Грунтование и порозаполнение

Грунтование производят как при прозрачной, так и при непрозрачной отделке. В первом случае применяют прозрачные (столярные) грунтовки — нитрокарбамидные БНК, НК; полиэфирные ПЭ-0211, ПЭ-0155; эмульсионные на основе ПВАД и др., во-втором — непрозрачные (малярные) грунтовки: глифталевые ГФ-020, 138, поливинилацетатную ВЛ-02 и др.

Грунтовки — это составы, образующие нижний слой отделочного покрытия. Основное назначение грунтовок — снижение впитывающей способности подложки, сокращение расхода лаков, повышение качества отделки. Некоторые грунтовки имеют специальные функции — создание цветного фона под печать текстуры древесины, повышение электропроводимости древесины для последующего лакирования в электростатическом поле и др.

В состав грунтовок для древесины входят пленкообразователи, растворители, поверхностно-активные вещества и специальные целевые добавки.

В качестве пленкообразователей в грунтовках используют нитролаки, смолы синтетические (карбамидные, полиэфирные) и натуральные (канифоль), клеи (столярный, казеиновый, ПВА), олифу, в качестве растворителей — воду, спирты, скипидар, уайт-спирит и др. Поверхностно-активные вещества выполняют роль эмульгатора в том случае, когда в состав грунтовки входят вода и масло, а также способствуют лучшему растеканию грунтовки и впитываемо-сти в древесину. В качестве специальных добавок чаще всего применяют красящие вещества — красители и тонко измельченные пигменты.

Грунтовочные составы наносят кистью или тампоном, пневматическим распылением, накатом на вальцовых станках и наливом. Ручные методы нанесения применяют при мелкосерийном производстве или в мастерских по ремонту мебели и других изделий. При этом используют малотоксичные эмульсионные грунтовки.

Независимо от последующего вида покрытия (прозрачное или непрозрачное) грунтовки следует наносить только вдоль волокон древесины. При этом необходимо обращать внимание на равномерность покрытий по толщине по всей поверхности, особенно при грунтовании под прозрачное покрытие. Загрунтованные поверхности после сушки шлифуют абразивными шкурками зернистостью 4,5,

Пороз аполнение, выполняемое вручную, иногда включается в процесс прозрачной отделки деталей и изделий из крупнопористых пород древесины при ремонте или реставрации мебели и других изделий.

Порозаполнители — это составы, которые, в отличие от грунтовок, не только формируют начальный слой отделочного покрытия, но и заполняют поры двересины крупнопористых пород, таких, как дуб, ясень, орех. Они представляют собой суспензии наполнителей и пигментов в растворах смол и высыхающих масел с добавкой сиккативов (веществ, ускоряющих высыхание масел). Такая суспензия должна обладать стабильностью, т. е. не расслаиваться при употреблении, легко растираться по поверхности древесины и заполнять ее поры. Излишки порозаполнителя должны легко удаляться с поверхности. При высыхании порозаполнитель должен давать возможно меньшую усадку. Примерный состав такого порозаполнителя следующий (% по массе): олифа натуральная — 35; уайт-спирит — 4,5; керосин — 3; 5%-ный водный раствор буры — 5; трепел (наполнитель) — 52,5.

Водный раствор буры служит эмульгатором состава, керосин — для лучшего удаления излишков порозаполнителя.

Масляные порозаполнители пригодны под шеллачные и нитро-целлюлозные лаки, лаки кислотного отверждения и непригодны под парафинсодержащие полиэфирные лаки. Их основной недостаток — длительное время высыхания (от 2 ч и более) и дефицитность пленкообразователя — натуральной, олифы.

При нанесении порозаполнителя с помощью поролоновой губки производят его втирание равномерно по всей поверхности, затем удаляют излишки, тщательно протирая поверхность мешковиной поперек волокон древесины.

Шпатлевание

Шпатлевание — выравнивание поверхности древесины шпатлевками в процессе непрозрачной отделки. Шпатлевки — смесь пигментов, минеральных наполнителей и связующих веществ. Наполнителями в шпатлевках служат барий, кремнезем, мел, тальк, каолин и др. В качестве связующих используют лаки, клеи, олифы.

