CC BY
24ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 684.4
ДЕКОРАТИВНЫЕ БУМАЖНОСЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ НА ОСНОВЕ АМИНОСМОЛ
Цветков Вячеслав Ефимович, доктор технических наук, профессор,
Тесовский Антон Алексеевич, аспирант, Мытищинский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», г. Мытищи, РФ.
Аннотация: В статье рассматриваются вопросы изготовления декоративных бумаж-нослоистых пластиков на основе меламиноформальдегидных смол. Представлены свойства декоративных бумажно слоистых пластиков на основе пропиточных смол с различным содержанием меламина.
Ключевые слова: декоративный бумажнослоистый пластик; меламиноформальде-гидная смола; катализатор; модифицирование; технология производства.
LAMINATED PAPER DECORATIVE PLASTICS ON THE BASIS OF AMINO RESIN
Tsvetkov Vyacheslav Efimovich, PhD (Doct. Tech. Sci.), professor,
Tesovskiy Anton Alekseevich, postgraduate student, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Bauman Moscow State Technical University», Mytishchi branch, Mytishchi, Russia
Summary: In article questions of production Laminated paper decorative plastics on a basis the melamine-formaldehyde resin. Are presented properties laminated paper decorative plastics on the basis of impregnating pitches with various content of melamine. Keywords: laminated paper decorative plastics; melamine-formaldehyde resin; catalyst; modifying; production technology.
Современные декоративные бумаж-нослоистые пластики (ДБСП), являясь широко распространенным конструкционно-отделочным материалом, обладают высоким качеством поверхности, широкой гаммой расцветок и рисунков, износостойкостью и ударопрочностью, низкой сорбционной способностью. Они стойки к маслам, жирам, косметическим препаратам, пищевым продуктам, химическим реагентам, влагостойки и устойчивы к термическим воздействиям бытового характера. Однако, применяемые в настоящее время ДБСП на основе фенольных смол имеют ряд недостатков, основным из которых является токсичность, большое время отверждения и окрашивае-мость в черный цвет [1-3].С целью устранения данных недостатков в работе было изучены возможности замены фенольных смол на меламиновые.
Для изготовления ДБСП или водостойких древесных плит получают модифицированную смолу. Для этого часть меламина заменяют карбамидом. Модифицирование синтезированных олигоме-ров проводят на заключительной стадии добавкой модификатора, например три-этаноламина, толуолсульфамида, одноатомных спиртов.
Процесс получения меламиноформаль-дегидных смол, как правило, состоит из следующих этапов:
1. Загрузка формалина и воды для разбавления до 30 %-й концентрации, при необходимости - присадок.
2. Установка уровня рН 7,8...8,5 добавлением раствора щелочи.
3. Загрузка меламина.
4. Подогрев реакционной смеси до 80.95 °С, после чего начинается процесс гидроксиметилирования меламина.
5. Реакция поликонденсации мелами-
на с различно метилированным мелами-ном; дает линейную и слегка разветвленную меламиноформальдегидную смолу, конденсация завершается при водном числе, равном 6.15.
6. Прерывание конденсации охлаждением; смола содержит в основном ди- и тригидроксиметилмеламины, либо разветвленные, либо линейные, связанные метиленовыми или диметиленэфирными мостиками.
7. Точная установка определенных свойств смолы с модификаторами (присадками).
8. Установка конечного уровня рН и содержания сухих веществ, обычно получают смолу 50 %-й концентрации.
В лабораторных условиях были синтезированы пропиточные смолы с различным содержанием меламина и катализатора, физико-механические свойства которых представлены в табл. 1.
Технология производства слоистых пластиков предусматривает пропитку специальных видов пропиточных бумаг связующими, в качестве которых используют аминоформальдегидные и феноло-формальдегидные смолы. Пропитка производится в специальных пропиточных линиях, управляемых электронными компьютерными системами. В этих линиях предусмотрены сушка, нарезка бумаги на заданный размер или намотка в рулоны. В результате этих процессов получается пропитанная и высушенная бумага, пригодная для прессования.
