Die Erfindung betrifft ein Imprägnat, bestehend aus einem mit Aminoplastharz gefüllten Dekorpapier und einer auf der Oberseite aufgebrachten, abriebfesten Schicht aus Korundpartikeln und einem Aminoplastharz, sowie einer darüber angeordneten Abdeckschicht aus einem Aminoplastharz.
Dekorpapiere mit Flächengewichten von ca. 70 bis 80 g/m2 werden mit Melaminharz gefüllt und anschließend in Kombination mit einem separat hergestellten Overlay als zweilagiger Aufbau auf eine Holzwerkstoffplatte aufgepresst. Die eingesetzten korundgefüllten Overlay-Papiere sind verhältnismäßig teure Spezialprodukte der Papierindustrie und erfüllen in diesem Aufbau folgende Funktionen:
Overlays stellen nach erfolgter Imprägnierung und Aushärtung des duroplastischen Melaminharzes eine hochtransparente und hochabriebfeste Schutzschicht für das darunter liegende Dekor dar, welche beispielsweise einem Laminatfußboden die bekannten hochwertigen Gebrauchseigenschaften vermitteln. Da die hohe Abriebbeständigkeit der Beschichtung auf den im Overlay-Papier eingebetteten Korundpartikein beruht, müssen alle Maschinenteile, die bei der Weiterverarbeitung mit dem Overlay in Kontakt kommen, vor der zerstörenden abrasiven Wirkung der Korundpartikel geschützt werden, Insbesondere die hochwertigen, verchromten Pressbleche, die in den Kurztaktpressen bei der Oberflächenausbildung ihren Glanz und ihre O-berflächenstrukturierung auf das Substrat übertragen, sollten unter den gegebenen Verfahrensbedingungen mindestens eine Lebensdauer von ca. 10.000 Presszyklen aufweisen, damit der Laminatboden mit vertretbaren Kosten produziert werden kann.
Eine Lebensdauer der Pressbleche von ca. 10.000 Presszyklen wird bei den derzeit eingesetzten Overlays dadurch erzielt, dass die Korundpartikel durch spezielle Verfahrenstechniken in den unteren, der Pressblechseite abgewandten Schichten des Trägerpapiers eingelagert werden.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird eine Mischung aus Korundpartikeln, Melaminharz und viskositätserhöhenden Additiven in der Imprägniermaschine auf das zuvor mit Melaminharz gefüllte Dekorpapier aufgetragen. Bei der nachfolgenden Verpressung in der Pressenanlage wird das abriebbeständig ausgerüstete Dekorpapier zusammen mit einem Schutz-Overlay auf der Basis eines Trägerpapiers mit einem Flächengewicht von ca. 25 g/m2 verarbeitet, welches die Pressblechoberflächen wirksam vor dem Angriff der abrasiven Korundpartikel schützt.
Mit beiden Verfahrenstechniken lassen sich mit Hilfe doppellagiger Produktaufbauten dekorative Fußbodenbeschichtungen mit marktüblichen Abriebwerten in der Größenordnung von 1.800 bis ca. 4.000 Umdrehungen (Taber-Abraser) produzieren und dabei den Angriff der Pressbleche soweit einschränken, dass mindestens 10.000 Presszyklen erreicht werden können.
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Die Verwendung von faserartigem Material, insbesondere Zellulosefasern, in der Aminoharzmischung führt zu einem deutlichen Anstieg der Viskosität, da sich die Fasern in der Harzmischung aneinderlagern und Faserknäuel bilden. Die Verarbeitung einer solchen Faserharzmischung ist problematisch, da die Auftragsmaschinen den gleichmäßigen Auftrag einer Faser-Harzmischung mit Faserknäueln nicht mehr gewährleisten können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Imprägnat bereit zu stellen das die Funktionen des Dekorpapiers und eines separat gefertigten Overlays in einem einzigen Imprägnat vereint und das den Anforderungen nach hoher Transparenz und ausreichender Abriebbeständigkeit bei gleichzeitig hohen Standzeiten der bei der Weiterverarbeitung des lmprägnates eingesetzten Werkzeuge und Maschinen entspricht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein imprägnat nach Anspruch 1 gelöst.
