Глава 1. Характеристика декоративных ПВХ пленок 1.1.Виды декоративных ПВХ пленок Декоративная облицовочная пленка - это полимерная пленка (не самоклеющаяся), предназначенная для облагораживания различных поверхностей. Основным видом полимерных пленок, используемых для облицовки, являются пленки на основе поливинилхлорида (ПВХ), толщиной, как правило, 0,2-0,55 мм. Реже встречаются отделочные материалы на основе полистирола, акриловых полимеров и пр. Они могут быть прозрачными или пигментированными (например, с рисунком древесной текстуры), глянцевыми, матовыми или полуматовыми, жёсткими или эластичными. ПВХ пленки, благодаря огромному разнообразию цветов, текстур и тиснений, позволяют имитировать на поверхности облицовочного материала натуральное дерево, мрамор, камень и т. п., причем не только на вид, но и на ощупь. Это не только красиво, но и практично, долговечно и недорого. ПВХ пленка обладает следующими преимуществами: - не подвергается старению
- устойчива к механическим и химическим повреждениям
- устойчива к атмосферным воздействиям и низким температурам
- устойчива к УФ-лучам (высокая светостойкость)
- обладает высокой прочностью
- невосприимчивость к образованию пятен
- возможность очистки
В зависимости от применения декоративные (облицовочные) ПВХ пленки можно условно разделить на несколько категорий: 1. Пленка для мембранно-вакуумного прессования Пленки для мембранно-вакуумного прессования предназначены для облицовки рельефных (филенчатых) поверхностей таких как: объемные мебельные фасады (из МДФ), дверные полотна, закругленные столешницы, а также различные декоративные элементы мебели при помощи специального оборудования – вакуумного пресса (с мембраной или без нее). Как правило, для этих целей используются более толстые пленки, толщиной 0,3-0,5 мм (300-500 микрон), реже 0,25 мм (250 микрон), как однотонные, так и с печатным рисунком с текстурой «под дерево». 2. Пленка для каширования (ламинации) профильных погонажных изделий Данная категория пленок используется для окутывания профильных погонажных изделий из любых материалов, будь то дерево, пластик (ПВХ) или металл (алюминий). Облицовывание профиля осуществляется с помощью облицовочной установки (станок для окутывания профильного погонажа). Следует отметить, что для ламинирования оконного/дверного профиля используются двухслойные ПВХ пленки с верхним акриловым слоем для защиты от УФ-излучения. 3. Пленка, используемая для каширования гладких поверхностей Этот вид пленки подходит как для облицовки ровных поверхностей таких как: панели (ПВХ и МДФ), древесностружечные плиты (МДФ И ДСП), стенки корпусной мебели, подоконники с помощью установок каширования. Сразу стоит оговорить, что использование полимерных пленок для облицовки ДСП весьма ограниченно из-за невысоких физико-механических характеристик получаемого покрытия и низкой теплостойкости. Для этой цели используются более тонкие пленки, чаще до 0,25-0,3 мм (250-300 мм). Выше описанную классификацию можно кратко представить в виде следующей таблицы: Таблица 1.1. Категории декоративных ПВХ пленок для облицовки поверхностей | Категория | Материал | Основные изделия | Оборудование | | Облицовка объемных филенчатых деталей (технология 3D) | МДФ, ДСП | мебельные фасады | мембранно-вакуумный пресс | | столешницы | | дверные накладки | | декоративные элементы мебели | | Облицовка погонажных профильных изделий | ПВХ, АL, МДФ, дерево | оконный профиль | установка для окутывания погонажных изделий (облицовочный станок) | | дверной профиль | | плинтуса | | отделочный профиль | | | | Каширование гладких поверхностей | ДСП, МДФ, ПВХ | подоконники | Кашировальные установки | | панели | | внутренние стенки мебели | | плоские поверхности мебели | 1.2.