Verfahren zur Herstellung von farbigen Dekorpapierfolien mit einer 3-dimensionalen Oberflächenstruktur

Abstract

 Verfahren zur Herstellung von farbigen Dekorpapierfolien mit einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur durch Bedrucken der Papierfolien mit einem Muster and Überlackieren, wobei die Druckfarbe, die an den Bereichen aufgedruckt wird, an denen die Lackschicht dünner als an den anderen Beriechen ist, ein lackabstoßendes Mittel enthält, wobei eine wäßrige Druckfarbe verwendet, die bedruckte Folie getrocknet und mit einem wäßrigen Lack lackiert und anschließend bei erhöhter Temperatur ohne Einwirkung von Druck gehärtet wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von farbigen Dekorpapierfolien mit einer 3-dimensionalen Oberflächenstruktur durch Bedrucken der Papierfolien mit einem Muster und Überlackieren, wobei die Druckfarbe, die an den Bereichen aufgedruckt wird, an denen die Lackschicht dünner als an den anderen Bereichen ist, ein lackabstoßendes Mittel enthält.

[0002] Ein Verfahren der oben beschriebenen Art ist u.a. in der US-A-3811915 beschrieben. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß das bedruckte Papier spätestens innerhalb von 20 Stunden lackiert werden muß, da sonst ein 3-dimensionales Muster nicht mehr erhalten werden kann (vergleiche Spalte 3, Zeile 59-61). Es besteht jedoch ein Bedürfnis danach, zunächst die Papierfolien zu bedrucken und sie in einem getrennten Arbeitsgang nach Bedarf zu lackieren. Der Grund hierfür liegt u.a. darin, daß das Bedrucken von Papierfolien häufig in anderen Fabriken durchgeführt wird, als das Imprägnieren bzw. Lackieren mit Kunstharzbindemittel enthaltenden Lösungen. Die bedruckten Papiere können dann gelagert und versandt und zu einem beliebigen Zeitpunkt lackiert werden unter Herstellung der DekorPapierfolien mit einer 3-dimensionalen Oberflächenstruktur.

[0003] Ein anderes Verfahren zur Herstellung derartiger Dekorpapierfolien ist in der DE-A 3024391 beschrieben. Die Papierfolien werden gemäß diesem Verfahren durch ein aufeinanderfolgendes Aufbringen mehrerer Grundfarben bedruckt, wobei die letzte Grundfarbe ein lackabstoßendes.Mittel enthält, und das Papier wird danach gegebenenfalls imprägniert und anschließend lackiert. Angaben über geeignete zu verwendende Lacke werden jedoch nicht gemacht.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgäbenstellung zugrunde, ein einfaches und großtechnisch leicht durchzuführendes Verfahren zur Herstellung der eingangs beschriebenen Dekorpapierfolien zu finden, das zuverlässig zu einer 3-dimensionalen Oberflächenstruktur führt.

[0005] Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Verfahren von Anspruch 1. Die Papierfolien werden, wie gemäß dem Stand der Technik, mit einem Muster bedruckt. Wenn nur ein zweifarbiges Muster gewünscht wird, genügt es, wenn die eine gewünschte Farbe aufweisende Papierfolie mit einem Muster mit einer anderen Farbe bedruckt wird. Es können aber auch mehrfarbige Dekorpapierfolien dadurch hergestellt werden, daß die Papierfolien mit mehreren Farben nacheinander zur Erzielung des gewünschten Musters bedruckt werden. In jedem Fall muß die letzte Druckfarbe an den Bereichen aufgedruckt werden, an denen die Lackshicht der fertigen Folie dünner ist als an den anderen-Bereichen. Damit dies erzielt wird, muß diese zuletzt aufgedruckte Druckfarbe ein lackabstoßendes Mittel enthalten. Als lackabstoßende Mittel können, wie in den oben genannten Literaturstellen beschrieben, Polysiloxane auf der Basis von Silikonharzen und ölen sein. Spezielle Beispiele sind niedere Alkylsilikone wie Dimethyl- und Diethylsilikon. Beispiele für derartige Handelsprodukte sind Dri-Film 1040 der Firma General Electric und Silikonefluid 1107 der Firma Dow Corning (eingetragene Warenzeichen). Es können auch niedere Alkylsilikone, welche einen gewissen Anteil Phenylgruppen enthalten, oder Esterwachse (Wachse auf Basis Rohmontanwachs) verwendet werden.

