Облицовочные синтетические материалы

Постоянное увеличение объема производства мебели вызывает повы­шение потребности в облицовочных материалах. Основным облицовоч­ным материалом для мебели является строганный шпон ценных и твер­дых лиственных пород древесины, однако вследствие необеспеченности сырьем рост производства шпона значительно отстает от темпов развития мебельной промышленности. Поэтому в производстве мебели возрастает потребление новых видов высокоэффективных облицовочных материа­лов, применение которых имеет ряд преимуществ по сравнению с приме­нением натурального шпона. Так, при применении синтетических облицо­вочных материалов исключаются некоторые технологические операции (прифуговка и стяжка шпона, шлифование, отделка жидкими лако­красочными материалами), снижается расход материалов (1,2 м² синте­тических облицовочных материалов заменяют 2 м строганного шпона), повышается производительность труда, совершенствуются технологичес­кие процессы облицовывания, повышается уровень механизации и авто­матизации производственных процессов, упрощается комплектация деталей в изделия и в наборы мебели, снижается ее себестоимость.

В 1978 г. объем применения синтетических облицовочных материалов составил около 22 %, а к концу XII пятилетки он увеличится до 45…50%.

Для облицовывания деталей мебели в СССР и за рубежом наибольшее распространение получили три вида облицовочных материалов: декора­тивные бумажно-слоистые пластики, пленки на основе бумаг, пропитан­ных полимерными смолами, и пленки на основе полимерных материалов. Искусственные кожи ввиду небольших объемов применения в данной работе не рассматриваются.

Декоративные бумажно-слоистые пластики

Декоративные бумажно-слоистые пластики (ДБСП) благодаря высо­ким физико-механическим, эксплуатационным и декоративным свойст­вам в настоящее время широко применяются при изготовлении кухон­ной, медицинской, торговой и школьной мебели. Плиты, облицованные ДБСП, не требуют дальнейшей отделки лакокрасочными материалами, что значительно упрощает технологический процесс.

ДБСП получают путем прессования нескольких слоев специальных бумаг, пропитанных полимерными смолами, под давлением 11,8…12,3 МПа при температуре 135…145 °С. Поэтому свойства ДБСП определяются свойствами бумаги, составляющей 55…65 % их состава, и пропиточных смол.

Смолы, применяемые в производстве ДБСП (фенолоформальдегидные, карбамидомеламиноформальдегидные и меламиноформальдегад-ные) придают ему высокие эксплуатационные свойства, однако они обла­дают значительной хрупкостью и имеют низкий показатель сопротивле­ния разрыву и изгибу. Бумага, применяемая в качестве волокнистого на­полнителя, компенсирует хрупкость смолы, обеспечивая прочность пластика на разрыв, изгиб и растяжение.

Производство ДБСП впервые было организовано в СССР на Ленин­градском заводе слоистых пластиков в 1956 г. В 1971 г. был введен в эксплуатацию крупнейший в Европе завод по производству ДБСП в ПО "Мосстройпластмасс".

При изготовлении ДБСП на декоративный слой бумаги (одноцвет­ный или с рисунком) накладывается защитный слой, пропитанный меламиноформальдегидной смолой. Для защитного слоя применяется тонкая (18…40 г/м²) бумага с высокой степенью впитываемоста (до 400 %) смолы. Со смолой она образует прозрачную пленку без искажения цвета и рисунка декоративного слоя. Для изготовления бумаги-основы для защитной пленки применяют высокооблагораженную целлюлозу из древесины лиственных пород или хлопка. Отечественный ДБСП выпускается в основном без защитного слоя.

Для внутреннего слоя ДБСП применяют бумагу более низких сортов, изготовленную преимущественно из сульфатной небеленой целлюлозы хвойных пород. Для изготовления пластика толщиной больше 1 мм при­меняют, как правило, бумагу массой 150…160 г/м², толщиной менее 1 мм — массой 80…120 г/м².

Компенсационный слой, состоящий, как правило, из двух слоев про­питанной смолой бумаги, предназначен для компенсации внутренних напряжений, возникающих в пластике и предохраняет его от коробле­ния. Он, как и внутренний слой, изготавливается из низких сортов бумаги марок В₂ и В₃ (крафт-бумаги).

Пластики обычно состоят из декоративного слоя гладкой (одноцвет­ной или с рисунком) бумаги, пропитанной меламиноформальдегидиыми или карбомидомеламиноформальдегидными смолами, которые придают пластику высокую эксплуатационную способность, и внутреннего слоя, включающего несколько (до 15) листов крафт-бумаги, пропитанной фенолоформальдегидными смолами, которые придают пластику проч­ность, водостойкость и эластичность.

По прочностным показателям декоративные бумажно-слоистые пластики можно подразделить на конструкционные и облицовочные. Конструкционные пластики толщиной более 1 мм обладают высокой прочностью и жесткостью и используются как несущий конструкцион­ный материал. Облицовочные пластики применяются как отделочный материал, они более эластичны. Для облицовывания пластей мебельных щитов, как правило, применяется пластик толщиной 0,6…1мм, рабо­чих поверхностей кухонной, медицинской и торговой мебели – 1,3…1,6 мм, кромок мебельных щитов — 0,3…0,5 мм.

Отечественная промышленность выпускает декоративные бумажно-слоистые пластики толщиной более 1 мм. При применении таких пласти­ков требуется более высокое удельное давление при прессовании и происходит коробление щитовых деталей вследствие возникновения значительных внутренних напряжений. Для их компенсации, как прави­ло, облицовывают нижнюю поверхность щита таким же пластиком, лущеным шпоном и т.п.

