ПОКРОВНЫЙ МАТЕРИАЛ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ПОКРОВНОГО МАТЕРИАЛА
COATING MATERIAL, METHOD OF ITS PRODUCTION AND APPLICATION OF COATING MATERIAL

Область применения изобретения
Изобретение относится к покровным материалам (coatings), определенным в преамбуле п.1 формулы изобретения, способу изготовления покровного материала, определенному в п.15 формулы изобретения, и применению покровного материала, определенному в п.23 формулы изобретения.
Предпосылки изобретения
В технике известен ряд различных покровных материалов, предназначенных для использования в качестве покровных материалов для изделий, изготовленных из клееной фанеры, древесно-стружечных плит, металла, пластмассы и т.п. Известными в технике покровными материалами являются покровные материалы, состоящие из бумажной основы, смолы и добавок. Обычно в качестве смолы используют фенольную смолу, аминовую смолу или их смесь в различных соотношениях.
Покровные материалы из фенольной смолы используют, чтобы достичь хорошего сопротивления образованию трещин, но эти материалы меняют цвет под действием солнечного света и ультрафиолетовых лучей. В качестве фенольных смол можно использовать модифицированные или немодифицированные фенолформальдегидные смолы резольного или новолачного типа. Свойства фенольных смол можно изменять путем модификации смол, используя мочевину, меламин, лигнин, резорцин, модифицированные фонолы, крезолы, бис-фенолы или другие соответствующие соединения.
Покровные материалы из аминовых смол используют для достижения хорошей светопрочности, но они более чувствительны к образованию трещин, чем покровные материалы на основе фенольных смол. В качестве аминовых смол можно использовать амино-альдегидную смолу, такую как сополимеры формальдегида и меламина, мочевины, меламин-мочевины, ацетогуанамина или бензогуанамина, или их смеси. Аминовые смолы можно модифицировать, используя гликоль, такой как диэтиленгликоль, полиэтиленгликоль или некоторые другие полигликоли, капролактам, ацетогуанамин, бензогуанамин или р-толуол сульфонамид, путем алкилирования или этерификации.
В общем, покровные материалы, изготовленные из одних аминовых смол, не подходят для нанесения на клееную фанеру. Мочевино-формальдегидные смолы имеют плохую водостойкость, их нельзя использовать непосредственно для изготовления покровных материалов. Меламин-формальдегидные смолы обычно имеют недостаточное сопротивление образованию трещин. Как меламин-формальдегидные, так и фенолформальдегидные смолы имеют достаточную химическую стойкость, чтобы использовать их в большинстве областей применений в строительной и транспортной промышленности.
При изготовлении покровных материалов можно модифицировать пять различных факторов, включая бумагу, смолу, добавки, процесс пропитки и нанесения оттиска, воздействуя на получаемый покровный материал и его свойства. Соотношение смол в смеси можно использовать для влияния на стоимость изготовления и технические свойства изделия.
В зависимости от применения и процесса нанесения покровного материала, важно, чтобы покровный материал можно было отвердить в желаемых условиях тиснения; его цвет не должен изменяться под воздействием ультрафиолетовых лучей и тепла; он должен иметь достаточное сопротивление образованию трещин, износу, обладать водостойкостью и химической стойкостью; и его можно прессовать желаемым образом, используя узорчатую плиту для прессования, или металлическую, или пластмассовую сетку.
Недостатком бледно окрашенных покровных материалов известного уровня техники, изготовленных из фенолформальдегидных и фенолмеламин-формальдегидных смол, является потемнение при воздействии света и/или тепла. Недостатком покровных материалов известного уровня техники, изготовленных из меламин-формальдегидной смолы, является их чувствительность к образованию трещин.
Как известно, в изготовлении покровных материалов известного уровня техники используют либо цветную декоративную бумагу, либо коричневую крафт-бумагу. Использование декоративной бумаги дает возможность получить желаемый цветовой тон покровного материала, тогда как использование крафт-бумаги позволяет получить хорошее сопротивление образованию трещин, но покровный материал имеет коричневый цвет.
