SE509109C2 - Förfarande vid framställning av avnötningsbeständiga härdplastlaminat - Google Patents

Description

509 109 framställning av dekorativa härdplastlaminat önskar man oftast flexibilitet vid tillverkningen, eftersom olika användningsområden kräver olika egenskaper. Två sådana egenskaper vilka är önskvärda att kunna variera är avnötningsresistens och ytñnnish. Dessa varieras helst med hjälp av partikelstorlek och partikelmängd per ytenhet. I normal laminattillverkning krävs då att en stor mängd overlaypapper med olika partikelhalt och partikelstorlek lagerhålls för att erhålla flexibilitet. En sådan lagerhållning är kostsam. Dessutom orsakar partiklarna i papperet ett avsevärt slitage på maskiner genom hela hanteringen.

Det är även möjligt att elektostatiskt belägga papperet med partiklar. Denna metod är känd genom UK 1 348 272. Härigenom får man den önskvärda flexibiliteten så att papperet inför produktionstillfället kan förses med önskvärd mängd partiklar av önskvärd storlek. Metoden är emellertid behäftad med den nackdelen att beläggningen kommer att bli mycket ojämn. Då elektriska fält koncentreras runt kanter och hörn kommer kanterna på en pappersbana eller ett papperark att få en större mängd partiklar per ytenhet än pappersbanans mitt.

Dessutom är det troligtvis nödvändigt att belägga en bana med partiklar via fler än ett munstycke då banans bredd normalt är relativtstor. Detta innebär att ett antal längsgående fält med en annan partikeltäthet bildas på grund av munstyckenas överlappning. Det kommer att vara mycket svårt att justera munstyckena så att ett jämnt resultat erhålles. Dessutom är munstyckenas spridning även beroende av mängden partiklar och partiklarnas storlek varför omjustering krävs varje gång partikelmängden eller partikelstorleken ändras.

Ett smärre problem finner man först då man tittar närmare på den partikelbelagda ytan. Om man undersöker exempelvis en kvadratcentimeter av ytan finner man att partiklarna gärna klumpar ihop sig till så kallade kluster varvid mindre fält utan partiklar bildas mellan dessa kluster. En bättre ytdispergering av partiklarna i denna lilla skala skulle ge en bättre slitagestyrka utan att öka mängden partiklar. Dessutom försämrar klusterbildningar den dekorativa effekten något hos dekorativa laminat.

Det finns sedan länge ett stort behov av att kunna åstadkomma ytbeläggning av hårda partiklar med god dispergering på och/eller i härdplastlaminat.

Genom föreliggande uppfinning har ovanstående behov kunnat tillfredsställas och ett härdplastlaminat med ett slitstarkt ytskikt innefattande ytmässigt väldispergerade hårda partiklar. Uppfinningen avser således ett förfarande vid framställning av avnötningsbeständiga härdplastlaminat, vilka laminat innefattar minst ett härdplastimpregnerat pappersskikt belagt med hårda partiklar. De hårda partiklarna ströas på ett banformigt härdplastimpregnerat och fortfarande vått papper med hjälp av en ströanordning. Ströanordning innefattar en roterande 509 109 doseringsvals och ett partikelmagasin. Uppñnningen kännetecknas av att ett elektrodarrangemang är placerat mellan partikelmagasinet och doseringsvalsens nedåtriktade vertikala tangent T. En ström av hårda partiklar överförs från partikelmagasinet till doseringsvalsens yta. De hårda partiklarna lyfts av från doseringsvalsen och fluidiseras med hjälp av ett elektriskt fält mellan elektrodarrangemanget och doseringsvalsen. En mycket jämn ström av partiklar faller härmed ned på det under doseringsvalsen passerande papperet.

Doseringsvalsens yta är lämpligtvis något ojämn, Denna ojämnhet utgörs lämpligen av l - 100 um, företrädesvis 30 - 70 um djupa skåror orinterade axiellt, radiellet eller diagonalt över valsens yta. Ojämnheterna kan även utgöras av gropar med samma djup som ovan. Partikelmagasinet utformas lämpligen så att de partiklar som helt eller delvis befinner sig i dessa skåror eller gropar tillåts följa med doseringsvalsens rotatition medan övriga partiklar hindras att följa med doseringsvalsens rotation. Därmed kan partikelmängden enkelt styras genom att ändra doseringsvalsens rotationshastighet eftersom valsen alltid kommer att förses med en bestämd mängd partiklar per ytenhet från partikelmagasinet. Mängden partiklar per ytenhet är förutom djupet på skårorna eller groparna samt avståndet mellan dessa även beroende av partikelstorleken.

