DE10057294C5

DE10057294C5 - Dekorrohpapier mit hoher Opazität, sowie Dekorpapier oder Dekorfolie

Info

Publication number: DE10057294C5
Application number: DE10057294A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Chem.Dr. Schulz
Original assignee: Technocell Dekor GmbH and Co KG
Current assignee: Schoeller Technocell GmbH and Co KG
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: CA2363357C; BR0105275A; CN1237226C; PL201227B1; EP1207233B1; BR0105275B1; EP1207233A2; PL350718A1; EP1207233A3; DE10057294C1; CA2363357A1; CN1354304A

Abstract

Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Dekorrohpapier ein Pigmentgemisch aus Titandioxid und Talkum enthält und der Gehalt an Talkum 0,1 bis 25 Gew.%, bezogen auf den Gesamtpigmentgehalt, beträgt und das Talkum eine Korngrößenverteilung D50 von kleiner als etwa 2,0 μm und eine spezifische Oberfläche von größer als etwa 30.000 m²/kg aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dekorrohpapier, das ein Pigmentgemisch aus Titandioxid und Talkum enthält sowie daraus erhaltene dekorative Beschichtungswerkstoffe.
Dekorative Beschichtungswerkstoffe, sogenannte Dekorpapiere oder Dekorfolien, werden vurzugsweise zur Oberflächenbeschichtung bei der Möbelherstellung und im Innenausbau eingesetzt. Unter Dekorfolie versteht man eine kunstharzgetränkte oder kunstharzgetränkte und oberflächenbehandelte, bedruckte oder unbedruckte Papierbahn. Dekorfolien werden mit einer Trägerplatte verleimt oder verklebt.
Je nach Art des Imprägniervorgangs unterscheidet man zwischen Dekorfolien mit durchimprägniertem Papierkern und Dekorfolien auf Vorimprägnat-Basis, bei denen das Papier in der Papiermaschine online nur teilweise imprägniert wird. Schichtpreßstoffe (High Pressure Laminates) sind Laminate, die durch Verpressen mehrerer imprägnierter aufeinander geschichteter Papiere entstehen. Der Aufbau dieser Schichtpreßstoffe besteht im allgemeinen aus einem höchste Oberflächenbeständigkeit erzeugenden transparenten Auflageblatt (Overlay), einem kunstharzgetränkten Dekorpapier und einem oder mehreren phenulbeharzten Kraftpapieren. Als Unterlage hierfür werden beispielsweise Hartfaser- und Holzspanplatten sowie Sperrholz eingesetzt.
Bei den nach dem Kurztaktverfahren hergestellten Laminaten (Low Pressure Laminates) wird das mit Kunstharz getränkte Dekorpapier direkt mit einer Unterlage, beispielsweise einer Spanplatte, unter Anwendung eines niedrigen Drucks verpreßt.
Das bei den oben genannten Beschichtungswerkstoffen verwendete Dekorpapier wird weiß oder farbig mit oder ohne zusätzlichen Aufdruck eingesetzt.
An sogenannte Dekorrohpapiere als Ausgangsmaterialien zur Herstellung der oben genannten Beschichtungswerkstoffe werden besonder Anforderungen gestellt wie hohe Opazität für eine bessere Abdeckung der Unterlage, gleichmäßige Formation und Grammatur des Blatts für eine gleichmäßige Harzaufnahme, hohe Lichtbeständigkeit hohe Reinheit und Gleichmäßigkeit der Farbe für gute Reproduzierbarkeit des aufzudruckenden Musters, hohe Naßfestigkeit für einen reibungslosen Impregniervorgag, entsprechende Saugfähigkeit zur Erlagung des erforderlichen Harzsätligungsgrades, Trockenfestigkeit, die bei Umrollvorgängen in der Papiermaschine und beim Bedrucken in der Druckmaschine.
Die DE 197 28 796 A1 betrifft ein Rohpapier für die Herstellung von dekorativen Oberflächen mit einem Anteil von mindestens 80 Gew.-% Laubholzzellstoff am Gesamtpapierfaserstoff, 2 bis 4 Gew.-% mineralischen Füllstoffs und 3,7 bis 4,2 Gew.-% Stärke. Der mineralische Füllstoff kann Titandioxid sein. Die DE 199 12 149 A1 betrifft ein Dekorrohpapier mit verbesserter Trockenfestigkeit, dessen Papiermasse ein Zellstoffgemisch aus einem nicht-modifizierten und einem kationisch-modifizierten Zellstoff enthält. Der Anteil des Füllstoffs, beispielsweise Titandioxid, in diesem Dekorrohpapier kann bis zu 55 Gew.-% betragen.
