Что такое силикатный клей канцелярский: Силикатный клей: состав, свойства, где используется

типов клея, используемого в производстве гофрированного картона

28 марта 2015 г. по sanjayadhesives Оставить комментарий

Клей, используемый при производстве гофрокартона, можно классифицировать на основе сырья, используемого для его производства. Клеи можно условно разделить на три категории.

1. Силикат натрия
2. Синтетический клей
3. Клей на основе крахмала

1. Силикат натрия:

Силикат натрия, как клей, паста. Его использовали десятилетия назад, чтобы приклеить верхнюю бумагу к двухслойному вкладышу. Этот клей, также называемый жидким стеклом или жидким стеклом, имеет сильнощелочную природу. Высокая щелочность этого клея снижает долговечность производимой плиты.

Бумага изготовленного картона со временем полностью портится. Печать начинает исчезать и в конце концов исчезает.

Использование силиката натрия в качестве клея для гофрированного картона было запрещено во многих странах, включая Индию, для использования в фармацевтической и пищевой промышленности.

2. Синтетический клей :

Синтетический клей относится к клею, полученному из эмульсий на основе смол, таких как суспензия поливинилацетата в воде. Синтетический клей составляет мизерную долю на рынке производства картонных коробок из гофрированного картона. Fevicol является примером синтетического клея, используемого в производственном процессе.

Использование этого клея не очень популярно, поскольку он очень дорог и резко увеличивает себестоимость производства. Этот клей почти вдвое дороже клея на основе крахмала.

3. Клеи на основе крахмала :

Клей на основе крахмала относится к клею, полученному из крахмала, полученного из таких источников, как кукуруза и тапиока. Он приобрел большую популярность из-за экономичной стоимости и силы, которую он предлагает. В настоящее время это широко используемый клей в производстве гофрокартона.

Проблемы, связанные с поломкой машины, порчей бумаги и полиграфией при использовании клея на основе силиката натрия, устраняются при использовании клея на основе крахмала.

Использование этого клея проникает в бумажное волокно, увеличивая прочность картона.

Чем клеи на основе крахмала отличаются от синтетических клеев и какое влияние каждый из этих клеев оказывает на качество выпускаемой продукции, мы обсудим в следующем посте.

www.indianadhesive.com

Нравится:

Нравится Загрузка…

Категории: Клей, Клейкие основы (гофрированные коробки), Гофрированные коробки | Теги: клейкие основы, Коробка, клей для картона, основы для гофрированного картона, гофрокартон, клей для гофры, порошок гофрированной резинки, гофроагрегат, клей для гофрокартона, бумажный клей, клей для картонных коробок, клей для склеивания, порошок для склеивания резинки, крахмальный клей премиум-класса, крахмальный клей, крахмал клей | Постоянная ссылка.

Блог

на WordPress.com.

Верхняя

%d блоггерам нравится это:

Стекло-бумага-ламинаты: изучение методов производства, свойств и обсуждение возможностей

В этом документе рассматриваются различные способы комбинирования бумаги и стекла в качестве ламината и влияние на прозрачность.

 

Авторы: Роберт Гётцингер, Максимилиан Хилл, Сэмюэл Шабель и Йенс Шнайдер–128 (2021)

DOI: https://doi.org/10.1007/s40940-020-00144-4

 

Abstract

влияние на прозрачность. Ламинат в данном контексте означает слой бумаги, зажатый между слоями стекла, скрепленными клеем. Различные виды бумаги и клеев использовались для изучения потенциала ламинатов из стекла, бумаги и бумаги в отношении прозрачности и полупрозрачности. Эти ламинаты могут найти применение в строительстве зданий, безопасном стекле, печатной электронике и многом другом. Используя различные клеи и бумагу, качественные данные показали, что эпоксидная смола обеспечивает наилучшую прозрачность и наиболее эффективную адгезию.

Введение, мотивация и цели исследования

В связи с целями устойчивого развития важно увеличить использование возобновляемых ресурсов. Разработка технологий и открытие новых методов и материалов, которые позволяют нам строить из возобновляемых и перерабатываемых ресурсов, станут критически важным компонентом для дальнейшего роста.

