книги из ГПНТБ / Гашкова, А. К. Влияние влажности на качество столярно-строительных изделий из древесины

влажность клеевых пленок имеет сравнительно плавный рост и в некоторой степени подобна равновесной влажности древесины. При даль­ нейшем повышении влажности воздуха равно­ весная влажность клеевых пленок в 2—3 раза превышает равновесную влажность древесины при тех же условиях.

Клеевая прослойка из водорастворимых клеев в соединениях привносит влагу в древесину, поэтому в начальный период после склеивания влажность деталей в месте их сопряже­ ния бывает несколько повышена по сравнению с влажностью ос­ тальных частей деталей. Длительность этого периода зависит как от влагосодержания клея, так и от размеров (сечения) деталей и их начальной влажности.

Влажность в готовых изделиях. Изменение влажности древеси­ ны в готовых изделиях при эксплуатации в сильной степени-зависит от вида отделки изделий и площади отделываемой поверхности.

ВЛИЯНИЕ ОТДЕЛОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

Колебания влажности окрашенной древесины в процессе ее дли­ тельной эксплуатации при переменных температуре и относитель­ ной влажности воздуха происходят с меньшей амплитудой, чем колебания влажности неокрашенной древесины. Численная вели­ чина этой амплитуды при одинаковых температурно-влажностных условиях зависит как от свойств лакокрасочных покрытий, так и от состояния самой древесины.

Лакокрасочные покрытия и их проницаемость водяными парами.

В нашей стране для отделки столярно-строительных изделий при­ меняют главным образом непрозрачные отделочные материалы. Широкое распространение получили [12] водоэмульсионные крас­ ки, тиксотропная пентафталевая эмаль, кумароно-каучуковая крас­ ка, торцовый и этинолевый лаки, а также пленки на бумажной основе. Водоэмульсионные поливинилацетатные и стиролбутадиеновые краски представляют собой суспензию пигмента и наполни­ теля в пластифицированной поливинилацетатной эмульсии или в стиролбутадиеновом латексе с добавлением различных вспомога­ тельных веществ.

Несмотря на то,- что в водоэмульсионных красках растворите­ лем служит вода, покрытия получаются прочные, водостойкие, а во многих случаях и атмосферостойкие. После нанесения краски на поверхность вода испаряется,, а частицы полимера склеиваются

20

между собой и с окрашиваемой поверхностью, образуя прочное покрытие. Правильно нанесенные покрытия служат до 8 лет.

Тиксотропные эмали имеют в своем составе пентафталевый лак, титановые белила, мел и -бентанит (особый вид глины). Они бывают различной водостойкости, но все устойчивы против атмосферного влияния. Покрытия тиксотропными эмалями сохраняют защитные свойства 2—3 года.

Кумароно-каучуковая краска представляет собой смесь суспен­ зии пигментов и наполнителей в растворе инден-кумароновой смолы с синтетическим каучуком, разведенном в органических раствори­ телях с добавлением пластификаторов и поверхностно-активных веществ. Эти краски обладают высокой водонепроницаемостью. Срок эксплуатации покрытия 6—7 лет.

Торцовый лак представляет собой раствор мочевинной и алкидной смол в растворителях с добавкой отвердителя. Покрытия таким лаком обладают высокими защитными свойствами.

Лак этиноль представляет собой раствор полимеризованных производных ацетилена в ксилоле. Содержание сухого остатка в нем не менее 43%. Пленка из лака этиноль-обладает высокой гидрофобностью. Применяют этот лак главным образом в качестве грун­ товки. Высокими защитными свойствами обладают покрытия этинолевыми красками, состоящими из пигментов, растертых на лаке этиноль.

Состав отделочных пленок для мебели обычно более сложен, чем для столярно-строительных изделий. От крашения до нанесения полировочных составов выполняется целый ряд операций по запол­ нению пор грунтовками и созданию отделочной пленки.

Под спиртовые, нитроцеллюлозные. и другие лаки применяют смешанные грунтовки, изготовляемые на основе -карбамидной смо­ лы МФ-17. Вместо смолы МФ-17 может быть использована смо­ ла М-60.

