Ламинирование (в немецком языке Laminieren) означает «облицевание пласти». Вид облицовочного материала для употребления этого термина не имеет значения.
В России же ламинирование связывают только с одним из них – бумажными плёнками, пропитанными смолами (чаще всего меламиновыми) с неполной поликонденсацией. Процесс соединения облицовочной плёнки с материалом основы происходит в короткотактных прессах (Short cycle press или Kurz–Takt-Press) под воздействием высокой температуры (до 2400 С) и давления ( 2.0-6.0 МПа).
При этом плёнка приклеивается к основе, а смола, которой пропитана бумага, после окончательной полимеризации придаёт поверхности плиты свойства термореактивного пластика, имеющего высокую стойкость к механическим, термическим и химическим воздействиям. По действующим техническим условиям такие плиты имеют длинное название: «облицованные плёнкой на основе бумаг, пропитанных термореактивными смолами с низкой степенью отверждения», а в обиходе – «ламинированные».
Прессы для ламинирования
Первоначально для ламинирования использовались горячие многопролётные прессы, заимствованные из фанерного производства. Особенности пропиточных смол требовали, чтобы прессование начиналось холодными плитами пресса с постепенным нагревом их до рабочей температуры.
Поэтому после размыкания пресса плиты приходилось охлаждать. Кроме того, что эти операции требовали существенных затрат времени, необходимость отводить горячий теплоноситель, а потом вновь доводить его до рабочей температуры приводила к росту энергозатрат.
В 80-х годах прошлого века химическая промышленность освоила выпуск новых видов смол, которые позволили на современных предприятиях использовать для ламинирования полноформатных плит короткотактные прессы. Они способны выполнять от 180 и более циклов прессования в час.
Это сделало ламинирование коммерчески привлекательным видом отделки древесных плит. Короткотактные прессы представляют собой обычные гидравлические установки с обогревом плит, имеющие в основном один пролёт.
Некоторые фирмы выпускают двухпролётные прессы (Robert Burkle GmbH) с производительностью до 360 ламинированных плит в час и однопролётные прессы с увеличенной длиной (до 13 м), позволяющие одновременно загружать три полноформатных плиты (Henrich Wemhoner GmbH & Co.KG). Производительность их составляет до 225 циклов прессования.
На некоторых предприятиях применяются прессы непрерывного действия компании Hymmer Group. О них упомянем немного позже.
Гидроцилиндры позиционных короткотактных прессов располагаются в два ряда по ширине пресса. Их количество в каждом ряду зависит от длины пресса и составляет от 6 до 14 шт.
Одним из тех важных параметров процесса прессования, которые влияют на качество поверхности ламинированных плит, является равномерность распределения температуры и давления по площади плиты. Для этой цели, чтобы избежать механических и температурных деформаций, плиты пресса имеют достаточно большую толщину.
Внутри плиты находятся каналы для теплоносителя, в качестве которого используется термомасло. Практика показала, что размещения этих каналов по центу поперечного сечения греющей плиты с направленным в одну сторону потоком теплоносителя не исключает температурные деформации греющих плит пресса, что в конечном итоге приводит к снижению качества покрытия.
Последние разработки в этой области предлагают размещать каналы как можно ближе к контактной поверхности и для более равномерного прогрева использовать две системы каналов. Вторая располагается ближе к противоположной стороне греющей плиты, теплоноситель в ней направляется в противоток по отношению к основной системе.
Такое решение даёт наиболее равномерное распределение температурного поля греющей плиты и исключает её деформацию. Современные прессы ведущих производителей имеют точно сбалансированные параметры системы прогрева плит в частности, соотношение толщины плиты и диаметра каналов, их форма и расположение, которые обеспечивают температурный баланс в течение всего цикла прессования.
Второе важное условие высокого качества плиты – это равномерное распределение давления по площади плиты. Особенно остро эта проблема возникает при необходимости облицевать плиты разных форматов.
Фирма Siempelkamp предложила увеличить количество цилиндров, уменьшив их размеры. Прессы Siempelkamp имеют четыре ряда цилиндров по 10-14 шт. в ряду.
Более равномерное распределение приложенных к греющей плите усилий позволило несколько снизить её толщину и соответственно энергозатраты. Цилиндры пресса объединены в группы, каждая из которых имеет возможность автономного управления.
Такое решение позволяет задействовать определённое количество цилиндров для каждого формата детали. Кроме того, автономное управление групп обеспечивает оптимальный режим прессования. Например, в начале цикла наблюдается более низкое давление по краям и в углах плиты.
Поэтому система управления пресса несколько увеличивает давление в соответствующих группах цилиндров. В ходе процесса давление в них автоматически выравнивается с учётом термических явлений в системе «греющая лента-деталь».
Равномерное температурное поле и распределение давления обеспечивает высокое качество поверхности даже на капризных тёмных декорах. Последние содержат в качестве красителя вещество, близкое к саже или графиту, которое ухудшает проникающую способность смолы и несколько затрудняет ламинирование.
Поэтому тёмные декоры пропитываются с некоторым запасом, чтобы компенсировать указанное воздействие указанного эффекта. Кроме того, на более тёмных декорах становятся заметны мельчайшие дефекты ламинированной поверхности, что увеличивает долю второго сорта при выпуске ламинированных плит, а значит и себестоимость первого сорта.
Ещё одно преимущество увеличения количества цилиндров – снижение рабочей высоты прессы, что уменьшает капитальные затраты на его монтаж и трудозатраты на обслуживание.
Современные короткотактные прессы способны выпускать продукцию с рельефной поверхностью. Тиснение, имитация текстуры древесины или других материалов на поверхности детали достигается с помощью специальных пресс-прокладок, которые через особый теплопроводный демпферный материал крепятся к плитам пресса.
