1943

Полирование представляет собой технологически сложный, ответственный процесс. Однако является не самым удачным видом декоративной отделки для изделий, украшенных сложной геометрической резьбой, поскольку зеркальный блеск полированного покрытия мешает восприятию резных форм. Более всего полирование подходит для отделки изделий средних и больших размеров, но сравнительно малым количеством резных деталей для мебели.

5.5. Крашение древесины

Крашение или тонирование древесины является одним из видов имитационной отделки. Применяется для создания на поверхности древесины малоценных пород текстуры или цвета ценных пород, так и просто для усиления текстуры древесины. Не все породы древесины одинаково хорошо поддаются окрашиванию. Более светлые породы плохо поддаются окрашиванию в темный цвет, и окрашивание может получиться неровным. Из всех известных пород лучше всего красятся дуб, береза, вяз, граб, клен. На качество окраски влияет плотность древесины: у твердых, плотных пород этот процесс идет лучше, чем у мягких. Неплотная древесина принимает краски неровно. Дуб окрашивается лучше липы, а береза лучше бука. Твердые породы требуют более интенсивных растворов красителей и более сильных протрав. У некоторых пород разные слои в разной степени поддаются тонированию, у других (граб, ольха, ясень) все части ствола окрашиваются хорошо. Не всегда можно с точностью предсказать какой оттенок получится после крашения; поэтому все красители следует сначала опробовать на кусочке древесины, взятой из того же ствола.

Если для изготовления изделий используют древесину хвойных пород, а затем решают протравить поверхность или просто покрыть лаком, то сначала необходимо произвести обессмоливание поверхности, то есть обработать ее обессмоливающими веществами. Обессмоливание удаляет грязесмолистые накопления и жировые пятна.

Обессмоливающие вещества растворяют смолу только с поверхностного слоя древесины, не проникая глубоко в структуру. Для этого используют различные растворители и омыляющие вещества. Хорошо растворяют смолу и несильно увлажняют древесину бензин и ацетон, а также скипидар и этиловый спирт. Щелочи оказывают омыливающее действие на древесину. К ним относятся кальцинированная сода Na2CO3, поташ К2СО3, каустическая сода NaOH. При обработке щелочью древесина немного темнеет, что требует последующего отбеливания или окрашивания в темные тона. Такое же действие оказывают на древесину нашатырный спирт и хозяйственное мыло.

151

Обессмоливающий раствор наносят на поверхность, тщательно втирают жесткой кистью или щеткой, оставляют на некоторое время, а затем протирают влажной тряпкой. Процесс повторяется до тех пор, пока смолы не перестанут выступать на поверхность древесины.

Отбеливают древесину для получения при окрашивании более чистых

иярких тонов, снижения интенсивности цвета, удаления пятен. Самым

надежным отбеливателем является 30%-й раствор перекиси водорода Н2О2. Для активизации действия раствора Н2О2 к нему добавляют 2% нашатырного спирта. Перед отбеливанием на изделие из древесины рекомендуется нанести раствор гидроксида натрия (NaOH) (48 г на 100 г воды) просушить

иобработать перекисью водорода. Изделия погружают в раствор на 30-40 минут, затем выдерживают их на воздухе в течение 20-30 минут. Если отбеливание окажется недостаточным, изделие обрабатывают повторно. После отбеливания изделие промывают водой и нейтрализуют 4%-м раствором уксусной кислоты и высушивают. Для отбеливания также используют щавелевую кислоту в виде 5-8%-го раствора в воде. Изделие погружают в рас-

твор при температуре 40-50 С и выдерживают в нем в течение 5-6 часов. Можно горячий раствор (70-80 С) наносить на поверхность древесины. После обработки поверхность изделия нейтрализуют 3-4%-м водным раствором питьевой соды (NaHCO3) или 2%-м водным раствором буры Na2B4O7.

Для отбеливания используется и перекись титана, а также 20-25%-й водный раствор хлорной извести. Каждый раствор готовится из расчета 50 см3 на 1 м2 поверхности. Все растворы должны иметь определенную консистенцию. Для отбеливания используют 10-12%-й водный раствор перекиси водорода Н2О2. При большей концентрации Н2О2 верхний слой древесины может быть разрушен.

Нашатырный спирт добавляется в соотношении 10:1 ч. Для того чтобы поверхность ровно обесцветилась, ватным тампоном или кистью наносят раствор на древесину 3-4 раза через каждые 10-15 минут. Эффект проявляется не сразу, а только через сутки или двое. После этого древесина приобретает нужный цвет: раствор смывают теплой водой. Щавелевая кислота более ядовита, чем перекись водорода, поэтому ее используют в виде водного 5-10%-го раствора. Процесс отбеливания щавелевой кислотой (НОО – С – СООН) включает несколько этапов: сначала готовят 10%-й раствор щавелевой кислоты; 20%-й раствор гидросульфита натрия (NaHSO3) поверхность обрабатывают раствором этой соли, после чего сразу же наносят раствор щавелевой кислоты; смешивая на поверхности два компонента. Не более чем через 5 минут растворы удаляют, промывая раствор теплой водой.