Бумага является желательным строительным материалом; он имеет высокое соотношение жесткости к весу и может быть произведен с использованием возобновляемого ресурса, древесины. Именно поэтому проект «БАМП! Building with Paper» проводится в Техническом университете Дармштадта с 2017 года. В рамках этого междисциплинарного проекта создаются основы для того, чтобы сделать бумагу доступной в качестве строительного материала. Первые тематические исследования проекта, например. (Канли и др., 2019 г.), уже показали, что бумага имеет большой потенциал для использования в качестве строительного материала.

Стекло – это натуральный прозрачный материал, обладающий высокой жесткостью и износостойкостью. Стекло все чаще используется в строительстве и архитектуре и постоянно совершенствуется для различных применений (Schneider et al. 2016).

Несмотря на то, что бумага является материалом, который в долгосрочной перспективе зарекомендует себя в строительной отрасли, все еще необходимы фундаментальные исследования и стандарты для преодоления присущих ей недостатков, таких как чувствительность к влаге и долговечные технологии соединения. Целью усилий по созданию многослойных стеклянных материалов, содержащих бумагу, является защита бумаги, например, от влаги. С другой стороны, бумага увеличивает количество применений и универсальность стеклянных листов, начиная от затенения, защиты от птиц и дизайна интерьера. Также можно рассматривать функциональные бумаги, такие как печатная электроника и датчики, встроенные в бумагу. Другой мотивацией является использование (полученных в результате) свойств материала бумажно-стеклянных ламинатов, чтобы раскрыть потенциал этих композитов, который может привести к совершенно новым применениям. Также можно было бы улучшить пригодность таких ламинатов к вторичной переработке за счет соответствующей функционализации бумаги в композите.

Первая цель этой статьи — найти подходящий метод производства ламинатов из стекла и бумаги (рис. 1). На втором этапе должны были быть исследованы свойства различных комбинаций таких ламинатов. Внимание было уделено прозрачности испытуемых образцов путем соотнесения ее прозрачности со значением Шоппера-Риглера (SR) для бумаги. Затем будут использованы дополнительные небольшие демонстрации, чтобы показать характеристики ламинатов с разным качеством бумаги, чтобы повлиять на прозрачность и полупрозрачность. Полученные данные будут использованы в качестве введения в тему ламинатов из стекловолокна, чтобы можно было глубже погрузиться в предмет.


Рис. 1  Структура ламината из стекла и бумаги (GPL) – изображение в полный размер

Современное состояние

Бумага и стекло являются очень распространенными и очень широко используемыми материалами в различных отраслях промышленности. Однако ламинирование стекла и бумаги в виде многослойного ламината для создания ламината стекло-бумага (GPL) является относительно неизученной областью. Однако ламинаты из стекловолокна с рисовой бумагой используются для дизайна интерьера (Maxlen 2020). Понимание того, как бумага влияет на прозрачность GPL, является логичной отправной точкой. Целью этой статьи является определение влияния различных клеев и сортов бумаги на прозрачность этой бумаги.

Основная идея склеивания бумаги со стеклом не нова. Ламинирование рисовой бумаги между двумя листами стекла с использованием поливинилбутираля (ПВБ) или этиленвинилацетата (ЭВА) является обычной практикой (Verrage Glass and Mirror Inc. 2015). Этикетки на бутылках или банках являются хорошим примером склеивания стекла и бумаги в повседневной жизни. Существует большое количество различных клеевых систем для наклеивания этикеток на стекло. Сложность данной задачи обусловлена ​​стремлением создать сэндвич-структуру, которая была бы прозрачной, прочной и несущей нагрузку. Основная цель с точки зрения эстетики — создать GPL, не содержащую никаких включений воздуха (Wünsch 2017).

Бумажная промышленность использует клей на основе силиката натрия, или жидкое стекло, в качестве клея для различных применений, от бумажных трубок до более сложных гофрированных структур. Любке и др. выбрали сопоставимую компоновку и объединили стекло с бумажными сотовыми панелями, используя силикат натрия в качестве клея (Lübke et al.  2018). Жидкое стекло и другие дисперсионные клеи используются, например, при производстве бумажных сердечников (Herzau 2013). Широко используемый дисперсионный клей, поливинилацетат (ПВА), используется при ламинировании картона и гофрированного картона, производстве конвертов, коробок из гофрокартона, складных коробок, пакетов, мешков, рукавов, журналов и книг (Брокманн и др., 2005 г.). ). ПВА также является основой типичных клеев для дерева (Henkel 2017).

