PL198822B1

PL198822B1 - Dekoracyjny papier podłożowy i jego zastosowanie

Info

Publication number: PL198822B1
Application number: PL339072A
Authority: PL
Inventors: Hartmut Schulz
Original assignee: Technocell Dekor Gmbh & Co Kg
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2008-07-31
Also published as: JP3242388B2; CN1330826C; BR0001377A; SI1036881T1; CA2301300A1; DE50008377D1; DE19912149A1; EP1036881A1; CN1268599A; CA2301300C; PT1036881E; EP1036881B1; BR0001377B1; ATE280858T1; JP2000282387A; ES2231060T3; PL339072A1; DE19912149C2

Abstract

Wynalazek dotyczy dekoracyjnego papieru pod lo zowego z masy papierniczej zawieraj acej w lókna masy celulozowej i wype lniacz. Masa papiernicza zawiera mas e celulozow a stanowi ac a mie- szanin e niemodyfikowanej i kationowo modyfikowanej masy celulozowej, przy czym udzia l kationowo modyfikowanej masy celulozowej w ca lej masie celulozowej wynosi co najmniej 5% wagowych. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są dekoracyjny papier podłożowy i jego zastosowanie.

Dekoracyjne materiały powłokowe, tak zwane dekoracyjne papiery podłożowe lub dekoracyjne folie, korzystnie stosuje się do nanoszenia powłok powierzchniowych przy wytwarzaniu mebli i wykonywaniu wewnętrznych robót wykończeniowych. Folie dekoracyjne mają postać wstęgi drukowego lub niedrukowego papieru, impregnowanej żywicą sztuczną albo impregnowanej żywicą sztuczną i poddanej obróbce powierzchniowej. Folie dekoracyjne przykleja się do płyty lub łączy się z nią.

W zależ noś ci od sposobu impregnowania rozróż nia się folie dekoracyjne z cał kowicie impregnowanym rdzeniem papierowym i folie dekoracyjne oparte na preimpregnacie, w których papier jest tylko częściowo impregnowany na linii produkcyjnej w maszynie papierniczej. Laminowane tworzywa sztuczne (laminaty wysokociśnieniowe) to laminaty otrzymane przez sprasowanie w prasie kilku impregnowanych papierów, nałożonych jeden na drugi. Takie laminowane tworzywo sztuczne zazwyczaj zawiera przezroczystą warstwę nawierzchniową, która zapewnia najwyższą odporność powierzchni, dekoracyjny papier impregnowany żywicą sztuczną i papier siarczanowy powlekany żywicą fenolową. Do materiałów stosowanych jako podłoża należą płyty pilśniowe, płyty wiórowe i sklejki.

W przypadku laminatów wytwarzanych w krótkim cyklu produkcyjnym (laminatów niskociś nieniowych) dekoracyjny papier impregnowany żywicą sztuczną sprasowuje się bezpośrednio w prasie z podłożem, np. z płytą wiórową , pod niskim ciśnieniem.

Papier dekoracyjny stosowany w powyższych materiałach powłokowych jest biały lub kolorowy, z dodatkowym nadrukiem lub bez niego.

Takie dekoracyjne papiery podłożowe jako materiały wyjściowe do wytwarzania powyższych materiałów powłokowych muszą spełniać specjalne wymagania, takie jak wysoka nieprzezroczystość dla zapewnienia lepszego krycia podłoża, jednorodność postaci i gramatury arkusza dla zapewnienia równomiernego chłonięcia żywicy, wysoka odporność na światło, wysoka czystość i równomierność barwy dla zapewnienia dobrej powtarzalności nadrukowywanego wzoru, wysoka wodoodporność, zapewniająca bezproblemowy proces impregnacji, odpowiednia chłonność dla zapewnienia wymaganego stopnia nasycenia żywicą, wytrzymałość w stanie suchym podczas procesów powtórnego walcowania w maszynie papierniczej i drukowania w maszynie drukarskiej.

