo/a styrenu a vodným aniontovým roztokem kopolymerů na bázi anhydridu kyseliny maleinové, popřípadě kyseliny maleinové se styrenem, kyselinou akrylovou a estery kyseliny akrylové.

V patentovém dokumentu WO 94/00523 je popsán vodný impregnační roztok, určený pro impregnaci papírů, které mohou • · ·♦···♦ ·· ·· ·« ·♦ · » » · < · · * · · · 9 · · 99 -9

Β · » · · · 9 99· 99 · · · * · ·· ·*· 999 9·9 ··· ···· být potom použity pro výrobu laminátových desek. Tento vodný impregnační roztok obsahuje 5 až 90 hmotnostních dílů polyvinylalkoholu na 10 až 95 hmotnostních dílů disperze

- - ethyl— S'tyren-/akryiát/but.ylakryl’átového· kopoTýměřu?· ..............

V rámci dosavadního stavu techniky je od konce osmdesátých let znám přeimpregnát, který se získá impregnací surového papíru ze směsi dlouhých a krátkých celulózových Γ . vláken impregnační lázní, která je známa pod krátkým interním označením R20. Tato impregnační lázeň obsahuje 15 % glyoA ‘ xal/močovinového předkondenzátu popřípadě pryskyřice ve vod; ném roztoku, 57 % 50% vodné disperze kopolymeru na bázi nbutylakrylátu a styrenu a 28 % vody. Tento předimpregnát má různé požadované vlastnosti, jakými jsou například vysoká tvrdost a odolnost proti otěru, vysoká tepelná stálost, stálost na světle, neutrální vlastní barva, dobrá odolnost proti působení vody, jakožidobrá odolnost proti chemikáliím, nehořlavost, vysoká optická transparentnost a skutečnost, že předimpregnát je prost chuti a zápachu a je toxikologicky nezávadný. Zejména se jedná o bezformaldehydový předimpregnát. Nicméně tento přeimpregnát však není při nepříznivých teplotách a při použití některých lakových systémů dostatečně odolný pro žloutnutí. Pod pojmem žloutnutí se zde nerozumí nedostatečná odolnost proti účinku světla, nýbrž chemická reakce, ke které dochází na základě použité impregnační lázně. Tento známý předimpregnát má v důsledku žloutnuL ti pouze velmi omezené použití v tak zvané bílé oblasti.

Pod pojmem bílá oblast se zde rozumí světlé lamináty, po) případě části nábytku, u kterých by mělo uvedené žloutnutí t obzvláště nežádoucí dopad.

• Cílem vynálezu proto je získat předimpregnát, který by měl všechny žádoucí vlastnosti-výše popsaného známého předimpregnátu a současně neměl sklon ke žloutnutí.

Podstata vynálezu • · 99 ···· ··9 9 ·· 9 9 9 9 φ 9 9 99 '9 · 9 t 9·· · ··* • 9 9 9 9 9 9 ··· 9· • 9 · 9 Φ 9 99 ·*· ··· 9'· · 9 · ····

Uvedeného cíle je dosaženo způsobem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se surový papír impregnuje impregnační lázní, která obsahuje a) vodnou disperzi na bázi

........ ........kopolymerů esteru' kyseliny akrylové a' styrenu, b) suché tu- ' “ L žídlo na bázi kopolymerů (met)akrylamidu a kyseliny (meth)ρ akrylové a c) vodu, přičemž je použito na hmotnostní díl * suchého kopolymerů (meth)akrylamidu a kyseliny (meth)akryloí. ve asi 0,3 az 13 hmotnostních dílů kopolymerů esteru kyseliI’· - ny akrylové a styrenu.

V ^Q Pokud jde o výraz předimpregnát, jedná se o nový technický termín. Tento předimpregnát se získá, jak již bylo výše uvedeno, impregnací surového papíru impregnační lázní.

_ť Tento předimpregnát se potom vysuší. Po vysušení se vyskytuje ve formě pryskyřicí impregnovaného vláknitého materiálu, který je v odborné hantýrce znám také pod označením fólie, a v této formě je uveden na trh. Tento předimpregnát může být podle zamýšlené finální aplikace ještě dále modifikován.

V rámci vynálezu je výhodné použít na hmotnostní díl kopolymerů (meth)akrylamidu a kyseliny (meth)akrylové asi 1 až 9 hmotnostních dílů, zejména asi 3 až 7 hmotnostních dílů, kopolymerů esteru kyseliny akrylové a styrenu. Výhoda posledně uvedeného rozmezí spočívá v tom, že se získá pružný pro-dukt, který je v podstatě prostý formaldehydu a který je odolný proti žloutnutí.