Дуб практически не поддается отбеливанию перекисью водорода. При длительной выдержке дуба в растворе Н2О2 поверхность его приобретает зеленоватый оттенок. Раствор Н2О2 эффективно отбеливает такие породы, как грецкий орех, березу и бук. Перед нанесением 30%-го раствора Н2О2

152

шпон или массив смачивают теплой водой, слегка подсушивают и обрабатывают 10%-м водным раствором аммиака. Смесь 20%-х растворов Н2О2 и аммиака NH3 в соотношении 1:10 применяют для отбеливания ясеня и березы.

Светлые породы древесины – липу, березу, клен, тополь – отбеливают раствором щавелевой кислоты (1,5-6 см3 на 100 см3 кипяченой воды). Для нейтрализации оставшейся щавелевой кислоты используют следующий состав: 15 г хлорной извести, 3 г кальцинированной соды (NH2CO3) и 100 см3 воды. Сначала в горячей воде растворяют соду, а после остывания полученного раствора в него добавляют хлорную известь. В результате такой обработке происходит не только отбеливание, но и поднятие ворса. После нанесения всех растворов изделие из древесины тщательно промывают водой и сушат.

Для отбеливания дубового шпона используется щавелевая кислота, реже 5%-й водный раствор лимонной или уксусной кислот. Для ускоренного отбеливания используется водный раствор, который содержит 2% серной кислоты, 1,5% щавелевой и 2,5% пероксида натрия Na2O2.

Крашение брусковых деталей рациональнее выполнять окунанием их в ванну с красителем, однако помещать различные породы древесины в один раствор красителя не рекомендуется.

Окрашенную поверхность не только сушат, но и шлифуют отработанной мелкозернистой шкуркой (№ 6-3) без усилия, особенно на краях, торцах и ребрах деталей. Если ворс небольшой, то шлифование выполняют толстым сукном, поскольку краситель углубляется всего на 0,3-0,5 мм. Помимо водных растворов красителей применяются и спиртовые растворы 1-3%-й концентрации, а также в ацетоне и др. органических растворителях. Спиртовые растворители быстро высыхают.

Таким образом, крашение или тонирование – это изменение цвета древесины красителями, не закрывающими ее текстуры, с целью подготовки под прозрачную отделку. При этомдостигаются следующие цели крашения:

1)усиливаются натуральный цвет и текстура древесины ценных пород;

2)выравниваются цвет неодноцветных деталей изделия;

3)сообщается светлой древесине более темный тон, и скрываются мелкие дефекты поверхности;

4)придается древесине простых пород цвет и вид древесины ценной породы (имитация);

5)придается древесине цвет, не свойственный ей по природе. Крашение древесины бывает поверхностным и глубоким, а краситель

насыщенным и слабым. Перед окрашиванием красители растворяют в мягкой чистой воде в эмалированной или луженой чистой посуде. Жесткую воду умягчают добавлением небольшого количества питьевой соды или нашатырного спирта. Приготовленный раствор подвергают кипячению.

153

Цвет раствора определяют на пробной дощечке. Крашение бывает прямое поверхностное и протравное или проявляемое.

5.5.1. Технология крашения

Краситель наносят на отделываемую поверхность мягкой волосяной кистью, губкой, тампоном, мягкой тряпкой, которые предварительно окунают в раствор. Вынутый из раствора тампон или тряпку несколько отжимают. Окрашиваемую поверхность лучше расположить горизонтально: крашение тогда получается более равномерным. Крашение вертикальных поверхностей начинают снизу для того, чтобы краситель не растекался по окрашенной части поверхности. Потеки красителя оставляют на древесине неустранимые следы. Перед окрашиванием всю отделываемую поверхность равномерно увлажняют чистой водой при помощи слегка отжатой губки или тряпки; это способствует более равномерному окрашиванию. Открытые торцы увлажняют сильнее, иначе в них будет впитываться больше красителя. и торцы будут выступать на общем фоне темными пятнами. Крашение производится два-три раза слабым раствором красителя с пятиминутными выдержками. Такое крашение дает лучший результат, чем одноразовое крашение крепким высококонцентрированным раствором. Большое значение имеет температура. При крашении подогретым раствором краситель глубже проникает в древесину. Крашение древесины должно вестись быстрым темпом, почти без нажима на тампон или тряпку преимущественно вдоль волокон.

