DE2927746B1 - Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Fertigeffektfilmes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines dekorativen FertigeffektfilmesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines dekorativen Fertigeffektfilmes auf der Basis von
Trägerbahnen aus Papier, die im Papier Kondensationsharze und gegebenenfalls zusätzlich Polymerisationsharze in gleichmäßiger Verteilung in einer zur Erzielung
der Spaltfestigkeit ausreichenden Menge enthalten, und Beschichten oder Bedrucken dieser Trägerbahnen mit
einem gegebenenfalls härtbaren Acrylatharz und anschließendes Erhitzen der beschichteten Trägerbahnen
bis zur Erreichung eines Darrwertes ^ 6 Gew.-%.
Unter Fertigeffektfilmen versteht man Kunstharz aufweisende Vergütungsbahnen, die bereits bei der
Herstellung drucklos ausgehärtet worden sind und vom Verarbeiter auf die Oberfläche von Holzwerkstoff platten
in Furnierpressen mit einem Druck von 0,3 bis 1,5 N/mm2 aufgeleimt werden. Dabei ist es möglich, die
aufgeleimten Fertigeffektfilme überzulackieren.
Fertigeffektfilme weisen in der Regel eine Trägerbahn aus Papier auf, die zur Erzielung der Spaltfestigkeit
mit einem Kondensationsharz durchsetzt ist. Als Kondensationsharze verwendet man Harnstoff- oder
Melaminformaldehydharze. Diese können in Form ihrer Lösung dem Papier bei seiner Herstellung, d.h. dem
Papierbrei in der Papiermaschine, zugesetzt werden. Meist tränkt man jedoch die fertigen Papierbahnen mit
den wäßrigen Lösungen der Kondensationsharze.
Den Kondensationsharzen können gegebenenfalls Polymerisatiönsharze, insbesondere Acrylatharze, zugesetzt
werden. Diese Acrylatharze können duroplastisch oder thermoplastisch sein. Verwendet man härtbare
Acrylatharze, enthalten diese reaktive Gruppen, wie z. B. Glycidylestergruppen, N-Methylolmethacrylamidgruppen
oder Carboxylgruppen. Dabei können die Acrylatpolymerisate durch Reaktion dieser Gruppen
miteinander oder mit den reaktiven Gruppen der Harnstoff- oder Melaminformaldehydharze reagieren.
Vorzugsweise verwendet man solche Acrylatharze, die Glastemperaturen S 100C besitzen,
Die Kondensationsharze und gegebenenfalls Polymerisationsharze
enthaltenden Trägerbahnen werden dann mit Dispersionen oder Lösungen von Acrylatharzen
beschichtet. Vorzugsweise verwendet man härtbare Acrylatharze mit Glasübergangstemperaturen von
2:20° C, da diese mechanisch und thermisch belastbarere
Oberflächenschichten ergeben. Die mit Kondensationsharz und gegebenenfalls Polymerisationsharz
durchsetzte und mit Acrylatharz beschichtete Trägerbahn wird nun in einem Trockenkanal unter Überleiten
von Umluft so lange getrocknet, bis ihr Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, der sogenannte Darrwert, auf
^6 Gew.-°/o gesunken ist. Hierdurch ist sichergestellt,
daß die durch die Tränkung und Beschichtung eingebrachten Flüssigkeitsmengen abgedampft sind und
die Kondensation oder Polymerisation der härtbaren Harze auf den gewünschten Wert gebracht worden ist
Bei der späteren Verleimung auf die zu vergütende Holzwerkstoffplatte erfolgt dann praktisch keine
weitere Aushärtung der Fertigeffektfilme.
Die Tränkung und Beschichtung von Trägerbahnen erfolgt üblicherweise in Vorrichtungen, bei denen die
Trägerbahnen durch die in einer Tränkwanne befindliche Lösung oder Dispersion des Tränk- oder Beschichtungsharzes
gezogen werden oder auf der Oberfläche einer solchen Lösung unter Aufnahme der Harzlösung
schwimmen. Danach wird der Harzauftrag durch Walzen oder Rakelvorrichtungen egalisiert und gegebenenfalls
ein Überschuß abgestreift. Die Beschichtung kann ein- oder mehrschichtig aufgebracht werden.