Однако среди потребителей в этой области есть пожелание получить подходящий для нанесения на клееную фанеру покровный материал, который имеет бледный цвет, например серый, и хорошо сохраняет свой цвет независимо от воздействия тепла и света. Серые покровные материалы используют, например, для полов и стенок транспортных средств и трейлеров, для полов и стен складских зданий, для строительных лесов и т.д.
В технике известно, что часть листовых изделий снабжают желаемым узором поверхности путем прессования с использованием прессовальных плит, разработанных для этой цели. Недостатком покровных материалов известного уровня техники является то, что цвет не остается однородным вблизи узора, особенно при тиснении, в соответствии с чем, нельзя получить однородный и полностью непрозрачный покровный материал.
Цель изобретения
Целью изобретения является преодоление вышеупомянутых недостатков. Одной конкретной целью изобретения является новый тип покровного материала и способ его изготовления. Еще одной целью изобретения является применение покровного материала в производстве плит из лесоматериалов.
Раскрытие изобретения
Покровный материал, способ и применение изобретения отличаются тем, что представлено в пунктах формулы изобретения.
Изобретение касается покровного материала, включающего волокнистую основу и смесь смол, причем волокнистая основа пропитана смесью смол и на нее нанесен оттиск с использованием желаемой печатной краски.
В одном из воплощений изобретения смесь смол, предназначенная для пропитки, окрашена с использованием желаемого красителя.
В одном из воплощений изобретения на волокнистую основу вначале нанесен оттиск с использованием желаемой печатной краски, и затем она пропитана с использованием окрашенной и бесцветной смеси смол. В альтернативном решении, волокнистая основа вначале пропитана окрашенной или бесцветной смесью смол, а затем на нее нанесен оттиск с использованием желаемой печатной краски.
В одном из воплощений изобретения волокнистая основа пропитана с использованием одного или более чем одного слоя смолы, возможно с помощью частичной или полной сушки волокнистой основы между этими стадиями, с использованием при этом такой же или другой смеси смол на различных стадиях.
В одном из воплощений изобретения волокнистая основа, пропитанная с использованием окрашенной или бесцветной смеси смол и с нанесенным оттиском, полученным с использованием желаемой печатной краски, дополнительно обработана, например, покрыта или дополнительно пропитана с использованием смеси смол, которая может быть такой же или другой смесью смол, чем та, с которой была сделана существующая пропитка. Дополнительную обработку можно также осуществлять на поверхности законченного покровного материала.
Нанесение цветного оттиска с использованием печатной краски можно также выполнять на волокнистой основе, которую пропитали, используя одну или более чем одну смесь смол и которую частично или полностью высушили. Если желательно, возможно добавление одного или более чем одного слоя смесей смол поверх этого цветного оттиска.
В одном из воплощений изобретения смесь смол содержит одну или более чем одну смолу, выбранную из группы, состоящей из фенольных, аминовых, акрилатных и/или аналогичных смол. Фенольная смола может быть фенолформальдегидной смолой. Аминовая смола может быть меламин-формальдегидной смолой. Смолы могут включать модифицированные или не модифицированные смолы. Аминовые смолы можно модифицировать, используя, например, гликоль, капролактам, ацетогуанамин, бензогуанамин или р-толуол сульфонамид, путем алкилирования или этерификации. Фенольные смолы можно модифицировать, используя мочевину, меламин, лигнин, резорцин, модифицированные фенолы, крезолы, бис-фенолы или другие соответствующие соединения. Можно использовать любую известную аминовую смолу и фенольную смолу в качестве аминовой и фенольной смол.
