DE1646119C3 - Verfahren zur Beschichtung von Flächengebilden mit einem Filmüberzug aus einem thermogehärteten Harz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von starren oder flexiblen Flächengebilden, insbesondere von Holz oder holzartigen Materialien, mit einem Filmüberzug aus einem ausgehärteten thermoreaktiven Harz, wobei das thermoreaktive Harz zunächst auf einer Trägerfläche zu einem Film geformt wird, welcher anschließend auf das Flächengebilde übertragen und ausgehärtet wird.

Auf zahlreichen Gebieten werden Flächengebilde, also Platten, Matten, Bahnen, Folien u. dgl. benötigt, deren Oberfläche mit einem ausgehärteten Kunstharz-Filmüberzug beschichtet ist. So besteht beispielsweise in der holzverarbeitenden Industrie, insbesondere im Möbelbau, ein zunehmender Bedarf an Kunstharz beschichteten Spanplatten, Holzfaserplatten, Sperrplatten oder Holzplatten. Als Kunstharz-Materialien kommen dabei bevorzugt härtbare ungesättigte Polyesterharze, Alkydharzje oder Epoxyharze zum Einsatz, die den Platten einen hervorragenden Oberflächenschutz von hoher Zähigkeit, Schlagfestigkeit, Abriebfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und chemischer Resistenz geben und auch eine ansprechende Gestaltung der Plattenoberfläche ermöglichen.

Es ist üblich, derartige Filmüberzüge nach dem Tauchverfahren, durch Spritzen, nach dem »Curtain Coating«-Verfahren oder durch Pinselauftrag auf die Plattenoberfläche aufzubringen. Diesen »konventionellen« Beschichtungsverfahren ist gemeinsam, daß sie von einem Gießharz ausgehen, d. h. von einer aus der Harz-Komponente, einem Lösungsmittel (welches auch ein in das endgültige Harz mit eingebautes Monomere sein kann) und Härtern, Beschleunigern oder Katalysatoren bestehenden Mischung von verhältnismäßig geringer Viskosität. Dieses Gießharz wird in praktisch noch unreagiertem Zustand auf die Plattenoberfläche aufgetragen und dort zur Aushi?'--tung und Vernetzung gebracht.

Diese Arbeitsweise führt zwar zu Überzügen mit den gewünschten mechanischen und chemischen Eigenschaften, besitzt aber auch einen grundsätzlichen Nachteil, der darauf zurückgeht, daß die Aus-

ίο härtung der aufgebrachten Überzüge oberhalb Zimmertemperatur erfolgen muß, weil bei höheren Temperaturen das in der Mischung enthaltene Lösungsmittel ausdampft, wodurch sich in den Überzügen Blasen ausbilden können. Eine solche Blasenbildung würde die Qualität der Überzüge entscheidend beeinträchtigen und muß deshalb unbedingt vermieden werden. Die Aushärtezeit der verwendeten Gießharze steigt aber mit sinkender Temperatur erheblich an, sie beträgt z.B. für handelsübliche Polyesterharze

ao oder Epoxyharze bei 160 bis 200° C lediglich 40 bis 60 Sekunden, während diese Harze bei Zimmertemperatur eine Aushärtezeit von 12 bis 24 Stunden benötigen, wobei sie bis zur endgültigen Aushärtung stark klebend bleiben. Demzufolge ergeben sich bei

