Клеевые материалы для мембранно-вакуумного прессования. Часть 1

Постоянно растущие требования к повышению качества современной мебели и улучшению ее внешнего вида требуют широкого использования в мебельном дизайне различных объемных элементов без стыков, отделанных одним и тем же облицовочным материалом. Среди используемых технологий 3D-облицовывание остается вне конкуренции по сравнению с традиционными способами отделки неплоских и рельефных элементов мебели лакокрасочными материалами.

Суть облицовывания неплоских поверхностей состоит в следующем. Облицовочный материал должен быть с определенным усилием плотно прижат к поверхности детали и выдержан до полного отверждения клея.

Процесс 3D-облицовывания включает нанесение клея на заготовку, его сушку, сборку прессуемого пакета, разогрев пленки и клея, прижатие прогретой пленки к поверхности рельефа заготовки за счет разности давления, выдержку, снятие давления, разрезание пленки (разделение деталей) и обрезку свесов. В этой технологии существует масса тонкостей, определяющих оснащение используемого оборудования, а также применяемых при облицовывании приемов и материалов.

Составляющие 3D-технологии

Технический директор компании Klebchemie M. G. Becker GmbH & Co. KG в России и СНГ Ханну Саллинен подчеркивает: «Следует четко понимать, что клей − это лишь одна из составляющих технологического процесса, от которой, конечно, зависит качество конечной продукции (в том числе при трехмерном облицовывании), но получить высококачественную продукцию можно только при строгом выполнении всех основных требований технологии». Оптимальные результаты, получаемые при прессовании, зависят от типа используемого пресса, температурного режима, прижимного давления, толщины пленки. Помимо соблюдения условий и режимов процесса необходимо должным образом обеспечить условия хранения и эксплуатации готового изделия.

Исходные материалы при 3D-облицовывании − древесная плита-основа, облицовочный материал и клей.

В качестве плиты-основы используют MDF. Это востребованный материал в производстве высококачественной мебели, особенно для изготовления рельефных мебельных деталей методом мембранно-вакуумного прессования.

Для облицовывания фасадов сложной формы в мембранных и вакуумных прессах используют: жесткие поливинилхлоридные (ПВХ) пленки толщиной 0,3−0,7 мм; полипропиленовые (ПП) пленки толщиной 0,3−0,5 мм; полиэтилентерефталатные (ПЭТ) пленки толщиной 0,3−0,5 мм; пленки на основе акрилонитрилбутадиенстирола − пленки АБС − толщиной 0,3−0,5 мм.

ПВХ-пленка − самая распространенная в настоящее время термопластичная пленка изготавливается из ПВХ. Достоинство материала − более низкая цена по сравнению с другими пленками. Благодаря современным технологиям прессования ПВХ-пленки весьма удобны в использовании: материал хорошо растягивается; при нанесении праймера на оборотную сторону пленки достигается отличное качество склеивания; по завершении прессования пленка не возвращается в исходное положение. Устанавливаемый температурный режим прессования зависит от теплостойкости самой пленки и различается у разных производителей.

Процесс 3D-облицовывания мебельных фасадов основан на свойстве ПВХ-пленки после нагревания приобретать пластичность, а после охлаждения сохранять форму того предмета, на который она нанесена.

С учетом этого свойства пленки построено прессовое оборудование для облицовывания фасадов. Разные конструкции прессов предполагают и разный принцип совмещения рабочего стола и нагревателя. В одних прессах подвижным является стол, в других − нагреватель. Различают два способа прогрева пленки: контактный, когда она непосредственно соприкасается с нагревателем, и бесконтактный (или инфракрасный), когда на пленку воздействуют ИК-излучением. Цель этой операции − обеспечить равномерный прогрев пленки до определенной температуры, рекомендованной производителем этого материала. Бесконтактный (инфракрасный) способ обеспечивает быстрый и равномерный прогрев пленки до температуры, рекомендованной производителем. После нагрева пленки начинается этап вакуумирования − удаления воздуха из полости между поверхностью рабочего стола и натянутой над заготовками пленкой. В результате атмосферное давление с усилием 950 кг/м² равномерно прижимает разогретую пленку к поверхности уложенных на столе заготовок, а температура, накопленная пленкой, активирует клеевой слой. По окончании периода выдержки под давлением (2−3 мин) процесс приклеивания пленки заканчивается. После завершения этапа прессования и остывания пленки по контуру детали обрезаются излишки пленки.

