Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einem wärmehärtbaren Kunstharz mit einer glänzenden, fleckenbeständigen Oberfläche
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers mit einer glänzenden, fleckenbeständigen Oberfläche unter Verformen eines schmelzbaren, wärmehärtbaren Harnstoff- oder Melamin-Aldehydharzes.
Es ist schon verschiedentlich versucht worden, aus Melaminharzen Tafelgeschirr mit stark glänzender Oberfläche gleich der von hochwertigem Porzellan herzustellen. Das Fehlen einer glänzenden Oberfläche macht sich insbesondere bei gemustertem Tafelgeschirr aus Melaminharzen bemerkbar, wenn das Muster als letzter Schritt bei der Formgebung auf das Stück aufgebracht wird, indem man eine Folie oder Deckschicht auf die Oberfläche des Teils aufpresst. Bei diesem Verfahren wird das Muster auf Papier, das mit Melaminharz getränkt ist, gedruckt. Die Folie oder Deckschicht wird auf die Oberfläche eines teilweise gehärteten Melaminformkörpers gelegt und die Aushärtung in der Weise beendet, dass die Folie und das Muster fest mit dem Formkörper vereinigt werden.
Die so hergestellten Stücke besitzen im allgemeinen wegen der Anwesenheit der Deckschicht aus Harz-Papier eine etwas weniger glänzende Oberfläche als nicht gemusterte Melaminformkörper.
Eine der vorgeschlagenen Methoden, den Glanz zu erhöhen, besteht darin, dass man die für die Formgebung angewandte Aushärtungszeit erhöht. Auf diese Weise kann eine gewisse Erhöhung des Glanzes erzielt werden. Auch dieser Glanz ist jedoch weniger hoch als der von gutem Porzellan und die Erhöhung der Aushärtungszeit erscheint durch die damit erzielten Vorteile wirtschaftlich nicht gerechtfertigt. Auch verfärbt sich der Formkörper etwas, wenn er einer längeren Aushärtung unterworfen wird.
Eine andere vorgeschlagene Methode, den Glanz zu erhöhen, besteht darin, dass man die Menge an Melaminharz in der Folie oder Deckschicht erhöht. Dieser Methode liegt die Theorie zugrunde, dass ein Teil des Harzes an der Oberfläche bleibt und einen Film aus klarem gehärtetem Melaminharz von glasartigem Aussehen bildet. Durch diese Methode wird zwar eine Erhöhung des Glanzes erzielt, jedoch wird die Folie durch den erhöhten Harzgehalt spröde und ist in dem Verfahren schwer zu handhaben. Ausserdem wird das Bedrucken der Folie sehr erschwert. Zudem führt ein derart hoher Harzgehalt dazu, dass die Formen mit überschüssigem Harz verschmutzt werden, so dass anschliessend geformte Stücke an der Patrize festkleben und beim Öffnen der Form aus dieser entfernt werden, statt darin zu verbleiben und die erwünschte Aufbringung der Folien auf die gepressten Stücke zu ermöglichen.
Ein weiterer schwerwiegender Nachteil von Essgeschirr aus Melaminharz besteht darin, dass es von gewissen Nahrungsmitteln verschmutzt oder fleckig wird.
Besonders bemerkbar ist das Fleckigwerden von Tassen durch Kaffee. Gewisse Bestandteile von Kaffee greifen die Oberfläche von Melaminharz an und verursachen eine unerwünschte braune oder schwarze Verfärbung, die nur durch chemische Spezialmittel entfernt werden kann. Da in Gaststätten und Kasinos und dergleichen, wo automatische Geschirrspülvorrichtungen verwendet werden, Zeit und Möglichkeit, die Kaffeeflecken zu entfernen, fehlen, ist in solchen Betrieben Melamingeschirr bisher nur in sehr begrenztem Umfange verwendet worden. Wegen der schlechten Widerstandsfähigkeit von Melaminharzgeschirr gegen das Fleckigwerden durch Kaffee, ist solches Geschirr auch in Haushaltungen nur beschränkt verwendet worden.
In einer USA-Patentschrift ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Patrize einer Kaffeetassenform mit einer Lösung eines fleckenbeständigen Harzes besprüht, das Lösungsmittel verdampft und dann in üblicher Weise eine Tasse geformt wird, so dass auf die Innenfläche der Tasse ein dünner, harter, fleckenbeständiger Überzug aufgebracht wird. Dieses Verfahren macht zwar das Geschirr beständiger gegen eine Verschmutzung durch Kaffee, hat jedoch einige Nachteile. Ins besondere muss für die Durchführung dieses Verfahrens cine besonders gestaltete Sprühanlage eingerichtet werden. Auch ist eine besondere Anlage für die Herstellung und/oder Aufbewahrung der verhältnismässig instabilen flüssigen Harzlösung erforderlich.
