Яковлев АД 2020

шлифование, проклейка торцов. При отделке мебели эти операции проводятся в станочном и сборочном отделениях цеха. В случае ря­ довой окраски столярная подготовка может быть упрощена или ис­ ключена совсем.

О т д е л о ч н а я п о д г о т о в к а предшествует непосредственно окрашиванию и лакированию. Для прозрачных покрытий она вклю­ чает следующие операции: обессмоливание (для хвойных пород), отбеливание, удаление ворса, крашение, грунтование. При укрыви­ стой отделке обычно ограничиваются обессмоливанием и грунтова­ нием поверхности.

К р а ш е н и е д р е в е с и н ы проводят с целью имитации цен­ ных пород, затемнения, усиления или выравнивания тона. Приме­ няют в основном поверхностное крашение (глубина не более 0,2 мм) водными растворами органических красителей или протрав (мо­ рилок).

Г р у н т о в а н и е и п о р о з а п о л н е н и е ­ операции по нане­ сению соответствующих составов ­ грунтовок и порозаполнителей. Столярные грунтовки используются в основном при отделке древе­ сины мелкопористых пород, порозаполнители ­ крупнопористых. Первые, как правило, не содержат минеральных наполнителей; они представляют собой растворы или эмульсии пленкообразователей. При их нанесении увеличивается поверхностная твердость древеси­ ны, повышается адгезия покрытий. Порозаполнители выполняют в основном те же функции, что и грунтовки, но в отличие от них со­ держат значительное количество лессирующего наполнителя (тяже­ лый шпат, каолин, мел, тальк, измельченная пемза и др.), который способствует лучшему заполнению пор, не закрывая и не вуалируя при этом текстуру древесины. Применяют грунтовки и порозапол­ нители на разных пленкообразователях: нитратцеллюлозные, карба­ мидные, казеиновые и др.

Подготовленная поверхность служит основой для нанесения верхних прозрачных и непрозрачных покрытий.

Получение прозрачных покрытий. Из прозрачных покрытий наибольшее применение имеют полиэфирные, полиуретановые, нит­ ратцеллюлозные, в меньшей степени мочевиноформальделидные и алкидные.

Полиэфирные покрытия особенно хорошо зарекомендовали себя при отделке мебели благодаря комплексу ценных свойств: высокая твердость, свето­, водо­ и теплостойкость, стойкость к истиранию, хороший устойчивый блеск. Широкому их применению способство­ вала также разработка эффективных способов отверждения ­ УФ и электронного.

371

Для получения покрытий применяют в основном жидкие безрас­ творительные лаки на основе ненасыщенных полиэфиров (поли­ эфирмалеинатов, полиэфиракрилатов, эпоксиакрилатов, полиуретан­ акрилатов, силиконакрилатов) теплового и УФ­отверждения. В каче­ стве активных растворителей (сомономеров) в них служат стирол и различные полифункциональные эфиры акриловой кислоты. Лаки содержат инициатор и ускоритель полимеризации, а также необхо­ димые целевые добавки ­ матирующий агент, смолы­модификаторы и др. Лаки естественного отверждения ­ двухупаковочные, УФ­ и электронного отверждения ­ одноупаковочные.

Полиэфирные лаки (ПЭ­246 и др.) наносят на поверхность спо­ собами налива и распыления. Хорошо очищенную и отшлифован­ ную поверхность древесины обычно не грунтуют. Лаки наносят тол­ стыми слоями в два приема с интервалом во времени, определяемым продолжительностью желатинизации лака. Отверждение покрытий проводят в естественных условиях в течение 3­18 ч, при нагревании (температура 60­80 °С, продолжительность 1,5­3 ч) или при воздей­ ствии УФ­лучей и ускоренных электронов (время отверждения 0,5¬ 5 мин). Получаемые при этом относительно толстые покрытия (300¬ 600 мкм) шлифуют на ленточных станках сначала крупной, затем более тонкой (микронной) шкуркой, после чего полируют пастами на барабанных или других станках.

