2. Проектирование технологических процессов

2.1 Общие положения

Проектирование технологических процессов отделки составляет основ­ное содержание технологической подготовки производства.

Разработку технологического процесса следует проводить на основе ис­пользования последних достижений техники и технологии отделки, высо­комеханизированных и автоматизированных линий и оборудования.

При разработке того или иного варианта технологического процесса от­делки следует стремиться к минимальному количеству операций и расходу отделочных материалов при обеспечении требуемого качества покрытий.

Согласно ОСТ 13-27-82, в зависимости от качественных требований к внешнему виду покрытия подразделяются на первую и вторую категории.

В зависимости от вида основного пленкообразующего полимера разли­чают покрытия полиэфирные, полиуретановые, нитроцеллюлозные, пле­ночные на основе термореактивных полимеров и др.

Лакокрасочные покрытия могут быть прозрачными, непрозрачными, по степени блеска—высокоглянцевые, глянцевые, полуглянцевые, матовые и полуматовые.

Обозначение покрытий состоит из пяти частей, например:

ПЭ-2106: А1 .П.ВГ.9.

Первая часть - марка лака (здесь: ПЭ-2106); вторая часть - подгруппа (А или Б) и ка­тегория покрытий (1-я или 2-я); третья часть - вид покрытия (П - прозрачное, Н - непро­зрачное); четвертая часть - вид покрытия по степени блеска (ВГ- высокоглянцевое, Г - глянцевое, ТТГ - полугпянцевое, ПМ - полуматовое, М - матовое); пятая часть - защит­ные свойства покрытия (по ОСТ 13-27-82 обозначаются арабскими цифрами 3; 6; 9).

При разработке технологического процесса рекомендуется придерживаться следующей последовательности.

1. Провести анализ возможных вариантов технологического процесса отделки и выбор из них наиболее рационального для каждой конструктивно-технологической группы изделия.

2. Установить состав и последовательность выполнения технологиче­ских операций для выбранного варианта технологического процесса и вы­брать необходимое оборудование.

3. Выбрать или рассчитать режимы выполнения технологических опера­ций.

4. Установить параметры для контроля качества выполнения каждой технологической операции и выбрать средства контроля.

5. Рассчитать необходимое количество оборудования для выполнениягодовой программы выпуска изделий.

Разработанный технологический процесс представляют в виде схемы технологического процесса отделки, которую разрабатывают по прилагае­мой форме (прил. 1), и технологических карт.

Курсовым проектом предусматривается также разработка технологиче­ских карт для каждой КТГ, в которой содержатся наименования техноло­гических операций в последовательности их выполнения. По каждой тех­нологической операции указывают применяемое оборудование, инстру­менты и приспособления, режимы выполнения операций, квалификацию рабочих, норму времени и расценку. Пример оформления технологических карт приведен в прил. 2.

2.2. Рекомендации по проектированию технологических процессов

Технологический процесс создания защитно-декоративных покрытий в общем виде выглядит следующих образом:

	Содержание стадии технологического процесса
Стадия процесса	Прозрачная отделка	Непрозрачная отделка
I. Подготовка поверх­ности подложки к от­делке	Очистка поверхности подложки. Удаление ворса	Очистка поверхности подложки. Местное шпатлевание
2. Нанесение покры­тия	Крашение. Грунтование и порозаполнение. Лаки­рование	Сплошное шпатлевание. Окрашивание
3. Облагораживание поверхности покрытия	Выравнивание поверх­ности покрытия. Полирование. Матирование. Удаление полировочно­го масла	Выравнивание поверх­ности покрытия. Поли­рование. Удаление по­лировочного масла

Конкретные технологические процессы отделки древесины отличаются большим разнообразием. Это связано с различными требованиями, предъ­являемыми к отделке изделий различного назначения, разнообразием ла­кокрасочных материалов, способов их нанесения и обработки.

При выборе того или иного варианта технологического процесса, преж­де всего, следует учитывать требования, предъявляемые к покрытию, и свойства материалов. Необходимо также ориентироваться на перспектив­ные технологии, исключающие ручной труд и вредные выбросы в атмо­сферу.

Способ подготовки поверхности подложки к отделке зависит, как уже отмечалось, от требований, предъявляемых к покрытию, а также вида об­лицовочного материала (пленки на основе текстурной бумаги, строганый шпон, ДВП) и породы древесины.