Dekoracyjne papiery podłożowe zazwyczaj zawierają siarczanową masę celulozową o wysokiej białości, przeważnie masę z drewna liściastego, do 45% pigmentów i wypełniaczy, oraz środki zwiększające wytrzymałość w stanie mokrym, środki zwiększające retencję i środki utrwalające. Dekoracyjne papiery podłożowe różnią się od zwykłego papieru o wiele wyższą zawartością wypełniacza, brakiem wewnętrznego lub powierzchniowego zaklejania z użyciem powszechnie stosowanych w papiernictwie znanych środków zaklejających, takich jak dimery alkiloketenów.

Nieprzezroczystość należy do najważniejszych właściwości dekoracyjnego papieru podłożowego. Charakteryzuje ona zdolność krycia podłoża. W celu zapewnienia wystarczającej nieprzezroczystości do masy włóknistej dodaje się duże ilości wypełniaczy. Dla zapewnienia dobrej retencji wypełniacza w arkuszu do masy papierniczej dodaje się róż ne ś rodki zwię kszają ce retencję . Jednak przy wzroś cie zawartości pigmentów i wypełniaczy pogarsza się wytrzymałość papieru i podatność na impregnację.

Wytrzymałość dekoracyjnego papieru podłożowego, zwłaszcza wytrzymałość w stanie suchym, ma istotne znaczenie w procesie ciągłym, podczas przepuszczania przez maszynę drukarską lub podczas powtórnego walcowania w maszynie papierniczej.

Przy stosowaniu układów żywic rozpuszczalnych w wodzie do impregnacji papierów dekoracyjnych istotne znaczenia ma wytrzymałość na rozciąganie w stanie mokrym. Wytrzymałość na rozciąganie w stanie mokrym określa się jako zdolność do obciążania mechanicznego w stanie mokrym. Zazwyczaj wpływa się na nią podczas wytwarzania papieru przez dodawanie środków zwiększających wytrzymałość w stanie mokrym.

Znane dekoracyjne papiery podłożowe trzeba stale ulepszać, ponieważ trudno jest spełnić równocześnie wszystkie wymagania stawiane dekoracyjnym papierom podłożowym. Odnosi się to w szczególności do takich właściwości papieru podłożowego, jak nieprzezroczystość i wytrzymałość.

Istniało zatem zapotrzebowanie na dekoracyjny papier podłożowy o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, wysokiej nieprzezroczystości i zadowalającej chłonności (podatności na impregnację).

Papier o wymaganych właściwościach uzyskano dzięki zastosowaniu odpowiednio modyfikowanej masy celulozowej.

PL 198 822 B1

Wynalazek dotyczy dekoracyjnego papieru podłożowego z masy papierniczej zawierającej włókna masy celulozowej i wypełniacz, oraz ewentualnie zwykłe środki pomocnicze, charakteryzującego się tym, że masa papiernicza zawiera masę celulozową stanowiącą mieszaninę niemodyfikowanej i kationowo modyfikowanej masy celulozowej, przy czym udział kationowo modyfikowanej masy celulozowej w całej masie celulozowej wynosi co najmniej 5% wagowych.

Korzystnie kationowo modyfikowana masa celulozowa wykazuje skuteczny ładunek kationowy 20-300 mmoli/kg.

Korzystnie papier według wynalazku zawiera włókna masy celulozowej modyfikowane czwartorzędowymi związkami amoniowymi zawierającymi grupy glicydylowe.

Korzystnie kationowo modyfikowaną masę celulozową stanowi krótkowłóknista masa celulozowa.

Korzystnie masa papiernicza zawiera środki zwiększające wytrzymałość w stanie mokrym w ilości 0,3-2% wagowych w przeliczeniu na masę celulozową.

Korzystnie wypełniacz stanowi ditlenek tytanu, węglan wapnia, kaolin, talk lub ich mieszanina.

Wynalazek dotyczy również zastosowania dekoracyjnego papieru podłożowego zdefiniowanego powyżej do wytwarzania papieru dekoracyjnego lub folii dekoracyjnej.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że taki dekoracyjny papier podłożowy wykazuje zwiększoną wytrzymałość w stanie suchym, nawet bez dodawania środka zwiększającego wytrzymałość w stanie suchym do zawiesiny masy papierniczej. Dodatek kationowo modyfikowanej masy celulozowej nie powoduje pogorszenia innych ważnych właściwości dekoracyjnego papieru podłożowego, takich jak podatność na impregnację i nieprzezroczystość.