Для этой цели применяются специальные поддоны и устройства для их быстрой смены. На отечественных предприятиях (например «Кронастар») часто используют два вида тиснения – PR или SE.
Оба имитируют текстуру дерева, PR – тиснение, состоящее из более длинных, но редких штрихов, благодаря чему оно заметно даже при слабом освещении. Структура SE – тиснение из коротких и частых штрихов, которое приятно на ощупь и хорошо имитирует поверхность дерева. Существуют и другие виды «под плитку», «под штучный паркет» и т.д.
Прессы непрерывного действия фирмы Hymmer Group представляют собой новый шаг в ламинировании древесных плит. Конструкция такого пресса включает две бесконечные стальные ленты на барабанах с устройствами, обеспечивающими необходимое давление и прогрев этих лент.
Фирма выпускает два типа подобных прессов. Первый – изобарные («мягкие») прессы, способствующие равномерному и постоянному распределению давления по всей площади плиты. Именно они применяются для ламинирования древесных плит (ДСП и МДФ).
Изохронные («жёсткие») прессы непрерывного действия предназначены для облицовывания сэндвич-панелей, пробковых панелей и др.
Пресс непрерывного действия оборудуется несколькими устройствами для подачи плёнки, которая находится в рулонах, для оперативной смены декора. Плиты в пресс подаются практически без зазора, поэтому её потери на поперечных кромках ничтожны.
Прессы фирмы Hymmer Group оснащаются специальным устройством для смены лент. Ресурс ленты, произведённой фирмой Berndorf Band, свыше 7 млн м2 ламинированной плиты. При одной и той же производительности с короткотактными, прессы непрерывного действия потребляют электроэнергии на треть меньше.
Линии ламинирования
Прессы, о которых шла речь выше, применяются в составе автоматизированных линий ламинирования, различающихся по производительности и степени автоматизации, но имеющих в своём составе практически одно и то же оборудование.
Линия ламинирования для небольших объёмов производства фирмы Robert Burkle GmbH включает устройство для укладки плиты на транспортёр с приспособлением для очистки поверхности плит, системы сборки пакета (укладки предварительно нарезанной по размеру плёнки). На некоторых линиях сборка пакета выполняется вручную.
Плёнка на поверхности плиты удерживается электростатическим способом. Для высокопроизводительных линий сборка пакета полностью автоматизирована и включает специальную систему для точного позиционирования плёнки и плиты в прессе.
Такая система необходима при выпуске тиснёных плит. Перед прессом система видеокамер регистрирует контрольные метки, напечатанные на декоративной бумаге, определяя точную позицию бумаги.
По найденному основному отклонению определяется общий вектор коррекции всего пакета. После регистрации этих векторов в системе становится возможным выравнивание всех следующих пакетов по прессовой прокладке.
Для этого, например, специалисты фирмы Siempelkamp разработали транспортирную ленту, подвижную в продольном и поперечном направлении. Таким образом, с точностью до 0.2-0.5 мм удаётся добиться совпадения структуры, задаваемой прессовой прокладкой, с синхронизирующими порами декоративного узора бумаг.
Выровненный пакет укладывается в пресс с загрузочной стороны в правильном положении и выходит с разгрузочной стороны пресса. При этом специальные серводвигатели и привод от зубчатого ремня обеспечивают быстрое, точное и воспроизводимое позиционирование.
Далее следует система загрузки, собственно пресс и система разгрузки пресса, система контроля, очистки и снятия свесов и устройство для охлаждения и укладки готовых плит в штабель.
Системы загрузки и разгрузки пресса работают синхронно, т.е. одновременно с загрузкой нового пакета готовая плита покидает пресс. Для смены пресс–прокладок (в том числе для тиснёных поверхностей) рядом с прессом размещается специальное устройство.
В составе пропиточных смол уже содержится разделительное средство, поэтому нет необходимости наносить его на поверхность пресс-прокладок. Однако их периодически приходится очищать. Способы очистки используют разные, но о них следует написать отдельно и более подробно.
Прессы непрерывного действия оснащаются устройствами подачи плёнки из рулонов и устройствами разматывающими (на входе) и сматывающими (на выходе) ленту (аналог пресс-прокладки) для получения тиснёной поверхности. Смена декоров и вида тиснения полностью автоматизирована (линия фирмы Hymmer Group). Эти устройства достаточно просто и точно синхронизируются системой управления линии для того, чтобы добиться совпадения структуры, задаваемой специальной лентой (аналог прессовой прокладки), с синхронизирующими порами декоративного узора бумаг.
В России наибольшее распространение получили линии ламинирования фирм Henrich Wemhoner GmbH & Co.KG, Robert Burkle GmbH, Hymmer (короткотактные прессы), групп Siempelkamp и Diffenbacher (Германия), Javor-Stroji (Словения). Оборудование для производства ламинированной плиты и ламинированных напольных покрытий выпускают также фирмы Longoni Roberto и Pagnoni Impianti (Италия), Biele S.A.(Испания). Хорошо себя зарекомендовали пресс-прокладки для короткотактных прессов фирмы Berndorf Band (Австрия).
Практически все производители линий создают их по техническому заданию заказчика с учётом его условий и объёмов производства.
В следующих публикациях планируется рассмотреть оборудование для пропитки плёнок, требования, предъявляемые к облицовочным материалам и плите-основе, а также затронуть практические вопросы эксплуатации линий ламинирования.
Сергей Афанасьев
Источник информации: журнал «Дерево.RU» № 1 (34) январь-февраль 2006 г.
http://www.derewo.ru/