Die zum Besprühen der Patrize und Verdampfen des Lösungsmittels erforderliche Zeit verlängert die für die Herstellung einer Tasse erforderliche Gesamtzeit derart, dass die Durchführbarkeit dieses Verfahrens aus wirtschaftlichen Erwägungen fraglich erscheint. Schliesslich ist die tatsächlich anzuwendende Technik der Aufbringung von Harz nach diesem Verfahren ziemlich umständlich und kann nicht leicht einem kontinuierlichen, halb automatischem Formverfahren für Tafelgeschirr, wie es derzeit angewandt wird, angepasst werden.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann man Tafelgeschirr aus Melaminharz mit einer glatten, stark glänzenden, fleckenbeständigen Oberfläche herstellen, die hinsichtlich ihres Glanzes der von hochwertigem Porzellan vergleichbar ist, ohne dass die Härtungszeit so erhöht werden muss, dass sich der Formkörper verfärbt, und ohne die Verwendung besonderer Folien von hohem Harzgehalt oder spezialisierter oder teuerer Anlagen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers mit einer glänzenden und fleckenbeständigen Oberfläche unter Verformen eines schmelzbaren, wärmehärtbaren Harnstoff- oder Melamin-Aldehydharzes ist dadurch gekennzeichnet, dass dieses Harz zunächst in der Form teilweise gehärtet wird, danach ein Überzugsharz, das aus einem gekörnten, schmelzbaren, wärmehärtbaren Melamin-undi'oder Benzoguan amin-Aledhydharz mit einer durch Verpressen des Harzes zu einem Becher der Wandstärke 0,17 cm bei 149 C, einer Schliessgeschwindigkeit von 457 cm pro min und einem Druck von etwa 375 kg/cm2 bestimmten Fliesszeit von 1 bis 15 Sekunden besteht, auf die Oberfläche des so geformten Gegenstandes gebracht und die Formkörperherstellung dann derart fortgesetzt wird,
dass das inzwischen zum Schmelzen gebrachte Übcrzugsharz gleichmässig über die Oberfläche des Gegenstandes fliesst und das darauf ausgebreitete Harz samt Unterlage als ein zusammenhängender Gegenstand ausgehärtet wird.
Ein geeignetes fleckenbeständiges Überzugsharz kann hergestellt werden, indem man kristallines Melamin mit Formaldehyd umsetzt und das erhaltene Kondensationsprodukt durch Zugabe von Härtungskatalysatoren und anderen auf diesem Gebiet üblichen Zusatzstoffen in geringerer Menge modifiziert. Beispielsweise können als Härtungskatalysatoren Zinksulfat, Oxalsäure, Benzoesäure, Phthalsäure, Hydrobromzimtsäure, Benzoylperoxyd und Athylen-bisbenzolsulfonat verwendet werden, und optische Aufheller, Pigmente und farbgebende Materialien, wie Titandioxyd, Ultramarinblau, Kadmiumrot, Phthalocyaningrün und perlglanzverleihende (pearlescent) Pigmente können gewünschtenfalls in geringer Menge zugesetzt werden, wie es auf dem Gebiet der Melaminharzüberzüge allgemein üblich ist. Die Molverhältnisse von Formaldehyd zu Melamin können zwischen 1,5 und 6 : 1 variieren.
Bevorzugt ist ein Verhältnis von 2,1: 1.
Ein weiteres geeignetes ungefülltes Überzugsharz von hohem Glanz und noch grösserer Beständigkeit gegen Fleckenbildung durch Nahrungsmittel als das oben genannte Melaminformaldehydharz kann hergestellt werden, indem man kristallines Benzoguanamin, kristallines Melamin und Formaldehyd miteinander umsetzt und das erhaltene Kondensationsprodukt mit üblichen Katalysatoren und anderen Zusatzstoffen, wie oben beschrieben, modifiziert. Benzoguanamin kann als einziges Amin verwendet werden. Die Vorteile der Verwendung von Benzoguanamin können aber weitgehend auch dann erzielt werden, wenn man eine geringe Menge davon mit Melamin zusammen verwendet und seine höheren Kosten und geringere Lichtechtheit nach dem Aushärten lassen die Verwendung solcher Gemische vorteilhaft erscheinen.
Besonders wertvoll sind Harzgemische, in denen die Molverhältnisse von Benzoguanamin zu Melamin zwischen 1 : 1 und 1 8 liegen. Vorzugsweise liegt das Verhältnis bei 1 : 6.
Das Verhältnis der Gesamtmenge von Benzoguanamin und Melamin zu Formaldehyd kann wie oben für das Verhältnis von Melamin allein zu Formaldehyd angegeben variieren.
