Способ производства ламинатов, полученных методом прямого прессования

Способ производства ламинатов, полученных методом прямого прессования

Реферат

ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу производства ламинатов, полученных методом прямого прессования, содержащих по меньшей мере один поверхностный слой, декоративный лист и материал подложки для формирования слоистого материала, в частности декоративной поверхности. Эти материалы обычно используются в производстве рабочих поверхностей, компонентов мебели панелей или ламинированных настилов пола.

Производство такого слоистого материала может осуществляться одноступенчатым процессом (DPL - ламинат прямого прессования, CPL - ламинат непрерывного прессования, HPL - ламинат прессования при высоком давлении). В типичном одноступенчатом процессе верхний слой и декоративный слой пропитаны полимером и ламинируются под давлением и при повышенной температуре для формирования покрывающего слоя. Верхний слой, декоративный лист и материал основания одновременно, т.е. за один шаг, ламинируются для формирования готового отделочного материала. Поэтому в таких процессах применяется только один процесс ламинирования, что позволяет сократить производственные затраты времени и средств.

Пример одноступенчатого процесса ламинирования прямым прессованием известен из DE 10220501, в котором описан процесс, в котором и верхний слой, и декоративный лист перед ламинированием подвергают пропитке. Другой пример приведен в US 2004/0038610, в котором раскрывается процесс прямого ламинирования при оперативном давлении от 25 до 35 бар при температуре до 220°С.

Типичной полимерной композицией для пропитки покрывающих слоев (верхнего слоя и/или декоративных листов) является меламиновая смола (меламин формальдегид, МФ). В отличие от ранее применявшихся фенолформальдегидных смол (ФФ), меламиновые смолы обладают преимуществами, которые заключаются в повышенной реактивности и пониженной токсичности. Пример изготовления ламината прямого прессования приведен в DE 20220853, где описан способ производства строительных изделий с совпадающим тиснением.

До сих пор процессы ламинирования прямым прессованием, в которых применялись прессы с коротким циклом (процесс низкого давления), всегда требовали наличия пропитанного полимером декоративного листа. Этот декоративный лист можно ламинировать с верхним слоем, который может быть пропитан или не пропитан. Однако, если верхний слой не пропитан, это может привести к тому, что готовое изделие будет иметь поверхность низкого качества. Поэтому предпочтительный процесс ламинирования прямым прессованием требует предварительного шага пропитки декоративного листа и верхнего слоя. Это приводит к тому, что обычно используемые способы производства ламинатов прямым прессованием требуют больших затрат времени и поэтому дороги.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание улучшенного способа ламинирования прямым прессованием, в котором применяются прессы короткого цикла (процесс низкого давления) для создания экономически эффективного и не требующего больших затрат времени процесса, предпочтительно, без утраты желаемого качества поверхности готового ламината.

Это достигается способом ламинирования, в котором по меньшей мере один пропитанный верхний слой и не пропитанный декоративный лист ламинируют с материалом основания на одном этапе (ламинирование прямым прессованием).

Основная концепция, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в том, что на этапе прессования под воздействием теплоты и давления полимер из верхнего слоя частично переносится в декоративный лист и в материал основы, что позволяет получить конечное изделие с прочно соединенными слоями. Поэтому особым преимуществом является пропитка верхнего слоя сверх его предела насыщения. Таким образом, идея настоящего изобретения заключается в том, что избыток полимера из верхнего слоя проникает в декоративный лист и тем самым одновременно соединяет его с декоративным слоем и материалом основы при применении прессов короткого цикла. Этот способ можно определить как способ «пропитки прессованием».

Как отмечено выше, способ по настоящему изобретению требует пропитки только верхнего слоя. Неожиданно было обнаружено, что готовое ламинированное изделие, изготовленное с применением прессов короткого цикла, отличается оптически гомогенной поверхностью с прозрачной и закрытой структурой поверхности. Следовательно, способ по настоящему изобретению является экономически эффективным способом с низкими затратами времени, позволяющим получить высококачественный ламинат прямого прессования с использованием прессов короткого цикла без потери качества поверхности.

В преимущественном варианте изобретения композиция полимера/верхнего слоя имеет интенсивность потока более 8%, предпочтительно 8-30%, и наиболее предпочтительно 10-20%. Предпочтительно, эта композиция полимера/верхнего слоя имеет содержание летучих компонентов от 6 до 8, в частности от 6,9 до 7,4%. Использование таких композиций полимера/верхнего слоя дает преимущество, поскольку, благодаря повышенной интенсивности потока, их проникновение сквозь декоративный лист во время процесса пропитки под прессом улучшается. Таким образом можно получить ламинирование прессованием с затратами времени, сравнимыми с другими процессами прямого прессования с использованием прессов короткого цикла. Применение таких композиций полимер/верхний слой показало, что при ламинировании прямым прессованием по настоящему изобретению процесс ламинирования можно завершить за 20-30 секунд.