Нельзя проводить тампоном несколько раз по одному месту или задерживать его на одном месте, делать пропуски, оставлять поверхность частично окрашенной. Потеки немедленно снимают отжатым тампоном. После крашения поверхность слегка протирают хорошо отжатой тряпкой. Окрашенным изделиям дают хорошо просохнуть. В условиях цеха сушка длится не менее двух часов. При усиленном движении подогретого воздуха сушка длится около 20 минут. При крашении следует работать в перчатках, чтобы не окрасить руки, а если при крашении используют химикаты, то, чтобы их не обжечь.

В процессе крашения на поверхности поднимается мелкий ворс; поэтому после крашения тонированную поверхность древесины шлифуют. Шлифование производят, когда тонированная поверхность полностью просохнет. В качестве шлифующих средств применяют грубошерстное сукно, конский волос, морскую траву, мочало (луб), сухую тонкую несмолистую стружку. Редко применяют мелкозернистую шкурку №170-200. Шлифование ведут со слабым нажимом и очень аккуратно. При небрежной работе можно прошлифовать тонкий слой тонированной древесины. На тонированной поверхности не должно быть:

1) темных пятен и полос от потеков красителя;

154

2)неокрашенных мест или пропусков4

3)прошлифованных мест;

4)тон окраски должен быть ровным, поверхность должна иметь слабый глянец.

В массовом производстве крашение осуществляется методом окунания. На рис. 5.4, 5.5, 5.6 представлены ванны для окраски окунанием.

Рис. 5.4. Схемы установок для окрашивания окунанием:

а – с ручным погружением изделий; б – с погружением изделий на пульсирующем конвейере с помощью опускного механизма; в – с погружением изделий на конвейере непрерывного действия; 1 – ванна; 2 – насос; 3 – карман; 4 – сточный лоток; 5 – изделие

Рис. 5.5. Ванна для окраски окунанием периодического действия

155

новых групп могут входить в состав ароматических или гетероциклических остатков. Например, краситель катионный розовый 2С:

CH3

Хромофорная система антроновых красителей построена из шести более конденсированных ароматических колец с двумя сопряженными электроноакцепторными заместителями (карбонильные группы): такими являются дибензипиренхинон, антантрон и др.

О

О

Хромофорные системы акрилметиновых красителей

Техническая классификация учитывает свойства красителей, природу окрашиваемых материалов, способы крашения и характер связи красителя с древесиной. По растворимости синтетические красители делят на водорастворимые, нерастворимые в воде, нерастворимые в воде и органическим растворителе и растворимые в органических средах. К последним относятся ацетонорастворимые, жирорастворимые, спирторастворимые красители. К водорастворимым красителям относятся кислотные, основные, протравные, прямые или субстантивные красители.

157

Прямые – это группа синтетических красителей, растворимых в воде и непосредственно окрашивающих целлюлозные волокна. Эти красители отличаются простотой употребления и широкой гаммой цветов и оттенков. Однако крашение такими красителями отличается тусклым тоном и малой светостойкостью. Растворы прямых красителей грубодисперсны, поэтому для крашения древесины эти красители применять не рекомендуется.

Основные красители хорошо растворимы в подкисленной воде и спирте. Процесс крашения этими красителями заключается в солеобразовании между окрашиваемыми волокнами и молекулами красителя.

Алифатические и алициклические красители включают каратиноиды, обусловливающие желтую, оранжевую и красную окраску цветов и плодов. С удлинением цепи сопряженных двойных связей окраска углубляется. Среди природных красителей этого ряда – углеводороды, например, ликопин, зеаксантин. Первый – красный, второй – желтовато-красный и др.

Ароматические красители в основном это – гидрокси- и алкоксизамещенные непредельные кетоны: производные коричной и феруловой кислот – 4,4-дигидроксидицинканоиметан (желтый); диферуилметан или куркумин (оранжево-красный), содержащийся в корнях куркумы и др.

Из гетероциклических красителей наиболее известны такие природные красители, как гидроски-, метокси- и метилендигидроксипроизводные 4-хромена и хромена. К ним относятся флавоноиды – производные флавона, флавонола, флавокона и флавононола. Наиболее древние природные красители – индиго и пурпур античный содержат азотсодержащие гетероциклы. Красный пигмент эритроцитов крови – гемоглобин содержит железосодержащий комплекс протопорфирина и белка глобина.