Такой клей для дерева (Henkel 2017) также был выбран в качестве эталонного клея в исследовании BAMP! проект. Этот клей был выбран из-за его широкой доступности и качества. Его можно наносить таким образом, чтобы он либо оставался только на поверхности, либо глубоко проникал в структуру бумаги. Клей обладает хорошей адгезионной способностью как в сухих, так и во влажных условиях.

ПВБ — это распространенный полимерный материал, используемый для многослойного стекла в таких областях, как строительство и автомобильная промышленность (Kuntsche et al.  2019).). Он используется в качестве ламинирующего клея между флоат-стеклом для повышения безопасности и сохранения его оптической прозрачности. ПВБ можно приобрести как в виде фольги, так и в жидком виде. Фольга чаще всего используется из-за ее простоты использования. Фольга также лучше, поскольку она может лучше гарантировать равномерное распределение PVB по желаемым поверхностям (Zhang et al. 2015).

Комбинация эпоксидной смолы с отвердителем приводит к получению термореактивного необратимого соединения с хорошими механическими, химическими и термическими свойствами. Эпоксидная смола используется в самых разных отраслях промышленности, включая электрические изоляторы высокого напряжения, электронику, включая светодиоды, и клеи (Wünsch 2017). Эпоксидная смола является предметом параллельных исследований бумаги как легкого конструкционного материала. Эти работы основаны на работах Крелинга (Kröling 2017).

Детали эксперимента

В ходе проведенных экспериментов варьировался тип используемой бумаги в зависимости от значения SR, тип клея и тестировались различные методы ламинирования, начиная от ручной сборки и заканчивая промышленными ламинирующими прессами.

Стекло

В экспериментах использовалось плоское стекло трех геометрий, все с прямоугольными призмами. Первыми были листы флоат-стекла из натрий-кальций-кремнезема номинальной толщиной 10 мм с длиной кромки 9 мм.5 мм. Во-вторых, предметные стекла для микроскопа из натриево-известкового стекла (Glaswarenfabrik Karl Hecht GmbH & Co KG 2020) (76 мм на 26 мм на 1,2 мм) использовались из-за их доступности для создания полных ламинатов. В-третьих, для имитации тонкого многослойного стекла использовались крышки предметных стекол микроскопа (24 мм на 32 мм на 0,13–0,17 мм). Плоскостность не измерялась.

Клеи

Были протестированы различные связующие вещества. Испытанные клеи включают воду, поливинилацетат (Ponal Classic (Henkel 2017)), силикат натрия (жидкое стекло, жидкость) (Panreac 2011), эпоксидную смолу (смола L-285, отвердитель LH-287), фольгу PVB (Eastman 2015) и 10 % PVB. в жидком растворе метанола (приготовлен в университетской лаборатории). Сначала была выбрана вода, чтобы определить, обеспечивают ли силы Ван-дер-Ваальса какую-либо полезную механическую адгезию. Во время испытаний использовалась стандартная водопроводная вода. Во-вторых, ПВА был выбран в качестве пригодного для повторного использования и возобновляемого клея. В-третьих, силикат натрия был выбран в качестве связующего из-за его широкого применения в промышленности в качестве клея. В-четвертых, были проведены испытания с ПВБ, потому что это стандартный клей для ламинирования стекла. Для целей этой бумажной фольги и жидкого ПВБ были испытаны, предполагая, что жидкая форма может легче поглощаться бумагой. Наконец, была протестирована эпоксидная смола, потому что она затвердевает в результате химической реакции, а не испарения.

Волокна и бумага

Двумя важными показателями прозрачности бумаги являются состав бумаги и качество используемых волокон. Копировальная бумага содержит минеральные наполнители. Из-за них бумага становится непрозрачной. В отличие от волокон минеральные наполнители не становятся прозрачными при пропитке бумаги другим веществом. Напротив, в прозрачной бумаге мало минералов, а волокна можно сильно измельчить (Reinhold et al. 2015) для достижения желаемой прозрачности. Соответственно, в исследования были включены одна стандартная копировальная бумага и одна стандартная прозрачная бумага, обычно продаваемые в канцелярских магазинах. Плотность двух упомянутых видов бумаги одинакова (копировальная бумага плотностью 80 г/м², прозрачная бумага плотностью 9 г/м²).0 г/м²). Дополнительные данные можно найти в таблице 3 в разделе результатов. Значения были измерены в соответствии со стандартами, перечисленными в Таблице 1.

