DE69824865T2

DE69824865T2 - Gerät zum verteilen von teilchen auf papier und verfahren zum herstellen von papier mit teilchen

Info

Publication number: DE69824865T2
Application number: DE69824865T
Authority: DE
Inventors: Per-Erik Velin; Brian Perkins; Olof Jan BENGTSSON; Henrik Frosthagen
Original assignee: Pergo Europe AB
Current assignee: Unilin Nordic AB
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2018-04-09
Also published as: WO1998047705A1; ES2219886T3; EP1011969B1; SE9701466D0; PT1011969E; EP1011969A1; US6558754B1; ATE270189T1; CN1257444A; DE69824865D1; AU7091498A; SE9701466L; BR9808946A; CN1078530C; SE509109C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Verteilen trockener harter Partikel auf der Oberfläche einer kontinuierlich beförderten Papierbahn, ein Verfahren zum Aufbringen einer gleichmäßigen Schicht aus kleinen harten Partikeln auf die Oberfläche eines Dekorpapiers oder eines Abdeckpapiers für ein abriebfestes Laminat sowie ein durch dieses Verfahren hergestelltes partikelbeschichtetes Dekorpapier oder Abdeckpapier.
Mit einem dekorativen wärmehärtenden Laminat bedeckte Produkte werden heutzutage oft verwendet. Sie werden meist dort verwendet, wo die Anforderungen an den Abriebwiderstand hoch sind, aber auch dort, wo ein Widerstand gegen unterschiedliche Chemikalien und Feuchtigkeit erforderlich ist. Fußbodenbretter, Sockelleisten, Tischplatten und Wandpaneele können als Beispiele solcher Produkte erwähnt werden.
Dekorative wärmehärtende Laminate werden oft aus zwei bis sieben Kraftpapier-Schichten gemacht, die mit Phenol-Formaldehyd-Kunstharz imprägniert sind, und aus einer Dekorpapierschicht, die mit Melamin-Formaldehyd-Kunstharz oder einem anderen wärmehärtenden Kunstharz imprägniert ist. Die Dekorpapierschicht kann monochromatisch oder gemustert sein, beispielsweise mit einem Holzmuster oder einem phantasievollen Muster, und als obere Lage in dem Laminat platziert sein.
Oft werden eine oder mehrere sogenannte Abdeckschichten aus Alpha-Zellulose, normalerweise imprägniert mit Melamin-Formaldehyd-Kunstharz, oben auf dem Dekorpapier platziert, um die Dekorpapierschicht vor Abrieb zu schützen.
Es gibt auch Laminate, die aus einer Basisschicht aus einem Partikelbrett oder einem Faserbrett bestehen, das mit einer solche Dekorpapierschicht versehen ist, und möglicherweise einer Abdeckschicht. Diese Schichten können unter Wärme und Druck in Richtung der Basisschicht laminiert werden. Wenn nur ein Dekorpapier verwendet wird und kein Abdeckpapier, kann die Dekorpapierlage statt dessen in Richtung der Basislage geklebt werden.
Um den Abriebwiderstand der Dekorpapierlage und/oder der möglichen Abdecklagen weiter zu erhöhen, können diese mit einer Beschichtung aus harten Partikeln versehen werden. Diese Partikel können auf das Papier aufgebracht werden, indem sie in das wärmehärtende Kunstharz hineingemischt werden, das zum Imprägnieren des Papiers verwendet wird. Die Partikel können auch zu den feuchten Zellulosefasern auf dem Sieb einer Papiermaschine hinzugefügt werden. Schließlich ist auch bekannt, das mit Kunstharz imprägnierte Papier mit harten Partikeln zu beschichten, indem die harten Partikel auf das Papier aufgebracht werden, bevor das Kunstharz getrocknet wird.
Das erstgenannte Verfahren ist beispielsweise im US-Patent 4,473,613 veranschaulicht. Dieses Verfahren führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung der harten Partikel und daher zu einem ungleichmäßigen Abriebwiderstand des dekorativen Laminats. Der Grund dafür ist, dass es sehr schwierig ist, durchschnittlich große und größere Partikel in einer Kunstharzlösung zu verteilen, da diese aufgrund ihrer höheren Dichte zum Boden des Behälters absinken werden, der zum Aufbewahren des Kunstharzes verwendet wird. Eine solche Verteilung wird daher praktisch unbrauchbar sein, da die Anzahl der harten Partikel pro Oberflächeneinheit sich mit der Zeit verändern wird. Diesem Problem kann teilweise dadurch entgegengewirkt werden, dass die Viskosität der Kunstharzlösung durch Hinzufügen eines Verdickungsmittels erhöht wird. Solche Additive werden jedoch die Eigenschaften des Kunstharzes beeinträchtigen und zu einem schlechteren Endresultat führen. Außerdem wird es sogar mit einem solchen Verdickungsmittel schwierig sein, die Menge an harten Partikeln pro Oberflächeneinheit zu verändern, wenn dies gewünscht ist, da auch der Kunstharzanteil verändert werden wird.
Das zweite oben erwähnte Verfahren kann durch das US-Patent 3,798,111 veranschaulicht werden. Das in diesem Patent offenbarte Verfahren wird im allgemeinen für die Produktion von Abdeckpapier von Alpha-Zellulose verwendet. Die harten Partikel beispielsweise aus Aluminiumoxid werden dann über eine Schicht aus feuchten Alpha-Zellulosefasern auf dem Sieb einer Papiermaschine verstreut. Diesem Verfahren werden die harten Partikel mehr oder weniger unregelmäßig innerhalb der gesamten Faserschicht verteilt. Einige der Partikel treten sogar durch das Sieb hindurch und verursachen schwerwiegende Verunreinigungsprobleme in der Papierherstellungsmaschine. In dem erhaltenen Abdeckpapier werden die harten Partikel auf unsteuerbare Art und Weise verteilt sein. Es ist unmöglich, eine gleichmäßige Verteilung der harten Partikel auf der Oberfläche des Papiers zu erhalten, wo sie die beste Wirkung gegen den Abrieb haben.
