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Dokumentenidentifikation DE19756871B4 31.05.2007
Titel Neue ultraleichte Harzschichtträger und ihre Verwendung
Anmelder Papierfabrik Schoeller & Hoesch GmbH & Co. KG, 76593 Gernsbach, DE
Erfinder Voronecky, Jiri, 76534 Baden-Baden, DE;
Blum, Horst, 76593 Gernsbach, DE
Vertreter Henkel, Feiler & Hänzel, 80333 München
DE-Anmeldedatum 19.12.1997
DE-Aktenzeichen 19756871
Offenlegungstag 24.06.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse D21H 27/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D21H 11/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft neue ultraleichte Harzschichtträger mit verbesserten optischen, physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen neuen ultraleichten Harzschichtträger sowie die Verwendung dieses speziellen, ultraleichten Harzschichtträgers in verstärkten Laminaten zur Verbesserung der optischen, physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften der Laminate.

Um die Eigenschaften von Materialien zu verbessern bzw. zu optimieren, werden diese Materialien häufig beschichtet. So findet bei der Herstellung von Möbeln oder Einrichtungen für gewerbliche Zwecke sowie bei Innenausbaumaterialien und im Fahrzeugbau die Beschichtung mit Schichtpreßfolien bzw. Laminaten in breitem Maße Verwendung.

Grundsätzlich unterscheidet man bei Schichtpreßfolien Hochdrucklaminate (HPL) und Niederdrucklaminate (LPL). Beide Arten von Laminaten können dabei durch Einarbeiten von Harzschichtträgern verstärkt werden.

Der Aufbau eines verstärkten Hochdrucklaminats (HPL) ist hierbei folgender (siehe auch 1):

Bei der Herstellung von oben genannten Hochdrucklaminaten werden mehrere Lagen mit Harz imprägnierter Papiere miteinander laminiert, wobei die oberste Lage zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften und zum Schutz der Dekorschicht dient.

Dies geschieht, indem die mit Harz getränkten Papiere nach dem Trocknen bei Temperaturen von bis zu 70°C und Preßdrücken von bis zu 10 MPa in Mehretagenpressen miteinander verbunden und bei einer Preßzeit von 60 bis 120 min zu einem Duroplast ausgehärtet werden.

Der Aufbau eines verstärkten Niederdrucklaminats (LPL) ist beispielsweise folgender (siehe auch 2):

Die Herstellung von oben genannten Niederdrucklaminaten erfolgt hierbei durch Laminieren der mit Harz imprägnierten Papiere bei niedrigeren Preßdrücken und kürzeren Preßzeiten von 10 bis 30 min unmittelbar auf die Unterlage.

Harzschichtträger dienen bei verstärkten Laminaten allgemein als Träger für Harz (beispielsweise Melaminformaldehydharz) und Additiva (beispielsweise Carbonfasern, Al2O3 (Korund)-Metallpartikeln und -fasern).

Daneben können die Harzschichtträger bei verstärkten Laminaten aber auch die optischen (insbesondere die Transparenz der oberen Schicht und deren Veränderung im Laufe der Anwendungszeit), physikalischen (beispielsweise die Strom- und Wärmeleitfähigkeit der Laminate), chemischen (beispielsweise die Resistenz gegen Chemikalien, wie Säuren, Laugen, Lösungsmittel und Fette) und mechanischen (beispielsweise die Abriebfestigkeit der Oberfläche des Laminats) Eigenschaften der Laminate beeinflussen.

Die bisher verwendeten leichtgewichtigen Harzschichtträger, die gewöhnlich als Overlaypapierbestandteil in verstärkten Hoch- und Niederdrucklaminaten eingesetzt werden, lassen jedoch bezüglich der ein oder anderen optischen, physikalischen, chemischen und/oder mechanischen Eigenschaft zu wünschen übrig.

Da darüber hinaus der Faserkomponente des verwendeten Harzschichtträgers in verstärkten Laminaten mehr oder weniger keine Bedeutung zukommt, gibt es Bestrebungen, das Flächengewicht der bisher verwendeten leichtgewichtigen Harzschichtträger so weit wie möglich zu reduzieren und dabei deren Träger- und andere Eigenschaften zu erhalten bzw. noch zu verbessern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, einen ultraleichten Harzschichtträger mit den oben genannten Eigenschaften bereitzustellen.

Die oben genannten Aufgaben werden durch einen ultraleichten Harzschichtträger, der ein Flächengewicht zwischen 8 und 18 g/m2 aufweist und dadurch gekennzeichnet, dass er Spezialhalbstoffe mit einer scheinbaren Stapeldichte von unter 0,30 g/cm3 enthält, gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Harzschichtträgers sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 12 beschrieben.