Företrädesvis har doseringsvalsen, partikelmagasinet och papperet huvudsakligen samma spänningspotential medan elektrodarrangemanget har en positiv eller företrädesvis negativ spänningspotential på minst l kV i förhållande till doseringsvalsen. Doseringvalsen är företrädesvis jordad och därmed oladdad.

Därför är åtminstone doseringsvalsens yta framställd av ett ledande material, lämpligen en metall. Den spänningspotential som lämpar sig för förfarandet är beroende av avståndet mellan elektrodarrangemang och doseringsvals, partikelmaterial samt i viss mån luftfuktighet. Genom att ändra avstånd och spänningspotential ändras också fältstyrkan, dock bör fältstyrkor som kan leda till överslag undvikas. Spänningar på upp till 15 kV kan visa sig användbara, dock har vid försök 5 kV visat sig vara tillräckligt vid ett avstånd mellan doseringsvals och elektrod på 5 - 20 mm med aluminiumoxidpartiklar vilka har en medelpartikelstorlek i intervallet 40 - 90um. Aluminiumoxidpartiklarna är lämpligen av formen ot-Al2O3 vilken ej är hygroskopisk.

För att styra partikelströmmen ned till papperet används företrädesvis en glidplåt vilken är placerad så att åtminstone dess förlängning korsar doseringsvalsens nedâtriktade vertikala tangent T med en vinkel på 5 - 50°. Glidplâten följs eventuellt av ytterligare glidplåtar vilka placeras under den första glidplåten. Även de ytterligare glidplåtarna har en vinkel mot den vertikala tangenten T på 5 - 50°.

Vad gäller glidplåtarnas vinkel mot den vertikala tangenten T är små vinklar såsom 509 109 vinklar i området 5 - 25° att föredra eftersom skillnader i friktionskoefficient mellan partiklarna kan inverka på deras glidhastighet. De av friktionskoefficientdifferans orsakade skillnaderna i glidhastighet kommer bli större vid stora vinklar, vilket därmed kan påverka dispergeringsgraden av partiklar på pappersytan. Glidplåtarna är utförda i ett ledande material lämpligtvis en metall. Glidplåten samt eventuella ytterligare glidplåtar har lämpligen samma spänningspotential som doseringsvalsen. I och med att glidplåtarna är jordade och därmed väsentligen saknar underskott eller överskott av elektroner kommer de hårda partiklarnas eventuellt kvarvarande laddning att ledas bort av glidplåtarna så att partiklarna ej attraheras till glidplåtarna och fastnar, dessutom är partiklarna också helt oladdade när de når papperet. Den nedersta av glidplåtarnas nederkant befinner sig med fördel endast från någon millimeter till några centimeter från pappersytan. Om endast en glidplåt används räknas denna naturligtvis även som den nedersta. Därmed kommer glidplåten förutom att leda bort eventulla laddningar från partiklarna även att ge en skarpt avgränsad strözon. Detta minskar störande inverkan av luftströmmar och ger därmed en bättre dispergering av partiklarna på pappersytan.

För att förhindra att de hårda partiklarna fastnar mot glidplåten samt eventuella ytterligare glidplåtar, på grund av exempelvis ytspänning eller andra liknande fenomen, bringas dessa lämpligen i en resonansfri vibration medelst en vibrator.

Därigenom förhindras att de hårda partiklarna uppstannar eller fastnar mot glidplåten eller de ytterligare glidplåtarna under sin nedfärd mot papperet.

Vibratorn kan antingen direktverka med plåtarna eller vara av akustisk typ och därmed indirekt bringa glidplåtarna samt den omgivande luften i vibration, Då de hårda partiklarna normalt är mycket små kan beläggningsförfarandet störas av luftströmmar vilket kan orsaka lokala ansamlingar av partiklar samt lokala partier utan partiklar. Ströanordningen är därför lämpligtvis inkapslad samt eventuellt försedd med aerodynamiska spoilers vid dess anslutning till papperet så att dessa störande luftströmmar avvisas.

Elektrodarrangemanget utgörs lämpligtvis av en eller flera elektroder av företrädesvis halvledande material såsom fenolhaltig plast.