Pulp Paper Canada Vol. 76, Nr.9, S.124-127 offenbart den Einsatz von TiO₂-Extendern zur Beeinflussung der Opazität und Bedruckungseigenschaften. Den in dieser Druckschrift dargestellten Ergebnissen liegen Pigmentstriche zugrunde, die 20 Teile Pigment, 80 Teile Kaolin und einen Extender enthalten. Die erhaltenen Opazitäten sind für den erfindungsgemäßen Zweck nicht ausreichend. Die EP 0 930 345 A2 offenbart einen Füllstoff für die Papierherstellung, der einen Kämmling (noil) einer bestimmten Größe im Gemisch mit einem Pigment, beispielsweise Titandioxid und Talkum, enthalten kann. Die GB 1 532 521 PS offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundtitandioxids, in dem ein Gemisch aus TiO₂-Teilchen und einem Extenderpigment bereitgestellt wird, wobei wenigstens 50% der TiO₂-Teilchen und der Extenderpigmentteilchen einem Durchmesser von kleiner als 1 μm aufweisen, und die Teilchen anschließend eine Oberflächenbehandlung, Behandlung mit einer Säure oder Base, zur Stabilisierung des Abstands der TiO₂-Teilchen des Gemischs erfahren. Die Produktinformation Finntalc^® M05, veröffentlicht im April 1976, nennt unter anderen Talkum-Typen solche mit einem D50 kleiner 2 μm. Alle in diesem Prospekt gezeigten Talkum-Typen werden unter anderem als Füllstoff für Papier und Karton vorgeschlagen.
Dekorrohpapiere bestehen im allgemeinen aus hochweißen Sulfatzellstoffen, überwiegend aus Laubhulzzellstoff, bis zu 45 Gew.-% Pigmenten und Füllstoffen, bezogen auf das Gewicht des Rohpapiers, sowie Naßfestmittel, Retentionsmitteln und Fixiermitteln. Dekorrohpapiere unterscheiden sich von üblichen Papieren durch den sehr viel höheren Füllstoffanteil und das Fehlen einer beim Papier üblichen Masseleimung oder Oberflächenleimung mit den bekannten Leimungsmitteln wie Alkylketendimeren.
Die Opazität gehört zu den wichtigsten Eigenschaften des Dekorrohpapiers. Diese kennzeichnet das Abdeckvermögen gegenüber der Unterlage.
Eine hohe Opazität des Dekorrohpapiers wird durch die Zugabe von Weißpigmenten erreicht. Als Weißpigment wird in der Regel Titandioxid verwendet. Dieses Pigment gewährleistet eine hohe Opazität und eine gute Helligkeit und Weiße des Dekorrohpapiers. Nachteilig ist allerdings der hohe Preis des Titandioxids.
Bei dem teilweisen oder vollständigen Austausch von Titandioxid durch andere Weißpigmente wird eine Verschlechterung dieser Eigenschaften erzielt. Eine Angleichung der Opazität ist nur durch eine Erhöhung des Pigmentanteils zu erreichen. Der Pigmentanteil läßt sich aber nicht beliebig erhöhen, da in diesem Fall mit einer Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaften wie Retentionsverhalten der Zellstoffsuspension, Festigkeiten, Lichtechtheit und Harzaufnahme zu rechnen ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht. darin, ein kostengünstiges Dekorpapier mit einer hohen Opazität bei gleichzeitig vermindertem Titandioxidanteil bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe, das eine Pigmentmischung aus einem Titanoxid und Talkum enthält. Das erfindungsgemäß eingesetzte Talkum hat eine sehr enge Korngrößenverteilung mit einem D50 von kleiner etwa 2 μm.
Dies bedeutet, daß 50 Gew.-% der Talkumteilchen einen Durchmesser von weniger als etwaa 2 μm aufweisen.
