книги из ГПНТБ / Кушнирская М.Ц. Крашение древесины в производстве мебели

в ы ше точки насыщения

волокна

и диффузной проницаемости д р е ­

весины с в л а ж н о с т ь ю

ниже точки

насыщения . К а п и л л я р н а я прони­

цаемость достигается

за

счет воздействия избыточного давления,,

Перемещение

растворов красителя

по всему

о к р а ш и в а е м о м у

объему является

самой важной фазой

процесса

крашения, б л а г о ­

это

в а ж н о

для

глубокого крашения,

где

длина

окрашиваемого'

сортимента составляет 1,5—2 м, а диаметр 500—600 мм.

Предполагают,

что с и л а м и

с в я з и ,

о б у с л о в л и в а ю щ и ­

м и с р о д с т в о

д р е в е с и н ы

к

к р а с и т е л я м, являются в о д о ­

родные

и

электростатические.

Химический потенциал — мера сродства красителя

к древесине

Возможность

определения

величины

сродства красителя к д р е ­

весине

была

установлена

экспериментально

У к р Н И И М О Д .

В основу определений было положено

следующее выражение-

химического

потенциала

(по

В и к е р с т а ф у ) :

^

= /?Г1п}|Ь,

(Ю>

где

[D]B

и [Dip — концентрации

красителя на волокне и в

р а с т в о р е ;

Г — абсолютная

температура;

R — газовая

постоянная.

Д л я

упрощения

принимается, что краситель на волокне

и в р а с ­

творе

находится

в

недиссоциированиом

состоянии,

концентрация,

определяется

в

г •

моль/л.

Определение

проводилось

в

предварительно

установленных

вергался

мнкрошпои

толщиной

0,07 мм.

Н а ч а л ь н а я концентрация;

красителя

в растворе

составляла 0,009

г -моль/л. Количество ад ­

сорбированного красителя было

отнесено к эффективному объему,

ний, происходящих в практике крашения

древесины. Однако р о л ь

теории не ограничивается только объяснениями отдельных явлений

и установлением их закономерностей. Н а

основании правильного'

ляется возможность активного вторжения теоретических

п о л о ж е ­

ний в технику и технологию крашения с целью ее

интенсификации,

улучшения качества, широкого внедрения новых

красителей и ме­

тодов крашения .

Многие явления, происходящие в процессе крашения

древеси­

ны, недостаточно изучены. Совместная исследовательская

работа

Т а б л и ц а 8

Определение химического

потенциала красителя прямого

коричневого

ЖХ

к

древесине

Предельное

водо-

Величина хи­

Порода

древесины

Влажность,

"о

поглощенне,

% к

мического

весу древесины

потенциала

Береза

8

52

2,067

Бук

6

57

5,341

Граб

6

59

4.154

почти дл я всех пород древесины. Исключением

является

древесина

березы,

которая

характеризуется

пятнистой

поверхностной

окраской

Вследствие

того что поверхностному

крашению обычно

подвер­

гаются

детали,

узлы, а т а к ж е мебельные

изделия

в

собранном

виде, в

последней

стадии изготовления

(перед

отделкой

л а к а м и )

их влажность не превышает 8—12%. Это

в

значительной

мере

ограничивает поглотительную способность

и проницаемость

окра­

для

крашения физико-химических явлений (поглощение,

д и ф ф у ­

зия,

сродство) .

В

результате поверхностного крашения выравниваются

неодно­

клеток и различных водопроницаемых анатомических

элементов..

Выравнивание неоднородности естественной окраски древесины

происходит

за

счет

того, что

более

плотные

элементы

древесины

не только

отличаются

значительно

меньшей

поглотительной

спо­

собностью

и

проницаемостью

водных

растворов,

но

и

о б л а д а ю т

более темной, естественной окраской.

Так,

поздняя древесина

годичного

слоя,

я в л я я с ь

менее

прони­

цаемой,

но

более

темноокрашенной,

менее

интенсивно

о к р а ш и ­

вается при введении в нее красильных

растворов

чем

ранняя

д р е ­

весина,

х а р а к т е р и з у ю щ а я с я

более

рыхлой,

легко

проницаемой

структурой и светлой окраской. Это

приводит

к в ы р а в н и в а н и ю

неоднородной естественной окраски. Такое

ж е

выравнивание

про ­

исходит и в тех породах древесины,

у

которых

заболонь

и я д р о

(или

л о ж н о е

ядро)

не

только

о б л а д а ю т

различной плотностью, но

и резко отличаются по цвету.