Formaldehyd ist der bevorzugte Aldehyd. Jedoch kann auch Paraformaldehyd oder ein anderer Aldehyd oder ein Gemisch davon verwendet werden, wie allgemein bekannt. Andere Aldehyde, die verwendet werden können, sind beispielsweise Acetaldehyd, Butyraldehyd, Propionaldehyd, Grotonaldehyd, Benzaldehyd und Furfural.
Im folgenden sind Beispiele für die Hrs:-llung von Harzlösungen, die nach entsprechender Behandlung als das granulare, schmelzbare Deckharz verwendet werden können, angeführt.
Harz A (Melamin-Formaldehyd)
883 g Melamin werden zu 1137 g einer 37', igen wässrigen Formaldehydlösung von pH 8,2 und 50 C zugegeben. Das Gemisch wird unter Rühren am Rückfluss erhitzt und die Rückflusstemperatur wird beibehalten, bis ein Trübpunkt oder Hydrophobpunkt von 270 C erreicht ist, wonach das Gemisch gekühlt wird und 104 g Wasser zugesetzt werden.
Harz B (Benzoguanamin-Melamin-Formaldehyd)
816 g Melamin und 203 g Benzoguanamin werden zu 1137 g 37 % iger wässriger Formaldehydlösung vom pH 8,2 und 500 C zugegeben. Das Gemisch wird unter Rühren am Rückfluss erhitzt und bei Rückflusstemperatur gehalten, bis ein Trübpunkt oder Hydrophobpunkt von 270 C erreicht ist, wonach das Gemisch gekühlt wird und 104 g Wasser zugesetzt werden.
Die obigen Harzlösungen können in verschiedener Weise in den festen Zustand, d. h. in ein Pulver oder Granular, übergeführt werden, beispielsweise durch Ofentrocknen, Vermahlen zwischen Differenzialwalzen und Sprühtrocknen, wonach die verschiedenen Zusatzstoffe dem Harz im trockenen Zustand zugemischt werden können. Die unten beschriebene Methode ist bevorzugt:
Als Katalysator zur Beschleunigung des Aushärtens in der Form werden 0,15 bis 0,45 yÖ, bezogen auf das Gewicht der Harzlösung, einer 12,5 zeigen Zinksulfatlösung zu der Harzlösung zugesetzt. Dann werden 60-120 Teile je Million eines optischen Aufhellers (wie Calco-Acetat Fluorescent Blue I der American Cyanamid Company) in das Harz eingerührt.
Der optische Aufheller fluoresziert im ultravioletten Licht und ermöglicht es damit, in einfacher Weise durch Überprüfung mit dem Auge festzustellen, ob das Harz die gesamte Oberfläche des geformten Teiles gleichmässig überzogen hat. Der gleiche Zweck wird erreicht, wenn anstelle des optischen Aufhellers ein Pigment oder Farbstoff verwendet wird. Gewünschtenfalls können optische Aufheller oder andere Indikatoren aber auch vollständig fortgelassen werden.
Nach dem Zusatz der obigen Komponenten wird das Gemisch 6 bis 8 Stunden bei Raumtemperatur gehalten oder bis es in eine thixotrope Paste übergeht. Die Paste wird in flache nicht korrodierende Schalen gegossen und in einem Luftumlaufofen 6 bis 8 Stunden auf 65,50 C erhitzt. Danach wird das feste oder halbfeste Material zwischen mit verschiedener Geschwindigkeit rotierenden Walzen bei einer Walzentemperatur von 104,50 C vermahlen (verdichtet) und die erhaltene Folie wird in einer Hammermühle zerschlagen. Dem granularen Produkt wird als Schmiermittel 1 % Zinkstearat zugesetzt. Bei der Formung von Essgeschirr aus Kunstharz, wie Tellern, Kaffeetassen und anderem Tischgeschirr, ist es üblich, als Pressmassen mit Füllstoffen versehene wärmehärtbare Melaminformaldehydharze zu verwenden, die auch andere damit verträgliche Amine, wie Benzoguanamin enthalten können.
Als Füllstoff wird gewöhnlich Alpha-Cellulose verwendet.
Jedoch können anstelle dieses Füllstoffs auch andere zugesetzt werden. Auch Harnstofformaldehydharze werden, wenn auch derzeit weniger häufig, als wärmehärtbare Harze für solche Pressmassen verwendet. Bei der Verformung selbst wird die Hohlform gewöhnlich vertikal mit der Öffnung nach oben angeordnet. Dementsprechend wird die Patrize ebenfalls so angeordnet, dass sie vertikal nach abwärts bewegt werden kann, um unter Verformung der im allgemeinen konkaven oberen Oberfläche des Gegenstandes in die Hohlform einzugreifen. Am Ende des Formzyklus wird die Patrize senkrecht aus der Hohlform gehoben, so dass der Formkörper entfernt und eine neue Beschickung für die nächste Verformung eingebracht werden kann.
