DE1219211B

DE1219211B - Verfahren zur Oberflaechenverguetung von Holzwerkstoffen

Info

Publication number: DE1219211B
Application number: DEH53020A
Authority: DE
Inventors: Dr Winfried Piel; Kurt Rehnelt; Hans Wissmeier
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1964-06-19
Filing date: 1964-06-19
Publication date: 1966-06-16
Also published as: CH486992A; BE665620A

Description

Verfahren zur Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffen Es ist bekannt, durch Aufkleben von bei höheren Drücken hergestellten dekorativen Schichtstofffplatten auf Holzwerkstoffe und ähnliche relativ weiche und sich unter dem Einfluß der Luftfeuchtigkeit verändernde Stoffe Verbundplatten herzustellen. Dieses Verfahren ist mit einem erheblichen technischen Aufwand verknüpft und daher für viele Zwecke nicht tragbar. Man hat. auch schon versucht, die zur Herstellung der erwähnten Verbundplatten verwendeten melaminharzimprägnierten Papiere direkt auf die Holzwerkstoffe aufzupressen. Da aber diese Unterlagen normalerweise die Anwendung eines Drucks von mehr als etwa 20 kg/etn2 nicht erlauben, wird auf diesem Wege meist keine geschlossene Oberfläche erreicht, da die Unterlage noch poröse Stellen aufweist, die infolge Saugwirkung zu einer Verarmung der Oberfläche an Harz führen. Dadurch wird die Oberflache uneben und unruhig.
Zur Behebung dieser Schwierigkeiten ist es bekannt, zwischen Holzwerkstoff und aufzupressenden Dekorfilm einen oder mehrere nahezu oder völlig ausgehärtete Unterlagefilme zwischenzulegen. Da aber derartige Filme nicht mehr selbstklebend sind, wird die zusätzliche Verwendung von Leim oder Leimfilmen erforderlich. Dadurch ist dieses bekannte Verfahren aber mit einem größeren Materialaufwand verknüpft. Es verlangt zudem zusätzliche Arbeitsgänge.
Es ist weiterhin bekannt, die geschilderten Nachteile dadurch zu vermeiden, daß man von solchen Folien ausgeht, die einen besonders hohen Gehalt an Harz aufweisen. Um hohe Harzmengen aufzubringen, kann man die Papiere mehrmals durch die Tränkflotte laufen lassen oder auch feinverteilte indifferente Füllstoffe zusetzen, deren Brechungsindex gleich oder sehr ähnlich dem verwendeten Kunstharz im ausgehärteten Zustand ist. Da dieses Verfahren aber den Auftrag von ungewöhnlich hohen Harzmengen verlangt, wird es in der Praxis unwirtschaftlich.
Schließlich ist aus der USA.-Patentschrift 2930727 die Herstellung von Schichtstoffen bekannt, die durch Verpressen von mit einer Melaminharzlösung unter Zusatz von Polyvinylacetat und Glyoxal getränkten Papieren hergestellt worden sind. Dabei werden die getrockneten und getränkten Papiere zu zweien oder mehreren übereinandergelegt und bei einem Druck von 25 bis 100 kg/cm-' und Temperaturen zwischen 140 und 170° C zu Schichtstoffen verpreßt. Zur Erzielung von glatten sauberen Oberflächen muß unter Druck gekühlt werden, bis die Temperatur wenigstens auf 60° C abgefallen ist. Nach den Angaben dieser Patentschrift ist die Mitverwendung von Glyoxal in der Tränklösung so wesentlich, daß letzteres wohl nicht ohne Schaden weggelassen werden kann. Die nach diesem Verfahren hergestellten Schichtstoffe können unter Verwendung vom Leim auf verschiedene Unterlagen aufgeklebt werden. Sie selbst sind ausgehärtet und nicht mehr selbstklebend. Ein direktes Aufpressen der nicht ausgehärteten Papiere auf Holzunterlagen ist auf Grund der Notwendigkeit der Anwendung von besonders hohem Druck nicht möglich. Auch treten durch die Verwendung von Glyoxal bei höheren Preßtemperaturen Verfärbungen auf.