Цвет красителя – это его свойство вызывать определенное зрительное ощущение в результате избирательного поглощения отдельных участков в непрерывном спектре падающего белого света. Цвет красителя связан с его химическим строением, с наличием в его структуре ненасыщенных групп хромофоров. Хромофорами являются этиленовая, нитро-, азонитрозо-, карбонильная и др. группы. Соединения, имеющие хромофоры, называются хромогенами. Группы, сообщающие хромогену красящие свойства или способность окрашивать различные материалы, называются ауксохромами.

К ауксохромам относятся аминогруппа и ее замещенные, а также гидроксильная группа. В табл. 5.2 представлены некоторые хромофоры, хромогены, ауксохромы в красящих веществах.

158

5.5.3. Физика цвета

Крашение древесины связано с изменением цвета ее поверхности. Основной характеристикой цвета является тон, по которому его и определяют.

Понятие тона связано со световыми лучами и их свойствами. Белый цвет представляет собой совокупность лучей различного цвета. Цветную полоску, полученную при разложении солнечного луча, Ньютон назвал спектром. В спектре невозможно точно указать границы между отдельными цветами, так как каждый цвет постепенно переходит в другой, и спектр называется непрерывным. В спектре принято различать семь главных цветов, расположенных последовательно один за другим, вызываемыми электронным колебанием следующих длин волн, мкм:

красный (0,760-0,620); оранжевый (0,620-0,585); желтый (0,585-0,575); желто-зеленый (0,575-0,550); зеленый (0.550-0,510); голубой (0,510-0,480);

синий (0,480-0,450); фиолетовый (0,450-0,390). Человеческий глаз может различить 130 оттенков цветов. Световые лучи, встречая на своем пути тело, могут поглощаться, отражаться и проходить сквозь него, преломляться на больший или меньший угол. Впечатление о цвете тела создают отраженные им попавшие в глаз световые лучи. При полном поглощении всех видимых, падающих на тело лучей возникает впечатление черного цвета. При полном отражении телом всех лучей видимого спектра поверхность кажется белой. Впечатление света возникает, когда тело избирательно поглощает или адсорбирует световые волны определенной длины и отражает волны остальной части спектра. В этом случае тело приобретает цвет, определяемый составом отражаемых световых волн.

Все цвета в природе делят на ахроматические или бесцветные и хроматические или цветные. К ахроматическим относят белый и черный. А

159

также все серые цвета, которые получают смешением в разных пропорциях белого и черного цветов. Ахроматические цвета в спектре отсутствуют. Они отличаются один от другого только тем, что, одинаково отражая все цвета видимой части спектра, в разной степени отражают свет, вследствие чего и предстают нам в виде белого, серого или черного цветов. Ахроматические цвета имеют различные коэффициенты отражения, что и определяет их различие. Наибольший коэффициент отражения, равный 96%, имеет порошок MgO. Он является самым белым. Наименьший коэффициент отражения =0,3% имеет черный бархат.

Хроматическими цветами называют цвета, кроме ахроматических, т.е. такие, которые имеют тот или иной цветовой тон. К ним относят все цвета солнечного спектра и другие, которые можно получать делением этих цветов между собой, а также с белым и черным.

Каждый хроматический цвет обладает цветовым тоном, светлотой и насыщенностью. Качество красящих веществ с точки зрения цветовых свойств может быть оценено их светлотой и насыщенностью. Качество хроматических цветных красящих веществ тем выше, чем больше их светлота и насыщенность. Применяемые для крашения древесины красящие вещества делят на пигменты, красители, протравы.

5.5.4. Физико-химия крашения

Крашение древесины представляет собой совокупность сложных физических и химических процессов, в результате которых древесина приобретает заданный цвет, выравнивается неоднородность ее естественной окраски, проявляется и обогащается текстура. Все это происходит без ощутимых изменений химических и физических свойств и формы окрашиваемой древесины. Древесина относится к сложным некристаллическим волокнистым материалам. В древесине около 50% ее состава приходится на целлюлозу, около 25% – на долю лигнина и около 25% – на долю гемицеллюлозы, пектиновых и других веществ. Химические свойства этих компонентов неодинаковы и взаимодействие их с красителями различно. Так, целлюлоза в чистом виде непосредственно окрашивается только прямыми красителями. Лигнин в древесине создает возможность окрашивать ее кислотными и другими красителями. Танниды и другие дубильные вещества способствуют взаимодействию древесины с красителями и солями металлов, усиливают тон окраски.

Целлюлоза – аморфный полимер с различной степенью упорядоченности молекул. Степень упорядоченности на некоторых участках настолько велика, что им свойственны признаки кристаллов, их цепи плотно упакованы и стянуты прочными водородными связями, гидроксильные группы взаимонасыщены. В неупорядоченных аморфных участках взаимонасыщение ослаблено или в отдельных частях даже отсутствует. Свобод-

160