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CN101925705B - 通过喷墨工艺可印刷、可压制的装饰纸浸渍体 - Google Patents

通过喷墨工艺可印刷、可压制的装饰纸浸渍体 Download PDF

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CN101925705B CN2008801255299A CN200880125529A CN101925705B CN 101925705 B CN101925705 B CN 101925705B CN 2008801255299 A CN2008801255299 A CN 2008801255299A CN 200880125529 A CN200880125529 A CN 200880125529A CN 101925705 B CN101925705 B CN 101925705B
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Abstract

用于装饰的涂层材料的、可直接压制成层状制品的装饰纸浸渍体，其用浸渍树脂浸渍，配有油墨吸收层，在干燥后，其具有至少3.5％的残余水分和超过0.4％的流体份。

Description

通过喷墨工艺可印刷、可压制的装饰纸浸渍体
本发明涉及装饰纸-浸渍体，其被可热固化的浸渍树脂浸渍并可借助喷墨-工艺印刷，其中，经浸渍的装饰纸在印刷之后可与木制材料一起直接压制成层合体。
装饰纸对于制备装饰性层合体是必需的，其作为构造材料在家具制造和内部装修中得到应用。在装饰性层合体中，主要涉及所谓的高压层合体(HPL)和低压层合体(LPL)。为了制备高压层合体，将未印刷或印刷状态下的装饰纸用树脂浸渍，并与一层或多层在酚醛树脂中浸渍过的牛皮纸张(芯纸)一起在层压机中在约110-170℃的温度以及5.5-11MPa的压力下进行压制。随后将如此获得的层压材料(HPL)与基材(如HDF或刨花板)胶合或者粘合。低压层合体以如下方式制备：将未印刷或印刷的并且用树脂浸渍的装饰纸在160至200℃的温度以及1.25-3.5MPa的压力下直接与基板一起进行压制。
材料表面的精加工可以是视觉性质(通过相应的着色)方面的和/或物理特性(通过涂覆具有相应的功能和结构的板材表面)方面的。可以在具有或没有印刷图案的情况下对装饰纸进行加工。为此，通常一步或多步地采用合成树脂对印刷或非印刷的装饰纸进行浸渍，随后干燥，在该过程中树脂还保持反应性，然后与基材不可逆地热压成片材或卷材商品。在压制时，树脂固化。通过该固化，不仅复合体形成板材，而且纸也完全以化学-物理方式被密封。
印刷图案的施加通常以凹版印刷工艺进行。尤其在制备市场流行的印刷图案时，这种印刷技术具有在高机器速度下印刷大量纸张的优点。
但是，凹版印刷工艺对于较少的量被认为是不划算的，并且在复杂图案的情况下被认为在印刷质量方面是不足的。从满足灵活性和质量要求的印刷技术出发，喷墨工艺变得日益重要。
为了使装饰纸可通过喷墨印刷，它们都涂覆有一种或多种用于吸收喷墨和固定颜料的功能层。在DE 19916546A1中描述了这种可通过喷墨工艺印刷的装饰纸。
也可以在印刷之后用热固性树脂对可喷墨印刷的装饰纸进行浸渍，随后对其进行热压。因为所述纸通常印刷成直至几延米，例如3.5米长的纸张，经常不能在浸渍设备中浸渍。在这种情况下，将纸张在高度树脂化的纸间压制。在压制过程中，树脂渗入装饰纸中并固化。结果产生高质量的层合体。但是，与浸渍设备相比，这种方法不能保证将装饰纸均匀地浸透。因此，在该方法中，不能实现纸的完全密封。