При облицовывании пластей мебельных щитов тонким пластиком (0,6…1 мм) проявляются неровности поверхности древесностружеч­ной плиты, поэтому в этих случаях требуется тщательная подготовка ее поверхности. Для облицовывания пластей мебельных щитов приме­няют импортные пластики толщиной, не превышающей 0,5…0,8 мм, поэтому поверхность щита перед облицовыванием также тщательно калибруют и шлифуют.

В последние годы производство декоративных бумажно-слоистых пластиков интенсивно развивается в направлении улучшения их свойств (декоративного вида, огнестойкости, прочности, эластичности и т.д.). Основными производителями пластика являются фирмы США, ФРГ, Франции, Италии, Англии. Значительных успехов в развитии производст­ва декоративного бумажно-слоистого пластика достигли ЧССР, ГДР, ПНР, СФРЮ. В СССР за последние годы созданы значительные произ­водственные мощности по выпуску декоративного бумажно-слоистого пластика.

Предприятиями Минлеспрома СССР освоен выпуск кромочного де­коративного бумажно-слоистого пластика низкого давления с последую­щей резкой его на полосы для облицовывания кромок мебельных дета­лей на линиях. Пластик формируют из трех листов пропитанной бумаги, которые выполняют соответственно функции декоративного, основного и компенсационного слоев. Декоративную бумагу пропитывают меламиновой смолой, которая придает пластику высокие эксплуатационные свойства (стойкость к истиранию, действию агрессивных сред, твердость и т.д.), светостойкость, блеск. Меламиновые смолы чрезвычайно хруп­ки, для придания им эластичности их модифицируют акриловыми соеди­нениями. При применении полиакрилата в производстве пластика сни­жаются внутренние напряжения в нем и практически исключается короб­ление его после прессования.

Основной и компенсирующие слои пропитывают модифицированной карбамидоформальдегидной смолой. На коробление пластика большое влияние оказывает содержание смолы и летучих в слоях пластика. Для снижения коробления доля летучих в декоративном слое должна быть наименьшей (3…4%), в основном – 6…7 % и в компенсационном не больше 7…9%.

Слои пластика формируют в пакеты, между которыми помещают специальный разделительный слой для предотвращения склеивания пакетов. Пакеты укладывают в стопы (30 пакетов) и помещают в пресс. Температура прессования 160…180 °С, удельное давление 2,2…2,5 МПа, длительность выдержки под давлением 3…3,5 мин.

После технологической выдержки в прессе и охлаждения до 60 °С в прессе в сомкнутом состоянии в течение 3…5 мин листы пластика выгружают из пресса, оставляют на транспортных тележках до полного охлаждения и раскраивают на полосы требуемой ширины.

В качестве разделительного слоя применяют полиэтилентерфталатные пленки (ПЭТФ) толщиной 250 мкм, так как пленки меньшей толщины (например, 100 мкм) можно использовать только однократно. Пленки толщиной 250 мкм можно использовать неоднократно, однако операция отделения ПЭТФ от пластика и ее очистка трудоемки.

При освоении массового производства кромочного декоративного бумажно-слоистого пластика в качестве разделительного слоя приме­няют пергамент массой 60 г/м², который остается в составе пластика. Очень важным в этом случае является подбор содержания смолы в ниж­нем слое пластика — ее должно быть достаточно для склеивания его с пергаментом, но при этом не должно происходить пробитие смолы через пергамент. При использовании пергамента прочность и эластичность пластика увеличиваются.

По такой технологии изготовляют кромочный пластик на Электрогорском мебельном комбинате ВПО "Центромебель". Установлено, что при уменьшении содержания летучих в смоле повышается эластичность пластика, а при снижении — его водостойкость.

Для пропитки нижнего слоя пластика применяют фенольно-формальдегидные смолы — водоэмульсионные (например, С-50) или спиртовые-бакелитовые лаки на основе спиртовых смол ЛБС-1 или ЛБС-3. При применении бакелитовых лаков значительно уменьшается содержание смолы в компенсационном слое пластика, при этом механические пока­затели его выше, чем при использовании смолы С-50.

Главным недостатком применения бакелитовых лаков является необ­ходимость применения для их растворения и промывки оборудования органического растворителя, что повышает пожароопасность.

Облицовка мебельных щитов декоративными бумажно-слоистыми пластиками в мебельном производстве осуществляется холодным способом облицовывания в блочных прессах с одновременной запрессов­кой в одном блоке пресса 50…60 щитов.

Трудность облицовывания древесностружечных плит и фанеры деко­ративным бумажно-слоистым пластиком заключается в том, что необхо­димо получить прочное клеевое соединение материалов с различными коэффициентами температурно-влажностной деформации и модулями упругости. При изменении в процессе облицовывания температуры и влаж­ности склеиваемых материалов, усадке клеевого шва появляются внут­ренние напряжения, сопровождающиеся короблением облицованного мебельного щита.

Для приклеивания декоративного бумажно-слоистого пластика при­меняют дисперсионные (поливинилацетатные) клеи, клеи на основе поликонденсационных смол (карбамидные, фенольные, резорциновые), каучуковые, полиуретановые и эпоксидные клеи.

Для приклеивания кромок используют клеи-расплавы. Приклеивание ДБСП на мебельном предприятии обычно производят дисперсионными клеями (поливинилацетатной дисперсией) и клеями на основе поликон­денсационных смол (в основном карбамидных и фенольных).