При этом следует учитывать все возможные технологические операции, связанные с подготовкой древесины или древесных материалов под отдел­ку с учетом исходного состояния подложки.

Такой анализ следует проводить на основе сведений, приведенных в [10; 17; 18].

Рассмотрим вкратце особенности технологического процесса прозрач­ной и непрозрачной отделки подложек.

Прозрачная отделка. Подготовка поверхности подложки при прозрачной отделке включает в себя очистку поверхности и удаление ворса.

При отделке подложки на основе текстурной бумаги предусматривается только очистка поверхности.

Чем чище и тщательнее подготовлена поверхность подложки, тем лучше и с наименьшими затратами времени и материалов может быть выполнена отделка. Шероховатость лицевой поверхности, подлежащей прозрачной отделке должна быть не более 16 мкм (R_m<16 мкм), а внутренних видимых поверхностей - не более 32 мкм.

Следующей операцией по подготовке поверхности подложки при про­зрачной отделке является удаление ворса. При нанесении на поверхность древесины лака, содержащего растворитель, в котором набухает древеси­на, поднявшийся в жидком лаке ворс увеличит шероховатость покрытия. Для удаления ворса поверхность древесины смачивают теплым 3-5 %-ным раствором глютинового клея. Поднявшийся ворс после высыхания легко сошлифовывается. Удаление ворса не требуется, если поверхность древе­сины предварительно грунтовать составом, не вызывающим набухания древесины.

Следующими основными операциями технологического процесса про­зрачной отделки являются крашение, грунтование, порозаполнение и ла­кирование.

Операцию крашения применяют для усиления естественного цвета дре­весины, придания ей нового цвета или одинакового цветового тона изде­лию. Для крашения применяют анилиновые водорастворимые красители 1-4%-ной концентрации различных марок и цветов, а также поренбейцы, являющиеся наиболее перспективными. Преимущества их применения со­стоят в равномерности цвета окрашенной поверхности, высокой цветовой интенсивности и цветопрочности, исключении поднятия ворса, совмещении операций крашения и группирования.

На производстве применяют поренбейц под названием грунтовка НЦ-0140. Ее изготовляют из суховальцованных паст, спирторастворимых красителей и нитролака [10].

Крашение может быть осуществлено методами пневматического распы­ления (сухим и полусухим способами), окунания, вальцового нанесения и вручную.

Технологический процесс крашения включает крашение и сушку.

Крашение составами типа поренбейц осуществляют на линиях крашения пластей щитов МКП-2 [10], а водорастворимыми красителями—на линии (станок КЩ) [10], где осуществляются крашение и сушка окрашенной по­верхности.

При пневматическом способе нанесения красителей используют краско­распылители марок КРП-3, КРУ-1, типа ЗИЛ КРУ-1, ЗИЛ, которые хотя и сняты с производства, но используются на предприятиях.

Сушку окрашенной поверхности проводят в камерах конвективной суш­ки, камерах терморадиационной сушки, установленных либо на линиях, либо отдельно или на стеллажах под вытяжным зонтом.

Режимы крашения и сушки приведены в прил. 22-23.

Грунтование отделываемых поверхностей изделий проводят с целью со­кращения расхода лакокрасочных материалов и улучшения качества от­делки.

Некоторые грунтовки выполняют специальные функции - создание цвет­ного фона под печать текстуры древесины, повышение электропроводимо­сти изделий для последующего лакирования в электростатическом поле и др.

Грунтовки нитрокарбамидные НК и БНК (быстросохнущие) применяют­ся при отделке нитроцеллюлозными лаками.

Грунтовки на основе поливинилацетатной дисперсии рекомендуются для отделки решетчатой мебели и их деталей при нанесении пневматиче­ским способом или вручную в процессе отделки нитроцеллюлозными, мочевиноалкидными и полиэфирными ПЭ-251Б лаками.

Грунтовка полиэфирная ПЭ-0155 представляет собой ненасыщенную полиэфирную смолу, содержащую аэросил и краситель. Рекомендуется для отделки щитов и брусковых деталей способом «мокрый по мокрому» пе­ред их лакированием полиэфирными лаками. Отверждается под воздейст­вием ультрафиолетового излучения.

Грунтовка Г1Э-0211 импульсно-лучевой сушки, однокомпонентная пред­ставляет собой суспензию аэросила в растворе ненасыщенной полиэфир­ной смолы с целевыми добавками. Ипользуется для грунтования поверхно­сти древесины при лакировании полиэфирными лаками импульснолучевой и терморадиационной сушки, а также лаками воздушной сушки.

