Деревообработка

Технология защитно-декоративных покрытий изделий их древесины

Незащищенная поверхность древесины под влиянием окружающей среды разрушается, загнивает, загрязняется и теряет естественный цвет. Для защиты изделия от воздействия окружающей среды и повышения его эстетических показателей на поверхности изделий создается прочный защитный и декоративный слой в виде пленки. Защитно-декоративное покрытие может быть прозрачным и непрозрачным. Прозрачные покрытия применяют в основном для поверхностей изделий, облицованных строганым шпоном из древесины ценных пород или декоративными пленочными материалами на бумажной основе. Непрозрачные покрытия, как правило, применяют при изготовлении изделий из малоценной древесины; для изделий, эксплуатируемых вне помещений; в производстве кухонной и медицинской мебели. Структура прозрачного и непрозрачного покрытий представлена на рис. 1.

Структура защитно-декоративных покрытий

Рис. 1. Структура защитно-декоративных покрытий: а – прозрачное покрытие; б – непрозрачное покрытие; 1 – слой лака; 2 – слой краски; 3 – сплошная шпатлевка; 4 – грунт; 5 – местная шпатлевка; 6 – порозаполнитель.

Защитно-декоративные покрытия образуют путем последовательного нанесения нескольких слоев из различных материалов, каждый из которых имеет различное назначение.

Готовые лакокрасочные составы включают в себя следующие компоненты:

1. Плёнкообразующие вещества

Основой лакового покрытия служат пленкообразующие вещества, главное назначение которых – создавать защитную и декоративную пленку на поверхности изделия. В производстве изделий из древесины в качестве пленкообразующих веществ находят применение многие материалы: природные и синтетические смолы, высыхающие масла, эфиры целлюлозы и др. Подавляющее большинство из них – полимерные материалы. Наибольшее применение нашли лаки на основе эфиров целлюлозы (нитроцеллюлозные) и ненасыщенных полиэфиров (полиэфирные).

Для образования непрозрачного покрытия в качестве основного пленкообразующего материала применяют краски и эмали.

2. Растворители и разбавители

Растворители и разбавители служат для доведения раствора до требуемой вязкости. Они не входят в состав сухого покрытия, а улетучиваются в процессе сушки. Наиболее часто в качестве разбавителей используются спирты, простые и сложные эфиры, кетоны, терпены, ароматические углеводороды и др. В практике чаще всего применяют растворители, в состав которых входят толуол, этиловый и бутиловый спирты, ацетон, стирол и т.п.

3. Пластификаторы

Это медленно сохнущие или невысыхающие составы. Пластификаторы вводят в лакокрасочные составы для придания им эластичных свойств. Наиболее часто в этом качестве выступают дибутилфталлат, касторовое масло, трикрезилфосфат.

4. Наполнители

Наполнители вводятся в лакокрасочные составы для увеличения их сухого остатка в целях экономии пленкообразующих веществ, для снижения усадки, для уменьшения впитываемости состава в подложку. Наполнители должны отличаться химической инертностью, не растворяться и не набухать в растворителе и пленкообразователе, в который они вводятся. В качестве наполнителя обычно применяют мел, тальк, каолин, шпат и т.п.

5. Красители, протравы, пигменты

Красители используют, чтобы изменить цвет древесины не закрывая его текстуры, чтобы сымитировать на малоценных породах видимость ценных, для выравнивания неоднородности цвета. Красители бывают водные, кислотные, спиртовые. Из природных красителей наиболее известна «ореховая морилка», «бейц» (на основе гуминовых кислот). Поренбейцы предназначены для поверхностного тонирования древесины ореха, красного дерева, ясеня, дуба и других пород. Преимущество поренбейцев — способность равномерно окрашивать древесину, не поднимая ворса. Они позволяют совместить операции крашения и грунтования.

Протравы – водные растворы солей металлов (железный купорос, медный купорос, хлористый кальций, цинковый купорос, английская соль и др.) При воздействии на древесину в результате химической реакции солей с дубильными веществами происходит окрашивание поверхностей. При травлении массив древесины прокрашивается на значительную глубину, а шпон – насквозь. Поэтому часто древесину специально насыщают танином, чтобы получить необходимый эффект. Лучше всего окраску воспринимает таниносодержащая древесина (бук, дуб, каштаны), хуже – древесина липы, березы, где танина значительно меньше.