Es wurde nun ein neues Verfahren zur Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffen gefunden, das die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten und Nachteile nicht mehr aufweist. Das neue Verfahren zur Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffen durch Trocknen und Verpressen bei einem Druck von etwa 5 bis 20 kg/cm2 und einer Temperatur von 120 bis 200° C während 1/z bis 30 Minuten von mit Gemischen aus Melamin-Formaldehyd-Harzvorkonden= Baten mit Polyvinylacetat oder dessen Mischpolymerisaten und anderen Zusätzen imprägnierten Papieren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Papiere verwendet, die mit einer wäßrigen Flotte getränkt werden und die eire Gemisch aus a) einemMelamin-Formaldebyd-Vorkondensat, das ein Molverhältnis von Melamin zu Formaldehyd von etwa 1:1,5 bis 1: 2,5 aufweist und das bei einem pH-Wert von 7 bis 10 bei einer Temperatur von etwa 60 bis 100° C bis zu einer Fällungszahl von etwa 10 bis 1 kondensiert ist, und b) Polyvinylacetat und/oder Mischpolymerisate des Vinylacetats in-dispergierter Form allein darstellt, wobei das Gewichtsverhältnis von Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat zu Polyvinylacetat bzw. dem Mischpolymerisat desselben etwa zwischen 9: 1 bis 4 : 6, bezogen auf Feststoffgehalt, liegt.
Die Tränklösungen enthalten zweckmäßig einen Feststoffgehalt von etwa 20 bis 60%, insbesondere aber etwa 50'%.
Das Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat ist hergestellt worden durch Erwärmen von Melamin mit wäßrigem Formaldehyd auf Temperaturen von etwa 60 bis 100° C bei einem pH-Wert von 7 bis 10, insbesondere 7,5 bis 9. Das Verhältnis von Melamin zu Formaldehyd wird so gewählt, daß auf 1 Mol Melamin etwa 1,5 bis 2,5 Mol Formaldehyd entfallen. Man führt die Kondensation so weit, daß eine Fällungszahl von 10 bis 1, insbesondere 6 bis 2, erreicht wird. Unter der Fällungszahl wird bekanntlich das Verhältnis derjenigen Menge Wasser zu trockenem Vorkondensat verstanden, welches benötigt wird, um das Vorkondensat aus seiner konzentrierten wäßrigen Lösung zum Ausflocken zu bringen. Beispielsweise liegt eine Fällungszahl von 3 vor, wenn man zum Ausfällen von 1 Teil in 1 Volumteil Wasser gelöstem Vorkondensat weitere 2 Volumteile Wasser bis zum Ausflocken benötigt. - -Die Fällungszahl ist bekanntlich ein Maß für den Kondensationsgrad des Vorkondensats und wird um so kleiner, je weiter die Kondensation fortgeschritten ist.
Man kann die Vorkondensate so verwenden, wie sie bei der Kondensation in wäßriger Lösung anfallen. Es ist aber auch möglich, trockene Melamin-Formaldehyd-Vorkondensate, die man durch Walzen- oder Zerstäubungstrocknung der wäßrigen Lösungen erhalten haben kann, wieder in Wasser aufzulösen.
Die wäßrigen Dispersionen. des Polyvinylacetats bzw. der Mischpolymerisate des Vinylacetats mit copolymerisierbaren Verbindungen verwendet man zweckmäßig in Form von etwa 50 %igen handelsüblichen Produkten. Darin können wechselnde Mengen, jedoch nicht mehr als 50%, an beispielsweise Vinylchlorid, Vinylester von Fettsäuren, Arylester niederer Alkohole und Maleinsäureester, wie Maleinsäuredibutylester, einpolymerisiert sein. An Stelle der fertigen Dispersion kann man auch die ebenfalls im Handel befindlichen sogenannten Redispersionspulver in Wasser dispergieren und die so erhaltenen Dispersionen verwenden. Die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbaren Dispersionen weisen Teilchengrößen von etwa 0,2 bis 5 #t auf. Es können somit feindisperse, mitteldisperse und grobdisperse Dispersionen benutzt werden. Die Beschaffenheit der der Tränkflotte zugesetzten Polyvinylacetatdispersionen bzw. die Dispersionen der erwähnten Mischpolymerisate .des Vinylacetats üben offensichtlich keinen wesentlichen Einlluß auf die Härtungsgeschwindigkeit bei der Verpressung aus.
Als Papiere zum Tränken können solche von etwa 18 bis 150 g/m2 verwendet werden. Man kann also einerseits sogenannte Overlay-Seidenpapiere mit etwa 18 bis 50 g/m2 einsetzen, und zwar gebleichte sowie urigebleichte, als auch andererseits sogenannte Dekorpapiere, welche im allgemeinen ein Gewicht von etwa 70 bis 150 g/m2 aufweisen. Die letzteren können gefüllt oder urigefüllt sein und in bedruckter oder unbedruckter Form vorliegen.
