книги из ГПНТБ / Буглай Б.М. Технология отделки древесины учебник

ляется и в настоящее время, хотя только незначительное число современных красителей вырабатывается из анилина.

Химическая классификация синтетических красителей строится по принятому в органической химии признаку единства молекуляр­ ной структуры и виду присутствующей в молекуле красителя так называемой хромофорной группы атомов.

Химическая классификация общепринята при изучении свойств красителей и способов их получения. В практике крашения, однако, большее распространение получила классификация красителей по признаку отношения их к способам крашения. Классификация эта более удобна для потребителей, что и обеспечило ей широкое рас­ пространение.

По этой классификации красители разделяются на группы или классы: 1) прямые, или субстантивные; 2) основные; 3) кислот­ ные; 4) сернистые; 5) протравные; 6) кубовые; 7) ледяные, или проявляемые; 8) нигрозин и др.

В соответствии с этой классификацией строится и торговая но­ менклатура.

Торговые названия марок красителей в СССР рационализиро­ ваны и приведены к единой системе. Согласно этой системе назва­ ния красителей состоят из двух и более слов и буквенных обозначе­ ний, указывающих группу красителя, цвет, оттенок и, в некоторых случаях, характеристику прочности, химического состава и реко­ мендуемых способов применения.

Первое слово названия красителя характеризует его группу: прямой, сернистый, кубовый и т. д. Второе слово указывает цвет красителя: кислотный оранжевый, прямой зеленый и т. д. В от­ дельных случаях в название красителя включаются слова, указы­ вающие на его особые свойства или назначение: кислотный корич­ невый для дерева, прямой синий светопрочный и т. д. Для обозна­ чения оттенка к названию красителя добавляются буквенные обо­ значения: «ж» — для желтоватого, «к» — для красноватого, «с» — для синеватого, «з» — для зеленоватого. Резко выраженные оттенки обозначаются теми же буквами с поставленными перед ними циф­

мин, родамин, фуксин, хризоидин и др.

Для крашения древесины могут применяться красители раз­ личных групп. Процесс крашения древесины красителями того или иного вида в настоящее время недостаточно изучен.

Известно, что при крашении чистых целлюлозных и протеино­ вых волокон в текстильной промышленности в основе процессов крашения лежит или химическое взаимодействие между волокнами и красителем (крашение шерсти кислотными красителями), или адсорбция молекул красителя на поверхности волокон (в процес­ сах крашения целлюлозных волокон прямыми красителями). В за­ висимости от вида крашения могут преобладать одни или другие из этих явлений.

Еще более сложен процесс крашения древесины. Как известно, в древесине около 50% ее состава приходится на долю целлю­ лозы, около 2 5 % — н а долю лигнина и около 2 5 % — н а долю гемицеллюлоз, пектиновых и других веществ.

Химические свойства этих составляющих древесину компонен­ тов неодинаковы, соответственно различным может быть и взаи­ модействие их с красителями. Опыт показывает, что древесина закрашивается красителями почти всех групп. В то же время прочность окраски, особенно по отношению к смыванию водой, почти во всех случаях оказывается невысокой.

всех случаях окрашенная поверхность защищается прозрачным ла­ ковым покрытием. При выборе красителей для древесины обычно на первый план выдвигается требование высокой светостойкости окраски и глубокого проникновения красильного раствора в дре­ весину.

Требование высокой светостойкости особенно важно во всех случаях крашения изделий, подлежащих длительной эксплуата­ ции (мебели, футляров радиоприемников, телевизоров и т. д.).

Растворы красителей обладают различной степенью дисперс­ ности от почти истинных (молекулярно-дисперсных) растворов до коллоидных. Со степенью дисперсности красильных растворов свя­ зано их свойство диффундировать сквозь растительные и живот­ ные перегородки и, в частности, в древесину. Только высокодис­ персные растворы красителей способны глубоко проникать в дре­ весину и окрашивать ее, не вуалируя текстуру.

