DE3422965C2

DE3422965C2 - Verfahren zur Herstellung von mit einem Oberflächenschutz versehenen Schichtstoffplatten oder -folien

Info

Publication number: DE3422965C2
Application number: DE3422965A
Authority: DE
Inventors: Bert 5168 Nideggen Féron; Lothar Dipl.-Chem. 5160 Düren Höls
Original assignee: Aluminium Féron GmbH & Co, 5160 Düren
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1987-02-12
Also published as: IT8521239A0; DE3422965A1; IT1184250B

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von mit einem Oberflächenschutz versehenen Schichtstoffplatten oder -folien auf Phenolharz/Melaminharzbasis beschrieben. Eine Variante des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß man einen Transferlack auf ein Trägermaterial aufträgt, den Transferlack zumindest teilweise aushärten läßt, die aus dem Trägermaterial und dem Transferlack bestehende Folie zusammen mit den einzelnen Lagen der Schichtstoffplatte verpreßt und das Trägermaterial nach dem Abkühlen abzieht. Bei einer zweiten Variante wird aus einem Polymerlack eine Gießfolie hergestellt, die Folie zumindest teilweise aushärten gelassen und zusammen mit den einzelnen Lagen der Schichtstoffplatte verpreßt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schichtstoffplatten auf Phenolharz/Melaminharzbasis sind bekannt und finden in breitem Umfang beispielsweise in der Möbelindustrie Verwendung. Es handelt sich hierbei um Laminate, die in der Regel einen phenolharzgetränkten Kernbogen (Core sheet) , einen darauf angeordneten melaminharzgetränkten weißen bzw. gemusterten Bogen (pattern sheet) und einen darüber angeordneten Deckbogen (cover- sheet) umfassen. Die jeweiligen Bögen werden bei Temperaturen um 150°C zu festen Laminaten verpreßt.
Da diese Schichtstoffplatten nicht witterungsbeständig sind, werden sie nur für innere Anwendungszwecke eingesetzt. Auch in bezug auf diese Anwendungsfälle läßt jedoch die Oberflächenfestigkeit von derartigen Schichtstoffplatten noch Wünsche offen. Sie sind relativ empfindlich in bezug auf örtlich begrenzt angreifende Kräfte, so daß sich Risse und Kratzer bilden.
Um derartige Schichtstoffplatten auch für äußere Anwendungszwecke nutzen zu können, hat man deren Oberfläche nachträglich lackiert. Dabei hat man die Lacke aufgestrichen bzw. aufgespritzt. Das Haftungsvermögen dieser nachträglich auf die Platten aufgebrachten Lacke ist jedoch relativ schlecht, so daß die aufgebrachte Schutzschicht die ihr zugedachte Schutzfunktion nur unvollständig ausführen kann.
Der DE-OS 20 56 275 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundfolie zu entnehmen, bei dem man eine Trägerschichtfolie, eine dekorative Mittelschicht und eine transparente, flexible Deckfolie bei erhöhter Temperatur miteinander verpreßt und ggf. die Deckschicht mit einer Abziehfolie versieht, um die so hergestellte Verbundfolie bei der anschließenden Bearbeitung, dem anschließenden Transport od. dgl. zu schützen.
Die DE-OS 24 13 063 beschreibt ein Verfahren zur Folienherstellung, bei dem die zur Oberflächenvergütung dienende Folie getrennt hergestellt und anschließend mit einem Schichtstoff, wie beispielsweise Walzwerkstoffplatten, verpreßt wird.
Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-OS 22 18 700 bekannt. Hierbei wird auf eine bereits vorhandene Basislage, bei der es sich beispielsweise um Spanplatten, Sperrholz, Faserplatten, Gipsplatten etc. handelt, eine mit einem Klebstoff imprägnierte oder beschichtete Dekorfolie und darauf anschließend eine aus einem gelieferten Polyesterharz bestehende Lackschicht nach einem Transferverfahren aufgebracht und der so entstehende Verbundstoff verpreßt. Das bekannte Verfahren erfordert somit einen ersten Preßvorgang zur Herstellung der Basislage und einen weiteren Preßvorgang zur Herstellung des fertigen Verbundstoffes und benötigt darüber hinaus noch die Anwesenheit einer speziellen Kleberzwischenschicht, die mit der Lackschicht reagiert, um eine einwandfreie Oberflächenvergütung und Festigkeit des fertigen Verbundstoffes sicherzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zu schaffen, mit dem Schichtstoffplatten bzw. -folien unter besonderer Berücksichtigung einer wiederstandsfähigen Oberflächenvergütung mit geringen Kosten hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit das als Oberflächenschutz dienende Material nicht nach der Herstellung der Schichtstoffplatte auf diese in Form eines in einem Lösungsmittel gelösten oder nach dem