Das Tränken der Papiere erfolgt zweckmäßig in dafür bekannten Vorrichtungen in kontinuierlicher Arbeitsweise. Die Temperatur der Tränklösung kann hierbei 10 bis 60° C, insbesondere 20 bis 40° C,. betragen. Es ist auch möglich, die Papiere chargenweise zu tränken.
Man stellt die Konzentration der Tränklösung, die Temperatur und die sonstigen Bedingungen so ein, daß bei den sogenannten Overlay-Papieren ein Harzauftrag nach dem Trocknen von 200 bis 4001/o des Papiergewichtes vorliegt, bei den Dekorpapieren ein Auftrag von 80 bis 200%, bezogen auf das Papiergewicht.
Nach dem Tränken werden die feuchten Papiere mittels Warmluft zwischen 80 und 150° C getrocknet, gegebenenfalls nach einer Vortrocknung mittels Infrarotbestrahlung. Die getrockneten Papiere können direkt verpreßt werden. Sie sind aber auch längere Zeit lagerfähig.
Zur Herstellung der Schichtstoffe werden dann die wie vorstehend beschrieben behandelten Papiere auf Holzwerkstoff, wie Spanplatten; Sperrholz oder auch Massivholz, aufgepreßt, Eine zusätzliche Verwendung von Klebstoffen ist dabei nicht erforderlich. Man führt die Verpressung bei einem Druck von etwa 5 bis 20 kg, insbesondere aber 8 bis 15 kg/cm2 und einer Temperatur von 120 bis 200° C, insbesondere 130 bis 180° C, durch. Dabei benötigt man Preßzeiten von etwa 1/2 bis 30 Minuten, insbesondere aber 1 bis 15 Minuten. Die Preßzeit und die anzuwendenden Temperaturen, die zum Erreichen eines bestimmten Aushärtungsgrades notwendig sind, variieren in untergeordnetem Maß reit der Beschaffenheit der eingesetzten Polyvinylacetat-Dispersion. Durch einige Vorversuche können auf einfache Weise die jeweils günstigsten Bedingungen für einen bestimmten Härtungsgrad ermittelt werden.
Die Schichtstoffe können ohne Rückkühlung der Presse entnommen werden und'sind- bereits so weit verfestigt, daß sie unmittelbar danach einer weiteren mechanischen Bearbeitung unterzogen werden können. Sie weisen geschlossene Oberflächen von meist guter Transparenz auf.
Beispiel 1 Es wurde ein Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat hergestellt; indem 126 kg Melamin zusammen mit 170 kg wäßrigem 30%igem Formaldehyd bei einem pH-Wert von 8,5 erwärmt worden sind, bis eine Fällungszahl von 3 erreicht war.
Zu dieser Lösung wurden gleiche Teile einer 50 0higen Vinylacetat-MischpolymerisatDispersion mit einer Teilchengröße von 0,3 bis 5 R, zugesetzt. Zu einer anderen Probe wurde die gleiche Menge einer anderen Vinylacetat-Mischpolymerisat-Dispersion gegeben, welche eine Teilchengröße von etwa 0,2 g; hatte.
Mit den beiden Tränklösungen wurden 80 g/m2 schwere, weiße, mit Titandioxyd gefüllte, gebleichte Cellulosepapiere getränkt, so daß ein Harzauftrag von etwa 130 bis 150% des Papiergewichts bewirkt wurde. Die getränkten Papiere wurden erfindungsgemäß auf 3-Schichten-Spanplatten während 7 Minuten bei einem Druck von 12 kg/cm2 und einer Temperatur von 150° C aufgepreßt. Die Platten wurden ohne Kühlung der Presse entnommen.
Die aufgepreßten Schichten zeigten eine gute und in sich geschlossene Oberfläche. Wenn man die Platte mit einem weichen Bleistift einrieb und anschließend mit einem feuchten Tuch abwischte, blieben keine mit bloßem Auge sichtbaren Mengen an Graphit zurück.
Beispiel 2 Zu der nach Beispiel 1 hergestellten wäßrigen Lösung des Melamin-Formaldehyd-Vorkondensats wurden gleiche Teile einer 50 %igen Polyvinylacetatdispersion mit einer Teilchengröße von 0,5 bis 3 g, gegeben.