Elektroden/elektroderna är elektriskt förbundna med en spänningskälla via en elektriskt ledande fördelare vilken löper längs huvuddelen av elektrodens/ elektrodernas vertikala utbredning. Alternativt kan elektroden/elektroderna utgöras av ett ledande material, dock måste då detta kläs med ett isolerande material. Alla kanter och hörn på elektroden/elektroderna måste vara rundade 509 109 eftersom det elektriska fältet annars koncentreras där vilket kan leda till ansamlingar av partiklar.

De hårda partiklarna är företrädesvis av ett ledande material, såsom exempelvis aluminiumoxid, eller ett halvledande material såsom exempelvis kiselkarbid eller kiseloxid, Om halvledande partiklar används ökas lämpligtvis luftfuktigheten i mellanrummet mellan elektroder och doseringsvals. Detta kommer att öka de halvledande partiklarnas förmåga att ta laddning och därmed polariseras.

Partiklarna befinner sig huvudsakligen i storleksintervallet 20 - 150 um, företrädesvis ca 40 - 90 um.

Eftersom blandningar av mycket små partiklar, exempelvis under 20 - 30 um, och medelstora partiklar, exempelvis 30 - 100 um, är svåra att styra på grund av partiklarnas storleksberoende förmåga att ta laddning är, enligt en utföringsform av uppfinningen, den härdplast med vilken papperet impregneras, företrädesvis melamin-formaldehydharts, med en tillsats av 1 - 20g / m3 hårda partiklar av exempelvis kiselkarbid, kiseloxid eller aluminiumoxid med en medelpartikelstorlek av l - 30 um, företrädesvis 1 - 10 um. Det kan i vissa fall vara gynnsamt ur avnötningsbeständighetssynpunkt med en blandning av små och medelstora partiklar i ytskiktet, De små partiklarna kan då eventuellt blandas med hartset och därigenom påföras papperet när detta impregneras medan de stora partiklarna ströas.

Ett härdplastlaminat enligt uppfinningen innefattar oftast underlagsskikt, dekorskikt samt eventuellt overlayskikt. Underlagsskiktet kan då utgöras av ett antal konventionella hartsimpregnerade torra pappersbanor respektive pappersark.

Hartset i det översta av dessa utgörs eventuellt av melamin-formaldehydharts.

Resten av banorna respektive arken innehåller företrädesvis fenol-formaldehydharts eller fenol-urea-formaldehydharts. Dekorskiktet utgörs av en dekorpappersbana respektive ett dekorpappersark vilket placeras ovanpå de konventionella pappersbanorna eller pappersarken. Detta dekorskikt impregneras oftast med melamin-formaldehydharts_ Det eventuella overlayskiktet utgörs av en eller flera overlaypappersbanor respektive overlaypappersark av ot-cellulosa vilket eller vilka placeras ovanpå dekorpappersbanorna eller dekorpappersarken. Detta overlayskikt impregneras oftast med melamin-formaldehydharts. Ett eller flera av de överst placerade arken eller banorna ströas med hårda partiklar i samband med impregneringen. I de fall overlayskikt ej används ströas endast dekorskiktet med hårda partiklar i samband med impregneringen. Om ett overlayark eller en overlaybana används kan detta samt eventuellt även dekorarket eller dekorbanan ströas med hårda partiklar. Om overlayskiktet innefattar flera overlayark eller 509 109 overlaybanor kan ett eller flera av dessa samt eventuellt även dekorskiktet ströas med hårda partiklar. Om större partiklar, exempelvis 20 - l50um, vilka också ger den bästa avnötningsresistansen, används på det översta skiktets ovansida kommer ytan på ett sådant laminat att bli sträv. Detta kan vara en fördel till exempel på golv. I de fall man önskar en blankare yta kan ovansidan ströas med mindre partiklar, exempelvis <20um, medan undersidan ströas med de större partiklarna.

Alternativt kan de små partiklarna blandas i härdplastlösningen. De hartsimpregnerade pappersarken respektive pappersbanorna torkas efter impregnering och eventuell partikelbeläggning. Vid torkningen avgår lösningsmedlet och hartset härdas delvis till s.k. B-stadium. Det erhållna hartsimpregnerade papperet kallas vanligen prepreg.

Laminatet kan även innefatta en stomme av exempelvis spånskiva eller träfiberskiva. Underlagsskiktet kan då eventuellt utgå, varvid dekorskiktet appliceras direkt mot stommen. Eventuellt appliceras även ett kontraskikt på stommens baksida, vilket skikt är avsett att skapa balans i laminatet så att böjning och skevning av detsamma förhindras.