Шпатлевки подразделяются на густые, предназначенные для заполнения местных углублений, трещин, сколов (местное шпатлевание), и жидкие, применяемые для сплошного выравнивания поверхности (сплошное шпатлевание).

Шпатлевки должны быть однородными по консистенции, обладать хорошей адгезией как к древесине, так и к последующим слоям лакокрасочного покрытия, легко наноситься вручную (шпателем) или распылением, образуя ровное покрытие, не подвергающееся растрескиванию и значительной усадке, быть водостойкими и легко шлифоваться.

В производстве мебели и других изделий наибольшее распространение получили быстросохнущие нитроцеллюлозные шпатлевки НЦ-0038, НЦ-008 и др. Они содержат около 70% сухих веществ, применяются для заделки мелких дефектов и сплошного шпатлевания поверхности под нитроэмали. Время сушки при температуре 18...20 °С — 2,5 ч. Шпатлевки токсичны и пожароопасны, что обусловлено свойствами входящих в их состав растворителей: бу-тилацетата, толуола, ацетона и др.

Клеевые шпатлевки применяют в основном для местного шпатлевания. Их готовят на месте потребления путем смешивания наполнителей (плавленый мел, древесная мука и др.) с 30—35%-ным раствором столярного или казеинового клея. Для придания шпатлевке большей пластичности и прочности в нее добавляют олифу в количестве 15...20% от массы клеевого раствора.

Клеевые шпатлевки имеют хорошую адгезию к древесине, быстро сохнут, но покрытия их более хрупки и неводостойки. Применяются под любые краски и эмали.

Масляные шпатлевки водостойки, но медленно сохнут и имеют недостаточную адгезию к древесине. Применяют их под масляные краски и эмали. Приготовляют на месте потребления путем смешивания измельченного мела с клеевым раствором и олифой.

Нитроцеллюлозные, клеевые и масляные шпатлевки содержат значительное количество летучих растворителей и поэтому дают большую объемную усадку при высыхании. Вследствие этого они требуют неоднократного нанесения для выравнивания поверхности.

В этом отношении преимуществом обладают шпатлевки на основе синтетических смол: карбамидные, полиэфирные, эпоксидные и др. Их отверждение происходит в результате полимеризации под действием отвердителей. Жизнеспособность ограничена (1,5—3 ч). Наносят их преимущественно на древесностружечные плиты под эмалевые покрытия.

При местном шпатлевании густые пастообразные шпатлевки наносят вручную шпателем — тонкой металлической пластиной с заостренной кромкой. Глубокие неровности (заколы, вмятины, трещины и т. п.) заполняют многократно, так как в результате усадки углубления оказываются не совсем заполнены. После высыхания зашпатлеванные места шлифуют шкуркой зернистостью 5, 6.

Сплошное шпатлевание выполняют шпатлевками более жидкой консистенции вручную или механизированными способами — распылением, наливом, вальцами. При ручном нанесении, которое производят сначала кистью, а потом шпателем (удаление избытков шпатлевки), трудно добиться равномерности слоя, особенно на больших поверхностях. Чаще всего применяют метод распыления или налива.

При нанесении распылением и наливом вязкость нитрошпатлевок 45—60 с. Их наносят в два слоя с промежуточной сушкой и шлифованием.

Лакирование

Лаки представляют собой растворы пле-нкообразователей в органических растворителях. Пленкообразователи — это природные или синтетические смолы, масла, эфиры целлюлозы и др. Для обеспечения эластичности пленки в лак вводят пластификаторы. Кроме того, в лак могут вводиться отверждающие, матирующие добавки и другие компоненты.

Основное назначение лаков — получение прозрачных отделочных покрытий на древесине. Кроме того, их используют для получения пигментированных лакокрасочных материалов — эмалей.

Названия лаков и эмалей происходят от названия пленкообра-зователя: шеллачный лак, нитроцеллюлозный лак (эмаль), масляный лак (эмаль), полиэфирный лак (эмаль) и т. д.

Лаки на основе природных смол. Большинство природных смол — продукты выделения деревьев и кустарников; многие из них добывают только в странах с тропическим климатом: шеллак, сандарак, манильский копал и др.