Широкое применение для отделки мебели нашли лаки на основе эфиров целлюлозы (лаки НЦ, ТК), а также алкидно-мочевинные лаки (МЧ). Применяют также полиэфирные лаки (ПЭ). Наимень­ шей проницаемостью обладают пленки и цинковые белила, а наи­ большей— лаки, используемые для отделки мебели. Постоянные паропроницаемоети (р. 106) различных покрытий, по наблюдениям

Влажность древесины перед отделкой. Разные причины застав­ ляют регламентировать влажность древесины перед ее отделкой

21

в определенных пределах. Основная цель этой регламентации — свести до минимума последующие изменения влажности в изделии, предохранить от порчи как древесину, так и отделочное покрытие.

При слишком высокой начальной влажности в деталях из дре­ весины происходит большая усадка, что может вызвать деформа­ цию как отдельных деталей, так и в целом изделия и также нару­ шить целостность отделочной пленки вследствие неодинаковой ве­ личины усадки (у пленки она, как правило, меньше). Кроме того, при высокой начальной влажности древесины (выше 20%) отделоч­ ное . покрытие значительно замедляет высыхание древесины, что может привести к ее загниванию и преждевременному разруше­

нию [39].

Влажность древесины — решающий фактор не только для ста­ бильности размеров, но также и для качества пропитки, склеива­ ния и отделки. Например, с включением отопления в древесине оконных переплетов возникает температурный перепад, под влияни­ ем которого влага, первоначально распределенная равномерно, на­ чинает скапливаться у холодной стороны бруска, т. е. большей частью под слоем наружной отделки. Этот факт был проверен [40]: брусок размером ЮХЮХЮ см упаковывали в оловянную фольгу

ключительное значение для стойкости отделки в атмосферных ус­ ловиях. Кроме того, при чистой поверхности можно обойтись зна­ чительно более простыми покрытиями, чем при поверхности с силь­ ным рельефом годовых колец.

Повышенная влажность древесины усиливает также неблаго­ приятное влияние веществ древесины на систему покрытия. Дли­ тельное хранение древесины в отапливаемых складах или искус­ ственная сушка ведут к физико-химическим изменениям составных веществ древесины, из-за чего смолоподобные массы теряют диффу-

22

зионные способности (в сторону поверхности). Во время сушки ле­ тучие вещества, содержащиеся в смоле, испаряются, частично про­ исходит процесс окисления и полимеризации ненасыщенных твердых частей смолы. Вещества теряют свойство легкой растворимости в органических жидкостях.

Хорошее клеевое соединение также возможно только при влаж­ ности древесины не выше 15%. При более высокой влажности в клеевой прослойке при усушке возникают дополнительные напряже­ ния, способные вызвать разрушения шва или трещины в древесине вблизи шва. Влажность древесины должна быть одинаковой во всех склеиваемых деталях. Наконец, хорошее остекление (с минималь­ ными неплотностями) требует, чтобы в древесине не было коробле­ ния, т. е. чтобы древесина была сухой.

С учетом всех этих требований стандартами регламентируется влажность древесины в соответствии с назначением изделия и при­ нятыми способами отделки.

В соответствии с требованиями стандартов для большинства из­ делий влажность древесины регламентируется в пределах 6—18%. Это довольно большой диапазон, и не при всех значениях влаж­ ности в этом диапазоне некоторые из вышеописанных красок и ла^ ков могут обеспечивать хорошее, устойчивое покрытие.

Изменение влажности окрашенной древесины. Условия эксплуа­ тации деталей и изделий из древесины разнообразны. Это может быть хорошо проветриваемое, отапливаемое в холодное время года помещение, и, наоборот, не проветриваемое и сырое помещение с отоплением или без него, это могут быть всякого рода комбиниро­ ванные условия, характерные для эксплуатации ограждений домов, а также окон и дверей, некоторых деталей вагонов, судов и т. д., и наконец, это может быть просто атмосфера с частой сменой тем­ пературы, влажности и скорости воздуха, с осадками, солнечной радиацией и т. д.

Неокрашенных деталей и изделий в эксплуатации почти нет. по­ этому очень важно знать, как ведет себя окрашен­ ная древесина по сравне­ нию с неокрашенной.