Отделанные полиэфирными лаками мебель, пианино, корпуса телевизоров и другие изделия выглядят изящно и красиво. Недостат­ ками этих покрытий являются повышенная хрупкость, возможность скалывания при ударе и растрескивания на морозе из­за высоких внутренних напряжений.

Покрытия, получаемые УФ­отверждением порошковых лаков (см. раздел 8.4), наносят более тонкими слоями. Их не шлифуют. По своим показателям они нередко превосходят покрытия из жидких лаков.

Полиуретановые покрытия в мебельном производстве большин­ ства стран занимают лидирующее положение. Это связано с их осо­ быми свойствами: стойкостью к истиранию, химической и морозо­ стойкостью, длительным сроком службы. Полиуретановые покры­ тия не вуалируют текстуру древесины, пригодны для защиты как мелкопористых, так и крупнопористых пород.

Традиционно для получения покрытий используют двухупако­ вочные мебельные лаки на основе гидроксилсодержащих полиэфи­ ров и полиакрилатов. Отвердителями служат полиизоцианаты ­ ди­ меры, тримеры, их аддукты со спиртами, полиизоцианатбиуреты, а растворителями ­ как правило, смеси эфиров уксусной кислоты (аце­

372

таты) с ароматическими углеводородами. Для ускорения процесса отверждения применяют катализаторы ­ оловоорганические соеди­ нения, третичные амины. Примером таких составов для получения глянцевых и матовых покрытий могут служить мебельные лаки УР­ 19, УР­277, УР­277М, УР­293, "Эстераль" и др. Их наносят на подго­ товленную поверхность мебельных изделий способом налива или распылением. Жизнеспособность лака УР­277 после смешения ком­ понентов 8 ч, продолжительность отверждения при комнатной тем­ пературе 1,5 ч, при 60 °С ­ 40­50 мин.

Новым достижением в области полиуретановых покрытий явля­ ется разработка водных дисперсий полиуретанов с содержанием рас­ творителей не более 10 %. Сначала путем диспергирования полиуре­ танового преполимера (продукта взаимодействия диизоцианата с многоатомными спиртами) в воде в присутствии диаминов получа­ ют водную дисперсию полиуретана. Далее в полученной дисперсии полимеризуют акриловый мономер. Образуются привитые сополиме­ ры ­ гибриды, в которых цепи полиуретана и полиакрилата присутст­ вуют в одной полимерной молекуле и частице (частицы до 100 нм).

Для получения прозрачных покрытий дисперсию наносят на по­ верхность изделия, высушивают от воды и отверждают нагреванием в присутствии катализатора полимеризации. По другому варианту в дисперсию перед нанесением вводят фотоинициатор и после удале­ ния воды проводят фотоотверждение при 100 °С в течение 20 мин. Получают покрытия толщиной 20­25 мкм, пригодные для эксплуа­ тации.

Нитратцеллюлозные покрытия. Совсем недавно нитратцеллю­ лозные покрытия были самым распространенным видом покрытий по древесине. С появлением полиэфирных и полиуретановых лаков их потребление заметно снизилось. Тем не менее они еще в доста­ точно большом количестве применяются не только в России, но и во многих европейских странах.

Мебельные нитратцеллюлозные лаки представляют собой рас­ творы низковязкого нитрата целлюлозы в летучих растворителях с добавлением олигомерных пленкообразователей (алкидных, моче­ виноформальдегидных, эфиров и аддуктов канифоли и др.). Про­ мышленностью выпускаются мебельные нитратцеллюлозные лаки холодного и горячего нанесения (НЦ­218, НЦ­241М, НЦ­243, НЦ­ 251, НЦ­2105 и многие другие). Их наносят на поверхность распыле­ нием, реже окунанием, наливом, с помощью ручного инструмента.