Transferverfahren aufgetragenen und mit der Schichtstoffplatte über eine Kleberzwischenschicht verklebten Lackes aufgebracht, sondern das Material wird gleichzeitig mit der Herstellung der Schichtstoffplatte in Form einer Folie mit dieser verpreßt. Dadurch läßt sich einerseits vermeiden, daß das Lösungsmittel des Lackes bzw. des Klebers in die Schichtstoffplatte eindringt, und andererseits erreichen, daß das Oberflächenschutzmaterial besonders gut an der oberen Schicht der Schichtstoffplatte haftet. Dieser Effekt einer verbesserten Haftwirkung wird noch dadurch weiter verbessert, wenn man die zum Verpressen dienende Folie, d. h. die mit dem Transferlack beschichtete Trägerfolie, nicht vollständig aushärten läßt, so daß beim späteren gemeinsamen Verpressen mit den Lagen der Schichtstoffplatte noch reaktive Gruppen in den jeweiligen Lacksystemen der Folie vorhanden sind, die beim Verpressen zur Reaktion gebracht werden und somit zu einem verbesserten Haftungseffekt führen. Um diesen Effekt zu erreichen, kann man beispielsweise entweder solche Lacksysteme auswählen, die geblockte reaktive Gruppen aufweisen, beispielsweise Polyurethanlacke mit geblockten Isocyanatgruppen, oder man kann den Härtungsvorgang von Temperatur, Druck und Zeit her so steuern, daß kein vollständiges Aushärten erreicht wird und dieses erst beim nachträglichen Verpressen zusammen mit den Lagen der Schichtstoffplatte stattfindet. So kann man beispielsweise die Folie auf einer niedrigeren Temperatur aushärten lassen als sie beim nachfolgenden Verpressen Anwendung findet, oder man verkürzt den zum Aushärten erforderlichen Zeitraum in entsprechender Weise. Da in der Regel derartige Schichtstoffplatten bei einer Temperatur von 130-170°C verpreßt werden, läßt man vorzugsweise die Folie bei einer Temperatur unter 130°C aushärten, beispielsweise bei einer Temperatur von 120°C. Es versteht sich, daß natürlich auch sowohl von der Auswahl der Lacksysteme her als auch von der Behandlung her solche Auswahlkriterien getroffen werden können, daß die mit den Lagen der Schichtstoffplatte zu verpressende Folie noch reaktive Gruppen enthält.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem vorstehend aufgeführten Stand der Technik noch den Vorteil auf, daß beim Preßvorgang der aus den phenolharz- und melaminharzgetränkten Bögen und dem mit Transferlack versehenen Trägermaterial bestehende Verbundstoff noch flexibel ist, so daß eine gleichmäßige Lackaufbringung beim Preßvorgang resultiert, was bei dem vorstehend aufgeführten Stand der Technik wegen der dort verwendeten festen Basislage und der damit ggf. verbundenen Maßungenauigkeiten dieser Basislage nicht sichergestellt ist. Darüber hinaus ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren noch möglich, den Oberflächenschutz derart zu modifizieren, daß er neben einer reinen Schutzfunktion auch zusätzlich oder auch ausschließlich dekorative Zwecke erfüllt, wie dies noch nachstehend ausgeführt ist. Zur Klarstellung wird darauf verwiesen, daß in dem vorliegenden Text unter Aushärten des Lackes sämtliche Formen des Erstarrens aus einem flüssigen bzw. plastischen Zustand zu verstehen sind, insbesondere auch ein Trocknen des Lackes durch Austreiben des bzw. der Lösungsmittel.
Ein besonders gutes Handling über den gesamten Verfahrensablauf bei der industriellen Fertigung ergibt sich dadurch, daß man einen Transferlack auf ein Trägermaterial, beispielsweise eine Metallfolie, Kunststoffolie oder Papierbahn aufbringt, wobei dies beispielsweise dadurch geschehen kann, daß man das Trägermaterial mit dem in einem Lösungsmittel gelösten Transferlack bestreicht oder daß man den Transferlack direkt auf das Trägermaterial aufextrudiert, d. h. ohne Lösungsmittel aufbringt. Als Trägermaterial wird vorzugsweise eine Metallfolie, beispielsweise eine Aluminiumfolie, verwendet, die eine Stärke von 6-300 µm aufweisen sollte. Diese Folie kann mit Kunststoff und/oder Papier kaschiert sein, so daß sich eine Verbundfolie mit einem entsprechenden Aufbau ergibt. Es sind hierbei diverse Kombinationen möglich, wobei die Schicht, auf der der Transferlack aufgebracht wird, ein gutes Trennungsvermögen in bezug auf den Transferlack besitzen sollte. Um dieses Trennungsvermögen zu verbessern, wird die entsprechende Schicht zweckmäßigerweise mit einem Trennmittel behandelt, bevor der Transferlack aufgebracht wird.