Die spezifische Obefläche des erfindungsgemäß eingesetzten Talkums ist größer als etwa 30.000 m²/kg, gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung größer als etwa 40.000 m²/kg. Die spezifische Oberfläche herkömmlicher Talkumtypen liegt demgegenüber im Bereich von 8.000 bis 16.000 m²/kg. Die spezifische Oberfläche wurde nach DIN 66126 bestimmt.
Der Anteil an Talkum im Pigmentgemisch Liegt vorzugsweise bei 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtpigmentgehalt.
Das im Pigmentgemisch des erfindungsgemäßen Dekorrohpapiers enthaltene Titandioxid kann ein üblicherweise in Dekorpapieren verwendetes Titandioxid sein. Solche Titandioxide sind im Handel erhältlich und können in Rutil- oder Anatas-Typ verwendet werden. Solche Titandioxide vom Rutil-Typ sind besonders bevorzugt.
Es können weitere Füllstoffe wie Zinksulfid, Calciumcarbonat, Kaolin oder deren Gemische verwendet werden.
Der Anteil des Füllstoffs im Dekorrohpapier kann bis zu 55 Gew.-%, insbesondere 11 bis 50 Gew.-% oder 20 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Papiergewicht betragen. Das Flächengewicht der erfindungsgemäßen Dekorrohpapiere kann im Bereich von 30 bis 300 g/m² liegen und wird üblicherweise 40 bis 200 g/m² betragen. Die Flächengewichte wer den in Abhängigkeit vom besonderen Verwendungszweck gewählt.
Als Zellstoffe zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dekorrohpapiere können Nadelholz-Zellstoffe (Langfaser-Zellstoffe) oder Laubholz-Zellstoffe (Kurzfaser-Zellstoffe) verwendet werden. Auch der Einsatz von Baumwollfasern oder Gemische der zuvor genannten Zellstoffsorten können verwendet werden. Besonders bevorzugt wird beispielsweise eine Mischung aus Nadelholz-/Laubholz-Zellstoffen im Verhältnis 10 : 90 bis 90 : 10 oder beispielsweise Gemischen aus Nadelholz-/Laubholz-Zellstoffen im Verhältnis 30 : 70 bis 70 : 30. Der Zellstoff kann einen Mahlgrad von 20° bis 60°SR nach Schopper-Riegler haben.
Vorzugsweise enthält das Zellstoffgemisch einen Anteil an kationisch modifizierten Zellstoffasern von mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Zellstoffgemischs. Als besonders vorteilhaft hat. sich ein Anteil von 10 bis 50 Gew.-%, insbesondere 10 bis 20 Gew.-% des kationisch modifizierten Zellstoffs im Zellstoffgemisch erwiesen.
Kationisch modifizierte Zellstoffe sind beispielsweise aus DAS PAPIER, Heft 12 (1980) S. 575-579 bekannt.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist der in der Papiermasse enthaltene kationisch modifizierte Zellstoff eine wirksame kationische Ladung von 20 bis 300 mmol/kg Zellstoff auf, bestimmt nach der internen Methode Nr. 4 der TU Darmstadt. Bevorzugt werden Zellstoffasern mit einer Ladungsdichte von 30 bis 200 mmol/kg, insbesondere 30 bis 100 mmol/kg. Unter dem Begriff "wirksame kationische Ladung" ist eine Ladungsdichte zu verstehen, die mit der Ladungsdichte des nicht kationisierten Zellstoffs verrechnet wurde. Die Ladungsdichte des Zellstoffs hängt von der Menge des einzusetzenden kationischen Mittels ab. Die Menge des kationisierenden Mittels kann 0,005 bis 200 g/l kg Zellstoff betragen.
Die kationische Modifizierung der Zellstoffasern kann durch Reaktion der Fasern mit Epichlorhydrin-Harz und einem tertiären Amin erfolgen oder durch Reaktion mit quaternären Ammoniumchloriden, wie Chlorhydroxypropyltrimethyl-Ammoniumchlorid oder Glycidyltrimethyl-Ammoniumchlorid.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden Zellstoffasern eingesetzt, die durch einr Additionsreaktion von quaternären, glycidylfunktionelle Gruppen aufweisenden Ammoniumverbindungen mit Hydroxylgruppen der Cellulose kationisch modifiziert sind.
