Untersuchungen zur Lichtstreuung von TiO2-Pigmenten in Dekorpapieren

Zur Oberflächenveredelung von Holzwerkstoffen werden in der Regel Dekorpapiere eingesetzt. Im Zuge der Weiterverarbeitung werden Dekorpapiere in einen Melamin-Formaldehyd-Imprägnierharz getränkt und zu einer Dekorschicht verpresst. Durch die Einbettung in das Imprägnierharz wird die Zellstoffmatrix des Dekorpapieres mit Endprodukt nahezu transparent, sodass das optische Deckvermögen der Dekorschicht nur durch die eingebauten Weißpigmente erzeugt wird. Dekorpapiere sind daher mit bis zu 40%- TiO2-Weißpigment gefüllt, um eine ausreichende Opazität zu gewährleisten. Titandioxid ist ein energie- und kostenintensiver Rohstoff. Diese Arbeit verfolgt daher drei Strategien zu Reduzierung der nötigen TiO2-Menge für eine definierte Zielopazität, um ökologische und ökonomische Interessen zu adressieren. Die Strategien ergeben sich aus den physikalischen Betrachtungen zu Lichtstreuung von Weißpigmenten, speziell aus der Mie-Theorie. Hier wurden zum einen die Ausgangsteilchengrößenverteilung des Titandioxidpigmentes, die Vereinzelung der Pigmente im Dekorpapier durch mechanische Abstandshaltung und die Gesamtverteilung der Pigmente über das Faservlies als kritisch Punkte hinsichtlich der Lichtstreuungs-Effizienz herausgearbeitet. Durch die systematische Optimierung aller drei Einflussfaktoren konnte eine TiO2-Einsparung von 40% bei gleichbleibender Opazität erreicht werden.

Decor papers are used to cover the surface of chip boards for industrial furniture fabrication. Therefore the décor paper is impregnated with a melamine-formaldehyde-resin. Then it is pressed directly on the chip board under high temperature and pressure. In this matrix of MF-resin the cellulose fibers get optical inactive due to low differences in refractive index of both materials, so the opacity of the resulting décor layer is only based on the TiO2-pigments in the décor paper. To achieve the necessary opacity, the papers are filled with up to 40% TiO2 pigment. In this work three strategies have been worked out to increase the light scattering efficiency of the TiO2 pigments: Optimizing the particle size distribution of the pigment, separation of the single pigments by using a extender material and optimizing the all over pigment distribution in the final paper by controlling the flocculation process.