Bei einer solchen üblichen Verformung ist es üblich, die Form auf eine Temperatur zwischen 150 und 1770 C zu erhitzen und Drücke in dem Bereich von 140 bis 560 kg je cm für eine Zeit in dem Bereich von 30 bis 50 Sekunden anzuwenden.
Bei einer Durchführungsform des Verfahrens der Erfindung zur Formung eines Gegenstandes mit einer glatten, harten, fleckenbeständigen Oberfläche wird das Hohlteil einer Form, die die oben angegebene übliche Form haben kann, mit einer geeigneten Gewichtsmenge einer wärmehärtbaren Harzpressmasse, wie sie für die Herstellung von Kunststofftafelgeschirr verwendet wird, beschickt und für die erforderliche Zeit verschlossen, indem man die Patrize in die Hohlform senkt und Wärme und Druck, vorzugsweise in den oben angegebenen Bereichen, anwendet. Die Form wird, vorzugsweise nach 25 bis 70 Sekunden, bevor die Beschickung vollständig gehärtet ist geöffnet und auf die geformte, im allgemeinen konkave Oberfläche des Formkörpers, vorzugsweise in deren Mitte wird das granulare, feste, fleckenbeständige Deckharz der oben angegebenen Art aufgebracht.
Die aufgebrachte Harzmenge ist vorzugsweise so gross, dass sie in geschmolzenem Zustand die im allgemeinen konkave Oberfläche des Formkörpers mit einem dünnen Filz zu überziehen vermag. Dann wird die Form geschlossen, indem man die Patrize so langsam senkt, dass das Überzugsharz seinen dünnflüssigsten Zustand erreicht, während die Patrize noch in Bewegung ist und das flüssige oder halbflüssige Harz nach aussen und entgegen der Schwerkraft nach oben über die im allgemeinen konkave Oberfläche fliessen kann und sie damit gleichmässig mit einem dünnen Film überzieht.
Danach wird die Form vollständig geschlossen, indem man die Patrize langsam senkt und während das Harz den flüssigen Zustand erreicht, vorzugsweise 20 bis 90 Sekunden, vollständig geschlossen gehalten, bis der dünne Deckfilm und die teilweise gehärtete Beschickung durch Anwendung von Wärme und Druck, wie während der anfänglichen Teilhärtung der Beschickung, blasenfrei ausgehärtet sind.
Dann wird die Form durch Heben der Patrize geöffnet und der Formkörper mit seiner fest damit verbundenen hochglänzenden fleckenbeständigen Oberfläche wird herausgenommen.
Wenn eine mit Harz imprägnierte bedruckte Folie verwendet werden soll, wie es beispielsweise bei der Herstellung von Dekortischgeschirr üblich ist, so kann die Folie auf die Oberfläche des teilweise gehärteten Gegenstandes aufgebracht werden und der Gegenstand mit der darauf aufgebrachten Folie kann bei den gleichen Druck- und Temperaturbedingungen, wie sie oben beschrieben sind, vorzugsweise für eine Zeit von 15 bis 45 Sekunden noch einmal gepresst werden, bevor das granulare Überzugsharz aufgebracht und der Gegenstand ausgehärtet wird.
Es hat sich gezeigt, dass die Plastizität bzw. Viskosität des Uberzugsharzes von besonderer Bedeutung ist.
Zur Messung der Plastizität wärmehärtbarer Materialien werden in der Kunststoffindustrie gewöhnlich verschiedene werkeigene Methoden angewandt. Die in dieser Beschreibung angegebenen Werte wurden nach der folgenden Methode erhalten:
Es wird eine Form verwendet, mit der ein Becher erzeugt wird, der eine Höhe von 10,2 cm, am oberen Ende einen Aussendurchmesser von 7,5 cm, am Boden einen Aussendurchmesser von 5,1 cm, einen Aussenradius der Verbindung von Seitenwand und Boden von 0,5 cm, einen Innenradius dieser Verbindung von 1,0 cm und eine Wandstärke von 0,17 cm hat. Die Form wird in der Presse bei 1490 C gehalten und es wird eine Schliessgeschwindigkeit von 457 cm je Minute angewandt. Es wird ein solcher Druck angewandt, dass der auf den Formkörper ausgeübte Druck etwa 378 kg/cm2 beträgt.