Do kationowo modyfikowanych mas celulozowych należą masy znane z DAS PAPIER, wydanie 12 (1980), str. 575-579. Ich zastosowania w dekoracyjnych papierach podłożowych oraz osiąganego dzięki temu zwiększenia wytrzymałości nie można wywnioskować ze znanego stanu techniki.

Masa celulozowa zawiera kationowo modyfikowane włókna celulozowe w ilości co najmniej 5% wagowych w przeliczeniu na całość masy celulozowej. Stwierdzono, że korzystny jest udział kationowo modyfikowanej masy celulozowej w całej masie celulozowej wynoszący 10-50% wagowych, zwłaszcza 10-20% wagowych.

W szczególności kationowo modyfikowana masa celulozowa zawarta w masie papierniczej wykazuje skuteczny ładunek kationowy w zakresie 20-300 mmoli/kg masy celulozowej, oznaczany zgodnie z metodą wewnętrzną 4 Politechniki w Darmstadt. Korzystne są włókna masy celulozowej o gęstości ładunku 30-200 mmoli/kg, zwłaszcza 30-100 mmoli/kg. Określenie „skuteczny ładunek kationowy oznacza gęstość ładunku mierzoną względem gęstości ładunku niekationizowanej masy celulozowej. Gęstość ładunku zależy od jakości użytego środka kationowego. Ilość środka kationizującego może wynosić 0,005-200 g/kg masy celulozowej.

Włókna masy celulozowej można modyfikować kationowo w reakcji włókien z epichlorohydryną i aminą trzeciorzędową, albo w reakcji z czwartorzędowymi chlorkami amoniowymi, takimi jak chlorek chlorohydroksypropylotrimetyloamoniowy lub chlorek glicydylotrimetyloamoniowy.

Włókna masy celulozowej można również kationizować drogą rodnikowego szczepienia naładowanych monomerów, np. chlorku [2-(metakryloiloksy)etylo]trimetyloamoniowego (TMAEMA) obojętnymi komonomerami, takimi jak akryloamid.

Korzystnie stosuje się włókna masy celulozowej modyfikowane kationowo drogą reakcji addycji pomiędzy czwartorzędowymi związkami amoniowymi zawierającymi glicydylowe grupy funkcyjne i grupami hydroksylowymi celulozy.

Niemodyfikowaną masę celulozową i kationowo modyfikowaną masę celulozową stanowią korzystnie krótkowłókniste masy celulozowe o średniej długości włókien 0,5-0,7 mm, lecz można również stosować długowłókniste masy celulozowe lub mieszaniny obydwu typów masy celulozowej. Krótkowłókniste masy stanowią np. masy z drzew liściastych, topoli, buku i eukaliptusa, korzystnie z eukaliptusa. Wartość chudości masy celulozowej wynosi korzystnie 30-45 °SR.

Do odpowiednich wypełniaczy należą ditlenek tytanu, zwłaszcza typu rutylu, siarczek cynku, węglan wapnia, kaolin, talk i ich mieszaniny. Szczególnie korzystny jest ditlenek tytanu typu rutylu, poddany obróbce powierzchniowej z użyciem Al2O3. Zawartość wypełniacza w podłożowym papierze dekoracyjnym może wynosić do 55% wagowych, zwłaszcza 20-45% wagowych.

Środki zwiększające wytrzymałość w stanie mokrym, takie jak żywice melaminowo/formaldehydowe, pochodne poliaminowe lub pochodne poliamidowe, dodaje się w ilościach 0,3-2% wagowych w przeliczeniu na ilość masy celulozowej.

PL 198 822 B1

Dekoracyjny papier podłożowy może zawierać dodatkowe substancje, takie jak organiczne i nieorganiczne pigmenty barwiące, barwniki, rozjaś niacze optyczne i dyspergatory, które dodaje się przy wytwarzaniu dekoracyjnego papieru podłożowego z zawiesiny masy papierniczej.