Das erfindungsgemäße Dekorrohpapier kann Naßfestmittel wie Polyamid/Polyamin-Epichlorhydrin-Harz, andere Polyaminderivate oder Polyamidderivate, kationische Polyacrylate, modifiziertes Melamin-Formaladehyd-Harz oder kationisierte Stärken enthalten. Diese werden der Zellstoffsuspension zugegeben. Ebenso ist die Zugabe von Retentionshilfsmitteln und weiteren Stoffen wie organischen und anorganischen Buntpigmenten, Farbstoffen, optischem Aufheller und Dispergiermittel möglich.
Die erfindungsgemäßen Dekorrohpapiere können auf einer Fourdrinier-Papiermaschine oder einer Yankee-Papiermaschine hergestellt werden. Dazu kann das Zellstoffgemisch bei einer Stoffdichte von 2 bis 4 Gew.-% bis zu einem Mahlgrad von 30 bis 45°SR gemahlen werden. In einer Mischbütte werden Füllstoffe, wie Titandioxid und Talkum, und Naßfestmittel zugesetzt und mit dem Zellstoffgemisch gut vermischt. Der so erhaltene Dickstoff wird bis zu einer Stoffdichte von etwa 1 Gew.-% verdünnt und soweit erforderlich weitere Hilfsstoffe wie Retentionsmittel, Entschäumer, Aluminiumsulfat und andere zuvorgenannte Hilfsstoffe zugemischt. Dieser Dünnstoff wird über den Stoffauflauf der Papiermaschine auf die Siebpartie geführt. Es wird ein Faservlies gebildet und nach Entwässerung das Dekorrohpapier erhalten, welches anschließend noch getrocknet wird.
Zur Verstellung von Dekorpapieren werden die Dekorrohpapiere mit für diesen Zweck üblichen Kunstharzdispersionen imprägniert oder getränkt. Für diesen Zweck übliche Kunstharzdispersionen sind beispielsweise solche auf der Basis von Polyacryl- oder Polyacrylmethylestern, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid oder Kunstharzlösungen auf Basis von Phenol/Formaldehyd-, Harnstoff/Formaldehyd- oder Melamin/Formaldehyd-Vorkondensaten oder deren verträgliche Gemische.
Die Imprägnierung kann auch in der Leimpresse der Papiermaschine erfolgen. Das Dekorrohpapier kann derart imprägniert werden, daß das Papier nicht vollständig durch imprägniert wird. Derartige Dekorpapiere werden auch als Vorimprägnate bezeichnet. Der Anteil des in das Dekorrohpapier durch Imprägnierung eingebrachten Harzes beträgt in diesem Fall 25 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Papiers.
Nach Trocknung können die getränkten Papiere noch lackiert und bedruckt werden und anschließend auf ein Substrat wie eine Holzplatte aufgebracht werden. Die lackierten und gegebenenfalls bedruckten Produkte werden im allgemeinen als Dekorfolien bezeichnet.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Angaben in Gewichtsprozent beziehen sich auf das Gewicht des Zellstoffs, sofern nichts anderes angegeben ist.
Beispiel 1
Als Grundmischung wurde ein Zellstoffgemisch aus 70 Gew.-% Eukalyptuszellstoff und 30 Gew.-% Nadelholzsulfatzellstoff mit 0,6 Gew.-% Epichlorhydrin-Harz als Naßfestmittel, 0,11 Gew.-% eines Retentionshilfsmittels und 0,03 Gew.-% eines Entschäumers, letztere drei Komponenten jeweils bezogen auf die Masse des Zellstoffgmischs, versetzt. Die Mischung wurde mit Aluminiumsulfat auf einen pH-Wert von 6,5 eingestellt.
Diese Mischung wurde mit einem Pigmentgemisch aus 55,8 Gew.-% Titandioxid und 5,2 Gew.-% Talkum versetzt. Mit einer Fourdrinier-Papiermaschine wurde ein Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 105 g/m² hergestellt. Der Titandioxidgehalt betrug 33,5 g/m² (31,9 Gew.-%) und der Talkumgehalt 3,1 g/m² (2,95 Gew.-%). Das Talkum hatte eine Korngrößenverteilung D50 von 1,9 μm und eine spezifische Oberfläche von 44.300 m²/kg.
