115322

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени С. М. Кирова»

Кафедра технологии и оборудования деревообрабатывающих производств

Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов

Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы

для студентов направления подготовки 35.03.02 «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» (профиль «Технология деревообработки»)

Санкт-Петербург

2019

1

Рассмотрено и рекомендовано к изданию Институтом ландшафтной архитектуры, строительства и обработки древесины

Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета 23 октября 2018 г.

С о с т а в и т е л и :

доктор технических наук, профессор В. И. Онегин, доктор технических наук, профессор Ю. И. Цой, кандидат технических наук, доцент А. В. Сергеевичев, старший преподаватель И. В. Коваленко

О т в . р е д а к т о р кандидат технических наук, доцент В. Г. Лукин

Р е ц е н з е н т

кафедра технологии и оборудования деревообрабатывающих производств СПбГЛТУ

Технология защитно-декоративных покрытий древесины и дре-

весных материалов: методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы для студентов направления подготовки 35.03.02 «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» (профиль «Технология деревообработки») / сост.: В. И. Онегин [и др.]. – СПб.: СПбГЛТУ, 2019. – 28 с.

В методических указаниях приведены рекомендации по изучению разделов дисциплины «Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов». В разделе «Общие указания» приведена тематика лабораторных работ и практических занятий. Изложены методика выбора и перечень вопросов по выполнению контрольного задания по дисциплине.

Темплан 2018. Изд. № 113.

2

В В Е Д Е Н И Е

Выпуск качественных изделий из древесины во многом определяется формированием защитно-декоративных покрытий, которое в настоящее время осуществляется преимущественно нанесением различных видов лакокрасочных материалов. Одним из важнейших показателей качества изделий из древесины является отделка, определяющая внешний (товарный) вид продукции, ее надежность, экономичность и долговечность. Отделка предназначена для создания защитно-декоративного покрытия, предохраняющего поверхность древесины от воздействия окружающей среды: воздуха, влаги, света, загрязнений и механических повреждений.

Дисциплина «Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов» изучается студентами заочной формы обучения на заключительном курсе и является завершающим этапом в освоении профилирующих дисциплин по направлению подготовки 35.03.02 «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» (профиль «Технология деревообработки»). В соответствии с рабочей программой дисциплина предусматривает изучение следующих разделов:

1.Введение

2.Лакокрасочные материалы

3.Физико-химические основы отделки

4.Методы нанесения лакокрасочных материалов

5.Отверждение (сушка) лакокрасочных покрытий

6.Методы облагораживания лакокрасочных покрытий

7.Имитационная отделка древесных материалов

8.Технологические процессы отделки древесных материалов.

9.Организация производственного процесса в отделочных цехах. Охрана труда

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Основной формой изучения дисциплины «Технология защитнодекоративных покрытий древесины и древесных материалов» является самостоятельная работа студентов над литературными источниками.

Приступая к изучению дисциплины, студент должен предварительно ознакомиться с приведенным ниже списком основной и дополнительной литературы. Рекомендуется вести конспект изучаемой литературы, зарисо-

3

вывать схемы технологического оборудования и приборов, схемы технологических процессов и др.

Впроцессе изучения дисциплины особое внимание студент должен обращать на новейшие достижения в области техники и технологии отделки древесины в России и за рубежом. В связи с этим, кроме основной литературы студент должен изучить и дополнительную.

Параллельно с изучением теоретических положений и практических рекомендаций по литературным источникам студент должен ознакомиться

сработой отделочного цеха предприятия, на котором он работает, а также

сзаводской или цеховой лабораторией, производящей приемку и контроль качества отделочных материалов. Если студент не работает на деревообрабатывающем предприятии, ему следует посетить в порядке экскурсии ка- кое-либо предприятие, имеющее отделочный цех и производящее изделия или полуфабрикаты из древесины.

Если при изучении дисциплины у студента возникают вопросы, рекомендуется обратиться за письменной консультацией к преподавателю, ведущему эту дисциплину на кафедре «Технология и оборудование деревообрабатывающих производств».

Впериод очной сессии студентам читаются обзорные лекции, в которых кратко освещаются вопросы теоретического и практического характера, трудно усваиваемые при самостоятельной проработке, и дается дополнительный материал, недостаточно освещенный в литературе. Во время очной сессии организуется лабораторный практикум. В это время студенты знакомятся с лабораторным оборудованием, с методами испытаний жидких лакокрасочных материалов и покрытий на их основе.

Учебный план предусматривает выполнение студентом одной контрольной работы и курсового проекта. Эта работа выполняется студентом самостоятельно и высылается в ВУЗ до начала очной сессии. Работы про-

4

3.Онегин, В. И. Формирование лакокрасочных покрытий древесины /

В. И. Онегин. – Л.: ЛГУ, 1983. – 148 с.

4.Онегин, В. И. Теоретические основы процессов формирования покрытий древесины / В. И. Онегин, Ю. И. Цой. – Л.: ЛТА, 1982. – 79 с.

