ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ К ОТДЕЛКЕ И АДГЕЗИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
Ермачкова Н.А., Видалко А.Ю. (БГИТА, г.Брянск, РФ)
The analysis of various ways of preparation of wood to its furnish by liquid paint and varnish materials, and their influences on adhesion is made.
В настоящее время известен целый ряд систем покрытий и материалов для отделки деревянных поверхностей (отделочных материалов). Выбор определенной системы, в основном, зависит от назначения изделия, его конфигурации и, наконец, от модных трендов. Купить лаки, шлифовальные материалы, шпатлевку и другие необходимые материалы на сегодняшний день не представляет сложности, но важно правильно их применять.
Основное назначение отделочных лакокрасочных материалов – это защита поверхности изделия и придание ей красивого внешнего вида. Отделка изделий из древесины - сложный и многостадийный процесс, требующий тщательного исполнения с соблюдением технологических норм и правил. От качества лакокрасочного покрытия зависят не только его защитные свойства, но и общее впечатление о продукции.
Подготовка поверхности древесины к отделке связана с рядом специфических свойств древесины, которые необходимо знать и учитывать при выборе способа подготовки и материалов.
Древесина - очень гигроскопичный материал и может удерживать большое количество воды. Больше того, влажность незащищенной древесины меняется в зависимости от влажности окружающего воздуха. Оптимальная влажность воздушно-сухой древесины составляет 6-10%, в то время как свежесрубленная древесина содержит 40-60% воды. Сильно увлажненная древесина плохо впитывает применяемые при обработке химические средства, в результате чего ухудшается адгезия покрытий, наблюдается их отслаивание и растрескивание. Поэтому необходимо использовать только воздушно-сухую древесину.
Другой особенностью поверхности древесины является ее пористость. Глубина пор и их диаметр зависят от породы древесины. Наличие пор в древесине вызывает необходимость проведения при отделке дополнительной операции по их заполнению. После нанесения покрытия по необработанной древесине лакокрасочный материал проникает в поры (как говорят специалисты, «лак проседает»). Кроме того, воздух, находящийся в порах, проникает в пленку, и покрытие получается неровным. Для устранения этих дефектов применяют специальные порозаполнители и грунтовки, которые наносят перед окрашиванием или лакированием древесины.
Древесину мягких пород (осину, липу, ольху) перед покрытием уплотняют, нанося на поверхность слой грунтовки и шпатлевки. Такая обработка позволяет предотвратить возможное повреждение покрытия в процессе эксплуатации.
Подготовка новых деревянных поверхностей включает два вида подготовительных работ: столярную и отделочную. При столярной подготовке необходимо удалить сучки, засмолы, иначе смола пройдет через шпатлевку и краску и образует на поверхности неустранимые пятна.
Крупные, глубокие изъяны древесины заделывают деревянными вставками, мелкие - шпатлевкой. Но и в этом случае на поверхности останутся шероховатости и неровности, которые нельзя закрыть краской даже путем многослойной окраски.
Отделочная подготовка древесины заключается в создании максимально ровной и гладкой поверхности, обеспечивающей вместе с тем прочное сцепление красочной пленки с древесиной. Растрескивание, шелушение и отставание покрытия происходят, в основном, в результате нарушений технологии подготовительных работ.
Отделочная подготовка включает большое число операций, в том числе, обессмоливание (для древесины хвойных пород), грунтование, подмазку торцов, сплошное шпатлевание, шлифование (две последние операции при краснодеревных работах могут повторяться до 12-15 раз). После каждой операции обязательна продолжительная сушка.
Смолу удаляют, протирая поверхность древесины тампоном, смоченным, например, в 2%-ном растворе каустической соды или в скипидаре. При такой обработке одновременно со смолой удаляются жир и грязь, поэтому, так рекомендуется обрабатывать древесину не только хвойных, но и лиственных пород.
После обессмоливания и обезжиривания древесину просушивают на воздухе, и проводят дальнейшие операции. Для придания древесине более светлого цвета, выравнивания цвета по поверхности изделия и выведения пятен производят отбеливанание ее поверхности. Отбеливание можно проводить с использованием 15- 30%-го водного раствора пероксида водорода или раствора хлорной извести.