Hodnota pH použité impregnační lázně leží výhodně v rozmezí od asi 4,5 do 8,0, zejména v rozmezí od asi 5,0 do 5,5. Nastavení požadované hodnoty pH může být provedeno louhem sodným a kyselinou sírovou, popřípadě kyselinou solnou. Příliš vysoká hodnota pH by mohla způsobit nestabilitu disperze, zatímco příliš nízká hodnota pH by mohla vést k poškození celulózových vláken papíru.

Viskozita (měřeno podle normy DIN 53211) impregnační lázně by měla činit asi 10 až 18 sekund, zejména asi 11 až

9	9		··♦·		··
	··		*	• ·' ·	♦
«	•	• ·	···	• ·	··
*	•	• · ♦	♦	• 9	V
•	•	• «	•	• 9	•
·♦·	• *·		·♦·	·«

sekund.

Obsah sušiny impregnační lázně leží v závislosti na ......produktu, “který má “byť impregnován, ’v'róžměYí^_bď''aší^__1‘5' do' 50 hmotnostních procent. Obsah sušiny asi 30 hmotnostních

L- procent je výhodný vzhledem k tomu, že se jím dosáhne žádouI·· >

ΐ cí míry impregnace vláknitého vlisu.

fc' t·· ^r V případě esteru kyseliny akrylové obsaženého v kopolymeru esteru kyseliny akrylové a styrenu se může jednat o

S methyl-, η-butyl-, i-butyl- a 2-ethylhexylester, přičemž vý2 hodné je použití n-butylakrylátu.

Jakožto obzvláště vhodný kopolymer esteru kyseliny akrylové a styrenu se ukazuje být komerční produkt Acronal S 305 D firmy BASF Aktiengesellschaft. Tento Acronal S 305 D je tvořen 50% vodnou disperzí kopolymeru na bázi n-butylakrylátu a styrenu.

V předimpregnátu se kopolymer esteru kyseliny akrylové a styrenu vyskytuje ve formě filmu. Nejnižší filmotvorná teplota výhodně leží v rozmezí od asi 5 do 70 °C, zejména v rozmezí od asi 10 do 30 °C.

U suchého tužidla se výhodně jedná o kopolymer akrylamidu a kyseliny akrylové s aniontovým nábojem. Ve srovnání se suchým tužidlem na bázi kopolymeru methakrylamidu a kyseliny methakrylové s aniontovým nábojem vede použití kopolymeru na bázi akrylamidu a kyseliny akrylové k menší křehkosti rezultujícího produktu.

Samotné suché tužidlo má obsah sušiny asi 15 až 30 %, zejména asi 20 až 22 %, hodnotu pH v rozmezí od asi 6,0 do

9,0, viskozitu od asi 100 do 300 mPa.s (Brookfield: 20 °C) a hustotu asi 1,0 g/ml při teplotě 20 °C.

Podle určení je třeba zavést suché tužidlo do papírové

•	•	··			··
•	·♦ •	• » • ·		« · • ·	«	• ·	•
•	*	9 ♦ ·	•	• · · ·	•		•
9	• ·· ·	• ·	*	• ··	«	•9	•

hmoty, aby potom došlo k rozvoji dále popsaných vlastností. Poněvadž suché tužidlo tvoří polymerní můstky, ztužuje texturu papíru, aniž by rušilo tvorbu listu a ovlivňovalo poréz.........................nost. To znamená·,--že se tím 'zlepší ' veškeré pevnostnívlast-......

nosti papíru. V závislosti na použitém množství tužidla a na í druhu papíru se dosáhne zlepšení tržné délky a pevnosti v protržení, jakož i odolnosti proti dalšímu trhání a odolnosti l proti tvorbě trhlin papíru. To umožňuje podle kvalitativních požadavků použití cenově příznivějších surovin, vyšší popelnatosti a ušetření pomocných prostředků. Jako vedlejší úči< nek se ukazuje výrazné zlepšení retence.

