Назад

Купить и читать книгу за 29 руб.

Вы читаете ознакомительный отрывок. Если книга вам понравилась, вы можете купить полную версию и продолжить читать

Деревообработка. Лакокрасочные материалы

   Отделочные материалы выпускаются в готовом к применению виде и в виде отдельных компонентов. Лакокрасочные материалы состоят из ряда исходных веществ – компонентов, выполняющих различную роль в лакокрасочном материале и покрытии. Эти компоненты в свою очередь подразделяют на группы. Правильное использование лакокрасочных материалов поможет сохранить и уберечь дерево от повреждений, а также при помощи различных красящих средств украсит изделие из древесины.


Илья Мельников Лакокрасочные материалы

ВИДЫ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

   Отделочные материалы выпускаются в готовом к применению виде и в виде отдельных компонентов. Перед употреблением концентрированные составы доводят до рабочей консистенции, а из составов, поступающих в виде отдельных компонентов (полиэфирные лаки, красители, замазки), приготовляют рабочие смеси.
   По назначению лакокрасочные материалы разделяют на три группы:
   – материалы для подготовки поверхности древесины к отделке (красящие вещества, отбеливающие средства, составы, проявляющие текстуру древесины, шпатлевки, обессмоливающие средства, грунтовки, порозаполнители, фоновые пасты, грунты под имитацию);
   – материалы, создающие основной лакокрасочный слой (лаки, эмали, краски, отделочные пасты, политуры);
   – материалы для облагораживания лакокрасочных покрытий (разравнивающие жидкости, полирующие и шлифующие пасты, составы для освежения поверхности).
   Лакокрасочные материалы состоят из ряда исходных веществ – компонентов, выполняющих различную роль в лакокрасочном материале и покрытии. Эти компоненты в свою очередь подразделяют на группы:
   – красящие вещества (пигменты, красители, протравы);
   – наполнители (вещества, добавляемые для увеличения сухого остатка материалов);
   – растворители и разбавители (вещества, предназначенные для растворения пленкообразователей);
   – сиккативы (компоненты, ускоряющие срок высыхания покрытий);
   – пластификаторы (вещества, смягчающие пленку и делающие ее пластичной);
   – пленкообразующие вещества и связующие (синтетические и природные смолы, воски, клеи, высыхающие масла и др.

