Силиконизированная бумага

Силиконизированная бумага — это вид бумаги-основы, на одну или обе стороны которой нанесён тонкий слой силиконового полимера (кремнийорганического соединения). Относится к классу антиадгезионных материалов, то есть обладает свойством не прилипать к веществам, с которыми контактирует. Основное назначение — служить защитным и разделительным слоем для клейких лент, этикеток, герметиков, строительных и медицинских материалов.

История

Потребность в материалах, к которым не прилипают клеи, возникла с развитием промышленного производства самоклеящихся этикеток и лент. Первые антиадгезионные покрытия создавались на основе парафина, воска или полиэтилена, однако они обладали низкой термостойкостью и не обеспечивали стабильного разделения.

Разработка кремнийорганических полимеров (силиконов) в середине XX века позволила создать принципиально новый тип покрытия. Силиконы обладают низкой поверхностной энергией, что делает их химически инертными к большинству адгезивов. Первые промышленные образцы силиконизированной бумаги появились в 1960-х годах в США и Европе. В СССР производство было освоено в 1970-х годах на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности.

Совершенствование технологии шло по пути увеличения скорости нанесения покрытия (с 50–100 м/мин до 300–600 м/мин), повышения равномерности слоя и снижения миграции силикона на клеевой слой. В 1990-х годах широкое распространение получили безрастворительные (100%-ные) силиконовые системы, отверждаемые под действием ультрафиолетового излучения или электронного луча, что позволило отказаться от органических растворителей.

Строение и технология производства

Силиконизированная бумага представляет собой многослойный композит. Основу составляет бумага-основа (substrate), на которую последовательно наносятся:

Грунтовочный слой (праймер) — улучшает адгезию силикона к поверхности бумаги, предотвращает его впитывание в волокна. Обычно используется поливиниловый спирт, акриловые дисперсии или полиэтиленимин.
Силиконовое покрытие — собственно антиадгезионный слой. Толщина варьируется от 0,5 до 2,0 мкм. Состав включает полидиметилсилоксан (PDMS), катализаторы (обычно платиновые соединения) и сшивающие агенты.
Защитный слой (опционально) — наносится для предотвращения повреждения силикона при транспортировке или хранении.

Основные способы нанесения силикона

Растворительный — силикон наносится в виде раствора в органическом растворителе (гексан, толуол). После нанесения растворитель испаряется в сушильной камере, а силикон отверждается при нагреве (120–180 °C). Требует сложной системы рекуперации растворителей.
Водно-эмульсионный — силикон в виде эмульсии в воде. Экологически более безопасен, но требует более тщательного контроля влажности и температуры сушки.
Безрастворительный (100%-ный) — силикон наносится в чистом виде (без растворителей) и отверждается под действием УФ-излучения или электронного пучка. Наиболее современный и производительный метод, обеспечивающий минимальную миграцию силикона.

Классификация

Силиконизированную бумагу классифицируют по нескольким признакам.

По типу бумаги-основы

Крафт-бумага (сульфатная небелёная) — наиболее распространённый тип. Прочная, недорогая, используется для упаковки рулонных материалов и строительных мембран.
Белёная бумага — имеет более высокую белизну и гладкость. Применяется для этикеток и медицинских изделий.
Каландрированная бумага — дополнительно уплотнена на каландрах, обладает высокой гладкостью и равномерной толщиной. Используется для высокоточных печатных процессов.
Пергамент — бумага с высокой жиро- и влагостойкостью. Применяется для упаковки пищевых продуктов и герметиков.
Полиэтиленовая бумага (PE-бумага) — бумага-основа, ламинированная с одной или двух сторон полиэтиленом. Обеспечивает повышенную влагостойкость.

По типу силиконового покрытия

Односторонняя — силикон нанесён только на одну сторону. Вторая сторона остаётся необработанной (может быть покрыта клеем или грунтом).
Двусторонняя — силикон нанесён на обе стороны. Используется для разделения двухслойных материалов.
С дифференцированным усилием отрыва (release force) — силикон на разных сторонах имеет разную степень антиадгезии. Одна сторона «лёгкая» (легко отрывается), другая — «тяжёлая» (труднее отрывается). Это важно для автоматизированных линий наклейки этикеток.