在树脂化纸之间压制装饰纸的情况下有利的是，只有印刷过的装饰纸被压制。如果将装饰纸压制成卷材，并随后浸渍，那么会产生材料损耗，该材料损耗由在设备、印刷通道和切割通道以及工艺调节设备中运行而引起。因此损失了高价值的材料。
本发明的目的在于提供装饰纸，该装饰纸没有上述缺点。
该目的可以通过装饰纸-浸渍体实现，该装饰纸-浸渍体包含经浸渍的原纸(装饰性原纸)和油墨吸收层，其中，该原纸含有原纸单位面积重量的40-250重量％的浸渍树脂，该装饰纸-浸渍体在干燥后具有至少3.5％的残余水分和超过0.4％的流体份(Fluss)，在180巴的压力和143±2℃的温度下测定。
在本发明的一个优选的具体实施方式中，浸渍树脂的量为原纸单位面积重量的80-125％。
干燥后装饰纸的残余水分优选为5-8.5％。
如果首先透芯浸渍装饰性原纸，预干燥，之后才在涂覆工艺中涂覆一层或多层油墨吸收层并干燥，则会尤其实现本发明的效果。在此要注意的是，在经透芯浸渍的原纸预干燥以及成品装饰纸-浸渍体干燥之后，该浸渍树脂未完全固化，因此保持具有反应性。
术语“未完全固化”在本发明中的意思是，浸渍树脂具有最高65％，优选最高30％的交联度。确定交联度的方法在下文中详细描述。
本发明装饰纸-浸渍体的制备方法的特征在于以下步骤：
(a)制备单位面积重量为30-200g/m2的装饰性原纸，
(b)以原纸单位面积重量的40-250重量％的量用浸渍树脂对所述装饰性原纸进行透芯浸渍，
(c)对经透芯浸渍的纸进行预干燥，其中干燥温度如此设定，使得所述纸具有9-20％的水分，所述树脂未完全固化，因此还具有反应性，
(d)将经预干燥的纸涂覆以至少一个油墨吸收层，
(e)对设有至少一个油墨吸收层的、经透芯浸渍的装饰纸进行干燥直至残余水分为3.5-8.5％，其中，所述树脂最高交联至交联度为30％并因此还具有反应性，制得的经干燥的装饰纸-浸渍体具有超过0.4％的流体份，在180巴的压力和143±2℃的温度下测定。
借助于常规施加设备(Auf tragsaggregate)，可以脱机在标准浸渍设备中或者联机在造纸机内进行透芯浸渍。
在本发明的另一个具体实施方式中，也可以将油墨吸收层不经过预干燥施加到透芯浸渍纸上。
在本发明的另一个具体实施方式中，也可以将油墨吸收层施加到多重浸渍的树脂化的纸(常规的装饰纸-浸渍体)上。
在本发明的一个特别的具体实施方式中，装饰纸-浸渍体在140℃的温度和25巴的压力下，具有2-3分钟的反应性。
以该方式制得的装饰纸-浸渍体可以在设备中卷起或分割成纸张。随后可以将装饰纸采用很大程度上不同的喷墨印刷工艺以高质量印刷。在印刷后，纸可以在层压机中热压到木质板上或热压成层合体。为此，不再需要树脂化的纸(衬底)作为复合层或另一个粘附层。但如果期望的话，可以额外地使用树脂化的下层。在压制前可以施加树脂化的上层作为保护层。但也可以首先将该经印刷的产品用清漆密封。
根据本发明可使用的装饰性原纸是既没有进行本体施胶也没有进行表面施胶的那些。它们主要由纸浆、颜料和填料以及常规添加剂组成。常规添加剂可为湿强度剂、助留剂和固着剂。装饰性原纸与常规纸的区别在于高得多的填料含量或颜料含量以及缺少在纸中常有的本体施胶或表面施胶。