Шеллак имеет вид чешуек от желтого до коричневого цвета. Он хорошо растворяется в спиртах и ацетоне, а также в растворах щелочей и солей борной кислоты, хорошо совмещается с нитроцеллюлозой и пластификаторами. В зависимости от концентрации шеллака в спирте различают шеллачные лаки (содержащие смолы 20— 30%) и шеллачные политуры (содержание смолы 8—15%). Приготовляют их растворением шеллака в этиловом спирте. Готовый раствор фильтруют через редкую шерстяную ткань. Для приготов-

ления лака используют 90—95%-ный спирт, а для приготовления политур — 85—89% -ный.

Покрытия, образуемые шеллачными лаками и политурами, обладают мягким блеском и хорошей адгезией к древесине, но невысокой твердостью, водо- и теплостойкостью.

Другие природные смолы используют в основном для приготовления лаков, применяемых для отделки музыкальных инструментов, а также покровных лаков в живописи.

Нитр о ц еллюлозныелаки — это растворы лакового коллоксилина (разновидности нитроцеллюлозы), смол, пластификаторов и других специальных добавок в смеси органических растворителей. В некоторых марках лаков отсутствуют пластификаторы (НЦ-224) или смолы (НЦ-314). Коллоксилин — высоковязкое и труднорастворимое вещество, поэтому его содержание в лаках ограничено и составляет 7-^15%. Смолы, входящие в состав нитролаков, увеличивают количество пленкообразователей в лаке, а также улучшают адг гезию и блеск лаковой пленки. От природы смолы (естественного происхождения или синтетическая) зависит процесс высыхания лака. Ес-' ли в лаке содержится природная смола (канифоль, окситерпеновая и др.), лак высыхает в результате испарения растворителей. К этому виду относится большинство нитролаков. Если в лак введена синтетическая смола, отверждение которой происходит в результате химической реакции в присутствии отвердителя, высыхание лака идет как за счет испарения растворителей, так и за счет полимеризации смолы. Такие лаки называют лаками кислотного отверждения, так как в качестве отвердителей в них применяют кислоты.

Летучая часть нитролаков состоит из эфиров (этилацетат, бу-тилацетат), спиртов (этиловый, бутиловый), ароматических углеводородов (толуол, ксилол) и других растворителей.

Нитролаки характеризуются невысоким содержанием пленкообразующих веществ (сухим остатком) — 24 — 33 %, которое снижается при разбавлении лаков до рабочей вязкости. Более высокий сухой остаток имеют лаки горячего нанесения — НЦ-223, НЦ-228, НЦ-27, в которых рабочая вязкость достигается нагревом лака до 70—80 °С. В горячем виде лаки наносят краскораспылителем. Возможность нагрева до такой температуры обусловлена преобладанием в лаке растворителей с более высокой температурой кипения. Лаки горячего нанесения имеют более длительный срок сушки, что ограничивает их применение. Для получения лаковой пленки одной и той же толщины требуется наносить меньшее количество слоев лака горячего нанесения, чем холодного.

Особую группу составляют матирующие лаки — НЦ-223, НЦ-49, НЦ-241М. За счет введения в лаки матирующей добавки (сгеарат цинка), растворенной в ацетоне, которая при испарении ацетона выпадает в осадок на поверхности покрытия, получаются матовые шелковистые покрытия, частично вуалирующие цвет и текстуру древесины.

Матирующие лаки обычно наносят на поверхность, предварительно покрытую прозрачным нитролаком.

Нитролаки применяют для отделки мебели и художественно-декоративных изделий из дерева. Они позволяют получать достаточно твердые и прочные покрытия, блестящие или матовые, светостойкие и морозостойкие (особенно лаки кислотного отверждения). Эти лаки сравнительно дешевы.

К недостаткам нитролаков следует отнести их высокую токсичность и пожароопасность, а в некоторых случаях и взрывоопасность, что обусловлено свойствами входящих в их состав растворителей.

Полиэфирные лаки разделяются на две группы: пара-финсодержащие и беспарафиновые.