Проявление

и подчеркивание

текстуры

окрашиваемой

древе ­

сины

является

очень в а ж н ы м

для

тех

древесных

пород,

у

которых

она

слабо

в ы р а ж е н а .

Внешним

отличительным

признаком

структуры

древесины я в л я ­

ется

текстура — рисунок, образуемый

различными

перерезанными

макроструктурными

элементами .

К а ж д ы й

из

этих

элементов

по-

личной интенсивностью и характеризуется определенным

тоном

окраски. Таким образом происходит подчеркивание

к а ж д о г о из

анатомических

элементов

в

отдельности

и

проявление

текстуры

в целом.

При облицовке мебельных изделий применяют древесину т а н ­

генциальных

и

радиальных

разрезов .

В тангенциальных разрезах поверхности перерезанных

сосудов

значительно

больше,

чем

в

радиальных

разрезах,

здесь

резко

выделяются

участки

ранней

и поздней древесины, что на

отдель­

ных породах

(бук, тополь)

создает нежелательную для

мебельных

изделий пестроту. Участки

с

радиальными

р а з р е з а м и

характери -

окраски.

Так

к а к текстура у многих пород

из-за неравномерной

плотности

и пористости древесины

в ы р а ж а е т с я

лишь только

после

окрашивания,

его рекомендуется производить

в деталях

или

у з л а х ,

а затем

после соответствующего

подбора

по

текстуре

собирать

изделия.

Очень в а ж н ы м и качественными показателями являются

равно ­

мерность тона окраски, отсутствие пятен, непрокрашенных

участ­

ков и вуалирование текстуры. Равномерное распределение

краси ­

телей по окрашиваемой поверхности во многом

зависит

от степени

обработки

д о л ж н а

соответствовать 9—10

классу по ГОСТ

7016—68,

т. е. неровности не

д о л ж н ы превышать

16 микрон. Д л я

удаления

ворса

поверхность

слегка

у в л а ж н я е т с я ,

высушивается,

а з а т е м

шлифуется

шкуркой №

3,

4. Н е

допускаются прошлифовка

шпона

до

подслоя,

царапины,

заколы,

вырывы волокон,

вмятины

и отслоения.

неровностей различного вида грунтовками, вызывающими

вуали ­

рование текстуры. Пятнистость, неравномерная окраска и

д а ж е

гнили на окрашиваемой поверхности.

Это

можно

объяснить т е м ,

что участки, пораженные гнилью в

начальной

стадии

р а з в и т и я ,

окрашиваются весьма незначительно,

т а к

к а к

в

них

изменяется!

сителям. Что ж е касается

древесины, пораженной гнилью в послед­

ней стадии

развития,

то

в результате разрушения отдельных ана ­

томических

элементов

вовсе невозможно закрепление красителей

оказывает

наличие

клеевых

пятен — «пробитие»,

возникающее-

в результате плохого качества фанерования . Они образуются

из - за

повышенного расхода

клея,

высокой

температуры

и давления

в прессах. Участки с клеевым «пробитием» характеризуются

пони­

женной проницаемостью

красильных

растворов,

т а к

как

поры

и сосуды в них закупорены

отвердевшим

клеем. Это

приводит

к об­

разованию

участков

со

слабой окраской (пятнистости),

резко,

светопрочность, уменьшается

способность к миграции в л а к о в ы е

покрытия.

Более интенсивная окраска наружных слоев при

поверхностном

крашенин происходит за

счет агрегирования и

закрепления

«барьера» для

проникновения красителя во внутренние поверх­

ности, наличия

структурных препятствий, а т а к ж е уменьшения

и~водородных сил связи с увеличением расстояния от

н а р у ж н о й

поверхности.