In dem oben erwähnten US-Patent 3,798,111 wird ein Dekorpapier mit dem offenbarten Verfahren hergestellt, wobei ein Dekor oben auf das erzeugte Papier gedruckt wird. Da sie die harten Partikel unterhalb des Dekors befinden, können sie wohl nicht zu einem erhöhen Abriebwiderstand beitragen. Trotz der erwähnten Nachteile wird dieses Verfahren kommerziell oft für die Herstellung von abriebfesten Abdecklagen verwendet.
Das dritten oben erwähnte Verfahren kann durch unser eigenes US-Patent 4,940,503 veranschaulicht werden, wo die harten Partikel auf ein kontinuierliches Dekorpapier oder ein Abdeckpapier aufgebracht werden, das mit einer flüssigen Lösung aus einem wärmehärtenden Kunstharz imprägniert ist.
Das Kunstharz ist feucht, wenn die Partikel auf das Papier geschichtet werden. Das Papier wird getrocknet, wenn die Partikel hinzugefügt worden sind.
Die Partikel werden mit einer Einrichtung verteilt, die einen Behälter aufweist, in dem sich die harten Partikel befinden, und eine sich drehende Streichwalze mit einer ungleichmäßigen Oberfläche, die sich unter dem Behälter befindet, wodurch die Partikel aus dem Behälter zu der Streichwalze fallen sollen und dann unter der Streichwalze gleichmäßig auf den beförderten Papiermaterialbahn verteilt werden sollen. Die Einrichtung beinhaltet normalerweise ein Luftmesser, das dazu vorgesehen ist, die Partikel bei einer konstanten Menge pro Zeiteinheit von der Streichwalze zu lösen.
Für Fußbodenbretter hergestellte dekorative wärmehärtende Laminate, wo zumindest eine Abdeckschicht mit harten Partikeln durch dieses Verfahren versehen worden ist, sind sehr erfolgreich.
Das Verfahren ist bei weitem das beste kommerziell erhältliche für die Produktion von sehr abrieb-resistenten dekorativen wärmehärtenden Laminaten. Die Partikel sind sehr gleichmäßig auf der Papiermaterialbahn verteilt.
Manchmal findet man jedoch Klumpen aus Partikeln, die aneinander haften, an der Oberfläche des beschichteten Papiers, was zu fleckigen oder matten Flächenbereichen führt. Zwischen diesen Klumpen gibt es auch kleiner Flächenbereiche, bei denen Partikel fehlen. Wenn die Ausbildung solcher Klumpen vermieden werden könnte durch eine noch bessere Verteilung der Partikel, würde der Abriebwiderstand ansteigen ohne das Hinzufügen einer größeren Menge harter Partikel. Eine Reduzierung der Ausbildung der Klumpen würde auch den dekorativen Effekt des dekorativen Laminats verbessern. Daher besteht eine Notwendigkeit für die Verbesserung dieses Verfahrens für die gleichmäßige Verteilung harter Partikel auf der Oberfläche eines kontinuierlich beförderten Papiers, insbesondere eines Abdeckpapiers für verschleißfeste Laminate. Diese Laminate bilden die oberste Schicht von Fußbodenbrettern, die normalerweise eine Basisschicht aus Partikelbrett oder Faserbrett haben, auf welche das Laminat geklebt wird. Die Fußbodenbretter werden mit Nuten und Federn in den Seitenkanten als gängige Fußbodenbretter aus Holz verlegt.
GB-A-1 348 272 offenbart ein Verfahren für die Herstellung eines imprägnierten Papiers, in welchem Körner aus Pulver auf eine Papierlage durch elektrostatisches Sprühen aufgebracht werden.
GB-A-1 094 619 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich geworden, und zwar nach einer extensiven Entwicklungsarbeit, die Jahre gedauert hat, die oben erwähnte Anforderung zu erfüllen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die gleichmäßige Verteilung kleiner harter Partikel auf der Oberfläche einer kontinuierlich beförderten Papierbahn, die mit einer Zusammensetzung aus flüssigem, wärmehärtendem Kunstharz imprägniert ist, wobei dieses Kunstharz bei der Verteilung der harten Partikel feucht ist. Die Vorrichtung beinhaltet einen Zuführtrichter, der die harten Partikel beinhaltet. Der Zuführtrichter hat einen Auslass, der sich quer bezüglich der Papierbahn erstreckt. Eine sich drehende Streichwalze, vorzugsweise mit einer unebenen Oberfläche, ist unter dem Zuführtrichter und in Verbindung mit dem Auslass zur Aufnahme harter Partikel von diesem Auslass platziert. Die Streichwalze steht in beabstandeter, im wesentlichen paralleler Beziehung zu der Papierbahn, die unter der Streichwalze befördert wird. Die Vorrichtung hat auch Mittel zum Lösen der harten Partikel von der Streichwalze und zum gleichmäßige Verteilen der Partikel auf der beförderten Materialbahn. Diese Mittel weisen eine Elektrodenanordnung zwischen dem Zuführtrichter und der abwärts gerichteten vertikalen Tangente T der Streichwalze auf. Die Elektrodenanordnung ist vorzugsweise von einem Gehäuse umschlossen, das mit einer abwärts gerichteten Gleitplatte versehen ist, wodurch die harten Partikel von der Streichwalze abgehoben werden und mittels eines elektrischen Felds zwischen der Elektrodenanordnung und der Streichwalze fluidisiert werden, was dazu führt, dass eine gleichmäßige Menge von Partikeln auf die unter der Streichwalze beförderte Papierbahn herabfällt.