[0006] Durch den Gehalt der zuletzt aufgedruckten Druckfarbe an derartigen lackabstoßenden Mitteln wird erreicht, daß dann, wenn man in der beschriebenen geeigneten Weise lackiert, an den mit dieser Druckfarbe bedruckten Stellen der Lack abgestoßen wird und deshalb dünner ausgebildet ist, als.in den anderen Bereichen. Man erzielt so auf einer eine glatte Oberfläche aufweisenden Dekorpapierfolie eine deutlich 3-dimensionale Oberflächenstruktur, wie sie eine Holzoberfläche (Furnier) aufweist. Die Dekorpapierfolien gemäß der Erfindung sind, wenn sie mit einem Holzmuster bedruckt wurden, von einem künstlichen Holzfurnier praktisch nicht zu unterscheiden.

[0007] Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens der Erfindung besteht darin, daß die Papierfolie mit einer wäßrigen Tiefdruckfarbe auf Proteinbasis bedruckt wird. Unter dem Begriff "wäßrig" wird verstanden, daß die flüssige Phase im wesentlichen aus Wasser besteht. Als Lösungsvermittler können bis zu etwa 30 Volum%, vorzugsweise bis zu 20 Vol.%, besonders bevorzugt bis zu 10 Vol.%, bezogen auf die Gesamtmenge der flüssigen Phase, aliphatische einwertige oder mehrwertige Alkohole in der Druckfarbe enthalten sein. Beispiele hierfür sind Methanol, Ethanol, Ethylglycol, Propylalkohole, Glyzerin usw.. Bevorzugt sind Ethanol und Ethylglycol oder ein Gemisch davon, wobei in dem Gemisch aus Ethanol und Ethylglycol der Anteil an Ethylglycol zweckmäßig etwa 10 bis 40 Vol.%, vorzugsweise etwa 15 bis 30 Vol.% beträgt.

[0008] Die Druckfarbe enthält ein organisches Bindemittel. Ein Bevorzugtes Bindemittel ist Casein. Außerdem enthält die Druckfarbe naturgemäß die gewünschten farbgebenden Pigmente sowie gegebenenfalls vorgenannte lacktechnische Zusatzmittel wie Silikonharze bzw. -öle und spezielle Wachse.

[0009] Ein weiteres wesentliches Merkmal des Verfahrens der Erfindung besteht darin, daß die bedruckte Dekorpapierfolie getrocknet wird. Sie kann so längere Zeit, d.h. Wochen, Monate oder sogar Jahre gelagert werden. Die Weiterverarbeitung kann dann an einem beliebigen Ort bzw. zu einem beliebigen Zeitpunkt auf einer hierfür geeigneten Anlage erfolgen. Zum Lackieren wird ein wäßriger Lack gemäß der obigen Definition verwendet. Das wesentliche Merkmal des Verfahrens der Erfindung in dieser Beziehung besteht in der Verwendung eines wäßrigen Lackes. Auch hier kann, wie bereits in Zusammenhang mit der Druckfarbe beschrieben, der wäßrige Lack geringe Mengen vorzugsweise bis zu 20 Vol.%, besonders bevorzugt bis zu 10 Vol.%, organische Lösungsmittel als Lösungsvermittler enthalten. Geeignete organische Lösungsmittel für den Lack sind Ethanol, Glycole, Methoxybutanol.