Genügen relativ dünne Schichten, können die Acrylatharze auch auf die Trägerbahnen aufgedruckt werden.
In jüngster Zeit hat man begonnen, Fertigungsmethoden aus der Drucktechnologie zum Aufbringen von
Harz auf Trägerbahnen einzusetzen. Diese Arbeitsweise war nicht naheliegend, da das Tränken bzw. Beschichten
von Papieren für die Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffplatten und das Bedrucken von Papieren
unterschiedlichen technologischen Bereichen angehören. Der mit der Imprägnierung und Beschichtung von
Papieren vertraute Fachmann hat üblicherweise keine Erfahrungen mit dem Bedrucken von Papieren und
umgekehrt kennt der Druckfachmann kaum Imprägnier- und Beschichtungsverfahren. Durch die Kombination
dieser beiden verschiedenen Technologien gelingt es jedoch, vorteilhafte Effekte zu erreichen.
Man war zunächst der Meinung, daß man nur leichtgewichtige Papiere, sogenannte Dünnpapiere, mit
geringem Harzgehalt auf einer Druckmaschine mit zusätzlichen Harzschichten versehen könnte. So ist z. B.
in der DE-AS 27 27 312 ein Verfahren zur Herstellung von spaltfesten, dekorseitig ausgehärtetes Kunstharz
aufweisenden Vergütungsbahnen auf der Basis von Dünnpapieren beschrieben, wobei auf die für den
Dekordruck bestimmte Seite des Dünnpapieres zuerst die Lösung oder Dispersion eines härtbaren Imprägnierharzes
in solchen Mengen aufgebracht wird, daß das Harz nicht bis zur Rückseite des Papieres
durchdringt, sodann nach Trocknung des imprägnierten Dünnpapieres dieses dekorativ bedruckt und gegebenenfalls
nach Aufbringen einer Zwischenschicht mit der Lösung oder Dispersion eines härtbaren Harzes
beschichtet, sodann den erhaltenen Film trocknet und aushärtet. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß auf ein Dünnpapier mit einem Flächengewicht 5=60 g/m2 das Imprägnierharz in einer Menge von
mindestens 8% (bezogen auf Papiergewicht), jedoch nicht so viel, daß das Harz durchschlägt, mittels des
Druckwerkes einer Druckmaschine aufgebracht wird.
ORIGINAL INSPECTED
Bei diesem Verfahren bot sich die Verwendung einer Druckmaschine aus zwei Gründen an: Einerseits mußte
auf das Dünnpapier nur eine relativ geringe Menge Imprägnierharz aufgebracht werden, zum anderen
betrug das Flächengewicht des Papieres höchstens 60 g/m2, so daß trotz des aufgebrachten und im Papier
enthaltenen Harzes die Flexibilität des Papieres in solchem Maße sichergestellt war, daß eine Bedruckung
im Druckwerk einer Druckmaschine möglich erschien.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auch solche Fertigeffektfilme, die in üblicher
Weise getränkt und beschichtet sind, mit einer Oberflächenschicht zu versehen, um die bekannten
Nachteile derartiger Fertigeffektfilme zu vermeiden. Ein besonderer Nachteil der üblichen Fertigeffektfilme
besteht darin, daß sie häufig zum Verkleben neigen, wenn man die mit Fertigeffektfilmen verleimten, noch
warmen Holzwerkstoffplatten den Heizpressen entnimmt und in Stapeln lagert. Ist hingegen eine
ausreichende Blockfreiheit gewährleistet, dann ergeben sich oft Probleme bei der nachträglichen Lackierung der
Oberflächen durch mangelnde Haftung des Decklackes. Außerdem sind die Oberflächen mechanisch verletzlich.
