ВВЕДЕНИЕ
Целью отделки окрасочнымии пленочными материалами является придание поверхности столярных изделийхорошего, заводского вида и защита их от разрушения под воздействием внешнейсреды. В зависимости от условий эксплуатации и назначения изделий применяютсязащитные, либо декоративные покрытия. Отделка подразделяется на прозрачную (прикоторой видна поверхность подложки) и непрозрачную. Частным случаемнепрозрачной отделки является имитационная, при которой на отделываемойповерхности или покрытии воспроизводятся текстура и разных цветов, а такжеразличные рисунки.
Требования к защитно-декоративнымсвойствам покрытий
Окрасочная пленка покрытийстолярно-строительных изделий, эксплуатирующихся в атмосферных условиях, должнаобладать прежде всего водо- и влагопроницаемостью, предотвращающими влажностныедеформации изделий при изменении влажности окружающей среды. Долговечностьпокрытий, т. е. их способность сохранять заданные свойства, зависит от ихстойкости к ультрафиолетовому излучению, адгезии к древесине и от ряда другихфакторов. Требования к отделке столярно-строительных изделий определяютсянормативно-технической документацией на изделия, а также ГОСТ 24404.
Оптимальная толщина лакокрасочных покрытийна изделиях из древесины должна быть не менее 60-80 мкм. Посколькувведение антисептика в окрасочный состав не предохраняет древесные материалы отпоражения грибками при проникании влаги через дефектные места покрытия (или привысокой проницаемости окрасочной пленки), необходимо антисептированиеповерхности самого изделия. Шероховатость лицевых поверхностей в изделиях поднепрозрачную отделку должна быть не более (Rm max) 200 мм длялицевых поверхностей и 320 мм для нелицевых; под прозрачную отделку Rmmax) - 60-80 мкм.
Подготовка поверхности
К подготовке поверхности относятсяотбеливание, крашение, порозаполнение, шпатлевание и грунтование.
Крашение — это придание столярному изделию новой окраски илиравномерного цветового фона с сохранением ею текстуры при помощи различныхкрасителей, пигментов и протрав. Наиболее распространено поверхностноекрашение, при котором используют в основном водорастворимые синтетическиекрасители для дерева от ¦ 1 до 16. Концентрация растворов 2-5%.
Порозаполнение — обработка поверхности кольцесосудистыхпород древесины вязкими порозаполняющими составами.
Шпатлевание — (местное и сплошное) выполняется длявыравнивания поверхности древесины и маскировки вмятин, царапин, трещин и т.п.Консистенция большинства шпатлевок рассчитана на нанесение их шпателем. Длялучшего заполнения неровностей подложки сухой остаток шпатлевок должен бытьвыше, чем грунтов. При шпатлевании изделий, особенно эксплуатируемых ватмосферных условиях, необходимо избегать толстых слоев шпатлевок (более0,3-0,5 мм), так как в процессе эксплуатации возможны усадка ирастрескивание шпатлевки и, как следствие, разрушение покрытия. Нанесениекрасителей, порозаполнителей и шпатлевок производится вручную, распылением, навальцевых и вальцоворакельных станках МШ1.03, ШПЩ-2. Крашение и порозаполнениеприменяются, как правило, при отделке мебели.
Грунтование древесины и древесных материаловосуществляется для улучшения сцепления (адгезии) лакового (окрасочного)покрывного слоя с подложкой; снижения расхода более дорогого покрывного окрасочногосостава; изоляции воздуха, влаги и смол в древесной подложке, выделение которыхпри нанесении, сушке и эксплуатации окрасочного слоя может привести к егоразрушению; повышения токопроводности поверхности древесных материалов приокраске в электрополе высокого напряжения. Грунтовку можно наносить любыммеханизированным методом.
Грунтовочные составы отличаются от эмалейи красок повышенным содержанием пигмента (наполнителя) и, как правило, природойпленкообразователя.
