книги из ГПНТБ / Буглай Б.М. Технология отделки древесины учебник

шпаклевку силу прижима шпателя можно изобразить вектором Р. Силу можно разложить на вертикальную и горизонтальную со­

Механизированное нанесение и распределение по поверхности густого шпаклевочного состава может быть выполнено вальцами,

и механизация этой части операции трудностей практически не представляет. Сдвигание излишков и выравнивание поверхности шпаклевки вполне возможно шпателем, перекрывающим ширину детали и установленным под определенным углом к плоскости де­ тали. По данным Э. В. Алендорфа (МЛТИ), оптимальным для этого является давление прижима шпателя р = 0,5-ь0,8 кгс/см. Угол наклона к плоскости детали ср—60-^-70°.

Таким образом, логически возникает простая технологическая схема станка, показанная на рис. 62.

Опыт показывает, что для практической реализации этой схемы необходима разработка надежной системы периодической или не­ прерывной очистки шпателя от избытков накапливающейся под ним шпаклевочной массы. Без такого устройства под шпателем быстро накапливается избыток шпаклевки, загрязняющей концы и торцы поступающих под шпатель очередных деталей.

Известны зарубежные шпаклевочные станки, в которых такая задача очистки шпателя решена путем замены шпателя гладким хромированным вальцом, вращающимся навстречу поступающей под него детали 6 (рис. 63). Как и в рассмотренном ранее случае шпаклевка наносится вальцом 1, втирание и сдвиг (выглажива-

ниє) ее — вальцом 3. Встречным вращением вальца излишки шпак­ левки выносятся наверх, где счищаются раклем 4 и из-за малого зазора между наносящим и втирающим вальцами попадают на наносящий валец 1 для повторного нанесения.

Опыт показывает, что станкам с подобной технологической схе­ мой свойственны следующие недостатки: втирающий валец лишен упругости, свойственной пластинчатым шпателям; втирание и сдвиг шпаклевки происходит под очень малым углом к поверхности, когда вертикальная составляющая давления на шпаклевку очень велика, поэтому станок может успешно работать лишь на хорошо

откалиброваиных щитах. Кроме того, в результате встречного вращения втирающего вальца наблюдается захват им частиц шпаклевки и, как следствие этого, снижение качества покрытия.

Таким образом, техника механизированного шпаклевания еще нуждается в значительном совершенствовании.

Сходную технологическую задачу представляет собой и меха­ низированное порозаполнение. Как и при шпаклевании, в этом случае требуется нанесение и распределение порозаполнителя по поверхности, втирание порозаполнителя в поры и удаление излиш­ ков, так чтобы порозаполнитель оставался только в порах дре­ весины.

Очищенной от излишков порозаполнителя поверхностью деталь может опираться на подающие ролики. Это обстоятельство позво­ ляет применять для механизированного порозаполнения ту же тех­ нологическую схему, что и показанная на рис. 62, но с выполне­ нием операции не на верхней, а на нижней пласти детали. Тем самым устраняется основная трудность — удаление излишков на­ носимого состава; излишки порозаполнителя могут стекать вниз под действием собственного веса. Для втирания и удаления

излишков порозаполнителя в этом случае могут быть применены, более эластичные, чем шпатели, пластины (подобные раклям, при­ меняемым в полиграфическом производстве для очистки поверх­ ности печатных форм).

На рис. 64 показана технологическая схема порозаполняющего станка. Станок имеет вальцовый механизм подачи /, выдвижной (для удобства очистки) механизм нанесения, втирания и удаления излишков порозаполнителя. Он состоит из ванны с порозаполняющим составом, в котором вращаются наносящий валец 2 и дози­ рующий валец 3, и двух раклей. Первый по ходу детали ракль предназначен для втирания порозаполнителя в поры (его опти­ мальные параметры: усилие прижима Pi = 0,2-^0,3 кгс/см, угол наклона ері — 504-55°), второй ракль — для удаления излишков по­ розаполнителя (оптимальные параметры: Р2=0,15-^-0,2 кгс/см;

ф2 = 60-г-70°).