Wie bereits erwähnt, ist die Oberfläche der Streichwalze vorzugsweise ungleichmäßig oder uneben. In geeigneter Art und Weise besteht diese Unebenheit aus 1–100 μm, vorzugsweise 30–70 μm tiefen Nuten, die axial orientiert sind, radial oder diagonal über die Oberfläche der Streichwalze hinüber. Die Unebenheit kann auch aus Grübchen mit der gleichen Tiefe wie oben erwähnt bestehen. Es könnte jedoch auch möglich sein, eine Streichwalze mit einer ebenen oder fast ebenen Oberfläche zu verwenden.
Der Zuführtrichter ist vorzugsweise versehen mit einer Schabplatte an seinem Auslass, um eine gleichmäßige Zufuhr der Partikel entlang der Oberfläche der Streichwalze zu ermöglichen. Die Schabplatte wird es ermöglichen, dass die Partikel, die sich in diesen Nuten oder Grübchen befinden, in die Drehung der Streichwalze gebracht werden, während die anderen Partikel daran gehindert werden, sich mit der Streichwalze bei ihrer Drehung mitzubewegen. Auf diese Art und Weise kann die Menge der Partikel leicht gesteuert werden durch eine Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Streichwalze, da die Streichwalze immer mit einer feststehenden Menge an Partikeln pro Oberflächeneinheit von dem Zuführtrichter versorgt werden wird. Die Menge an zugeführten Partikeln pro Oberflächeneinheit hängt ab von der Tiefe der Nuten oder Grübchen, an dem Abstand zwischen den Nuten oder Grübchen und auch von der Partikelgröße.
Vorzugsweise haben die Streichwalze, der Zuführtrichter und das Papier ungefähr das gleiche Spannungspotential, während die Elektrodenanordnung ein positives oder vorzugsweise ein negatives Spannungspotential von zumindest 1 kV verglichen mit der Streichwalze hat. Die Streichwalze ist vorzugsweise geerdet und dadurch ungeladen. Zumindest die Oberfläche der Streichwalze besteht aus einem leitenden Material, geeigneter Weise einem Metall. Das geeignete Spannungspotential hängt ab von dem Abstand zwischen der Elektrodenanordnung und der Streichwalze, dem partikel-artigen Material und in gewisser Weise auch von der Feuchtigkeit der Luft. Durch Verändern des Abstands und des Spannungspotentials wird auch die Feldintensität verändert werden. Feldintensitäten, die zu einer Leitung führen könnten, sollten jedoch vermieden werden.
Spannungen von 1–15 kV könnten nützlich sein, aber Tests haben gezeigt, dass 2–8 kW genug sind bei einem Abstand zwischen der Streichwalze und der Elektrode von 5–20 mm mit Aluminiumoxid-Partikeln mit einer durchschnittlichen Größe von 40–90 μm. In geeigneter Art und Weise haben die Aluminiumoxidpartikel die Form α-Al₂O₃, die nicht hygroskopisch ist. Der Abstand zwischen der Streichwalze und der Elektrode kann 2–50 mm, vorzugsweise 3–30 oder 5–20 Merkmal betragen.
Die oben erwähnte Gleitplatte wird dazu verwendet, den Partikelstrom zu dem Papier zu leiten. Vorzugsweise ist die Gleitplatte so platziert, dass zumindest ihre Verlängerung die abwärts gerichtete Tangente T in einem Winkel von 5–50° kreuzen wird. Der Gleitplatte folgen möglicherweise weiter Gleitplatten, die unter der ersten Gleitplatte platziert sind und einen Winkel in Richtung der vertikalen Tangente T von 5–50° haben. Was den Winkel der Gleitplatten in Richtung der vertikalen Tangente T angeht, werden kleine Winkel wie beispielsweise Winkel innerhalb des Intervalls 5–25° bevorzugt, da Unterschiede in dem Reibungskoeffizienten zwischen den Partikeln ihre Gleitgeschwindigkeit beeinflussen können. Der Unterschied in der Gleitgeschwindigkeit, der durch den Unterschied in dem Reibungskoeffizienten verursacht wird, wird bei größeren Winkeln ansteigen. Dies kann einen Einfluss auf den Grad der Verteilung der Partikel auf der Papieroberfläche haben.
Die Gleitplatten bestehen aus einem leitenden Material, geeigneter Weise aus einem Metall. Vorzugsweise haben die Gleitplatte und die möglichen weiteren Gleitplatten das gleiche Spannungspotential wie die Streichwalze. Da die Gleitplatten geerdet sind und dadurch kaum Defizit-Elektronen oder überschüssige Elektronen aufweisen, wird jede möglicherweise verbleibende Ladung der harten Partikel von den Gleitplatten abgeleitet werden. Dadurch werden die Partikel nicht von den Gleitplatten angezogen und haften nicht daran an. Außerdem sind die Partikel vollständig ungeladen, wenn sie das Papier erreichen.
Die untere Kante der untersten Gleitplatte befindet sich vorzugsweise nur einen Millimeter bis einige Zentimeter von der Papieroberfläche entfernt. Wenn nur eine Gleitplatte verwendet wird, wird diese natürlich als die unterste angesehen. Dadurch wird die Gleitplatte zusätzlich zu dem Ableiten möglicher Ladungen von den Partikeln auch eine scharf begrenzte Verteilungszone bieten. Dies wird den störenden Einfluss von Luftströmen reduzieren und dadurch eine gleichmäßige Verteilung der Partikel auf der Papieroberfläche ergeben.