Таблица 1 Список тестов и их стандартов — Полноразмерная таблица

Как упоминалось ранее, волокна в прозрачной бумаге могут сильно биться. Измельчение волокон влияет на помол, измеряемый в единицах Шоппера-Риглера (SR) (помол является мерой дренирования пульпы). Еще одним важным фактором является длина волокна (Reinhold et al. 2015). Чтобы исключить влияние промышленного производства бумаги, были изготовлены два типа лабораторных изотропных ручных листов в соответствии с DIN EN ISO 5269.-2 стандарт. Использовали эвкалиптовую пульпу и две разные степени измельчения, чтобы наблюдать влияние низкого значения SR и высокого значения SR на прозрачность. Первоначально целлюлоза была дефибрирована в лабораторном рафинере VOITH LR40 и измельчена до степени помола 28 SR. Для второго набора листов целлюлозу дополнительно взбивали, используя Valleybeater, пока она не достигла помола 80 SR. Valleybeater гарантирует медленное и нежное взбивание. Пульпу дополнительно охарактеризовали с помощью анализатора волокон. Данные можно взять из таблицы 2.

Таблица 2 Сравнение свойств целлюлозы бумаги, изготовленной в лаборатории —  Полноразмерная таблица

Также была создана серия демонстрационных бумаг. Эти бумаги не являются основной темой этой статьи и не тестировались, однако представляют собой важную веху для будущего этой техники. Три разных демонстрационных листа были изготовлены на экспериментальном формирователе листов, описанном Гетцингером и Шабелем в (Гетцингер и Шабель, 2019 г.).). Все три были произведены из северной беленой крафт-целлюлозы мягких пород (NBSK) с степенью помола приблизительно 26 SR. Рафинирование также проводилось на лабораторном рафинере VOITH LR40. Первая бумага была изготовлена ​​исключительно из целлюлозы с 0,3% волокон, окрашенных флуоресцентным красителем, используемым для оценки ориентации волокон в УФ-свете (см. рис. 5). Бумага имела плотность 60 г/м2.

Вторая бумага содержала 1 % переработанных углеродных волокон и имела удельную плотность 30 г/м2 (см. рис. 6 слева). Третья бумага состоит из трех полос. Левая внешняя полоса состоит из волокон черного цвета, средняя полоса состоит из одной части белых и одной части синих волокон, а правая внешняя полоса состоит из белых волокон (см. рис. 6 справа). Каждая полоска имела целевую плотность 50 г/м2. Способность производить бумагу с регулированием направления волокон является особенностью упомянутого выше экспериментального формирователя листов. Бумага с однонаправленной ориентацией волокон имеет потенциал для обеспечения необходимого армирования в зависимости от целей проекта.

Ламинирование

Для приклеивания бумаги к стеклянным подложкам использовались четыре различных стратегии.

В ходе первого испытания группа протестировала образцы при различных температурах, чтобы определить наилучшую температуру для отверждения образца. Вода, поливинилацетат и силикат натрия отверждались при 23 °C, 60 °C, 106 °C и 143 °C. Все образцы высушивают не менее 24 ч. Образец не подвергался значительному давлению, однако вторая пластина из флоат-стекла аналогичного размера и формы была помещена на подложку поверх ламината, чтобы предотвратить скручивание бумаги. Слой силиконовой бумаги предотвращал слипание между бумагой и вторым флоат-стеклом. И силиконовая бумага, и второй слой стекла были удалены.

Во время второй стратегии гидравлический пресс прикладывал давление 9,8 МПа в течение 5 мин к сэндвичу из стекла и бумаги, состоящему из подложки из флоат-стекла, бумаги, пропитанной клеем, силиконового листа и второй пластины из флоат-стекла, чтобы обеспечить плоскостность. Образец сняли с пресса, а затем поместили в печь при 60 °C на 24 часа.

Третья стратегия заключалась в использовании вакуумных пакетов. Адгезив, нанесенный с использованием этого метода, представляет собой эпоксидную смолу, так как эпоксидная смола активируется посредством химической реакции и не требует воздействия воздуха. Вакуумный пакет подходящего размера содержал стальную пластину с двухсторонней липкой лентой, к которой приклеивали подложку. Эпоксидную смолу перемешивали и помещали в эксикатор с вакуумными насадками. Вакуумирование эксикатора происходило 3 раза по 5 мин для удаления пузырьков. Отрезанные по размеру бумажные сегменты покрывались эпоксидным покрытием с обеих сторон, прежде чем располагались на подложке. Затем конструкция получила второй стеклянный сегмент, помещенный сверху и закрепленный на месте с помощью скотча. Рядом с каждым образцом укладывали полоски дышащей ткани, чтобы мешок не схлопывался и не перекрывал вакуум. Вакуумный насос Leybold DIVAC 2,4 л создавал вакуум 3 раза по 5 минут, давление не измерялось. После вакуумирования образец помещали в печь при 60 °C для отверждения на 24 часа.