Глубина определяется при помощи микроскопа. Цвет и имита­

ционные

свойства древесины

зависят

от

применяемых

красителей

70

V5

и к р а с я щ и х веществ

неорга-

нического

х а р а к т е р а

(соли

%60

rsok

м е т а л л о в ) ,

их физико-хими-

%sd

•jj.

ческих свойств, наличия ду-

1,25^ бильных

веществ

в

древеси-

%

не.

Ц в е т о в а я

характеристи ­

Щ чо

j

г з

ч

i•

ejIII

1,00k

ка

окрашенных

поверхно­

<ъ 30

\

\

\ \

стей

определяется

спектро-

=t

фотометрическнми

методами

§

20

0,50

при

помощи

спектрофото­

метров

и

электрофотомет­

%

\——

0,25

ров.

0,00

§

70

480

S60

640

720

Н а

рис. 10

изображены

О

Длина

во/1н .миллимикроныспектральные

кривые,

полу­

Рис. 10. Спектры отражения древесины раз­

ченные

при

окрашивании

личных пород красителем светло-коричне­

образцов

различных

пород

вым

для

дерева № 16:

древесины

красителями

/ — береза;

2 — бук;

3 — д у б ;

4 —

граб; 5 — то­

№

16.

Повышение

процента

поль;

6 — орех

пропускания

и о т р а ж е н и я

характеризует изменение

то­

л я

на

окраски.

%so

i

Н а

рис.

11

изображены

н

спектральные

кривые,

пока­

•

з ы в а ю щ и е

различие

в

ок­

5) 30

—4

раске

древесины

бука

и

на­

'Ч

турального ореха в зависи­

,§

мости

от

применения

раз ­

личных

красителей.

• Г 400

480

560

640

720

Н а

рис.

12

изображены

Длина

волн,

миллимикроны

кривые

спектра

отражения

Рис. 11. Спектры отражения окрашенной

различных

пород

древесины,

древесины

бука и натурального ореха

окрашенной

железным

ку­

красителями:.

поросом.

Различие

в

тоне

/ — светло-коричневый

для

дерева

.Ns

17; 2 —

и цвете окраски

зависит

от

орехово-коричневып

д л я дерева

№

2;

3 — тем­

но-коричневый

для

дерева

№

15;

4 — орех

содержания

дубильных

ве­

ществ

в

древесине.

Д л я

поверхностного

крашения

применяются

все

красители

д л я

дерева, выпускаемые анилино-красочной промышленностью,

а

так­

ж е

отдельные

водорастворимые

сернистые

красители.

Пригодны

и

многие

соли

металлов .

Однако

при

использовании

красите­

лей

и солей

металлов следует учесть их токсичность и

применять

соответственно

тот или иной способ поверхностного

крашения .

Не

допускается

распыление

токсичных красителей и солен метал­

лов,

а т а к ж е

а м м и а к а .

Поверхностное крашение может осуществляться следующими

способами:

пневматическим

распылением; нанесением

красителя

Смачивание

представля ­

ет

собой

довольно сложный

твердое тело

физический

процесс, состоя­

щий из трех стадий: прили­

Рнс. 13. Действие

сил при смачивании

пания

молекул

раствора

к

наружной

поверхности

древесины

жидкостями

древесины,

проникновения

ружной

поверхности. Энергия^, расходуемая

на осуществление

всех

стадий,

определяется согласно уравнению Дюпре - Юнга . При

на­

несении

на твердое тело

капли

жидкости

(рис. 13)

в точке

пере­

сечения

всех трех

поверхностей

р а з д е л а образуется

угол 9, н а з ы ­

ваемый

краевым

углом.

Связь

м е ж д у величиной

краевого

угла

и поверхностным натяжением

фаз

системы

в ы р а ж а е т с я уравнением

cos

6 =

3

т г - а ™ ^

•

( щ

где а т г

— поверхностное натяжение твердого тела на границе

твердое

тело — газ;

жидкость .

Энергия,

расходуемая

на прилипание,

в ы р а ж а е т с я

А ,

= О т г " +

° Ж г + ° т ж .

.