Der erfindungsgemäße ultraleichte Harzschichtträger kann in die oben beschriebenen Hoch- bzw. Niederdrucklaminate als Overlay-, Dekor- oder Underlaypapier sowie als eine Kombination aus diesen Schichtbestandteilen eingearbeitet werden und deren Funktionen übernehmen.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben verschiedene Versuche durchgeführt, um die Eigenschaften und Einflüsse von Harzschichtträgern mit unterschiedlichen Flächengewichten und Fasermischungen zu vergleichen.

Dabei haben sie festgestellt, daß erfindungsgemäße, aus speziellen Halbstoffen oder Zellstoffen hergestellte, ultraleichte Harzschichtträger mit einem niedrigen Flächengewicht zwischen 8 und 18 g/m2 den bisher verwendeten leichtgewichtigen Harzschichtträgern bezüglich Harzaufnahme als auch den anderen oben genannten Eigenschaften überlegen sind.

Der hier und im folgenden verwendete Begriff "Zellstoffe" soll dabei chemisch und mechanisch behandelte faserige Stoffe, die aus Holz- bzw. holzähnlichen Faserrohstoffen hergestellt sind, umfassen.

Der hier und im folgenden verwendete Begriff "Halbstoffe" soll entweder nicht voll chemisch behandelte faserige Stoffe aus Holz und/oder chemisch und mechanisch behandelte Fasern aus verwendbaren Einjahrespflanzen umfassen.

Die folgende Tabelle 1 zeigt einen Vergleich von aus dem Stand der Technik bekannten leichtgewichtigen Harzschichtträgern mit erfindungsgemäßen ultraleichten Harzschichtträgern mit unterschiedlichen Flächengewichten und Fasermischungen.

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, sind die erfindungsgemäßen Harzschichtträger den bisher bekannten Harzschichtträgern bezüglich Bruchkraft (in Längs- und Querrichtung), Luftdurchlässigkeit, Penetration und Harzaufnahme deutlich überlegen.

Das Flächengewicht der erfindungsgemäß verwendeten Spezialhalbstoffe und/oder Spezialzellstoffe liegt zwischen 8 und 18 g/m2 und insbesondere zwischen 11 und 13 g/m2.

Die scheinbare Stapeldichte der erfindungsgemäß verwendeten Spezialhalbstoffe und/oder Spezialzellstoffe liegt unter 0,30 g/cm3.

Vorzugsweise liegt der Mahlgrad der verwendeten Spezialzellstoffe und/oder Spezialhalbstoffe unter 35° SR.

Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, gebleichte Spezialhalbstoffe zu verwenden. Wie Tabelle 1 zeigt, werden auf Grund einer besseren Lichtstabilität bevorzugt mit Chlor oder Chlorverbindungen gebleichte Spezialhalbstoffe (siehe Beispiel 1/u und 2/u in Tabelle 1) als erfindungsgemäße Harzschichtträger verwendet. Des weiteren können jedoch auch mit Hilfe einer Elementar-Chlorfrei-Bleiche (ECF-Bleiche) gebleichte Produkte verwendet werden. In besonders bevorzugter Weise handelt es sich bei den verwendeten Spezialhalbstoffen um einer Neutralsulfitkochung (beispielsweise mit einer Kappazahl von unter 14; die Kappazahl ist ein auf dem einschlägigen Fachgebiet allgemein bekannter Begriff zum Messen des Restligningehalts von Zellstoffen und Halbstoffen) unterzogene und anschließend gebleichte Spezialhalbstoffe.

Ungebleichte Produkte von erfindungsgemäß verwendbaren ultraleichten Spezialhalbstoffen neigen (wie in Tabelle 1 ersichtlich) wegen eines hohen Restligningehalts in einigen Fällen zu Vergilbungen.

Die erfindungsgemäßen, aus Spezialzellstoffen und/oder Spezialhalbstoffen hergestellten Harzschichtträger gestatten ferner eine gute Produzierbarkeit des Harzschichtträgers auf einer Papiermaschine sowie gute Laufeigenschaften bei der Imprägnierung.

Allgemein lassen sich die erfindungsgemäßen Harzschichtträger in folgenden Stufen herstellen:

  • 1. Auflösen der Primärstoffe oder Faserrohstoffe in einer Aufbereitungsanlage;
  • 2. Behandeln der Stoffsuspension;
  • 3. Zugabe von Papierhilfsstoffen;
  • 4. Entwässern der Stoffsuspension zu einem Faservlies; und
  • 5. weiteres Trocknen des Faservlieses.