»5 den beschichteten Platten erhebliche Standzeiten, bis die Überzüge so weit ausgehärtet sind, daß die Platten den weiteren Verarbeitungsstufen zugeführt werden können. Dadurch wird eine rationelle und schnelle Produktion unmöglich gemacht, ganz abgesehen auch von dem in der Beschichtungsanlage auftretenden, überaus hohen Platzbedarf, denn die Platten können bis zur endgültigen Aushärtung nur offen nebeneinander gelagert und nicht gestapelt werden. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bisher üblichen Arbeitsweise tritt bei der Beschichtung von Flächengebilden mit ungleichförmig saugfähiger Oberfläche auf. So weisen z. B. Spanplatten und viele andere, auf Holzbasis aufgebaute Platten, also gerade die wirtschaftlich besonders wichtigen Anwendungs-Objekte für das Aufbringen eines Kunstharz-Filmüberzuges, eine sehr inhomogene Oberfläche auf, bei der sich Bereiche von geringer Saugfähigkeit mit Bereichen von hoher Saugfähigkeit abwechseln. Da die auf die Plattenoberfläche aufgebrachten Harze eine ziemlich geringe Viskosität besitzen, werden sie somit in den stark saugfähigen Oberflächenbereichen praktisch sofort in die Platte eingesogen, d. h. sie verschwinden in diesen Bereichen von der Plaltenoberfläche, während sie in anderen Bereichen mehr oder weniger stark an der Plattenoberfläche verbleiben. Das führt unvermeidlich zu einer ungleichmäßigen Schichtstärke des Filmüberzuges oder gar zu einer diskontinuierlichen, fleckenförmigen Ausbildung des Filmüberzuges. Um dieses Ergebnis wenigstens etwas

SS zu verbessern, muß die Überzugsschicht meistens mehrmals nacheinander aufgetragen werden, wodurch sich aber die auf den langen Standzeiten bis zur Aushärtung des Überzuges beruhenden Schwierigkeiten vervielfachen. Außerdem können bei mehrmaligem Harzauftrag keine Filmüberzüge v&n geringer Schichtstärke hergestellt werden, sondern nur dickere Filmüberzüge, die überdies auch keineswegs immer befriedigend gleichmäßig sind. Es wurde bereits versucht, die sich mit der konventionellen Arbeitsweise ergebenden Schwierigkeiten bei der Beschichtung von Spanplatten und anderen Flächengebilden mit einem Filmüberzug aus einem thermogehärteten Harz dadurch zu verbessern,

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daß das Harz nicht mehr in Form einer Lösung, son- an monomeren! Styrol, sowohl für die Vorpolymeridern in Form eines bereits vorgebildeten, in sich zu- sation als auch für die endgültige Aushärtung sehr sammenhängenden Filmes auf die zu beschichtende niedrige Temperaturen verwendet werden, was zu Oberfläche aufgebracht und anschließend ausgehär- Standzeiten in der Größenordnung vieler Stunden tet wird. 5 führt, die für eine großtechnische Produktion nicht in So ist aus der DL-Patentschrift 40 852 ein Ver- Kauf genommen werden können. Zweitens ergeben fahren bekannt, nach dem das mit dem Härter ver- sich nach diesem Verfahren aber auch verhältnismäsetzte Harz, gegebenenfalls unter Zusatz von 1 bis Big hohe Ausschußquoten, weil es nahezu unmöglich ΙΟ«/«) Lösungsmittel, auf eine zwischen dem Erwei- ist, die in den Flächenabmessungen der. Spanplatten chungspunkt und dem Schmelzpunkt liegende Tem- ίο entsprechende Trägerplatten eben und waagerecht peratur, bei der aber noch keine nennenswerte Poly- genug auszurichten. Schon bei sehr geringfügiger Abkondensation eintreten soll, erwärmt und dann mit- weichung der Trägerplatten aus der waagerechten tels einer Breitschlitzdüse gegebenenfalls auch mittels Ausrichtung läuft das (zunächst ja noch dünnflüs-Ausziehwalzen, zu einem zusammenhängenden Film sige) Harz von den höher gelegenen Stellen weg und geformt wird, welcher als solcher auf die zu be- 15 sammelt sich in den etwas tiefer gelegenen Bereichen schichtende Oberfläche aufgetragen wird. Der Film an. Das führt zu ungleichmäßigen Schichtstärken weist dabei infolge der Erwärmung des Harzansatzes oder sogar zu Fehlstellen im Filmüberzug, und zwar und der vorgesehenen Zugabe geringer Mengen an um so eher, je geringer die Schichtstärke des Film-Lösungsmittel eine geringe Viskosität auf. Somit Überzuges ist. Filmüberzüge von geringer Schichtwird auch bei diesem Verfahren ein Kunstharz ver- ao stärke lassen sich mit diesem Verfahren praktisch wendet, welches zwar weniger Lösungsmittel enthält überhaupt nicht herstellen.