为了制备装饰纸可以使用软木纸浆、硬木纸浆或这两种类型的纸浆的混合物。优选使用100％的硬木纸浆。但也可以使用由软木纸浆/硬木纸浆以5∶95-50∶50，优选10∶90-30∶70的比例组成的混合物。原纸可以在长网(Fourdrinier)造纸机或单烘缸(Yankee)造纸机上生产。为此，可以将纸浆混合物在2-5重量％的浆料稠度下研磨至最高至10-45°SR的打浆程度。在混合桶中，可以以在制备装饰纸时常规的量加入填料和/或颜料、着色颜料和/或染料以及湿强度剂如聚酰胺/聚胺-表氯醇树脂、阳离子聚丙烯酸酯、改性的三聚氰胺-甲醛树脂或阳离子淀粉，并与纸浆混合物充分混合。
以纸浆的重量计，可以添加最高量为55重量％，优选10-45重量％的填料和/或颜料。合适的颜料和填料是例如二氧化钛、滑石、硫化锌、高岭土、氧化铝、碳酸钙、刚玉、硅酸铝和硅酸镁或它们的混合物。
可以将在混合桶中产生的稠浆料稀释到约1％的浆料稠度。只要需要，可以添加其它助剂如助留剂、消泡剂、染料和其它上文提到的助剂或它们的混合物。将此稀浆料通过造纸机的网前箱引导到网部。形成纤维网，在脱水后获得原纸，随后还对该原纸进行干燥。所获得的纸的单位面积重量可以为30-200g/m2。
取决于应用和质量要求，本发明使用的装饰性原纸可提供如下性能：
光滑，即根据Bekk的光滑度大于80s，不光滑，光滑度小于80s，采用Yankeezylinder或压光机使其光滑，采用或不采用合成树脂预浸渍，
很透气(Gurley值低于20s/hml)或紧密(Gurley值超过20s/hml)或甚至在预浸渍体的情况下极端紧密，Gurley值超过200s/hml。
根据本发明的装饰纸可以着色。为了着色可以使用无机着色颜料如金属氧化物、金属氢氧化物、金属氧化物水合物、金属硫化物、金属硫酸盐、金属铬酸盐、金属钼酸盐或它们的混合物，以及有机着色颜料和/或染料如羰基着色剂(例如醌、喹吖啶酮)、花青着色剂、偶氮着色剂、甲亚胺和次甲基、酞菁和二噁嗪。尤其优选的是由无机着色剂和有机着色剂或染料组成的混合物。着色颜料(混合)或染料(混合)的量根据物料的种类可以是纸浆质量的0.0001-5重量％。
对于油墨吸收层可以使用所有已知的吸收层。这里主要涉及亲水涂层，其包括水溶性或可水分散的聚合物。
该油墨吸收层可以额外含有填料、颜料、染料固定物质如聚季铵盐，以及其它在这样的层中通常所使用的助剂。合适的聚季铵盐是聚二烯丙基二甲基氯化铵。
在本发明优选的具体实施方式中，该油墨吸收层含有用量比例为10∶90-90∶10的颜料和粘结剂。油墨吸收层中颜料的量优选为5-80重量％，但特别优选10-60重量％，以该层的干重计。
该颜料可以是任意在喷墨记录材料中常用的颜料，但尤其是氧化铝、氢氧化铝、勃姆石和二氧化硅(如沉积的或热解产生的二氧化硅)。
所述粘结剂可以是水溶性和/或可水分散的聚合物，例如聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯乙酸酯、淀粉、明胶、羧甲基纤维素、乙烯/乙烯乙酸酯、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物或它们的混合物。作为聚乙烯醇例如可以使用皂化度为88-99％的这些。
在本发明特别的具体实施方式中，可以将油墨吸收层着色。可以采用相同的着色颜料和/或染料进行着色，也可以用它们对原纸进行着色。在油墨吸收层中，着色颜料和/或染料的量(浓度)优选为45-75％，以干燥的油墨吸收层计，尤其为原纸中的着色颜料和/或染料量的45-65％，以纸浆(绝对干燥)计。油墨吸收层的施加重量可以为2-25g/m2，尤其是3-20g/m2，但优选为4-15g/m2。油墨吸收层可以采用常规的施加工艺例如辊涂工艺、狭缝喷嘴涂覆工艺、凹涂工艺或Nipp工艺、幕涂、喷枪计量添加、或辊刀计量添加进行施加。
