CC BY
143
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО БУМАЖНЫХ ОБЛИЦОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, И МЕТОДЫ ИХ РЕГУЛИРОВАНИЯ
В.И. АЗАРОВ, проф. каф. химической технологии древесины и полимеровМГУЛ, д-р техн. наук, Г.Н. КОНОНОВ, проф. каф. химической технологии древесины и полимеров МГУЛ, канд. техн. наук,
Е.С. БЕРСЕНЕВА, асп. каф. химической технологии древесины и полимеров МГУЛ
Перспективными методами и материалами, заслуживающими развития и внедрения в промышленность, могут быть лишь те, применение которых позволило бы осуществлять отделку индустриальными способами с максимально возможной механизацией и автоматизацией процесса и получать достаточно высокое качество отделки и имитации текстуры.
Необходимыми требованиями являются также наличие достаточных сырьевых возможностей, базы для развития производства и приемлемая стоимость в случае организации массового производства. Этим требованиям в значительной степени отвечают декоративные пленки на основе бумаги, пропитанной термореактивными, преимущественно аминоальдегидными и полиэфирными олигомерными продуктами.
Основой для пропитки служит специальная однотонная бумага различных цветов или отпечатанными рисунками, имитирующими текстуру древесины или других материалов.
Для изготовления бумажно-смоляных пленок применяют бумагу-основу массой 80, 100, 130 г/м2. Выбор массы бумаги зависит от состояния поверхности древесных плит, подлежащих ламинированию, количества слоев пленки в покрытии. При облицовывании древесных плит с высокой гладкостью поверхности (ДВП, фанеры) применяют бумагу-основу массой 80 г/м2 и ниже. В отечественной практике для облицовывания ДСтП используют бумагу-основу массой 100 г/м2. Но в связи с достигнутым в последнее время улучшением качества поверхности ДСтП, предназначенной для ламинирования, наметилась тенденция к применению бумаги-основы более низкой массы [1]. Ко всем видам пропитываемой бумаги предъявляются следующие требования:
• Высокая впитывающая способность, характеризуемая показателем капиллярной
впитываемости. Этот показатель влияет на скорость пропитки и, следовательно, на производительность пропиточных машин и характеризует способность растворов связующего подниматься по капиллярам бумаги в продольном направлении.
• Показатель воздухопроницаемости и смолоемкости бумаги. Этот показатель характеризует общее количество и размеры пор. При низкой воздухопроницаемости связующее не впитывается в бумагу и остается на поверхности. Слишком высокая воздухопроницаемость свидетельствует о наличии больших пор и неоднородности структуры бумаги, что приводит к повышенному поглощению связующего и неравномерности его распределения по поверхности.
• Пенетрация характеризует способность бумаги пропускать пропиточный состав с сеточной стороны на лицевую. При этом из бумаги вытесняется воздух, что важно при использовании метода пропитки с предварительным односторонним смачиванием бумаги.
• Гладкость. Этот показатель важен для бумаги, на которую наносят печатный рисунок. Он определяет качество декоративности рисунка, расход печатных красок, скорость износа печатных форм. Чем выше гладкость, тем ниже расход печатных красок и продолжительнее срок службы печатных форм.
• Прочность в сухом и влажном состоянии является решающим фактором использования бумаги при пропитке на современных скоростных пропиточных машинах, когда бумага испытывает значительные разрывные усилия.
• Близкое к нейтральному значение рН водной вытяжки бумаги, т.к. кислая среда основы (в результате воздействия на пропиточный состав) в процессе пропитки даже одного рулона бумаги позволяет изменить процесс отверждения применяемых термореактивных олигомеров и получить плиты низкого качества.
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 4/2008
101
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Таблица
Свойства декоративной бумаги различных марок
Свойства Schattdecor Interprintdecor Masadecor Пензадекор
бук бавария вишня оксфорд бук натура вишня портофино ноче пегасо ольха гепланка бук невский орех пирамид
Масса, г 78 80 80 90 82 80 80 88
Толщина, мм 0,088 0,094 0,08 0,09 0,096 0,092 0,09 0,102
Зольность, % 29,6 26,9 39,2 29,2 24,8 29,8 28,2 23,3
Влажность, % 2,6 3,1 2,3 2,4 3,5 3,4 2,5 3
рН 6,8 6,9 6,8 6,6 6,8 6,3 7,3 7,1
Капиллярная впиты-ваемость, мм 22 14 14 24 13 21 26 31
Воздухопроницаемость, мл/мин 440 500 400 540 340 720 400 380
Гладкость, с 94 78 116 76 63 93 110 93
Разрыв в сухом состоянии (вдоль), Н 3,7 4,9 3,7 4,4 4,1 3,8 5 4,6
Разрыв во влажном состоянии (вдоль), Н 0,6 0,9 0,55 1 0,75 0,9 0,8 0,95
Пенетрация, с 10 11 11 12 9 9 8 8
Плотность, кг/м3 886,4 851 1000 1000 854 873 889 867
• Недопустимость разнооттеночности бумаги одного вида. Основная функция бумаги-основы для декоративного слоя - придание эстетической привлекательности лицевым поверхностям изделия и сохранения ее в процессе эксплуатации. Эти качества обеспечиваются за счет равномерной окраски, высокохудожественного рисунка, высокой кроющей способности, светостойкости и неизменности в процессе переработки.