На рис. 19 графически представлены годичные изменения влажности об­ разцов из сосновой древе­ сины, окрашенных цинко­ выми белилами (анало­ гичные неокрашенные об­ разцы показаны, на рис. 12). Размер образцов

250Х60Х'44 мм. Торцы образцов изолированы. Изменение влажности этих же образцов, но за

23

Рис. ЙО. ]Влажность окрашенных и неокрашенных образцов сечением 44X60 мм, по длительным

наблюдениям, в жилой комнате ](нижняя пара кривых) и в 'метеобудке ‘(верхняя пара кривых)

более длительный период и только для двух крайних условий (ме­ теорологическая будка и жилая комната) представлено на рис. 20.

Из этих рисунков видно, что в жилой комнате резкой разницы в изменении влажности окрашенной и неокрашенной древесины как по величине, так и по характеру не наблюдается. В условиях на­ ружного воздуха амплитуда колебания влажности неокрашенной древесины значительно больше (примерно в 2 раза), чем окрашен­ ной, так же как и средняя величина абсолютного значения влаж­ ности.

Действие различной степени отделки на влажность древесины изучалось советскими и зарубежными исследователями [14, 42, 43].

На рис. 21—22 показано действие пропиток, а также грунтовок

24

и красок, составленных на базе алкидных смол, на влажность дре­ весины при разных значениях относительной влажности воздуха.

Наиболее эффективным средством защиты деревянных конст­ рукций от атмосферных воздействий считают алюминиевые краски [14]. Порошок алюминия благодаря большой свободной поверх­ ности частиц обладает высокой окрашивающей способностью. Один грамм порошка в зависимости от величин зерен содержит 100— 300 биллионов частиц, которые при нанесении краски располага­ ются подобно черепице на крыше и образуют плотную металличе­ скую поверхность.

Винституте технической физики в ФРГ проводились исследова­ ния характера изменения влажности окрашенной и неокрашенной древесины с учетом влияния размеров и расположения годичных колец относительно поверхности [44]. Выявлено, что неокрашенная заболонная древесина увлажняется как за счет адсорбции пара, так и за счет капиллярной влаги быстрее, чем ядровая. Увлажнение древесины радиального разреза происходит быстрее, чем тангентального. Влияние расположения годичных колец особенно резко проявляется при капиллярном увлажнении заболонной древесины. Отмечено также, что неотделанная сосновая древесина в зависи­ мости от структуры может принять капиллярной влаги в 4—13 раз больше, чем влаги в виде пара. Для окрашенной древесины влияние структуры на увлажнение выражено менее слабо и зависит от со­ става применяемых красок. Так, при обработке поверхности древе­ сины грунтовками на базе искусственных смол или масляных красок увлажнение сильно снижается, а влияние структуры древесины практически не сказывается.; при использовании обычных дисперс­ ных грунтовок заметна разница в увлажнении ядровой и заболон­ ной древесины.

Визделиях влажность окрашенной древесины зависит не только

от степени отделки и вида используемых материалов (красок), но

дить дополнительное увлажнение древесины за счет влаги, конден­ сирующейся на стеклах и стекающей на детали из древесины, а также за счет контакта с влажной кладкой или штукатуркой.

Для оценки всех возможных влияний на влажность древесины при эксплуатации рядом авторов проводились специальные иссле­ дования.

В институте технической физики общества «Frauchofer» (ФРГ) проведены следующие исследования [44].. Три оконных блока встраивали различным способом:

A.Загрунтованный оконный блок вставляли в оконный проем, места стыков со стеной заштукатуривали. Окончательную отделку (второе и окончательное покрытия) делали через шесть недель после встраивания.

B.Загрунтованный оконый блок крепили к металлической раме,

встроенной в проем и заштукатуренной. Отделку вели так же, как в п. А.

С. Окончательно отделанный оконный блок крепили к металли ческой рамке, встроенной в проем и заштукатуренной. -

Во всех случаях отделка была одинаковой: грунтовка — олифой и литопоном (белилами), промежуточное покрытие — масляной краской и окончательное покрытие — масляным лаком. Шестине­ дельный срок от встраивания грунтованных оконных блоков до их отделки установлен на основании практически наблюдаемых в строительстве сроков на производство внутренних работ (штукатур­ ку, полы, перегородки и т. д.).