(12)

Из условия

равновесия, когда жидкость

перестает растекаться,

п о д с т а в л я я

из

уравнения

(11)

значение о т г , получим

сины, в ы р а ж а е т с я

уравнением

^ 2

=

а т г —

° т ж -

(13)

П о д с т а в л я я значение

а т г

,

получим, что

Энергия растекания

в ы р а ж а е т с я

уравнением

А3 =

а т г -

а т ж

-

о ж г =

о ж г (COS 0 — 1).

(14)

Косинус угла 6 считается мерой

смачивания поверхности. Если

© < 9 0 — смачивание

хорошее,

при

6 > 9 0 — смачивание

плохое.

А = 2аж,

т. е. прилипание

жидкости

к твердому телу равно

силам

когезии

жидкости .

при

следующих

условиях:

< т т г > ( т т ж

+ff K cosG, т. е. растекание

увеличивается с повышением

<тт г

и с

понижением а т ж

и а ж т .

Шероховатость

и пористость

окрашиваемой поверхности

увели­

чивают величину

смачивания и

количество

оседаемого

красителя

на

наружной

поверхности

после

высыхания,

но ухудшают

равно­

мерность

окраски.

Проникновение

красителя во

внутрь древесины при

смачивании

обусловлено

пористостью

древесины

и дисперсностью

растворов

поверхностное крашение способом пневматического

распыления.

О н о характеризуется высокой производительностью,

равномерно -

стью окраски, кратковременностью осуществления

нанесения. Л е г к о

поддается

м е х а н и з а ц и и . и автоматизации . Нанесение растворов

красителя

производится с помощью распылителя,

основной частью

Рнс. 14.

Устройство ручного

пневматического

распылителя

0-19:

/ — материальная камера; 2— верхний

штуцер для лака;

3 — нижний

штуцер

для

лака;

4 —

материальное сопло; 5 — запирающая

игла;

б — пружина;

7 — штуцер для воздуха;

8 — труб­

ка; 9 — воздушная

камера;

10 — клапан;

/ / — пружина;

12—

собачка;

13 — рычажок;

14 —

втулка; 15, 16 — каналы для

воздуха;

17 — кольцевая камера;

18 — кольцевое

сопло

для

воз­

духа; 19 — съемная

головка;

20—боковые

воздушные каналы для сплющивания струн;

21 —

гайка для

регулирования величины

опережения открытия воздушного

клапана

ственно

из сосуда

( с т а к а н а ) ,

помещаемого на распылителе. Это

наиболее

примитивная форма

подачи, при которой увеличивается

вес распылителя,

что тормозит

его быстрое передвижение. Частые

установки.

Сосуд

подвешивают

на

уровне, превышающем наибо­

лее высокое

положение распылителя,

поэтому

раствор

красителя

поступает в распылитель самотеком.

И з

красконагнетательного

бачка,

находящегося

под

давлением,

распыление

производится

в распылительных

кабинах,

снабженных

приточно-вытяжной вен­

тиляцией.

В

зависимости

от

характера

окрашиваемого изделия

(корпус­

ное или решетчатое)

применяют

различную

форму

струи. Д л я

можно

получить ту или иную форму струи.

Струя д о л ж н а

быть

направлена перпендикулярно к окрашиваемой

поверхности.

Нанесение красителя производится последовательно

н а к л а д ы ­

ваемыми п а р а л л е л ь н ы м и полосами. Схема передвижения

распыли ­

теля при окрашивании древесины приведена на рис. 16.

Д л я

получения сплошного окрашивания

необходимо,

чтобы

дыдущую полосу, т. е. полосы д о л ж н ы быть параллельны

(рис. 17).

Раствор наносят при следующих р е ж и м а х

распыления:

давление

сжатого

воздуха в сети,

ати

2,5—3

давление

в красконагнетательном

бачке, ати . .

. .

0,1—3

расстояние от распылителя до окрашиваемой

поверх­

ности, мм:

для

корпусной

мебели

250—300

для

решетчатой

300—400

диаметр

сопла распылителя, мм

1,2

скорость

движения

распылителя, м/мин

20—30

расход красителя при однократном

нанесении,

г\м- . .

1,5—2

При образовании

потеков поверхность

протирают

вдоль воло­

кон тампоном . При нормальной работе

распылителя

и точном

соблюдении

р е ж и м о в

нанесения

исключается

операция

протирки