Технологии применения декоративных ПВХ пленок Для получения декоративного покрытия термопластичная ПВХ пленка прессуется или кашируется (ламинируется) на ДСП, МДФ или ПВХ с предварительно нанесенным клеевым покрытием. При этом используются следующие технологические линии: 1. вакуумные или мембранные пресса 2. установки каширования 3. установки для окутывания погонажных изделий Мембранно-вакуумное прессование Мембранное или вакуумное прессование - это процесс, при котором давление равномерно прижимает разогретую пленку к поверхностям, уложенным на столе заготовок, а температура, накопленная пленкой, активирует клеевой слой. Технология мембранно-вакуумного прессования позволяет облицовывать ПВХ пленками наиболее сложные глубокие профили фасадных деталей и погонажных изделий. С помощью такой технологии можно создавать непрерывные линии профиля и придавать изделиям округлые формы. Как результат поверхности обладают повышенной износоустойчивостью, увеличивающей срок эксплуатации изделий. Процесс 3D ламинирования фасадов возможен, благодаря особенности ПВХ пленки после нагревания становиться пластичной, а после охлаждения сохранять принятую форму. На этом принципе построено оборудование для ламинирования фасадов - вакуумных и вакуумно-пневматических прессов. Мембранно-вакуумный пресс - пресс для покрытия деталей различными финишными и декоративными покрытиями. Пресса бывают двух разных типов – более простые и дешевые вакуумные, использующие атмосферное давление и пресса с дополнительным давлением 1-8 кг/см 2, которые значительно сложнее и дороже вакуумных. Оба вида прессов могут оснащаться мембранами для прессования пористых материалов или шпоном и работать без мембраны с пленками ПВХ. Пресса с дополнительным давлением прессуют детали при давлении 0,6-8,5 кг/см2, вакуумные пресса могут дать максимальное давление на деталь не более 0,95 кг/см2 , впрочем как показывает практика его вполне хватает для большинства случаев прессования различных изделий, за исключением случаев покрытия шпоном деталей со сложным профилем. При работе со шпоном желательно применение прессов с дополнительным давлением в 5-8 кг/см2. Остановимся подробнее на работе вакуумного пресса. Конструктивно пресс состоит из стола, на котором размещаются заготовки; нагревателя, используемого для разогрева пленки; а также вакуумной системы, обеспечивающей создание равномерного давления на пленку за счет атмосферного давления или нагнетания избыточного давления. Обычно процесс ламинирования в вакуумном прессе выглядит так: 1. Заготовки с предварительно нанесенным и просушенным клеевым слоем равномерно размещаются на плоскости стола на специальных подкладках, соразмерных с заготовкой, для обеспечения возможности растяжения пленки и более полного облегания ею заготовки. С той же целью между заготовками сохраняются специальные технологические зазоры. 2. Над всей плоскостью стола закрепляется и фиксируется прижимной планкой ПВХ пленка. Декоративная пленка обжимается по рельефу с помощью эластичной мембраны (в мембранных прессах) или с помощью создания вакуума под пленкой (в вакуумных прессах). 3. Далее происходит нагрев пленки. Разные конструкции прессов предполагают разный принцип совмещения стола и нагревателя. В одних прессах подвижным является стол, в других - нагреватель. По принципу нагревания различают контактный, когда пленка непосредственно соприкасается с нагревателем, и бесконтактный, или инфракрасный, способ прогрева. Конечный результат должен обеспечить равномерный прогрев пленки до определенной температуры, рекомендованной производителем декоративной ПВХ пленки. Температура нагрева в мембранном прессе достигает – максимум - 160С, минимум - 140С. 4. После нагрева пленки начинается этап вакуумирования (т.е. непосредственно прессования). Под этим подразумевается удаление воздуха из полости между поверхностью стола и натянутой над заготовками пленкой. В результате атмосферное давление с усилием (например, 950 кг/м2) равномерно прижимает разогретую пленку к поверхностям уложенных на столе заготовок, а температура, накопленная пленкой, активирует клеевой слой.