[0010] Es ist wichtig, daß der wäßrige Lack eine Verarbeitungsviskosität im Bereich von 15 40" AK 4/20°C aufweist, vorzugsweise 22 - 30". Die Bestimmung der Viskosität im AK-4 Becher erfolgt nach DIN 53211.

[0011] Eine wesentliche Bindemittelkomponente ist das unter a) definierte Harnstoff- und/oder Melaminharz. Es handelt sich hier um im Handel erhältliche wäßrige Lösungen solcher Harze. Beispiele für derartige Handelsprodukte sind

1) Maprenal MF 900 = nichtplatifiziertes Hexamethoxymethylmelaminharz (Hoechst AG) (eingetragenes Warenzeichen)

2) Maprenal MF 920 = hochreaktives, nicht plastifiziertes Melaminharz (Hoechst AG) (eingetragenes Warenzeichen)

3) Methanolverätherte Aminoharze der Plastopal- und Luwipal-Reihe (BASF) (eingetragenes Warenzeichen).

[0012] Derartige Harnstoff- und Melaminharze werden in bekannter Weise mit einer wäßrigen Säure gehärtet, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Es können organische und anorganische Säuren eingesetzt werden. Beispiele für organische Säuren sind p-Toluolsulfonsäure, bzw, geblockte p-Toluolsulfonsäure. Beispiel für geeignete anorganische Säuren ist Phosphorsäure.

[0013] Wichtig ist, daß das Gemisch aus in Wasser gelöstem Harnstoff- und/oder Melaminharz und der Härtersäure ein langes potlife bei Raumtemperatur (ca. 4 bis 8 Stunden), und ein kurzes potlife bei erhöhter Temperatur aufweist. Das katalysierte Lackgemisch muß also, bei Temperatur >100°C, in weniger als 100 Sekunden, zweckmäßig in weniger als 80 Sekunden und vorzugsweise in weniger als etwa 60 Sekunden härten.

[0014] Um einen guten 3-dimensionalen Effekt zu erzielen, ist es erforderlich, daß der Lack als Bindemittel die oben beschriebene Komponente B in der oben angegebenen Menge enthält. Bevorzugt werden auf 100 Gewichtsteile Festkörperbindemittel A mindestens etwa 10 Gewichtsteile, vorzugsweise mindestens etwa 20 Gewichtsteile Bindemittel B eingesetzt. Andererseits liegt die obere Grenze für den Anteil an Bindemittel B zweckmäßig bei 250 Gewichtsteilen, bevorzugt bei 150 Gewichtsteilen.

[0015] Beispiel für Acrylharze und Glycerinderivate ist das Produkt (eingetragenes Warenzeichen)

[0016] Worleepol V 808 = wasserverdünnbares, niedrigviskoses, . hochreaktives Polyesterharz (Worlee-Chemie GmbH)

[0017] Beispiel für geeignetes Acrylharz ist (eingetragenes Warenzeichen) Acronal 240 D = wäßrige, weichmacherfreie Dispersion eines thermisch vernetzbaren Copolymerisates auf Basis eines Acrylsäureester und Styrol (BASF).

[0018] Beispiel für äthoxylierte Glyzerinderivate ist das Handelsprodukt

[0019] Weichmachungsmittel 9 = Oxäthylierungsprödukt des Glyzerins (BASF).

[0020] Auch hier gilt das Gleiche. Der Lack enthält außer den Bindemitteln geeignete lacktechnische Zusatzstoffe wie Weichmacher, Mattierungsmittel, Entschäumer, das Absetzen verhindernde Mittel, wie dies dem Fachmann-bekannt ist.

[0021] Der Lack enthält an Bindemittel etwa 40 bis 60 Gewichtsprozente Festkörper. Er wird zweckmäßig in einer Menge von 10 bis 50 Gramm Lacklösung pro m² Dekorpapierfolie, vorzugsweise 25 bis 35 Gramm pro m² aufgetragen.