Во всем этом процессе главным условием обеспечения качества конечной продукции является, как отмечает г-н Саллинен, «способность прессового оборудования достигать требуемых для клея и облицовочного материала (пленки) параметров (температуры, давления), поддерживать их в течение заданного времени на всей площади изделий. К сожалению, предлагаемое оборудование либо совсем не способно достигать заданных температур, либо может обеспечивать их только на какой-то части прессового стола, а требуемое давление − только в начале цикла прессования». Такие отклонения от заданной технологии, безусловно, отрицательно сказываются на качестве выпускаемой продукции.

В последнее время среди российских покупателей растет спрос на мебель с высокоглянцевой отделкой. Идеальная глянцевая поверхность древесных материалов, которые используются для производства мебели, дает широкий простор для дизайнерских фантазий, реализация которых может преобразить интерьер любого помещения. Для получения высокоглянцевых мебельных фасадов в мембранно-вакуумных прессах широко используются ПВХ-пленки, но идеальную поверхность плит, которую трудно отличить от поверхности, отделанной лакокрасочными эмалями, можно получить только при использовании полиэтилентерефталатных пленок. Благодаря особым свойствам ПЭТ-пленки могут выравнивать и частично скрывать некоторые недостатки древесноволокнистых плит. ПЭТ-пленки находят все большее применение в производстве мебели и являются хорошей альтернативой ПВХ-пленкам, так как почти не уступают им по универсальности и простоте использования. В облицовывании высокоглянцевых фасадов ПЭТ-пленками наилучший результат достигается при использовании новых полиуретановых клеев с низкой температурой активации. Однако на рынке предлагаются только одноцветные ПЭТ-пленки, что мешает широко использовать этот перспективный отделочный материал при облицовывании.

Клеи на основе водной дисперсии полиуретана

На российском рынке клеи на основе водной дисперсии полиуретана для мембранно-вакуумного прессования предлагают компании Henkel, Klebchemie M. G. Becker GmbH & Co. KG, Jowat AG, Kiilto Oy, а также ООО «Группа „ХОМА“», ООО «Лека Пласт», ООО «Тул Лэнд», ООО «Свифт Кемикал», ООО «Форатекс» и др.

Клеи для мембранно-вакуумного прессования (3D-технология) используются при облицовывании рельефных поверхностей таких деталей мебели, как объемные фасады, филенки дверных полотен, закругленные столешницы и т. д. Изделия с подобными элементами популярны и востребованы на мебельном рынке.

Специалист компании «Сфинкс» Алексей Савченко считает, что клей для мембранно-вакуумного прессования должен обладать вязкостью, обеспечивающей удобное нанесение клея, способностью к смачиванию поверхности плиты и активации после длительного высыхания. Екатерина Краснова, продукт-менеджер управления промышленной химии отечественной компании «Группа „ХОМА“», отмечает у клеев для мембранно-вакуумного прессования ряд достоинств. Они экологически безопасны (высушенный клеевой слой не оказывает вредного воздействия на окружающую среду), обеспечивают высокую прочность, стойкость клеевого слоя к пластификаторам (что важно при облицовывании мебели пленками ПВХ), увеличивают стабильность пленок ПВХ к обесцвечиванию под воздействием ультрафиолета. Водно-дисперсионные полиуретановые клеи для мембранного и вакуумного прессования должны обеспечивать прочность клеевого соединения не менее 1 кН/м (кгс/см).

Различают однокомпонентные и двухкомпонентные клеи для 3D-облицовывания. Достоинства однокомпонентных клеев: неограниченная жизнеспособность, теплостойкость клеевого шва до 80−100 °С (у клеев некоторых производителей − до 120 и даже 130 °С).

