Процесс силиконизации бумаги

Процесс силиконизации начинается задолго до нанесения силикона — с подготовки бумажной основы. Пергаментная бумага производится из сульфитной или сульфатной целлюлозы. В процессе производства бумажное полотно подвергается обработке серной кислотой, которая частично растворяет поверхность волокон, делая бумагу плотной и непористой. Этот этап принципиально важен: именно структура основы определяет, насколько хорошо будет держаться силиконовое покрытие и сколько силикона потребуется для достижения нужных антиадгезионных свойств. Бумага-основа должна обладать высокой прочностью, размерной стабильностью, низкой пористостью и хорошей гладкостью. После отбеливания целлюлозы получается масса с высокой и стабильной белизной, содержание лигнина в которой сведено к следам.

Состав силиконовых систем

Силиконовое покрытие представляет собой сложную многокомпонентную систему. В её основе лежит полидиметилсилоксан (PDMS) — кремнийорганический полимер, который и обеспечивает антиадгезионные свойства. Однако сам по себе PDMS не образует прочной плёнки, поэтому в состав входят:

• Полимерная основа — гидроксил- или винил-терминированный полидиметилсилоксан.
• Сшивающий агент (кросслинкер) — например, метилгидрополисилоксан, который обеспечивает образование трёхмерной сетки при отверждении.
• Катализатор — платиновый катализатор (для аддитивной вулканизации) или оловоорганические соединения (для конденсационной вулканизации).
• Ингибитор — для контроля времени жизни силиконовой композиции до отверждения.

В качестве эмульгатора для производства силиконизированного пергамента часто используется поливиниловый спирт. Силиконовая эмульсия готовится путём смешивания этих компонентов в определённых пропорциях, при этом соотношение полимерной основы, катализатора и сшивающего агента может варьироваться в зависимости от требуемых свойств покрытия. Например, в одном из патентов указано соотношение эмульсионного силикона, катализатора и сшивающего агента как (8–10) : (1–3) : (1–3).

Типы оборудования для нанесения покрытия

Промышленные системы для нанесения покрытия на бумагу подразделяются на несколько категорий:

• Системы с термическим отверждением — стандартный метод, требующий нагрева до 120–150 °C.
• LTC-силиконы (Low Temperature Curing) — системы, отверждаемые при пониженных температурах (около 80 °C), что особенно важно для термочувствительных основ. Исследования показали, что LTC-силикон, нанесённый на стеклянную бумагу и отверждённый при 80 °C в течение 30 секунд, демонстрирует степень сшивки 95%.
• Системы с УФ-отверждением — для них используется инертная УФ-технология, при которой азот вытесняет кислород из реакционной камеры, предотвращая его вмешательство в радикальное отверждение силиконов.

Современные материалы для пищевого пергамента должны соответствовать строгим требованиям пищевой безопасности. Они не содержат растворителей и одобрены регулирующими органами, такими как FDA или соответствующие органы ЕС.

Материал наносится на бумажную основу с помощью специализированного оборудования. В производстве используются следующие методы:

Методы нанесения покрытия

• Шаблонное нанесение (blade coater) — наиболее распространенный метод для лабораторных и промышленных испытаний. Силикон наносится с помощью лезвия, прижимающего к поверхности бумаги, что позволяет точно контролировать толщину покрытия. Например, при давлении лезвия можно достичь количества силикона 1 г/м².
• Гравировальное офсетное нанесение (gravure offset coating) — силиконовая жидкость наносится с помощью двухвалкового устройства, при этом подложка движется с более высокой скоростью, чем гравировальный вал.
• Нанесение через многослойную завесу (multi-slot curtain coater) — высокопроизводительный метод, позволяющий достичь скорости нанесения 500–2000 м/мин.

Важно отметить, что для бумаги для выпечки используется менее 0,5 г/м² силикона на сторону, тогда как для релизных бумаг (например, для этикеток) расход может достигать 1–2 г/м² на сторону.

Силиконизация может быть односторонней или двусторонней. Двустороннее покрытие обеспечивает большую универсальность: лист не нужно укладывать «правильной» стороной вверх. При производстве силиконизированного пергамента на готовое высушенное полотно наносят силиконовое одностороннее, реже двустороннее покрытие.