В связи с отсутствием грунтовочных составов белого цвета приотделке столярно-строительных изделий в качестве грунтовок используются эмалиили краски, а также допускается использование олифы
Отделка распылением
Отделка распылением заключается в раздроблении окрасочных составовсжатым воздухом (пневматическое распыление) или путем воздействия высокогодавления (более 40 кг/см2) на лакокрасочный материал (безвоздушноеили гидравлическое распыление). В последнем случае распыление достигается засчет превращения потенциальной энергии краски, находящейся под давлением, вкинематическую во время выхода в атмосферу. При обоих методах нанесениявозможен предварительный нагрев окрасочного состава, позволяющий применятькраски повышенной вязкости (100 и более по ВЗ-246). Для подогрева окрасочныхсоставов при пневматическом распылении применяются аппараты УГО-2М, УГО-4М,УГО-5. Установки безвоздушного распыления выпускаются двух вариантов: сподогревом - УБР-2, УБР-2Э, УБР-3, УБРП-1; без подогрева - У БРХ-1,УБРХ-1М.
Преимуществом безвоздушного распыления посравнению с пневматическим является снижение потерь краски натуманообразование, сокращение расхода растворителей (на 25-30%), повышениепроизводительности труда.
При пневматическом распылении взависимости от места смешения лакокрасочного материала с воздухом различаюткраскораспылители с головками внешнего (типа КРУ, КРП, ЗИЛ) и внутреннего(модели 0-45, 0-37А, С2592, С2512 и др.) смешения (см. рисунок).
По способу управления краскораспылителиподразделяются на ручные и автоматические, последние используются наавтоматизированных линиях окраски.
Давление на краску в красконагнетательномбаке для различных распылителей колеблется от 0,4 до 3 кгс/см2,максимальное давление воздуха в распылителе - от 2 до б кгс/см2.Максимальная условная производительность 15 - 600 м2/ч.Вязкость краски: без подогрева 20 -40 с, с подогревом 80 - 350 спо ВЗ-246.
Метод распыления пригоден для нанесениявсех однокомпонентных окрасочных составов (в том числе и водно-дисперсионныхкрасок), а также двухкомпонентных лакокрасочных материалов, жизнеспособностькоторых после смешения с отвердителями составляет не менее 4-6 ч. Окраскараспылением производится в распылительных камерах с боковым или нижним отсосомвоздуха.
Окраска в электрическом поле высокого напряжения
Для окраски этим методом междуэлектродами, одним из которых является заземленное окрашиваемое изделие (анод),а другим - коронирующие электроды (катоды), создается постоянноеэлектрическое поле высокого напряжения. Контакт окрашиваемого изделия сзаземленным конвейером обеспечивается металлическими подвесками. Частицылакокрасочного материала, получившие отрицательный заряд, движутся по силовымлиниям электрического поля и осаждаются на заземленном изделии. По типуаппаратуры и физической сущности процессов способы электроокраскиподразделяются на пневмоэлектрический (электрическое поле создается выноснымиэлектродными сетками, а распыление осуществляется сжатым воздухом);электромеханический (частицы краски заряжаются на кромке электростатическоговращающегося распылителя); электростатический (окрасочный состав распыляется скоронирующей кромки только под действием электрического поля).
Первый способ характеризуется повышеннымрасходом лакокрасочного материала. Более экономичен электромеханический способраспыления: окрасочный состав по краскопроводу подводится к вращающейся головкераспылительного устройства и под действием центробежных сил равномерно стекаетс коронирующей кромки распылителя (см. рисунок); при этом частицы краски приобретаютотрицательный заряд и за счет суммирования электростатических и механическихсил перемещаются к изделию.
Для окраски изделий из древесныхматериалов применяются в основном чашечные распылители, формирующие болеенаправленный по сравнению с грибковыми факел. Серьезным недостатком методаокраски в электрополе является непрокрашивание труднодоступных мест(углублений, экранированных участков деталей и т.п.). В какой-то мере этопредотвращается применением дискового распылителя при расположении плоскостидиска по нормали к окрашиваемой поверхности. В этом случае достигается наиболееполное совмещение направления центробежных сил и силовых линий электрополя. Прииспользовании дисковых распылителей необходима петлеобразная конфигурация конвейера,обеспечивающая вращение окрашиваемых деталей вокруг диска.