Двухкомпонентные клеи используют с изоцианатным отвердителем, который существенно повышает теплостойкость клеевого соединения (до 90−120 °С), стойкость клеевого слоя к воздействию воды, а также к маслам и растворителям. Применение отвердителя целесообразно при производстве мебели, эксплуатируемой в агрессивных средах. Например, эта технология эффективна при изготовлении мебельных фасадов для кухонь, так как предотвращает возможность отслоения облицовочного материала из-за того, что работающие бытовые приборы, находящиеся на кухне (газовая плита, микроволновая печь и т. п.), повышают температуру воздуха в помещении и, соответственно, облицованной поверхности. Это особенно важно учитывать при эксплуатации мебели с рельефными фасадами в сырых и влажных помещениях при сильном тепловом воздействии (нагреве воздуха, сильном испарении влаги на кухне).

Клей обычно наносят методом распыления с помощью пистолета с соплом диаметром 1−2 мм. Диаметр сопла зависит от вязкости применяемого клея.

Нанесение клея происходит следующим образом: на кромки плиты и фрезерованный рисунок на пласти плиты клей наносится в два слоя с расходом 100 г/м², а на ровную поверхность − в один слой с расходом 50 г/м². При нанесении на поверхность плиты клей может подсушиваться в течение 20−30 мин, и плита с нанесенным на нее клеевым слоем может находиться в таком состоянии до нескольких суток.

Клеевые разработки в области 3D

Рассмотрим подробнее несколько марок, используемых при трехмерном облицовывании однокомпонентных клеев, которые выпускаются известными производителями и компаниями-новичками рынка клеев.

Помимо однокомпонентных клеев Kleiberit серии 430 (430.2, 430.3 и 430.7), поставляемых последнее десятилетие на российский рынок в больших количествах, специалисты компании Klebchemie M. G. Becker GmbH & Cо. KG разработали новые рецептуры клеев, обеспечивающих после склеивания повышенную теплостойкость готовой продукции (до 130 °С) по сравнению с клеями предыдущего поколения. Это клеи серии Kleiberit 431 (431.2 и 431.3).

Отличие клея 431.2 от клея 431.3 − цвет клеевого шва: у 431.2 он голубой, а у 431.3 − белый.

Компания Klebchemie в технической документации на свою продукцию прописывает такие рекомендации для потребителей. На облицовываемую деталь клей наносится путем распыления, причем на кромку и на фрезерованные части в два слоя (100 г/м²), а на пласть − в один (50 г/м²). После нанесения клеевого слоя плиты укладываются на этажерки и высушиваются (в зависимости от температуры и влажности воздуха в помещении) от получаса до двух-трех часов. Процесс сушки можно ускорить путем интенсивного отвода влажного воздуха при прохождении этажерок с деталями через сушильный канал. При этом температура воздуха в канале не должна превышать 35 °С. После просушки детали с нанесенным клеем поступают в вакуумный пресс, где и происходит прессование. ПВХ-пленка нагревается до температуры 115−133 °С, чтобы температура в клеевом слое была в пределах 55−80 °С. Время прессования составляет 20−40 с, давление − 4−5 бар. В момент выгрузки деталей из пресса клеевой шов находится еще в термопластичном состоянии. Окончательное отверждение клея наступает через 3−5 суток.

У компании «Группа „ХОМА“» большой ассортимент клеев для 3D-облицовывания фрезерованных поверхностей, в том числе и однокомпонентных, которые все больше привлекают потребителя: homakoll 143, homakoll 143.1, homakoll 143.2, которые не требуют добавления отвердителей и образуют клеевое соединение, устойчивое к действию влаги, жиров и масел и обладающее высокой теплостойкостью (не менее 100 °С). Технология применения клея стандартная: его следует нанести на основание и высушить до получения прозрачной нелипкой пленки (около 20−30 мин при температуре 20 °С и влажности до 65%). Продолжительность сушки можно уменьшить, применив обдув горячим воздухом поверхности с нанесенным клеевым материалом. После просушивания детали поступают в пресс. Пленки ПВХ нагреваются до температуры 115−133 °С, с тем чтобы температура в клеевом слое была в пределах 65−80 °С. Время прессования − 20−40 с; давление − 4−5,5 бар. В момент выгрузки деталей из пресса клеевой шов находится еще в термопластичном состоянии. Перед дальнейшей обработкой клеевое соединение надо выдержать не менее 6 ч.