Um zu verhindern, dass die harten Partikel an der Gleitplatte anhaften und an den möglichen weiteren Gleitplatten, beispielsweise aufgrund einer Oberflächenspannung oder anderen ähnlichen Phänomenen, sind die Platten vorzugsweise in einer resonanzfreien Schwingung mittels eine Vibrators angeordnet. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass die harten Partikel anhalten oder an der Gleitplatte oder den weiteren Gleitplatten bei ihrer Bewegung in Richtung des Papiers anhaften. Der Vibrator kann entweder direkt mit den Platten arbeiten oder ein akustischer Vibrator sein und dadurch die Gleitplatten und die umgebende Luft indirekt in Schwingung versetzen.
Vorzugsweise ist die Oberfläche der Gleitplatten, die zu den verteilten harten Partikeln hinweisen, auf eine sehr glänzenden Zustand poliert. Auf diese Art und Weise wird auch verhindert, dass die Partikel an den Gleitplatten anhaften.
Da die harten Partikel normalerweise sehr klein sind, kann der Beschichtungsvorgang durch Luftströme gestört werden, die zu lokalen Klumpen aus Partikeln und lokalen Flächenbereichen ohne Partikel führen können. Daher ist die Einrichtung vorzugsweise von einem Gehäuse umgeben und möglicherweise mit aerodynamischen Spoilern in der Nähe des Papiers versehen, um solche störenden Luftströme zu vermeiden.
Die Elektrodenanordnung besteht vorzugsweise aus zumindest einer Elektrode vorzugsweise aus einem Halbleitermaterial wie Phenol-Kunstharz. Die Elektrode oder die Elektroden ist/sind elektrisch mit einer Spannungsquelle über einen elektrisch leitenden Verteiler verbunden, der vorzugsweise entlang des hauptsächlichen Teils der horizontalen Erstreckung der Elektrode oder Elektroden verläuft. Alternativ können die Elektroden auch aus einem leitenden Material bestehen, aber in dem Fall muss dieses Material mit einem isolierenden Material beschichtet sein. Die längs verlaufenden Seitenkanten und alle Ecken der Elektroden sollten eine gerundete Oberfläche haben, da sonst sich das elektrische Feld dort konzentrieren würde, was zu der Ausbildung von Klumpen aus Partikeln führen könnte.
Vorzugsweise ist die Elektrodenanordnung angepasst an die Breite der Streichwalze und entspricht ihr zumindest hauptsächlich. Die Elektrodenanordnung ist in geeigneter Art und Weise parallel zur Achse der Streichwalze platziert.
Die harten Partikel sind vorzugsweise aus einem leitenden Material gemacht, beispielsweise Aluminiumoxid oder einem Halbleitermaterial, wie beispielsweise Siliziumcarbid oder Silika. Wenn halbleitende Partikel verwendet werden, wird in geeigneter Art und Weise die Luftfeuchtigkeit in dem Raum zwischen den Elektroden und der Streichwalze erhöht. Auf diese Art und Weise wird die Fähigkeit der Halbleiterpartikel erhöht, Ladung aufzunehmen und dadurch polarisiert zu werden. Die Partikel haben in geeigneter Art und Weise eine durchschnittliche Größe von 20–150 μm, vorzugsweise 40–90 μm. Normalerweise sind die Partikel trocken, aber manchmal können sie auch eine bestimmte Menge an Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, aufweisen. Der Flüssigkeitsanteil sollte jedoch nicht so hoch sein, dass sich die Partikel zusammenklumpen.
Die oben erwähnte Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit der perfekt arbeitenden Elektrodenanordnung zum Lösen der harten Partikel von der Streichwalze statt des zuvor bekannten Luftmessers führt zu einer hervorragenden Gleichmäßigkeit der harten Partikel auf der Oberfläche der beschichteten Papierbahn.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Versehen der Oberfläche eines Dekorpapiers oder eines Abdeckpapiers für ein abriebfestes Laminat mit einer gleichmäßigen Schicht aus kleinen harten Partikeln, bei welchem Verfahren eine kontinuierlich beförderte Bahn dieses Papiers mit einer Zusammensetzung aus einem flüssigen, wärmehärtenden Kunstharz imprägniert wird und die Oberfläche des Papiers mit diesem Kunstharz befeuchtet wird und zumindest eine Seite der Papierbahn mit 2–20 g/m², vorzugsweise 3–15 g/m² kleiner und harter Partikel beschichtet wird, so dass die Partikel gleichmäßig über die Oberfläche des Kunstharzes auf der Papierbahn verteilt werden. Das Kunstharz mit den darauf vorhandenen Partikeln wird dann getrocknet, wobei die kleinen harten Partikel mittels einer Vorrichtung aufgebracht werden, die einen Zuführtrichter beinhaltet, der die harten Partikel aufnimmt, wobei der Trichter einen Auslass hat, der sich quer bezüglich der beförderten Materialbahn erstreckt, eine sich drehende Streichwalze, vorzugsweise mit einer ungleichmäßigen Oberfläche, platziert unter dem Zuführtrichter und in Verbindung mit dem Auslass zum Aufnehmen harter Partikel von diesem Auslass, wobei diese Streichwalze in beabstandeter im wesentlichen paralleler Beziehung zu der Papierbahn steht, die unter der Streichwalze befördert wird, und Mittel zum Lösen der harten Partikel von der Streichwalze und zum gleichmäßigen Verteilen der Partikel auf der beförderten Materialbahn. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel durch Mittel gelöst werden, die eine Elektrodenanordnung zwischen dem Zuführtrichter und der abwärts gerichteten vertikalen Tangente (T) der Streichwalze aufweisen, wobei diese Elektrodenanordnung vorzugsweise von einem Gehäuse umgeben ist, das mit einer abwärts gerichteten Gleitplatte ausgestattet ist, wodurch die harten Partikel von der Streichwalze abgehoben werden und mittels eines elektrischen Felds zwischen der Elektrodenanordnung und der Streichwalze fluidisiert werden, was dazu führt, dass eine gleichmäßige Menge von Partikeln auf die unter der Streichwalze kontinuierlich beförderte Papierbahn herabfallen.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete wärmehärtende Kunstharz ist vorzugsweise ausgewählt aus Melamin-Formaldehyd-Kunstharz und durch Strahlung aushärtende Kunstharze wie beispielsweise Epoxyacrylatoligomer, Polyesteracrylatoligomer, Urethanacrylatoligomer, Methacrylatoligomer, Siliziumacrylatoligomer und Melaminacrylatoligomer. Das Aushärten durch Strahlung weist das Aushärten mit Elektronenstrahlen und das UV-Aushärten auf. Normalerweise ist das wärmehärtende Kunstharz als eine wässrige Lösung vorhanden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Seite des Papiers durch das offenbarte Verfahren mit harten Partikeln mit einer durchschnittlichen Größe von 40–150 μm, vorzugsweise 40–90 μm, versehen. Die andere Seite des Papiers kann dann imprägniert werden mit dem oben erwähnten wärmehärtenden Kunstharz, das die oben erwähnten harten Partikel beinhaltet, aber mit einer Größe von 1–30, vorzugsweise 1–10 μm. Diese Beschichtung gibt vorzugsweise eine Hinzufügung harter Partikel von 1–20 g/m². Alternativ können die beiden Imprägnierschritte auf der gleichen Seite des Papiers mit einem dazwischen liegenden Trocknungsschritt ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Partikel beschichtetes Dekorpapier und/oder ein Abdeckpapier, das durch den oben beschriebenen Prozess hergestellt wird.
Bei der Herstellung eines dekorativen wärmehärtenden Laminats kann zumindest ein partikel-beschichtetes Abdeckpapier zusammen mit zumindest einem Dekorpapier mit oder ohne harte Partikel verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird weiter veranschaulicht durch die anliegende Zeichnung und die unten beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung 1 und eines Verfahrens gemäß der Erfindung für die gleichmäßige Verteilung trockener harten Partikel auf der Oberfläche einer kontinuierlich beförderten Papierbahn 20, die imprägniert ist mit einer Zusammensetzung aus flüssigem wärmehärtenden Kunstharz, wobei dieses Kunstharz bei der Verteilung der harten Partikel feucht ist. Die Vorrichtung 1 weist eine sich drehende Streichwalze 2 auf, einen Zuführtrichter 3 und eine Elektrodenanordnung 4. Der Trichter 3 hält die harten Partikel und ist mit einem Auslass versehen, der sich quer zu der beförderten Papierbahn 20 erstreckt. Am Auslass befindet sich eine Schabplatte 8, um eine gleichmäßige Zufuhr der Partikel entlang der Oberfläche der Streichwalze 2 zu ermöglichen. Die Streichwalze 2 ist mit radial orientierten 50–70 mm tiefen Nuten versehen.
Ein Strom harter Partikel mit einer durchschnittlichen Größe von 50–80 μm wird von dem Trichter 3 über seinen Auslass zu der Oberfläche der Streichwalze 2 befördert. Die harten Partikel werden von der Streichwalze 2 abgehoben und fluidisiert durch ein elektrisches Feld zwischen der Elektrodenanordnung 4 und der Streichwalze 2. Die Elektrodenanordnung ist platziert zwischen dem Trichter 3 und der abwärts gerichteten vertikalen Tangente T der Streichwalze 2.
Die Streichwalze 2, der Trichter 3 und die Papierbahn 20 haben im wesentlichen das gleiche Spannungspotential, in dem sie geerdet sind. Die Elektrodenanordnung 4 hat ein negatives Spannungspotential von 5 kW verglichen mit der Streichwalze 2. Außerdem ist die Elektrodenanordnung 4 durch ein Gehäuse 5 umgeben, das mit einer Gleitplatte 7 versehen ist, die so platziert ist, dass sie in Richtung der abwärts gerichteten vertikalen Tangente T der Streichwalze bei einem Winkel von 25° gerichtet ist. Der Gleitplatte 7 folgt eine weitere Gleitplatte 5, die unter der ersten Gleitplatte 7 platziert ist und einen Winkel in Richtung der vertikalen Tangente T von 10° hat. Die innere Oberfläche der Gleitplatten 6 und 7 ist auf einen sehr glänzenden Zustand poliert worden.
Die Gleitplatten 6 und 7 haben das gleiche Spannungspotential wie die Streichwalze, in dem sie geerdet sind. Jegliche möglicherweise verbleibende Ladung der harten Partikel wird dadurch abgeleitet werden, sobald die Partikel in Kontakt mit der Gleitplatte 7 bzw. 6 geraten. Die untere Kante der untersten Gleitplatte 6 wird sich nur einige Millimeter von der Oberfläche des Papiers 20 entfernt befinden. Dadurch wird die Gleitplatte 6, zusätzlich zu dem Ableiten möglicher Ladungen von den Partikeln, auch eine scharf begrenzte Verteilungszone bieten. Dies wird den störenden Einfluss von Strömen vermindern und dadurch zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Partikel auf der Oberfläche des Papiers 20 ermöglichen.