als die bei der konventionellen Arbeitsweise verwen- Schließlich ist aus der USA.-Patentschrift deten Gießharze, welches aber wiederum im Augen- 3 032 815 ein Beschichtungsverfahren bekanntgeworblick des Aufbringens auf die zu beschichtende den, welches ähnlich wie das Verfahren gemäß der Oberfläche sehr dünnflüssig ist und erst auf der 35 schweizerischen Patentschrift 336 191 mit einer VorOberfläche selbst zur Aushärtung kommt. Demzu- polymerisation des Harzfilmes auf einer Trägerplatte folge werden die bei der konventionellen Arbeits- arbeitet. Es wird dabei als Trägerfläche eine Walze weise auftretenden Schwierigkeiten, die auf den (bzw. eine endlos umlaufende Bahn) verwendet, auf Standzeiten bis zur Aushärtung des Filmüberzuges in welche mittels Sprühdüsen oder einer Breitschlitzdie Plattenoberfläche beruhen, auch mit diesem Ver- 30 düse eine Schicht eines flüssigen, mit Beschleunigern fahren nicht beseitigt. und Katalysatoren auf schnelle Härtung eingestellten Weiterhin ist aus der schweizerischen Patentschrift Gießharzes aufgesprüht wird. Das Gießharz wird auf 336 191 ein Beschichtungsverfahren bekannt, bei der gegebenenfalls beheizten Walzenoberfläche einer dem ein Gießharz, nämlich ein in Styrol gelöstes, un- Vorpolymerisation unterworfen und dann als zusamgesättigtes Polyesterharz, mit den erforderlichen Ka- 35 menhängender Film auf die zu beschichtende Obertalysatoren und Beschleunigern sowie gegebenenfalls fläche übertragen, wo die endgültige Aushärtung mit Pigmenten vermischt und auf eine polierte ebene, stattfindet.

mit einem Trennungsmittel beschichtete Trägerplatte Dieses Verfahren ist dem Verfahren gemäß der aufgegossen wird. Auf dieser Trägerplatte wird die schweizerischen Patentschrift 336191 darin überle-Harzmischung einer Vorpolymerisatiop, unterworfen, 40 gen, daß auf einer Walzenoberfläche leichter als auf wobei sie auf der der Trägerplatte zugekehrten Seite einer ebenen Trägerplatte eine gleichmäßige Schichtteilweise aushärtet, auf der freien Seite jedoch kle- stärke des Filmüberzuges eingehalten werden kann, bend bleibt. Danach wird die vorpolymerisierte Im übrigen besitzt es die gleichem Nachteile. Es geht Harzschicht mit der klebenden Seite auf eine Span- nämlich wiederum von einem Gießharz aus, d. h. von platte aufgelegt, auf die zuvor eine hochviskose, auch 45 einem Harz, welches zur Aushärtung eine verhältnismit Katalysator und Beschleuniger versetzte Poly- mäßig lange Zeit benötigt und bis zur endgültigen estermischung aufgetragen wurde. Danach erfolgt eine Aushärtung klebend bleibt, und welches somit wie-Aushärtung und Verbindung beider Schichten unter derum infolge der langen Standzeiten keine rationelle geringem Druck und bei Zimmertemperatur, allen- Produktion ermöglicht. Außerdem ist auch wie bei falls nur mäßig erhöhter Temperatur. 50 dem Verfahren nach der schweizerischen Patent-Dieses Verfahren unterscheidet sich von den vor- schrift 336191 die Gefahr eines ungleichmäßigen angehend erörterten Verfahren darin, daß das Harz Einsinkens des Harzfilmes in Oberflächenbereichen im Augenblick des Aufbringens auf die Plattenober- von unterschiedlicher Saugfähigkeit nur verringert fläche in bereits vorpolymerisierter Form, also mit und nicht völlig beseitigt, was sich besonders bei der verhältnismäßig hoher Viskosität vorliegt. Dadurch 55 Herstellung dünnschichtiger Filmüberzüge nachteilig wird der Gefahr eines ungleichmäßigen Eindringens bemerkbar macht.