Особое внимание специалисты компании «Группа „ХОМА“» обращают на то, что однокомпонентные клеи имеют клеящие свойства на уровне свойств двухкомпонентных, но, в отличие от последних, могут перерабатываться без временных ограничений, связанных с жизнеспособностью клея после смешивания с отвердителем. Кроме того, покрытые клеем детали могут храниться долгое время (до семи дней) с возможностью последующего склеивания путем термического активирования.

Финский химический концерн Kiilto Oy для мембранно-вакуумного прессования разработал однокомпонентный клей «Аквапур СМ1200». Клей наносится на плиту ровным слоем, подсыхает в течение 30−60 мин при комнатной температуре. Для активирования клеевой пленки требуется температура не ниже +70 °С. Клеевую пленку следует активировать в течение 72 ч с момента нанесения клея на плиту. Теплостойкость клеевого соединения зависит от температуры активации: она увеличивается с ее повышением.

Клеевые материалы «Дорус» марок «144/7» и «150/6 Плюс» − это последние разработки компании Henkel, представленные на российском рынке. «Они являются улучшенными версиями выпускавшегося ранее клея «Дорус ФД 144/6 ЛС», − считает Алексей Савченко, специалист компании «Сфинкс», которая выступает официальным дистрибьютором компании Henkel в России. «Дорус ФД 144/7 ЛС» − однокомпонентная, реактивная клеевая система, работающая без отвердителя. Рабочая температура клея и обрабатываемых деталей должна составлять минимум +16 °С для достижения оптимального качества склеивания. Более низкие температуры ведут к повышению вязкости клея. Клеевая смесь наносится с помощью специального пистолета-распылителя (диаметр сопла − 1,4−2 мм).

Как правило, клей наносится на пласть в один слой. На открытые поры по внутреннему и внешнему радиусам мебельного фасада после высыхания первого слоя необходимо нанести второй. Для обеспечения наибольшей прочности соединения детали с нанесенным клеем должны запрессовываться в течение 16 дней после нанесения клея. Время отверждения клея − 24 ч, а полное отверждение наступает через семь дней.

Рабочая температура клея «Дорус ФД 150/6 Плюс» и обрабатываемых деталей должна составлять минимум +16 °С для достижения оптимального качества склеивания. Более низкие температуры ведут к повышению вязкости клея. Клей наносится с помощью специального пистолета-распылителя (диаметр сопла − 1,8−2 мм). Для обеспечения наибольшей прочности склеивания детали с нанесенным клеем должны запрессовываться в течение трех дней после нанесения клея. Рекомендуемая температура активации должна быть достигнута как на пласти детали, так и на кромке в момент прессования. Готовые детали достигают максимальной термостойкости лишь спустя три дня. Тест на термоустойчивость готовых деталей должен проводиться лишь спустя семь дней.

ООО «Тул Лэнд» (партнер компании Durante & Vivan, Италия) предлагает отечественному потребителю однокомпонентный клей Dudipur D 51, специально разработанный для облицовывания рельефных поверхностей из материалов на древесной основе (ДСП, ДВП, в том числе MDF) ПВХ-пленками в мембранных прессах. Характеризуется отличным термореактивным свойством, используется без каких-либо добавок.

ООО «Свифт Кемикал» (официальный дистрибьютор компании Forbo Adhesives) предлагает ПУР-клей swift tak 4410 и новое поколение ПУР-клеев для мембранно-вакуумного прессования − наноклей swift tak 4310. Как сообщила менеджер компании «Свифт Кемикал» Мария Летуновская, «благодаря чрезвычайно малой величине молекул этот наноклей может проникать в мельчайшие углубления, обеспечивая высококачественное клеевое соединение и предотвращая образование шагрени на поверхности плиты после облицовывания».