Da die harten Partikel sehr klein sind, kann der Beschichtungsvorgang durch Luftströme gestört werden, die lokale Flächenbereiche mit Klumpen aus Partikeln und andere lokale Flächenbereiche ohne jegliche Partikel verursachen können. Daher ist die unterste Gleitplatte 6 versehen mit einem aerodynamischen Spoiler 6' an der Grenze zwischen der Papierbahn 20 und dem unteren Teil der Platte 6, um solche störenden Luftströme zu vermeiden.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform werden die Gleitplatten 7 und 6 mittels eines Vibrators in eine resonanzfreie Schwingung versetzt. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass die harten Partikel anhalten oder an der Gleitplatte 7 bzw. 6 bei ihrem Weg nach unten anhaften.
Die Elektrodenanordnung 4 besteht aus einer Elektrode 4' aus einem halbleitenden Material in Form von Phenolplastik. Die Elektrode 4' ist elektrisch verbunden mit einer Spannungsquelle über einen elektrisch leitenden Verteiler 4'', der entlang des hauptsächlichen Teils der horizontalen Erstreckung der Elektrode 4' verläuft. Eine Spannungsquelle ist über ein Kabel mit dem Verteiler 4'' verbunden. Die Breite der Elektrodenanordnung 4 entspricht hauptsächlich der Breite der Streichwalze 2.
Die Elektrodenanordnung 4 ist an ihrer Außenseite von einem Gehäuse 5 umgeben, das die nach unten gerichtete Gleitplatte 7 zusammengebaut aufweist. Das Gehäuse 5 verhindert jeden unbeabsichtigten Kontakt, selbst wenn dieser vollständig harmlos ist, weil das System nicht mehr als einige wenige μA liefert. Außerdem verhindert das Formenhohlraum 5, dass unerwünscht Partikel uns Schmutz eintreten können und von dem elektrischen Feld gefangen werden.
Durch die Ausgestaltung der Gleitplatte 7 wird das elektrische Feld durch die Erstreckung der Platte 7 beschränkt werden. Dadurch wird keine Ladung in Partikel hinein induziert, die sich außerhalb der Gleitplatte 7 befinden. Demzufolge werden Partikel, die die weitere Gleitplatte 6 hinab gleiten, nicht durch das elektrische Feld bei ihrem Weg nach unten beeinflusst werden. Die Elektrode 4' ist mit abgerundeten längs verlaufenden Seitenkanten und einer leichten Biegung in Richtung der Streichwalze 2 ausgestaltet. Die Elektrode 4' kann so angeordnet sein, dass der Abstand zwischen der Streichwalze 2 und der Elektrode 4' ein wenig in Richtung des Endes der Elektrode 4' ansteigt, gesehen von der Drehrichtung der Streichwalze 2 aus. Andere Alternativen und selbst die entgegengesetzte Anordnung der Elektrode ist möglich, wo der Abstand zwischen der Streichwalze 2 und der Elektrode 4 ein wenig in Richtung des Endes der Elektrode 4' abnimmt.
Beispiel 1 bezieht sich auf einen Vergleichstest, wo eine Vorrichtung gemäß dem US-Patent 4,940,503 verwendet wurde, während Beispiel 2 die vorliegende Erfindung veranschaulicht.
Beispiel 1
Eine Rolle aus sogenanntem Abdeckpapier aus Alpha-Zellulose mit einem Oberflächengewicht von 25 g/m² wurde mit einer Lösung aus Melamin-Formaldehyd-Kunstharz auf einen Kunstharzanteil von 70 Gewichtsprozent, berechnet bei trockenem imprägniertem Papier, imprägniert. Unmittelbar nach der Imprägnierung wurden Aluminiumoxidpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 μm auf die obere Seite des Papiers in einer Menge von 8 g/m² aufgebracht. Nach der Aufbringung der Aluminiumoxidpartikel wurde eine Vorrichtung gemäß der 1 des US-Patents 4,940,503 verwendet. Die Drehgeschwindigkeit der Streichwalze betrug 1,5 Umdrehungen pro Minute, und die Vorrichtung war mit einem Luftmesser versehen, um die harten Partikel von der Streichwalze zu lösen.
So wurden die Aluminiumoxidpartikel in das Melamin-Formaldehyd-Kunstharz eingebracht, was noch nicht getrocknet war. Die imprägnierte Papierbahn wurde dann kontinuierlich in einen Heizofen hinein befördert, wo das Lösungsmittel verdampft wurde. Gleichzeitig wurde das Kunstharz teilweise ausgehärtet, und zwar auf den sogenannten B-Zustand. Normalerweise wird das erhaltene Produkt als Prepreg bezeichnet. Bei dieser Trocknung wurden die Partikel in der Kunstharzschicht eingeschlossen und demzufolge konzentriert an der Oberfläche des produzierten Prepregs.
Eine Rolle aus sogenanntem Dekorpapier mit einem Oberflächengewicht von 80 g/m² wurde ebenso behandelt wie das Abdeckpapier. Der Kunstharzanteil betrug 46 Gewichtsprozent, berechnet bei trockenem imprägniertem Papier. Es wurden jedoch keine Aluminiumoxidpartikel aufgebracht.
Eine Rolle Kraft-Papier mit einem Oberflächengewicht von 170 g/m² wurde ebenfalls so behandelt mit der Ausnahme, dass das Kunstharz aus Phenol-Formaldehyd-Kunstharz statt Melamin-Formaldehyd-Kunstharz bestand und keine Aluminiumoxidpartikel aufgebracht wurden. Der Kunstharzanteil betrug 30%, berechnet bei trockenem imprägniertem Papier.