Dekoracyjne papiery podłożowe według wynalazku wytwarza się znanym sposobem w maszynie papierniczej jako wyroby o gramaturze w zakresie 50-200 g/m². W tym celu mieszaninę zawierającą kationowo modyfikowaną masę celulozową i niemodyfikowaną masę celulozową rafinuje się do osiągnięcia stopnia chudości 30-45°SR, przy zawartości części stałych wynoszącej 2-4% wagowych. Wypełniacz i środek zwiększający wytrzymałość w stanie mokrym dodaje się w mieszarce rurowej i dokładnie miesza się z masą celulozową. Otrzymaną w ten sposób gęstą masę rozcieńcza się do zawartości części stałych około 1% oraz, w razie potrzeby, łączy się z dodatkowymi środkami pomocniczymi, takimi jak środki zwiększające retencję, środki przeciwpieniące, siarczan glinu i ewentualnie środki zwiększające wytrzymałość w stanie mokrym. Tę rozcieńczoną masę kieruje się na część sitową poprzez skrzynkę wlewową maszyny papierniczej. Powstaje włóknista wstęga; dekoracyjny papier podłożowy otrzymuje się po odwodnieniu, a następnie wysuszeniu.

W celu otrzymania dekoracyjnych papierów, dekoracyjne papiery podło żowe impregnuje się lub nasyca dyspersjami żywic sztucznych, powszechnie stosowanych w tym celu. Do takich dyspersji żywic sztucznych należą dyspersje na bazie poliakrylanów lub polimetakrylanów, polioctanu winylu, polichlorku winylu oraz roztworów żywic sztucznych na bazie prekondensatów fenolowo/formaldehydowych, mocznikowo/formaldehydowych lub melaminowo/formaldehydowych, albo ich zgodnych mieszanin.

Impregnację można również przeprowadzić w prasie do zaklejania w maszynie papierniczej. Dekoracyjny papier podłożowy można impregnować w taki sposób, że papier nie zostanie w całości zaimpregnowany. Takie dekoracyjne papiery określa się również jako preimpregnaty. W takim przypadku ilość żywicy wprowadzonej do dekoracyjnego papieru podłożowego drogą impregnacji wynosi 25-30% wagowych w przeliczeniu na masę papieru.

Po wysuszeniu nasycony papier można również polakierować lub nadrukować, a następnie nanieść na podłoże, takie jak płyta drzewna. Produkty lakierowane oraz, w razie potrzeby, nadrukowane, ogólnie określa się jako folie dekoracyjne.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady. Procentowe udziały wagowe odnoszą się do ilości masy celulozowej, o ile nie zaznaczono inaczej.

P r z y k ł a d 1

Masę celulozową, zawierającą 16,7% wag. eukaliptusowej masy celulozowej modyfikowanej chlorkiem glicydylotrimetyloamoniowym (Quab® 151), o gęstości ładunku 34,8 mmola/kg, oraz 83,3% wag. zwykłej eukaliptusowej masy celulozowej o średniej długości włókien 0,7 mm, poddano rafinacji przy zawartości części stałych 3%, do osiągnięcia stopnia chudości 33°SR. Następnie do zawiesiny masy celulozowej dodano 100% TiO2 (rutyl, d = 3,9 g/cm³) i 2% wag. żywicy poliamido/poliaminoepichlorohydrynowej i wytworzono z niej papier podłożowy o gramaturze 97 g/m².

P r z y k ł a d 2

Masę celulozową, zawierającą 50% wag. eukaliptusowej masy celulozowej modyfikowanej chlorkiem glicydylotrimetyloamoniowym, o gęstości ładunku 34,8 mmola/kg, oraz 50% wag. zwykłej eukaliptusowej masy celulozowej, poddano rafinacji przy zawartości części stałych 3%, do osiągnięcia stopnia chudości 33°SR. Następnie do zawiesiny masy celulozowej dodano inne substancje wymienione w przykładzie 1 i wytworzono z niej papier podłożowy o gramaturze 95 g/m².