По окончании периода выдержки под давлением (1,5-3 мин.) процесс приклеивания пленки заканчивается, хотя прочность клеевого шва достигает максимального значения только спустя несколько суток. 5. После завершения этапа прессования и остывания пленки, заготовки обрезаются по контуру детали от излишков пленки. Таким образом, основное назначение ПВХ пленок при технологии мембранно-вакуумного прессования (3-D - ламинирование) – это облицовывание рельефной мебельной поверхности. Ниже приведены примеры использования декоративных мебельных пленок ПВХ по технологии мембранно-вакуумного прессования. Таблица 1.2. Основные сферы применения декоративных ПВХ пленок для мембранно-вакуумного прессования | Столешницы: | 
| | Фасады МДФ: |   
| | Дверные и декоративные накладки: |  
| | Декоративные элементы оформления: |  
| Каширование мебельных поверхностей Термин "каширование" происходит от французского cacher, что означает в переводе "прятать", "закрывать", "скрывать". В общем случае каширование - это процесс укрытия поверхности основного материала облицовочными пленками с целью улучшения его внешнего вида. В мебельной промышленности под кашированием понимают процесс облицовывания пластей рулонными пленочными материалами с использованием вальцовых прессов и последующим отверждением клеевого слоя различными способами. В общем случае каширование предусматривает следующие операции: · очистка кромок и пластей детали от пыли; · нанесение клея на пласти детали; · удаление влаги из клеевого слоя; · размотка пленки из рулона и ее накатывание на пласти деталей; · разделение (разрубание) непрерывного полотна пленки в разрывах между деталями; · повторное прикатывание пленки; · отверждение клеевого слоя. В зависимости от степени температурного воздействия на клеевой слой технологические процессы каширования условно разделяются на холодное, теплое и горячее каширование. При холодном кашировании удаление излишней влаги из клеевого слоя проводится при температуре цеха, а отверждение клея после накатывания пленки - в стопе, в специальном холодном прессе или без пресса, с нагружением сверху для прижатия пленки на верхних деталях стопы. Время отверждения клея - от нескольких часов до суток. Как правило, именно этот способ применяется для облицовки гладких мебельных поверхностей ПВХ пленками. Теплое каширование предусматривает промежуточный нагрев клеевого слоя для удаления из него влаги с целью снижения времени последующего отверждения клея и снижения разбухания верхнего слоя плиты из-за впитывания. Окончательное приклеивание также производится в стопах, но время выдержки при этом снижается до нескольких часов. Горячее каширование включает практически те же операции, что и теплое, но накатывание и прикатывание рулонного облицовочного материала производится горячими валами, нагреваемыми до температуры 120-160 С. В некоторых моделях оборудования дополнительно используются нагреваемые до 160-180 гр. C валы, устанавливаемые перед станком для нанесения клея, что позволяет вдавить в плиту воткнувшиеся мелкие частицы, не удаленные щеточным станком, "припаять" частично отслоившиеся стружки ДСП за счет расплавления лигнина, выровнять температуру на поверхности и нагреть пласти для ускорения выпаривания влаги.
После первичного нанесения клеевого слоя и его частичного высушивания сверху может наноситься слой отвердителя. Тогда после накатывания и прикатывания пленки горячими валами сразу же достигается ее приклеивание. Такая технология позволяет использовать клеи на основе карбамидных смол и обеспечивает практически мгновенное склеивание, исключающее промежуточную выдержку деталей перед последующей обработкой. Quickstep Одной из разновидностей горячего каширование является способ Quickstep. Способ был предложен в начале 70-х годов фирмой Bison для облицовывания плит пленками с заранее нанесенным слоем клея-расплава. Технологическая линия для облицовывания этим способом состоит из комбинации обычной линии холодного каширования, разгонного ленточного транспортера и короткотактного однопролетного пресса, обеспечивающего необходимые давление и температуру при облицовывании. В настоящее время способ Quickstep применяется для облицовывания с использованием любых клеев: на основе ПВА-дисперсий и карбамидных, ускоренного отверждения. Линии холодного каширования применяются в производствах с относительно небольшой производительностью, при облицовывании достаточно толстыми пленками (до 130 г/кв. м), с использованием относительно дорогих клеев на основе ПВА-дисперсий. Возможность разбухания крупной стружки на поверхности ДСП из-за отсутствия удаления влаги из клеевого слоя делает более предпочтительным облицовывание на таких линиях материалов с анизотропной структурой - типа ДВП или МДФ. Линии теплого каширования за счет наличия зоны выпаривания