Для окраски плоских деталей используютсяэлектростатические (щелевые) распылители. Применение этих распылителей дляокраски древесины ограничивается нанесением лаков и слабопигментированныхкрасок.
Электромеханические распылители имеютпневмо- или электропривод. Пневмопривод обладает большим пусковым моментом, ноне обеспечивает стабильности оборотов. Этих недостатков лишен электропривод,что обусловило его преимущественное применение. В качестве источников высокогонапряжения используется высоковольтное выпрямительное устройство В-140-5-2.Краска к распылителям подается дозирующими установками ДКХ-3.
Качество окраски изделий из древесиныопределяется подготовкой поверхности, шероховатость которой допускается впределах Rm max=60-200 мкм по ГОСТ 7016. На поверхности недолжно быть ворса, так как при электроокраске ворсинки поляризуются (образуетсякорона одноименного с частицами краски заряда) и препятствуют осаждениюокрасочного состава на поверхности изделия. Опыт электроокраски древесиныпоказывает, что наиболее важное значение при отделке этим способом имеетповерхностная влажность древесины (объемная влажность может не превышать 4%).
Для повышения поверхностной влажности (и,тем самым, токопроводности) изделия подвергаются обработке токопроводяшимисоставами. В большинстве случаев для этого применяется раствор алкамона ОС-2,ГОСТ 10106, в уайт-спирите.
Токопроводящий состав приготавливается наместе потребления путем растворения 7 мас. ч. алкамона в 93 мас. ч.уайт-спирита. Поверхность изделия должна быть покрыта слоем токопроводящегосостава равномерно и без пропусков. Запыление слоя не допускается.
Лакокрасочные материалы для электроокраскидолжны иметь удельное объемное сопротивление 5-106 — 5-107ом/см и диэлектрическую проницаемость 6-10. Удельное поверхностноесопротивление древесины после обработки токопроводящим составом должно быть 108-1010ом.
Отделка окунанием
Применение метода окунания ограничиваетсяформой и габаритами изделия, которые должны обеспечивать полное отеканиеизбытка краски. При относительной простоте установок окунания и возможностимеханизации окраски этот метод не получил достаточного распространениявследствие неравномерности толщины покрытия, образования потеков на нижнихкромках деталей, большого зеркала испарения растворителя (и связанной с этимпожароопасности процесса отделки). Лакокрасочные материалы для окраскиокунанием должны содержать большой процент пленкообразующих веществ, обладатьхорошей текучестью и высокой жизнеспособностью. Толщина и равномерностьокрасочного слоя регулируются, главным образом, скоростью извлечения деталей изкраски, вязкостью и температурой лакокрасочного материала.
Метод окунания используется на отдельныхпредприятиях для отделки брусковых или погонажных деталей на оборудовании,изготовленном собственными силами.
Отделка наливом
Для нанесения окрасочных составов надетали с плоскими поверхностями (щиты, дверные полотна и т.д.) наиболее широкоприменяется метод налива, при котором окрасочный слой наносится при прохождениидетали (в горизонтальном положении) через сплошную завесу падающего внизлакокрасочного материала. Завеса окрасочного состава может формироватьсяразличными способами (см. рисунок; а — стекание с наклонного экрана; б — вытекание из щели; в — перелив через сливную плотину; г — перелив через сливнуюплотину со стеканием с экрана; 1 — деталь; 2 — транспортер; 3 — коллектор; 4 — лоток; 5 — окрасочный слой; 6 — экран; 7 — короб с донной щелью; 8 — сливная плотина;9 — перегородка с фильтром). При использовании наливочной головки с наклоннымэкраном большая поверхность испарения растворителя из окрасочного слоя наэкране приводит к повышению вязкости краски. Основными недостатками наливочнойголовки с донной щелью являются необходимость тщательной фильтрациилакокрасочного материала и трудность обеспечения постоянства толщины завесы повсей ее длине (возможен также срыв струи с кромки щели). При использованииголовки с донной щелью угол встречи завесы с поверхностью деталей близок к 90°,поэтому при нанесении окрасочного состава происходит пузыреобразование(наливная машина ЛМН-1М). Это обусловило разработку и серийный выпуск машиныЛМ-3, в которой головка выполнена в виде сливной плотины с экраном.
Отделка струйным обливом с выдержкой в парах растворителя
Сущность этого метода заключается вокраске вертикально подвешенных деталей при пересечении ими многоструйной(ламинарного типа) завесы краски с последующей выдержкой в паровой зоне, чтосоздает благоприятные условия для окраски труднодоступных мест, замедляетиспарение растворителя из окрасочного слоя, улучшая тем самым розлив краски испособствуя достижения равномерной толщины покрытия.
Сущность этого метода заключается в окраске вертикальноподвешенных деталей при пересечении ими многоструйной (ламинарного типа) завесыкраски с последующей выдержкой в паровой зоне, что создает благоприятные условиядля окраски труднодоступных мест, замедляет испарение растворителя изокрасочного слоя, улучшая тем самым розлив краски и способствуя достиженияравномерной толщины покрытия.
Отделка вальцеванием (накатом)
Применяется для окраски плоских деталей (например,дверных полотен). Для отделки вальцеванием используются многоцелевые вальцовыестанки с дозирующим устройством КВ-9, ВКВ-14, КВ-18, КВ-28, П708.1 и ДВ522.02 идр. Вальцеванием наносятся в основном мочевиноформальдегидные лаки и эмали.Недостаточный розлив водно-дисперсионных красок обусловливает комбинированныйспособ их нанесения на плоские детали: струйное нанесение краски из дозирующегоустройства с последующим разравниванием двумя-тремя вальцами. Дозатор и валикивозвратно-поступательно перемещаются в направлении, перпендикулярном движениюокрашиваемой детали. Вязкость лакокрасочного материала — не менее 40 с поВЗ-246.
Повышенное содержание органическихрастворителей в лаках и эмалях вызывает набухание резиновых валиков, их быстрыйизнос и отслаивание от металлической основы. Срок службы резиновых валиков непревышает одного месяца. При окраске вальцеванием требуется повышеннаяразмерная точность деталей.
Сушка лакокрасочных покрытий
Сушка лакокрасочных покрытий производитсядля отверждения окрасочного слоя и может осуществляться либо только путемиспарения растворителей (материалы типа нитроцеллюлозных, перхлорвиниловыхлаков и эмалей), либо за счет химических процессов окисления, конденсации иполимеризации (материалы типа масляных, алкидных, карбамидных, полиэфирныхлаков и эмалей и т. д.). Процесс естественной (воздушной) сушки при 18-20°Сбольшинства применяемых материалов весьма продолжителен (более 24 ч) и требуетбольших производственных площадей. Искусственная сушка - наиболееэффективное средство ускорения процесса образования покрытия.
По способу подвода тепловой энергии сушкаподразделяется на конвекционную (передача тепла происходит при непосредственномсоприкосновении окрасочного слоя с циркулирующим горячим воздухом);радиационную (при помощи облучения окрашенных изделий инфракрасными иультрафиолетовыми лучами); за счет аккумулированного тепла предварительнонагретого конвекционным, терморадиационным или контактным способом изделия;отверждение зажелатинированного окрасочного слоя в прессах или прокаткойнагретыми вальцами.
По конструкции сушильные камеры можноразделить на два основных типа: тупиковые периодического и проходныенепрерывного действия. Первые применяются на предприятиях с мелкосерийнымпроизводством.