Все встроенные оконные блоки со всех сторон имели измери­ тельные стержни (зонды) для определения влажности электровла­ гомером.

При встраивании осенью (рис. 23) в самых неблагоприятных

Рис. 23. Влажность оконных коробок и переплетов п.ри .встраивании осенью: ■

погодных условиях влажность грунтованных оконных коробок и пе­ реплетов до начала полной отделки сильно возрастает. При этом увлажнение грунтованных переплетов и увлажнение коробки, при­ крепленной к металлической раме (случай В), почти равны. Увлаж­ нение оконной коробки, непосредственно встроенной в проем и за­ штукатуренной (случай А), выше, чем увлажнение переплета, при­ мерно на 2%, что объясняется дополнительным набором влаги из прилегающей кладки и штукатурки.

Аналогичные результаты получены при встраивании летом (рис.

из-за контакта с кладкой значительно выше, чем увлажнение через воздух. Нижние брусья имеют большую влажность, чем верхние,

2G

Увлажнение, % по весу

Рис. 24. Влажность оконных коробок и переплетов при встраивании летом (см. обозначения рис. 23)

Пол Wffay 8,О %

Р ис. 25. Отклонения эксплуатационной влажности древесины в различных изделиях от начальной влажности

3*

Рис. 26. Отклонения эксплуатационной влажности древесины оконных переплетов от начальной влажности

как у коробок; так и у переплетов, особенно осенью. Это объясня­ ется влиянием конденсата, стекающего по стеклам.

Полученные результаты были количественно подтверждены и дополнены исследованиями распределения влажности древесины в 60-ти оконных блоках пятиэтажного здания [44]. В каждом из четырех подъездов жилого блока с пятью квартирами были уста­ новлены оконные блоки с различной отделкой и различных фирм.

Все оконные блоки по традиции были встроены в загрунтован­ ном виде, а позднее окрашены и покрыты лаком. Встраивание окон­ ных блоков и отделочные работы проводились в период с октября по декабрь, большей частью при холодной и дождливой погоде. В соответствии с часто наблюдающимся стремлением окончить строительство и заселить дом до наступления зимы эти условия следует считать обычными.

Из-за неблагоприятных условий начальная влажность деревян­ ных оконных блоков во всех случаях была высокой (около 20%), но и при этом наблюдалась заметная разница во влажности верх-

28

них и нижних брусьев оконных переплетов и коробок: нижние брусья были влажнее верхних, особенно в спальных комнатах. Не было установлено разницы в поведении образцов с различной отделкой, различных пород древесины и различных фирм.

Однако было отмечено влияние вида помещения и ориентации окон. Окна жилых комнат были ориентированы на юго-восток, спальные комнаты и кухни выходили на северо-запад.

Оконные блоки в жилых комнатах скорее высыхают и менее увлажняются, чем в спальных комнатах и кухнях.

На рис. 25 представлены результаты исследования влажности древесины различных столярно-строительных изделий, полученные с применением влагомера ЭВА-6-100 в лаборатории сушки древе­ сины ВНИИдрев [15]. На рис. 26 эти сведения дополнены измене­ нием влажности в оконных блоках. Внутри помещения наибольшие отклонения от начальной влажности у досок пола и дверей ванной комнаты. Средние отклонения в течение года от средней начальной влажности (6,7%) для всех изделий внутри помещения составляют

этот период отделочный слой ни разу не возобновлялся. На наруж­ ной раме краска (цинковые белила) заметно потрескалась. Средне­ годовое значение влажности наружной створки составило 12% (на­ ружный слой 11,7%, средний 12,2%, внутренний 12,0%), внут­ ренней створки 9,9% (наружный слой 10,4%, средний 10,1% м внутренний 9,5%). Наибольшая амплитуда колебания влаж­ ности (5,3%) характерна для наружного слоя наружной створки, наименьшая (2%) —-для среднего слоя внутренней створки. Наи­ больший перепад влажности (2,1%) по сечению брусков обеих створок был в декабре. Для наружной створйи примерно такой же перепад, но с обратным знаком, наблюдался в июле и августе.

На основании приведенных материалов можно сделать вывод,

29