БУМАГА-ОСНОВА ДЛЯ ДЕКОРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ПОКРЫТИЙ
PAPER-BASE FOR DECORATIVE COATING MATERIAL

Техническая область изобретения
Изобретение относится к бумаге-основе для декоративного материала для покрытий, которая пропитана термически отверждаемой пропитывающей смолой и которую покрывают печатью струйным способом, к применению бумаги-основы для получения декоративного материала для покрытий и к способу получения материала для покрытий с применением бумаги-основы.
Предпосылки данного изобретения
Декоративная бумага требуется для получения декоративных ламинатов, которые находят применение в качестве строительного материала при производстве мебели и во внутренней отделке. B случае декоративных ламинатов речь идет в основном о так называемых ламинатах высокого давления (HPL) и ламинатах низкого давления (LPL). Для получения ламината высокого давления декоративную бумагу в непокрытом или покрытом печатью состоянии пропитывают смолой и прессуют с одним или несколькими слоями листов крафт-бумаги, которая пропитана фенольной смолой (бумага сердцевины), в ламинирующем прессе при температуре примерно от 110 до 170°C и давлении от 5,5 до 11 МПа. Затем таким образом полученный слоистый материал (HPL) склеивают с несущим материалом, таким как ДВП (древесно-волокнистая плита) или древесно-стружечная плита. Ламинат низкого давления получают таким образом, что покрытую или не покрытую печатью и пропитанную смолой декоративную бумагу при температуре примерно от 160 до 200°C и давлении примерно от 1,25 до 3,5 МПа прессуют непосредственно с несущей пластиной.
Отделка поверхности материала может быть оптического типа (с помощью соответствующего цветового оформления) и/или физического типа (с помощью покрытия поверхности пластины соответствующей функциональностью и структурой). Декоративную бумагу можно обрабатывать с нанесенным рисунком или без него. Для этого декоративную бумагу, покрытую или не покрытую печатью, обычно в одну стадию или несколько стадий пропитывают искусственной смолой, затем сушат, при этом смола остается еще реакционно-способной, и затем необратимо способом горячего прессования прессуют с несущим материалом в листы или в рулоны. При прессовании смола отверждается. Благодаря этому отверждению происходит не только соединение с пластиной, а бумага полностью химически и физически перекрывается. Пригодными искусственными смолами являются обычно применяемые в данной технической области пропитывающие смолы, в частности меламинформальдегидная смола, карбамидформальдегидная смола, фенолформальдегидная смола, полиакрилаты, сополимеры сложных эфиров акриловой кислоты и стирола. Пропитывающую смолу можно применять в количестве от 40 до 250%, предпочтительно от 80 до 125% веса единицы поверхности декоративной исходной бумаги.
Нанесение печатного рисунка обычно происходит способом глубокой печати. В частности при изготовлении общепринятых на рынке печатных рисунков данная техника печати имеет преимущество, состоящее в том, что большие количества бумаги можно покрывать печатью с высокой скоростью работы машин.
Однако способ глубокой печати не рентабелен для небольших количеств декоративной бумаги и недостаточно хорош относительно качества печати в случае сложных рисунков. Поэтому среди способов печати, которые выдерживают требования к гибкости и качеству, все большее значение приобретает струйный способ печати (струйная печать).
Для того чтобы покрыть печатью способом струйной печати декоративную исходную бумагу, ее покрывают одним или несколькими функциональными слоями для впитывания чернил и фиксирования красящих веществ. Такая покрытая печатью способом струйной печати декоративная исходная бумага описана, например, в DE 19916546 A1 и EP 1044822 A1.
Слои для впитывания чернил, как правило, содержат пигменты, водорастворимые или диспергируемые в воде полимеры в качестве связующих веществ, средства фиксации красящих веществ, и другие обычно применяемые в таких слоях вспомогательные вещества.
Однако декоративная исходная бумага коренным образом отличается своими свойствами от нормальной стандартной бумаги для струйной печати. Декоративная исходная бумага должна иметь открытую поверхность, чтобы ее можно было пропитывать пропитывающей смолой быстро и равномерно.