Чтобы решить проблему пузырьков воздуха в бумаге во время нанесения кистью, бумагу сначала погружали в смолу, а затем вместе вакуумировали в эксикаторе. Затем ламинат был подготовлен, как описано выше, и был применен вакуум примерно на 1 час.

Четвертая стратегия включала использование машины для ламинирования Lamipress Vario (Fotoverbundglas Marl GmbH 2020) и PVB. ПВБ представляет собой клей на основе смолы, температура отверждения которого превышает 100 °C. Собранный образец помещается между большими силиконовыми листами, создающими герметичное уплотнение, и действует как вакуумный мешок. Опять же, дышащая ткань использовалась от вакуумной насадки до места расположения образца. Затем эта сборка была помещена в герметичную коробку. Lamipress сначала удаляет весь воздух из-под силиконовой крышки до — 0,9.0 бар в течение 20 мин при 40 °C. Температуру повышают до 150°С и прикладывают внутри бокса давление 1,0 бар в течение 20 мин, вакуум держат при -0,50 бар. Затем Lamipress выравнивает давление в области вакуума, и система охлаждается до комнатной температуры. При испытаниях с фольгированным ПВБ испытывались две конфигурации. В первом использовался один сегмент ПВБ между подложкой и нижней частью бумаги. Второй использовал два сегмента по обе стороны от бумаги, между стеклом (см. рис. 1). В случае образцов с жидким ПВБ бумага пропитывалась кистью, аналогично образцам с эпоксидной смолой.

Результаты и обсуждение

Свойства бумаги

Как и ожидалось, результаты прозрачности (таблица 3) показывают увеличение прозрачности с увеличением значения SR. Euka 28 имеет значение SR 28, что на 16,09% менее прозрачно, чем Euka 80, имеющее значение SR 80. Vallybeater фибриллирует волокна целлюлозы во время взбивания, позволяя волокнам укладываться более эффективно. Это подтверждается большей шириной волокна и более высоким процентом фибриллирования при повышенной степени помола, как показано в Таблице 2. Наблюдая за измерениями толщины, становится очевидным, что бумага с более высоким SR имеет толщину 890,5 мкм, что на 46,2 мкм тоньше, чем у бумаги с более низким значением SR, имеющей толщину 135,7 мкм.

Таблица 3. Результаты испытаний различных свойств бумаги —  Полноразмерная таблица

Следует отметить, что копировальная бумага имеет значительно более высокое содержание золы как при 525 °C, так и при 900 °C, чем все остальные протестированные виды бумаги. Как прозрачная бумага, так и листы Euka имеют содержание золы менее 2,5%. Для целей этого анализа прозрачная бумага будет сравниваться с лабораторными листами Euka 80 и Euka 28. Бумагой с наибольшей прозрачностью была прозрачная бумага со значением 76,85%. Это примерно в два раза больше, чем у Euka 28 (37,65%), и в три раза больше, чем у Euka 80 (21,56%). Таблица 4 показывает, что существует обратная зависимость между прозрачностью и толщиной бумаги. Более тонкая бумага имеет более высокую прозрачность. Прозрачность прозрачной бумаги является самой высокой, а также самой тонкой бумагой толщиной 75,35 мкм. Для сравнения, размер Euka 80 составляет 135,7 мкм, а размера Euka 28 89.0,5 мкм.

Таблица 4 Графическое представление данных в таблице 3 —  Полноразмерная таблица

Ламинаты

Все результаты и выводы, относящиеся к ламинатам, являются качественными и основаны на наблюдениях за детальным механическим исследованием и исследованием старения. ламинаты еще не могли состояться.

Использование воды было наименее эффективным из всех ламинатов, так как вода полностью испарялась и все связи легко разрушались при любой температуре.