Eine vorgeformte Masse des zu untersuchenden Materials wird in die Hohlform eingebracht und die Form wird geschlossen. Die Zeit zwischen dem Moment, zu dem der volle Druck auf die Masse ausgeübt wird und dem Zeitpunkt, zu dem das Material aufhört, in der Form zu fliessen, die daran zu erkennen ist, dass kein überschüssiges Material mehr an der Verbindungsstelle der Formhälften ausfliesst, wird mit einer Stoppuhr gemessen und als Fliesszeit in Sekunden angegeben.
Ein weiches plastisches Material kann also eine Fliesszeit von 3 Sekunden und ein steifes plastisches Material eine Fliesszeit von 20 Sekunden bei den oben angegebenen Bedingungen haben.
Die Harze A und B hatten, wenn sie in der oben beschriebenen Weise hergestellt und granuliert waren und wie oben beschrieben auf ihre Plastizität getestet wurden, eine Fliesszeit zwischen 2 und 10 Sekunden. Es wurde festgestellt, dass für die Herstellung von fleckenbeständigem Essgeschirr von hohem Glanz ein Harz mit einer Fliesszeit von mehr als 15 Sekunden im allgemeinen zu steif ist; d. h. es bedeckt die Oberfläche des Formkörpers, dem eine glänzende Oberfläche verliehen werden soll, nicht vollständig. Es wurde auch festgestellt, dass das Überzugsharz zu weich sein kann.
Beispielsweise fliesst ein Harz mit einer Fliesszeit von 1 Sekunde vollständig über die obere Oberfläche eines Stückes, das verhältnismässig wenig konkav ist, beispielsweise eines Tellers; ein Teil dieses Harzes fliesst jedoch aus der Form aus, so dass die Zunahme des Glanzes, die erzielt wird, etwas geringer ist, als bei Verwendung eines steiferen Harzes. Die günstigste Fliesszeit für ein auf Essgeschirr aufzubringendes Harz, das verhältnismässig wenig konkav ist, beträgt 2-7 Sekunden.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen das Verfahren der Erfindung in seiner Anwendung auf verhältnismässig wenig konkaves Essgeschirr, wobei die Fliesszeit der verwendeten Harze jeweils wie oben angegeben, bestimmt wurde.
Beispiel I
Eine vorgeformte, elektronisch vorgeheizte Melamin Aldehydharzpressmasse für Tafelgeschirr, im Handel erhältlich als TWG-22 der Allied Chemical Corporation wurde in eine Form für Frühstücksteller von 19 cm eingebracht, die bei 163 bis 165,50 C gehalten wurde, und 45 Sekunden unter einem Druck von 105 kg/cmo gehärtet. Dann wurde die Form geöffnet und eine Dekorfolie auf die Oberfläche des teilweise gehärteten Tellers gelegt. Die Form wurde erneut für 45 Sekunden geschlossen und wieder geöffnet. Auf die Mitte des Tellers wurden 1,5 g eines glänzenden fleckenbeständigen, aus der Harzlösung A wie oben beschrieben hergestellten granularen Harzes mit einer Fliesszeit von 6 Sekunden gebracht und die Form wurde noch einmal für 45 Sekunden geschlossen.
Wenn die Form geöffnet und der Teller herausgenommen wurde, war die Oberfläche des Tellers glatt, hart und zusammenhängend und besass einen hohen Glanz von 75 bis 80 auf einem Gardner-20-Glanzmesser, bestimmt mit der ASTM Methode D523-53T der Messung des Spiegelglanzes.
Bei Anwendung des gleichen Testes beträgt der Spiegelglanz von hochwertigem Porzellan (beispielsweise Castleton) 80 bis 85, während der Spiegelglanz verschiedener gewöhnlicher gemusterter Essteller und der von in der gleichen Form ohne einen Überzug von Harz A hergestellten Tellern 35 bis 45 betrug.
Der glänzende Überzug auf dem mit dem Deckfilm versehenen Teller war 0,025-0,075 mm dick und zufriedenstellend ausgehärtet, wie sich aus dem Acid Boil -Test der Melamin - Aldehydharz - Tafelgeschirr- industrie ergab, bei dem die Gegenstände 10 Minuten in einer 0,8 ° igen Schwefelsäurelösung gekocht werden und wenn sie anschliessend trocknen gelassen werden, keine kreidige Oberfläche zeigen dürfen.
Wenn die Teller dreimal einem Thermal Shock -Test unterworfen wurden, wie er in der Tafelgeschirrindustrie gewöhnlich als Mass für die Brauchbarkeit verwendet wird und wobei die Teller dreissig Minuten in einem Luftumlaufofen bei 1350 C gehalten und dann in Wasser von 15,60 C abgeschreckt werden, so zeigte die Deckschicht auf dem Teller keine Sprünge und Risse und der Film haftete über die gesamte Deckfläche fest an dem Träger.