Одним из перспективных методов сушкилакокрасочных материалов является отверждение под действием УФ-излучения(фотохимический способ сушки). При этом отверждение осуществляется за счетпревращения УФ-излучения в тепловое в самом окрасочном слое, что значительноснижает энергетические потери и нагрев подложки. Оптимальная длина волныУФ-излучения равна 0,200-0,360 мкм. Светочувствительность окрасочных составовдостигается введением в них фотоинициаторов — светочувствительной добавки,наиболее эффективными из них являются метиловые и изобутиловые эфиры бензоина,григонал-14 и др.
Отверждение УФ-облучением используется дляпрозрачных покрытий, в основном - полиэфирных. Однако успешный опытприменения фотохимического способа сушки пигментированных составов за рубежом ианалогичные попытки наших ученых создают предпосылки для расширения области егоприменения.
Сушка способом предварительногоаккумулирования тепла
Этот способ сушки сочетает в себедостоинство терморадиационного отверждения (пленкообразование начинается отподложки) и исключает пузырение покрытия влагой и воздухом, содержащимися вдревесной подложке. Метод эффективен при толщине покрытия до 80 мкм. Степень ипродолжительность нагрева зависят от вида лакокрасочного материала и массыдеталей. Для быстросохнущих окрасочных составов (карбамидных,водно-дисперсионных) достаточно поверхностного прогрева деталей в течение 40-90с при температуре ТЭН 300-400°C или воздуха 170-180°C. При окраске эмалямипродолжительность нагрева увеличивается до 2-5 мин. После нанесения краскинеобходима стабилизация (называемая также дегазацией или нормализацией) ввентилируемых необогреваемых камерах, где происходит удаление растворителя изотвердевающего окрасочного слоя.
Конвекционная сушка
Для нагрева циркулирующего воздуха всушильных камерах используются паро- и электрокалориферы. Практика показывает,что при нагреве воздуха до 60-80°C экономически предпочтительнее паровыекалориферы. Направление воздушного потока в проходных сушильных камерах — обратное движению конвейера с окрашенными деталями.
Терморадиационная сушка
При терморадиационной сушке инфракраснымизлучением (терморадиация) передача тепла окрасочному слою осуществляетсяглавным образом от подложки, которая нагревается за счет поглощенияинфракрасных лучей. Нагреваясь снизу, окрасочный слой не препятствует удалениюрастворителей, что значительно ускоряет процесс отверждения по сравнению сконвекционной сушкой. При терморадиационной сушке окрасочных составов надревесине следует учитывать выделение влаги, воздуха и смол, содержащихся вподложке, а также коробление изделий при высоких температурах. При температурена поверхности изделий 130°C и влажности хвойной древесины 14-15% критическаяпродолжительность сушки терморадиацией составляет примерно 2 мин: за это времясмола в древесине не успевает расплавиться. Однако этого времени недостаточнодля отверждения большинства применяемых окрасочных составов. Это обусловливаетверхний предел температуры поверхности древесины при терморадиационной сушке,равно 60-80°C.
В качестве источников инфракрасногоизлучения используются ламповые, панельные и трубочные излучатели. Недостаткомламповых излучателей является низкий к.п.д. и короткий срок службы. Панельныйизлучатель, представляющий собой чугунную или керамическую плиту свмонтированными в нее нагрвателями (или обогреваемую газовыми горелками), даетравномерно распределенный поток излучения, однако обладает большойинерционностью. Наиболее распространены трубчатые электронагреватели (ТЭН) салюминиевыми рефлекторами НВС (ГОСТ 13268) с рабочей температурой поверхностинагревателя до 450°C.
При терморадиационной сушке изделийрешетчатой формы (например, оконных блоков) энергия излучателей используется неполностью. Практика показывает, что применение комбинированной(терморадиационно-конвекционной) сушки для окрашенных изделий сложной формынецелесообразно, поскольку продолжительность отверждения окрасочного слоятерморадиацией недостаточна для конвекционной сушки внутренних (экранированных отизлучения) участков окрашенной поверхности, омываемой горячим воздухом.Энергоемкость электротерморадиационной сушильной камеры значительно выше, чемконвекционной.
Облицовывание дверных полотен пленочнымиматериалами
Один из наиболее прогрессивных и производительныхспособов отделки щитовых деталей — облицовывание их рулонными пленочнымиматериалами. Для облицовывания пластей щитовых изделий применяют декоративныерулонные пленки на бумажной основе по ТУ 13-817-84 и пленки поливинилхлоридныедекоративные (ГОСТ 24944); для облицовывания кромок применяют материалыкромочные рулонные (ТУ 13-771-84).
Для приклеивания пленочных материалов кпласти используются клеи на основе карбамидоформальдегидных смол (ГОСТ 14231);карбамидополивинилацетатные (ГОСТ 18992); клеи на основе каучукового латекса(ГОСТ 13522); клей ГИПК-141 (ТУ 6-05-251-13-72); тивакол-4360; ФР2; приприклеивании кромочных материалов применяют клеи-расплавы КРУС-1 (ТУ13-936-86), КРУС-2 (ТУ 13-03-4-87) и клей-расплав (ТУ 13-540-83).
Облицовывание дверных полотен пленкамипроизводится на специализированных станках и линиях отечественного ииностранного производства на базе много- и однопролетных прессов.
Процесс облицовывания дверных полотенвключает следующие основные операции: шлифование и удаление пыли с изделий;нанесение клея; формирование пакетов; склеивание облицовок с полотном;облицовывание кромок.
Требования к выполнению операцийтехнологического процесса облицовывания дверных полотен привевдены ниже втаблице.
Технологическийпроцесс облицовывания дверных полотен пленочными материалами
Операция
Технологи-
ческое оборудование
Применяемое приспо-
собление
Применяемые материалы
Контроли-
руемый параметр и средства контроля
1. Шлифование и удаление пыли с облицо-
вываемых поверхностей
Калибровально-
шлифовальный станок МКШ.1.01; шлифовально-
обеспыливающая уст-ка ф. «Эрнст» Наличие пыли - визуально, шероховатость поверхности - образец шароховатости 2. Нанесение клея на пласт дверного полотна Клеенаносящий станок ф. «Брюкле» или типа КВ 14-1, КВ 9-1 Дозирующие ролики
Клеи на основе карбамидных смол ГОСТ 14231, карбамидополи-
винилацетатные ГОСТ 18992, клеи на основе каучукового латекса ГОСТ 13522 Равномерность клея - визуально, температура клея - термометр; вязкость клея - вискозиметр ВЗ-1 3. Формирование пакетов Машина для наклеивания пленки ф. «Бюркле» Прижимное устройство, металлические прокладки
Пленки на бумажной основе ТУ 13-817, поливинил-
хлоридные пленки ГОСТ 24944-81 Равномерность расположения пленки - визуально 4. Склеивание облицовок с полотном Однопролетные прессы ф. «Бюркле», АКДА-4938-1. Многопролетные прессы ф. «Зимпелькампф»; «Отт»; «Диффенбахер»; АП 082 МА
Загрузочное устройство, разгрузочный транспортер, вакуумный штабеле-
укладчик Температура плит, усилие и время прессования по приборам регистрации режимов. Время выдержки по записи в журнале 5. Обработка полотна по наружному контуру Линия обработки кромок дверных полотен ДВ 219; станок форматный для обработки щитов ЦФ 2М Упоры, прижимы, зажимы Габаритные размеры — рулетка 3ПД2-5БНТ/1 по ГОСТ 7502
6. Облицо-
вывание кромок дверных полотен
Кромконакле-
ивающий станок ф. «Райман»; комбинированный кромкообра-
батывающий автомат ф. «Хомаг»; МОК-3; МОК-4 Прижимные ролики
Расход клея 300-350 г/м2 (с учетом потерь), скорость подачи — 10-50 м/мин, температура на клеенаносящем ролике 180-200 °C Пробитие клея — визуально; температура клея — термометр 7. Контроль качества Рабочий стол Внешний вид — визуально, прочность склеивания по ГОСТ 475