Хотя снабженная описанным выше слоем для впитывания чернил декоративная исходная бумага имеет хорошую способность воспринимать струйную печать, тем не менее, она имеет по меньшей мере на одной стороне бумаги в значительной мере закрытую структуру бумаги. Находящееся между волокнами промежуточное пространство большей частью закрыто и пригодно для впитывания пропитывающей смолы только ограниченно.
Поэтому в EP 1749626 A1 предлагается способ, в котором снабженную впитывающим чернила слоем исходную бумагу пропитывают с обратной стороны. В WO 2009/097986 A1 предлагают впитывающую чернила массу, основными компонентами которой являются сульфат бария, диоксид титана и силикаты, наносить в виде линий таким образом, чтобы не образовывалось закрытого сплошного слоя и, таким образом, пространство между волокнами в значительной мере остается открытым. Недостатком данного способа является то, что нельзя достигнуть достаточно хорошего результата печати.
3
В EP 2537981 A1 описан способ обработки поверхности бумаги для струйной печати средством для обработки поверхности, содержащим сульфат магния и полимер полидиаллилдиметилхлорид аммония. Бумага для струйной печати содержит от 0 до 50 масс.%, в частности от 10 до 30 масс.% CaCО в качестве наполнителя. Из-за применения пленкообразующего полимера полидиаллилдиметилхлорида аммония в средстве для обработки поверхности поры после нанесения средства в значительной мере закрываются. Таким образом, впитывание пропитывающей смолы возможно только ограниченно. Далее, если осуществить способ согласно EP 2537981, то после пропитывания пропитывающей смолой из-за карбоната кальция бумага была бы в значительной мере прозрачной.
В DE 69804233 T2 описана композиция для обработки поверхности подложки для струйной печати, при этом композиция по существу состоит из водного клеящего средства, содержащего крахмал, клеящего средства и соли двухвалентного металла. Недостатком является то, что при нанесении данного клеящего средства поры на поверхности бумаги большей частью закрываются, и, таким образом, пропитывание бумаги возможно только ограниченно.
Содержание изобретения
Следовательно задачей данного изобретения является разработка бумаги-основы для декоративного материала для покрытий, которые не имеет описанных выше недостатков и имеет достаточную пропитываемость, наряду с хорошей способностью подвергаться печати с одной стороны цифровым способом печати, в частности струйным способом печати.
Данную задачу решают с помощью бумаги-основы для декоративного материала для покрытий с несклеенной в массе исходной бумагой, при этом исходная бумага имеет покрытие на поверхности, которое содержит соль щелочноземельного металла и по существу не содержит полимерного связующего вещества.
Кроме того, объектом данного изобретения является применение бумаги-основы по изобретению для получения слоистых прессованных материалов и ламинатов всех видов.
Объектом данного изобретения также является способ получения материала для декоративного покрытия, в котором несклеенную в массе исходную бумагу снабжают покрытием поверхности, которое содержит соль щелочноземельного металла, на бумагу с помощью цифрового способа печати наносят печать, пропитывают термопластичной смолой и сушат. Пропитанную и высушенную бумагу можно покрыть лаком.
Неожиданно оказалось, что покрытие поверхности по изобретению даже без полимерного связующего вещества, обеспечивает хорошую способность к нанесению печати цифровым способом печати, в частности струйным способом печати, и что из-за отсутствия связующего вещества ожидаемая проблема "меления" пигмента не встречается. Поверхность бумаги в значительной степени свободна и открыта для впитывания пропитывающего средства.
Кроме того, преимуществом при исключении полимерного связующего вещества является более низкая вязкость наносимой жидкости и вместе с этим упрощение способа нанесения и очистки устройств для нанесения.
Описание предпочтительных вариантов осуществления.
Хорошо пригодными солями щелочноземельных металлов являются водорастворимые соли кальция. Также особенно хорошо пригодными солями щелочноземельных металлов являются галогениды щелочноземельных металлов и нитраты щелочноземельных металлов с растворимостью в воде по меньшей мере 400 г/л (измеренной при 20°С). Их можно также применять в смеси. Особенно предпочтительным является применение хлорида кальция, нитрата кальция, нитрата магния или их смесей.