Durch das Aufbringen eines Decklackes soll sowohl die Verklebungsneigung beseitigt als auch gleichzeitig eine
harte, mechanisch beanspruchbare Oberfläche gebildet werden.
Im Gegensatz zur Lehre der DE-AS 27 27 312 soll dabei aber der Decklack auf Fertigeffektfilme aufgebracht
werden, bei denen das ausgehärtete Kondensa- jo tions- und gegebenenfalls Polymerisationsharz gleichmäßig
über den gesamten Querschnitt der Trägerbahnen und in einer solchen Menge enthalten ist, daß das
Papier spaltfest ist. Während nach der Lehre der DE-AS 27 27 312 das Imprägnierharz nur in einer solchen
Menge aufgebracht wird, daß es nicht zur Rückseite durchschlägt, sollen erfindungsgemäß Fertigeffektfüme
behandelt werden, bei denen das Imprägnierharz bis zur Rückseite durchgedrungen ist und bei denen keine
Begrenzung für das Papiergewicht vorgesehen ist. Dies ist insbesondere bei Fertigeffektfilmen notwendig, die
Trägerbahnen aus Papier mit einem Flächengewicht von 80 bis 120 g/m2 enthalten; bei Flächengewichten
> 60 g/m2 reicht die nach der DE-AS 27 27 312 erzielte
Spaltfestigkeit nicht aus, um alle anwendungstechnisehen Anforderungen zu erfüllen.
Diese Aufgabe wird nun bei dem eingangs angegebenen Verfahren zur Herstellung eines dekorativen
Fertigeffektfilmes erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die so nach dem Erhitzen erhaltenen Trägerbahnen
mittels dosiertem Walzenauftrag mit 2 bis 10 g/m2 Festharz in Form einer Lösung eines Decklackes aus
Nitrocelluloselack oder säurehärtendem, nitrocellulosehaltigem Lack bedruckt.
Vorzugsweise bedruckt man die Trägerbahnen mit 2 b's 6 g/m2 an Festharz in Form einer Lösung des
Decklackes.
Unter Drucken mit dosiertem Walzenauftrag ist dabei ein Verfahren zu verstehen, bei dem eine Walze in
eine Wanne mit der Lösung des Decklackes taucht, mit bo
der Lösung befeuchtet wird und diese auf eine zweite Walze, die als Druckwalze wirkt, überträgt. Über diese
zweite Walze wird das Papier geführt, das gegen diese durch eine dritte Walze gedrückt wird.
Es war zwar schon üblich, imprägnierte Trägerbah- es nen auch mittels Walzenauftragswerken zu beschichten
(vgl. z.B. Coating 1977, Heft 12, Seite 332, und Kunststoffe, 59 (1969), Seite 647). Eine Beschichtung
unterscheidet sich aber verfahrenstechnisch von einem Druckvorgang, so daß beide Arbeitsweisen nicht
miteinander vergleichbar sind. So ist es mittels der üblichen Beschichtungstechnologie kaum möglich, derartig
geringe Mengen eines Decklackes wie erfindungsgemäß gleichmäßig auf die Oberfläche eines Fertigeffektfilmes
aufzubringen. Aus der DE-AS 27 27 312 war zwar bekannt, das Druckwerk einer Druckmaschine
zum Aufbringen kleiner Mengen Harz zu verwenden, jedoch verwendet man entsprechend der Lehre der
DE-AS 27 27 312 Dünnpapiere, die man nur teilweise und vorsichtig mit dem Imprägnierharz behandelt hat,
wobei man dafür Sorge zu tragen hatte, daß das Harz nicht bis zur Rückseite des Papieres durchschlug.
Hierdurch war sichergestellt, daß die Papiere eine hohe Flexibilität hatten. Beim erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet man dagegen Trägerbahnen beliebigen Papiergewichtes, bei denen das Imprägnierharz gleichmäßig,
d. h. bis zur Rückseite der Trägerbahn in dieser enthalten ist.
