В зависимости от условий эксплуатации и назначения изделий применяются защитные, либо декоративные покрытия. Отделка подразделяется на прозрачную (при которой видна поверхность подложки) и непрозрачную. Частным случаем непрозрачной отделки является имитационная, при которой на отделываемой поверхности или покрытии воспроизводятся текстура и цвет разных пород древесины, а также различные рисунки.
Требования к защитно-декоративным свойствам покрытий
Окрасочная пленка покрытий столярно-строительных изделий, эксплуатирующихся в атмосферных условиях, должна обладать прежде всего водо- и влагопроницаемостью, предотвращающими влажностные деформации изделий при изменении влажности окружающей среды. Долговечность покрытий, т. е. их способность сохранять заданные свойства, зависит от их стойкости к ультрафиолетовому излучению, адгезии к древесине и от ряда других факторов. Требования к отделке столярно-строительных изделий определяются нормативно-технической документацией на изделия, а также ГОСТ 24404.
Оптимальная толщина лакокрасочных покрытий на изделиях из древесины должна быть не менее 60-80 мкм. Поскольку введение антисептика в окрасочный состав не предохраняет древесные материалы от поражения грибками при проникании влаги через дефектные места покрытия (или при высокой проницаемости окрасочной пленки), необходимо антисептирование поверхности самого изделия. Шероховатость лицевых поверхностей в изделиях под непрозрачную отделку должна быть не более (Rm max) 200 мм для лицевых поверхностей и 320 мм для нелицевых; под прозрачную отделку Rm max) - 60-80 мкм.
Подготовка поверхности
К подготовке поверхности относятся отбеливание, крашение, порозаполнение, шпатлевание и грунтование.
Крашение - это придание древесине новой окраски или равномерного цветового фона с сохранением ею текстуры при помощи различных красителей, пигментов и протрав. Наиболее распространено поверхностное крашение, при котором используют в основном водорастворимые синтетические красители для дерева от № 1 до 16. Концентрация растворов 2-5%.
Порозаполнение - обработка поверхности кольцесосудистых пород древесины вязкими порозаполняющими составами.
Шпатлевание - (местное и сплошное) выполняется для выравнивания поверхности древесины и маскировки вмятин, царапин, трещин и т.п. Консистенция большинства шпатлевок рассчитана на нанесение их шпателем. Для лучшего заполнения неровностей подложки сухой остаток шпатлевок должен быть выше, чем грунтов. При шпатлевании изделий, особенно эксплуатируемых в атмосферных условиях, необходимо избегать толстых слоев шпатлевок (более 0,3-0,5 мм), так как в процессе эксплуатации возможны усадка и растрескивание шпатлевки и, как следствие, разрушение покрытия. Нанесение красителей, порозаполнителей и шпатлевок производится вручную, распылением, на вальцевых и вальцоворакельных станках МШ1.03, ШПЩ
Крашение и порозаполнение применяются, как правило, при отделке мебели.
Грунтование древесины и древесных материалов осуществляется для улучшения сцепления (адгезии) лакового (окрасочного) покрывного слоя с подложкой; снижения расхода более дорогого покрывного окрасочного состава; изоляции воздуха, влаги и смол в древесной подложке, выделение которых при нанесении, сушке и эксплуатации окрасочного слоя может привести к его разрушению; повышения токопроводности поверхности древесных материалов при окраске в электрополе высокого напряжения.
Грунтовку можно наносить любым механизированным методом.
Грунтовочные составы отличаются от эмалей и красок повышенным содержанием пигмента (наполнителя) и, как правило, природой пленкообразователя.
В связи с отсутствием грунтовочных составов белого цвета при отделке столярно-строительных изделий в качестве грунтовок используются эмали или краски, а также допускается использование олифы.
Сушка лакокрасочных покрытий
Сушка лакокрасочных покрытий производится для отверждения окрасочного слоя и может осуществляться либо только путем испарения растворителей (материалы типа нитроцеллюлозных, перхлорвиниловых лаков и эмалей), либо за счет химических процессов окисления, конденсации и полимеризации (материалы типа масляных, алкидных, карбамидных, полиэфирных лаков и эмалей и т. д.). Процесс естественной (воздушной) сушки при 18-20°С большинства применяемых материалов весьма продолжителен (более 24 ч) и требует больших производственных площадей. Искусственная сушка - наиболее эффективное средство ускорения процесса образования покрытия.
По способу подвода тепловой энергии сушка подразделяется на конвекционную (передача тепла происходит при непосредственном соприкосновении окрасочного слоя с циркулирующим горячим воздухом); радиационную (при помощи облучения окрашенных изделий инфракрасными и ультрафиолетовыми лучами); за счет аккумулированного тепла предварительно нагретого конвекционным, терморадиационным или контактным способом изделия; отверждение зажелатинированного окрасочного слоя в прессах или прокаткой нагретыми вальцами.
По конструкции сушильные камеры можно разделить на два основных типа: тупиковые периодического и проходные непрерывного действия. Первые применяются на предприятиях с мелкосерийным производством.
Одним из перспективных методов сушки лакокрасочных материалов является отверждение под действием УФ-излучения (фотохимический способ сушки). При этом отверждение осуществляется за счет превращения УФ-излучения в тепловое в самом окрасочном слое, что значительно снижает энергетические потери и нагрев подложки. Оптимальная длина волны УФ-излучения равна 0,200-0,360 мкм. Светочувствительность окрасочных составов достигается введением в них фотоинициаторов - светочувствительной добавки, наиболее эффективными из них являются метиловые и изобутиловые эфиры бензоина, григонал-14 и др.
Отверждение УФ-облучением используется для прозрачных покрытий, в основном - полиэфирных. Однако успешный опыт применения фотохимического способа сушки пигментированных составов за рубежом и аналогичные попытки наших ученых создают предпосылки для расширения области его применения.
Сушка способом предварительного аккумулирования тепла
Этот способ сушки сочетает в себе достоинство терморадиационного отверждения (пленкообразование начинается от подложки) и исключает пузырение покрытия влагой и воздухом, содержащимися в древесной подложке. Метод эффективен при толщине покрытия до 80 мкм. Степень и продолжительность нагрева зависят от вида лакокрасочного материала и массы деталей. Для быстросохнущих окрасочных составов (карбамидных, водно-дисперсионных) достаточно поверхностного прогрева деталей в течение 40-90 с при температуре ТЭН 300-400°C или воздуха 170-180°C. При окраске эмалями продолжительность нагрева увеличивается до 2-5 мин. После нанесения краски необходима стабилизация (называемая также дегазацией или нормализацией) в вентилируемых необогреваемых камерах, где происходит удаление растворителя из отвердевающего окрасочного слоя.
Конвекционная сушка
Для нагрева циркулирующего воздуха в сушильных камерах используются паро- и электрокалориферы. Практика показывает, что при нагреве воздуха до 60-80°C экономически предпочтительнее паровые калориферы. Направление воздушного потока в проходных сушильных камерах - обратное движению конвейера с окрашенными деталями.
Терморадиационная сушка
При терморадиационной сушке инфракрасным излучением (терморадиация) передача тепла окрасочному слою осуществляется главным образом от подложки, которая нагревается за счет поглощения инфракрасных лучей. Нагреваясь снизу, окрасочный слой не препятствует удалению растворителей, что значительно ускоряет процесс отверждения по сравнению с конвекционной сушкой. При терморадиационной сушке окрасочных составов на древесине следует учитывать выделение влаги, воздуха и смол, содержащихся в подложке, а также коробление изделий при высоких температурах. При температуре на поверхности изделий 130°C и влажности хвойной древесины 14-15% критическая продолжительность сушки терморадиацией составляет примерно 2 мин: за это время смола в древесине не успевает расплавиться. Однако этого времени недостаточно для отверждения большинства применяемых окрасочных составов. Это обусловливает верхний предел температуры поверхности древесины при терморадиационной сушке, равно 60-80°C.
В качестве источников инфракрасного излучения используются ламповые, панельные и трубочные излучатели. Недостатком ламповых излучателей является низкий к.п.д. и короткий срок службы. Панельный излучатель, представляющий собой чугунную или керамическую плиту с вмонтированными в нее нагрвателями (или обогреваемую газовыми горелками), дает равномерно распределенный поток излучения, однако обладает большой инерционностью. Наиболее распространены трубчатые электронагреватели (ТЭН) с алюминиевыми рефлекторами НВС (ГОСТ 13268) с рабочей температурой поверхности нагревателя до 450°C.
При терморадиационной сушке изделий решетчатой формы (например, оконных блоков) энергия излучателей используется не полностью. Практика показывает, что применение комбинированной (терморадиационно-конвекционной) сушки для окрашенных изделий сложной формы нецелесообразно, поскольку продолжительность отверждения окрасочного слоя терморадиацией недостаточна для конвекционной сушки внутренних (экранированных от излучения) участков окрашенной поверхности, омываемой горячим воздухом. Энергоемкость электротерморадиационной сушильной камеры значительно выше, чем конвекционной.