In Stufe 1 kann es sich bei den Primärstoffen oder Faserrohstoffen um lang- oder kurzfaserige Edelzellstoffe handeln. Die Auflösung der Primärstoffe oder Faserrohstoffe erfolgt in einer derartigen Weise, daß die gebildete Stoffsuspension pumpfähig und stippenfrei ist.

Die in der zweiten Stufe durchgeführte Behandlung der stippenfreien Stoffsuspension findet gewöhnlich in speziellen Mahlmaschinen statt, um der Stoffsuspension vorgegebene Eigenschaftsparameter zu verleihen.

Bei den in der dritten Stufe zugegebenen Papierhilfsstoffen kann es sich um beliebige, auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannte Stoffe zur Erzeugung, Verbesserung und Steuerung spezieller Eigenschaftsparameter, die der Papiersorte verliehen werden sollen, handeln.

Die Stufe 4 wird gewöhnlich auf einem Sieb durchgeführt. Die Entwässerung kann jedoch auch mit Hilfe einer beliebigen, auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten Entwässerungsvorrichtung durchgeführt werden.

Die in Stufe 5 durchgeführte weitere Trocknung erfolgt durch Zufuhr mechanischer und/oder thermischer Energie, bevorzugt auf einer Papiermaschine und mit Hilfe eines Luftdurchströmtrockners.

Die erfindungsgemäß veraendbaren Spezialhalbstoffe können aus unterschiedlichen Arten von Einjahrespflanzen (Kenaf, Jute, Sisal, Abaca usw.) aufbereitet werden (vgl. Tabelle 2). Bevorzugt werden Abaca-Fasern verwendet, insbesondere Abaca-Fasern, die einer Neutralsulfitkochung und ECF-Bleiche unterzogen wurden.

Auch bei der Auswahl geeigneter Rohstoffe zur Herstellung von Harzschichtträgern sollte auf die Reinheit des Rohstoffs geachtet werden.

Für eine geeignete Aufbereitung sollten die Fasern für die erfindungsgemäß verwendbaren Spezialhalbstoffe schon bei der mechanischen Extraktion der Fasern aus der Pflanze sorgfältig ausgesucht und mechanisch gereinigt werden (beispielsweise S2-Abaca-Fasern von den Philippinen, Gr.3-Abaca-Fasern aus Equador).

In vorteilhafter Weise werden ferner ein Kochprozeß und eine Bleiche durchgeführt, um die pflanzlichen Teile, die durch mechanische Reinigung nicht entfernt wurden, schonend von den Halbstoffasern abzutrennen. Darüber hinaus kann ein nachträgliches Sortieren, beispielsweise ein Schlitzsortieren, und ein Zentrifugieren, beispielsweise in einem Centri-Cleaner, durchgeführt werden, um die Abtrennung der durch mechanische Reinigung nicht entfernten pflanzlichen Teile von den Halbstoffasern weiter zu verbessern.

So lassen sich erfindungsgemäß verwendbare Halbstoffasern, die nicht nur rein, sondern deren Oberfläche auch für die Aufnahme des Imprägnierungsharzes offen sind, erzeugen.


Anspruch[de]
Ultraleichter Harzschichtträger, der ein Flächengewicht zwischen 8 und 18 g/m2 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass er Spezialhalbstoffe mit einer scheinbaren Stapeldichte von unter 0,30 g/cm3 enthält. Harzschichtträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht zwischen 11 und 13 g/m2 liegt. Harzschichtträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Spezialhalbstoff besteht. Harzschichtträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Spezialhalbstoff um einen solchen aus Weich- und/oder Hartfasern handelt. Harzschichtträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Weichfasern um solche aus Kenaf oder Jute handelt. Harzschichtträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Hartfasern um solche aus Sisal oder Abaca handelt. Harzschichtträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den verwendeten Spezialhalbstoffen um gebleichte Spezialhalbstoffe handelt. Harzschichtträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Spezialhalbstoffe mit Chlor und/oder Chlorverbindungen gebleichte Spezialhalbstoffe sind. Harzschichtträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Spezialhalbstoffe mit Elementar-Chlorfrei-Bleiche (ECF-Bleiche) gebleichte Spezialhalbstoffe sind. Harzschichtträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den verwendeten Spezialhalbstoffen um einer Neutralsulfitkochung unterzogene und anschließend gebleichte Spezialhalbstoffe handelt. Harzschichtträger nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmaterialien für die verwendeten Spezialhalbstoffe aus Abacafasern bestehen. Harzschichtträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlgrad der Spezialhalbstoffe unter 35° SR liegt. Verwendung eines Harzschichtträgers nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 zur Einarbeitung in Hochdruck- oder Niederdrucklaminate.






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