Смесь смол может содержать одну смолу в количестве от 0 до 100 мас.%
В одном из воплощений изобретения смесь смол содержит фенольную смолу в количестве от 8 до 50 мас.%, предпочтительно от 10 до 40 мас.%. В одном из воплощений изобретения смесь смол содержит аминовую смолу в количестве от 50 до 90 мас.%, предпочтительно от 60 до 90 мас.%.
Путем сочетания различных типов смол, например фенольных и аминовых смол, в подходящем соотношении, можно улучшить и оптимизировать свойства конечного продукта.
В смеси смол можно использовать в качестве растворителя любой растворитель, в котором растворяется смола.
2
В одном из воплощений изобретения волокнистой основой является содержащая целлюлозу бумажная основа, предпочтительно главным образом изготовленная из целлюлозы. Бумажная основа может быть предпочтительно, например, бумагой для печати или крафт-бумагой. В качестве основы можно использовать крафт-бумагу или другую бумагу на основе целлюлозы, или картон, граммажем от 20 до 340 г/см, неотбеленные, отбеленные или окрашенные.
В одном из воплощений изобретения волокнистая основа может быть основой, например, изготовленной из бумаги, стекловолокна, слоя сложного полиэфира, синтетических волокон, нетканых материалов и/или их смесей.
Нанесение цветного оттиска на волокнистые основы в сочетании с окрашенной или бесцветной смесью смол можно использовать для достижения непрерывного и равномерного цвета и хорошей непрозрачности покровного материала, что дает возможность, например, использовать недорогую бесцветную или коричневую бумагу из целлюлозы, такую как крафт-бумага или бумага для печати, вместо более дорогой цветной декоративной бумаги. В связи с проделанной исследовательской работой, наблюдали, что красители печатной краски на поверхности волокнистой основы защищают основу, расположенную ниже и пропитанную смолой, от воздействия света. Благодаря этому добиваются покровного материала, в котором можно использовать различные цвета, также светлые цвета, без потери равномерности и цветостойкости оттенка.
2
В одном из воплощений изобретения количество сухой печатной краски в волокнистой основе изменяется от 5 до 30 г/м. Тон и количество печатной краски выбирают на основе желаемого цвета конечного продукта.
Преимущественно, оттиск нанесен на одну сторону волокнистой основы, используя печатную краску.
В одном из воплощений изобретения окрашивание смолы и нанесение цветного оттиска на бумаге выполняли, используя такой же цвет и тон. В альтернативном исполнении, окрашивание смолы и нанесение цветного оттиска на бумаге выполняли, используя различные тон или цвет.
В одном из воплощений изобретения, если желательно, возможно вводить добавки к покровному материалу, включая акриловую смолу, парафиновую эмульсию, поверхностно-активные вещества, пластификаторы, гигроскопические вещества, отвердители, пеногаситель, разбавители и/или щелочь. Преимущественно добавки вводили в смесь смол.
Более того, изобретение касается способа изготовления покровного материала, в котором образуют смесь смол, содержащую одну или более чем одну смолу, и выбирают волокнистую основу. На волокнистую основу наносят оттиск, используя желаемую печатную краску, и пропитывают, используя смесь смол.
В одном из воплощений изобретения образуемую смесь смол окрашивают, используя желаемый краситель.
В одном из воплощений изобретения вначале на волокнистую основу наносят оттиск, используя желаемую печатную краску, а затем пропитывают, используя окрашенную или бесцветную смесь смол. В альтернативном исполнении волокнистую основу вначале пропитывают, используя окрашенную или бесцветную смесь смол, а затем наносят оттиск, используя желаемую печатную краску.
В предпочтительном воплощении изобретения на волокнистую основу наносят цветной оттиск с одной стороны, используя печатную краску.
В одном из воплощений изобретения волокнистую основу можно пропитывать, используя один или более чем один слой смолы. Пропитку с использованием одного или более чем одного слоев смолы предпочтительно выполняют многостадийным образом. В одном из воплощений изобретения на различных стадиях пропитки используют одинаковую смесь смол. В альтернативном исполнении на различных стадиях пропитки используют отличающиеся друг от друга смеси смол.