• Зольность. Бумага должна укрывать темные слои и стружку на поверхности ДСтП. Непрозрачность бумаги достигается введением в пропиточный состав соответствующих наполнителей, назначение которых двояко. Во-первых, они должны придать бумаге определенный цвет, а во-вторых, максимальную непрозрачность после пропитки и прессования за счет заполнения многочисленных пор между волокнами бумаги. Содержание наполнителя характеризуется таким показателем, как зольность. Непрозрачность можно определить лишь визуально. Зольность - один из главных ценообразующих показателей, так как ее увеличение позволяет применять бумаги-основы более низкой объемной массы, и, следовательно, существенно снизить их расход на 1 м2 поверхности.
Для исследования использовались декоративные бумаги сдедующих марок:
Schattdecor, Interprintdecor, Masadecor, Пенза-декор. Результаты исследований приведены в таблице.
Все исследуемые бумаги характеризуются пониженной массой 1 м2 при одновременном сохранении укрывистости за счет повышенного содержания пигментов, тем самым обуславливается их высокая плотность и низкое значение воздухопроницаемости. Это значительно повышает качество изделий, т.к. при снижении массы и толщины декоративного слоя уменьшается коробление готового материала. Но при этом затрудняется процесс пропитки и требуется регулирование его факторов.
Влияние условий проведения процесса на пропитывание дисперсиями полимеров волокнистых систем было изучено в работе [2].
При пропитке бумаги раствор связующего проникает не только в поры между волокнами целлюлозы, но и пропитывает сами волокна, причем недостаточная пропитка приводит к получению некачественного материала. Бумага, как большинство целлюлозосодержащих материалов, обладает гетерокапиллярной структурой. Пропитывание ее смачивающей жидкостью, в первую очередь, связано с процессом капиллярного поднятия жидкости в этих капиллярах. Качество пропитки зависит от ряда факторов.
102
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Продолжительность пропитывания. В случае увеличения времени пребывания образца в ванне с плохо пропитывающей дисперсией приводит к значительному увеличению количества поглощенной жидкости, хотя общее количество впитанной жидкости даже за 24 ч далеко не достигает своего предельного значения. Наоборот, для хорошо пропитывающей дисперсии время пребывания образца в ванне после первых минут пропитывания играет сравнительно малую роль. Последнее объясняется тем, что заполнение капилляров бумаги происходит довольно быстро и увеличение длительности пропитывания практически бесполезно. Эти условия вполне приемлемы для реализации процессов пропитывания в производстве. Дальнейшего увеличения эффективности процессов пропитывания можно достигнуть в результате некоторых дополнительных мероприятий: повышения температуры, применения различных механических воздействий, снижения вязкости пропиточного раствора.
Температура пропитывания. Повышение температуры пропиточной ванны резко увеличивает эффективность пропитывания. Но этим способом стоит пользоваться с известной осторожностью, т.к. длительный нагрев пропитывающей дисперсии может приводить к ее дестабилизации и коагуляции или отверждению.
Влияние рН. Значение рН практически не влияет на процесс пропитки, если оно не ведет к уменьшению агрегативной устойчивости пропитывающей системы или повышению сорбционной способности капилляра. Но значительно влияет на отверждение полимера во время прессования.
Концентрация пропиточной ванны. Изменение концентрации плохо пропитывающей жидкости сравнительно мало влияет на эффективность пропитывания. Она плохо проникает в капилляры бумаги. Наоборот, повышение концентрации хорошо пропитывающей дисперсии сильнейшим образом увеличивает эффективность пропитывания. При этом импрегнирующее вещество хорошо проникает в глубинные слои образца.
Число пропитываний. Увеличение числа пропитываний образцов бумаги с промежуточным высушиванием в случае плохо пропитывающего раствора приводит к сравнительно незначительному увеличению общего количества, отложившегося в бумаге. Вообще считается, что первое пропитывание хорошо пропитывающей дисперсией не препятствует проникновению жидкости в глубь бумаги при последующих пропитываниях.
Наличие воздуха в бумаге. При пропитывании волокнистых материалов их внутренние слои содержат импрегнирующее вещество в значительно меньшем количестве, чем наружные. Внутри образца остается воздух, препятствующий проникновению жидкости в глубинные слои, либо плотность внутренних слоев больше, чем наружных. На то, что воздух, находящийся в волокнистом материале, может препятствовать проникновению жидкости в глубинные слои материала, имеются указания в литературе [5].
Перемешивание пропиточной жидкости и отжим бумаги при пропитывании. Оба эти фактора имеют практическое значение, так как пропитывание в производственных условиях сопровождается перемешиванием пропиточной ванны и отжимом бумажного полотна, проходящего между отжимными волокнами пропиточного агрегата.
Многократный изгиб бумажного полотна. При пропитывании в производственных условиях бумага, проходя через ванну пропиточного агрегата, всегда огибает направляющие ролики и при этом подвергается изгибу. Такой изгиб может способствовать проникновению жидкости в образец, так как при изгибе происходит расширение пор внешних слоев бумаги и, кроме того, система производит механическую работу, способствующую смачиванию волокна жидкостью [3].
Натяжение бумажного полотна. Можно было предполагать, что при натяжении пропитываемой бумаги, например, в пропиточном агрегате, волокна основы сильно сближаются друг с другом, что ведет к уменьшению диаметра капилляров и ухудшению проникновению жидкости в волокнис-
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 4/2008
103