Большая часть красителей растворима непосредственно в воде или других жидкостях (спирте, маслах). Растворимость красите­ лей различна в различных жидкостях и специфична для каждой марки красителя. Растворимость большей части красителей по­ вышается при нагревании; в чистой воде она выше, чем в воде, содержащей примеси.

Практически растворимость в воде колеблется от десятых долей до нескольких процентов.

Дисперсность красильных растворов непостоянна. Присутствие в растворах электролитов уменьшает дисперсность, вызывая агре­ гацию частиц красителя и снижает тем самым способность краси­ теля к диффузии. Добавка некоторых других веществ, например аммиака, способствует повышению дисперсности большинства кра­ сильных растворов.

Краситель должен хорошо «ровнять», т. е. равномерно окраши­ вать поверхность древесины, без пятен и полос.

Цветовой тон красителя не должен заметно изменяться при колебаниях химического состава древесины, в противном случае невозможны воспроизводимые результаты крашения. Красители различных групп по-разному удовлетворяют этим требованиям. Для крашения древесины могут быть применены прямые, основ­ ные, кислотные,"протравные и другие красители.

Прямые, или субстантивные, красители. Прямыми, или субстан­ тивными, называется группа синтетических красителей, раствори­ мых в воде п непосредственно (прямо) окрашивающих целлюлоз­ ные волокна. По общему количеству и числу вырабатываемых марок прямые красители стоят на одном из первых мест. Они от­ личаются простотой употребления, невысокой стоимостью и широ­ кой гаммой цветов и оттенков выпускаемых марок. Недостаток — некоторая тусклость тонов, т. е. низкая насыщенность, и низкая светопрочность большинства марок этих красителей.

Растворы прямых красителей в большинстве случаев грубодисперсны, поэтому при крашении поверхности древесины осо­ бенно в темные тона, четкость текстуры заметно ослабляется. Для крашения древесины эти красители применяют редко.

Основные красители. Группа основных красителей хорошо рас­ творяется в подкисленной воде (в виде солей) и спирте (в виде оснований). В крашении основными красителями главную роль играет солеобразование между волокнами и красителем. Основные красители непосредственно не закрашивают чистое целлюлозное волокно, но хорошо окрашивают древесину.

Основные красители составляют небольшую группу. Они отли­ чаются чистыми и яркими цветами, но малоустойчивы к свету. В деревообрабатывающей промышленности основное применение

В мебельном производстве широкое применение из этой группы красителей имел лишь основной коричневый К.

Основные красители в большинстве своем дают высокодис­ персные растворы. Их можно применять для глубокого прокраши­ вания (пропитки) древесины.

Основные красители, растворимые в спирте, можно применять для окрашивания спиртовых лаков и политур.

Кислотные красители. Это большая группа красителей, хорошо растворимых в воде. Как и основные, кислотные красители не за­ крашивают чистое целлюлозное волокно, но окрашивают древе­ сину за счет взаимодействия с лигнином.

Окраски кислотными красителями отличаются яркими и чи­ стыми цветами. Светопрочность их выше, чем основных. Растворы кислотных красителей высокодисперсны, почти не затушевывают текстуру. Их можно применять для глубокого крашения дре­ весины.

Из синтетических красителей наибольшее распространение для крашения древесины в мебельном производстве получили краси­ тели именно этой группы.

Кислотные красители разных марок можно смешивать между собой, но нельзя смешивать с основными красителями. Вследствие химического взаимодействия красителей этих групп происходит порча красильного раствора.

Отечественной промышленностью выпускается ряд марок кис­ лотных красителей коричневых и красных тонов, специально пред-

смеси кислотных красителей различных цветов, составленные для получения коричневой окраски различных оттенков на древесине дуба, бука, березы и других пород.

Протравные красители. К протравным относят красители, спо­ собные образовывать с гидратами некоторых окислов металлов (протрав) окрашенные соединения. При крашении ими материал обрабатывают первоначально раствором протравы. При последую­ щей обработке красильным раствором краситель вступает в реак­ цию с протравой, образуя на волокне нерастворимое окрашен­ ное соединение.