Таблица. Клеевые материалы для мембранно-вакуумного
прессования

Интерес для потребителей представляют однокомпонентные клеи производства компании Jowat AG марок «Йовапур 150.00», «Йовапур 150.50» и новая однокомпонентная дисперсия «Йовапур 150.90». Широкое применение тонких пленок и фасадов с высокоглянцевой поверхностью требует использования новых клеевых материалов, способных к активации при низких температурах. Именно для таких целей специалисты компании Jowat разработали клей «Йовапур 150.90» с температурой активации от 55 °С. При применении этого клея достигаются отличные результаты склеивания как при температурах реактивации в диапазоне 55−60 °C, так и при более высоких температурах в клеевом шве (75−80 °C).

ООО «Форатекс» для облицовывания плитных древесных материалов пленкой ПВХ предлагает жидкий 3D-клей PG540 для мембранно-вакуумного прессования. Он подходит для приклеивания тонкой ПВХ-пленки. Рекомендован для пистолета диаметром 2 мм. PG540 можно использовать как самостоятельно, так и с отвердителем (в пропорции 3−5 частей отвердителя на 100 частей клея).

ООО «Лека Пласт» является отечественным производителем клеевых систем. Производство ведется на основе европейского сырья, что обеспечивает стабильность высокого качества продукции. Основными партнерами компании являются немецкие химические концерны Bayer и BASF. Поставки на российский рынок высококачественных клеевых систем отечественного производства, по мнению руководства компании «Лека Пласт», дадут импульс для снижения цены конечного продукта (например, облицованной плиты). А это, в свою очередь, повлияет на конкурентоспособность российской мебели как на внутреннем, так и на внешнем рынке. Приоритетной задачей компании «Лека Пласт» является производство высококачественных клеевых систем для мебельной и строительной промышленности. Сегодня в линейке продукции компании для мебельной промышленности представлены три вида клея, предназначенных для облицовывания изделий в мембранно-вакуумных прессах. Это апробированные и готовые к использованию клеи: Lekoll MA − однокомпонентная полиуретановая дисперсия с высокой термоустойчивостью (90−120 °С); Lekoll MA_hv − предназначенная для использования на автоматических линиях облицовывания однокомпонентная полиуретановая дисперсия с высокой термоустойчивостью (90−120 °С); Lekoll MA_st − однокомпонентная полиуретановая дисперсия с более низкой, чем у вышеназванных видов, термоустойчивостью (75−90 °С). Сейчас на предприятии внедряется система качества ISO-9001 для клея.

По словам Руслана Асмаева, руководителя департамента региональных продаж компании «Лека Пласт», «при облицовывании необходимо обратить особое внимание на то, что во время вакуумного вытягивания и прессования в клеевом шве должна достигаться температура не ниже 60 °С для Lekoll МА, и 70 °C для Lekoll MА_st. При этих температурах обеспечивается реактивация клея на сто процентов. Температура прессования отличается от температуры в клеевом шве. Поэтому для клеев Lekoll рекомендуется при так называемом сухом прессовании измерять температуру на пласти, кромке детали и разных участках прессовочного стола при помощи температурных индикаторов (Testo либо Tele-T-Profiler)».

Екатерина МАТЮШЕНКОВА

Автор выражает благодарность специалисту ООО «Единая клеевая компания» Михаилу Тарасенко и продукт-менеджеру ООО «Группа „ХОМА“» Екатерине Красновой за помощь в подготовке материала

Клеевые материалы для мембранно-вакуумного прессования. Часть 2. Двухкомпонентные клеи

Литература:

1. Mario Beyer. Adhesion properties of MDF furniture fronts coated with thermoplastic foils/ M. Beyer, I. Fuchs, S. Wenk// Interior surfaces conference proceedings. − 2007. − P. 109−116.
2. Reinhard Huber. 3D Thermoform-lamination: High-gloss solution from Burkle//Interior surfaces conference proceedings. − 2007. − P. 117−122.
3. Дж. Шилз. Клеящие материалы. Справочник. Пер. с англ./Пер. Ю. А. Гаращенко и др.; Под ред. В. П. Батизата. − М.: Машиностроение. − 1980.- 360 с., илл.