влаги из клеевого слоя позволяют облицовывать и древесностружечные плиты, обеспечивая более высокое качество поверхности. Линии типа Quickstep дают наиболее высокое качество облицовывания за счет использования плоского пресса, обеспечивающего выравнивание прессуемой поверхности и более равномерный нагрев. Однако производительность таких линий ниже и ограничивается скоростью подачи проходного участка (каширование) 7-10 м/мин. Но такие линии могут обеспечивать применение облицовочных пленок практически любой массы (60-140 г/кв. м), любых клеев (ПВА-дисперсий и карбамидных) и практически полностью исключают появление дефектов поверхности от разбухания стружки. Кроме того, при оснащении плит пресса специальными матрицами возможно тиснение структуры поверхности на облицованной пласти, что практически невозможно при использовании только вальцовых прессов. Линии горячего каширования на базе вальцовых или ленточных прессов обладают наибольшей производительностью (до 50 м/мин.), но требуют весьма тщательного соблюдения технологических режимов: расхода клея и отвердителя, температуры нанесения и отверждения клея и др., но главное - плотности и разной толщины облицовываемых плит. Во всех случаях клей наносят преимущественно на плиту кистью (или валиком) при ручном методе, или клеенаносящими вальцами на линиях каширования, где пленка непрерывно разматывается с рулона и прижимается к поверхности плиты. Клей на линиях каширования непрерывно подается на вальцы либо самотеком, либо с помощью насоса. При кашировании толщина пленки обычно составляет 150 – 200 микрон, при этом используется линия каширования. Облицовка профиля Принцип облицовки профильных погонажных изделий в каком-то смысле аналогичен кашированию мебельных поверхностей. Вместе с тем, оборудование для каширования плит (линии каширования) и для профильных погонажных изделий (установки для облицовки погонажа) заметно отличаются по конструкции. Основной особенностью последних является наличие прижимных валков для более точной облицовки изгибов профиля. Кроме того, говоря об облицовки профильных изделий (особенно это касается ПВХ профиля), часто упоминают термин «ламинирование». Однако главный признак ламинирования - отсутствие в процессе облицовывания такого этапа, как нанесение клея, что недопустимо в нашем случае, т.к. речь идет о ПВХ пленках без клеевого слоя. Таким образом, называть процесс окутывания профиля пленкой «ламинированием» – не может быть верным. Тем не менее, далее в тексте этот термин встречается в отношении облицовки оконного ПВХ профиля и пластиковых подоконников, поскольку он общепринят и распространен среди участников рынка. Процесс облицовки (ламинирования) включает несколько стадий: · обработка пленки клеем · прохождение пленки через сушильный канал · подогрев профиля - приклеивание пленки при помощи прижимных валков
Таким же способом декорируются поверхности профильно-погонажных изделий из ДВП, ДСП, применяемые преимущественно для отделки внутренних помещений.
Рисунок
Схема технологического процесса облицовки профиля пленками ПВХ 
Помимо всех преимуществ, которые дает ПВХ пленка облицованным изделиям, ее применение позволяет скрывать дефекты экструдированного профиля, дает возможность работать на менее качественном или вторичном сырье и, наконец, не прилагать особых усилий по достижению определенного цвета основы.
1.3. Способ производства декоративных ПВХ пленок ПВХ пленки для облицовки поверхностей производятся вальцево-каландровым способом. Каландрование - это непрерывное формирование пленки из расплава полимера в зазорах между вращающимися валками. В этом процессе непрерывный лист или пленку получают при пропускании размягченного материала между двумя или более валками. Каландры были первоначально разработаны для переработки резины, а в настоящее время широко используются для переработки термопластов, в основном мягкого ПВХ. Каландрование заключается в заливке пластичной массы в щель между двумя валками, где она формуется в пленку, которая затем проходит через остальные валки. Материал выходит в виде непрерывной пленки, толщину которой определяет зазор между последней парой валков. Поверхность пленки зависит от поверхности последнего валка и может быть блестящей, матовой или структурированной. После выхода из каландра лист охлаждается на охлаждающих валках и проходит через /3-радио-активный толщиномер до подачи на намотку. Пластичная смесь, подаваемая в каландр, может быть просто расплавом полимера (например, ПЭ); в случае с ПВХ проводят большие подготовительные работы по составлению композиции, смешению, желатинизации, фильтрации. Кроме полимера вводят инертные минеральные наполнители (для снижения стоимости и модификации физических свойств), пигменты, технологические смазки, стабилизаторы и пластификаторы. Сухие компоненты, кроме