Beispiel 2
Ein Teller mit hohem Glanz wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurden 1,5 g des aus der Harzlösung B > hergestellten granularen Harzes mit einer Fliesszeit von 7 Sekunden anstelle des Harzes A verwendet und die Härtungszeit betrug 90 Sekunden. Der erhaltene Teller glich dem von Beispiel I im Aussehen, Glanz und Brauchbarkeit, bestimmt mit dem Acid Boil -Test und dem Thermal Shock -Test.
Abschnitte von Tellern der Beispiele 1 und 2 wurden auf ihre Beständigkeit gegen Verfleckung durch Nah- rungsmittel geprüft, indem man sie 24 Stunden in Rübensaft, der bei 820 C gehalten wurde, tauchte. Zum Vergleich wurde ein Abschnitt eines im Handel erhältlichen gemusterten Esstellers aus Melamin-Aldehydharz geprüft. Die Ergebnisse der Prüfung waren wie folgt:
Vergleich stark fleckig
Beispiel 1 Harz A etwas fleckig
Beispiel 2 Harz B nicht fleckig
Die Dicke der Überzüge auf den Tellern der Beispiele 1 und 2 ergab sich aus Messungen zu 0,025 bis 0,102 mm.
Beispiel 3
Eine vorgeformte, vorgewärmte Beschickung aus einer Melamin-Aldehydharzpressmasse für Tafelgeschirr wurde wie in Beispiel 1 in die Tellerform gegeben und 45 Sekunden gehärtet. Die Form wurde geöffnet, eine Dekorfolie wurde auf die obere Fläche des Tellers gelegt, und die Form wurde für 45 Sekunden geschlossen und wieder geöffnet.
In die Mitte des Tellers wurden 1,5 g eines pulverförmigen, keine Füllstoffe enthaltenden Melamin-Formaldehydharzes ( Cymel 405 der American Cyanamid Comp.) mit einer Fliesszeit von 1 Sekunde gegeben, und die Form wurde geschlossen. Zur Erzielung eines blasenfreien Überzuges musste 5 Minuten gehärtet werden. Obwohl ein Teil dieses Materials aus der Form ausfloss, wurde ein Glanz erzielt, der beträchtlich höher war als der eines Tellers ohne einen solchen Überzug.
Beispiel 4 (Vergleich)
Eine vorgefonnte, vorgewärmte Beschickung aus einer Melamin-Aldehydharzpressmasse für Tafel geschirr wurde wie in Beispiel 1 in die Tellerform gegeben und 45 Sekunden gehärtet. Die Form wurde geöffnet, eine Dekorfolie wurde auf die obere Fläche des Tellers gelegt, und die Form wurde wieder für 45 Sekunden geschlossen. Dann wurde die Form wieder geöffnet und wie in den Beispielen 1, 2 und 3 wurden 1,5 g eines nicht mit Füllstoffen versehenen Melamin-Formaldehydharzes (in diesem Fall Cymel 404 T der American Cyanamid Comp.) mit einer Fliesszeit von 24 Sekunden auf die Mitte des Tellers gegeben. Die Form wurde für 1 Minute geschlossen und dann wieder geöffnet. Der erhaltene Teller war in der Mitte über eine Fläche von nur 6,35 cm im Durchmesser mit dem hochglänzenden Überzug versehen.
Das gleiche Verfahren wurde mit einem neuen Teller wiederholt, wobei jedoch die verwendete Menge an Melaminformaldehydharz ( 404 T : a) auf 6 g erhöht wurde. Mit dieser Menge wurde eine Fläche mit einem Durchmesser von 12,7 cm in der Mitte des Tellers von 19 cm mit einer hochglänzenden Oberfläche versehen. Genau das gleiche Formungsverfahren wurde noch einmal wiederholt, indem die Menge an dem verwendeten Harz auf 10 g erhöht wurde. Der hochglänzende Überzug bedeckte dann eine Fläche mit einem Durchmesser von etwa 16,5 cm, wobei das Harz jedoch wiederum an keiner Stelle bis zum Tellerrand geflossen war.
Der Teller, für den 10 g Melamin-Formaldehydharz ( 404 T ) verwendet waren, wurde dann den in Beispiel 1 beschriebenen Acid Boil und Thermal Shock -Tests unterworfen. Der Teller widerstand dem Acid Boil -Test. Nach dem ersten Zyklus des Thermal Shock -Tests entwickelte der hochglänzende Film jedoch eine Anzahl von Sprüngen über einen grossen Bereich des Tellers, woraus hervorgeht, dass Filme dieser Dicke beträchtliche Spannungen aufweisen und bei den bei der Verwendung der Teller auftretenden plötzlichen Temperaturänderung sehr viel leichter zu Sprüngen führen als bei den Tellern der Beispiele 1 und 2. Ein weiterer Nachteil dieses Tellers liegt in seiner etwas kieseligen zu Oberfläche.