Пользуясь нитратцеллюлозными лаками, можно получать покры­ тия любой категории, включая первую. Технологический процесс от­ делки щитовой мебели по I категории состоит из следующих опера­

373

ций: подготовка поверхности, в том числе грунтование или пороза­ полнение, четырехкратное лакирование нитратцеллюлозным лаком (НЦ­218, НЦ­243 или др.) с промежуточной сушкой каждого слоя при 45­50 °С в течение 15­35 мин и окончательная сушка при 50­60 °С в течение 55 мин, мокрое шлифование и полирование. Нередко преду­ сматривают промежуточное шлифование, например после нанесения первого или второго слоя лака. Высокоглянцевая полированная по­ верхность может быть получена не только действием абразивных ма­ териалов, но и обработкой покрытия разравнивающими жидкостями, представляющими собой смеси растворителей разной степени актив­ ности (иногда с добавлением 1­3 % пленкообразователей).

Правильно изготовленные нитратцеллюлозные покрытия имеют красивый внешний вид, устойчивый блеск; они тверды и достаточно водостойки, но горючи и неатмосферостойки. Наиболее существен­ ные недостатки отделки нитратцеллюлозными лаками ­ высокий расход растворителей (сухой остаток готовых к применению лаков холодного нанесения не превышает 25 %), необходимость нанесения большого числа слоев лака, повышенная пожаро­ и взрывоопасность производства.

Прочие виды покрытий. Для лакирования мебели невысокой ка­ тегории отделки могут быть использованы и другие лаки: мо­ чевиноформальдегидные (МЧ­52, 59­3­94 и др.), алкидные (ПФ­231), алкидностирольные (МС­25), алкидноуретановые ("Эстераль"). Они образуют водостойкие покрытия с хорошими механическими свой­ ствами. Некоторые из них (ПФ­231, МС­25) допускают шлифование и полирование, чем достигается повышение категории отделки. Не­ достаток всех указанных материалов ­ повышенное содержание рас­ творителей (50 % и более) и относительно длительное отверждение в естественных условиях ­ от 4 до 24 ч (кроме лака "Эстераль" ­ 1 ч).

Получение непрозрачных покрытий. Высокодекоративные пиг­ ментированные покрытия на мебельных изделиях получают в ос­ новном с применением полиэфирных (ПЭ­225, ПЭ­276), полиурета­ новых и нитратцеллюлозных (НЦ­11 и др.) эмалей. Технологический процесс отделки кухонной мебели белой полиэфирной эмалью ПЭ­225 по I категории отделки включает следующие операции:

1)зачистка поверхности шлифованием;

2)выравнивание поверхности шпатлеванием (шпатлевка ПЭ­0024 или ПЭ­0025) с последующим отверждением и шлифованием по­ крытия;

3)нанесение двух слоев эмали с промежуточной выдержкой 20¬ 30 мин при комнатной температуре и окончательным отверждением покрытия при 60­70 °С в течение 2­3 ч;

374

4)шлифование и полирование покрытия абразивными материа­ лами и пастами;

5)глянцевание покрытия (удаление следов пасты с помощью воскового состава).

При отделке нитратцеллюлозньши эмалями на предварительно подготовленную, загрунтованную и выровненную нитратцеллюлоз­ ной шпатлевкой поверхность наносят 3­6 слоев эмали. При необхо­ димости предусматривают промежуточное (межслойное) и оконча­ тельное шлифование и полирование поверхности до получения зер­ кального блеска.

За рубежом для окрашивания кухонной мебели также достаточ­ но широко применяют карбамидоформальдегидные эмали кислот­ ного отверждения и полиуретановые изоцианатного отверждения; те и другие двухупаковочные, органорастворимые.

Окрашивание деревянных полов и паркета. К покрытиям для защиты указанных объектов предъявляются примерно одинаково высокие требования: устойчивость к истиранию, водостойкость, стойкость к моющим средствам, красивый внешний вид.

Для окрашивания паркета служат лаки, для дощатых полов ­ краски и эмали, т. е. пигментированные составы. И в том, и в другом случае преобладают органорастворимые составы, однако общая тен­ денция их развития идет в направлении водоразбавляемых.

Для защиты паркета все еще достаточно широко используют ла­ ки ­ алкидные (ПФ), алкидноуретановые (АУ), эпоксиэфирные (ЭФ), мочевиноформальдегидные (МЧ), полиуретановые (ПУ).