Als Trägermaterial für den erfindungsgemäßen Einsatzzweck können jedoch auch Kunststoffolien, etwa in einer Stärke von 8-300 µm, oder Papierbahnen, etwa in einer Stärke von 18-300 g/m², Verwendung finden. Es sind ferner Verbunde zwischen beiden Materialien möglich.
Nach dem Aushärten des auf das Trägermaterial aufgebrachten Transferlackes kann die entsprechende Folie zu Bahnen gerollt und zum Schichtstoffplattenhersteller gefördert werden. Die Folie wird dann zusammen mit den einzelnen harzgetränkten Papierlagen für die Schichtstoffplatte in einer geeigneten Presse verpreßt, wobei in der Regel Temperaturen zwischen 130° und 170°C und Drücke über 40 bar, insbesondere um 100 bar, zur Anwendung gelangen. Der Transferlack gerät dabei wieder teilweise in einen plastischen Zustand, und es kommt zu einer guten Haftung mit der Deckschicht der Schichtstoffplatte, wobei diese Haftung durch das Reagieren der ggf. noch vorhandenen reaktiven Gruppen des Transferlackes unterstützt wird. Nach dem Abkühlen der auf diese Weise hergestellten Schichtstoffplatte kann das Trägermaterial, beispielsweise die Aluminiumfolie, von der Platte abgezogen werden, wobei der ausgehärtete Transferlack auf der Oberfläche der Schichtstoffplatte verbleibt. Dieser Lack sorgt für einen besonders guten Oberflächenschutz.
Durch die Verwendung einer Trägerfolie wird nicht nur das Handling des Materials während des Verfahrens verbessert, sondern das Trägermaterial sorgt auch für eine Strukturierung der auf die Schichtstoffplatte aufgebrachten Lackschicht, die je nach dem verwendeten Trägermaterial, beispielsweise Metallfolie, Kunststofffolie, Papier, unterschiedlich ausfallen kann.
Über in den Transferlack eingearbeitete Mattierungsmittel kann eine geeignete Mattierung der Schichtstoffplattenoberfläche erreicht werden. Es können transparente oder eingefärbte Lacksysteme Verwendung finden, je nach dem speziellen Anwendungsfall.
Als Transferlacke bzw. als Lacke zur Herstellung der Gießfolie können eine Vielzahl von Materialien eingesetzt werden. Hierzu zählen beispielsweise:
Polyvinylchlorid, Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Mischpolymerisate aus Vinylchlorid, Vinylacetat, Acrylsäure und/oder Maleinsäure, Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Vinylisobutyläther, Polyvinylidenchlorid, Mischpolymerisate des Vinylidenchlorids mit Vinylacetat, Vinylchlorid, Acrylnitril, Acrylsäure, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylester, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetal, Polyvinyläther, Polyvinylpyrrolidon, Polycrylate, Polymethacrylate, Polymerisate und Mischpolymerisate des Styrols, Mischpolymerisate des Butadiens und von Kohlenwasserstoffharzen, Cumaronharze, Indenharze, Siliconharze, Siliconkautschuk, Derivate des natürlichen und künstlichen Kautschuks, Cellulosenitrat, Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat, Cellulosepropionat, Celluloseäther, Benzylcellulose, organische Polysulfidpolymere, Polysulfonharze, Polyimidharze, Polyspiranharze, chlorierte Polyäther, Methyl-, Hydroxyäthylcellulose, Phenol-Formaldehydharze, harzsäuremodifizierte Phenol-Formaldehydharze, Alkylphenolharze, Terpenphenolharze, Phenol-Acetaldehydharze, Furfuralharze, Harnstoffharze, Urethanharze, Triazinharze, Melaminharze, Epoxidharze, Cyanamidharze, Sulfoamidharze, Anilinharze, Benzolkohlenwasserstoff- Formaldehydharze, Benzoguanaminharze, Aldehydharze, Ketonharze, Polyesterharze, Polyamidharze und deren Reaktionsprodukte mit amino- und amidogruppenhaltigen Verbindungen, hydroxyl-, carboxyl- und isocyanatgruppenhaltigen Verbindungen, geblockten Isocynanatgruppenhaltigen Verbindungen, organofunktionellen Silanen, Titanacetylacetonat, Polyaziridinen.
Als bevorzugte Lacksysteme finden Lacke auf Acrylharzbasis und Polyurethanlacke, insbesondere solche mit geblockten Isocyanatgruppen, Verwendung. Die auf diese Weise mit einer Polyurethanlackoberflächenschicht versehenen Schichtstoffplatten besitzen eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit und lassen sich insbesondere für äußere Anwendungszwecke verwenden, beispielsweise als Fassadenplatten o. dgl. Die mit einer Oberflächenschicht aus einem Lack auf Acrylharzbasis versehenen Schichtstoffplatten weisen in bezug auf die Witterungsbeständigkeit ebenfalls gute Eigenschaften auf wie die vorstehend erwähnten Platten, dürften jedoch eher für innere Anwendungszwecke, beispielsweise in der Möbelindustrie, geeignet sein.
Die Lacke sind ferner UV- und IR-beständig.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Beispiel 1