Jako vláknitá surovina může býr použita buničina s dlouhým a krátkým vláknem. Obsah vnesených látek v předimpregnátovém surovém papírů se podstatně neliší od stejného obsahu dekoračních papírů. Podíl dlouhých vláken činí asi 0 až 40 %, zejména asi 15 až 30 %, zatímco podíl krátkých vláken činí asi 60 až 100 %, zejména asi 60 až 85 %. Stupeň mletí surového papíru je rovněž variabilní a leží mezi asi 18 a 50 °SR, zejména mezi 25 a 35 °SR. Popelnatost surového papíru leží v závislosti na použitém papíru mezi asi 2 až 40 í, zejména mezi asi 10 až 30 %. Nastavení parametrů papírenského stroje, mezi které patří například, rychlost, lisovací tlak za mokra, teplotní režim, nátlak na hladký válec, je rozdílné podle druhu a kvality použitého papíru a je měněno a optimalizováno v rámci požadavků kladených na vyráběný papír. K i* , nastavení retence, dodatečného zatížení na mez pevnosti a i?

f pH se používají komerčně dostupné produkty, jakým je napříř í klad síran hlinitý.

; V jednotlivých případech může být výhodné přidat přísady modifikující některé vlastnosti výsledného produktu do impregnačního roztoku, přičemž těmito přísadami jsou například regulátory pH, mokrá a suchá zhutňovadla,-'disperze syntetických pryskyřic, srážedla, tensidy, barviva, plniva, tvrdící přísady, regulátory viskozity, antiadhezní přísady

♦		··	····	··
♦ «		• »	•	• ·	•	•
•	•	·	• ··	• ·	• ·
•	•	• · ·	• ·	·· ·	4»	•
•	•	• ·	•		•
			·♦·	··	·=·

a penetrační pomocné prostředky, jakož i pigmenty.

*.

í.

&

A* i

I

Impregnace surového papíru za vzniku předimpregnátu

---------se-pr ovádi- v zařízeníeh -pro.....impregnaci -papíru-. - Přitom se-------------------------jedná o zařízení tvořené obvyklými dílčími celky, mezi které patří zejména odvíjecí ústrojí, klížící lis, sušící ústrojí, ústrojí pro zvlhčení parou, hladící stanice a ústrojí pro navinutí papírové role.

Uvedený předimpregnát může vyroben jak tak zvaným procesem on-line, tak také tak zvaným procesem off-line. Při procesu on-line je klížící lis, pomocí kterého se nanáší impregnační lázeň, uspořádán přímo v papírenském stroji, zatímco při procesu off-line tvoří klížící lis samostatnou zpracovatelskou zónů a je zařazen bučí na konci papírenského stroje nebo za papírenským strojem. V posledně uvedeném případě se předimpregnát na konci papírenského stroje vyskytuje nikoliv ve formě konečného produktu, nýbrž ve formě polotovaru. To vede k tomu, že důležité parametry produktu, jakými jsou barva, poréznost, hladkost a konečná plošná hmotnost musí být následně stanoveny v laboratiři nebo určeny zpětně podle zkušenosti .

Impregnační lázeň může může být nanesena buá na jednu nebo na obě strany surového papíru. V případě, že se impregnační lázeň nanese pouze na jednu stranu, potom má význam vytvoření povrchu sítové strany surového papíru a k tomu je důležitá regulace teplotní křivky předsoušecí zóny papírenského stroje. Při oboustranné impregnaci může být provedena úplná impregnace, kdy lázeň může proniknout do celé hmoty papíroviny. Množství impregnační lázně přijaté surovým papírem se řídí podle druhu surového papíru, ale také podle míry vytlačení nadbytečné impregnační lázně z papírového pásu. Rámcově je do surového papíru zavedeno množství impregnační lázně odpovídající asi 15 až 30 % pryskyřičného podílu, výhodně asi 18 až 27 % pryskyřičného podílu, při oboustranné

♦		A A	• A · ·	·«	A··
··	A A	A> ·'	•	• ·	♦
•	•	A ·	···	• A	• A
•	Á	♦ A ·	♦ ·	• A¹ <	• ·
•	A	• A	A	•	• ·
···	• ··	A·	···		·’·

impregnaci, při které nedochází k úplné impregnaci papíroviny. Ve střední části surového papíru je nižší koncentrace impregnační lázně než v okrajových oblastech surového papíru.

Oproti předimpregnátu, popisovanému v úvodní části popisu a náležejícímu k dosavadnímu stavu techniky, má předimpregnát podle vynálezu výhodu spočívající v tom, že v rámci jeho dalšího použití nedochází při jeho následném zpracování k jeho žloutnutí. To je důsledek toho, že složka tvořená glyoxal/močovinovým předkondenzátem byla nahrazena suchým tužidlem na bázi kopolymeru (meth)akrylamidu a kyseliny (meth)akrylové se slabým aniontovým nábojem. Suché tužidlo je obvykle zabudováno do hmoty papíroviny a fyzikálně vede ke ztužení vláken, což ve finálním produktu zlepšuje pevnost za sucha, avšak nikoliv za mokra. To ukazuje, že suché tužidlo (tužidlo působící za sucha) má pouze fyzikální vlákna-slepující účinek a že textura papíroviny není v tomto případě ztužena chemickou reakcí.