2
2
Эффекта согласно данному изобретению достигают, в частности, тогда, когда покрытие поверхности дополнительно содержит неорганический пигмент с удельной поверхностью, измеренной способом BET, от 100 до 400 см/г. Особенно предпочтительными являются неорганические пигменты с удельной поверхностью от 200 до 330 см/г. Такими предпочтительными неорганическими пигментами являются, например, оксид алюминия, гидроксид алюминия, бемит и/или кремниевая кислота. Из кремниевых кислот особенно предпочтительна катионированная пирогенная кремниевая кислота.
Массовое соотношение соль щелочноземельного металла/пигмент в покрытии поверхности может составлять от 70:30 до 30:70, предпочтительно от 60:40 до 40:60.
Покрытие поверхности может содержать другие вспомогательные вещества, такие как диспергирующие средства, фиксирующие цвет вещества, такие как полисоли алюминия, полисоли аммония, регулирующие рН средства и другие обычные для бумажной промышленности вспомогательные вещества. Предпочтительно покрытие поверхности по существу не содержит полимерных связующих веществ. "По существу не содержит" означает то, что содержится менее 5 масс. %, предпочтительно менее 3 масс. % и, в частности, не содержится органического пленкообразующего полимера.
2
2
Покрытие поверхности может происходить с помощью обычных применяемых для покрытия бумаги устройств для нанесения. В частности, устройство может быть встроенным в линию в бумагоделательной машине с клеильным прессом. Скорость нанесения может составлять предпочтительно от 1 до 10 г/м, в частности от 2 до 8 г/м, по отношению к массе сухого вещества.
Поверхность бумаги-основы по изобретению может иметь значение pH от 4,5 до 8, предпочтительно от 6 до 7.
Благодаря обработке поверхности декоративной исходной бумаги покрытием поверхности по изобретению получают достаточную пропитываемость бумаги-основы и придают бумаге очень хорошую способность к нанесению печати струйным способом печати. Согласно данному изобретению полученная бумага-основа имеет воздухопроницаемость по Гюрлею менее 25 сек/100 мл, в частности от 10 до 22 сек/100 мл.
Бумагу-основу по изобретению можно сматывать в рулоны или разделять на листы. На бумагу-основу можно затем наносить печать высокого качества различными способами струйной печати. На следующей стадии предпочтительно бумагу с нанесенной печатью пропитывать пропитывающей смолой, в частности меламиновой смолой, и сушить. Затем бумагу-основу можно в прессе для нанесения покрытий при повышенной температуре напрессовывать на древесно-стружечную плиту или на слоистый материал. При этом необязательно можно в качестве других слоев применять прозрачную, не покрытую печатью и пропитанную смолой бумагу (верхним слоем или нижним слоем) в качестве защитного и/или клеевого слоя. Альтернативно также можно применять другой клеевой слой. Покрытый печатью продукт можно также покрывать лаком.
Применяемой согласно данному изобретению декоративной исходной бумагой является такая, которая не подвергалась ни проклейке в массе, ни поверхностной проклейке. Она состоит по существу из целлюлозы, пигментов, наполнителей и традиционных добавок. Традиционными добавками могут являться средство для придания влагопрочности, средство для удержания наполнителей и фиксирующее средство. Декоративная исходная бумага отличается от обычной бумаги очень высоким содержанием наполнителя или содержанием пигмента и отсутствием обычной для бумаги проклейки в массе или проклейки поверхности. Обычно применяемая согласно данному изобретению декоративная исходная бумага содержит средство для придания влагостойкости.