合适的浸渍树脂是本领域通常使用的浸渍树脂，特别是三聚氰胺-甲醛树脂、脲醛树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸酯、丙烯酸酯-苯乙烯-共聚物及它们的混合物。特别合适的是所谓的“慢”浸渍树脂，其具有超过4.5分钟的浊化时间。浊化时间是这样一种时间，在该时间内，树脂在100℃温度时显示首次浊化，这标志着聚合反应开始。
以装饰性原纸单位面积重量的40-250重量％，优选80-125重量％的量使用浸渍树脂。
实施例
实施例1
以如下方式制备纸浆悬浮液：使由80重量％桉树纸浆和20重量％松树-硫酸盐纸浆组成的纸浆混合物在5％的浆料稠度下研磨至直至33°SR的打浆程度。然后添加1.8重量％表氯醇树脂作为湿强度剂。将所述纸浆悬浮液用硫酸铝调节至pH值为6.5-7。之后向纸浆悬浮液中添加由40重量％的二氧化钛和5重量％的滑石、0.11重量％的助留剂和0.03重量％的消泡剂组成的混合物，制得单位面积重量为81g/m2和灰分含量为约32重量％的装饰原纸。重量数据以纸浆计。
下一步制备用于油墨吸收层的具有如下组成的涂料：
Figure GSB00000763528700061
在常规的装饰纸-浸渍设备的第一阶段中，用“慢”树脂对所制备的装饰性原纸施加，在渗透阶段后进行浸没，然后仅适度压出，以使少量树脂膜保留在纸表面。使用固体含量为51％和浊化时间为4.5分钟的纯三聚氰胺-甲醛树脂作为树脂。
然后将透芯浸渍的纸干燥到水分最高为12％。浸渍后纸的单位面积重量是139g/m2。
随后，将经预干燥的透芯浸渍纸用上文详细描述的喷墨油墨吸收层以6g/m2的施加重量进行涂覆，并干燥到最终水分最高为6.3％。
所述经干燥的装饰纸-浸渍体具有140g/m2的单位面积重量和133μm的厚度。
在干燥的装饰纸-浸渍体中浸渍树脂的反应性为2.5分钟。交联度为29％。
本发明装饰纸-浸渍体的流体份为1.2％。
将根据实施例1制备的装饰纸-浸渍体在喷墨打印机(具有着色油墨的HP2500)中打印并分割成DIN A4-纸张。将这些纸张置于刨花板上，用覆盖膜(单位面积重量为35g/m2的纸，该纸被树脂化到116g/m2)覆盖并热压。压制在140℃的温度为和25巴的压力下进行。
实施例2
将由100重量％桉树纸浆组成的纸浆悬浮液在5％的浆料稠度下研磨直到33°SR的打浆程度。随后添加1.8重量％的表氯醇树脂作为湿强度剂。将所述纸浆悬浮液用硫酸铝调节到pH值为6.5-7。之后向纸浆悬浮液中添加由36重量％二氧化钛和5重量％滑石、0.11重量％助留剂和0.03重量％消泡剂组成的混合物，由此制得单位面积重量为80g/m2和灰分含量为约30重量％的原纸。重量数据以纸浆计。
在第一阶段在常规的装饰纸-浸渍设备中用“慢”树脂对所制备的装饰性原纸进行施加，在渗透阶段后进行浸没，然后仅适度压出(如实施例1那样)。该树脂是具有固体含量为51％和浊化时间为5.5分钟的纯三聚氰胺-甲醛树脂。将透芯浸渍的纸干燥到水分最高为13％。浸渍后纸的单位面积重量是162g/m2。
然后将经预干燥的透芯浸渍纸用上文详细描述的喷墨油墨吸收层以7g/m2的施加重量进行涂覆，并干燥到最终水分最高为6.5％。
所述经干燥的装饰纸-浸渍体具有160g/m2的单位面积重量和149μm的厚度。在干燥的装饰纸-浸渍体中浸渍树脂的反应性为3.5分钟。交联度为26％。本发明装饰纸-浸渍体的流体份为1.5％。
将根据实施例2制备的装饰纸在喷墨打印机(具有着色油墨的HP2500)中打印并分割成DIN A4-纸。将该纸置于刨花板上，用如实施例1的覆盖膜覆盖并热压。压制在140℃的温度和25巴的压力下进行。