Eine Aluminiumfolie, weich, nach DIN 1712, Stärke 20 µm, wurde mit einem Trennmittel, beispielsweise dem Produkt Fluoricon 180 FC der Acmos-Chemie, derart behandelt, daß ein Auftragsgewicht von 0,3-0,5 g/m² Trennmittel nach der Trocknung in einem Umlufttrockenschrank bei 100°C resultierte.
Die mit dem Trennmittel versehene Aluminiumfolie wurde mittels eines Rakels in einem oder mehreren Strichen auf der mit dem Trennmittel versehenen Seite mit einem Lacksystem beschichtet, das ein Polyvinylbutyral mittleren Molekulargewichts von 55 000 mit einem Gehalt von 75-80% aufwies. Dazu wurde eine 15%ige Lösung des Handelsproduktes Rhovinal B 20/20 der Rhôn´-Poulenc Polymêres in Methyläthylketon verwendet, welche in einem oder mehreren Strichen aufgetragen wurde, bis nach Verdampfen des Lösungsmittels in einem Umlufttrockenschrank bei 80°C ein Auftragsgewicht von ca. 20 g/m² resultierte.
Die derart mit dem Trennmittel und dem Transferlack versehene Folie wurde gegen eine Kombination aus melaminharzgetränktem Papier und phenolharzgetränktem Papier verpreßt, wobei die Folie mit dem melaminharzgetränkten Papier in Kontakt gebracht wurde. Es waren folgende Preßbedingungen vorhanden: Druck 100 bar, Temperatur 145°C, Zeit 15 min. Nach dem Preßvorgang wurde der Verbund abgekühlt und die Aluminiumfolie durch Abziehen entfernt. Der Transferlack auf Polyvinylbutyralbasis verblieb auf der erstellten Schichtstoffplattenoberfläche.