КРАСЯЩИЕ ВЕЩЕСТВА

   Красящие вещества для крашения древесины подразделяют на красители, протравы и пигменты.
   Красители – это вещества, растворимые в воде, спирте и других жидкостях и образующие прозрачные растворы, которые изменяют цвет древесины без затемнения естественной текстуры. Красители в зависимости от степени дисперсности растворов проникают на различную глубину в ткани материала и придают ему соответствующую окраску. В деревообработке крашение применяют для усиления естественного цвета древесины, имитации ценных пород древесины и т. д. Красители используются в виде водных и спиртовых растворов 1-3%-ной концентрации.
   Требования к красителям. Красители должны быть светостойкими, обладать ярким цветом, высокой дисперсностью, не скрывать текстуру древесины и легко растворяться в воде, спирте, ацетоне или других органических растворителях.
   По происхождению красители для древесины подразделяются на две группы: естественные и синтетические.
   Из красителей естественного происхождения широко применяется коричневый краситель под названием ореховой морилки или орехового бейца. Красящими веществами в красителе являются гуминовые кислоты, содержащиеся в некоторых почвах, торфе. Гуминовый краситель хорошо растворяется в воде, окрашивает древесину в ровный коричневый цвет различных оттенков, обладает высокой светостойкостью, превышающей большинство синтетических красителей. Он хорошо смешивается с синтетическими красителями прямой и кислотных групп.
   Синтетические красители – это сложные органические вещества, являющиеся производными циклических углеводородов – бензола, нафталина, антрацена и др. Сырьем для синтетических красителей служит каменноугольная смола, получаемая при коксовании каменного угля.
   По растворимости в различных растворителях красители делятся на водо-, спирто– и жирорастворимые, восковые и др.
   По отношению к текстильным волокнистым материалам красители делят на группы и классы: кислотные, прямые, основные, смесевые и др. Для крашения древесины применяют красители различных групп, но преимущественно кислотные и нигрозины.
   Кислотные красители – это натриевые, калиевые или кальциевые соли органических кислот. Эти красители не окрашивают целлюлозное волокно, но хорошо окрашивают входящие в состав древесины лигнин и дубильные вещества. Кислотные красители окрашивают древесину в яркие и чистые тона и обладают удовлетворительной светостойкостью. Они хорошо растворяются в воде и смешиваются между собой, что позволяет варьировать оттенками цвета. Химическая промышленность выпускает ряд кислотных красителей, предназначенных для крашения древесины.
   Нигрозины – красители синевато-черных или черных тонов. Водо-, спирто– и жирорастворимые. Их получают сплавлением смеси анилина, солянокислого анилина и нитробензола. В деревообработке нигрозины используют для приготовления окрашенных спиртовых лаков и красок, политур, применяемых для окрашивания изделий (пианино, роялей) или отдельных деталей в черный цвет и их полирования. Наибольшее применение находит нигрозин спирторастворимый.
   Прямыми красителями называют синтетические красители, состоящие из солей органических кислот, способных непосредственно окрашивать целлюлозные волокна. Эти красители просты в употреблении и сравнительно дешевы, однако им свойственны и недостатки: тусклость тонов, малая светостойкость и небольшая степень проникания в древесину, из-за чего для крашения древесины эти красители применяются редко.
   Основные красители хорошо растворимы в подкисленной воде и спирте. Они непосредственно не окрашивают чистое целлюлозное волокно, но хорошо окрашивают древесину, содержащую дубильные вещества. Основные красители обладают чистыми и яркими цветами, но не светостойки, из-за чего их применение в деревообрабатывающей промышленности ограничено (используют для крашения спичечной соломки и незначительно в мебельной промышленности под названием "Краситель основный коричневый К").
   Смешение красителей производится в основном внутри группы: кислотные смешиваются с кислотными, прямые с прямыми и т. д. Из отдельных красителей готовят растворы одинаковой концентрации, затем компоненты смешивают в определенных соотношениях.
   Химическая промышленность выпускает и готовые смесевые красители для древесины: красновато-коричневые NN 3 и 4; красно-коричневые NN 33 и 34; светло-коричневые NN 5, б, 7, 16 и 17; темно-коричневые NN 8 и 9.
   Для имитации текстуры древесины применяют печатные краски: желтую 2-2-2-3; красную 2-2-2-6; коричневую 2-2-1-4; черную с синеватым отливом 2-1-2; черную с зеленым отливом 2-1-3; краски глубокой печати серии ГДПН.
   Названия красителей состоят из двух и более слов и буквенных обозначений, характеризующих группу красителя, цвет, оттенок, особые свойства и назначение. Первое слово названия красителя характеризует его группу, второе указывает цвет красителя, буква обозначает оттенок и т. д. Например, название "Кислотный коричневый светопрочный ж" обозначает, что краситель принадлежит к группе кислотных красителей, имеет коричневый цвет с желтоватым оттенком и является светопрочным. Резко выраженные оттенки обозначаются буквами с поставленными перед ними цифрами: 2к, 2с и т. д.
   Протравы – это разновидность красящих веществ, химикаты (хлорное и сернокислое железо, хлорная и сернокислая медь, хромовокислый калий и др.), сами по себе не являющиеся красителями, но которые, вступая в химическую реакцию с дубильными веществами, содержащимися в некоторых породах древесины, окрашивают ее. Этот способ крашения называют травлением.
   Пигменты – тонкоизмельченный порошок того или иного цвета. Пигменты не способны закрепляться на поверхности окрашиваемого изделия и поэтому применяются в смеси с каким-либо пленкообразующим материалом (клеем, маслом), закрепляющем пигмент на поверхности изделия. Готовые составы из смеси пигмента и пленкообразующего материала называют красками.
   После высыхания нанесенная на изделие краска образует цветную непрозрачную пленку, покрывающую цвет и строение окрашенного материала.
   Пигменты бывают неорганические (естественного или искусственного происхождения) и органические.

НАПОЛНИТЕЛИ

   Наполнители – это порошки инертных веществ, вводимые в лакокрасочные материалы для увеличения сухого остатка в них.
   Требования к наполнителям. Наполнители должны обладать высокой химической инертностью, не растворяться и не набухать в растворителях и пленкообразователях лакокрасочного состава. Наполнители, содержащиеся в красках и порозаполнителях, должны быть бесцветными или слабоокрашенными, обладать очень низкой красящей способностью и укрывистостью. Последнее свойство важно для наполнителей, используемых в порозаполняющих составах для прозрачной отделки древесины.
   В качестве наполнителей применяют тонкоизмельченные порошки горных пород и пигментов белого цвета – мел, тальк, каолин, аморфные формы кремнезема, шпат. Тяжелые наполнители хорошо заполняют поры древесины, но составы с ними быстро расслаиваются и наполнитель оседает на дно сосуда.
   Мел – белый минерал, используется для приготовления клеевых красок, шпатлевок, замазок и порозаполнителей.
   Тальк – мягкий природный минерал белого цвета, применяется в качестве наполнителя в красках, шпатлевках и грунтовках.
   Каолин – продукт распада горных пород, используется для приготовления порозаполнителей.
   Кремнезем – оксид кремния, применяются аморфные формы (кизельгур, инфузорная земля, трепел) для приготовления красок и других материалов. Это одни из лучших наполнителей для порозаполняющих составов.
   Барит – минерал, состоящий из сернокислого бария, применяют для приготовления порозаполнителей (быстро расслаиваются).
   Гипс – минерал белого цвета, применяется в качестве пигмента в клеевых красках и в качестве наполнителя в порозаполняющих составах.
   В качестве наполнителей порозалолняющих составов применяют иногда крахмал, муку пшеничную и др. Их недостатки: набухаемость в некоторых растворителях, высокая стоимость по сравнению с минеральными наполнителями.

РАСТВОРИТЕЛИ, РАЗБАВИТЕЛИ, ПЛАСТИФИКАТОРЫ

   Растворители – это органические соединения или их смеси, предназначенные для растворения пленкообразователей (смол, эфиров целлюлозы, масел) и пластификаторов.
   Растворители могут растворять пленкообразователь или служить для разбавления готовых растворов.
   Разбавители не растворяют пленкообразователь. Это название в определенной степени условное, так как одни и те же жидкости могут служить разбавителями для одних и растворителями для других пленкообразователей.
   После нанесения лакокрасочного материала растворители и разбавители испаряются, после чего на покрытой поверхности образуется твердая пленка. Некоторые растворители, вступающие с пленкообразователями в химическую реакцию, (например, стирол в парафиносодержащих полиэфирных лаках, не испаряются, а образуют вместе с пленкообразователями пленку.
   Продукты, служащие в качестве растворителей для лаков и эмалей, подразделяются на следующие классы:
   – нефтяные углеводороды – бензин, керосин, уайт-спирит (растворяют масла и многие смолы);
   – ароматические углеводороды – бензол, толуол, ксилол, сольвент-нафта (растворяют многие масла, естественные и синтетические смолы;
   – спирты – этиловый, бутиловый, пропиловый (применяют в качестве разбавителей коллоксилина в нитролаках и нитроэмалях, этиловый спирт применяют для растворения шеллака, сандарака и некоторых других смол при приготовления спиртовых лаков);
   – сложные эфиры – этилацетат, бутилацетат, метилацетат (растворяют коллоксилин, применяются во всех лакокрасочных материалах, в которых используется нитроцеллюлоза);
   – простые эфиры – растворяют коллоксилин, глифталевые и другие смолы;
   – кетоны – ацетон, циклогексанон (хорошо растворяют нитроцеллюлозу, многие смолы, масла и жиры);
   – хлорированные углеводороды – дихлорэтаи, трихлорэтилен и др. (хорошие растворители масел и многих смол; токсичны, малогорючи).
   Растворители должны обладать высокой растворяющей способностью по отношению к пленкообразователям конкретного лакокрасочного состава, хорошей испаряемостью без сохранения запаха растворителя в пленке, наименьшей токсичностью и огнеопасностью, невысокой стоимостью.
   Растворители разных классов обладают разной растворяющей способностью, поэтому для различных пленкообразователей применяют растворители, которые обладают наиболее сильным растворяющим действием по отношению к данному пленкообразователю. Универсального растворителя не существует. На практике чаще приходится применять смесь растворителей.
   О растворяющей способности растворителей судят по вязкости получаемых растворов: чем ниже вязкость раствора при одинаковой концентрации пленкообразователя, тем активнее растворитель. Вязкость лакокрасочных составов определяют с помощью вискозиметра.
   Одно из наиболее важных условий отделки – скорость испарения растворителей, которая определяет сроки сушки лакокрасочных покрытий. Скорость испарения (летучесть) растворителя определяется сравнительной продолжительностью испарения данного растворителя по отношению к продолжительности испарения этилового эфира, которая принята за единицу измерения летучести. По летучести растворители разделяют на три группы – легколетучие, среднелетучие и труднолетучие.
   Легколетучие растворители при испарении вызывают сильное охлаждение лакокрасочного покрытия, в результате чего на нем конденсируется влага. Присутствие влаги на пленке покрытия вызывает ее побеление и разрушение.
   Среднелетучие растворители не вызывают охлаждения поверхности и нарушения пленки, поэтому они применяются наиболее часто.
   Труднолетучие растворители вводят в состав лаков и эмалей в небольших количествах вместе со среднелетучими для замедления процесса высыхания пленки, что необходимо для розлива лаков, возможности пользоваться ими более продолжительное время, не боясь преждевременного схватывания.
   Большинство растворителей огне– и взрывоопасны. Многие из них токсичны. Наиболее опасными растворителями являются хлорированные и ароматические углеводороды. Из спиртов наиболее токсичен метиловый спирт.
   Помимо растворителей и разбавителей, составляющих летучую часть лакокрасочных материалов, есть еще смесевые разбавители.
   Разбавители (разжижители) – это вещества, которые применяются преимущественно для доведения высоковязких лаков и красок до рабочей вязкости. В состав разжижителей входят все растворители, которые есть в составе летучей части лакокрасочных материалов.
   Охарактеризуем наиболее распространенные растворители, применяемые при отделке столярных изделий.
   Растворитель N 646 – смесь сложных эфиров, кетонов, спиртов и ароматических углеводородов. Выпускаются три варианта этого растворителя: прозрачная, бесцветная и слабоокрашенная жидкости. Применяется для разбавления до рабочей вязкости нитролаков и нитроэмалей.
   Растворитель N 647 – смесь сложных эфиров, ароматических углеводородов и спиртов. Прозрачная жидкость без видимых взвешенных частиц, бесцветная или слегка желтоватая. Применяется для разбавления нитролаков и нитроэмалей.
   Растворитель N 648 – смесь сложных эфиров, ароматических углеводородов и спиртов. Прозрачная бесцветная или слегка желтоватая жидкость без видимых взвешенных частиц.
   Растворитель N 648 применяют для разбавления нитроцеллюлозных лаков и эмалей, а также для сглаживания штрихов и царапин после шлифования нитролаковой пленки.
   Разбавитель РКБ-1 – смесь ксилола и бутанола (1:1). Прозрачная, бесцветная или желтоватая жидкость без видимых механических включений. Применяют для разбавления эмалей и лаков горячей сушки, приготовленных на основе синтетических мочевиноформальдегидных, мочевинофенолоформальдегидных и меламиноформальдегидных смол.
   В качестве растворителей и разбавителей в специальных лакокрасочных материалах можно применять и воду. Ее используют для растворения нитроцеллюлозных, алкидных, полиуретановых, лаков кислотного отверждения, полиэфирных лаков и эмалей.
   Пластификаторы вводят в состав полимеров и пленкообразователей для придания им эластичности и понижения температуры, при которой данный полимер приобретает хрупкость. Введение пластификатора увеличивает прочность на удар и обеспечивает большее удлинение при разрыве. Однако пластификатор снижает твердость и прочность покрытия при растяжении.
   Пластификаторами служат жидкости с температурой кипения от 200° С и выше. Это многие невысыхающие или медленно высыхающие спирты, эфиры, кетоны, масла и пр. В нитролаках для древесины применяют преимущественно дибутилфталат, трикрезилфосфат, касторовое масло.

ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛИ

   Пленкообразующими называются вещества, которые при нанесении их на поверхность в виде раствора или расплава, образуют при определенных условиях тонкую и прочную пленку, хорошо связанную с материалом изделия. К их числу относятся масла и олифы, смолы природные и синтетические, эфиры целлюлозы, белковые пленкообразователи.
   Растительные масла и олифы. Масла подразделяют на высыхающие, невысыхающие и полувысыхающие.
   Высыхающими называют растительные масла, которые в результате окисления кислородом воздуха способны образовывать твердые и эластичные пленки (льняное, конопляное, тунговое, перилловое масла). Невысыхающие масла высыхают только под действием сиккативов (ускорителей сушки), образуя при этом липкие пленки (хлопковое и касторовое масла). Полувысыхающие масла сохнут медленно и образуют пленки, которые под влиянием теплоты размягчаются и даже плавятся.
   Натуральные растительные масла высыхают в течение длительного времени. В целях ускорения высыхания их перерабатывают в олифы. Олифы приготовляют путем нагревания высыхающих масел с оксидами металлов (сиккативами) или путем оксидации (продувания через масло воздуха).
   Олифы, приготовленные из чистых льняного, конопляного и подсолнечного масел с добавлением некоторого количества тунгового или хлопкового масла, называют натуральными. Натуральные олифы – высококачественный пленкообразующий материал, они дают стойкие покрытия.
   К полунатуральным относят олифы оксоль и сульфооксоль. Олифа оксоль представляет собой сгущенное нагреванием и оксидацией масло с сиккативом, разведенное потом до рабочей вязкости уайт-спиритом. Состав олифы оксоль (в процентах): масло льняное – 50, сиккатив – 3, уайт-спирит – 47.
   Олифа сульфооксоль отличается от олифы оксоль тем, что для ее приготовления берут менее уплотненное масло, обработанное для повышения вязкости серой.
   Натуральные высыхающие растительные масла для приготовления олиф дефицитны. Поэтому созданы искусственные олифы – глифталевая и пентафталевая, представляющие 50%-ные растворы глифталевой смолы средней жирности или жирной пентафталевой смолы в уайт-спирите с добавлением сиккатива. К искусственным олифам относятся также: сланцевая, солевая нафтенатная, солевая оксикарбоновая и синтетическая модифицированная.
   Смолы природные и синтетические. В зависимости от происхождения смолы разделяются на спирторастворимые (шеллак, сандарак, бензое, мастикс, манильский копал, канифоль) и маслорастворимые (копалы, янтарь, продукты переработки канифоли).
   Шеллак – продукт переработки насекомыми природной смолы некоторых тропических растений, произрастающих в Индии, на Суматре и др. Шеллак имеет вид чешуек. Температура плавления шеллака 115-120° С, цвет – от светло-желтого до темно-коричневого. Применяемый в производстве шеллак содержит около 85% смолы, до 15% шеллачного воска, примеси канифоли и красящих веществ.
   Шеллачные пленки придают древесине золотисто-коричневый оттенок. Для получения бесцветных отделочных пленок используют растворы из отбеленной смолы шеллака. (Отбеленный шеллак хранят в темноте, так как на свету он теряет способность растворяться.)
   Сандарак – смола деревьев хвойных пород, произрастающих в Африке и Австралии. Сандарак представляет собой твердые зерна светло-желтого цвета, красноватый оттенок имеют зерна низших сортов.
   Плавится сандарак при температуре 110-145° С, растворяется в этиловом спирте, серном эфире, частично – в скипидаре. До недавнего времени сандарак считался лучшей смолой для приготовления спиртовых лаков для отделки щипковых музыкальных инструментов. Эти лаки образуют твердые покрытия (более хрупкие, чем шеллачные), обладающие хорошими резонансными свойствами. Сейчас эти лаки заменяют нитроцеллюлозными.
   Бензое, или бензойная смола, – продукт выделения дерева, произрастающего в Индии, на о. Ява, Суматра и др. Температура плавления 75-90° С. Растворяется в этиловом спирте, частично – в скипидаре и бензоле.
   Бензойная смола используется для приготовления спиртовых лаков, обладающих эластичностью, и спиртовых политур, используемых с шеллачными на заключительных этапах полирования древесины.
   Канифоль получают из смолы хвойных деревьев – живицы. На перерабатывающих заводах из смолы получают скипидар и твердую стекловидную массу – канифоль. Температура плавления канифоли 55-6О° С.
   Канифоль содержит свободные кислоты, которые отрицательно влияют на качество покрытия. Для улучшения свойств канифоли ее сплавляют с 6%-ми гашеной извести в 20% оксида цинка, что снижает кислотность и повышает температуру плавления до 110°С. Полученный таким образом продукт называют резинатом канифоли.
   При обработке канифоли глицерином получают эфир канифоли, называемый эфиром гарпиуса, который представляет собой прозрачную смолу с температурой плавления 70° С. Эфир гарпиуса растворяют в масле и спиртобензольной смеси для получения лака.
   Янтарь – смола хвойных деревьев, длительное время пролежавшая в морской воде. Добывают на южном берегу Балтийского моря. Цвет янтаря – желтый различных оттенков. Температура плавления 250-400° С. Растворяется в спирте, эфирных маслах. Применяют для изготовления высококачественных лаков, заменяющих копаловые.
   Копалы – ископаемые смолы растительного происхождения, пролежавшие долгое время в земле. Они добываются в Африке, Америке и Австралии. Температура плавления высокоплавких копалов 270-360° С, низкоплавких – 140-180° С. Цвет копалов – от белого до темно-коричневого. Пленки копалов прочны, тверды, упруги, глянцевиты, стойки к воде, теплоте, кислотам и щелочам. Растворяются копалы в этиловом и метиловом спиртах, эфирах, ацетоне, льняном масле и других растворителях. Растворы копала обладают высокой адгезией.
   Синтетические смолы в зависимости от метода получения разделяют на полимеризационные (полученные с помощью реакции полимеризации) и поликонденсационные (полученные с помощью реакции поликонденсации).
   К первым относятся: перхлорвиниловые, поливинилацетатные, полистирольные, полиуретановые и др. Перхлорвиниловая смола представляет собой хлорированный поливинилхлорид. У нее лучшие растворимость и адгезия, чем у нехлорированной. Перхлорвиниловые смолы растворимы в ацетоне, ацетатных растворителях, ароматических и хлорированных углеводородах. Образуют вязкие растворы, поэтому приготовленные на них лаки и эмали имеют невысокую (не более 20%) концентрацию смолы.
   Покрытия на основе перхлорвиниловых смол атмосферостойки. Недостатки – отсутствие блеска у эмалей, невысокая термостойкость, слабая адгезия к металлам. В деревообработке перхлорвиниловые эмали применяют в качестве атмосферостойких покрытий для окраски товарных вагонов, контейнеров.
   Поливинилацетатная смола – полимер, полученный полимеризацией сложного эфира уксусной кислоты и винилового спирта (винилацетата). Эта смола растворима в этиловом и метиловом спиртах, ацетатных растворителях, ароматических углеводородах.
   Поливинилацетат обладает хорошей адгезией с древесиной и светостойкостью, но поливинилацетатные покрытия водопроницаемы.
   Полистирольные смолы – продукты полимеризации стирола. Полистирол обладает малой адгезией, образует хрупкие пленки, растворяется в ограниченном числе растворителей, поэтому полистирольные лаки в чистом виде используют редко. Большее применение нашли сополимеры стирола с другими пленкообразователями. Сополимеризацией стирола и дивинила (бутадиена) получают дивинилстирольные каучуки. Латексы (водные эмульсии) таких каучуков применяют для приготовления водоэмульсионных растворов (красок), используемых в строительстве для внутренних работ по штукатурке, древесине и т. п. Эти краски обладают высоким содержанием сухого остатка (свыше 50%), сохнут при температуре 18-20°С около 6 ч и образуют покрытия, прочные к истиранию и действию химических веществ.
   
Купить и читать книгу за 29 руб.

Вы читаете ознакомительный отрывок. Если книга вам понравилась, вы можете купить полную версию и продолжить читать