В одном из воплощений изобретения волокнистую основу, которую пропитали окрашенной или бесцветной смесью смол и на которую нанесли оттиск, используя желаемую печатную краску, дополнительно обрабатывали, используя смесь смол, которая могла быть такой же смесью смол или другой, чем та смесь, которой пропитывали основу. Дополнительную обработку можно выполнять на поверхности покровного материала. Дополнительная обработка может включать дополнительную обработку поверхности или пропитку основы.
В одном из воплощений изобретения волокнистую основу сушили частично или полностью, перед нанесением оттиска, после нанесения оттиска, перед пропиткой и/или после пропитки. В воплощении изобретения с многостадийной пропиткой покровное изделие можно сушить либо частично, либо полностью между стадиями пропитки.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном из воплощений изобретения содержащая целлюлозу основа имеет граммаж 80 г/м, и ее пропитывают и сушат так, что граммаж сухой основы составляет 180-260 г/м, более предпочтительно 200-240 г/м. В одном из воплощений изобретения содержащая целлюлозу основа имеет граммаж 60 г/м, и ее пропитывают и сушат так, что граммаж сухой основы составляет 120-200 г/м, более предпочтительно 150-175 г/м. В одном из воплощений изобретения содержащая целлюлозу основа имеет граммаж 40 г/м, и ее пропитывают и сушат так, что граммаж основы составляет 80-160 г/м, более предпочтительно 100-140 г/м. В этих исполнениях волокнистую или содержащую целлюлозу основу сушат так, что содержание летучих компонентов в сухой основе составляет от 6 до 10%, более предпочтительно от 7 до 9%.
Более того, в предпочтительном воплощении изобретения покровный материал отверждают прессованием, используя плоскую или узорчатую прессовальную плиту или металлическую или пластмассовую сетку, под воздействием нагрева и давления.
Пропитку, нанесение оттиска, сушку, прессование и нанесение покровного материала можно осуществлять способами, известными по существу в этой области.
Более того, изобретение касается применения покровного материала по изобретению в производстве панелей из лесоматериалов, например, для нанесения на клееную фанеру, древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты средней плотности (MDF), ориентированные стружечные плиты (OSB) и/или другие листовые изделия.
Для каждого целевого применения можно выбрать подходящую смесь смол, волокнистую основу и цвет.
Изобретение позволяет реализовать покровный материал, который имеет хорошую цветостойкость по отношению к солнечному свету, ультрафиолетовым лучам и теплу, хорошее сопротивление образованию трещин и хорошую износостойкость. Покровные материалы по изобретению являются стойкими по отношению к воде, обычным химикатам и разбавленным щелочам. Более того, покровный материал по изобретению имеет достаточную реакционную способность, так как его отверждают в течение требуемого времени под воздействием нагрева.
Изобретение дает возможность получать покровный материал с однородным цветом и качеством для требуемых применений. Покровный материал по изобретению сохраняет свою однородность в отношении цвета и качества даже при тиснении.
Изобретение также имеет преимущество в том, что при тиснении узор можно полностью заполнить смолой.
Более того, благодаря изобретению изделия с покровным материалом по изобретению можно располагать друг на друге для охлаждения, при этом не будет происходить образования темных пятен в середине изделий в результате неравномерного охлаждения.
Подробное описание изобретения
В следующем разделе изобретение описывается посредством подробных примеров его воплощений.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Проводили две серии испытаний, из которых первая содержала три испытания и вторая содержала пять испытаний. Испытания оценивали влияние состава покровного материала, содержащего смесь смол и бумажную основу с оттиском с использованием печатной краски, на свойства конечного продукта, т.е. покровного материала.