Beispiel 2

Es wurde wie in Beispiel 1 vorgegangen, wobei jedoch anstelle eines Polyvinylbutyrals eine 20%ige Lösung eines Methacrylsäureesters (Handelsprodukt Neocryl B702 der Polyvinylchemie) in Äthylacetat verwendet wurde.

Beispiel 3

Es wurde wie in Beispiel 1 vorgegangen, wobei jedoch anstelle eines Polyvinylbutyrals ein partiell hydrolysiertes Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat (Handelsprodukt VAGH der Firma Union Carbide) kombiniert mit einem Melaminharz (Handelsprodukt Maprenal MF 650 der Firma Hoechst AG) verwendet wurde. Dazu versetzte man 100 Gewichtsteile einer 20%igen Lösung des partiell hydrolisierten Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisates in Äthylacetat mit 4 Gewichtsteilen des Maliminharzes und trocknete danach in einem Umlufttrockenschrank bei 110°C.

Beispiel 4

Eine Aluminiumfolie, weich, nach DIN 1712, Stärke 20 µm, wurde mit einem Trennmittel, beispielsweise dem Produkt Fluoricon 180 FC der Acmos-Chemie, derart behandelt, daß nach der Trocknung in einem Umlufttrockenschrank bei 100°C ein Auftragsgewicht von 0,2-0,4 g/m² Trennmittel resultierte.
Auf die mit dem Trennmittel versehene Seite wurde das unter der nachfolgenden Rezeptur 1 aufgeführte Lacksystem aufgestrichen und danach über 60 sec bei 160°C in einem Umlufttrockenschrank getrocknet. Das resultierende Auftragsgewicht betrug ca. 30 g/m².

Rezeptur 1
Äthylacetat 25 Gewichtsteile
Äthyläthylketon 25 Gewichtsteile
verzweigter hydroxylgruppenhaltiger Polyester
(Produkt Desmophen 690 der Firma Bayer AG)
50 Gewichtsteile
Polyfunktionelles aliphatisches Isocyanat
(Produkt Desmodur n der Firma Bayer AG)
10,5 Gewichtsteile.

Auf diese Schicht wurde der unter Rezeptur 2 aufgeführte Lack aufgetragen und in einem Umlufttrockenschrank 120 sec bei 100°C getrocknet. Das hieraus resultierende Auftragsgewicht betrug ca. 20 g/m².

Rezeptur 2
Äthylacetat 25 Gewichtsteile
Äthyläthylketon 25 Gewichtsteile
verzweigter hydroxylgruppenhaltiger Polyester
(Produkt Desmophen 690) 50 Gewichtsteile
geblocktes Isocyanat
(Produkt Desmodur kl-5-2371 der Firma Bayer AG)
38,6 Gewichtsteile.

Die so erhaltene beschichtete Aluminiumfolie wurde mit der lackierten Seite gegen eine Kombination aus phenolharzgetränktem und melaminharzgetränktem Papier derart verpreßt, daß die auf der Aluminiumfolie befindlichen Lacke auf das melaminharzgetränkte Papier übertragen wurden. Bei dem dazu benötigten Preßvorgang betrug der Druck 100 bar, die Zeit 20 min und die Temperatur 150°C.
Nach dem Preßvorgang ließ sich die Aluminiumfolie von dem Laminat entfernen, und es resultierte ein Produkt, bei welchem die Polyurethanlacke auf die phenol- und melaminharzgetränkten Papiere übertragen worden waren.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von mit einem Oberflächenschutz versehenen Schichtstoffplatten oder -folien, bei dem man einen Transferlack auf ein Trägermaterial aufträgt, den Transferlack zumindest teilweise aushärten läßt, die aus dem Trägermaterial und dem Transferlack bestehende Folie zusammen mit ggf. Dekorlagen und einer Basislage der Schichtstoffplatte verpreßt und das Trägermaterial nach dem Abkühlen abzieht, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung der Schichtstoffplatten oder -folien auf Phenolharz/Melaminharzbasis die jeweiligen phenolharz- und melaminharzgetränkten Bögen der Basislage zusammen gleichzeitig mit der aus dem Trägermaterial und dem Transferlack bestehenden Folie verpreßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folie zum Aushärten des Transferlackes über einen solchen Zeitraum mit einer solchen erhöhten Temperatur behandelt, daß danach im Transferlack noch reaktive Gruppen vorhanden sind, die durch die beim Verpressen der Schichtstoffplatte herrschenden Bedingungen zur Reaktion gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den auf das Trägermaterial aufgetragenen Transferlack bei geringeren Temperaturen bzw. in geringeren Zeiträumen als beim Verpressen der Schichtstoffplatte aushärten läßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folie zum Aushärten des Transferlackes auf eine Temperatur bis etwa 120°C erhitzt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Transferlack im plastischen Zustand direkt auf das Trägermaterial aufextrudiert.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Trägermaterial vor dem Aufbringen des Transferlackes mit einem Trennmittel versieht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trägermaterial eine Metallfolie verwendet, die mit Papier und/oder Kunststoff kaschiert ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trägermaterial eine Kunststoffolie verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine mit Papier kaschierte Kunststoffolie verwendet.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Transferlack auf Acrylharzbasis verwendet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Transferlack auf Polyurethanlackbasis verwendet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyurethanlack ein solcher mit geblockten Isocyanatgruppen verwendet wird.