Скорость подачи в порозаполняющем станке такой схемы не должна превышать 15 м/мин. При более высоких скоростях по­ дачи порозаполнение ухудшается.

§ 12. Нанесение пленочных материалов

При нанесении на поверхность древесины отделочных пленок принципиально возможно рассматривать два различных случая: 1) отделочная пленка обладает собственной адгезией к материалу подложки — древесине; 2) отделочная пленка адгезией к древе­ сине не обладает пли ее адгезия недостаточна.

Чтобы пленка приклеивалась к древесине за счет собственных сил адгезии, необходимо смачивать материалом пленки поверх­ ность древесины для полного контакта обоих материалов и про­ явления сил адгезии.

Если пленка способна плавиться, такое смачивание и контакт могут быть достигнуты напрессовыванием пленки на древесину в горячем прессе. Так можно наносить пленочные покрытия из термореактивных смол, находящихся в стадии резола, когда они еще* сохраняют способность плавиться при повышении темпера­ туры, н покрытия из термопластичных смол. Если пленки не обла­ дают достаточной адгезией к древесине или не имеют ее, необхо­ димо приклеивать их клеями.

В принципе процесс создания на поверхности древесины отде­ лочного покрытия напрессовыванием на нее плавящейся смоляной пленки прост. На поверхность детали или щита укладывают лист соответствующей пленки. Поверх пленки кладут прокладку из ли­ стовой стали. Сторону прокладки, обращенную к пленке, предва­ рительно покрывают тонким слоем вещества (например, олеино­ вой кислотой), исключающего прилипание пленки к прокладке. Собранный пак%т помещают в промежуток между горячими пли­ тами гидравлического пресса. Под действием давления и темпера­ туры горячей плиты отделочная пленка плавится и смачивает по­ верхность древесины, заполняя ее неровности.

Если пленка состоит из термореактивной смолы, вслед за рас­ плавлением происходит быстрое отверждение и на поверхности древесины образуется твердое смоляное покрытие. Если приме­ няется пленка из термопластичных смол, после расплавления ее требуется охлаждение плит для остывания и отверждения нане­ сенного таким образом покрытия. После этого пакет может быть вынут из пресса.

В обоих случаях большое значение имеет качество поверхности металлических прокладок. При плавлении смола заполняет углуб­ ления не только на поверхности

древесины, но и на металличе­ ской прокладке, и после отверж­ дения поверхность получающе­ гося покрытия представляет со­ бой как бы слепок поверхности

прокладок, поэтому чем чище поверхность прокладки, тем чище поверхность покрытия на древесине.

Отделку пленками обычно совмещают с имитацией текстуры ценной породы. Для этого текстуру печатают или на армирующей текстурной бумаге, если применяют пленки на основе термореак­ тивных смол, или на пленке'из термопластичных смол.

Наибольшее применение в промышленности находит отделка пленками на основе термореактивных меламино- и мочевино-форм-

котором фанера одновременно изготовляется и облицовывается пленкой. Для этого при наборе пакета шпона поверх лицевых ру­

•* смолы.

ство наносимого клея должно быть ограниченно. В клей иногда вводят 10—15% минеральных или органических наполнителей. Для напрессовываемых таким образом пленок следует применять крою­

ные им покрытия обладают хорошими декоративными и защит­ ными свойствами. При необходимости поверх покрытия из пленки можно наносить нитролаковые или полиэфирные покрытия.

Значительно менее распространено нанесение на древесину пленок из термопластичных смол. Лишь в последнее время стали находить применение твердые поливинилхлоридные пленки тол­ щиной 0,15—0,3 мм, гладкие или с печатью и тиснением, имити­ рующими текстуру древесины, с матовой или полуматовой лице­

Клеевой слой может быть нанесен на обратную сторону пленки или на поверхность изделия.

Приклеивание пленок, снабженных слоем контактного клея, может быть выполнено простым накатыванием их из рулонов с од­ новременным отделением защитного бумажного подслоя (рис. 66).