Es bestand für diese Trägerbahnen die Meinung, daß man diese Fertigeffektfilme keinem Druckvorgang
zuführen könne, da man die Fertigeffektfilme hierfür für zu spröde hielt. Es war daher nicht naheliegend, einen
Fertigeffektfilm mit weitgehend ausgehärteten Harzschichten einem Druckvorgang zu unterwerfen, und es
war nicht vorhersehbar, daß die erfindungsgemäß eingesetzten Mengen an Nitrocellulosedecklack die
Oberfläche so abdecken, daß eine Verblockung vermieden wird.
Die Sprödigkeit einer getränkten und beschichteten Filmbahn kann gegebenenfalls dadurch gemindert
werden, daß die Filmbahn vor der Bedruckung auf eine
oberhalb der Raumtemperatur liegende Temperatur von etwa 40 bis 50° C vorgewärmt wird.
Als Decklack verwendet man einen Nitrocelluloselack, dem gegebenenfalls ein säurehärtender Lack
zugesetzt sein kann. Als säurehärtender Lack wird insbesondere ein partiell oder vollständig veräthertes
Aminoplastharz verwendet. Verwendet man Mischungen von Nitrocelluloselack und säurehärtendem Lack
haben sich insbesondere Mischungen im Gewichtsverhältnis 20 :1 bis 1 :2 bewährt.
Als Lösungsmittel für die Decklacke eignen sich die für derartige Lacke bekannten Lösungsmittel, wie z. B.
aromatische Kohlenwasserstoffe, aliphatische Ester, Ketone, niedrige Alkohole sowie deren Gemische,
insbesondere Äthyl- oder Butylacetat, Aceton, Methyläthylketon, Äthanol oder Gemische dieser Lösungsmittel.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, Lösungen zu verwenden, deren Viskosität, gemessen nach DIN
53 211 (4mm-Düse, 200C), 10 bis 40see beträgt.
Vorzugsweise beträgt die Viskosität 15 bis 25 see.
Besonders vorteilhaft ist es, die Trägerbahnen mittels einer Rasterwalze mit dem Decklack zu bedrucken.
Insbesondere bedient man sich hierbei einer Tiefdruckvorrichtung. Dabei wird der in Vertiefungen der
Druckwalze vorhandene Decklack auf das zu bedrukkende Gut, d. h. den Fertigeffektfilm übertragen.
Bei diesem Druckverfahren erhält man keinen zusammenhängenden Film, sondern eine punktförmig,
rasterartig bedruckte Oberfläche. Es war deshalb überraschend, daß dennoch erreicht wird, daß die so
erhaltenen Fertigeffektfilme nach dem Aufleimen und nach der Entnahme aus der Heizpresse, wenn sie in
Stapeln gelagert werden, nicht mehr miteinander verkleben. Gleichzeitig wird eine harte, mechanisch
beanspruchbare Oberfläche geliefert, die hervorragend überlackierbar ist. Es bilden sich an der Grenzfläche
zum Acrylatharz keine störenden optischen Erscheinungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele noch näher erläutert.
Ein mit einem Dekordruck versehenes glattes, gefülltes Papier mit einem Flächengewicht von 80 g/m2,
einem Raumgewicht von 0,82 g/cm3, einem Luftdurchlaß von 400 ml/min, einem Aschegehalt von 18% und
einer Harzaufnahme von 103% wird mit der 50%igen Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes in Wasser
mit 0,2 Gewichtsteilen Ammoniumchlorid vertränkt.
Nach dem Verdampfen des Wassers ergibt sich ein Flächengewicht von 120 g/m2; der Gehalt an flüchtigen
Anteilen beträgt 9,5%.