Парафинсодержащие полиэфирные лаки представляют собой растворы ненасыщенных полиэфирных смол в стироле. Процесс плен-кообразования лаков происходит в результате процесса сополиме-ризации, протекающего между ненасыщенной полиэфирной смолой и растворителем — мономером стирола. Таким образом, стирол сначала является растворителем смолы, а затем в результате сопо-лимеризации входит в состав нового сополимера, т. е. твердой лаковой пленки. В результате процент пленкообразующих в пара-финсодержащих лаках весьма высок (до 96%), что и является основным достоинством этих лаков.

Для осуществления реакции сополимеризации в полуфабрикат-ный лак перед употреблением добавляют отвердитель, а для ускорения процесса — ускоритель реакции.

Для изоляции лакового состава от кислорода воздуха вводят раствор парафина в стироле. При нанесении полиэфирного лака парафин всплывает и образует на поверхности лакового слоя сплошную изолирующую пленку, предотвращающую окисление и улетучивание стирола. С отвержденного покрытия парафин удаляют шлифованием, после чего поверхность полируют пастами.

Парафинсодержащие полиэфирные лаки являются многокомпонентными, что усложняет их применение. Если все компоненты соединить в рабочую смесь, ее жизнеспособность составит лишь 30 мин, поэтому лакирование осуществляется двумя рабочими растворами: одним — из основы лака с инициатором, и другим — из основы лака с ускорителем реакции. Растворы смешиваются на поверхности изделия, что требует применения специального оборудования для нанесения лаков (двухголовочных лаконаливных машин, двухсопловых краскораспылителей).

Полиэфирные парафинсодержащие лаки образуют твердые, водостойкие, теплостойкие покрытия с зеркальным блеском или матовые. К их недостаткам следует отнести невозможность отделки ими профильных и вертикальных поверхностей, необходимость кондиционирования воздуха в отделочных цехах, высокую токсичность, горючесть. Парафинсодержащие полиэфирные лаки выпускаются двух марок: ПЭ-246 и ПЭ-265 (быстроотверждающийся).

Беспарафиновые лаки (ПЭ-232, ПЭ-247, ПЭ-250, ПЭ-251) содержат около 70% пленкообразователей, так как в их состав кроме полиэфирных смол и стирола входит раствор коллоксилина в летучих растворителях. Отсутствие парафина упрощает технологию нанесе-

ния лака, отпадает операция сошлифовывания парафинового слоя и нет необходимости соблюдать строгий температурный режим при его применении. Однако по прочностным и декоративным качествам беспарафиновые лаки уступают парафинсодержащим. Для получения покрытий с закрытыми порами требуется предварительная подготовка поверхности древесины порозаполнением или грунтованием.

Полиуретановые лаки образуют на древесине, поры которой остаются открытыми, высокодекоративные тонкие матовые покрытия, обладающие высокой твердостью, эластичностью, прочностью, стойкостью к истиранию, действию влаги, химикатов, повышенной температуры.

Полиуретановые лаки состоят из двух компонентов — полуфабри-катной основы лака и отвердителя, которые смешивают перед употреблением. Жизнеспособность рабочего раствора лаков 8—10 ч. Наносят лаки распылением и наливом. Толщина высушенной пленки — 30—40 мкм.

К недостаткам полиуретановых лаков можно отнести сравнительно невысокую светостойкость (со временем покрытия желтеют), высокую токсичность и пожароопасность.

Лаки алкидно-мочевинные кислотного отверждения, как и полиуретановые, образуют покрытия, характеризующиеся высокими эксплуатационными свойствами. Они представляют собой смесь растворов двух смол — мочевиноформальдегидной и алкидной в органических растворителях. Пленкообразование происходит под действием кислотного отвердителя — раствора соляной, серной или азотной кислоты. Сухой остаток лаков — .50%. В мебельном производстве применяют лаки МЧ-52 и МЛ-2111 (матовый).

Лак МЧ-52 поставляют в виде основы лака и отвердителя — 3,5—4%-ного раствора соляной кислоты в разбавителе РКБ-2 (смесь бутилового спирта и ксилола в соотношении 95 : 5). Этот же разбавитель используют для доведения лака до рабочей вязкости. Кислотный отвердитель вводят перед употреблением лака в количестве 7 мае. ч. на 93 мае. ч. лаковой основы. Жизнеспособность лака 4 ч, время сушки первого слоя 1—2 ч, последующих слоев — до 12 ч. Лак наносят вручную кистью, распылением и в электрополе высокого напряжения.

Лак МЛ-2111 — смесь двух компонентов: полуфабриката лака и кислотного отвердителя, которые смешивают перед употреблением в соотношении 10 : 1. Жизнеспособность лака — 24 ч, время сушки 2-т-З ч, сухой остаток — 50—54%. Лак наносят распылением или наливом.

Лаки кислотного отверждения огнеопасны и очень токсичны.

Ручными инструментами лаки наносят при выполнении единичных работ, ремонте изделий, когда отсутствует возможность механизации процессов. Медленно сохнущие и относительно вязкие лаки и эмали наносят кистью. При этом для нанесения и распределения по поверхности лаков и эмалей применяют короткие круглые кисти-ручники. Разравнивают нанесенный слой мягкими плоскими кистями с длинным волосом — флейцами. Флейц держат перпенди-

кулярно отделываемой поверхности и легкими движениями удаляют следы кисти.

Для нанесения быстро высыхающих маловязких смоляных (спиртовых) лаков кисти мало пригодны. Такие лаки обычно наносят мягким тампоном из ваты, обернутой редкой мягкой тканью (чаще всего марлей).

Пневматическое распыление — один из наиболее распространенных способов нанесения лакокрасочных материалов.

Рабочим инструментом для распыления служат специальные распылители, основная рабочая часть которых — форсунка, имеющая два сопла: материальное, из которого вытекает жидкость, и охватывающее его кольцевое сопло, из которого вытекает сжатый воздух (138).

Вытекающий с большой скоростью из кольцевого сопла форсунки / воздух создает перед материальным соплом зону разрежения 2, которая способствует засасыванию жидкости из материального сопла. В зоне 3 избыточного давления движущийся с большой скоростью воздух дробит жидкость на мельчайшие капельки и уносит их с собой в сторону изделия (зона 4). Попадая на отделываемую поверхность, частицы лака или краски сливаются и образуют сплошное покрытие. За зоной распыления 4 находится зона 5 образования тумана, где скорость частиц жидкости падает и они, не попав на изделие, витают в воздухе в виде туманного облака.

Лакокрасочные материалы наносят распылением в специальных камерах или кабинах, оборудованных вентиляцией. В состав кра-скораспылительной установки кроме краскораспылителя входят: компрессор, подающий сжатый воздух; красконагнетательный бак для подачи под давлением лакокрасочного материала; воздуховоды; масловодоотделитель для очистки воздуха и др.

Метод пневматического распыления универсален. Он позволяет наносить лакокрасочные материалы на детали и изделия любой конфигурации. Путем установки соответствующей головки на краскораспылитель можно получить плоский факел (при отделке пло-

ских деталей), или круглый (при отделке решетчатых изделий и кромок). Универсален метод и с точки зрения используемых отделочных материалов,

К недостаткам метода относится большой расход растворителей, связанный с необходимостью доведения материала до низкой рабочей вязкости — 25—35 с по ВЗ-4, а также большие потери (до 40%) материала на туманообразование. Потери на туманооб-разование происходят как вследствие выпадения частиц распыленной жидкости из струи воздуха (по краям факела), так и вследствие обтекания и отражения воздушной струи от покрываемой поверхности. Ударяясь о поверхность, воздух частично обтекает ее, частично отражается и образует встречные завихрения, увеличивающие туманообразование и потери распыленного лакокрасочного материала.

С целью уменьшения потерь растворителей лаки подогревают до температуры 70—75 "С, что позволяет также наносить их более толстым слоем, однако это значительно удорожает стоимость установок. Безвоздушное (механическое) распыление основано на том, что лакокрасочный материал подается под большим давлением. При выходе из сопла краскораспылителя развивается большая скорость струи краски, превышающая критическую, что приводит к распылению жидкости.