P r z y k ł a d 3

Masę celulozową, zawierającą 16,7% wag. eukaliptusowej masy celulozowej modyfikowanej chlorkiem glicydylotrimetyloamoniowym (Quab® 151), o gęstości ładunku 65,5 mmola/kg, oraz 83,3% wag. zwykłej eukaliptusowej masy celulozowej, poddano rafinacji przy zawartości części stałych 3%, do osiągnięcia stopnia chudości 38°SR. Następnie do zawiesiny masy celulozowej dodano inne substancje wymienione w przykładzie 1 i wytworzono z niej papier podłożowy o gramaturze 95 g/m².

P r z y k ł a d 4

Masę celulozową, zawierającą 16% wag. eukaliptusowej masy celulozowej modyfikowanej chlorkiem 3-chloro-2-hydroksypropylodimetylododecyloamoniowym (Quab® 342), o gęstości ładunku 56,5 mmola/kg, oraz 84% wag. zwykłej eukaliptusowej masy celulozowej, poddano rafinacji przy zawartości części stałych 3%, do osiągnięcia stopnia chudości 39°SR. Następnie do zawiesiny masy celulozowej dodano inne substancje wymienione w przykładzie 1 i wytworzono z niej papier podłożowy o gramaturze 95 g/m².

PL 198 822 B1

P r z y k ł a d 5

Masę celulozową, zawierającą 16,7% wag. eukaliptusowej masy celulozowej modyfikowanej chlorkiem 2-(metakryloiloksy)etylotrimetyloamoniowym, o gęstości ładunku 153,7 mmola/kg, oraz 83,3% wag. zwykłej eukaliptusowej masy celulozowej, poddano rafinacji w sposób podany w przykładzie 1 i wytworzono z niej podłożowy papier o gramaturze 96 g/m², z użyciem tych samych substancji (pigmentu i środka zwiększającego wytrzymałość w stanie mokrym).

P r z y k ł a d 6 (porównawczy)

Do zawiesiny masy celulozowej stanowiącej w 100% zwykłą eukaliptusową masę celulozową, o zawartości części stałych 3% i chudości włókien celulozowych 36°SR, dodano składniki takie jak ₂ w przykładzie 1 i wytworzono z niej papier podłożowy o gramaturze 94 g/m².

Badanie dekoracyjnych papierów podłożowych otrzymanych w powyższych przykładach.

Do oceny gotowych dekoracyjnych papierów podłożowych zastosowano następujące metody badań.

Pomiar ładunku kationowego w masie celulozowej

Pomiary wykonywano zgodnie z metodą wewnętrzną 4 Politechniki w Darmstadt. Metodą pomiaru opracowaną do oznaczania grup kationowych w masach celulozowych jest metoda kolorymetryczna. W metodzie kolorymetrycznej stosuje się barwne jony oranżu metylowego do zobojętniania ładunków we włóknach i na włóknach. Następuje wówczas wyczerpywanie jonów barwnika z roztworu. Ten spadek stężenia wykrywa się z użyciem spektrometru UV. Ilość oranżu metylowego zaadsorbowanego przez grupy kationowe wylicza się z różnicy pomiędzy ilością oranżu metylowego oznaczonego kolorymetrycznie w ślepej próbie i pozostałością w próbce. Zawartość grup kationowych podaje się w mmolach/kg masy celulozowej.

Chłonność żywicy [%]

Celem tego testu jest ocenienie zdolności papieru dekoracyjnego do chłonięcia żywicy melaminowej. W tym celu dwa paski papieru (15 x 100 mm) zanurzono w żywicy melaminowej o masie cząsteczkowej 550, bibułę umieszczono pomiędzy dwoma paskami na płaskiej powierzchni, obciążono odważnikiem na 15 s i ponownie zważono. Chłonność żywicy wylicza się jako procentowy przyrost wagi.

Nieprzezroczystość

Nieprzezroczystość jest miarą przepuszczalności światła przez papier. Mierzy się ją badając paski papieru o wymiarach 8 x 8 cm, z użyciem kolorymetru Elrepho 2000.

Wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym

Ten test wykonuje się w celu oznaczenia wytrzymałości na rozciąganie i rozciągliwości papieru podłożowego. Wykonuje się go badając paski papieru o wymiarach 15 x 200 mm w aparacie do rozciągania, produkowanym przez Lorentzen & Wettre, zgodnie z normą DIN 53112. Wartości podaje się w N. Im wyższa jest wartość liczbowa, tym lepsza jest wytrzymałość w stanie suchym.