借助于本发明的装饰纸制备的层压板具有高质量三聚氰胺涂层的特性。它具有密封表面的特点，在水蒸气测试中，其不起泡也不褪色。所述表面对根据标准EN 438的化学品对层压板的作用也具有抗性。
此外，如下优点与根据本发明的方式相关：
-即使只有几延米的小的筋长度也可以完全彻底浸渍。通常在工业合成树脂浸渍中需要至少一个完全浸渍设备长度作为起始，用于设备的移入和控制，这在数量上是50-100米。
-因为根据本发明的装饰纸的印刷在纸筋的透芯浸渍之后才进行，昂贵且敏感的印刷不会受到浸渍工艺的威胁。
-根据本发明的纸制品在采用水性印刷油墨印刷时较低程度地由于溶胀而呈波浪形，因为纸的结构已通过树脂得到稳定化。
-在两张树脂化的纸之间的常规压制中，配备浸渍纸的压机由于刚性比配备非浸渍原纸的压机更简单。
-与随后的浸渍相比，省略了加工步骤，这产生明显的成本优势。
-层压品制造商可以单独印刷每种所需量的装饰纸，而不必拥有自己的浸渍设备。为此，可以在层合体压机附近设置喷墨印刷设备。通过将印刷与浸渍分离，改善了该产品的总体供应，优化了材料使用。
使用的测试方法
浸渍体流体份的测试
通过确定经浸渍树脂浸渍的装饰纸(浸渍体)的树脂的流动行为进行流体份测试。为此，由浸渍体样品冲裁出直径为4cm的5个片材。将这些片材在铝箔间挤压5分钟(精密压机Wickert und
Figure GSB00000763528700081
120×120cm，预压力：46巴/12秒，主压力：180巴/12秒，在143±2℃下)。在挤压过程之后，将片状层合体冷却并称重(初始重量)。在去除从片材中流出的树脂后(存在于压制品侧面的树脂量)，再次将所述层合体称重(最终重量)。以原本片材层合体的重量计，初始重量和最终重量之差得出浸渍体的流体份。
Figure GSB00000763528700082
树脂反应性
所述反应性是在特定温度下(例如140℃)所需的最低压制时间，在该温度下，表面如此高度固化，以至于易于用水去除含有染料罗丹明B的杂质。
树脂的交联度
交联度是室温下浸没在DMF(二甲基甲酰胺)中35分钟后不能从试样中溶解的浸渍树脂的量。
浸渍体的残余水分
为此，冲裁出环形试样(F 40mm)，首先在23℃、50％室内湿度下调节并称重。该称重的试样在干燥箱中在160℃下干燥5分钟。按以下公式计算残余水分：
Figure GSB00000763528700091
树脂的反应性
测试用于确定经浸渍的装饰纸的时效固化性。
为此，冲裁出多个直径为4cm的环状试样。然后将这些试样置于铝箔(厚度：0.030mm)的光面之间，并将该包块放置到加热的压机(Wickert &
Figure GSB00000763528700092
压制面积：120mm×120mm，预压力设置：46巴12秒，主压力设置：12秒以后180巴，温度设置：140℃)的中间。启动压机，压制程序开始进行。在5秒(开始)-120秒(结束)的步骤中，固化时间规定是20-600秒。
在压制程序结束后，立即将试样放在两片板中冷却以结束固化反应。
在冷却到5-65℃后，将试样在95℃的温度下浸入0.025％的水性罗丹明B溶液中3分钟，然后浸入冷水15秒钟。在用软纸巾干燥后，将试样在越来越长的压制时间后粘贴到透明膜上。相对于对照试样进行视觉上的评价。当试样仅最低程度地着色，能够经过较长压制时间而不再变化时，获得反应性值。
交联度
测试用于确定浸渍体的固化度。
