СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1994 года по МПК D21H27/18 B32B29/00 D21H17/49 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к технологии производства декоративного целлюлозного композиционного материала (ЦКМ), преимущественно бумаг для декоративного бумажно-слоистого пластика (ДБСП). Этот способ может также быть использован при получении ЦКМ для облицовки древесно-волокнистых и древесно-стружечных пластиков и плит.

Традиционно декоративный ЦКМ получают путем пропитки высоконаполненной бумаги-основы раствором меламиноформальдегидной или меламино-карбамидоформальдегидной смолы, количество которой в полученном ЦКМ - пропитанной бумаге - составляет значения порядка 50 мас.% [1].

За прототип выбираем способ получения декоративного целлюлозного композиционного материала, включающий приготовление бумажной массы путем смешения размолотой целлюлозы и наполнителя, введения коагулянта и флокулянта, отлив бумажного полотна и введение карбамидоформальдегидной смолы путем пропитки бумажного полотна ее раствором [2].

Этот процесс изготовления материала сложен. Карбамидоформальдегидная смола, связующее, вводится в состав ЦКМ путем пропитки, что требует использования пропиточного оборудования, а следовательно, расходов на его функционирование, т.е. больших капитальных вложений, материальных затрат, большого расхода энергии, тепла, пара, затрат на оплату труда обслуживающему персоналу.

Пропитанная бумага в высушенном виде при содержании смолы не менее 50 мас. % , обладает очень высокой хрупкостью, что неизбежно приводит к ломке кромок или отдельных листов при погрузочно-выгрузочных работах и на стадии набора пакетов, что приводит к дальнейшему удорожанию конечного материала.

Техническим результатом изобретения является упрощение процесса при сохранении качества пластика.

Результат достигается тем, что в способе получения декоративного целлюлозного композиционного материала, преимущественно для наружных слоев декоративного бумажно-слоистого пластика, включающем приготовление бумажной массы путем смешения суспензии целлюлозы, наполнителя, коагулянта и флокулянта, отлив бумажного полотна и введение карбамидоформальдегидной смолы в количестве не менее 50% от массы целлюлозного композиционного материала, согласно изобретению, карбамидоформальдегидную смолу вводят на стадии приготовления бумажной массы перед введением коагулянта, при этом карбамидоформальдегидную смолу с временем желатинизации 140-260 с используют в виде дисперсии, представляющей собой продукт суспензионной поликонденсации карбамида и формальдегида в присутствии защитного коллоида-сополимера бутилакрилата, бутилметакрилата и метакриловой кислоты при их соотношении 1: (0,41-0,45): (0,15-0,19) и соотношении карбамида и защитного коллоида 1: (0,05-0,12).

Введение дисперсии карбамидоформальдегидной смолы (КФС) в бумажную массу с последующим добавлением коагулянта и флокулянта позволяет получить в одну стадию, минуя стадию пропитки, ЦКМ, наполненный дисперсным связующим в количестве, эквивалентном вводимому в бумагу-основу с помощью пропитки. При прессовании дисперсия КФС расплавляется и растекается по всему объему декоративного слоя, смешиваясь в пограничных слоях с фенолоформальдегидной смолой внутренних слоев ДБСП и проявляя к ней высокое, обеспеченное наличием в составе защитного коллоида метакриловой кислоты, сродство. Большая полимероемкость декоративных слоев позволяет улучшить межслоевую адгезию вследствие миграции к поверхности части связующего из внутренних слоев.

Увеличение количества защитного коллоида за пределы, указанные в формуле изобретения, не сказываясь на коллоидных свойствах дисперсии КФС, приводит к некоторому увеличению водопоглощения пластика при кипячении, поскольку избыток сополимера отрицательно сказывается на текучести расплава смолы и на равномерности ее распределения в отвержденном - отпрессованном - материале. Уменьшение количества сополимера приводит к образованию более крупных частиц дисперсии КФС, которые обнаруживают при хранении склонность к агрегации и приводят в итоге к ухудшению физико-механических показателей и ухудшению декоративных свойств пластика.

Наличие в составе связующего - дисперсии КФС - сополимера, содержащего метакриловую кислоту, приводит, именно вследствие наличия данного мономера, к значительному увеличению чувствительности частиц к действию коагулянта и способности их осаждаться при перезарядке как на поверхности целлюлозных волокон, так и на поверхности частиц минерального наполнителя, причем в межволоконном пространстве практически не оказывается свободных частиц дисперсии КФС. Изменение соотношения мономера в защитном коллоиде в сторону уменьшения количества метакриловой кислоты приводит к уменьшению защитного действия сополимера, и после окончания синтеза дисперсия КФС частично выделяет смоляную фазу, дисперсия комкуется и качество ее неудовлетворительно для получения равномерно наполненного целлюлозного композиционного материала для декоративных слоев пластика. Увеличение количества метакриловой кислоты выше указанного в формуле изобретения соотношения, не сказывается на коллоидных свойствах дисперсной КФС, однако несколько ухудшает текучесть связующего при прессовании пластика, что негативно сказывается на водопоглощении пластика при кипячении, а также отрицательно сказывается на качестве декоративной поверхности пластика. Изменение количества другого мономера - бутилметакрилата - за пределы, указанные в формуле изобретения, негативно сказывается на защитных свойствах сополимера, поскольку сополимер с измененным гидрофильно-липофильным балансом оказывается имеющим меньшее сродство к мицеллам карбамидоформальдегидной смолы.