Wytrzymałość na rozciąganie w stanie mokrym

Ten test wykonuje się w celu oznaczenia wytrzymałości na rozciąganie w stanie mokrym podłożowego papieru. W tym celu paski papieru o szerokości 15 mm zanurza się w wodzie destylowanej na 5 minut. Nastę pnie mierzy się wytrzymał o ść mokrych pasków na rozcią ganie w stanie mokrym w aparacie do rozciągania. Zmierzone wartości podaje się w N. Im niższa jest wartość liczbowa, tym gorsza jest wytrzymałość w stanie mokrym.

Zawartość popiołu

Papier w postaci paska o wadze 1 g kondycjonuje się przez co najmniej 30 minut w 23°C/50% wilgotności względnej, po czym wprowadza się do pieca do spalania i spopiela się. Popiół przenosi się do porcelanowego tygla i waży się. Zawartość popiołu w procentach stanowi zważona ilość w gramach x 100. Zawartość popiołu można przeliczyć na g/m² .

W poniż szej tabeli zestawiono wyniki testów.

T a b e l a

Test	Przykłady
	1	2	3	4	5	6
1	2	3	4	5	6	7
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym [N]	30,0	32,0	29,6	25,1	29,6	24,4
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie mokrym [N]	6,1	6,0	4,8	4,8	6,1	6,1

PL 198 822 B1 cd. tabeli

1	2	3	4	5	6	7
Zawartość popiołu [g/m²]	33,2	34,0	32,4	32,0	32,4	32,0
Nieprzezroczystość [%]	91,4	91,0	91,7	91,4	91,0	91,1
Chłonność żywicy [%]	85,5	85,5	84,6	84,8	85,0	85,4

Wyniki te wskazują, że wytrzymałość w stanie suchym dekoracyjnych papierów podłożowych zwiększa się dzięki zastosowaniu kationowo modyfikowanych mas celulozowych, tak że dodatkowe stosowanie środków zwiększających wytrzymałość w stanie suchym staje się niepotrzebne. Podatność na impregnację i nieprzezroczystość dekoracyjnych papierów podłożowych według wynalazku są bardzo dobre. Można nawet zaobserwować zwiększenie zatrzymywania użytego wypełniacza.

Spadek wytrzymałości w stanie mokrym stwierdzony w wielu testach można doprowadzić do żądanego poziomu przez zwiększenie ilości środka zwiększającego wytrzymałość w stanie mokrym albo przez dodanie substancji anionowych.

Claims

1. Dekoracyjny papier podłożowy z masy papierniczej zawierającej włókna masy celulozowej i wypełniacz, znamienny tym, że masa papiernicza zawiera masę celulozową stanowiącą mieszaninę niemodyfikowanej i kationowo modyfikowanej masy celulozowej, przy czym udział kationowo modyfikowanej masy celulozowej w całej masie celulozowej wynosi co najmniej 5% wagowych.

2. Dekoracyjny papier podłożowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kationowo modyfikowana masa celulozowa wykazuje skuteczny ładunek kationowy 20-300 mmoli/kg.

3. Dekoracyjny papier podłożowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera włókna masy celulozowej modyfikowane czwartorzędowymi związkami amoniowymi zawierającymi grupy glicydylowe.

4. Dekoracyjny papier podłożowy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że kationowo modyfikowaną masę celulozową stanowi krótkowłóknista masa celulozowa.

5. Dekoracyjny papier podłożowy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że masa papiernicza zawiera środki zwiększające wytrzymałość w stanie mokrym w ilości 0,3-2% wagowych w przeliczeniu na masę celulozową.

6. Dekoracyjny papier podłożowy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że wypełniacz stanowi ditlenek tytanu, węglan wapnia, kaolin, talk lub ich mieszanina.

7. Zastosowanie dekoracyjnego papieru podłożowego zdefiniowanego w zastrz. 1 - 6 do wytwarzania papieru dekoracyjnego lub folii dekoracyjnej.