В зависимости от вида протравы один и тот же краситель мо­ жет давать окраски различных оттенков и даже цветов. Важней­ ший и древнейший представитель протравных красителей — ализа­ рин. В группу протравных входят красители для хлопка, хроми­ ровочные для шерсти и протравные для меха.

Почти все эти красители могут быть применены и для краше­ ния древесины. Окраски их отличаются высокой прочностью и мяг­ кими приятными для глаза цветовыми тонами. Недостаток их — относительно сложный процесс крашения, требующий последова­ тельной обработки материала двумя растворами. Однако основ­ ным препятствием к применению этих красителей для крашения мебели следует считать зависимость окраски от химического со­ става древесины.

Прочие красители. К числу прочих красителей, заслуживающих упоминания в практике крашения древесины, следует отнести гуминовый краситель, нигрозины и жирорастворимые красители.

Г у м и н о в ы й к р а с и т е л ь известен в мебельном производ­ стве под названием ореховой морилки или орехового бейца. Это дешевый коричневый краситель естественного происхождения. Он представляет собой органическую соль гуминовых кислот, содер­ жащихся в некоторых почвах, торфе и молодых по геологическому

рованной соды) до полной нейтрализации гуминовых кислот. Об­ разующаяся водорастворимая соль гуминовых кислот и представ­ ляет собой краситель. Раствор затем фильтруют, упаривают и высушивают до получения крупных блестящих в изломе черных кристаллов.

Гуминовый краситель хорошо растворяется в воде, обладает высокой светостойкостью, превосходящей светостойкость большин­ ства синтетических красителей. Он дает ровное окрашивание. Дре­ весина дуба, ясеня, ореха и других пород окрашивается им в чисто коричневый цвет. На светлой древесине, например березе, окра­ шивание чистым гуминовым. красителем кажется грязноватым и

требует подцветки красителями других цветовых тонов. Гуминовый краситель хорошо смешивается с синтетическими красителями пря­

для окрашивания политур для полировки с окрашиванием в чер­

красителей, растворимых в маслах или предельных углеводородах. Большинство марок жирорастворимых красителей обладают невы­ сокой светопрочностью. К числу жирорастворимых красителей можно отнести и обычный битум, малоконцентрированные рас­ творы которого окрашивают древесину в коричневый цвет.

Жирорастворимые красители можно растворять в масляных грунтовках и таким образом совмещать операцию крашения с грунтованием древесины. Красители эти не вызывают набухания древесины и поднятия ворса. Недостаток их в том, что вследствие растворимости в органических растворителях они после нанесе­ ния на окрашенную поверхность масляных или нитроцеллюлозных лаков способны мигрировать в лаковую пленку. Древесину многих пород, особенно бука, березы, они окрашивают недостаточно рав­ номерно: более густо в местах перерезанных сосудов. Из-за этих недостатков, а также огнеопасности и более высокой стоимости растворителей эти красители для древесины применяют ограни­ ченно.

§ 3. Протравы

Красящее действие протрав основывается на химическом взаи­ модействии некоторых оснований и солей с дубильными веще­ ствами, содержащимися в древесине. В результате такого взаимо­ действия образуются соединения, изменяющие цвет древесины.

Богатая дубильными веществами древесина дуба, пролежав­ шая многие десятки, а может быть, и сотни лет в естественных водоемах (реках, озерах), имеет синевато-серый или коричневый цвета (мореный дуб). Окраска его возникает в результате медлен­ ной диффузии содержащихся в воде железистых и других солей.

К протравам могут быть отнесены многие соли и основания, способные вызвать такое окрашивание.

Практически находят применение хлорное и сернокислое же­ лезо (окрашивание в синевато-серые тона), хромовокислый и двухромовокислый калий (окрашивание в коричневые тона), хлорная и сернокислая медь (окрашивание в желтовато-коричневые тона), сода, известь и др.