Uppfinningen förklaras ytterligare i anslutning till en bifogad figur som visar en utföringsform av uppfinningen.

Figuren visar schematiskt ett kontinuerligt beläggningsförfarande enligt uppfinningen där en impregnerad pappersbana, innan torkning, ströas med hårda partiklar. Hårda partiklarna ströas med hjälp av en ströanordning 1 på ett banformigt härdplastimpregnerat och fortfarande vått papper 20 vilket passerar under sagda ströanordning l. Ströanordningen l innefattar en roterande doseringsvals 2, ett partikelmagasin 3 och ett elektrodarrangemang 4. En ström av hårda partiklar med en medelpartikelstorlek i området 50 - 80um överförs till doseringsvalsens 2 yta från partikelmagasinet 3 genom att doseringsvalsen 2 är försedd med radiellt orienterade 50 - 70um djupa skåror. De hårda partiklarna lyfts av från doseringsvalsen 2 och fluidiseras med hjälp av ett elektriskt fält mellan elektrodarrangemanget 4 och doseringsvalsen 2. Elektrodarrangemanget 4 är placerat mellan partikelmagasinet 3 och doseringsvalsens 2 nedåtriktade vertikala tangent T. Doseringsvalsen 2, partikelmagasinet 3 och papperet 20 har huvudsakligen samma spänningspotential genom att vara anslutna till jord.

Elektrodarrangemanget 4 har en negativ spänningspotential på 5 kV i förhållande till doseringsvalsen 2. Ströanordningen är vidare försedd med en glidplåt 5 vilken är placerad så att den är riktad mot doseringsvalsens 2 nedåtriktade vertikala tangent T med en vinkel på 25°. Glidplåten 5 följs av ytterligare en glidplåt 6 vilken placerats under den första glidplåten 5 och har en vinkel mot den vertikala tangenten T på lO°. Glidplåtarna 5 resp. 6 har samma spänningspotential som 509 109 doseringsvalsen 2 genom att vara anslutna till jord. Eventuellt kvarvarande laddning i de hårda partiklarna kommer därmed att ledas bort så snart de kommer i kontakt med glidplåtarna 5 resp. 6. Den nedersta glidplåtens 6 nederkant befinner sig endast några millimeter från pappersytan 20. Därmed kommer glidplåten 6 förutom att leda bort eventuella laddningar från partiklarna även att ge en skarpt avgränsad strözon. Detta minskar störande inverkan av luftströmmar och ger därmed en bättre dispergering av partiklarna på ytan av papperet 20.

Då de hårda partiklarna är mycket små kan beläggningsförfarandet störas av luftströmmar vilket kan orsaka lokala ansamlingar av partiklar samt lokala partier utan partiklar. Den nedre glidplåten 6 är därför försedd med en aerodynamisk spoiler 6' vid den nedre glidplåtens 6 anslutning till papperet 20 så att dessa störande luftströmmar avvisas.

Enligt en ej visad utföringsform av uppfinningen bringas glidplåtarna 5 resp. 6 i en resonansfri vibration medelst en vibrator. Därigenom förhindras att de hårda partiklarna uppstannar eller fastnar mot glidplåtarna 5 resp. 6 under sin nedfärd.

Elektrodarrangemanget 4 utgörs av en elektrod 4' av halvledande material i form av fenolplast, Elektroden 4' är elektriskt förbunden med en spänningskälla via en elektriskt ledande fördelare 4" vilken löper längs huvuddelen av elektrodens 4' vertikala utbredning. En spänningkälla ansluts via en kabel till den fördelaren 4".

Elektrodarrangemanget 4 omges på sin utsida av en förlängning av glidplåten 5.

Detta förhindrar ofrivillig kontakt även om en sådan är helt ofarlig på grund av att systemet ej levererar mer än några få uA. Dessutom förhindras att oönskade partiklar och smuts når in i och fångas upp av det elektriska fältet Genom utformningen av glidplåten 5 kommer det elektriska fältet att begänsas av dess utbredning, Därmed kommer laddning ej att induceras i partiklar som befinner sig utanför glidplåten 5, varför partiklar som glider nedför den ytterligare glidplåten 6 ej påverkas av det elektriska fältet under sin nedfärd. Elektroden 4' är vidare försedd med rundade hörn och en svag krökning mot doseringsvalsen 2.