В промышленных условиях за рубежом чаще пользуются спе­ циальными латексными клеями, которые наносят на древесину не­ посредственно перед приклеиванием к ней пленки.

Приклеивать пленки можно в прессах при небольших давле­

Глава VII

ОТВЕРЖДЕНИЕ (СУШКА) ПОКРЫТИЙ

няться так, чтобы обеспечивалась хорошая адгезия и сплошность покрытия, отсутствие на нем дефектов (пузырей, потеков и т. д.). Продолжительность отверждения покрытий должна быть возможно меньшей, так как с ней связаны не только продолжительность производственного цикла и потребность в производственных пло­ щадях, но и возможности организации процесса отделки по непрерывнопоточному принципу: на конвейерах, автоматических и полу­ автоматических линиях. В зависимости от вида применяемых лакокрасочных материалов и способов их отверждения продолжи-

тельность процессов отверждения покрытий может колебаться от немногих минут до многих часов п даже суток.

В зависимости от вида и агрегатного состояния нанесенного на поверхность лакокрасочного материала превращение его в покры­ тие, т. е. в твердую пленку, прочно связанную с подложкой, может быть следствием разных процессов: испарения летучих раствори­ телей из растворов пленкообразователей, химических превращений пленкообразователя, расплава и охлаждения пленкообразователя.

Кроме этих принципиально разных видов пленкообразования, у многих лакокрасочных материалов отверждение покрытий мо­ жет быть результатом совместного протекания процессов испаре­ ния растворителей и химических превращений.

Рассмотрим существо и технику отверждения покрытий в каж­ дом из упомянутых выше видов пленкообразования.

§1. Отверждение покрытий за счет испарения летучих растворителей (сушка покрытий)

Отверждение за счет только испарения летучих растворителей наблюдается у лакокрасочных материалов на основе термопластич­ ных, непревращаемых олигомеров и полимеров, например природ­ ных смол, поливинилхлоридных смол, нитрата целлюлозы и др.

кого в твердое стеклообразное состояние, связанный с потерей растворителей, сопровождается непрерывным уменьшением объема и имеет несколько характерных стадий, которые можно различить на кривых кинетики испарения растворителей и изменения объема нанесенного на поверхность слоя лака.

На рис. 68 показаны характерные кривые кинетики испарения растворителей и изменения толщины нанесенного на поверхность слоя нитролака при высыхании. Как видно из рисунка, в процессе пленкообразования у летучих лаков можно различить три харак­ терные стадии.

из жидкого лака, как со свободной поверхности жидкости. В этой

сток / ) , сопровождаемое быстрым возрастанием вязкости лака,

паров растворителей и температуры. Теоретически скорость испа­ рения растворителя со свободной поверхности, выраженную в объемных единицах с единицы площади поверхности испарения, можно определить по формуле

где а — экспериментальный коэффициент;

Р— упругость насыщенного пара над поверхностью раство­ рителя;

р— давление пара в окружающем пространстве; d — плотность растворителя;

М — молекулярный вес растворителя; R — газовая постоянная;

Т— абсолютная температура, °К.

Вдействительности приходится применять смеси, у которых упругость паров, а также и испаряемость каждого растворителя пропорциональны молярной доле этого растворителя в смеси, если только этот растворитель не образует азеотропных смесей с дру­ гими растворителями.

Важно и то обстоятельство, что в лаках мы имеем дело не просто со смесью растворителей, а с растворами пленкообразователей в смеси растворителей. Известно, что понижение давления пара над раствором пропорционально концентрации раствора и не

веществ в любых растворителях, однако точные количественные вы­ ражения этого закона для растворов таких концентраций, какие обычно бывают в лаках, до сих пор не установлены.

В т о р а я с т а д и я начинается с момента образования в лаке тонкой поверхностной пленки геля. Момент начала этой стадии со­ впадает с моментом начала высыхания покрытия от пыли.