des Harzfilmes in unterschiedlich saugfähige Be- Mit der Erfindung sollen die bislang bei der Bereiche der Plattenoberfläche entgegengewirkt, wenn- schichtung von Flächengebilden mit einem Filmübergleich auch nicht vollständig, wie sich aus der Not- zug aus einem thermogehärteten Harz bestehenden wendigkeit des Auftragens einer Polyester-Zwischen- 60 Nachteile beseitigt werden, indem ein Beschichtungsschicht auf die Plattenoberfläche ergibt. In dieser verfahren geschaffen wird, welches es gestattet, die Hinsicht tritt also eine Verbesserung ein. Flächengebilde in einem Arbeitsgang mit gleichmäßi-Dennoch konnte auch das Verfahren gemäß der gen Filmüberzügen vorgegebener Schichtstärke zu schweizerischen Patentschrift 336191 zu keinem versehen, die nicht in unterschiedlich saugfähige praktischen Erfolg gebracht werden, und zwar vor- 65 Oberflächenbereiche einsinken und die auch keine wiegend aus zwei Gründen. Erstens müssen auch langen Standzeiten bis zur endgültigen Aushärtung nach diesem Verfahren, wegen der Gefahr einer BIa- benötigen,
senbildung infolge des Gehaltes der Harzmischung Zur Lösung dieser Aufgabe ward erfindungsgemäß

vorgeschlagen, daß das thermoreaktive Harz in fe- fahrens liegt in der leichten und außerordentlich gester, von leicht verdampfbaren Bestandteilen freier nauen Steuerung der Schichtdicke des Filmüberzu-Form kontinuierlich in den Walzenspalt zweier ge- ges. Die Schichtdicke wird ganz einfach nur durch genläufiger Heizwalzen eindosiert und dort durch Einstellung des Walzenspaltes geregelt, was sich Schmelzen bei Einstellung der Walzentemperatur 5 ohne jegliche Schwierigkeiten durchführen läßt. Da- und der Verweilzeit in einer« viskosen Zustand über- bei lassen sich hohe und geringe Schichtdicken (bis führt wird, dann der zum Walzenspalt austretende hinunter zu einem Auftrag von 20 g/m², was mit kei-FiIm von der einen dieser Walzen abgenommen, auf nem anderen Beschichtungsverfahren möglich ist) in das Flächengebilde übertragen und zur Erstarrung gleicher Weise reproduzierbar erzeugen, und es ist in gebracht wird und danach durch kurzzeitige Einwir- io jedem Fall sichergestellt, daß auch die Schichtdicke kung von Wärme und Druck endgültig ausgehärtet des Filmüberzuges über die gesamte Oberfläche der wird. Spanplatte konstant ist. Auch haben Schwankungen