Diese unerwünschte Oberfläche war auf die relative Steifheit der nicht mit Füllstoffen versehenen Harzmasse zurückzuführen, wenn der Versuch gemacht wurde, es zu einem Film der erwünschten Dicke von nur 0,025 bis 0,01 mm ausfliessen zu lassen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung in ihrer Anwendung auf die Herstellung von fleckenbeständigen Kaffeetassen von erhöhtem Glanz.
Beispiel 5
Die Fliesszeiten von fünf verschiedenen Überzugsmaterialien wurden wie oben beschrieben mit folgenden Ergebnissen bestimmt:
Tabelle I Bezeichnung Harz Fliesszeit
Harz 1 Cymel 405 (Melaminschicht- 1 Sekunde harz der American Cyanamid
Comp.
Harz 2 Harz A , wie oben beschrie- 2 ben Harz 3 Harz B , wie oben beschrie- 7 ben Harz 4 Harz B , um es steifer zu 12 machen 3 Stunden auf 820 C erwärmt
Harz 5 Melamin - Formaldehydpress- 24 (Vergleich) masse ohne Füllstoffe, im
Handel erhältlich als Cymel 404 T der American Cyan amid Comp.
Die Überzugsfilme für Kaffeetassen wurden unter Verwendung der in Tabelle 1 angeführten fünf Harze für sich geformt, wobei die oben beschriebenen Prüfungen auf Plastizität oder Viskosität angewandt wurden. Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in Tabelle II zusam mengestellt:
Tabelle II Harz 1 Das Überzugsharz floss vollständig an den
Seiten der Tasse nach oben. Eine geringe
Menge floss aus der Form aus.
Harz 2 Das Überzugsharz floss vollständig an den
Seiten der Tasse nach oben. Es floss kein
Harz aus.
Harz 3 Das Überzugsharz floss nicht vollständig an den Seiten der Tasse nach oben. Jedoch konnte ein vollständiger Überzug geformt werden, wenn Einlagebleche von 0,05 mm
Dicke zwischen die Formhälften gelegt wur den, bevor die Form auf dem Überzugs material geschlossen wurde. Durch dieses
Verfahren wird der Raum festgelegt, indem das viskose flüssige Harz fliessen und die
Innenfläche der Tasse vollständig über ziehen soll.
Harz 4 Das Überzugsharz floss nur bis ungefähr zur Hälfte der Seiten der Tasse hinauf.
Die Verwendung von Einlageblechen hatte einen nur geringen Einfluss auf die Höhe, bis zu der das Harz an den Tassenseiten hinauffloss.
Harz 5 Das Überzugsharz floss bis zu weniger als (Vergleich) der Hälfte der Tassenseiten. Die Verwen dung von Einlageblechen hatte einen nur geringen Einfluss auf die Höhe, bis zu der das Harz an der Tassenseite hinauffloss.
Es ergibt sich also, dass ein Überzugsmaterial mit einer Fliesszeit von 7 Sekunden eine Grenze für die Formung von Überzügen für fleckenbeständige Kaffeetassen darstellt, es sei denn, dass Einlagebleche verwendet werden, während mit einem Material mit einer Fliesszeit von 2 Sekunden ohne die Verwendung von Einlageblechen gute, vollständige Überzüge erhalten wurden. Daraus folgt, dass bei der Herstellung solcher Tassen, eine Fliesszeit von 1-7 Sekunden den Höchstbereich der Plastizität darstellt, der praktisch für ein solches Überzugsmaterial in Frage kommt, während bei weniger stark konkav geformten Gegenständen etwas längere Fliesszeiten zulässig sind. Die besten Fliesszeiten liegen im allgemeinen zweischen 2 und 5 Sekunden.
Beispiel 6
Eine einzelne, bei 160 bis 1630 C gehaltene Kaffeetassenhohlform wurde mit einer vorgeformten, vorgewärmten Melamin-Aldehydharzpressmasse für Tafelgeschirr beschickt. Die Form wurde geschlossen, und man liess das Material 13/4 Minuten härten. Dann wurde die Form geöffnet und auf den Boden der Tasse wurden 1,5 g granulares Melanin-Aldehydharz mit einer Fliesszeit von 2 Sekunden, hergestellt aus Harz A -Lösung, gegeben, und die Form wurde langsam geschlossen.