Zwei der oben beschriebenen Kraftpapierlagen, imprägniert mit Phenol-Formaldehyd-Kunstharz (sogenanntes Kernpapier), ein Dekorpapier und zwei Abdeckpapiere wurden zwischen zwei Pressplatten platziert. Die beiden Abdeckpapiere wurden so platziert, dass die mit Partikeln beschichteten Seiten zueinander hin wiesen. Diese Lagen wurden in einer herkömmlichen Mehrfachöffnungspresse bei einem Druck von 90 kp/cm² und einer Temperatur von 145°C zu einem homogenen dekorativen Laminat gepresst.
Der Abriebwiderstand des erhaltenen Laminats wurde getestet gemäß dem ISO-Standard 4586/2-88 mittels einer Vorrichtung, die Taber Abraser, Modell 503, genannt wird. Gemäß diesem Standard wird der Abrieb der Dekorlage des fertigen Laminats in zwei Schritten gemessen. Im Schritt 1 wird der sogenannte IP-Punkt (initial point, Anfangspunkt) gemessen, wo der Beginn des Abriebs stattfindet.
Im Schritt 2 wird der sogenannte FP-Punkt (final-point, Endpunkt) gemessen, wo bereits 95% der Dekorschicht abgerieben worden sind.
Außerdem sieht der oben erwähnte ISO-Standard vor, dass die Anzahl der Umdrehungen, die mit der Testmaschine im Schritt 1 und Schritt 2 erhalten werden, wonach die erhaltene Summe durch 2 geteilt wird. Dadurch wir der 50 Prozent Punkt für den Abrieb erhalten, der normalerweise in Standards und Ausdrucken angegeben wird.
In dem vorliegenden und dem nachfolgenden Beispiel wird jedoch nur der IP-Punkt verwendet.
Bei dem Test des oben beschriebenen Laminats wurde als IP-Punkt ein Wert von 8200 Umdrehungen erhalten. Ein Paar fleckige oder mattierte Bereiche konnten an der Oberfläche des Laminats gefunden werden.
Beispiel 2
Der Vorgang gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass eine Vorrichtung gemäß der Figur der vorliegenden Erfindung zum Aufbringen der Aluminiumoxidpartikel verwendet wurde. So war die Einrichtung mit einer Elektrodenanordnung mit einem negativen Spannungspotential von 5 kV verglichen mit der Streichwalze versehen, satt des Luftmessers, zum Lösen der Partikel von der Streichwalze.
Bei dem Test des erzeugten Laminats wurde ein Wert von 9600 Umdrehungen als IP-Punkt erhalten. Der Abriebwiderstand war daher viel besser als bei der Verwendung der bekannten Vorrichtung. Im allgemeinen wurde ein Anstieg der Abriebfestigkeit um 10–20% verglichen mit dem bekannten Verfahren des Beispiels 1 erhalten. Außerdem konnte eine viel gleichmäßigere Verteilung der Partikel beobachtet werden, und keine fleckigen oder mattierten Flächenbereiche konnten auf der Oberfläche des Laminats aufgespürt werden.
Viel größere Mengen harter Partikel können aufgebracht werden, bevor Probleme mit fleckigen oder mattierten Bereichen auftreten.

Claims

Vorrichtung (1) zum gleichmäßigen Verteilen kleiner harter Partikel auf der Oberfläche einer kontinuierlich beförderten Papierbahn (20), welche mit einer Zusammensetzung aus flüssigem, wärmehärtendem Kunstharz imprägniert ist, wobei dieses Kunstharz bei der Verteilung der harten Partikel feucht ist, welche Vorrichtung einen Zuführtrichter (3) beinhaltet, der die harten Partikel beinhaltet und einen Auslass hat, der sich quer bezüglich der Papierbahn erstreckt; eine sich drehende Streichwalze (2), vorzugsweise mit einer unebenen Oberfläche, platziert unter dem Zuführtrichter (3) und in Verbindung mit dem Auslass zum Aufnehmen harter Partikel von diesem Auslass, wobei diese Streichwalze (2) in beabstandeter, im wesentlichen paralleler Beziehung zu der Papierbahn (20) steht, die unter der Streichwalze (2) befördert wird; und Mittel zum Lösen der harten Partikel von der Streichwalze (2) und zum gleichmäßigen Verteilen dieser Partikel auf der beförderten Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel eine Elektrodenanordnung (4) zwischen dem Zuführtrichter (3) und der abwärts gerichteten vertikalen Tangente (T) der Streichwalze (2) aufweisen, welche Elektrodenanordnung (4) vorzugsweise von einem Gehäuse (5) umschlossen ist, das mit einer abwärts gerichteten Gleitplatte (7) versehen ist, wodurch die harten Partikel von der Streichwalze (2) abgehoben werden und mittels eines elektrischen Felds zwischen der Elektrodenanordnung (4) und der Streichwalze (2) fluidisiert werden, was dazu führt, dass eine gleichmäßige Menge von Partikeln auf die unter der Streichwalze (2) beförderte Papierbahn (20) herabfällt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Streichwalze (2), der Zuführtrichter (3) und das Papier (20) ungefähr das gleiche Spannungspotential haben und die Elektrodenanordnung (4) ein positives oder vorzugsweise ein negatives Spannungspotential von 1–15 kV, vorzugsweise 2,8 kV, verglichen mit der Streichwalze (2) hat.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Streichwalze (2) geerdet und dadurch entladen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Gleitplatte (7) so platziert ist, dass zumindest ihre Erstreckung die abwärts gerichtete Tangente (T) in einem Winkel von 5–50° schneiden wird, und wobei der Gleitplatte (7) möglicherweise weitere Gleitplatten (6) folgen, die unter der ersten Gleitplatte (7) platziert sind und einen Winkel von 5–50° bezüglich der vertikalen Tangente (T) haben.