Пигменты – нерастворимые красящие вещества, входящие в состав красок и эмалей. В качестве пигментов используют минеральные, синтетические, органические, металлические – охра, умбра, лазурь железная, ультрамарин, пигмент алый, краплак, бронзовая пудра, алюминиевая пудра.

Наибольшее распространение в производстве изделий из древесины получили нитроцеллюлозные, полиэфирные лаки и лаки кислотного отверждения. Нитроцеллюлозные лаки представляют собой растворы нитроцеллюлозы, смол и пластификаторов в смеси растворителей и разбавителей. Содержание сухих веществ колеблется от 10 до 40 %. Пленки нитролаков быстро затвердевают, имеют высокую прочность, эластичны, атмосфероустойчивы, хорошо шлифуются и полируются. Недостатком их является взрывоопасность растворителей и горючесть пленки.

Полиэфирные лаки представляют собой растворы ненасыщенных полиэфирных смол в мономерных растворителях с добавлением отвердителя, ускорителя и добавок. Они имеют высокий сухой остаток (65-90 %) и образуют покрытия с высокими физико-механическими свойствами.

Лаки кислотного отверждения приготавливаются на основе карбамидоили фенолоформальдегидных смол, пластифицированных амидной смолой.

Они имеют высокий сухой остаток (до 50 %), образуют водо- и теплостойкие пленки, хорошо шлифующиеся и полирующиеся.

Лакокрасочные покрытия бывают многослойными. Каждый слой наносится после высыхания предыдущего. Зачастую перед нанесением очередного слоя предыдущий слой подвергают шлифованию мелкозернистыми шкурками. Так как лаки и краски относительно дороги, для уменьшения их расхода при многослойных покрытиях для первых слоев употребляют более дешевые, специально предназначенные для первого нанесения составы, называемые грунтовками. При прозрачном защитно-декоративном покрытии грунтование должно быть выполнено так, чтобы грунт не закрывал текстуру и не изменял цвет древесины, поэтому грунтовочный состав также должен быть прозрачным. При нанесении защитно-декоративных покрытий на пористые поверхности грунтовочные составы готовят из пленкообразующего материала и порошканаполнителя. Грунтовочный состав втирают в древесину так, чтобы ее поверхность пропиталась раствором пленкообразующего материала, а порошок наполнителя оказался в порах древесины. Грунтовочные составы, содержащие наполнители, называют порозаполнителями.

При непрозрачном покрытии для уничтожения местных неровностей делают местное шпаклевание, т.е. заполняют неровности специальной пастойшпаклевкой. В некоторых случаях производят сплошное шпаклевание поверхности. В этом случае на нее наносят более жидкую шпаклевку, а после высыхания поверхность шлифуют. Шпаклевание в прозрачных покрытиях не допускается.

Нанесение лакокрасочных покрытий может осуществляться вручную и механизированным путем. Для ручного нанесения используют кисти, тампоны, губки, шпатели. Ручной способ не обеспечивает равномерного нанесения лакокрасочного материала и малопроизводителен, поэтому применяется лишь при очень малых объемах производства или при местном шпаклевании поверхности.

В настоящее время наиболее широкое применение получили механические способы нанесения лакокрасочных материалов: распылением, обливанием, вальцами, окунанием, протягиванием.

Одним из наиболее распространенных способов является распыление струей горячего воздуха (рис. 2). Основными недостатками этого способа являются большие потери лакокрасочных материалов и невозможность получения ровного и гладкого покрытия. Расход лака значительно сокращается, если распыление производить в электростатическом поле.