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich somit in der Viskosität des auf der Schmelzwalze gebildevon der Verwendung von Gießharzen frei und geht ten Films keinen Einfluß auf die Schichtdicke, diese statt dessen von einem Schmelzharz aus, welches in 15 bleibt bei gleichbleibendem Walzenspalt unabhängig fester Form in dem Spalt zweier Schmelzwalzen ein- von etwaigen Viskositätsschwankungen konstant,
dosiert wird. Dort wird es aufgeschmolzen, wobei Von der Art und Ausbildung der Schmelzwalzen eine gewisse Vorpolymerisation eintritt und auf jeden ist das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig. Fall das Harz in einen viskosen Zustand überführt Auch kann der auf der Schmelzwalze gebildete Film wird. Im viskosen Zustand bUdet das Harz auf einer ao entweder direkt oder über eine zwischengeschaitete oder beiden Schmelzwalzen einen filmartigen Über- Offset-Walze auf das Flächengebilde übertragen werzug, der auf das Flächengebilde übertragen wird. Im den. Weiterhin bestehen auch hinsichtlich des verGegensatz zu einem Gießharz ist bei dem Schmelz- wendeten thermoreaktiven Harzes keine Beschränharz dieser viskose Zustanc' jedoch nur bei erhöhter kungen, sofern nur die Forderung erfüllt ist, daß das Temperatur und nicht bei Zimmertemperatur bestän- as Harz keine leicht verdampfbaren Bestandteile entdig. Daher erstarrt ein aus dem viskosen Schmelzharz hält.

bestehender filmartiger Überzug beim Auftragen auf Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des er-

die zu beschichtende Fläche, also beispielsweise die findungsgemäßen Verfahrens näher erläutert:

Spanplatte, praktisch augenblicklich zu einer festen, Ein handelsübliches ungesättigtes festes Polyester-

nicht mehr klebrigen Masse, und zwar einfach in- 30 harz (welches durch Kondensation von Phthalsäure

folge der Abkühlung, die er auf der gegenüber der oder Isophthalsäure mit Äthylenglykol gebildet

Walzenoberfläche kälteren Oberfläche der Span- wurde) wird auf einem Mischwalzwerk zum Schmel-

platte erleidet. Danach benötigt der Filmüberzug zen gebracht und mit 30% N-Vinylcarbazol oder

noch eine kurzzeitige Einwirkung einer Wärme- präpolymerisiertem Diallylphthalat versetzt,

quelle, z. B. eines Infrarotstrahlers oder einer Hoch- 35 Anschließend erfolgt bei möglichst niedriger Tem-

frequenzheizung, sowie die Einwirkung einer Druck- peratur die 2 %ige Zugabe eines Katalysators in

walze zwecks Verdichtung. Form von Benzoylj«roxid oder Dicumylperoxid zu-

Diese sofortige Erstarrung des Schmelzfilmes ver- sammen mit 0,2 % Inhibitor wie z. B. Hydrochinon, hindert mit Sicherheit jegliches Eindringen von Harz Die Mischung wird unterhalb der Zersetzungstempein unterschiedlich saugfähige Bereiche der m be- 40 ratur des Peroxides, vorzugsweise zwischen 60 und schichtenden Oberfläche, und diese sofortige xirstar- 120° C vorgenommen. Nach erfolgter homogener rung des Schmelzfilmes macht es auch möglich, die Durchmischung aller Komponenten werden der gebeschichteten Flächengebilde unmittelbar im An- schmolzenen Mischung 30 bis 50 Gewichtsprozent Schluß an das Aufbringen des Filmüberzuges beliebig Füllstoffe und Pigmente, wie Holzmehl, Kalciumcarweiter zu verarbeiten. Beispielsweise können sofort, 45 bonat oder Titandioxid zugemischt. Die Mischung sogar noch vor der Restaushärtung, Spanplatten ge- wird danach erkalten gelassen und durch Vermählen stapelt und flexible Flächengebilde aufgerollt wer- in ein rieselfähiges Produkt übergeführt,
den. Dadurch ist es möglich, ohne besonderen Platz- Das so erhaltene körnige thermoreaktive Harz bedarf ein Zwischenlager einzurichten und damit die wird über eine Dosiervorrichtung in den Walzenspalt Beschichtungsanlage unabhängig von den Taktzeiten 50 zweier gegenläufiger, auf 120° C geheizter Walzen der Aushärtungsanlage zu machen. Außerdem ist es gegeben, wo es aufgeschmolzen wird und während dadurch auch möglich, in der Aushärtungsanlage der Verweilzeit im "Walzenspalt der Vorpolymerisaz. B. Etagenpressen zu verwenden, die ein schnelles tion unter Zunahme der Viskosität unterworfen wird, und platzsparendes Arbeiten gestatten. Der Grad der Vorpolymerisation kann einerseits