Die so erhaltene Filmbahn wird oberseitig mit der
wäßrigen 50%igen Dispersion eines vernetzbaren Acrylatcopolymerisates mit einer Mindestfilmbildungstemperatur
von 23° C mit einer Drahtrakel beschichtet. Nach der Trocknung wird ein Film mit einem
Flächengewicht von 144 g/m2 erhalten; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 2,5%.
Auf der Oberseite dieser Filmbahn wird mit einer Rasterwalze mit 50 Linien/cm in einem Druckwerk eine
Beschichtung unter Verwendung einer 18%igen Lösung
eines Gemisches aus 10 Gewichtsteilen Nitrocellulose und 1 Gewichtsteil eines partiell verätherten Harnstoff-Formaldehyd-Harzes
in einem Gemisch von 1 Gewichtsteil Aceton und 3 Gewichtsteilen Äthylacetat mit einer Viskosität von 17 see in einer Menge von 4 g/cm2
(bezogen auf Feststoff) aufgebracht. Das auf diese Weise erhaltene Verfahrensprodukt wird bei 170° C für
20 see getrocknet. Der Film hat jetzt ein Gesamtgewicht
von 147 g/m2; der Gehalt an flüchtigen Anteilen
beträgt 1,8%.
Unter Verwendung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes als Klebmittel wird der Film bei einer
Temperatur von 130° C und einem Druck von 0,5 N/cm2
für 30 see auf eine Spanplatte aufgeleimt.
Die Oberflächenvergütungsschicht erweist sich als spalt- und haftfest und zeigt einen gleichmäßigen, tiefen
Glanz. Zur Lagerung gestapelte, mit diesem Film beschichtete Spanplatten verblocken selbst bei Temperaturen
von 80° C nicht Die Oberfläche ist kratzfest und läßt sich für den Fall von Beschädigungen durch Kratzer
mit für diesen Zweck üblicherweise eingesetzten Lacken mit befriedigender Haftung überlackieren. Die
Eigenschaften der Oberfläche erfüllen die Anforderungen der DIN 68 861 (Anforderungen an Möbeloberflächen)
gemäß Beanspruchungsgruppe C.
Ein mit einem Dekordruck versehenes glattes, gefülltes Papier mit einem Flächengewicht von
106 g/m2, einem Raumgewicht von 0,90 g/cm3, einem Luftdurchlaß von 450 ml/min, einem Aschegehalt von
21 % und einer Harzaufnahme von 87% wird mit dem Gemisch von 85 Gewichtsteilen der 50%igen Lösung
eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes in Wasser mit 0,2 Gewichtsteilen Ammoniumchlorid und 15 Gewichtsteilen einer 50%igen wäßrigen Dispersion eines
selbstvernetzenden, feinteiligen Acrylatcopolymerisates mit einer Mindestfilmbildungstemperatur von 0°C
vertränkt.
Nach dem Verdampfen des Wassers ergibt sich ein Flächengewicht von 155 g/m2; der Gehalt an flüchtigen
Anteilen beträgt 10,2%.
Die so erhaltene Filmbahn wird oberseitig mit der wäßrigen 50% igen Dispersion eines yernetzbaren
Acrylatcopolymerisates mit einer Mindestfilmbildungstemperatur von 27° C mit einer Drahtrakel beschichtet.
Nach der Trocknung wird ein Film mit einem
Flächengewicht von 176 g/m2 erhalten; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 2,4%.
ίο Auf der Oberseite dieser Filmbahn wird mit einer
Rasterwalze mit 50 Linien/cm in einem Druckwerk eine Beschichtung unter Verwendung einer 18%igen Lösung
von Nitrocellulose in einem Gemisch von 1 Gewichtsteil Aceton und 3 Gewichtsteilen Äthylacetat mit einer
Viskosität von 20 see in einer Menge von 4 g/m2 (bezogen auf Feststoff) aufgebracht. Das auf diese
Weise erhaltene Verfahrensprodukt wird bei 170° C für
20 see getrocknet.