Применяют протравы в виде 0,5—5%-ных водных растворов. Растворы эти являются истинными и лучше проникают в древе­ сину, чем растворы большинства красителей, а так как образова­ ние красящих веществ происходит внутри волокна, окрашивание протравами совершенно не вуалирует древесину. Окраска в боль­ шинстве случаев совершенно водостойка и достаточно свето­ стойка.

Возможно также и газовое протравное крашение. Так, вы­ держка в атмосфере, насыщенной аммиаком, древесины, содержа­

вой мебели имел даже промышленное применение, но постепенно от него отказались, так как он требовал выдержки изделий в па­ рах аммиака в течение нескольких часов, а пары аммиака отли­ чаются высокой токсичностью.

В настоящее время протравное крашение древесины приме­ няется очень редко.

Недостаток протрав как красящих веществ — ограниченное ко­ личество получаемых цветовых тонов, а также зависимость цве­ тового тона от колебаний химического состава древесины (со­ держания дубильных веществ), поэтому результаты, получен­ ные на одном изделии, могут оказаться невоспроизводимыми на другом.

Применение протрав представляет, однако, определенный ин­ терес и в настоящее время для крашения хвойной древесины. Дело в том, что при обычном крашении древесины хвойных пород рас­ творами красителей светлая и рыхлая ранняя древесина годовых слоев сорбирует гораздо больше красильного раствора, чем тем­ ная и более плотная поздняя древесина. В результате после кра­

тив естественного рисунка. Само крашение получается неравно­ мерным. На древесине лиственницы, например, такое крашение дает совершенно неудовлетворительный результат.

Значительно лучшие результаты на древесине хвойных пород дает применение протравного крашения. Так как в древесине хвой­ ных пород почти не содержится таннидов, протравное крашение возможно лишь при предварительном нанесении на ее поверх­ ность растворов таннидов или их заменителей, в частности таких гидроксилсодержащих производных бензола, как резорцин, пиро­ катехин, пирогаллол, ароматические амины и др.

При нанесении на поверхность древесины (в виде 1—2%-ного раствора) эти вещества откладываются в больших количествах в более плотной поздней древесине. Благодаря этому при после­ дующем нанесении протравы поздняя древесина годовых слоев окрашивается в более темный цвет, чем ранняя. Таким образом подчеркивается естественная текстура хвойной древесины; окраска ее становится позитивной. При этом возможно получение лишь желтовато-коричневых и синевато-серых тонов.

Растворы танина, резорцина и других перечисленных выше ве­ ществ настойки к действию света и легко вступают в реакцию с металлами, поэтому храниться они должны в керамической или стеклянной посуде (из темного стекла) с притертыми пробками. Растворы их не выдерживают длительного хранения и должны приготавливаться незадолго перед употреблением.

Наибольшее влияние на свойства красок и их покрытий 'ока­

С дисперсностью связана стабильность красочных суспензий: чем тоньше дисперсность, тем меньше при прочих равных условиях способность краски расслаиваться при хранении.

С повышением дисперсности, т. е. с уменьшением размеров частиц, возрастает маслоемкость или количество раствора пленкообразователя, необходимого для смачивания пигмента, и укры­ вистость краски. Дисперсность пигмента оказывает влияние на гладкость поверхности красочных покрытий. Грубодисперсиые пиг­ менты образуют шероховатые покрытия. С повышением дисперс­ ности пигмента повышается гладкость покрытий. Частицы пигмен­ тов и наполнителей гетеродисперсны, т. е. обладают частицами разных размеров.

Гетеродисперсность пигмента не является недостатком. Она способствует лучшей упаковке его частиц в красочной пленке и тем самым повышает ее защитные свойства. Обычно размеры основной массы частиц пигментов и наполнителей в красочных

дисперсность, форма частиц и плотность пигмента. Маслоемкость

Расход краски связан с укрывистостыо, или непрозрачностью, пигмента. Укрывистость зависит от способности пигмента сорбиро­ вать (поглощать) лучи света, а также от разницы показателей преломления пигмента и среды, в которой он находится. При сильно разнящихся значениях показателей преломления лучи

В этом случае укрывистость пигмента определяется только его сор­ бирующими свойствами.