In der gleichen Weise wie im vorherigen Beispiel wurden damit die gleichen Papiere getränkt und erfindungsgemäß auf Spanplatten aufgepreßt.
Die Oberfläche der erhaltenen Schichtstoffe war in sich geschlossen und ruhig. Beim Graphitieren mit einem weichen Bleistift und anschließendem Abwischen konnten keine Rückstände beobachtet werden.
Fast der gleiche Effekt wurde erzielt, wenn man der Melaminharzflotte nur 20 Gewichtsprozent der 50 %igen Polyvinylacetatdispersion zusetzte. Beispiel 3 Es wurden zu der gemäß Beispiel 1 hergestellten Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat-Lösung 20, 30, 40, 50 und 60% einer 50 %igen Polyvinylacetatdispersion zugesetzt. Damit wurden Papiere ebenso wie im Beispiel 1 getränkt und erfindungsgemäß auf 3-Schichten-Spanplatten verpreßt.
In allen Fällen wurde eine ruhige, geschlossene Oberfläche erhalten, welche keine Risse aufwies. Beispiel 4 Zu einer Melaminharzflotte, welche gemäß Beispiel 1 hergestellt worden war,- wurden jeweils 10 und 30% einer 50%igen Mischpolymerisatdispersion des Vinylacetats zugesetzt. Es wurde einmal eine Dispersion einer Teilchengröße von 0,3 bis 5,[t und zum anderen einer Teilchengröße von 0,2 #t verwendet.
Mit dieser Tränklösung wurden ochsenblutrote Papiere (120 g/m2) in bekannter Weise getränkt. Es wurde ein Harzauftrag von 130 bis 150%, bezogen auf das Papiergewicht, erzielt.
Die getrockneten Papiere wurden erfindungsgemäß während 7 Minuten bei einem Druck von 12 kg/cm2 und einer Temperatur von 150° C auf 3-Schichten-Spanplatten verpreßt.
Die erzielten Oberflächen waren ruhig und glatt. Sie zeigten eine gute Transparenz. Beispiel 5 Es wurde eine Tränkflotte gemäß Beispiel 1 hergestellt. Damit wurde ein 40 g/m2 hochgebleichtes Overlay-Seidenpapier getränkt. Die Tränkung wurde so bemessen, daß nach dem Trocknen ein Harzauftrag von 300% des Papiergewichts vorlag.
Die so hergestellten beharzten Papiere wurden erfindungsgemäß bei einem Druck von 12 kg/cm2 und einer Temperatur von 150° C während 7 Minuten auf furnierte Spanplatten aufgepreßt.
Es wurde eine vergütete klare Oberfläche erhalten, die keine Risse zeigte.
Alle gemäß den vorstehenden Beispielen erhaltenen Oberflächen wurden der Prüfung von dekorativen Schichtpreßstofftafeln nach DIN 53799/2.6 auf ihr Verhalten gegen heiße Topfböden untersucht. Alle Oberflächen waren nach diesem Test frei von Rissen, Blasen, Glanzverlust und Farbveränderungen.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Oberflächenvergütung von Holzwerkstoffen durch Trocknen und Verpressen bei einem Druck von etwa 5 bis 20 kg/cm2 und einer Temperatur von 120 bis 200° C während 1/2 bis 30 Minuten von mit Gemischen aus Melamin-Formaldehyd-Harzvorkondensaten mit Polyvinylacetat oder dessen Mischpolymerisaten und anderen Zusätzen imprägnierten Papieren, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man Papiere verwendet, die mit einer wäßrigen Flotte getränkt worden sind, die ein Gemisch aus a) einemMel@amin-Formaldehyd-Vorkondensat, das ein Molverhältnis von Melamin zu Formaldehyd von etwa 1 : 1,5 bis 1: 2,5 aufweist und das bei einem pH-Wert von 7 bis 10 bei einer Temperatur von etwa 60 bis 100° C bis zu einer Fällungszahl von etwa 10 bis 1 kondensiert ist, und b) Polyvinylacetat und/oder Mischpolymerisate des Vinylacetats in dispergierter Form allein darstellt, wobei das Gewichtsverhältnis von Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat zu Polyvinylacetat bzw. dem Mischpolymerisat desselben etwa 9 : 1 und 4: 6, bezogen auf Feststoflgehalt, liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 930 727.