Der Film hat jetzt ein Gesamtgewicht von 180 g/m2;
der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 1,8%. Die Verarbeitung des Filmes geschieht wie in Beispiel 1, die
anwendungstechnischen Eigenschaften der Filmoberfläche sind bis auf eine verbesserte Haftung gegenüber den
zur Nachbehandlung eingesetzten Lacken gleich. Die Eigenschaften der Oberfläche erfüllen die Anforderungen
der DIN 68 861 (Anforderungen an Möbeloberflächen) gemäß Beanspruchungsgruppe C.
Ein mit einem Dekordruck versehenes glattes Papier, das durch Zusatz von Äminoplastharz und Acrylatharz
zum Papierbrei in der Papiermaschine spaltfest ausgerüstet wurde, mit einem Flächengewicht von
59 g/m2, einem Raumgewicht von 0,93 g/cm3, einem
Luftdurchlaß von 120 ml/min, einem Aschegehalt von 12% und einer Harzaufnahme von 19%>
wird zweimal unter Zwischentrocknung mit einer härtbaren Acrylatdispersion
mit einer Glasübergangstemperatur von 27° C bedruckt, wobei nach der Trocknung ^in
Flächengewicht von 70,5 g/m2 resultiert; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 5%.
Auf der Oberseite dieser Filmbahn wird mit einer Rasterwalze mit 50 Linien/cm in einem Druckwerk eine
Beschichtung unter Verwendung einer 18% igen Lösung
von Nitrocellulose in einem Gemisch von 1 Gew.-Teil
Aceton und 3 Gewichtsteilen Äthylacetat mit einer Viskosität von 20 see in einer Menge von 4 g/m2
(bezogen auf Feststoff) aufgebracht. Das auf diese Weise erhaltene Verfahrensprodukt wird bei 160° C für
25 see getrocknet.
Der Film hat jetzt ein Gesamtgewicht von 73,8 g/m2; der Gehalt an flüchtigen Anteilen beträgt 4,0%.
Unter Verwendung eines Harnstoff-Formaldehyd-Harzes als Klebmittel wird der Film bei einer
Temperatur von 130°C und einem Druck von 1,5 N/cm2 gegen ein strukturiertes Phenolharz-Laminat auf eine
Spanplatte aufgeleimt.
Die Oberflächenvergütungsschicht erweist sich als spalt- und haftfest und zeigt einen gleichmäßigen, tiefen
Glanz. Zur Lagerung gestapelte, mit diesem Film beschichtete Spanplatten verblocken selbst bei Temperaturen von 80° C nicht. Die Oberfläche ist kratzfest und
läßt sich für den Fall von Beschädigungen durch Kratzer mit für diesen Zweck üblicherweise eingesetzten
Lacken mit guter Haftung überlackieren. Die Eigenschaften der Oberfläche erfüllen die Anforderungen der
DIN 68 861 (Anforderungen an Möbeloberflächen) gemäß Beanspruchungsgruppe C.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Fertigeffektfilmes auf der Basis von Trägerbahnen
aus Papier, die im Papier Kondensationsharze und gegebenenfalls zusätzlich Polymerisatiönsharze in
gleichmäßiger Verteilung in einer zur Erzielung der Spaltfestigkeit ausreichenden Menge enthalten, und
Beschichten oder Bedrucken dieser Trägerbahnen
mit einem gegebenenfalls härtbaren Acrylatharz und anschließendes Erhitzen der beschichteten Trägerbahnen
bis zur Erreichung eines Darrwertes :S6Gew.-%, dadurch gekennzeichnet,
daß man die so erhaltenen Trägerbahnen mittels dosiertem Walzenauftrag mit 2 bis 10 g/m2 Festharz
in Form einer Lösung eines Decklackes aus Nitrocelluloselack oder säurehärtendem, nitrocellu-Iosehaltigem
Lack bedruckt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Trägerbahnen mittels einer Rasterwalze mit dem Decklack bedruckt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trägerbahnen
mittels einer Tiefdruckvorrichtung mit dem Decklack bedruckt.
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