Durch den Einsatz von Zellulosepartikeln kann der Anstieg der Viskosität der Harzmischung verhindert werden, da sich in der Harzmischung keine Faserknäuel mehr bilden. Die einmal eingestellte Viskosität der Harzmischung bleibt auch über einen längeren Zeitraum erhalten und gewährleistet einen gleichmäßigen Auftrag der Harzmischung und somit eine vereinfachte Herstellung eines Imprägnates.
Als Aminoplastharze werden bevorzugt Melamin- oder Hamstoffharze verwendet.
Vorteilhafterweise kann die Dosierung der aufgetragenen Harzmenge zur Imprägnierung des Dekorpapieres mit Hilfe von Dosierwalzen oder Abstreifern erfolgen, wobei die aufgetragene Harzmenge ca. 60 bis 100% bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Dekorpapieres beträgt. Zur Produktion heller Dekore kann anstelle des Melaminharzes auch Hamstoffharz eingesetzt werden.
Das gefüllte Dekorpapier wird ohne weitere Zwischentrocknung mit einer Mischung aus Melaminharz, Korundpartikeln und grobkörnigen Zellulosepartikeln beschichtet. Die vorgenannte Mischung besteht aus 100 Gewichtsteilen des Melaminharzes, 20 bis 50 Gewichtsteilen Korund und 4 bis 20 Gewichtsteilen der Zellulosepartikel. Vorzugsweise weisen die Korundpartikel einen Durchmesser von 40 bis 60 µm und die Zellulosepartikel einen Durchmesser von 80 bis 110 µm auf.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können grobkörnige mikrokristalline Zellulosepartikel eingesetzt werden.
Zur Erreichung einer optimalen Transparenz der endgültigen Beschichtung wird ein silanisierter Korund verwendet. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Silanisierung auch unmittelbar vor dem Einsatz der Harzmischung durch Zugabe von Silanisierungsmitteln in die korundhaltige Harzmischung erfolgen.
Für den Auftrag der korund- und zellulosepartikelhaltigen Harzmischung kann ein Walzenauftragswerk oder ein Düsenauftragswerk eingesetzt werden.
Beim Einsatz eines Walzenauftragswerks wird zur Verhinderung der Sedimentation von Korundpartikeln mit Hilfe üblicher Verdickungsmittel wie zum Beispiel Xanthan eine Viskosität von vorzugsweise 120 bis 140 DIN sec. eingestellt. Die Auftragsmengen des Walzenauftragswerkes liegen zwischen 40 und 80 g/m2 (atro). Wird die korund- und zellulosepartikelhaltige Harzmischung über ein Düsenauftragswerk aufgetragen, muss der Anteil des Verdickungsmittels soweit reduziert werden, dass eine Viskosität von 25 bis 80 DIN sec. resultiert.
Im Anschluss an die Beschichtung des gefüllten Papieres mit der Melaminharz-Korund- und der grobkörnigen Zellulosepartikelmischung erfolgt eine Zwischentrocknung. Nach Beendigung der Zwischentrocknung wird zur Abdeckung der Korundpartikel ein Schutzüberzug aus Melaminharz und vorzugsweise feinkörnigen Zellulosepartikeln aufgetragen. Vorteilhafterweise werden dabei auf 100 Gewichtsteile Melaminharz 5 bis 20 Gewichtsteile Zellulosepartikel dosiert. Der mittlere Durchmesser der Zellulosepartikel beträgt hierbei ca. 10 bis 25 µm. Der Auftrag der Abdeckschicht erfolgt mittels eines Rasterauftragswerkes. Dazu wird die Viskosität der Harz-Zellulosemischung auf 15 bis 25 DIN sec. eingestellt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können anstelle der feinkörnigen ZellulosePartikel auch feinkörnige mikrokristalline Zellulosepartikel eingesetzt werden.
Vorzugsweise wird zur Sicherstellung einer guten Planlage bzw. zur Verhinderung von Schüsselungen des imprägnates bei der Weiterverarbeitung auf der Unterseite des Imprägnates ein Balancestrich aus einem Aminoplastharz aufgebracht.