Nach 120 Sekunden wurde die Form geöffnet und die Tasse entnommen. Es zeigte sich, dass die Innenfläche der Tasse mit einer transparenten glänzenden Harzschicht von 0,051 bis 0,102 mm vollständig überzogen war. Der Überzug zeigte keine Sprünge, wenn er dem Thermal Shock -Test mit siedendem Wasser und 50 Cyclen einer automatischen Geschirrspülmaschine unterworfen war.
Der Thermal Shock -Test mit siedendem Wasser bestand in diesem Fall darin, dass man die Tassen mit siedendem Wasser füllte, sie dann 10 Minuten stehen liess und dann entleerte, trocknete und auf Raumtemperatur abkühlen liess. Der Cyclus wurde 50 Mal wiederholt. 10 Tassen wurden auf diese Weise geprüft und die Filme zeigten danach keine Sprünge oder Risse. Sie zeigten auch eine überragende Beständigkeit gegen Verfleckung, wenn man sie 8 Stunden in siedenden starken Kaffeelösungen, die Milch und Zucker enthielten, hielt.
Beispiel 7
Eine einzelne, bei 160 bis 1630 C gehaltene Kaffeetassenhohlform wurde mit einer vorgewärmten, vorgeformten Melamin-Aldehydharzpressmasse für Tafelgeschirr beschickt. Die Form wurde geschloss Fliesszeit von 4 Sekunden, hergestellt aus Harz B Lösung, gegeben, und die Form wurde langsam geschlossen. Nach 90 Sekunden wurde die Form geöffnet und die Tasse entnommen. Es zeigte sich, dass die Innenfläche der Tasse vollständig mit einer transparenten glänzenden Schicht von 0,005 bis 0,0102 cm Dicke überzogen war. Der Überzug zeigte keine Sprünge, wenn er den in Beispiel 6 beschriebenen Thermal Shock Tests mit siedendem Wasser und 50 Cyclen in einer automatischen Geschirrspülmaschine unterworfen war.
Er zeigte sich hervorragend beständig gegen Verflecken, wenn er 8 Stunden in siedenden starken Kaffeelösungen, die Milch und Zucker enthielten, gehalten wurde.
Die Überzugsfilme auf Tassen gemäss den Beispielen 5 und 6 sind sehr viel beständiger gegen Verflecken durch Kaffee als Tassen mit der üblichen Oberfläche aus ungeschütztem, Alpha-Zellulose als Füllstoff enthaltendem Harz. Ausserdem zeigt der Benzoguanamin Melaminfilm eine grössere Beständigkeit gegen Verfleckung als der Melamin-Aldehydharz-Überzugsfilm der Erfindung.
Die Verfahren zur Prüfung auf Verflecken durch Kaffee und die Ergebnisse dieser Prüfungen an Tassen, die mit den beiden Materialien überzogen sind, sind im folgenden beschrieben:
0,45 kg Kaffee wurden in einen Käsetuchbeutel gegeben und 30 bis 45 Minuten in 9,45 Liter siedendem Wasser suspendiert; dann wurden 250 g Zucker und 0,24 Liter Rahm zugesetzt.
Prütmethode
Die zu prüfenden Tassen wurden 1 Stunde in der obigen Kaffeelösung gekocht. Danach wurden die Tassen in eine automatische Haushaltsgeschirrspülmaschine gegeben und einem Spülzyklus unterworfen unter Verwendung des für Haushaltsspülmaschinen empfohlenen Geschirrspülmitteis Finish der Economic Laboratory, Inc. Nach Beendigung des Waschzyklus wurden die Stücke 1 Stunde in einen Ofen von 490 C gegeben, wodurch ein Prüfzyklus abgeschlossen wird.
Gemäss den Beispielen 6 und 7 geformte fleckenbeständige Melaminkaffeetassen und Melaminkaffeetassen ohne fleckenbeständige Innenauskleidung wurden der beschriebenen Kaffeefleckenprüfung unterworfen.
Um Geschwindigkeit und Grad des Verfleckens vergleichen zu können, wurden die folgenden numerischen Werte für verschiedene Grade des Verfleckens festgelegt:
0 - keine Verfleckung
1 - Spuren von Verfleckung
2 - sehr geringe Verfleckung
3 - geringe Verfleckung
4 - Verfleckung
5 - stark verfleckt
Die Ergebnisse der Prüfungen sind in Tabelle III zu sammengestellt
Tabelle III
Anzahl Prüfzyklen 12345678
Beispiel 6 0 0 0 0 0 0 1 1
Beispiel 7 0 0 0 0 0 0 0 0
Tasse ohne Aus- kleidung 0 0 1 2 3 4 5 5
Die Ausgangspressmasse kann noch verschiedene Zusatzstoffe und Füllstoffe enthalten. Auch das Überzugsharz kann noch andere Zusätze als die angegebenen optischen Aufheller und/oder Pigmente und Farbstoffe enthalten.