[0022] Unmittelbar nach dem Lackieren wird die Folie durch Einwirkung von auf mehr als 100°C erwärmte Luft ohne Einwirkung von Druck gehärtet. Die obere Temperaturgrenze für die erwärmte Luft wird bestimmt durch die Verhinderung von auf lacktechnischem Gebiet üblichen unerwünschten Eigenschaften wie Blasenbildung, Lackverlauf.

[0023] Zweckmäßig wird in einem Hängetrockner getrocknet, wobei die Temperatur der erwärmten Luft ansteigt bis auf etwa 160°0. Zur Herstellung einer Dekorpapierfolie mit besonders guten mechanischen Eigenschaften ist es zweckmäßig, daß nach dem im Anspruch 2 beschriebenen Verfahren gearbeitet wird..

[0024] Als Harnstoff-, Melamin-, Polyester- oder Acrylatharze können hier wäßrige Imprägnierharze eingesetzt werden, wie sie Stand der Technik sind.

[0025] Zur Durchführung dieser Verfahrensstufe kann die mit der Harzlösung imprägnierte Folie vor dem Einlauf in die Trockenzone über eine gleichlaufende oder gegenläufige wasserführende Walze geführt werden. Danach wird das durch die Walze aufgetragene Waschwasser zusammen mit überschüssigem Imprägnierharz von der (bedruckten) Oberseite der imprägnierten Folie z.B. mittels eines Rakels abgestrichen. Um eine Anreicherung von Imprägnierharz im Waschwasser, das der Walze zugeführt wird, zu vermeiden, muß ständig Frischwasser zugeführt und das imprägnierharzhaltige Wasser abgeführt werden. Die so imprägnierte und an der Oberseite ausgewaschene Folie wird anschließend getrocknet. Die Trocknung bewirkt eine Härtung des Imprägnierharzes. Es kann in gleicher Weise gehärtet werden, wie dies oben bei der Lackierung beschrieben wurde. Zweckmäßig wird jedoch die Härtung dieses Imprägnierharzes bei etwas höheren Temperaturen vorgenommen, d.h. die erwärmte Luft hat zweckmäßig eine Temperatur von mindestens etwa 100°C, vorzugsweise mindestens etwa 140°C, und die obere Grenze für die erwärmte Luft liegt zweckmäßig bei etwa 180°C, vorzugsweise bei 170°C.

[0026] Ein besonders ausgeprägter Effekt hinsichtlich der 3- dimensionalen Oberfläche kann dadurch erzielt werden, daß die lackierte Folie unmittelbar nach dem Lackauftrag vor dem Erwärmen mit Luft mit der unbedruckten Seite über eine geheizte Walze mit einer Walzenoberflächentemperatur von 60°C bis 100°C geführt wird.

[0027] Zweckmäßig beträgt die Walzenoberflächentemperatur mindestens etwa 80^oC. Durch diese Verfahrensvariante wird eine besonders starke Ausbildung der Poren erzielt..

[0028] Ein besonderer Vorteil des Verfahrens der Erfindung liegt darin, daß aus sehr dünnen Papierfolien Dekorpapierfolien mit ausgezeichneten mechanischen und chemischen Eigenschaften erhalten werden können. Gemäß der Erfindung können Papierfolien mit einem Quadratmetergewicht von 30 bis 250 Gramm eingesetzt werden. Es können sogenannte Laminatpapiere verwendet werden, die noch keine Imprägnierung mit irgendwelchen Kunstharzen aufweisen.

[0029] Besonders bevorzugt werden einseitig glatte Laminatpapiere eingesetzt, die auf der glatten Seite bedruckt werden. Auf der glatten Seite tritt die 3-dimensionale Oberflächenstruktur besonders stark in Erscheinung. Die rauhere Seite ermöglicht andererseits eine bessere Verbindung mit dem Untergrund, auf den die Dekorpapierfolien appliziert werden.