5.Технология защитно-декоративной отделки древесины: метод. указания по выполнению лабораторных работ / сост.: В. И. Онегин, Ю. И. Цой. – СПб.: СПбГЛТУ, 2017. – 44 с.

6.Онегин, В. И. Технология защитно-декоративных покрытий древе-

сины и древесных материалов: учеб. пособие по курсовой работе / В. И. Онегин, Ю. И. Цой, В. А. Соколова. – СПб.: СПбГЛТУ, 2012. – 72 с.

7. ГОСТ 54208–2010. Покрытия защитно-декоративные на мебели из древесины и древесных материалов. Классификация и обозначение. Издание официальное. – М.: Стандартинформ, 2011.

5

8.Прудников, П. Г. Справочник по отделке мебели / П. Г. Прудников, Е. Э. Гольденберг, Б. К. Кордонская. – Киев: Техника, 1982. – 254 с.

9.Онегин, В. И. Защитно-декоративное покрытие древесных материалов. Оборудование и технология / В. И. Онегин [и др.]. – СПб.: ПРО-

ФИКС, 2006. – 176 с.

10.Онегин, В. И. Свойства древесины, учитываемые при формировании защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов / В. И. Онегин // Лесной журнал. – 2015. – Т6 (348). – С. 116–127.

УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Введение

При изучении введения студент должен ознакомиться с вопросами значения отделки древесины, классификацией различных видов отделки, установить области их применения, ознакомиться с историческим обзором развития техники и технологии отделки, усвоить современное состояние и тенденции развития отделки.

Л и т е р а т у р а :

Жуков, Е. В., Онегин, В. И. [1, с. 4–44]. Рыбин, Б. М. [2, с. 4–29].

Онегин, В. И [3, с. 3–7]. Онегин, В. И. [9, с. 116–127].

2. Лакокрасочные материалы

Изделия из древесины и древесных материалов, на которых формируются защитно-декоративные покрытия, могут эксплуатироваться в различных условиях: в закрытых отапливаемых помещениях (мебель); в открытой атмосфере (окна, двери, садовая мебель, спортивный инвентарь); в среде, насыщенной парами растворителей и других реагентов (лабораторная мебель). В соответствии с этим к ним предъявляется комплекс специфических требований: по атмосферостойкости, термостойкости, химической стойкости, твердости, эластичности, адгезии, цвету, глянцу и др. Эти задачи решаются нанесением на поверхность изделия адгезированной

6

пленки на основе органических веществ, которые называются лакокрасочными материалами.

Лакокрасочные материалы представляют собой многокомпонентные системы, в состав которых входят пленкообразующие вещества, растворители и разбавители, красящие вещества, наполнители, целевые добавки (катализаторы, ингибиторы, структурирующие и антифлотационные добавки и пр.). В первую очередь необходимо осознать термины и понятия, запомнить определения (что такое лак, краска, эмаль, грунтовка, шпаклевка).

Л и т е р а т у р а :

Жуков, Е. В., Онегин, В. И. [1, с. 44–48].

2.1. Компоненты лакокрасочных материалов, их свойства и назначение

Компоненты лакокрасочных материалов являются исходными сырьевыми продуктами, от качества и соотношения которых зависят не только свойства лакокрасочных материалов, но и качество покрытий на их основе. Поэтому студент должен знать свойства компонентов, их виды и способы введения в систему, уяснить их роль в составе лакокрасочных материалов и покрытий.

Поскольку пленкообразующее вещество и целевые добавки в наибольшей степени определяют свойства того или другого лакокрасочного материала, то эти компоненты должны рассматриваться при описании соответствующих групп лакокрасочных материалов, излагаемых в параграфе 2.2.

Л и т е р а т у р а :

Жуков, Е. В. [1, с. 48–61]. Рыбин, Б. М. [2, с. 30–72].

2.2. Пленкообразующие вещества и их свойства. Целевые добавки и их назначение

в готовых лакокрасочных материалах

Начинать изучение готовых лакокрасочных материалов, применяемых при отделке древесины, необходимо с установления их происхождения, знания понятий о молекулярной массе и молекулярном строении полимеров и их свойствах, так как это определяет характер пленкообразования и конечные свойства покрытий. Все известные пленкообразующие ве-

7

щества – высокомолекулярные органические соединения, которые делятся

с к и е (мочевиноформальдегидные, полиэфирные, полиуретановые). Несмотря на то, что природные пленкообразователи в настоящее

время в промышленных масштабах используются редко (кроме масел), изучение лакокрасочных материалов следует начать с рассмотрения природных смол (шеллак, сандарак, живица, капалы, битум, воск, высыхающие масла).

При изучении нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов необходимо усвоить методы получения коллоксилина, состав летучей и нелетучей частей, способы повышения сухого остатка, виды и марки готовых лаков, эмалей, красок, грунтов, полирующих и разравнивающих составов. Следует также ознакомиться с методами модификации нитролаков (матирующие добавки).

Изучая раздел полиэфирных лаков и эмалей, студент должен ознакомиться со способами получения ненасыщенных полиэфирных смол – основы полиэфирных лаков и эмалей; знать свойства и функции отдельных компонентов; освоить процесс отверждения; уяснить роль растворителей (стирола) и парафиновой добавки в процессе отверждения парафиносодержащих лаков и эмалей; знать отличительные признаки беспарафиносодержащих систем, выявить достоинства и недостатки, область применения.