2
Во всех испытаниях в качестве бумажной основы использовали крафт-бумагу, граммажем 80 г/м. В Испытаниях от 1 до 4 и от 6 до 8 на бумагу наносили цветной оттиск, используя серую печатную краску, содержащую 99 частей белой печатной краски и 1 часть черной оттеночной пасты. На бумагу наносили оттиск с лицевой стороны с помощью серой печатной краски, чтобы она была однородно серой.
В испытаниях в качестве смолы использовали смеси меламин-формальдегидной/фенолформальдегидной смол, точные составы которых показаны в Таблицах 1 и 3. В Испытаниях от 1 до 3 и от 6 до 8 смесь смол окрашивали, используя серую краску, имеющую 98 частей белой печатной краски и 2 части черной оттеночной пасты. В Испытаниях 4, 5 и 7 смесь смол не окрашивали.
2
Бумагу с нанесенным цветным оттиском по Испытаниям от 1 до 4 и от 6 до 8 и бумагу без нанесенного цветного оттиска по Испытанию 5 пропитывали, используя составы смол, показанные в Таблицах 2 и 3, и сушили так, что граммаж пропитанной и высушенной бумаги изменялся в интервале от 200 до 240 г/м, и содержание летучих компонентов изменялось от 7 до 9 мас.%.
Оттенки печатной краски на бумаге и цвета смеси смол корректировали так, чтобы цвет слоя смолы, которая накапливалась в более толстых слоях рельефа в процессе тиснения, соответствовал цвету пропитанной смолой бумаги с цветным оттиском в прессованном, отвержденном изделии.
В Таблице 1 показаны точные концентрации компонентов в составах смол, используемых в Испытаниях от 1 до 3 в массовых процентах.
Таблица 1
Компонент,  мас.%
Предельные значения для компонентов в испытаниях
Исп.1
Исп.2
Исп.3
Меламинформальдегидная смола
50-75
74,9
51,4
67,3
Фенолформальдегидная смола
8-35
8,3
34,3
11,9
Серая оттеночная паста
4-5
4,2
4,3
4,0
Дисперсия на основе акриловой смолы
0
0
4,0
Восковая эмульсия
4-5
4,2
4,3
4,0
Поверхностно-активное вещество
0,4-0,7
0,5
0,4
0,7
Пластификатор
5-8
7,5
5,1
7,9
Отвердитель
0,3-0,4
0,4
0,3
0,3
В Таблице 2 показана бумажная основа, используемая в покровном материале, и свойства покровного материала, образованного при Испытаниях от 1 до 3.
Таблица 2
Испытание 1
Испытание 2
Испытание 3
Бумажная основа
Крафт-бумага с оттиском
Крафт-бумага с оттиском
Крафт-бумага с оттиском
Внешний вид, гладкий покровный материал
Однородно серое
Однородно серое
Однородно серое
Внешний вид, тисненый покровный материал
Отлично
Отлично
Отлично
Время прессования, 130°С, мин
6,5
7
7
Изменение цвета, УФ 42 ч (dE<sup>∗</sup>)
2,0, еще серое
3,8, слегка желтоватое, серое
2,6, чуть-чуть желтоватое, серое
Сопротивление образованию трещин
не испытывали
не испытывали
не испытывали
Во всех испытаниях от 1 до 3 достигали покровного материала, который имел высокую цветостойкость по отношению к свету и температуре, хорошее сопротивление образованию трещин и достаточную реакционную способность. В испытаниях получали полностью однородную цветную поверхность для покровного материала после тиснения.
∗
Покровные материалы, образованные в Испытаниях от 1 до 3, сравнивали по отношению к покровному материалу известного уровня техники, образованному из серой декоративной бумаги и неокрашенной смеси смол. Внешний вид покровного материала известного уровня техники после тиснения был плохой, т.е. покровный материал было неравномерно серым. Время прессования составляло 7 мин при 130°С. Изменение цвета (УФ 24 часа (dE)) у покровного материала известного уровня техники составляло 4,0, и покровный материал стал желтым и темным. Сопротивление образованию трещин было умеренным.