Для получения декоративной исходной бумаги можно применять целлюлозу древесины хвойных пород, целлюлозу древесины лиственных пород или смесь обоих видов целлюлозы. Предпочтительно применение 100% целлюлозы древесины лиственных пород. Однако также можно применять смеси из целлюлозы древесины хвойных пород и целлюлозы древесины лиственных пород в соотношении от 5:95 до 50:50, в частности от 10:90 до 30:70. Исходную бумагу можно получать на бумагоделательной машине Фурдринье или на самосъемочной бумагоделательной машине. Для этого можно смесь целлюлозы с концентрацией массы от 2 до 5 масс.% измельчать до степени измельчения от 10 до 45°SR. В смесительном чан добавляют наполнители и/или пигменты, цветные пигменты и/или красящие вещества, а также средство для придания влагопрочности, такое как смола полиамид/полиамин-эпихлоргидрина, катионный полиакрилaт, модифицированная меламинформальдегидная смола или катионированный крахмал, в обычном для получения декоративной бумаги количестве, и хорошо перемешивают со смесью целлюлозы.
Наполнители и/или пигменты можно добавлять в количестве до 55 масс.%, в частности от 10 до 45 масс.%, по отношению к массе целлюлозы. Пригодными пигментами и наполнителями являются, например, диоксид титана, тальк, модифицированный диоксид титана и их смеси.
2
Полученную в смесительном чане густую массу разбавляют до концентрации примерно 1%. По необходимости можно добавлять другие вспомогательные вещества, такие как средство для удержания наполнителя, пеногаситель, красящие вещества и другие упомянутые прежде вспомогательные вещества или их смеси. Эта жидкая масса через устройство для подачи массы бумагоделательной машины поступает на сеточную часть. Образуется нетканый материал и после удаления воды получается исходная бумага, которую затем сушат. Вес единицы поверхности полученной бумаги может составлять от 30 до 200 г/м.
В зависимости от запланированного применения и требований к качеству для этого применения применяемая декоративная бумага-основа по изобретению может иметь следующие свойства:
- гладкая, то есть с гладкостью по Бекку более 80 сек,
- альтернативно, негладкая, с гладкостью по Бекку < 80 сек,
- разглаженная с помощью цилиндров "янки" или с помощью каландра,
- очень воздухопроницаемая со значением по Гюрлею ниже 20 сек/100 мл или непроницаемая со значением по Гюрлею выше 20 сек/100 мл.
Декоративная исходная основа по изобретению может быть окрашена. Для окрашивания можно применять неорганические цветные пигменты, такие как оксиды металлов, гидроксиды металлов и оксидгидраты металлов, сульфиды металлов, сульфаты металлов, хроматы металлов и молибдаты металлов или их смеси, а также органические цветные пигменты и/или красящие вещества, такие как карбонильные красящие вещества (хиноны, хинакридоны), цианиновые красящие вещества, азо-красящие вещества, азометины и метины, фталоцианины или диоксазины. В частности, предпочтительными являются смеси из неорганических цветных пигментов и органических цветных пигментов или красящих веществ. Масса цветного пигмента или смеси цветных пигментов или красящего вещества или смеси красящих веществ может составлять в зависимости от вида красящего вещества от 0,0001 до 5 масс.%, по отношению к массе целлюлозы.
Окраска бумаги-основы по изобретению может быть установлена постоянной. В случае с декоративной исходной бумагой, покрытой отдельным впитывающим краску слоем, это может оказаться сложным и связанным с большими затратами.
В особом варианте осуществления данного изобретения жидкость для покрытия поверхности может содержать цветные добавки. Это могут быть такие же цветные пигменты и/или красящие вещества, которыми окрашена исходная бумага.
Согласно одному варианту осуществления данное изобретение относится к способу получения материала для декоративного покрытия или декоративной бумаги. Для этого на бумагу-основу по изобретению наносят печать цифровым способом печати, например струйным способом печати. Бумагу-основу с нанесенной печатью затем можно пропитывать термопластичной смолой и сушить. Сушка может происходить таким образом, что пропитывающая смола полностью отверждается или отверждается только частично. Частичное отверждение означает то, что отверждение термопластичной смолы происходит на 70% и больше, 80% и больше или 90% и больше.
Нанесение материала для декоративного покрытия или декоративной бумаги на постоянный носитель происходит известным способом под действием тепла и давления, а также необязательно с дополнительным применением известных для этих целей клеев.