[0030] Die für den Druck eingesetzten Papiere können auch schon eine Vorimprägnierung aufweisen, wie sie bei der Herstellung derartiger zu bedruckender Papiere in der Papierfabrik bereits durchgeführt wird. Solche Papiere sind im Handel erhältlich unter der Bezeichnung "Spezialpapiere spaltfest".

[0031] Um eine besonders glatte Oberfläche auf der zu bedruckenden Seite zu erhalten, ist es möglich, die Papiere vor dem Bedrucken mit der zu bedruckenden Seite über sogenannte Superkalander zu führen.

[0032] In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung erläutert. Bei den angegebenen Mengen handelt es sich um Gewichtsteile, sofern nichts anderes angegeben ist.

[0033] Beispiel für Druckfarben:

[0034] Beispiele für Lacklösungen können Gemische folgender Komponenten sein:

[0035] Beispiele für Imprägnierlösungen:

Beispiel 1

[0036] Ein im Handel erhältliches Papier mit einem Gewicht von 60 gjm² (Handelsprodukt Spezialpapier spaltfest 60 g/m² der Firma Holtzmann & Cie. AG) wird unter Verwendung der Druckfarbe A im 1. Farbwerk mit einem Holzmaserungsmuster im direkten Tiefdruck bedruckt und getrocknet. Die so bedruckte Folie wird im 2. Farbwerk mit der Druckfarbe B bedruckt, die ein lackabstoßendes Mittel enthält. Der Druck mit dieser Druckfarbe erfolgt lediglich an den Stellen, an denen eine Porenbildung erzeugt werden soll. Diese Druckfarbe ist dunkler eingefärbt als die Druckfarbe A. Die Druckfarbe B hat also grundsätzlich die gleiche Zusammensetzung wie die Druckfarbe A, lediglich mit den vorstehend beschriebenen Abänderungen.

[0037] Die so bedruckte Papierfolie wird nach 2 Monaten mit der Lacklösung A auf der bedruckten Oberfläche mit einer Auftragsmenge von 12 g/m² auf einer üblichen Papierlackiermaschine lackiert, wobei durch einen Rundrakel die Auftragsmenge eingestellt wird. Die lackierte Folie wird durch einen Trockenkanal geleitet, in dem die Luft--temperatur von 100°C am Eingang bis 150°C am Ausgang des Trockenkanals ansteigt. Die Verweilzeit im Trockenkanal beträgt etwa 40 Sekunden.

Beispiel 2

[0038] Es wird zum Bedrucken ein Papier mit einem Gewicht von ₇₀ g/m² verwendet, das im Handel unter der Bezeichnung: Dekorpapier satiniert der Firma PWA Dekor GmbH + Co. erhältlich ist. Dieses Papier wird wie im Beispiel 1 beschrieben bedruckt.

[0039] Das bedruckte Papier wird mit der Imprägnierlösung A in einer üblichen Papierimprägnieranlage imprägniert. Überschüssiges Imprägniermittel wird durch Quetschwalzen entfernt, so daß das Papier mit einer Menge von 4₅ g/m² Festkörperimprägnierharz versehen ist. Unmittelbar anschließend wird die Papierfolie mit der bedruckten Seite über eine in einem Umweltstemperatur aufweisenden Wasserbad laufende Walze geführt. Dadurch wird das an der bedruckten Seite befindliche, in die Folie nicht eingedrungene Harz abgewaschen. Der Waschwasserüberzug wird durch einen Rundrakel abgestrichen. Anschließend wird das imprägnierte Papier in einem Trockenkanal mit ansteigender Umlufttemperatur von 100°C bis 175°C getrocknet. Diese Papierfolie kann gelagert und versandt werden.