Структура лицевой поверхности пластика может быть любой - по желанию заказчика. Она образуется с помощью текстурированных лент или специальных текстурированных бумаг, имитирующих структуру различных пород древесины, натурального камня, матового или глян-
Таблица 1
Основные свойства пропиточных смол
Наименование показателя Значения для смол марок
СП-200 СП-300
Плотность, г/мл 1,21 1,21
Вязкость по ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм, с 14 15
Пенетрация, с 3 3,5
рН 9,7 9,8
Водное число 1,8 2,04
Показатель преломления 1,459 1,456
Время желатинизации, с 64 65
Содержание сухого остатка, % 53 54
Содержание свободного формальдегида, % 0,36 0,21
цевого блеска, кристалла, жемчуга и т. п.
Нелицевая сторона пластика может быть шероховатой или гладкой также в зависимости от требований заказчика. Тонкий слоистый пластик (ТСП) используют для горизонтальных и вертикальных поверхностей, для отделки фасадов, для рабочих поверхностей столешниц, подоконных досок, облицовки дверей, офисной мебели, строительной отделки помещений. Применение специальных покрывных бумаг позволяет изготовлять высокоустойчивые к истиранию слоистые пластики, которые применяют и для покрытия полов. Стойкость к истиранию может составлять более 15 тыс. оборотов.
Пропитка крафт-бумаги осуществлялась пропиточным составом, содержащим 100 масс. ч. смолы, 0,15 масс. ч. от-вердителя (20 %-го раствора хлористого аммония), 10 масс. ч. пластификатора. Скорость пропитки составляла 50 м/мин, температура сушки бумажно-смоляной пленки - 110...140 °С.
Анализ свойств бумажно-смоляной пленки показал, что содержание летучих
веществ в ней составляет 5.6 %, содержание смолы - 32.34 %.
Набор пакета - весьма трудоемкий процесс, так как его производят вручную.
Пакеты-заготовки представляют собой комплекты уложенных в определенной последовательности листов пропитанной бумаги, нарезанной на формат. Количественный состав пакета зависит от необходимой толщины пластика и массы исходной бумаги.
Для получения образцов декоративного бумажнослоистого пластика толщиной 4 мм набирался пакет из семнадцати слоев пропитанной крафт-бумаги плюс два наружных слоя декоративной бумажно-смоляной пленки.
При прессовании пропитанных бумаг под воздействием высокой температуры и давления смола расплавляется, растекается, заполняет поры между волокнами бумаги, склеивает листы бумаги между собой и отверждается, образуя монолитные листы. При этом аминоформальдегидная смола образует на поверхности листов прозрачную пленку.
Температура в процессе прессования - величина переменная. После загрузки материала в пресс происходит смыкание плит пресса, затем, по достижении нуж-
ного давления, их нагрев до температуры прессования, выдержка материала при этой температуре и охлаждение готового изделия. Температура, при которой проис-
Таблица 2
Свойства декоративного бумажнослоистого пластика
Наименование показателя Норма показателя Значения показателей для пластиков на основе смол СП-200/ СП-300
Гидротермическая стойкость лицевой поверхности Не должно быть трещин, вздутий, расслоения, потери блеска нет/нет
Термическая стойкость лицевой поверхности при 180 °С Не должно быть изменений поверхности и цвета, за исключением незначительной потери блеска нет/нет
Стойкость к загрязнению веществами бытового и хозяйственного назначения Не должно быть изменения внешнего вида лицевой поверхности нет/нет
Стойкость к кипячению в воде: - увеличение массы, % - увеличение толщины, % - изменение внешнего вида Не более 6,0 Не более 6,0 Не должно быть вздутий и расслоений заметных невооруженным глазом 1,0/1,0 0,2/0,2 микрорасслоения / микрорасслоений нет
Водопоглощение: - увеличение массы, % - увеличение толщины, % - изменение внешнего вида Не более 6,0 Не более 5,0 Не должно быть вздутий и расслоений заметных невооруженным глазом 3,1/0,7 0,1/0,6 нет/нет
Стабильность линейных размеров, % Не более 0,4 около 0
Твердость декоративного покрытия, Н Не менее 2,0 3,5/5,0
Стойкость к истиранию: - количество оборотов, необходимое для истирания декоративного слоя - скорость износа, мг/100 оборотов Не менее 300 Не более 80 290/370 89,1/89,1
Ударная прочность поверхности Не должно быть трещин и расслоения лицевой поверхности в местах падения шарика. Диаметр отпечатка не более 9 мм трещин и расслоения лицевой поверхности не наблюдается 7,3/7,3
Разрушающее усилие при изгибе, МПа Не менее 117,6 129,2/137
ходит прессование, прежде всего зависит от типа связующего. Для меламинофор-мальдегидных - 145.150 °С. От температуры прессования зависят продолжительность выдержки и необходимое давление.