Стандартные композиции полимер/верхний слой имеют интенсивность потока от 4,0 до 8,0% и, следовательно, менее пригодны для применения в прессах короткого цикла из-за неудовлетворительного формирования поверхности и неправильного соединения с материалом основы.

Интенсивность потока композиций полимер/верхний слой можно получить с помощью модификаторов («модифицированных полимеров»). Такими модификаторами помимо прочих являются ди- и полиолы, полиэфирные диолы и алкоксилированные спирты. К алкоксилированным спиртам относятся метоксилированные, этоксилированные и пропоксилированные спирты, диолы и полиолы. Предпочтительные соединения принадлежат к группе С₂-С₁₂ диолов, таких как 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол и 1,6-гександиол. Эти диолы предпочтительно можно добавлять в количестве 8-20 весовых частей на 100 частей полимера.

Полимером может быть аминопластовая смола, в частности меламиновая смола.

Полимер может содержать добавки, такие как отвердители, поверхностно-активные агенты, противовспенивающие агенты и разделяющие агенты. К предпочтительным отвердителям относятся сульфаминовая кислота, этаноламина гидрохлорид, триэтаноламмония сульфат, или комбинации отвердителей, такие как морфолин/р-толуол сульфоновая кислота, N-метилэтаноламин/SO₂ или N-метилэтаноламин/этаноламин/SO₂. Отвердители можно вводить в процедуру пропитки в количестве 0,1-3 вес. %. Поверхностно-активными веществами могут быть, например, этоксилированные жирные кислоты или алкилфенолэтоксилаты, которые можно применять в количестве 0,2-1,0 вес. %. Типичными разделяющими агентами могут быть восковые эмульсии в количестве 0,2-2 вес. %. Возможными противовспенивающими агентами могут быть слабо вспенивающие комбинации поверхностно-активных веществ в количестве 0,1-1,0 вес. %.

Согласно настоящему изобретению пропитанный полимером верхний слой и непропитанный декоративный лист можно ламинировать на любой материал основы, например, древесноволокнистую плиту высокой плотности (т.н. «ХДФ»), древесноволокнистую плиту средней плотности («МДФ»), древесностружечную плиту, гипсовую плиту или стекловолоконные плиты. Кроме того, способ может применяться для нанесения пропитанных полимером верхних слоев и непропитанных декоративных листов на материалы основы, покрытые одним или множеством слоев крафт-бумаги.

Для пропитки верхнего слоя целесообразно использовать двухступенчатый процесс, согласно которому сначала верхний слой пропитывают стандартным полимером (с интенсивностью потока 8% или ниже), а после этого полимером с интенсивностью потока более 8%, например полимером, содержащим модификаторы (см. выше). Далее, особые преимущества могут быть достигнуты пропиткой верхнего слоя стандартным полимером, пока первоначальный вес верхнего слоя не удвоится (без сушки). Затем добавляют модифицированный полимер.

Применяющиеся верхние слои предпочтительно имеют плотность бумаги менее 50 г/м², предпочтительно 10-30 г/м², и могут пропитываться полимером в процентном отношении по весу до 300% или 500% относительно веса бумаги.

В другом варианте настоящего изобретения пропитанный верхний слой подвергают отвердеванию до состояния препрега перед тем, как использоваться для ламинирования. При этом препреги могут готовиться заранее и храниться для использования в процессе ламинирования.

Кроме того, в другом варианте настоящего изобретения поверхности ламината может быть придана структура, воспроизводящая декоративную структуру, например, древесины или камня, не только по цвету, но и по форме.

В особенно предпочтительном варианте изобретения, пропитанный верхний слой и декоративный лист ламинируют на материал основания с использованием пресса короткого цикла. Предпочтительно, давление составляет 15-40 бар при температурах от 140 до 220°С. При таких параметрах время прессования может составить менее 60 с.

Примеры

Пример 1

В процессе двойной пропитки лист верхнего слоя, имеющий плотность бумаги 22 г/м², на первом шаге пропитки предварительно пропитывали стандартной меламиновой смолой до достижения плотности 46 г/м². На втором этапе пропитки верхний слой пропитывали без промежуточной сушки стандартной меламиновой смолой, модифицированной с помощью 1,4-бутандиолом (8 весовых частей 1,4-бутандиола на 100 частей меламиновой смолы) для достижения окончательной плотности 122 г/м² и содержания летучих компонентов 7,3%. Состав смолы имел интенсивность потока 14,5%.

Древесностружечную панель толщиной 16 мм размером 50×50 см покрывали не содержащим полимера декоративным листом (плотностью 80 г/м²), и описанный выше верхний слой ламинировали прессом с коротким циклом при давлении 20 бар, температуре 160°С в течение 30 с.

Результат показал безукоризненное формирование поверхности, т.е. оптически гомогенную, прозрачную и закрытую поверхность. Взаимное соединение с древесностружечной плитой было приемлемым, и полученное изделие отвечало всем техническим требованиям.