[0040] Die Lackierung dieser Papierfolie erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. :

Beispiel 3

[0041] Es wird ein Laminatpapier mit einem Gewicht von 220 g/m² verwendet, wie es unter der Bezeichnung Kantenkarton einseitig glatt von der Firma Holtzmann & Cie. AG erhältlich ist.

[0042] Dieses Papier wird als 4-Farbendruck ausgerüstet. Als Letzte wird im 4. Druckwerk, also nach der Trocknung der Farben 1. bis 3. die mit Esterwachs modifizierte Druckfarbe aufgebracht und getrocknet.

[0043] Das bedruckte Papier wird nach 2 Monaten in an sich bekannter Weise einer intensiven Kernimprägnierung mit der Imprägnierlösung B unterworfen, wobei vor dem Waschen, wie es in Beispiel 2 beschrieben wurde, eine Imprägnierung von 70 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Papiers, erzielt wird (gerechnet als Festkörperimprägnierharz). Anschließend wird das imprägnierte Papier wie in Beispiel 2 beschrieben über eine wasserführende Walze geleitet und getrocknet.

[0044] Die Lackierung erfolgt mit dem Lack C (Mattlack).

[0045] Die Lackauftragsmenge beträgt 15 Gramm Bindemittel des Lackes pro m² der Papierfolie. Die mit dem Lackauftrag versehene Folie wird unmittelbar anschließend über eine Heizwalze geführt, die eine Oberflächentemperatur von 90°C aufweist. Anschließend wird die Folie durch einen Trockenkanal mit ansteigendem Temperaturprofil von 80°C bis 170°C geführt, wobei die Verweildauer 40 Sekunden beträgt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von farbigen Dekorpapierfolien mit einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur durch Bedrucken der Papierfolien mit einem Muster und Überlackieren, wobei die Druckfarbe, die an den Bereichen aufgedruckt wird, an denen die Lackschicht dünner als an den anderen Bereichen ist, ein lackabstoßendes Mittel enthält,
dadurch gekennzeichnet , daß

1. eine wäßrige Druckfarbe verwendet wird,

2. die bedruckte Folie getrocknet wird,

3. die bedruckte Folie mit einem wäßrigen Lack mit einer Viskosität von 15 bis 40 sec im AK4-Becher enthaltend als Bindemittel im wesentlichen eine Mischung von

A) einem Gemisch aus einem in Wasser gelöstem Harnstoff- und/oder Melaminharz und einer wäßrigen Säure als Härter, das nach Vermischen der wäßrigen Harzlösung mit der Säure bei >100°C in weniger als 100 sec härtet,

B) einem Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe

a) wasserverdünnbares Polyesterharz

b) Acrylatharz

c) äthoxyliertem Glyzerinderivat, wobei auf 100 Gewichtsteile Festkörper Bindemittel A) 10 bis 250 Gewichtsteile Festkörper Bindemittel B) entfallen,
lackiert wird, und

4. die lackierte Folie durch Einwirkung von auf mehr als 100°C erwärmte Luft ohne Einwirkung von Druck gehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die bedruckte Folie vor dem Lackieren mit einer wäßrigen Imprägnierlösung mit einer Viskosität von 15 bis 30 sec im AK4-Becher enthaltend ein Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe

i) Harnstoffharze

ii) Melaminharze

iii) Polyesterharze

iV) Acrylatharze

imprägniert und die imprägnierte Folie unmittelbar nach dem Imprägnieren mit der bedruckten Seite über eine Walze geführt wird, deren Oberfläche mit Wasser beschichtet ist, der Waschwasserüberzug von der Folie abgestrichen, und die Folie durch Einwirkung von auf mehr als 100°C erwärmte Luft ohne Einwirkung von Druck gehärtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Anspruch 2 imprgänierte Folie unmittelbar nach dem Lackauftrag vor dem Erwärmen mit Luft mit der unbedruckten Seite über eine geheizte Walze mit einer Walzenoberflächentemperatur von 60°C bis 100°C geführt wird.