Результаты Испытаний от 1 до 3 показывают, что при использовании основы из крафт-бумаги, пропитанной с использованием окрашенной смеси смол и с оттиском с использованием печатной краски, можно получить бледно-серый покровный материал, которой имеет улучшенные свойства по сравнению с покровным материалам известного уровня техники. К тому же, результаты показывают, что окрашивание смолы в сочетании с нанесением оттиска на бумагу из целлюлозы с использованием печатной краски дает улучшение при тиснении.
В Таблице 3 показаны точные концентрации компонентов состава смол, использованных в Испытаниях от 4 до 8 в массовых процентах.
Таблица 3
Компонент,  мас.%
Предельные значения для компонентов в испытаниях
Исп.1
Исп.2
Исп.3
Исп.4
Исп.5
Меламинформальдегидная смола
63-71
66,1
66,1
63,3
70,4
67,6
Фенолформальдегидная смола
11-22
22,0
22,0
21,1
12,4
11,9
Серая оттеночная паста
0-5
0
0
4,2
0
4,0
Дисперсия на основе акриловой смолы
0
0
0
4,1
4,0
Восковая эмульсия
4-5
4,4
4,4
4,2
4,1
4,0
Поверхностно-активное вещество
0,5-0,7
0,5
0,5
0,5
0,7
0,7
Пластификатор
6-8,5
6,6
6,6
6,3
8,3
7,9
Отвердитель
0,3
0,3
0,3
0
0
В Таблице 4 показана бумажная основа, используемая в покровном материале, и свойства покровного материала, образованного при Испытаниях от 4 до 8.
В испытаниях от 4 до 8 получали покровный материал с хорошей цветостойкостью по отношению к свету и температуре и достаточной реакционной способностью. Результаты Испытаний 7 и 8 показывают, что при использовании окрашенной смолы вместе с бумажной основой с цветным оттиском достигали более однородного цвета поверхности после тиснения, чем при использовании неокрашенной смолы.
Результаты Испытаний от 4 до 8 показали, что при использовании бумажной основы из крафт-бумаги с оттиском с использованием печатной краски и пропитанной с использованием смеси смол можно получить покровный материал бледно-серого цвета, имеющий улучшенные свойства по сравнению с покровными материалами известного уровня техники. Более того, результаты показывают, что окрашивание смолы в сочетании с нанесением оттиска на бумагу из целлюлозы с использованием печатной краски дает улучшение при тиснении.
Пример 2
В качестве сравнительного испытания был изготовлен покровный материал из бумаги, которую окрашивали в серый цвет, используя бумагоделательную машину, и смеси неокрашенных фенолформальдегидной/ меламинформальдегидной смол. Бумагу, окрашенную с помощью бумагоделательной машины, пропитывали смесью смол.
Недостатками таким образом сформированного покровного материала были высокая стоимость исходного сырья, плохое сопротивление образованию трещин и недостаточная цветостойкость под действием света и тепла. Дополнительной проблемой являлось то, что после тиснения цвет тонкой структуры узорной поверхности не достигал достаточного уровня по сравнению с цветом основы.
На основе этих результатов можно видеть, что использование бумаги, окрашенной с помощью бумагоделательной машины, не приводит к таким же свойствам покровного материала, как в решении по изобретению, в котором на волокнистой основе делали оттиск с использованием печатной краски.
Покровный материал и способ его изготовления подходят, в качестве различных применений, для нанесения на различные материалы, такие как клееная фанера, древесно-стружечные плиты, другие листовые продукты, металл, пластик и т.д.
Способ по изобретению дает возможность получить покровный материал любого цвета для применений, требующих износостойкости.
Воплощения изобретения не ограничиваются примерами, приведенными выше; наоборот они могут изменяться в пределах сущности и объема приложенной формулы изобретения.