Прессование образцов осуществлялось при температуре 140 °С и удельном давлении 8 МПа.
Физико-механические свойства полученных пластиков в сравнении с предъявляемыми требованиями [4] представлены в табл. 2.
Таким образом, полученные результаты
свидетельствуют о том, что декоративные бумажнослоистые пластики на основе ме-ламиноформальдегидных смол обладают повышенными физико-механическими характеристиками, их изготовление является экономически выгодным и более безопасным для окружающей среды. Полученный пластик по своим характеристикам соответствует нормативно-техническим требованиям, в настоящее время проводится работа по серийному освоению данной продукции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Плоткин Л. Г. Технология и оборудование пропитки бумаги полимерами. - М. : Лесная промышленность, 1975. - 144 с.
2. Бараш Л. И. Слоистые пластики, декоративные поверхности. - СПб. : Химиздат, 2007. - 256 с.
3. Бараш Л. И. Современное производство декоративных слоистых пластиков. -СПб. : Химиздат, 2004. - 200 с.
4. ГОСТ 9590-76. Пластик бумажнослоистый декоративный. - М. : Изд-во стандартов, 1985. - 18 с.
5. Азаров В. И., Цветков В. Е. Технология связующих и полимерных материалов. Учебное пособие для вузов. - М. : Лесная пром-ть. - 1985. - 216 с.
6. Никитин А. А., Карасев Е. И. Свойства пропиточных олигомеров. / Науч.тр. / Моск. Лесотех.ин-т. - 1989. - Вып. 215. - С. 53-56.
7. Цветков В. Е., Пасько Ю. В., Кремнев К. В., Мачнева О. П. Полимеры в производстве древесных материалов. - М. : ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - 55 с.
8. Плоткин Л. Г. Производство и применение декоративных бумажнослоистых пластиков. - Д. : Машиностроение, 1975. - С. 67-70.
9. Вирпша 3., Бжезиньский Я. Аминопласты. - М. : Химия, 1972. - 206 с.
10. Доронин Ю. Г., Свиткин М. М., Мирошниченко С. Н. Синтетические смолы в деревообработке. - М. : Лесн. пром-сть, 1979. - 408 с.
REFERENCES
1. Plotkin L. G. Tekhnologiya i oborudovanie propitki bumagi polimerami. - M. : Lesnaya promyshlennost', 1975. - 144 s.
2. Barash L. I. Sloistye plastiki, dekorativnye poverkhnosti. - SPb. : Khimizdat, 2007. -256 s.
3. Barash L. I. Sovremennoe proizvodstvo dekorativnykh sloistykh plastikov. - SPb. : Khimizdat, 2004. - 200 s.
4. GOST 9590-76. Plastik bumazhnosloistyy dekorativnyy. - M. : Izd-vo standartov,
1985. - 18 s.
5. Azarov V. I., Tsvetkov V. Е. Tekhnologiya svyazuyushchikh i polimemykh materialov. и^еЬпое posobie dlya vuzov. - М. : Lesnaya prom-t'. - 1985. - 216 s.
6. №кШп А. А., Karasev Е. I. Svoystva propitochnykh oligomerov. / Nauch.tr. / Mosk. Lesotekh.in-t. - 1989. - Vyp. 215. - S. 53-56.
7. Tsvetkov V. Е., Pas'ko Yu. V., Kremnev К. V., Machneva О. Р. РоНте^ V proizvodstve drevesnykh materialov. - М. : GOU VPO MGUL, 2007. - 55 s.
8. Р^кт L. G. Proizvodstvo i primenenie dekorativnykh bumazhnosloistykh plastikov. - D. : Mashinostroenie, 1975. - S. 67-70.
9. Virpsha 3., Bzhezin'skiy Ya. Aminoplasty. - М. : Khimiya, 1972. - 206 s.
10. Doronin Yu. G., Svitkin М. М., Miroshnichenko S. N. Sinteticheskie smoly V derevoobrabotke. - М. : Lesn. ргот^', 1979. - 408 s.
Материал поступил в редакцию 26.01.2017 © Цветков В. Е., Тесовский А. А., 2017