Wichtig ist für das erfindungsgemäße Verfahren 55 durch. Veränderung der Walzentemperatur und an-

die Forderung, daß das Schmelzharz frei von Lö- dererseits durch Veränderung der Verweilzeit im

sungsmitteln oder sonstigen leicht flüchtigen Kompo- Walzspalt genau reguliert werden. Das thermoreak-

nenten sein muß. Dadurch besteht keine Gefahr einer tive Harz legt sich dabei in Form eines viskosen FiI-

Blasenbildung, so daß hohe Temperaturen und damit mes um eine oder beide Walzen und wird entweder

entsprechend kurze Zeiten (Größenordnung Sekun- 60 direkt oder über eine Drittwalze, die vorzugsweise

den) für die endgültige Aushärtung möglich sind. mit Silikongummi belegt ist, aiuf z. B. eine Spanplatte

Diese kurzen Zeiten wiederum verhindern, daß sich übertragen.

die Flächengebilde während der Aushärtung nen- Der so auf die Spanplatte aufgebrachte Filmüber-

nenswert miterwärmen und dabei eventuell Dämpfe zug wird anschließend im Hochfrequenzfeld oder

abgeben, die ebenso wie ausdampfende Lösungsmit- 65 durch Wärmestrahlung kurzzeitig auf 200° C er-

tel die Qualität des Filmüberzuges beeinträchtigen wärmt, und anschließend durch eine gekühlte oder

würden. beheizte Druckwalze unter hohem Druck verdichtet,

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver- mattiert oder poliert, um beim Abkühlen mit der

Spanplatte fest verbunden zu werden. Je nach der erforderlichen Aushärtezeit und Durchlaufgeschwindigkeit kann auch noch eine weitere Wärmeeinwirkung zur vollständigen Aushärtung vorgesehen werden.

Nach der Aushärtung ist der auf ungefähr 200° C erhitzte Filmüberzug noch plastisch und kann bei Bedarf mittels gekühlter Druck- und Gegendruckwalzen oberflächlich geprägt, mattiert oder auf Glanz gebracht werden. Nach der Abkühlung ergibt sich ein wärmebeständiger Überzug, der z. B. unter der

Einwirkung der Schwabbelscheibe zwecks Erzielung einer hochglänzenden Oberfläche nicht erweicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur aui die Beschichtung steifer Flächengebilde wie Spanplatten, Bleche oder ähnlicher Platten beschränkt. Es können auch flexible Flächengebilde, wie Synthesevliese, vorimprägnierte Papiere, metall- oder hitzebeständige Kunststoff-Folien befilmt werden. Je nach dein gewählten Vemetzungsgrad kann der zu erzielende Filmüberzug mehr oder weniger flexibel, elastisch oder hart und spröde gestaltet werden.

709 636/45

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Beschichtung von starren oder flexiblen Flächengebilden, insbesondere von Holz oder holzartigen Materialien, mit einem Filmüberzug aus einem ausgehärteten thermoreaktiven Harz, wöbe, das thermoreaktive Harz zunächst auf einer Trägerfläche zu einem Film geformt wird, welcher anschließend auf das Flächengebilde übertragen und ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoreaktive Harz in fester, von leicht verdampfbaren Bestandteilen freier Form kontinuierlich in den Walzenspalt zweier gegenläufiger Heizwalzen eindosiert und dort durch Schmelzen bei Einstellung der Walzentemperatur und der Verweilzeit in einen viskosen Zustand überführt wird, dann der zum Walzenspalt austretende Film von der einen dieser Walzen abgenommen, auf das Flächengebilde übertragen und zur Erstarrung gebracht wird und danach durch kurzzeitige Einwirkung von Wärme und Druck endgültig ausgehärtet wird.