Следующие примеры служат для дополнительного разъяснения данного изобретения.
Примеры
Пример 1 (B1)
2
2
Для получения суспензии целлюлозы измельчали смесь целлюлозы из 80 масс.% целлюлозы эвкалипта и 20 масс.% сульфата целлюлозы сосны при концентрации массы 5% до степени измельчения 33°SR. Затем происходило добавление 1,8 масс.% смолы эпихлоргидрина в качестве средства для придания влагопрочности. У суспензии целлюлозы с помощью сульфата алюминия устанавливали значение pH от 6,5 до 7. Затем к суспензии целлюлозы добавляли смесь из 40 масс.% диоксида титана и 5 масс.% талька, 0,11 масс.% средства для удержания наполнителя и 0,03 масс.% пеногасителя и получали декоративную исходную бумагу с единицей массы поверхности 90 г/м и зольностью примерно 32 масс.%. Указанные массы относятся к массе целлюлозы. На следующей стадии декоративную исходную бумагу обрабатывали на клеильном прессе описанной ниже жидкостью для нанесения покрытия и затем сушили. Масса наносимого покрытия составила 2 г/м (сухого).
Жидкость для нанесения покрытия на поверхность:
Вода 80 масс.%
Хлорид кальция (твердое вещество) 20 масс.%
Значение pH жидкости для нанесения покрытия было установлено с помощью NaOH на значение pH=5.
Пример 2 (B2)
2
2
Суспензию целлюлозы из 100 масс.% целлюлозы эвкалипта при концентрации массы 5% до степени измельчения 33°SR. Затем происходило добавление 1,8 масс.% смолы эпихлоргидрина в качестве средства для придания влагопрочности. У данной суспензии целлюлозы с помощью сульфата алюминия устанавливали значение pH от 6,5 до 7. Затем к суспензии целлюлозы добавляли смесь из 36 масс.% диоксида титана и 5 масс.% талька, 0,11 масс.% средства для удержания пигмента и 0,03 масс.% пеногасителя и из этой смеси получали декоративную исходную бумагу с массой единицы поверхности примерно 80 г/ми зольностью примерно 30 масс.%. Указанные количества относятся к массе целлюлозы. На следующей стадии декоративную исходную бумагу обрабатывали жидкостью для нанесения покрытия в клеильном прессе и затем сушили. Масса нанесенного покрытия составила 6 г/м (сухого).
Жидкость для нанесения покрытия на поверхность:
Вода 80 масс.%
Хлорид кальция (твердое вещество) 10 масс.%

Пирогенная кремниевая кислота (твердое вещество) 10 масс.% (Aerosil 300, Evonik)
Значение pH жидкости для нанесения покрытия ранее устанавливали с помощью NaOH на значение 5.
Пример 3 (B3)
Дисперсию катионированной пирогенной кремниевой кислоты получали следующим образом:

К 1 кг воды при 20°C добавляли 35 г катионного состава силана DYNASILAN HYDROSIL 2999 (фирма Evonik Industries AG) и 8 г метансульфоновой кислоты. К данному раствору при сильном перемешивании добавляли 300 г Aerosil 300 (Evonik Industries AG) и данную смесь диспергировали на роторно-статорной диспергирующей системе ULTRA-TURRAXмодель T25 20 минут при 9600 оборотах в минуту (об/мин). Содержание твердых веществ в таким образом полученной дисперсии катионированной пирогенной кремниевой кислоты составило 22 масс.%.
2
Полученную согласно примеру 1 декоративную исходную бумагу на клеильном прессе пропитывали следующей жидкостью для нанесения покрытия и затем сушили. Масса нанесенного покрытия составила 8 г/м (сухого).
Жидкость для нанесения покрытия на поверхность:
Вода 80 масс.%
Нитрат магния (твердое вещество) 10 масс.%
Катионированная пирогенная кремниевая кислота (в качестве твердого вещества) 10 масс.%
Значение pH жидкости для нанесения покрытия ранее с помощью NaOH устанавливали на значение pH 5.