50 г/ж2 , укрывистость цинковых белил 100—ПО г/ж2 . Мел в масляной

Пигменты с показателем преломления, близким к показателю преломления пленкообразователя, дают малоукрывистые полупро­ зрачные краски, получившие название л е с с и р у ю щ и х .

Укрывистость связана с дисперсностью пигмента. Чем меньше размеры частиц, тем выше укрывистость, но лишь до определен­ ного предела. Когда размеры частиц пигмента достигают поло­ вины длины световой волны (т. е. 0,25 мкм), укрывистость на­ чинает снижаться, так как частицы таких размеров уже не вызы­ вают рассеивания света.

И н т е н с и в н о с т ь — это свойство пигмента придавать прису­ щий ему цвет той смеси, в которую он вводится. Она зависит от насыщенности цветового тона и степени дисперсности пигмента. Ее нельзя смешивать с укрывистостью, так как укрывистый пиг­ мент может обладать малой интенсивностью и, наоборот,

малоукрывистый пигмент — высокой интенсивностью. Например, лазурь малоукрывиста, но обладает высокой интенсивностью; не­ значительное добавление ее к белым пигментам достаточно для того, чтобы сообщить им синеватый оттенок.

С в е т о с т о й к о с т ь характеризует способность пигментов со­ хранять свойственный им цвет при длительном воздействии сол­ нечного света.

Светостойкость у минеральных неорганических пигментов выше, чем у органических пигментов и красителей.

На цвет пигментов наиболее разрушительно действуют ультра­ фиолетовые лучи солнечного спектра, поэтому для наружных по­ красок стараются выбирать наиболее светоустойчивые пигменты. Изменение цвета пигментов наблюдается иногда также при нагре­ вании их даже до 100° С (при камерной сушке окрашенных изде­ лий). Максимальная температура, которую выдерживает краска без заметного изменения цвета, должна в этом случае служить

как практически нерастворимых веществ, в отличие от красите­ лей. Однако определение это условно, так как одни и те же веще­ ства могут не растворяться в одних и растворяться в других рас­ творителях. Таким образом, некоторые красящие вещества могут служить в одних случаях пигментами, а в других — красителями. Особенно это проявляется у искусственных органических пигмен­ тов и лаков. Минеральные пигменты в большинстве случаев не­ растворимы в воде, маслах и обычных растворителях.

Пигменты обычно рассматриваются по группам цветов — бе­ лые, желтые, красные, коричневые, синие, зеленые, черные. Осо­ бую группу составляют металлические пигменты.

(ТЮ2 ). Укрывистость 40—50 г/м2. Показатель преломления 2,35—

тильная форма обладает высокой атмосферостойкостью, широко применяется для наружных покрытий, анатазная форма малоатмосферостойка и применяется лишь в красках для внутренних работ.

5,78 г/см3. Стойки к свету и действию сернистых газов, малоустой­ чивы к воздействию атмосферы и совершенно неустойчивы к кисло­

стойки и несветостойки, поэтому применяют их только для окраски предметов, находящихся внутри помещений.

Желтые пигменты. О х р а — алюмосиликат (А12 03 и Si02 ) с при­ месями окислов железа и др. Прочный, но малоукрывистый пиг­ мент с низкой красящей способностью. Цвет охры колеблется в за­ висимости от содержания окиси железа, гидратов окиси железа и других примесей. Наиболее чистая охра носит название золотистой.

пигмент, по химическому составу близкий к одноводной окиси железа (Fez03-HzSOi). Укрывистость 25 г/м2-, плотность 4 г/см3, светостойкость и атмосферостойкость хорошие.

Красные пигменты. С у р и к ж е л е з н ы й—природный пигмент коричнево-красного цвета, состоящий в основном из окиси железа

кость хорошие. Различают мумию естественную и искусственную, светлую и темную. Светостойкость искусственной мумии выше. Укрывистость естественной мумии 30—45 г/м2, а искусственной 15—20 г/м2