Beispiel 2
Zu der Grundmischung aus Beispiel 1 wurde ein Pigmentgemisch aus 50,3 Gew.-% Titandioxids und 14,7 Gew.-% Talkum gegeben.
Mit. einer Fourdrinier-Papiermaschine wurde ein Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 105 g/m² herge stellt. Der Titandioxidgehalt betrug 30,2 g/m² (28,8 Gew.-%) und der Talkumgehalt 8,8 g/m² (8,4 Gew.-%). Das Talkum hatte eine Korngrößenverteilung D50 von 1,9 μm und eine spezifische Oberfläche von 44.300 m²/kg.
Beispiel 3
Zu der Grundmischung aus Beispiel 1 wurde ein Pigmentgemisch aus 64,5 Gew.-% Titandioxids und 3,3 Gew.-% Talkum gegeben. Mit einer Fourdrinier-Papiermaschine wurde ein Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 105 g/m² hergestellt. Der Titandioxidgehalt betrug 38,7 g/m² (36,5 Gew.-%) und der Talkumgehalt 2,0 g/m² (1,9 Gew.-%). Das Talkum hatte eine Korngrößenverteilung D50 von 1,9 μm und eine spezifische Oberfläche von 44.300 m²/kg.
Beispiel 4
Zu der Grundmischung aus Beispiel 1 wurde ein Pigmentgemisch aus 53,9 Gew.-% Titandioxids und 11,3 Gew.-% Talkum gegeben. Mit einer Fourdrinier-Papiermaschine wurde ein Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 105 g/m² hergestellt. Der Titandioxidgehalt betrug 32,3 g/m² (30,8 Gew.-%) und der Talkumgehalt 6,8 g/m² (6,5 Gew.-%). Das Talkum hatte eine Korngrößenverteilung D50 von 1,5 μm und eine spezifische Oberfläche von 47.100 m²/kg.
Vergleichsbeispiel 1
Als Vergleichsbeispiel 1 wurde zu der Grundmischung aus Beispiel 1 ausschließlich eine 62 Gew.-%ige Titandioxid-Dispersion zugegeben. Mit einer Fourdrinier-Papiermaschine wurde ein Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 120 g/m² und einem Titandioxidgehalt von 37,2 g/m² (31 Gew.-%) hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Zu der Grundmischung aus Beispiel 1 wurde ein Pigmentgemisch aus 50,8 Gew.-% Titandioxids und 14,4 Gew.-% Talkum gegeben. Mit einer Fourdrinier-Papiermaschine wurde ein Dekorpapier mit einem Flächengewicht von 105 g/m² hergestellt. Der Titandioxidgehalt betrug 30,5 g/m² (29 Gew.-%) und der Talkumgehalt 8,7 g/m² (8,3 Gew.-%). Das Talkum hatte eine Korngrößenverteilung D50 von 3,7 μm und eine spezifische Oberfläche von 8.600 m²/kg.
An Papierproben der Beispiele B1 bis B4 und der Vergleichsbeispiele V1 und V2 wurde die Opazität mit einem ACE Farbmeßgerät von Data Color nach DIN 53146 bestimmt. Der Titandioxidgehalt im Dekorrohpapier wurde nach DIN 54370 ermittelt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt.
Die Ergebnisse der Opazitätsmessung zeigen, daß mit dem erfindungsgemäß eingesetzten Talkum eine hohe Opazität auch bei einem wesentlich verringerten Titandioxidanteil erreicht werden kann.

Claims

Dekorrohpapier für dekorative Beschichtungswerkstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Dekorrohpapier ein Pigmentgemisch aus Titandioxid und Talkum enthält und der Gehalt an Talkum 0,1 bis 25 Gew.%, bezogen auf den Gesamtpigmentgehalt, beträgt und das Talkum eine Korngrößenverteilung D50 von kleiner als etwa 2,0 μm und eine spezifische Oberfläche von größer als etwa 30.000 m²/kg aufweist.
Dekorrohpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier kationisch modifizierte Zellstoffasern enthält.
Dekorrohpapier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellstoffasern mit quartären Ammoniumverbindungen mit Glycidylfunktion modifiziert sind.
Dekorpapier oder Dekorfolie, enthaltend ein Dekorrohpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 3.