Сравнительные примеры
Сравнительный пример 1 (V1)
Применяли полученную согласно примеру 1 декоративную исходную бумагу без дополнительного нанесения клеевого раствора в качестве бумаги-основы.
Сравнительный пример 2 (V2)
2

Полученную согласно примеру 1 декоративную исходную бумагу обрабатывали описанной ниже жидкостью для нанесения покрытия в клеевом прессе и затем сушили. Масса нанесенного покрытия составила 8 г/м (сухого). Получение катионированной пирогенной кремниевой кислоты из Aerosil 300 (Evonik Industries AG) происходило согласно примеру 3.
Жидкость для нанесения покрытия на поверхность:
Вода 50 масс.%
Крахмал C-Film 7311 (Cerestar) 30 масс.%
Хлорид кальция (твердое вещество) 10 масс.%

Катионированная пирогенная кремниевая кислота 10 масс.% (Aerosil 300, Evonik)
Сравнительный пример 3 (V3)
2
Полученную согласно примеру 1 декоративную исходную бумагу согласно примеру из EP 1044822 B1 покрывали впитывающим чернила покрытием. Масса нанесенного покрытия составила 5 г/м. При этом речь шла о следующем составе впитывающего чернила слоя:
Поливиниловый спирт 20% раствор (MOWIOL 26-88, Kuraray Europe GmbH) 33 масс.%
Полиамин 20% раствор (Magnaflox 1597, BASF SE) 9 масс.%
Полимер стирола и сложного эфира акриловой кислоты 20% дисперсия (Basoplast 265D, BASF SE) 10 масс.%
Аморфная кремниевая кислота 20% дисперсия (Gasil 200DF, PQ Corporation) 48 масс.%
Применяемые способы испытаний
На полученные согласно примерам и сравнительным примерам образцы бумаги-основы наносили печать струйным принтером (EPSON 4800 с пигментированными чернилами).
У не покрытой печатью бумаги-основы проверяли способность пропитываться. У покрытой печатью бумаги-основы оценивали качество изображения и проникновение чернил на обратную сторону бумаги.
Применяемые для проверки бумаги способы описаны ниже.
Воздухопроницаемость по Гюрлею
Целью испытания является характеристика пористости структуры бумаги и вместе с этим способность пропитываться. Измеряют время, которое требуется определенному количеству воздуха для того, чтобы при постоянном давлении пройти через бумагу. Измерение происходило в соответствии с ISO 5636-5 с помощью дензометра 121 D фирмы Lorenzen & Wettre. Измеряемые значения в способе по Гюрлею указывают в сек/100 мл. Значение меньше 25 сек/100 мл имеет бумага с очень хорошей воздухопроницаемостью. Значения выше 60 сек/100 мл имеют плотные структуры с плохой проницаемостью.
Плотность слоя краски
Качество изображения оценивали измерением плотности слоя краски для основных цветов циан, маджента, желтый и черный. Плотность слоя краски измеряли с помощью денситометра SpectroEye фирмы x-rite в отраженном свете.
Проникновение чернил
В случае проникновения чернил речь идет о точечном или частичном проникновении печатной краски до обратной стороны бумаги. У декоративной бумаги с высокой проницаемостью имеется опасность просачивания печатной краски внутрь бумаги и вместе с этим проникновения до обратной стороны листа бумаги.
Визуальная оценка проникновения представляет собой меру для фиксации чернил на поверхности бумаги-основы:
+ нет проникновения, хорошая фиксация чернил
o легкое проникновение, средняя фиксация чернил
- проникновение чернил до обратной поверхности, плохая фиксация чернил.
Результаты испытаний собраны в следующей таблице:
Плотность слоя краски
Воздухопроницаемость сек/100 мл
Проникновение
Циан
Маджента
Желтый
Черный
B1
0,40
0,55
0,63
0,99
18
o
B2
0,41
0,57
0,64
1,02
22
+
B3
0,41
0,57
0,62
1,00
22
+
V1
0,38
0,34
0,50
0,52
14
-
V2
0,40
0,58
0,63
1,07
28
+
V3
0,40
0,71
0,68
1,30
50
+