С появлением такой пленки резко затормаживается скорость испарения растворителей. Пленка увеличивается по толщине и по­ степенно в гелеобразное состояние переходит весь слой лака.

Происходящее в этот период сокращение толщины покрытия сопровождается деформированием его поверхности. Так как абсо­ лютная величина усадки покрытия пропорциональна его толщине, происходит как бы втягивание покрытия в углубления подложки.

Сокращению длины и ширины покрытия мешает адгезия с дре­ весиной и уже в этот период в покрытии возникают усадочные

напряжения; однако они невелики, а релаксационные процессы, происходящие в еще влажном покрытии, способствуют их сниже­ нию и тем больше, чем медленнее протекает сушка.

На графике этой стадии пленкообразованпя соответствует уча­ сток //, на котором кривые испарения растворителей и изменения толщины покрытия имеют плавные перегибы.

Дальнейшее испарение растворителей из потерявшей подвиж­ ность и все более твердеющей пленки происходит очень медленно по кривой, ассимптотически приближающейся к прямой линии, па­ раллельной оси абсцисс (участок III). Так же медленно происхо-

'5)

Время сушки покрытия, сутки.

Рис. 69. Кинетика отверждения толстого нитролакового покрытия

дит и дальнейшее сокращение толщины покрытия до конечной тол­ щины Нк и втягивание его в углубления подложки. Возрастают усадочные напряжения в покрытии в связи с потерей им пласти­ ческих свойств. Покрытие переходит в стеклообразное состояние, хотя в нем еще длительное время удерживаются'остатки части растворителей (в основном высоко- и среднекипящих).

Непрерывно происходит и изменение твердости покрытия. Ха­ рактер изменения твердости показан на рис. 69 на примере сушки покрытия из нитролака НЦ-224 (покрытие толстое, ft=200 мкм, температура сушки 18—20°С). Здесь также наблюдается ассимптотическое приближение кривой твердости к линии, параллельной оси абсцисс.

Из рис. 68 и 69 видно, что точно определить момент окончания сушки покрытия невозможно ни по одному из представленных на

торая допускает дальнейшую обработку покрытия, например ШЛИ3 фованнем, или же отправку изделия на склад готовой продукции:

Продолжительность сушки покрытия до заданной твердости может сильно колебаться в зависимости от состава растворителей в лаке данной марки, толщины покрытия, температуры и условий сушки.

зования поверхностной корки, мешающей продвижению раствори­ теля из нижних слоев к поверхности. В этих случаях

% = А1гп,

где п — показатель степени больше единицы.

Большое влияние на продолжительность сушки покрытий с ле­ тучими растворителями оказывает температура (рис 70), так как с повышением температуры возрастает упругость паров и увели­ чивается скорость испарения растворителей. Однако применение высоких температур при сушке лаков и эмалей, содержащих легко­

ния при нагреве, особенно в первый период сушки, когда в покры­ тии еще содержатся низкокипящие растворители. Причиной появ­

при нагревании подложки. В этом отношении особенно неблаго­

сушку покрытий из нитроцеллюлозных лаков ведут при темпера­ турах не выше 45—50° С.

Пленкообразование происходит при совместном -протекании хи­ мических превращений и испарений летучих растворителей, когда применяют покрытия из лаков на основе модифицированных фенолформальдегидных, мочевино- и меламино-формальдегидных смол, модифицированных маслом глифталевых смол, масляных лаков и др. Химической реакцией, приводящей к образованию трехмерной пространственной структуры, является реакция поли­ конденсации при использовании лаков на основе фенолформальдегидных, мочевино- и меламино-формальдегидных смол и реак­ ция окислительной полимеризации при использовании масляных лаков и лаков на основе модифицированных маслом глифтале­ вых смол.

Одновременно с протеканием этих реакций происходит испаре­ ние содержащихся в этих лаках растворителей. Кинетика испаре­ ния растворителей носит в общем тот же характер, что и при вы­ сыхании покрытий из летучих лаков. Однако явления усадки