Předimpregnát podle vynálezu může být použit pro výrobu dekoračních sdružených útvarů. Takto mohou být například za použití předimpregnátu podle vynálezu vyrobeny dekorativní lamináty. Tyto lamináty se vyrobí za použití tepla a tlaku a vhodných klížících systému v lisech popřípadě v kašíro: . vacích strojích. Předimpregnátem podle vynálezu se zejména ovrstvují upínací desky a vláknité desky se střední hustotou Ji: · (MDF-desky), přičemž ovrstvení se provede na obou stranách β’ desek. Uvedený předimpregnát podle vynálezu slouží také jako komponenta nesoucí dekorativní vzor.

Také při výrobě nábytku se v široké míře používají dřevěné materiály na bázi upínacích desek. Vizuálně často ř nevzhledný povrch těchto dřevěných materiálů a jejich omezeŠ ná užitná hodnota vyžadují použití ovrstvovacích materiálů, i v f

K tomuto účelu se nabízí předimpregnát podle vynálezu. Folie podle vynálezu mohou mít libovolné fládrování imitující struktu8

•	• · · · ♦ · ♦	♦ ♦	··
• ·		•	• ·	♦ ·	•	•
•	•	•	·	• ·		··
•		• ·	• · ·	···	•	•
•	•	•	• ·	•	•	•
···	·♦·		♦ ♦ ···	v·		··

ru dřeva nebo libovolný jiný fantazijní dekorativní vzor.

Předimpregnát podle vynálezu může být v následném zpracovatelském kroku nalakován. K tomuto účelu jsou vhodné zejména

-...............- transparentní- laky-, jakými -jsou akrylá-tové laky-; -kysele-vy-----tvrditelné, ve vodě rozpustné a pigmentované laky. Kromě toho, že takto vytvořený lak chrání povrch předimpregnátu, propůjčuje mu také odpovídající optický vjem.

Příklady provedení vynálezu

V následující části popisu bude vynález blíže objasněn pomocí konkrétních příkladů jeho provedení, přičemž tyto příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně určen definicí patentových nároků.

Příklad

Podle vynálezu byl vyroben surový papír následujícího složení:

% borovicové sulfátové buničiny a 80 % eukalyptové buničiny. Stupeň mletí činí 31°SR (Schopper-Riegler). Jako přísady byly použity (vztaženo na buničinu) 30 % oxidu titaničitého a 4 % formaldehydu-prostého mokrého tužidla.

Tento surový papír s plošnou hmotností 50 g/m byl oboustraně impregnován v klížícím lisu impregnační lázní podle vynálezu v poměru 7:1, přičemž potřebná sušina byla nastavena vodou.

• · φφ ···· ·Φ ·*

Φ· φφ φφφ φφφφ • · · φ * * φ · φφφ φ φ · · φ. φ * Φ·'Φ » ·'· • .· · φ φ φφφ • φφ .ΦΦΦ ΦΦ φ ·· φφ ··

Tabulka

Vlastnosti impregnovaný surový papír

Receptura	1	2	3	4
Odolnost proti	vodě	řádná	špatná	dobrá	dobrá
Odolnost proti tvorbě trhlin		špatná	špatná	řádná	řádná
Barevná diference:
	dL	-0,6	-0,4	-0,6	-2,2
Cie Lab⁺	da	-0,2	-0,1	-0,1	0,4
	db	2,9	1/4	1,5	6,2
	dE	3,0	1,5	1,6	6,6
+) Barevné	diference byly	stanoveny následujícím způso-
bem:
část fólie se	vystaví	působení	teploty 200	°C po dobu

minut. Potom se stanoví barevné koordináty Cie La (typ světla D 65 bez lesku):

a) teplem nezpracované části fólie a

b) teplem zpracované části fólie.

Takto se získají barevné diference dL (posun jasu), da (posun červená-zelená), db (posun modrá-žlutá) a dE (celkový barevný posun) mezi teplem ošetřenou a neošetřenou fólií.