Эффективным способом нанесения лакокрасочных материалов на плоские поверхности является облив с помощью специальных лакообливочных машин (рис. 3). Принцип ее работы заключается в том, что вытекающая из головки через щель плоская струя лакокрасочного материала падает в лоток, откуда насосом через бак-отстойник вновь перекачивается в разливочную головку. Детали пропускаются через лаковую завесу конвейерами с регулируемой скоростью. Достоинствами этого способа является высокая производительность и отсутствие потерь лакокрасочного материала. На плоские покрытия лакокрасочные материалы можно наносить вальцами. Деталь прокатывается между парой вальцов, одновременно подающих и наносящих лакокрасочный материал. Толщина слоя лака, наносимого на деталь, регулируется шириной щели между питательными и дозирующими вальцами. С помощью вальцов можно наносить вязкие составы и получать тонкие покрытия.

Схема нанесения лака методом распыления Схема нанесения лака методом распыления

Схема нанесения лака методом распыления

Рис. 2. Схема нанесения лака методом распыления: 1 – форсунка; 2 – зона разрежения; 3 – зона избыточного давления; 4 – зона распыления; 5 – зона образования тумана.

схема лакообливочной машины

Рис. 3. Технологическая схема лакообливочной машины

Наиболее простым и достаточно производительным способом нанесения лакокрасочных покрытий является окунание, однако получать покрытия, равномерные по толщине, таким способом весьма сложно. Применять этот способ рекомендуется лишь для изделий обтекаемой формы. В производстве стульев его используют для крашения водными растворами красителей.

Для устранения неравномерности толщины покрытия при окунании детали можно вытягивать из ванны через отверстие, снабженное уплотнительными манжетами. Изменяя жесткость манжет и степень обжатия ими детали можно регулировать толщину слоя покрытия. Такой способ, получивший название протягивания, применим к деталям постоянного сечения, например, к карандашам. Обязательным условием при этом способе является непрерывная подача деталей торец в торец через ванну.

Отверждение лакокрасочных покрытий может осуществляться за счет испарения летучих растворителей или в результате химических реакций. В большинстве случаев эти процессы протекают одновременно. В практике для отверждения лаковых покрытий используют конвекционные и радиационные сушильные камеры. В камерах с конвекционным обогревом покрытия нагреваются теплом циркулирующего горячего воздуха, нагреваемого калориферами.

Нагрев покрытий в терморадиационных камерах происходит, в основном, за счет излучения, а конвекционные потоки нагретого воздуха играют второстепенную роль. Отверждение покрытия вызывается в них световым или ультрафиолетовым излучением или с помощью ускоренных электронов.

Отвержденные защитно-декоративные покрытия имеют некоторую шероховатость или волнистость, поэтому для повышения их декоративных свойств и прозрачности перед полированием производят выравнивание поверхности. Выравнивание поверхности производят двумя способами: шлифованием и разравниванием тампоном, смоченным растворителем. Шлифование производят на ленточных шлифовальных станках позиционного или проходного типа мелкозернистыми шкурками (№3-5) за два раза. Разравнивать тампоном можно только растворимые, например, нитроцеллюлозные покрытия. Для разравнивания нитролаковых покрытий выпускаются специальные жидкости, представляющие собой смеси растворителей различной активности.

Для получения зеркального покрытия его необходимо полировать. Полируют поверхности обычно пастами или жидкостями, растворяющими покрытие. Полирование покрытий производят на барабанных станках, рабочим инструментом которых служат мягкие барабаны, набираемые из дисков, изготавливаемых из технических тканей.

Барабанные станки могут быть позиционными с возвратнопоступательным движением полируемой детали относительно барабана или проходными с несколькими барабанами. Полировочную жидкую пасту при обработке на однобарабанных станках обычно наносят на полируемую поверхность. На многобарабанных станках применяют твердые пасты, плавящиеся от трения и нагрева при прижиме к поверхности вращающегося барабана.

После полирования пастами и полировочными жидкостями на поверхности остается масляная пленка, которая вызывает быстрое загрязнение из-за оседания пыли и окисления. Заключительной операцией при создании защитнодекоративных покрытий является удаление масла с полированной поверхности. Для этого поверхность обрабатывают мягким полотняным тампоном, смоченным специальным составом.

В последние годы все острее ощущается дефицит древесины ценных пород для производства строганого облицовочного шпона. В целях покрытия этого дефицита для облицовывания изделий из малоценной древесины или древесностружечных плит используют синтетические плёнки с облагороженной поверхностью, не требующие последующего нанесения защитно-декоративных покрытий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *