Опорядження матеріалів з деревини
Загальні відомості про опорядження
Відомо, що деревина – матеріал гігроскопічний, тому вироби з неї потрібно захистити певним способом від вбирання вологи, що призводить до зміни форми або й до повного руйнування виробу. Крім того, на повітрі деревина вигорає та змінює колір, а також псується шкідниками (шашіль). Тому вироби з деревини вкривають тонким і міцним шаром захисних матеріалів, тобто здійснюють опорядження.
Опорядження – це створення на поверхні деревини декоративно-захисних покриттів лакофарбовими або плівковими матеріалами для покращення зовнішнього вигляду та захисту від впливу навколишнього середовища (забруднення, дії світла, вологи, повітря тощо). Захисний шар має бути достатньо твердим, але еластичним, рівним і гладеньким (блискучим або матовим).
Усі лакофарбові матеріали, що утворюють захисний шар, повинні міцно зчіплюватись з поверхнею деревини (адгезія).
Розвиток технології опорядження має багатовікову історію. Так, при виготовленні виробів з деревини давні єгиптяни тисячі років тому використовували лаки і фарби на основі яєчного білка, воску та природних смол. Нині досягнення у хімії полімерів призвели до появи лакофарбових матеріалів на основі синтетичних смол, характерною особливістю яких є утворення покриттів не внаслідок процесів випаровування розчинників (як, наприклад, у шелаків чи нітролаків), а в результаті хімічних реакцій, що відбуваються між речовиною та поверхнею деревини.
Властивості деревини, які враховуються при опорядженні
Деревина володіє рядом специфічних властивостей, які необхідно враховувати при виборі виду і способу опорядження. При визначенні виду обробки деревини враховують її пористість, твердість, текстуру, колір, вологість, а також наявність смоли і дубильних речовин в ній.
Деревина має пористу будову, кількість і розмір пор визначаються породою деревини. Наявність пор викликає явище вбирання лакофарбових матеріалів в глиб деревини та їх підвищена витрата. Для запобігання цього явища перед нанесенням лакофарбового матеріалу на великопористі породи деревини (дуб, ясен) проводиться операція порозаповнення, а на дрібнопористі - операція ґрунтування. Наявність внутрішньо-і міжклітинних ходів обумовлює різну проникність рідин в поперечному і поздовжньому напрямках, що ускладнює отримання однорідного забарвлення.
Різні породи деревини мають різну твердість. При обробці м'яких порід необхідно зміцнювати поверхню деревини шляхом нанесення твердого шару ґрунту або шпаклівки, які служитимуть підкладкою для основного покриття. В іншому випадку поверхня легко стирається, кришиться, покривається подряпинами. Поверхня деревини твердих порід перед нанесенням лакофарбових матеріалів не вимагає ущільнення.
Твердість деревини має істотне значення при виготовленні різьблених виробів. На різьблені вироби більш придатна м'яка або середньої твердості мілкошарова деревина (липа, груша, горіх).
Кожній породі деревини властива певна текстура - природний малюнок, утворений на поверхні волокнами деревини, річними шарами, серцевинними променями, смоляними ходами, розташуванням сучків, заболоні і ядра. Текстура деревини, особливо цінних порід, надає виробу декоративний вигляд і ретельно підкреслюється (підсилюється) при обробці шляхом просочення поверхні спеціальними речовинами, «які проявляють» текстуру.
Деревина різноманітна за своїм хімічним складом і містить целюлозу, лігнін, масла, природні смоли, фарбувальні дубильні речовини. Деякі речовини перешкоджають процесу плівкоутворення лакофарбових (поліефірних) матеріалів, що наносяться на поверхню деревини. Так, при обробці порід деревини, що містять речовини фенольного характеру, необхідно попередньо нанести шар ізоляційного ґрунту. Смоли, що входять до складу деревини хвойних порід, погіршують міцність з'єднання лакофарбового матеріалу з деревиною, сприяють утворенню плям на прозорих покриттях. Для запобігання цих явищ деревину обезсмолюють.
Фарбувальні дубильні речовини, що містяться в деревині, шляхом впливу спеціальних речовин можуть бути використані для додання поверхні виробу міцних коричневих кольорів різних тонів.
Кожна порода деревини має властивий їй природний колір, який повинен враховуватися при обробці. Колір ряду порід (червоне дерево, дуб, груша, горіх) недоцільно змінювати, якщо поверхня рівномірно забарвлена; коли ж рівномірність кольору порушена, виріб слід підфарбувати. В кінцевому результаті збереження природного кольору або його зміна шляхом фарбування повинно визначатися архітектурно-художніми вимогами до виробів і вимогами споживачів.
Перераховані та ряд інших особливостей деревини викликають необхідність створення спеціальної технології обробки, що відрізняється від обробки виробів з інших матеріалів.
Види опоряджень
Розрізняють такі види опорядження поверхні виробів з деревини: прозоре, непрозоре, імітаційне та спеціальне.
При прозорому опорядженні на деревину наносять захисну декоративну прозору плівку; при цьому текстура деревини зберігається і часто стає ще виразнішою Прозоре опорядження здійснюють прозорими лаками, синтетичними плівками, палітурами, інколи восковими мастиками та маслами на деревині цінних і твердих листяних порід.
Прозорі покриття застосовують переважно для виробів з деревних порід, що володіють гарною текстурою, і виробів, експлуатованих в опалювальних приміщеннях.
При непрозорому опорядженні захисна плівка непрозора і повністю закриває текстуру та колір деревини. Непрозоре опорядження здійснюють пігментовими фарбами (олійними, емалевими тощо), як правило по деревині малоцінних і хвойних порід, а також для виробів, до покриттів яких висваються високі вимоги в частині їх захисних властивостей. Лакофарбові покриття для таких виробів повинні володіти хорошою опірністю механічних і атмосферних впливів, бути хімічно стійкими і т. д.
Імітаційне опорядження характеризується поліпшенням декоративних властивостей звичайних порід деревини або створенням на деревині чи інших листових матеріалах узорів у вигляді цінних порід деревини. Імітацію виконують нанесенням барвників, наклеюванням текстурного паперу, тканини, плівок, декоративних пластиків на деталі з малоцінних порід.
До спеціального опорядження (декоративне оздоблення) належать металізація, позолота, бронзування, декор (набірний, орнаментальний, тематичний і рельєфний), а також накладки і вставки. Спеціальні види опорядження застосовують у невеликих кустарних виробництвах з художнім ухилом. Однак в окремих наборах меблів використовують елементи різьблення, інкрустації тощо.
Характеристика лакофарбових матеріалів
Лакофарбові покриття характеризуються низкою фізико-механічних властивостей, які мають суттєве значення для експлуатації виробів з деревини та визначаються якістю матеріалів, способами нанесення, сушіння тощо. До таких властивостей належать:
адгезія – характеризує міцність зчеплення лакофарбового покриття з поверхнею деревини, причому ця властивість залежить від складу лакофарбових матеріалів і товщини нанесеного шару; вищу адгезію мають однорідні суміші – нітролак і нітроґрунт, масляний ґрунт й олійний лак; неоднорідні суміші мають низьке зчеплення (віск і масло, олійна фарба та клейова ґрунтовка), тому зазвичай через певний час відшаровуються від поверхні;
твердість – спроможність лакофарбового покриття чинити опір дії більш твердого тіла;
водостійкість – спроможність лакофарбового покриття протистояти впливу рідин, зокрема під час експлуатації столярних виробів в умовах змінної вологості;
теплостійкість – протидія лакофарбового покриття руйнуванню при нагріванні сонячними променями чи іншими джерелами тепла;
еластичність – спроможність лакофарбового покриття, при зміні атмосферних умов, протистояти всиханню або набряканню, і як наслідок – появі тріщин або пухирів.
Структура лакофарбових покриттів
Лакофарбові покриття утворюють за допомогою послідовного нанесення лакофарбових матеріалів. Однак за одне покриття неможливо створити відповідний декоративно-захисний шар, оскільки деревина (особливо хвойні породи) нерівномірно вбирає опоряджувальні матеріали. Тому для утворення якісних опоряджувальних покриттів лакофарбові матеріали наносять на поверхню в декілька шарів з проміжним висушуванням.
Щоб знизити витрати опоряджувальних матеріалів при багатошарових покриттях, часто для перших (нижніх) шарів застосовують дешевий матеріал (ґрунтовки, шпаклівки та порозаповнювачі). Якщо при прозорому опорядженні потрібно змінити колір деревини, то її перед ґрунтуванням забарвлюють відповідним барвником. Структуру лакофарбових покриттів показано на рис.
Рис. Структура лакофарбових покриттів:
а – непрозорого; б – прозорого; 1 – деревина; 2 – шар ґрунтовки; 3 – місцеве шпаклювання; 4 – шар суцільної шпаклівки; 5 – шар фарби;
6 – забарвлений шар деревини; 7 – порозаповнювач; 8 – шар лаку.
Сюди входять, крім деревини 1, для непрозорого покриття – шар ґрунтовки 2, місцеве шпаклювання 3, шар суцільної шпаклівки 4 і шар фарби 5.
Для прозорого покриття – шар ґрунтовки 2, забарвлений шар деревини 6, порозаповнювач 7 шар лаку 8.
Класифікація опоряджувальних покриттів
Залежно від виду основного плівкоутворювального матеріалу лакофарбові покриття поділяють на сім груп: поліефірні (ПЕ), поліуретанові (УР), меламінові (МЛ), поліакрилові (АК), сечовинні (СЧ), нітроцелюлозні (НЦ), пентафталеві (ПФ).
Залежно від показників зовнішнього вигляду групи мають дві підгрупи: А – покриття з відкритими порами; Б – покриття з закритими порами, в тому числі непрозорі.
Залежно від оптичних властивостей лакофарбові покриття бувають прозорі П і непрозорі Н, а за ступенем блиску (матовості) – високо-глянцеві (ВГ – не нижче 10-го рядка за рефлектоскопом Р-4), глянцеві (Г-9 – 3-й рядок за рефлектоскопом Р-4), напівглянцеві (напівматові, ПГ, ПМ – від 2-го рядка і нижче) і матові (М).
Залежно від якісних показників зовнішнього вигляду всередині підгруп покриття поділяють на три категорії: 1, 2, 3.
До першого класу відносяться глянцові і матові покриття, які мають рівну і гладку поверхню без видимих неозброєним оком дефектів. Глянсові покриття першого класу володіють дзеркальним блиском.
Другий клас складають глянцові і матові покриття, що мають рівну, гладку поверхню, на котрій допускаються окремі малопомітні, без збільшуючих приладів, дефекти у вигляді слідів обробки покриття, штрихів і рисок, просідання плівки над порами.
До третього класу відносяться покриття глянцові і матові, мають рівну, гладку поверхню, на котрій допускаються незакриті пори деревини і малозамітні дефекти обробки покриття: штрихи, риски і незначні нерівності, пов'язані зі станом поверхні до обробки.