После столярно-отделочной подготовки поверхности лакокрасочным покрытиям придаются следующие свойства: адгезия покрытия к древесной подложке, твёрдость плёнки, внешний вид плёнки.
Адгезия - важнейшее свойство лакокрасочных материалов. От величины и стабильности адгезии зависят свойства покрытий, в том числе долговечность и защитная способность в условиях эксплуатации. Под адгезией подразумевают связь жидкой и твердой фаз на границе их раздела. Её оценивают работой, которую необходимо затратить для преодоления этих связей. Мера адгезии - адгезионная прочность, то есть прочность зоны адгезионного взаимодействия приведенных в контакт разнородных тел. Адгезионная прочность может быть непосредственно оценена лишь при разрушении адгезионного соединения. Факторами, благоприятствующими адгезии, является температура, длительность адгезионного контакта, давление. Введение пластификаторов и катализаторов, активация поверхности субстрата (древесины) способствуют улучшению адгезии.
Целью работы явилось исследование влияния различных способов подготовки поверхности древесины к отделке на адгезию лакокрасочных покрытий. Для проведения исследований применялись следующие лакокрасочные материалы: полиуретановый лак фирмы «IRURENA» (ИРУРЕНА, Испания) GOYLAKE A-263; полиуретановый грунт фирмы «IRURENA» (ИРУРЕНА, Испания) AZPIFOND F-208; красители фирмы «SAYERLACK» (Сайерлак, Италия) ХМ 8000/07 и ХМ 8000/87. В качестве образцов древесной подложки использовалась древесина ясеня (шероховатость поверхности не более 16 мкм). Подготовки подложки осуществлялась следующими способами: а)конвективным нагревом подложки до 60°С; б) обработкой поверхности древесины ацетоном; в) крашением красителем, растворённым в ацетоне; г)обработкой поверхности древесины ацетоном, затем крашение красителем, растворённым в ацетоне; д) крашением красителем, растворённым в ацетоне и воде (1:1); е) обработкой поверхности древесины ацетоном, крашение красителем, растворённым в ацетоне и воде (1:1).
Рисунок 1 – Адгезия покрытий к древесине при различных способах ее подготовки
Адгезия σА, МПа, лакокрасочных покрытий к древесине определялась методом равномерного отрыва цилиндров, сущность которого заключается в отрыве участка покрытия от древесной подложки в перпендикулярном к ней направлении и определении необходимого для этого усилия (ГОСТ 27325-87). Вместо рекомендуемого по ГОСТ 27.325-87 эпоксидного клея использовался клей «Супермомент». Результаты приведены на рисунке 1 (серым цветом в столбиках отмечен доверительный интервал).
Результаты исследований показали, что физико-химическая подготовка поверхности древесины ясеня к ее отделке полиуретановыми лакокрасочными материалами по-разному влияет на адгезию готовых покрытий. Адгезия покрытий на образцах, предварительно нагретых до температуры 60°С, а также покрашенных красителем, растворённым как в ацетоне так и в смеси ацетона с водой, несколько ниже, чем у образцов, принятых за базовый вариант (без какой-либо обработки древесины).
Адгезия на образцах, поверхность древесины которых была обработана ацетоном, значительно выше, чем у образцов, принятых за базовый вариант. Вероятнее всего, это объясняется тем, что ацетон повышает поверхностную энергию (поверхностное натяжение) древесины. Известно, что при увеличении поверхностного натяжения одного из контактирующих материалов наблюдается усиление адгезионного взаимодействия.
Список использованных источников
1 Онегин, В. И. Формирование лакокрасочных покрытий древесины / Под ред. А. А. Леоновича. – Л. : Изд-во Ленингр. Ун-та, 1983. – 148 с.
2 Рыбин, Б.М. Технология и оборудование защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов: учеб. для вузов / Б. М. Рыбин – М. : МГУЛ, 2003. – 568 с.