При склеивании жидкого стекла и поливинилацетата возникли проблемы в процессе сушки. Когда оба куска стекла покрывали бумагу, воде было очень трудно вытекать, что создавало очень значительную зависимость от времени. Неравномерная сушка также привела к появлению на бумаге видимых структур напряжения. Качественные результаты показывают, что наилучшие результаты дает температура 60 °C. Более низкие температуры потребовали слишком много времени для отверждения (более одной недели). Использование гидравлического пресса не привело к заметному уменьшению количества и размера пузырьков между подложкой и бумагой. Это также не привело к значительному увеличению адгезии. Использование пресса приводило к диссоциации бумаги в большинстве тестов. Более высокие температуры привели к обесцвечиванию ПВА и силиката натрия. Поэтому растворы на водной основе далее не рассматривались.

Использование ПВБ в жидком растворе и эпоксидного клея оказалось наиболее эффективным. Фольга ПВБ недостаточно проникает в бумагу при плавлении. Невозможно работать только с одним слоем ламинации, но обе стороны бумаги должны быть покрыты фольгой, чтобы обеспечить достаточную адгезию к двум стеклянным поверхностям. Эпоксидная смола и жидкий ПВБ показали наилучшие результаты в отношении сведения к минимуму образования пузырьков воздуха, поскольку они способны проникать в мелкие поры бумаги. Пузырьки воздуха влияют на оптическое качество и структуру ламината.

Процесс Lamipress постоянно давал наилучшие результаты в отношении чистоты, однородности образцов и низкого образования пузырьков воздуха в образцах.

На рис. 2 показано сравнение ламинатов с копировальной бумагой и различными клеями. Становится ясно, что клей существенно влияет на прозрачность. Использование эпоксидной смолы делает бумагу для копирования намного более прозрачной, чем можно было бы ожидать, исходя из измеренных значений прозрачности бумаги. Даже с жидким ПВБ можно увидеть небольшую прозрачность. Повышенную прозрачность можно объяснить хорошим проникновением жидких клеев в бумагу по сравнению с плохим проникновением при использовании фольги PVB.


Рис. 2  Ламинат с копировальной бумагой. Слева: эпоксидная смола. Середина: два слоя фольги PVB. Справа: жидкий ПВБ. Толщина стекла 2·1,2 мм — полноразмерное изображение

Как и следовало ожидать, прозрачность готовых ламинатов является самой высокой при использовании прозрачной бумаги (рис.  3). Здесь как жидкие клеи, так и клейкая пленка демонстрируют высокую прозрачность. Картинка лучше всего получается с эпоксидной смолой.


Рис. 3  Ламинат с прозрачной бумагой. Слева: эпоксидная смола. Середина: два слоя фольги PVB. Справа: жидкий ПВБ. Толщина стекла 2·1,2 мм — Полноразмерное изображение

Те же наблюдения, что и описанные выше, можно сделать на лабораторной бумаге Euka 28. Удивительно, но на рис. 4 ламинат с бумагой Euka 80 имеет более низкую прозрачность, чем ламинат с Euka 28. Придает ли процесс ламинирования свойства, отличные от тех, которые полученные из бумажных измерений, требуют дальнейшего изучения.


Рис. 4 Ламинаты с листами из эвкалипта. Слева: Эпоксидная смола Euka 80. В центре слева: эпоксидная смола Euka 28. В центре справа: Euka 28 Двухслойная пленка PVB. Справа: Euka 28 Liquid PVB. Толщина стекла 2·1,2 мм — Полноразмерное изображение

Первые качественные измерения пропускания света подтверждают описанные здесь результаты чисто визуальными наблюдениями. Чтобы получить надежные данные и исключить граничные эффекты, необходимо изготовить дополнительные образцы большего размера.

Для всех наблюдений необходимо учитывать корреляцию с толщиной ламинатов и определять ее количество в дальнейших экспериментах.

На рисунке 5 показан ламинат с высокоориентированной бумагой, в которую были включены индикаторные волокна. В верхней части изображения видна хорошая прозрачность по отношению к тексту. По сравнению с черным фоном волокна и цвета не видны (в центре), но при включении УФ-света (внизу) цветные волокна хорошо видны. Эти волокна представляют собой пример произвольной функционализации, которую можно вводить в средний слой такого ламината из стекловолокна.