Elektroden är anbringad så att avståndet mellan doseringsvals 2 och elektrod 4' ökar något mot slutet av elektroden 4' sett ur doseringsvalsens 2 rotationsriktning.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen är den härdplast med vilken papperet 20 impregneras en melamin-formaldehydharts med en tillsats av 1 - 20g / m2 hårda partiklar av kiselkarbid med en medelpartikelstorlek av 1 - 10 um.

Mängden partiklar är beräknad som viktmängd per ytenhet färdigbelagt papper, Uppfinningen begränsas inte av den visade utföringsformen, då denna kan varieras på olika sätt inom uppfinningens ram.

Claims (1)

1. 509 109 PATENTKRAV l _ Förfarande vid framställning av avnötningsbeständiga härdplastlaminat, vilka laminat innefattar minst ett härdplastimpregnerat pappersskikt belagt med hårda partiklar, varvid de hårda partiklarna ströas på ett banformigt härdplastimpregnerat och fortfarande vått papper (20) med hjälp av en ströanordning (1), vilken ströanordning innefattar en roterande doseringsvals (2) och ett partikelmagasin (3), k ä n n e t e c k n a t av att ett elektrodarrangemang (4) är placerat (3) och doseringsvalsens (2) nedåtriktade vertikala tangent (T), att en ström av hårda partiklar överförs från partikelmagasinet (3) till doseringsvalsens (2) yta, att de hårda partiklarna lyfts av från doseringsvalsen (2) och fluidiseras med hjälp av ett elektriskt fält mellan elektrodarrangemanget (4) och doseringsvalsen (2), varvid en jämn ström av partiklar faller ned på det under doseringsvalsen (2) mellan partikelmagasinet passerande papperet (20), av att doseringsvalsen (2), huvudsakligen Förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t partikelmagasinet (3) och papperet (20) spänningspotential och att elektrodarrangemanget (4) har en positiv eller företrädesvis negativ spänningspotential på minst l kV i förhållande till har samma doseringsvalsen (2). Förfarande enligt krav 1 eller 2 k ä n n e t e c k n at av att doseringvalsen (2) är jordad och därmed oladdad. Förfarande enligt något av kraven 1 - 3 k ä n n e t e c k n a t av att en glidplåt (5) är dess förlängning korsar doseringsvalsens (2) nedåtriktade vertikala tangent (T) med en vinkel på 5 - 50°, att glidplåten (5) eventuellt följs av ytterligare glidplåtar (6) vilka placeras under den första glidplåten (5) och har en vinkel mot den vertikala tangenten (T) på 5 - 50°. placerad så att åtminstone Förfarande enligt krav 4 k ä n n e t e c k n a t av att glidplåten (5) samt eventuella ytterligare glidplåtar (6) har samma spänningspotential som doseringsvalsen (2). Förfarande enligt något av kraven 3 eller 4 'k ä n n e t e c k n a t av att glidplåten (5) samt eventuella ytterligare glidplåtar (6) bringas i en resonansfri vibration medelst en vibrator, varigenom förhindras att de hårda partiklarna uppstannar eller fastnar mot glidplåten (5) eller de ytterligare glidplåtarna (6) under sin nedfärd. 7. 10. 509 109 Förfarande enligt något av kraven 1 - 6 k a n n e t e c k n a t ströanordningen (1) är inkapslad samt eventuellt försedd med spoilers (6') vid av att dess anslutning till papperet (20) så att störande luftströmmar avvisas. Förfarande enligt något av kraven 1 - 7 kännetecknat av att elektrodarrangemanget (4) utgörs av en eller flera elektroder (4') av företrädesvis halvledande material såsom fenolhaltig plast, att elektroden/elektroderna (4') är elektriskt förbundna med en spänningskälla via ledande fördelare (4") vilken längs huvuddelen av elektrodens/elektrodernas (4') vertikala utbredning. en elektriskt löper . Förfarande enligt något av kraven 1 - 8 k a n n et e c k n a t av att de hårda ledande eller halvledande material såsom exempelvis aluminiumoxid, kiselkarbid eller kiseloxid att partikelstorlek huvudsakligen befinner sig i storleksintervallet 20 - 150 um, partiklarna är av samt partiklarnas medel- företrädesvis ca 40 - 90 um. Förfarande enligt något av kraven 1 - 9 k ä n n e t e c k n a t av att den härdplast med vilken papperet (20) impregneras år en härdplast, företrädesvis melamin-formaldehydharts med en inblandning av l - 20g / m: hårda partiklar kiselkarbid, medelpartikelstorlek av 1 - 30 tim, företrädesvis l - 10 um. av exempelvis kiseloxid eller aluminiumoxid med en