Грунтовка ПЭГР-2 представляет собой полуфабрикатный стирольный лак ПЭ-2121, содержащий аэросил А-175 и метилвинилаэросил. Использу­ется для подготовки поверхности древесины под лакирование полиэфир­ными лаками электронного или холодного отверждения.

Для полиэфирных лаков электронного отверждения (ПЭ-284) можно ис­пользовать также грунтовку на основе лака ПЭ-28С с добавкой 10% аэро­сила и МГФ-9. Грунтовку наносят на подогретые до 35...45°С щиты, от­верждают радиационно-химическим способом и шлифуют.

При отделке как полиэфирными, так и нитроцеллюлозными и мочевино- алкидными лаками можно, как уже отмечалось, использовать в качестве грунтовки поренбейц НД-0140.

Грунтование поверхностей осуществляют методом пневматического распыления, налива, вальцовым способом, окунанием и вручную. Опера­цию грунтования проводят либо на линиях лакирования деталей изделия, либо на позиционных агрегатах (лаконаливная машина, вальцовый станок типа МЛН 1-03, ВЩ-9-1, краскораспылитель).

Режимы грунтования и сушки приведены в прил. 24 – 29. При необхо­димости заполнения пор, особенно у древесины кольцесосудистых пород, грунтование должно выполняться порозаполнителями.

Порозаполнители используются при отделке древесины беспарафиновыми полиэфирными (ПЭ-250) и нитроцеллюлозными лаками. Эта опера­ция необязательна и может выполняться, как отмечалось, при облицовыва­нии шпоном крупнопористых пород древесины.

Во всех случаях выбор способа нанесения лака зависит от формы и раз­меров лакируемых деталей или изделий. Важным фактором является тол­щина создаваемого лакового покрытия, так как с ней связано необходимое количество нанесений лака. Хотя технологические процессы прозрачной отделки древесины очень разнообразны, они всегда в определенной мере типизированы в зависимости от вида и свойств применяемых лаков.

На щитовые поверхности рабочие составы лаков обычно наносят мето­дом налива, вальцами, а кромки щитов лакируют методом пневматическо­го распыления.

Узлы и изделия в собранном виде можно лакировать методом окунания, пневматического распыления, в электрическом поле токов высокого на­пряжения.

Технологический процесс лакирования при прозрачной отделке подлож­ки выглядит следующим образом (1-я категория покрытия):

• первое лакирование;

• выдержка (сушка) лаковой пленки;

• шлифование;

• второе лакирование;

• отверждение лаковой пленки;

• контроль качества поверхности после лакирования.

Лакирование поверхности подложек проводят на лаконаливных маши­нах типа ЛМ-3, ЛM-80-1, ЛM-140-1 и краскораспылителями марок КРП-3, КРУ-1, ЗИЛ и др.

Выдержку лаковой пленки проводят на стеллажах под вытяжным зонтом и с нижним отсосом воздуха.

Отверждение (сушку) лаковой пленки осуществляют различными спо­собами в зависимости от технологии отделки и вида применяемого лако­красочного материала.

Для сушки лака применяют стеллажи под вытяжным зонтом (для пара­финосодержащих лаков холодной сушки камеры выдержки типа МЛП1.03, камеры конвективной сушки типа МЛН-1.06, МЛП1.04, терморадиацион­ной сушки (для нитроцеллюлозных, беспарафиновых полиэфирных, мочевиноалкидных, полиуретановых лаков), камеры с ртутными лампами вы­сокого давления типа HTQ-14 или НОК-5 (для полиэфирных лаков ульт­рафиолетовой сушки) и т.д.

Режимы лакирования различными лаками и сушки приведены в прил. 32 – 42.

При лакировании поверхностей лаками, не требующими последующего облагораживания, например, нитроцеллюлозными или мочевиноалкидными, облагораживание поверхности заключается в разравнивании лакового покрытия или освежении (для матовых покрытий). Для этого используют разравнивающую жидкость РМЕ или распределительную НЦ-313, а для освежения – специальный состав для матовых покрытий.

При отделке парафиносодержащими полиэфирными лаками облагора­живание покрытия заключается в его шлифовании, полировании и глянце­вании.