为此，冲裁出具有100cm2面积的试样并称重(相应于“提取前”的试样重量)。随后，将试样浸入N，N-二甲基甲酰胺(DMF)(100cm2片材在100ml中)。室温下作用30-35分钟后将试样取出，置于吸墨纸上，然后在干燥箱中在120℃下干燥90分钟。在冷却后称重试样(相应于“提取后”的试样重量)。
评价：
溶解的份额(g)＝初始重量(g)-最终重量(g)
溶解的份额(％)＝溶解的份额(g)/初始重量(g)×100
交联的份额(％)＝最终重量(g)/初始重量(g)×100
初始重量(g)＝“提取前”的试样重量(g)-原纸的单位面积质量(g/m2)×试样面积(cm2)/10.000
最终重量(g)＝“提取后”的试样重量(g)-原纸的单位面积质量(g/m2)×试样面积(cm2)/10.000

Claims (12)

1.用于装饰性覆盖材料的装饰纸-浸渍体，其含有经浸渍的原纸和油墨吸收层，其特征在于，所述原纸以原纸单位面积重量的40-250重量％的量含有浸渍树脂，该装饰纸-浸渍体在干燥后具有至少3.5重量％的残余水分和超过0.4％的流体份，在180巴压力和143±2℃的温度下测定。
2.根据权利要求1的装饰纸-浸渍体，其特征在于，所述浸渍树脂以单位面积重量的80-125％的量含于所述原纸中。
3.根据权利要求1或2的装饰纸-浸渍体，其特征在于，所述浸渍树脂是三聚氰胺-甲醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂或由这些树脂组成的混合物。
4.根据权利要求1-2中任一项的装饰纸-浸渍体，其特征在于，所述浸渍树脂在装饰纸-浸渍体干燥后还具有反应性。
5.根据权利要求1-2中任一项的装饰纸-浸渍体，其特征在于，所述油墨吸收层以10∶90-90∶10用量比例含有颜料和粘结剂。
6.根据权利要求5的装饰纸-浸渍体，其特征在于，所述油墨吸收层的粘结剂是水溶性和/或可水分散的聚合物。
7.根据权利要求5的装饰纸-浸渍体，其特征在于，所述颜料是氧化铝、氢氧化铝、勃姆石和/或二氧化硅。
8.根据权利要求1-2、6和7中任一项的装饰纸-浸渍体，其特征在于，所述油墨吸收层的施加重量为2-25g/m2。
9.制备可压制的装饰纸-浸渍体的方法，其特征在于，
(a)以原纸单位面积重量的40-250重量％的量用浸渍树脂对以30-200g/m2的单位面积重量制造的装饰性原纸进行透芯浸渍，
(b)对经透芯浸渍的纸进行预干燥，其中干燥温度如此设定，使得所述纸具有9-20％的水分，所述树脂仅部分浓缩并且不完全聚合，因此还具有反应性，
(c)将经预干燥的纸涂覆以至少一个油墨吸收层，
(d)对设有至少一个油墨吸收层的、经透芯浸渍的装饰纸进行干燥直至残余水分为3.5-8.5％，从而制得装饰纸-浸渍体，其中，所述树脂最高交联至交联度为30％并因此还具有反应性，经干燥的装饰纸-浸渍体具有超过0.4％的流体份，在180巴的压力和143±2℃的温度下测定。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，所述浸渍树脂是三聚氰胺-甲醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂或由这些树脂组成的混合物。
11.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，所述油墨吸收层的施加重量为2-25g/m2。
12.根据权利要求1-8中任一项的装饰纸-浸渍体的用途，用于制备所有类型的层压材料和层合体。
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