При изучении полиуретановых лаков и эмалей (однокомпонентных и двухкомпонентных) следует усвоить их состав, свойства, характер отверждения; виды материалов и особенности их применения с позиции техни- ко-экономической эффективности.

Следует обратить внимание на материалы, в основе которых в качестве пленкообразователя используются мочевиноформальдегидные модификации (кислотного отверждения), а также на их способность использования в качестве пропиточных составов для получения различных видов имитационных декоративных пленочных материалов.

За последние годы все большее распространение получают жидкие водно-дисперсионные лакокрасочные материалы, представляющие собой дисперсии синтетических полимеров с добавлением вспомогательных веществ (эмульгаторов, стабилизаторов и др.). Эти материалы просты в применении, обладают хорошими декоративными и физико-механическими свойствами, экологичны, пожаробезопасны, пригодны для отделки как древесины, так и внутренней и наружной отделки зданий и сооружений различного назначения.

8

Наряду с жидкими лакокрасочными составами, широкое применение находят пленочные, пастообразные, порошковые материалы, а также листовые декоративные материалы, в том числе кромочные пластики. Чаще всего их получают на базе термопластичных высокомолекулярных соединений. Поэтому студент должен ознакомиться с этими видами материалов, их свойствами и особенностями применения.

После ознакомления с главнейшими видами лакокрасочной продукции следует изучить типовые композиции грунтовочных составов, их функциональное назначение и свойства применительно к многообразным видам лаков, эмалей, красок.

В период очной сессии в лаборатории студент должен будет освоить методы испытаний жидких материалов и свойства покрытий на их основе.

Л и т е р а т у р а :

Жуков, Е. В., Онегин, В. И. [1, с. 61–127]. Рыбин, Б. М. [2, с. 72–195].

3. Физико-химические основы отделки

В этом разделе изучаются свойства лакокрасочных материалов с точки зрения их взаимодействия с твердой поверхностью, т. е. вопросы смачивания, растекания и адгезии жидкости к твердой поверхности.

Необходимо остановиться на процессах пленкообразования при формировании отделочного покрытия с помощью жидких лакокрасочных материалов и путем напрессовывания пленочных, пастообразных и порошковых материалов на основе термопластичных и термореактивных смол. Кроме того, следует изучить факторы, влияющие на процесс отделки и качество покрытия: особенности физико-химического строения древесины (ее пористо-клеточная структура, способность набухать в растворителях лакокрасочных материалов, сложный химический состав (наличие красящих и дубильных веществ, эфирных масел, кислот). Следует уяснить влияние изменения температуры и влажности окружающей среды на свойства отделочного покрытия, ознакомиться в общих чертах с сущностью теории крашения.

В курсе «Технология клееных материалов и плит» уже изучались различные теории, объясняющие адгезию клеев к древесине. Однако, учитывая специфику формирования лакокрасочного покрытия, следует восстановить в памяти основные теории адгезии, а также ознакомиться с реоло-

9

гией и внутренними напряжениями лакокрасочных материалов и покрытий на их основе.

Л и т е р а т у р а :

Жуков, Е. В., Онегин, В. И. [1, с. 127–161].

Рыбин, Б. М. [2, с. 211–244].

Онегин, В. И. [3, с. 8–33].

Онегин, В. И., Цой, Ю. И. [4, с. 1–79].

4. Методы нанесения лакокрасочных материалов

Приступая к изучению этого раздела дисциплины, студент должен прежде всего уяснить, что несмотря на многообразие известных методов, выбор того или иного метода нанесения производят исходя из свойств применяемого отделочного материала, а также размеров и конфигурации отделываемых поверхностей. Основное внимание при этом обращается на возможность механизации и автоматизации процессов, повышение производительности труда, снижение потерь материалов, уменьшение энергетических и других затрат, повышение качества покрытий.

Студенту надо помнить, что все известные методы нанесения жидких, порошковых и пленочных материалов на твердую подложку основаны на следующих принципах:

1.Превращение их в аэрозоли с последующим осаждением и коагуляцией в тонком слое (пневматическое, безвоздушное, базирующееся на использовании центробежных сил быстро вращающихся механических масс и гидростатическом давлении, электростатическое).

2.Смачивание поверхностей (адсорбция) – прямой контакт лакокрасочных материалов с твердой поверхностью [кисти, шпатели, тампоны, окунание, облив (налив), валики, барабаны, протягивание через фильеры (экструзия), прессование, накат (каширование)].

3.Отложения (осаждение) вещества из жидкой среды (раствора или дисперсии) при воздействии электрического тока, нагрева и др.

4.Адсорбция из газовой или паровой фазы.

Третья и четвертая группы методов нашли применение в основном

при отделке металлов. Однако, надо помнить, что увеличение производства порошковых материалов, уже имеющих место применения для отделки древесины, могут быть использованы в области технологии деревообработки.

10