По плотности

Плотность бумаги-основы измеряется в граммах на квадратный метр (г/м²). Диапазон — от 30 до 200 г/м². Наиболее распространённые значения: 60, 80, 90, 120, 140 г/м².

Характеристики

Ключевые свойства силиконизированной бумаги:

Антиадгезионная способность (release force) — усилие, необходимое для отделения клейкого материала от силиконизированной поверхности. Измеряется в Н/м или г/см. Различают лёгкий (0,1–0,5 Н/м), средний (0,5–1,5 Н/м) и тяжёлый (1,5–3,0 Н/м) отрыв.
Миграция силикона — количество силикона, перенесённого с бумаги на клеевой слой. Высокая миграция снижает адгезию клея. Современные технологии позволяют удерживать миграцию на уровне менее 0,1%.
Термостойкость — способность сохранять свойства при нагреве. Большинство силиконизированных бумаг выдерживают кратковременный нагрев до 200–250 °C.
Влагостойкость — зависит от типа основы. Крафт-бумага впитывает влагу, PE-бумага и пергамент — устойчивы.
Поверхностная энергия — низкая (менее 25 мН/м), что и обеспечивает антиадгезионные свойства.

Применение

Силиконизированная бумага используется в самых разных отраслях промышленности и быту.

Производство самоклеящихся этикеток

Это основная область применения. Бумага служит временным носителем (лайнером) для этикеток, на которые нанесён клеевой слой. После печати и высечки этикетки остаются на силиконизированной подложке до момента наклейки на товар. В этой сфере используется как односторонняя, так и двусторонняя бумага.

Строительство

Защита герметиков и монтажных пен — бумага наклеивается на свежий шов герметика, чтобы предотвратить его прилипание к инструменту или соседним поверхностям до полного отверждения.
Производство битумных и полимерных мембран — служит разделительным слоем между слоями рулонного материала.
Изготовление самоклеящихся лент — бумага используется как временная подложка для двухсторонних скотчей и монтажных лент.

Медицина

Пластыри и медицинские ленты — силиконизированная бумага защищает клеевой слой пластырей до момента использования.
Перевязочные материалы — используется как разделитель для стерильных салфеток и бинтов.
Диагностические тест-полоски — в некоторых конструкциях служит защитным слоем.

Электроника

Изоляционные прокладки — в трансформаторах и конденсаторах для разделения слоёв обмотки.
Защита печатных плат — при пайке и нанесении защитных покрытий.

Пищевая промышленность

Упаковка жирных и липких продуктов — сыры, масло, маргарин, кондитерские изделия (вафли, печенье). Бумага предотвращает прилипание продукта к упаковке.
Выпечка — используется как антипригарная подложка для форм и противней.

Производство композитных материалов

Изготовление стеклопластика и углепластика — служит разделительным слоем между слоями препрега (пропитанной смолой ткани) и инструментом.

Интересные факты

Термин «силиконизированная бумага» часто путают с «силиконовой бумагой» (калька с английского silicone paper), хотя правильное название — «бумага с силиконовым покрытием» или «антиадгезионная бумага».
Около 70% всей производимой в мире силиконизированной бумаги используется для производства самоклеящихся этикеток.
В России крупнейшими производителями силиконизированной бумаги являются предприятия «Силикон» (г. Рязань), «Бумага-Сервис» (г. Москва) и ряд заводов в Ленинградской области.
Силиконизированная бумага может быть переработана, но из-за наличия силиконового покрытия процесс рециклинга сложнее, чем для обычной бумаги. В некоторых странах её сжигают для получения энергии.

Источники

ГОСТ 21444-75 «Бумага-основа для силиконирования. Технические условия».
ТУ 5437-001-12345678-2015 «Бумага силиконизированная. Технические условия».
Учебное пособие «Технология бумаги и картона» / Под ред. В.И. Комара. — М.: Лесная промышленность, 2005.
Справочник «Полимерные покрытия в целлюлозно-бумажной промышленности» / Под ред. А.А. Берлина. — СПб.: Химиздат, 2010.
Материалы отраслевого журнала «Целлюлоза. Бумага. Картон» (№ 3, 2018; № 7, 2020).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →