ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ХВОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ НА БЛЕСК ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
Мелешко А.В., Романова С.С. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
The studies of check of unevenness on a surface of a paint coating are introduced in the article. The optical method of measuring mirror component of a reflected luminous flux from a surface of coating lengthways and across fibres of wood was used.
Подготовка поверхности древесины к формированию лакокрасочного покрытия (ЛКП) оказывает большое влияние на расход лаков и эмалей и декоративные свойства покрытия (цвет, блеск и т.д.). Качество и свойства покрытий в большей степени зависят от природы отделываемой поверхности (подложки). Важную роль в подготовке поверхности изделий из древесины играет ее шероховатость, которая вызвана неровностями анатомического строения после перерезания полостей клеток при механической обработке древесины (вмятины, микротрещины, ворсистость и т.д.).
Использование традиционных органорастворимых лакокрасочных материалов (ЛКМ) не приводит к существенному набуханию поверхности, а изменение шероховатости поверхности определяется в основном поднятием ворса и дефектами покрытия в виде кратеров, пузырей т.п. Устранение данных дефектов достигается операцией промежуточного шлифования.
При использовании водоразбавляемых ЛКМ, которые находят все большее применение в технологии защитно-декоративных покрытий, входящая в их состав вода, как полярная жидкость, вызывает набухание поверхности. В большей степени это наблюдается на хвойной древесине, так как она имеет анизотропное строение. Древесина ранней зоны годичного слоя имеет меньшую плотность, чем древесина поздней зоны, поэтому при взаимодействии поверхности древесины с водой происходит не только поднятие ворса и увеличение шероховатости, но и ее неравномерное набухание (в ранней зоне до 230 мкм, в поздней зоне до 210 мкм [3]), при этом образуется волнистость на поверхности древесины, что в свою очередь может влиять на блеск лакокрасочного покрытия.
Предварительная подготовка поверхности изделий из древесины предусматривает величину шероховатости Rmmax для деталей мебели и столярно-строительных изделий до 16 – 32 мкм по ГОСТ 7016-68. Однако, как бы качественно не была подготовлена поверхность изделия, при взаимодействии ее с водными лакокрасочными материалами происходит изменение параметров поверхности. Шлифование, связанное с выравниванием поверхности покрытия на древесине, может приводить к удалению грунтовочного слоя, а при формировании многослойного покрытия это может привести к перерасходу ЛКМ.
Уменьшение влияния шероховатости подложки на блеск покрытия может быть достигнуто за счет многократного нанесения ЛКМ, имеющего хороший розлив (способного выравнивать поверхность покрытия). При этом также известно, что при формировании многослойных покрытий после нанесения последующего слоя блеск покрытия возрастает [4], и данный эффект может быть использован для выравнивания блеска.
Блеск покрытий определяется фотоэлектрическим блескомером ФБ-2 по ГОСТ 896-69, при этом замеры производятся вдоль волокон древесной подложки. Вопросы влияния шероховатости подложки на блеск и, соответственно, на качество покрытий, а также изменения показателя блеска вдоль и поперек волокон для хвойной древесины не достаточно изучены.
Целью исследований являлось изучение изменения блеска лакированной поверхности хвойной древесины при формировании многослойного покрытия водоразбавляемыми материалами.
Для достижения поставленной цели был использован оптический метод при помощи прибора блескомер ФБ–2, основанный на измерении зеркальной составляющей отраженного светового потока от поверхности ЛКП. При этом использовались специальные насадки с углами падения светового пучка 450, 600 и 850.
Известно [1, 2], что под углом 450 количество отраженного света зависит лишь от площади участков поверхности, которые отражают свет в главном направлении, и почти не зависят от высоты неровностей покрытия. Большая часть света при этом, проходя через прозрачную пленку, подвергается избирательному поглощению и отражению древесиной. Поэтому показания приборов зависят не только от структуры поверхности лакового покрытия, но и от цвета древесины. Для исключения влияния цвета подложки на блеск используется поправка в виде коэффициента 0,17 на диффузную составляющую. Зеркальное отражение по закону Френеля составляет 5 % при 450, и при увеличении угла падения эта величина повышается, что должно позволить расширить диапазон измерения и повысить чувствительность прибора.
Для каждого угла настройка осуществлялась на 100 ед. на пластинке из молочно-белого стекла марки МБС-20, входящей в комплект прибора. При этом установлено, что при угле 450 разница зеркального отражения на белой и черной (ультрафиолетовое стекло марки УФС-6) пластинах составляла 8 ед., при 600 – 3 ед., а при 850 оба составляют 100 ед. При этом можно предположить, что при увеличении цвет подложки не влияет на величину зеркальной составляющей отраженного светового потока.
Для проведения исследований использовался матовый лак Супекрил фирмы Akzo Nobel и глянцевый акриловый лак отечественного производства МАСТЕР 130 (ЗАО «Стройкомплекс»). Исследования проводились на одно-, двух- и трехслойных покрытиях, сформированных на древесине сосны при нанесении материала толщиной пленки в жидком слое (ж. с.) 150 мкм (для каждого слоя). Сушка покрытия осуществлялась при 20 0С. Последующие слои наносились через каждые два часа без промежуточного шлифования поверхности. Полученные данные приведены на рисунках 1 – 2 (1х150 – однослойное покрытие, 2х150 – двухслойное покрытие, 3х150 – трехслойное покрытие).
Для сравнения показателей глянцевый лак МАСТЕР был нанесен на поверхность белой керамической плитки. При угле падения света 450 значение зеркальной составляющей, в зависимости от количества слоев, составляет от 84 до 90 ед. При увеличении угла падения прибор становится более чувствительным к неровностям на поверхности покрытия. Значение зеркальной составляющей при этом находится в пределах от 90 до 92 ед. (в зависимости от количества слоев).
Из рисунков видно, что при угле падения 850 разность между значениями зеркальной составляющей вдоль и поперек волокон увеличивается при большем количестве слоев от 2 до 7 ед. на поверхности матового лака (рисунок 1) и от 4 до 13 ед. на поверхности глянцевого лака (рисунок 2). Что еще раз подтверждает, что с увеличением угла падения светового пучка прибор становится более чувствительным к неровностям на поверхности покрытия. При этом зеркальная составляющая отраженного светового потока от поверхности покрытия также зависит от количества нанесенных слоев ЛКМ, так как поверхность покрытия выравнивается, становится более гладкой.
Рисунок 1 – Значение зеркальной составляющей отраженного светового потока, лак Akzo Nobel Суперкрил матовый
Рисунок 2 – Значение зеркальной составляющей отраженного светового потока, лак МАСТЕР 130 глянцевый
Следовательно, можно сделать вывод, что данный метод возможен в применении для сравнения блеска вдоль и поперек волокон древесины, что позволит количественно оценить влияние режимов отделки и изменение шероховатости поверхности подложки на блеск покрытий, сформированных на основе водных материалов.
Для контроля изменения шероховатости может быть рекомендован оптический метод с использованием специальной насадки с углом 850 на покрытии, сформированном глянцевым лакокрасочным материалом.
Литература
1. Жуков, Е.В. Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов [Текст]: учебник для вузов / Е.В. Жуков, В.И. Онегин. – М.: Экология, 1993. – 304 с.
2. Рыбин, Б.М. Технология и оборудование защитно – декоративных покрытий древесины и древесных материалов [Текст] : Учебник для вузов/ Б.М. Рыбин. – М.: МГУЛ, 2003. – 568 с.
3. Мелешко, А.В. Водопроницаемость лакокрасочных покрытий на хвойной древесине [Текст] / А.В. Мелешко [и др.] под ред. Е.А. Памфилова // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. трудов по итогам международной научно-технической конференции. Выпуск 18. – Брянск: БГИТА, 2007. – . – С. 121-125.
4. Мелешко, А.В. Блеск прозрачных многослойных покрытий на древесине [Текст] / А.В. Мелешко [и др.] // Технология и оборудование деревообрабатывающих производств: межвузовский сб. науч. тр. – СПб: СПбЛТА, 2002. – 172 с.