Метод безвоздушного распыления позволяет наносить лакокрасочные материалы повышенной вязкости. Покрытия получаются равномерной толщины с высоким блеском и хорошей адгезией. Потери материала снижаются примерно на 30% по сравнению с пневматическим распылением ввиду отсутствия туманообразования. Электростатическое распыление позволяет свести до минимума потери лакокрасочного материала, так как распыляемые частицы

заряжаются отрицательно, а поверхность изделия — положительно. Распыление лакокрасочного материала производится с помощью электромеханических распылителей в виде чаш, дисков или грибков с заостренным краем, установленных на подставках из электроизоляционного материала и быстро вращающихся от электрического или пневматического привода (139). К распылителям подводится высокое напряжение (120—130 кВт) отрицательного знака. В середину чаши (диска, грибка) подается распыляемая жидкость. Попадая на распылитель, жидкость получает заряд и под действием центробежных сил разбрызгивается кромками распы-

лителя. Одноименный заряд капелек способствует их взаимному отталкиванию и более тонкому распылению.

Распыленные и заряженные частицы движутся по силовым линиям электрического поля, осаждаются на изделие, и, растекаясь, образуют сплошное равномерное по толщине покрытие. Осаждение капли сопровождается стеканием с нее электрического заряда на изделие и с изделия на землю. Одним из важных условий осуществления данного метода является электропроводность поверхности изделия. Так как древесина — плохой проводник электричества, на изделия предварительно наносят токопроводящую грунтовку.

Для распыления в электрическом поле высокого напряжения применяют лакокрасочные материалы, растворители которых не образуют взрывоопасных паровоздушных смесей. Это чаще всего мочевино-алкидные и полиэфирные лаки. Процесс должен происходить в специальных камерах, исключающих возможность поражения обслуживающего персонала током высокого напряжения.

Основные достоинства этого метода: универсальность, т. е. возможность отделки изделий любой формы, высокое качество отделываемой поверхности, незначительные потери материала, возможность автоматизации процессов лакирования и окраски.

К недостаткам метода можно отнести низкую вязкость распыляемого материала (20 с по ВЗ-4) и связанное с ней низкое содержание сухого остатка в лаках и красках; ограниченный ассортимент лаков, пригодных для нанесения этим методом.

Метод налива — основной метод нанесения лаков и эмалей на плоские щитовые детали. Сущность метода заключается в том, что щиты с помощью ленточного конвейера проходят через плоскую завесу (струю) жидкого материала, который подается сверху из лаконаливной головки через щель и покрывает отделываемую поверхность равномерным по толщине слоем.

Принципиальная схема работы и общий вид лаконаливной машины показаны на 140. Вытекающая из лаконаливной головки плоская струя жидкости падает в лоток 8, откуда сливается в бачок 9 и насосом перекачивается снова в головку, образуя таким образом замкнутую систему циркуляции. Детали через завесу можно пропускать с различной скоростью, тем самым изменяя толщину наносимого слоя лакокрасочного материала.

По сравнению с пневматическим распылением способ нанесения лакокрасочных материалов наливом является более производительным, более экономичным в отношении расходуемых материалов, кроме того, при этом способе улучшаются условия труда.

Метод окунания применяют при отделке деталей обтекаемой формы (главным образом точеных). Изделия, закрепленные в специальные кассеты, погружают в ванну с отделочным материалом, затем поднимают из ванны и после стекания излишков материала направляют в сушильную камеру. Для получения покрытия, равномерного по толщине, опускание и извлечение изделий из ванны должно быть плавным, с определенной скоростью. Так, нормальной

скоростью окунания изделий в лакокрасочный материал с вязкостью 300—400 с по ВЗ-4 будет скорость, равная 0,2 м/мин, а скорость вытягивания — 0,1 м/мин. При большей скорости вытягивания на изделии образуются потеки, при меньшей — отделочный материал покроет изделие тонким слоем.

Для улучшения растекаемости и ускорения сушки покрытий детали предварительно подогревают до 50 °С. Для отделки окунанием применяют специальный нитролак ОД, имеющий 42—45% сухого остатка, или нитроэмали, содержащие не менее 40 % пленкообразующих. При этом наносят два слоя материала. Способ окунания может быть механизирован и при отделке мепких деталей мебели (ножек стульев, столов, шкафов и др.) весьма эффективен.