Операцию шлифования выполняют на ленточных шлифовальных стан­ках типа ШлПС (пласти) и на станках типа ШлПК или ШлНСВ (кромки) шлифовальной шкуркой № 5,4, 3.

После шлифования выполняют операции полирования и глянцевания.

Полирование поверхности деталей выполняют на барабанных полиро­вальных станках типа П6БА, П1БА полировочной пастой (пласти) и на станках для шлифования и полирования кромок типа ШлПК или ручными полировальными машинами (кромки).

Для глянцевания применяют доводочные полировочные составы, эту операцию выполняют на глянцевальных станках.

Режимы шлифования и полирования покрытий приведены в прил. 46 – 48. Завершающим этапом технологического процесса отделки является кон­троль качества отделки, заключающийся в сравнении с утвержденным об­разцом и испытании покрытий на соответствие ОСТ 13-27-82.

В настоящее время технологические процессы прозрачной отделки ме­бели выполняются на полуавтоматических и автоматических линиях оте­чественного и зарубежного производств.

Типовые технологические процессы отделки различными ЛКМ и техни­ческие характеристики лилий приведены в [4; 10; 17; 18].

Непрозрачная отделка. При непрозрачной отделке подложки первой операцией также является очистка поверхности. Однако характер приме­няемых в этом случае материалов позволяет несколько снизить требования к качеству поверхности.

Поверхность деталей из необлицованной ДСтП, подлежащей непрозрач­ной отделке, должна иметь R_m ≤ 32...60 мкм. На поверхности не должно быть жирных пятен, грязи и т. д.

После очистки поверхности предусматривается местное шпатлевание. Для этого используют очень густые шпатлевочные массы, которыми заполняют относительно крупные местные впадины (задиры, выколы и т. д.) ручным шпателем. После высыхания оставшиеся от шпатлевания неровности сошлифовывают ручными механизированными аппаратами. После ме­стного шпатлевания проводят сплошное шпатлевание поверхности.

Цель сплошного шпатлевания – создание ровной и гладкой поверхности подложки.

Наибольшее распространение получили быстросохнущие нитроцеллюлозные шпатлевки НЦ-007, НЦ-008 и др.

Полиэфирные шпатлевки применяют при отделке беспарафиновыми по­лиэфирными эмалями. Шпатлевки нитроцеллюлозные – НЦ-0038, НЦ-007, НЦ-008 применяют для заполнения неровностей и исправления дефектов окрашиваемой поверхности; выпускаются белого, красно-коричневого и серого цветов.

Шпатлевки полиэфирные ПЭ-0025 применяют при отделке беспарафи- новыми полиэфирными эмалями, а шпатлевка ПЭ-0059 предназначена для нанесения на древесностружечные плиты с целью выравнивания их под имитационную отделку, отверждается при ультрафиолетовом облучении.

При окрашивании щитов, облицованных лущеным шпоном или древес­новолокнистой плитой, парафиносодержащей полиэфирной эмалью ПЭ – 276, используют карбамидную шпатлевку ШК.

При непрозрачной отделке щитов из ДСтП вместо шпатлевания пласти плит можно облицовывать грунтовочной пленкой, получаемой пропиткой фоновой бумаги пропиточными смолами [3].

Шпатлевки наносят метолом налива (поверхности щитов и брусков), или пневматического распыления (при шпатлевании брусковых изделий в соб­ранном виде и кромок щитовых деталей мебели), или на вальцовых стан­ках.

Технология шпатлевания наливом выглядит следующим образом:

• первое нанесение шпатлевки на лаконаливной машине;

• сушка в камере;

• второе нанесение шпатлевки;

• сушка в камере;

• шлифование поверхности;

• контроль качества поверхности.

Шпатлевание методом пневматического распыления краскораспылите­лем выглядит аналогично.

Вальцовое нанесение шпатлевки на пласти щитов осуществляют на ШПЩ или импортных (Шмутц, Бюркле).

Для нанесения шпатлевок методом налива применяют лаконаливные машины (ЛM-3; ЛМ-80; ЛМ-140-1), при пневматическом распылении шпатлевки используют краскораспылители марок КРП-3, КРУ-1, ЗИЛ и др. Для вальцового нанесения шпатлевок применяют станки типа ШПЩ, этот способ реализован в линии шпатлевания фирмы «Хильдебранд».

Сушку шпатлевочного слоя проводят в камерах конвективной сушки, на стеллажах под вытяжным зонтом, а при ультрафиолетовом отверждении — в камерах с ртутными лампами высокого давления, встроенных в линию шпатлевания.

Режимы шпатлевания и сушки приведены в прил. 31.

Шлифование пластей проводят на ленточных шлифовальных станках, а кромок – на станках типа ШлНСВ шкуркой №6 или 5.

Режимы шлифования приведены в прил. 46 и 47.

Следующим этапом технологического процесса непрозрачной отделки является окрашивание и облагораживание поверхности покрытия.

Для непрозрачной отделки в качестве окрашивающего материала при­меняют эмали. Эмали представляют собой суспензии тонкоизмельченных пигментов и наполнителей в лаках. Различают эмали нитроцеллюлозные, полиэфирные алкидные, масляные и др.

Эмаль полиэфирная парафиносодержащая ПЭ-276 представляет собой суспензию пигментов в полуфабрикате лака ПЭ-246. Применяется для по­лучения блестящих непрозрачных покрытий на щитовых деталях мебели

Эмаль нитроцеллюлозная НЦ-25 представляет собой суспензию пигмен­тов в растворе нитроцеллюлозы и других смол в смеси органических летучих растворителей. Предназначается для окраски поверхностей изделий, эксплуатируемых внутри помещений.

Нитроэмаль НЦ-257 матовая белая представляет собой суспензию пиг­мента и наполнителя в растворе коллоксилина, смол и пластификатора в смеси органических растворителей. Предназначается для окраски изделий, эксплуатируемых внутри помещений.

Применяются еще мочевино-меламиноалкидные, пентафталевые эмали и др. [10].

На щитовые детали мебели рабочие составы эмали наносят методом на­лива, а на кромки щитов, детали, узлы и готовые изделия – методом пнев­матического распыления. При окрашивании эмалью ПЭ-276 кромки щитов окрашивают на лаконаливных машинах для кромок JIMK-1.

Технология окрашивания наливом или пневмораспылением выглядит следующим образом (для НЦ-25):

• первое окрашивание поверхности;

• сушка;

• шлифование поверхности;

• второе окрашивание поверхности;

• сушка;

• контроль качества поверхности.

Окрашивание поверхности эмалями производят на лаконаливных маши­нах типа JIM-3, JIM-80-1, ЛM-140-1 и краскораспылителями марки КРП-3, КРУ-1, ЗИЛ и др.

Сушку эмали проводят в камерах конвективной сушки, на стеллажах под вытяжным зонтом.

Режимы окрашивания и сушки приведены в прил. 43 и 44.

При отделке нитроцеллюлозными эмалями по 1-й категории покрытия предусматривается промежуточное шлифование после первого окрашива­ния. Эту операцию выполняют на виброшлифовальном станке типа Шл2В (пласти) или на станке ШлНСВ (кромки) шкуркой № 3 или 4.

Для отделки щитов нитроцеллюлозными эмалями можно использовать полуавтоматическую линию ПКБ ММСК-1 [4].

Облагораживание поверхности отвержденного покрытия заключается в шлифовании, полировании и глянцевании ЛКП.

Так, например, проводят шлифование при отделке парафиносодержа­щими полиэфирными эмалями по 1-й категории покрытия после сушки второго слоя эмали. Эту операцию выполняют на ленточных шлифоваль­ных станках типа ШлПС (пласти) и на станках типа ШлПК или ШлНСВ (кромки) шлифовальной шкуркой № 5, 4 и 3.

После шлифования выполняют операцию полирования и глянцевания (удаление следов пасты и масла).

Для полирования полировочной пастой применяют барабанные полиро­вальные станки П1БА, П6БА (пласти) и станки ШлПК или ручные полиро­вальные машины (кромки).

Для глянцевания применяют доводочные полировочные составы; опера­цию эту выполняют на глянцевальных станках.

Нитроцеллюлозные покрытия обычно не облагораживают, реже исполь­зуют разравнивание жидкостями типа РМЕ перед нанесением последнего слоя нитроэмали [10].

Режимы шлифования и полирования покрытий приведены в прил. 46-48.

Аналогично технологии прозрачной отделки завершающим этапом тех­нологического процесса непрозрачной отделки является контроль качества покрытия.

Типовые технологические процессы непрозрачной отделки и характери­стики линий, оборудования приведены в [4; 10; 17; 18].