Рис. 5  Ламинат с ориентированной бумагой, индикаторными волокнами и эпоксидной смолой. Толщина стекла 2·1,2 мм. Нижний снимок, сделанный в УФ-свете — полноразмерное изображение

На рис. 6 слева показан результат с бумагой из углеродного волокна. Несмотря на черные карбоновые волокна, сохраняется хорошая прозрачность. Волокна едва видны. При необходимости пропорция углеродных волокон может быть увеличена без нарушения визуального восприятия. На многоцветной бумаге, показанной справа, в черной полосе видны следы проволоки от бумаги (черная полоса на изображении кажется темно-синей). Они вызывают образование пузырьков воздуха, которые затем нарушают визуальное впечатление. Для получения четкой картины необходимо оптимизировать процесс. Тем не менее, здесь можно успешно продемонстрировать, какие возможности существуют для использования бумаги из недавно разработанного формирователя листов.


Рис. 6  Слева: ламинат с бумагой из углеродного волокна и эпоксидной смолой. Справа: заламинировать трехцветной бумагой и эпоксидной смолой. Толщина стекла 2·1,2 мм – Полноразмерное изображение

Резюме и перспективы

Различные виды бумаги и клея использовались для изучения потенциальных возможностей ламинатов стекло-бумага в отношении прозрачности и полупрозрачности. Используемые клеи включали поливинилацетат (PVAc), силикат натрия, эпоксидную смолу и поливинилбутираль (PVB). Выяснилось, что наиболее эффективно использование ПВБ и эпоксидных клеев, активированных термопластическими или химическими реакциями.

Как описано в уровне техники, ПВБ обычно используется в качестве фольги. Однако результаты показывают, что использование фольги между стеклом и бумагой не приводит к достаточному проникновению в бумагу и, следовательно, к плохой адгезии. Поэтому рекомендуется использовать ПВБ в жидком виде. На одном из следующих этапов будет проверено, может ли сама бумага сначала быть предварительно пропитана жидким ПВБ, высушена, а затем расплавлена, чтобы взять на себя функцию фольги. По сравнению с обычными процессами это также может иметь преимущество в экономии материала PVB.

Можно показать, что на свойства прозрачности и полупрозрачности может влиять правильный выбор бумаги и клея в GPL. Это можно использовать для контроля падения света в архитектурных приложениях или даже в теплицах. Падение света можно специально контролировать, разумно комбинируя и перемещая ламинаты с различными свойствами прозрачности и полупрозрачности, как показано справа на рис. 6.

Стекло защищает слои бумаги внутри GPL от внешних воздействий. То же самое относится, конечно, ко всему, что наносится на бумагу перед ламинированием. Техника печати на бумаге очень зрелая и предлагает большое количество возможностей. Помимо печати исключительно в эстетических целях, возможна и функциональная печать, например, печатная электроника. Возможно, удастся интегрировать датчики на бумажной основе в стекло. Все это требует дальнейшего изучения.

Кроме того, на следующих этапах необходимо проверить, способны ли волокна перекрывать трещины в стекле. Это может быть применено в ламинированном безопасном стекле. Большой потенциал можно найти здесь в смесях синтетических волокон, таких как углеродные волокна и бумажные волокна (рис. 6 слева). Для этого потребуется точный учет механических свойств и механических свойств разрушения.

Первая идея, почему ламинаты из стекла и бумаги могут иметь преимущества, заключалась в повышении пригодности ламинированного стекла к вторичной переработке. Поэтому необходимы дальнейшие исследования, чтобы найти способ снова разделить ламинаты. Для подхода к решению потенциал можно увидеть в функционализации бумажных волокон.

Наличие данных и материалов

Данные доступны в PMV, TU Darmstadt.

Ссылки

Благодарности

Авторы этой статьи хотели бы поблагодарить Марселя Хёрберта (ISMD) за его помощь с Lamipress. Мы также хотели бы поблагодарить Николь Панцер (PMV), Андреаса Стригеля (PMV), Михаэля Драсса (ISMD) и Маттиаса Сила (MPA-IfW) за помощь в проведении экспериментов и проведении тестов.

Финансирование

Финансирование открытого доступа организовано и разрешено Projekt DEAL.

Информация об авторе

Авторы и филиалы

Институт бумажной технологии и машиностроения, Технический университет Дармштадта, 64283, Дармштадт, Германия — Роберт Гётцингер, Максимилиан Хилл и Самуэль Шабель, Технологический институт

5 Universität Darmstadt, 64287, Darmstadt, Germany — Jens Schneider

Автор, ответственный за переписку

Переписка с Robert Götzinger.