При использовании дисперсного продукта, при времени желатинизации при 150^о С меньшем 140 с, наблюдается эффект недопрессовки пластика, поскольку происходит более глубокая, чем требуется технологическими особенностями прессования, сшивка в ядрах КФС, текучесть смолы уменьшается, вследствие чего водостойкость пластика при кипячении уменьшается, а декоративные свойства уменьшаются, пластик имеет волнистую поверхность. При времени желатинизации, большем 260 с, конверсия реагентов недостаточна, введение такого предконденсата КФС в воду при получении декоративного ЦКМ приводит к потерям связующего и, следовательно, к увеличенному его расходу, а также наблюдается ухудшение физико-механических показателей пластика из-за образования недостаточно густосшитой матрицы отвержденной КФС.

П р и м е р 1. Готовят 2%-ную суспензию целлюлозы - смеси беленых сульфатной хвойной и лиственной целлюлоз со степенью помола 23^оШР, взятых в соотношении 1: 1. В суспензию целлюлозы вводят наполнитель-смесь диоксида титана и белой сажи модифицированной, а также краситель для получения бумаг цвета "слоновая кость" кубовый золотисто-желтый КХД, так что соотношение беленая целлюлоза: двуокись титана: белая сажа модифицированная:краситель составляет 35,96:8,0:6,0:0,04. Затем в массу вводят дисперсию КФС, которую получают предварительно путем суспензионной поликонденсации карбамида и формальдегида при рН 7,5-12,0 в присутствии защитного коллоида, добавленного по достижении смесью температуры 30^оС. Реакцию поликонденсации проводят при температуре 80-100^оС при соотношении карбамида и формальдегида 1: (0,5-2,0). В качестве защитного коллоида используют сополимер бутилакрилата (БА), бутилметакрилата (БМА) и метакриловой кислоты (МАК) при их соотношении 1: (0,41-0,45):(0,15-0,19); соотношение карбамида и защитного коллоида составляет 1: (0,04-0,14). Получают дисперсию КФС белого цвета с временем желатинизации 130-280 с при 150^оС. После введения в массу дисперсии КФС вводят коагулянт алюминия до достижения рН массы 4,3-4,7 и отливают ЦКМ массой 165 г/м² с предварительным введением в массу флокулянта - полиакриламида в количестве 0,25% от абсолютно сухого волокна.

П р и м е р 2 (по прототипу). Готовят бумажную массу из той же целлюлозы, того же наполнителя и красителя, что и в примере 1. Вводят коагулянт до достижения рН 4,2 и непосредственно перед отливом бумаги вводят флокулянт - полиакриламид - в количестве 0,25% от абсолютно сухого волокна. Отливают бумажное полотно, сушат и подвергают пропитке раствором карбамидоформальдегидной смолы до содержания связующего 50 мас.% при массе бумаги-основы 165 г/м².

Полученные образцы ЦКМ перерабатывают в пластик. Прессуют образец ДБСП толщиной 1,5 мм при температуре 145^оС и при давлении 10 МПа. Для этого набирают пакет - заготовку из пяти листов бумаги - основные слои из небеленой сульфатной целлюлозы, содержащие 40 мас.% фенолформальдегидного связующего, после чего наслаивают ЦКМ для декоративных слоев.

Определяют свойства декоративного ЦКМ и пластика. Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из данных, приведенных в таблице, при использовании при изготовлении пластика ЦКМ, полученного по предлагаемому способу, качество пластика сохраняется.

При этом предлагаемый способ позволяет исключить операции, связанные с пропиткой бумаги (приготовление пропиточного раствора, пропитка и сушка пропитанного полотна). Преимуществом предлагаемого способа, по сравнению со способом-прототипом, является также значительное повышение эластичного целлюлозного композиционного материала, содеpжащего связующее - карбамидоформальдегидную смолу (сопротивление излому возрастает в 27-28 раз), что приводит к сокращению брака ЦКМ при формировании пакета перед прессованием пластика.

Сущность изобретения: при изготовлении композиционного материала карбамидоформальдегидную смолу (КФС) вводят в массу перед введением коагулянта, при этом используют КФС с временем желатинизации 140 - 260 с в виде дисперсии, представляющей собой продукт суспензионной поликонденсации карбамида и формальдегида в присутствии защитного коллоида - сополимера бутилакрилата, бутилметакрилата и метакриловой кислоты при их массовом соотношении 1 : (0,41 - 0,45) : (0,15 - 0,19) и соотношении карбамида и защитного коллоида 1 : (0,05 - 0,12). 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА преимущественно для наружных слоев бумажно-слоистого пластика, включающий введение в суспензию размолотой целлюлозы наполнителя, коагулянта и флокулянта, отлив бумажного полотна и введение карбамидоформальдегидной смолы в количестве не менее 50% от массы целлюлозного композиционного материала, отличающийся тем, что карбамидоформальдегидную смолу вводят в массу перед введением коагулянта, при этом используют карбамидоформальдегидную смолу с временем желатинизации 140 - 260 с в виде дисперсии, представляющей собой продукт суспензионной поликонденсации карбамида и формальдегида в присутствии защитного коллоида - сополимера бутилакрилата, бутилметакрилата и метакриловой кислоты при их массовом соотношении соответственно 1 : (0,41 - 0,45) : (0,15 - 0,19) и соотношении карбамида и защитного коллоида 1 : (0,05 - 0,12).