пигментов, загружают в ленточный смеситель и интенсивно перемешивают для получения равномерной дисперсии. Если нужно вводить пластификаторы, их впрыскивают в порошковую смесь на начальной стадии смешения. При получении дисперсной смеси требуемого качества смесь выгружают через клапан в днище смесительной камеры и взвешивают в порционной емкости. Если требуются пигменты, их вводят на этой стадии в каждую емкость отдельно. Эти емкости затем разгружают в первичный смеситель типа «Бэнбери» и перемешивают при 120-160 °С. Сочетание нагрева и смешения (смеситель типа «кокнетер») вызывает частичную желатинизацию смеси. Частично желатинизированный материал подают в двухвалковую мельницу, где он образует лист вокруг переднего вала. Его можно подавать непосредственно в каландр, но для пленок и тонких листов дополнительно вводят стренинг-процесс для удаления любых грубых частиц. Типичный стренер состоит из одношнекового экструдера с фильтром непосредственно после шнека. Фильтр состоит из тонких сеток, изготовленных из нержавеющей стали, механически опирающихся на более редкую грубую сетку и решетник. Каландр может содержать от двух до пяти полых валков, снабженных паровым обогревом или водяным охлаждением, и характеризуется числом валков и их расположением, например I, Z, Г (наиболее типичное - Z или Г). К валкам необходимо подводить очень большие усилия для формования полимера в тонкую пленку, что вызывает изгиб валков и получение листа, который толще в середине, чем по краям. Некоторые способы борьбы с этим эффектом перечислены ниже: 1) валки могут быть бомбированы, т. е. их диаметр в центре больше, чем по краям; 2) валки могут быть слегка перекрещены, что увеличивает зазор по краям валков; 3) изгибающий момент может быть приложен к концам каждого валка установкой вторых подшипников на каждую щеку вала и их нагружением гидравлическими цилиндрами. Каландры типа Z имеют в этом отношении преимущества, потому что прогиб валка не влияет на щель, и, таким образом, разнотолщинность уменьшается. Это происходит потому, что противолежащие валки расположены под прямым углом, а не в линию. Как уже упоминалось, толщину пленки или листа на выходе из каландра измеряют толщиномером. Он позволяет определить среднюю толщину по площади листа. Излучение от изотопа типа Таллий-204 проходит сквозь лист и собирается в ионизационной камере. Излучение, достигшее камеры, обратно пропорционально массе единицы площади измеряемого материала. Каландры очень массивны из-за больших усилий, необходимых для продавливания пластической массы в тонкую щель. Они требуют высокой температуры с небольшим допуском по валу и высоких давлений, также с низким допуском. Требуется большая площадь пола из-за сопутствующих устройств типа миксеров, смесителей, систем контроля температуры, загрузки - выгрузки и т. д. Каландрование поэтому капиталоемкий процесс, каландры стремятся создавать для широкоформатных пленок, не менее 1,8 м, так как цена их в этом случае пропорционально меньше. Однако такие большие машины применяют только для пластифицированного ПВХ, потому что вязкость непластифицированного ПВХ значительно больше, что затрудняет работу на валках большой ширины. Для производства непластифицированных ПВХ пленок был разработан специальный процесс Лювитерм (Luvitherm). ПВХ быстро нагревают до 220 °С в контакте со специально сконструированными алюминиевыми валками и получаемую горячую пленку обычным образом сразу же ориентируют в высокотемпературной зоне. Каландры уже, чем описанные выше большие машины, их производительность меньше. Используют специальные марки ПВХ (со специальной стабилизацией), а стадию компаундирования обычно проводят на экструдере, непосредственно запитывающем каландр. Каландрованные пленки обычно более однородны по сравнению с экструзионными. Это связано с многими причинами, одна из которых - продуманность конструкции каландров. Конечная толщина пленки очень сильно зависит от щели между последней парой валков, в то время как в процессе экструзии толщина зависит больше от коэффициента вытяжки в случае рукавной пленки или скорости приема в случае поливной пленки. Кроме того, в поперечном сечении экструзионной головки могут быть участки, где течение предпочтительно, что приводит к разнотолщинности. В рукавном процессе имеются дополнительные усложняющие факторы, такие как конструкция, на которую опирается дорн головки. Они также влияют на течение расплава, приводя к разнотолщинности. Дополнительным преимуществом каландрования является лучшее смешение. Количество энергии, доступное в каландровой линии, много больше, чем в экструзионной. Поэтому каландрованная пленка менее зависима от однородности сырья. Каландровым методом можно изготовлять пленки толщиной от 0,08 до 0,5 мм со скоростями приема тонких пленок более 100 м/мин.
| 