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gleitplatte (7) und die möglicherweise vorhandenen weiteren Gleitplatten (6) das gleiche Spannungspotential haben wie die Streichwalze (2).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4–5, wobei die Oberfläche der Gleitplatte (7) und der möglicherweise vorhandenen weiteren Gleitplatten (6), die zu den verteilten Partikeln hin weist, hochglanzpoliert ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4–6, wobei die Gleitplatte (7) und die möglicherweise vorhandenen weiteren Gleitplatten (6) mittels eines Vibrators in eine resonanzfreie Schwingung versetzt sind, wodurch verhindert wird, dass die harten Partikel an der Gleitplatte (7) und/oder an den weiteren Gleitplatten (6) bei ihrem Durchlauf nach unten anhalten oder anhaften.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–7, wobei diese Vorrichtung in einem Gehäuse vorgesehen ist und möglicherweise mit Leitblechen (6') in der Nähe des Papiers (20) versehen ist, um störende Luftströme zu vermeiden.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Elektrodenanordnung (4) aus zumindest einer Elektrode (4'), vorzugsweise aus halb leitendem Material wie beispielsweise phenolischem Kunstharz, besteht und die zumindest eine Elektrode (4') elektrisch mit einer Spannungsquelle über einen elektrisch leitenden Verteiler (4'') verbunden ist, der entlang des Hauptteils der horizontalen Erstreckung der zumindest einen Elektrode (4') verläuft.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die Breite der Elektrodenanordnung (4) an die Breite der Streichwalze (2) angepasst ist und ihr zumindest hauptsächlich entspricht.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–10, wobei die längs verlaufenden Seitenkanten der zumindest einen Elektrode eine abgerundete Oberfläche haben.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–11, wobei die Elektrodenanordnung (4) parallel zur Achse der Streichwalze (2) platziert ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–12, wobei der Abstand zwischen der zumindest einen Elektrode (4') und der Streichwalze (2) 2–50 mm beträgt, vorzugsweise 3–30 mm.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–13, wobei eine Schabplatte (3) am Auslass des Trichters (3) platziert ist, um eine gleichmäßige Zuführung der Partikel entlang der Oberfläche der Streichwalze (2) zu verwirklichen.
Verfahren zum Versehen der Oberfläche eines Dekorpapiers oder eines Abdeckpapiers für ein abriebfestes Laminat mit einer gleichmäßigen Schicht aus kleinen harten Partikeln, bei welchem Verfahren eine kontinuierlich beförderte Bahn (20) dieses Papiers mit einer Zusammensetzung aus einem flüssigen, wärmehärtenden Kunstharz imprägniert wird und die Oberfläche des Papiers mit diesem Kunstharz befeuchtet wird; zumindest eine Seite der Papierbahn (20) mit 2–20 g/m², vorzugsweise 3–15 g/m² kleiner und harter Partikel beschichtet wird, so dass die Partikel gleichmäßig über die Oberfläche des Kunstharzes auf der Papierbahn (20) verteilt werden; das Kunstharz mit den darauf vorhandenen Partikeln dann getrocknet wird, wobei die kleinen harten Partikel mittels einer Vorrichtung (1) aufgebracht werden, die einen Zuführtrichter (3) beinhaltet, der die harten Partikel aufnimmt, wobei der Trichter (3) einen Auslass hat, der sich quer bezüglich der beförderten Materialbahn erstreckt, eine sich drehende Streichwalze (2), vorzugsweise mit einer ungleichmäßigen Oberfläche, platziert unter dem Zuführtrichter (3) und in Verbindung mit dem Auslass zum Aufnehmen harter Partikel von diesem Auslass, wobei diese Streichwalze (2) in beabstandeter im wesentlichen paralleler Beziehung zu der Papierbahn (20) steht, die unter der Streichwalze (2) befördert wird, und Mittel zum Lösen der harten Partikel von der Streichwalze (2) und zum gleichmäßigen Verteilen der Partikel auf der beförderten Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel durch Mittel gelöst werden, die eine Elektrodenanordnung (4) zwischen dem Zuführtrichter (3) und der abwärts gerichteten vertikalen Tangente (T) der Streichwalze (2) aufweisen, wobei diese Elektrodenanordnung (4) vorzugsweise von einem Gehäuse (5) umgeben ist, das mit einer abwärts gerichteten Gleitplatte (7) ausgestattet ist, wodurch die harten Partikel von der Streichwalze (2) abgehoben werden und mittels eines elektrischen Felds zwischen der Elektrodenanordnung (4) und der Streichwalze (2) fluidisiert werden, was dazu führt, dass eine gleichmäßige Menge von Partikeln auf die unter der Streichwalze (2) kontinuierlich beförderte Papierbahn herabfallen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die kleinen harten Partikel eine durchschnittliche Partikelgröße von 20–150 μm, vorzugsweise 40–90 μm haben.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das wärmehärtende Kunstharz Melaminformaldehyd-Kunstharz oder ein durch Strahlung aushärtendes Kunstharz wie beispielsweise Epoxyacrylatoligomer, Polyesteracrylatoligomer, Urethanacraylatoligomer, Methacrylatoligomer, Siliziumacrylatoligomer und Melaminacrylatoligomer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15–17, wobei das wärmehärtende Kunstharz als eine wässrige Lösung vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15–18, wobei die harten Partikel aus Silika, Aluminiumoxid und/oder Siliziumkarbid bestehen.