Receptury:

1) samotná disperze (kopolymer esteru kyseliny akrylové a styrenu) zředěná na obsah sušiny 30 %₇

2) samotné suché tužidlo (akrylamid/kyselina akrylová), zředěné na obsah sušiny 10 %, í ' .......’3j .....impregnační lázeň podlé T7yháTe“z‘ů’tvdřeha· ďisperz'í ůvéděnou v odstavci 1) a suchým tužidlem uvedeným v odstavci 2 v poměru 7:1 a zředěná vodou na obsah sušiny 30 %, receptura s glyoxal/močovinovou pryskyřicí a uvedenou disperzí.

Z výše uvedené tabulky je zřejmé, že samotná disperze špatnou odolnost proti tvorbě trhlin. Samotné suché tužidposkytuje nízkou odolnost proti vodě a vede ke špatné odolnosti proti tvorbě trhlin. Impregnační lázeň podle vynálezu vede k dobré odolnosti proti působení vody a k dostatečné odolnosti proti tvorbě trhlin a to stejně jako receptura 4. Nicméně impregnační lázeň 3 vykazuje oproti receptuře 4 citelně menší posun do žlutá (hodnota db) po předcházejícím tepelném zpracování.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY L.

1. Způsob výroby předimpregnátu, vyznačený tím, že se surový papír impregnuje impregnační lázní, která obsahuje a) vodnou disperzi na bázi kopolymeru esteru kyseliny akrylové a styrenu, b) suché tužidlo na bázi kopolymeru (meth)akrylamidu a kyseliny (meth)akrylové a c) vodu, přičemž se na hmotnostní díl suchého kopolymeru (meth)akrylamidu a kyseliny (meth)akrylové použije asi 0,3 až 13 hmotnostních dílů suchého kopolymeru esteru kyseliny akrylové a styrenu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se na jeden hmotnostní díl suchého kopolymeru (meth)akrylamidu a kyseliny (meth)akrylové použije asi 1 až 9 hmotnostních dílů, zejména 3 až 7 hmotnostních dílů, suchého kopolymeru esteru kyseliny akrylové a styrenu.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že hodnota pH impregnační lázně je nastavena na asi

4 4 4« 4 4 4 4 ·· 44 ·« 44 4 4' 4 • 4 4 4 • v • · • 4 ♦ a a 4 · • 4 • · 4 4 « 4 4 4 4 · • 4 • 4 4 4 4 a 44 4 4 4 4 44 444 • 4 44

4. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že viskozita impregnační lázně je nastavena na asi 10 až 18 s, zejména na asi 11 až 14 s.

Způsob podle některého z předcházejících nároků,

4,5 až 8, zejména na asi 5,0 až 5,5.

5.

6. Způsob podle alespoň jednoho z předcházejících náro- ků, vyznačený tím, že se jako ester kyseliny akrylové použije n-butylakrylát.

fez a

. 7. Způsob podle alespoň jednoho z předcházejících nároků,vyznačený tím, že se jako suché tužidlo použije kopolymer akrylamidu a kyseliny akrylové.

8. Způsob podle některého z předcházejících nároků, v y značený tím, že se jako surový papír použije buničinová směs 0 až 40 % dlouhých vláken a 60 až 100 % krátkých vláken.

podle n ý alespoň jednoho z tím, že stupeň

- o předcházejících nároků, mletí surového papíru

• 9 ·· 9999 99 99 • · ·· • · • • · 9 · * A • · 9 9 a • · 99 • • • * · 9 9 <··· 9 9 • · • 9 9 9 9 9 ··· ·*· 99 999 99 99

9. Způsob v y z n a č e je nastaven na asi 18 až 50°SR, zejména na asi 25 až 35°SR.

10.

Způsob podle alespoň jednoho z předcházejících nároků,vyznačený t rového papíru je nastaven až 30 %, zatímco podíl nastaven na asi 60 až 100 že podíl dlouhých vláken su0 až 40 %, zejména na asi ch vláken surového papíru je

11.

noho

12.

Předimpregnát vyrobitelný způsobem podle alespoň jedpředcházejících nároků.

Použití předimpregnátu podle nároku 11 pro výrobu

- 12 vyznačený tím, že obsah sušiny impregnační lázně je nastaven na asi 15 až 50 hmotnostních %, zejména na asi 25 až 35 hmotnostních %.

13. Použití podle nároku 12 pro výrobu dekorativních la-

---------minátů.· -.........- ·— ...... - —------------------------------------------------— -----------------------

- 13 dekoračních sdružených útvarů.

14. Použití podle nároku 12 pro výrobu nábytkových částí, zejména na bázi upínacích desek.

15. Impregnační lázeň definovaná v některém z nároků 1 až 7.

Zastupuje :