Nach Auftrag der oberseitigen Abdeckschicht und des unterseitigen Balancestriches wird das Imprägnat im Schwebetrockner auf eine Restfeuchte von 6 bis 7 % heruntergetrocknet.
Vorzugsweise ist der Teilchendurchmesser der Korundpartikel in der ersten Schicht kleiner als der Partikeldurchmesser der Zellulosepartikel.
Das erfindungsgemäße Imprägnat kann als einlagiger dekorativer Beschichtungswerkstoff beispielsweise für Fußbodenpaneele eingesetzt werden, der Abriebwerte von 1.500 bis 2.000 Umdrehungen (Taber-Abraser) ermöglicht und gleichzeitig eine ausreichende Schutzwirkung für die Pressbleche sicherstellt, so dass 10.000 bis zu 20.000 Presszyklen mit diesen Imprägnaten erzielt werden können, bevor ein merklicher Verschleiß der Pressbleche zu erkennen ist.
Die Prüfung der Abriebsfestigkeit von Fußbodenpaneelen erfolgt mit dem sogenannten Taber-Abraser. Dazu wird ein Fußbodenpaneel unter eine rotierende Schleifeinrichtung gelegt. Die Schleifeinrichtung besteht aus zwei senkrecht stehenden Schleifscheiben, vergleichbar mit einer mit Schleifpapier beschichteten Stuhlrolle. Als Messwert dient der Mittelwert der Umdrehungszahlen, die benötigt werden, vom ersten Angriff des Druckbildes bis zum Verschwinden des Druckdekores.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden zweilagige Filmaufbauten durch einlagige Aufbauten mit integriertem Overlay ersetzt und somit der Materialeinsatz erheblich reduziert. Ein zusätzlicher Imprägniervorgang für ein separat hergestelltes Overlay entfällt. Da die separate Legung eines Overlays entfällt, kann die Zeitspanne für die Beschickung einer Kurztaktpresse um ca. 30% reduziert werden. Auf Grund der geringen Schichtdicke des imprägnates können die Schrumpfspannungen an der Plattenoberseite erheblich reduziert und die Grammatur des Gegenzugfilmes abgesenkt werden.
Die Grammatur des imprägnierten Dekorpapieres beträgt ca. 140 g/m2 (atro). Die Grammatur der korundhaltigen Aminoplastschicht mit Zellulosepartikeln beträgt 30 - 80 m2 (atro). Die Grammatur der Abdeckschicht aus Zellulosepartikeln beträgt 20 - 40 g/m2 (atro). Der Balancestrich aus Aminoplastharz weist ein Flächengewicht von 20 - 40 g/m2 (atro) auf (die Bezeichnung atro beschreibt das Flächengewicht im dartrockenen Zustand).
Das Endgewicht des lmprägnates beträgt 210 - 300 g/m2 (atro).
Nachfolgend wird anhand der einzigen Figur, die den Schichtenaufbau des Imprägnates zeigt, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert:
Wie aus der Figur zu ersehen ist, besteht das erfindungsgemäße Imprägnat 1 aus einem Dekorpapier 2, das an seiner Oberfläche bedruckt sein kann und beispielsweise mit einem Melaminharz imprägniert ist, wobei die aufgetragene Harzmenge zwischen 60% bis 100% des Gewichtes des eingesetzten Dekorpapieres beträgt. Die Imprägnierung des Dekorpapieres 2 kann in einem üblichen Imprägnierwerk erfolgen.
Auf die Oberseite des gefüllten Dekorpapieres 2 wird ohne Zwischentrocknung das erfindungsgemäße, abriebfeste Gemisch aus Melaminharz, Korundportikeln 6 und grobkörnigen Zellulosepartikeln 7 aufgebracht.
Die korundhaltige Melaminschicht 3 mit grobkörnigen Zellulosepartikeln 7 besteht aus 20 bis 50 Gewichtsteilen Korund 6, 4 bis 20 Gewichtsteilen grobkörnigen Zellulosepartikeln 7, bezogen auf 100 Gewichtsteile Melaminharz. Die mittlere Korngröße der Korundpartikel 6 beträgt 40 bis 60 µm. Die mittlere Korngröße der Zellulosepartikel 7 beträgt 80 bis 110 µm. Der Festkörperanteil des Melaminharzes bewegt sich in einem Bereich von 56 bis 62%.