Пример 2.

По аналогии с Примером 1, верхний слой был получен с применением 1,5-пентандиола. На втором шаге пропитки использовалась стандартная меламиновая смола, модифицированная 10 весовыми частями 1,5-пентандиола на 100 весовых частей меламиновой смолы. После первого этапа пропитки верхний слой имел плотность 45 г/м², окончательную плотность 120 г/м², и смола содержала 6,9% летучих компонентов и имела интенсивность потока 16,7%.

Древесностружечную панель толщиной 16 мм размером 50×50 см покрывали не содержащим полимера декоративным листом (плотностью 70 г/м²), и описанный выше верхний слой ламинировали прессом с коротким циклом при давлении 25 бар, температуре 165°С в течение 25 с.

В результате было получено технически безукоризненное покрытие. Поверхность оптически гомогенна, закрыта и прозрачна. Недостатки соединения с древесностружечной плитой не наблюдаются.

Пример 3

По аналогии с Примером 1, верхний слой был получен с применением 1,6-гександиола. На втором шаге пропитки использовалась стандартная меламиновая смола, модифицированная 15 весовыми частями 1,6-гександиола на 100 весовых частей меламиновой смолы. После первого этапа пропитки верхний слой имел плотность 44 г/м² и окончательную плотность 120 г/м². Содержание летучих компонентов в смоле составляло 7,1%, а интенсивность потока 17,1%.

Древесностружечную панель толщиной 16 мм размером 50×50 см покрывали не содержащим полимера декоративным листом (плотностью 90 г/м²), и описанный выше верхний слой ламинировали прессом с коротким циклом при давлении 20 бар, температуре 170°С в течение 20 с.

Результат показал безупречно сформированную поверхность. Поверхность оптически гомогенна, прозрачна и закрыта. Соединение с древесностружечной плитой - безукоризненно. Покрытие соответствует всем техническим требованиям.

Определение интенсивности потока

Для определения интенсивности потока верхнего слоя, покрытого смолой, вырезались образцы (размером 10×10 см), которые взвешивались (= исходный вес) и ламинировались между холодными пластинами сердечника в проходном прессе (Т=160°С, р = 20 бар, t= 2 мин). После прессования смола, которая вытекла из верхнего слоя, отделялась от верхнего слоя и взвешивалась после окончания прессования (= выходной вес).

Интенсивность потока определялась по следующей формуле:

1. Способ получения ламинированного изделия или ламинатов путем прямой пропитки прессованием непропитанного материала основы с непропитанным декоративным слоем и одним или более пропитанных полимером верхних слоев, имеющих интенсивность потока вытекающей смолы более 8%, при этом способ осуществляют с помощью прессов короткого цикла с применением давления от 15 и до 40 бар и при температуре от 140 до 220°С, при этом интенсивность потока вытекающей смолы определяется по формуле

2. Способ по п.1, в котором смола, используемая для пропитки верхнего слоя/слоев, содержит один или более модификатор(ов) для регулировки интенсивности потока, который принадлежит к группе ди- или полиолов, полиэфирных диолов и алкоксилированных спиртов или к их смеси.

3. Способ по п.2, в котором модификатор принадлежит к группе C₂-C₁₂диолов, предпочтительно 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол и 1,6-гександиол.

4. Способ по п.1, в котором в качестве полимера для пропитки верхнего слоя/слоев используют аминопластовую смола.

5. Способ по п.4, в котором в качестве полимера для пропитки верхнего слоя/слоев используют меламиновую смолу.

6. Способ по п.1, в котором полимер, используемый для пропитки верхнего слоя/слоев содержит одну или более добавку, такую как отвердители, поверхностно-активные агенты, разделяющие агенты и противовспенивающие агенты.

7. Способ по п.1, в котором непропитанным материалом основы является древесноволокнистая плита высокой плотности («ХДФ»), древесно-волокнистая плита средней плотности («МДФ»), древесно-стружечная плита, гипсовая плита или стекловолоконная плита.

8. Способ по п.1, в котором материал основы дополнительно покрывают на ламинированной стороне по меньшей мере одним слоем крафт-бумаги.

9. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один верхний слой сначала пропитывают полимером с интенсивностью потока от 4 до 8%, а затем другим полимером, так чтобы пропитанный полимером верхний слой имел интенсивность потока которой более 8%.

10. Способ по п.1, в котором верхний слой имеет плотность бумаги менее 50 г/м², предпочтительно 10-30 г/м², и/или пропитан полимером в количестве по весу 300-500% относительно веса бумаги.

11. Способ по п.10, в котором верхний слой отверждают до состояния препрега перед ламинированием на непропитанный декоративный лист и непропитанный материал основы.

12. Способ по п.1, в котором в процессе ламинирования печатают структуру поверхности.

13. Ламинат, изготовленный способом по одному из предшествующих пунктов.