Zur Erzielung einer optimalen Transparenz der späteren Beschichtung wird ein silanisiertes Korund verwendet. Es können handelsübliche silanisierte Korundtypen verwendet werden oder die Silanisierung kann unmittelbar vor dem Einsatz der Harzmischung durch Zugabe von Silanisierungsmitteln in die korundhaltige Harzmischung erfolgen.
Zum Auftrag der kurundhaltigen Melaminschicht 3 mit grobkörnigen Zellulosepartikeln 7 auf das imprägnierte Dekorpapier 2 kann ein Walzenauftragswerk verwendet werden. Zur Verhinderung der Sedimentation der Korundpartikel wird durch Zugabe von Verdickungsmitteln wie zum Beispiel Xanthan eine Viskosität der Mischung von 120 bis 140 DIN sec eingestellt.
Es ist ebenso möglich, zum Auftrag der korundhaltigen Harzmischung mit grobkörnigen Zellulosepartikeln 7 ein Düsenauftragswerk zu verwenden. In diesem Fall muss das Verdickungsmittel soweit reduziert werden, dass eine Harzviskosität von 25 bis 80 DIN sec reduziert. Die Auftragsmengen liegen zwischen 40 und 80 g/m2 bezogen auf das Trockengewicht.
Vorteilhafterweise werden Korundpartikel in einer Menge von 20 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile Melamin mit einer mittleren Korngröße von 50 µm eingesetzt. Die grobkörnigen Zellulosepartikel werden vorteilhafterweise in einer Menge von 10 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile Melaminharz und einer mittleren Korngröße von 100 µm eingesetzt.
Vor dem Aufbringen der Abdeckschicht wird der Film, bestehend aus der korundhaltigen Melaminschicht 3 und dem imprägnierten Dekorpapier 2, zwischengetrocknet.
Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt der Auftrag der Abdeckschicht aus feinkörnigen Zellulosepartikeln 8 und Melaminharz 4. Das erfindungsgemäße Gemisch besteht aus 10 bis 20 Gewichtsteilen feinkörniger Zellulosepartikel bezogen auf 100 Gewichtsteile Melaminharz. Der Durchmesser der feinkörnigen Zellulosepartikel 8 beträgt 10 bis 25 µm. Zum Auftrag der Mischung sollte die Viskosität der Abmischung aus Melaminharz und Zellulosepartikeln auf 15 bis 25 DIN sec eingestellt werden. Zum Auftrag dieser Harzmischung wird ein Rasterauftragswerk verwendet.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf der Unterseite des Dekorpapieres 2, zur Gewährleistung einer guten Planlage des Filmbogens bei der Weiterverarbeitung, ein Melamin-Balancestrich 5 aufgebracht Dieser Melamin-Balancestrich 5 kann aus der gleichen Rezepturzusammensetzung wie die Abdeckschicht 4 oder alternativ aus reinem Melaminharz bestehen.
Im Anschluss an den unterseitigen Balancestrich wird in einem nächsten Verfahrensschritt das Imprägnat 1 in einem Schwebetrockner auf eine Restfeuchte von 6 bis 7% getrocknet. Das Flächengewicht des trockenen Imprägnates 1 bewegt sich in einem Bereich von 210 bis 300 g/m2 (atro).
Durch die Einstellung einer Harzreaktivität von 220 bis 270 sec (Trübungszeiten bei 100°C) kann das erfindungsgemäße Imprägnat 1 bei Temperaturen von 165 bis 170 °C am Imprägnat 1 mit Presszeiten von 12 bis 18 sec weiterverarbeitet werden.
Die Verpressung des Imprägnates 1 mit einer Holzwerkstoffplatte erfolgt üblicherweise in einer Kurztaktpresse.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Zellulosepartikel 7, 8 können vorteilhafterweise auch aus mikrokristalliner Zellulose bestehen.
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