Первые три типа лаков привлекают внимание удобством приме­ нения: они одноупаковочные, легко наносятся, отверждаются с уча­ стием кислорода воздуха. По устойчивости к истиранию получаемые покрытия располагаются в следующий ряд: АУ > ЭФ > ПФ. Недоста­ ток лаков ­ длительное отверждение, твердость покрытий нарастает во времени.

Лаки МЧ и ПУ ­ двухупаковочные, с ограниченным сроком жиз­ ни после смешения компонентов. Они в более короткое время фор­ мируют твердые, эксплуатационно­способные покрытия, но более тре­ бовательны при проведении окрасочных работ. Мочевиноформальде­ гидные лаки неудобны еще и тем, что процесс отверждения покрытий сопровождается выделением формальдегида. Это вынуждает прово­ дить окрасочные работы при хорошей вентиляции помещений или в противогазе. Покрытия из лаков МЧ и ПУ водостойки, тепло­ и мо­ розостойки, устойчивы к истиранию и абразивному износу.

Новое поколение паркетных лаков ­ составы, не содержащие ор­ ганических растворителей: воднодисперсионные, жидкие со 100 %­м

375

сухим остатком и порошковые УФ­отверждения. Воднодисперсион­ ные лаки "Аква­Паркет", "Аква­Лак", "Балет­Плюс" и др. для глянце­ вых, матовых и полуматовых покрытий широко производятся оте­ чественными предприятиями. Их применение, однако, требует более тщательной подготовки поверхности (грунтования) и большего чис­ ла наносимых слоев (из­за повышенного впитывания) по сравнению с лаками на органических растворителях.

Для отделки дощатых полов преимущественно служат эмали ал­ кидно­уретановые, алкидные (ПФ­266), эпоксидные (ЭП­1255).

10.2. О КРАШИВАНИЕ ПЛАС ТМАС С И РЕЗИНЫ

Широкое применение пластмасс и резины в промышленности, строительстве и в быту потребовало разработки специальных лако­ красочных материалов и технологии получения покрытий с учетом особенностей полимерной подложки. Поверхностное окрашивание пластмасс и резины проводится с целью:

1)придания изделиям необходимого цвета и декоративного вида;

2)уменьшения проницаемости и сорбционной способности (для стеклопластиков и поропластов), придания негорючести, антистати­ ческих, противообледенительных и других свойств изделиям;

3)защиты от механического, химического, светового, радиаци­ онного и других видов разрушения при условии, если окрашивае­ мый материал недостаточно устойчив;

4)маркировки изделий, нанесения на них надписей и знаков. Кроме того, лакокрасочные покрытия применяют в качестве

грунтов при металлизации пластмасс.

Пластмассы и резины в зависимости от химического состава и строения полимеров крайне разнообразны по свойствам, поэтому нет единой технологии их окрашивания и лакокрасочных материа­ лов, которые бы в равной степени были приемлемы для всех видов пластмасс и резины.

Наиболее часто при окрашивании приходится иметь дело с пла­ стмассами на основе таких полимеров, как полиэтилен, полипропи­ лен, полистирол, полиметилметакрилат, поливинилхлорид, поли­ амиды, поликарбонаты, полиуретаны, АБС­пластики, полиэфирные и эпоксидные стеклопластики.

Трудности создания надежных покрытий на пластмассе и резине заключаются прежде всего в низкой адгезионной прочности боль­ шинства покрытий к этому виду субстратов. Особенно плохо удер­ живаются покрытия на пластмассах на основе кристаллических по­ лимеров (полифторолефинов, полиолефинов, поликарбонатов, по­

376

лиарилатов), а также на изделиях с гладкой поверхностью, изготов­ ленных из реактопластов (фено­ и аминопластов, некоторых стекло­ пластиков и др.). Получение покрытий на пластмассах осложняется возможным присутствием на их поверхности адсорбированной во­ ды, а также пластификаторов, стабилизаторов, мономеров и других низкомолекулярных продуктов и восков, которые вытесняются в поверхностные слои пластмасс и экстрагируются растворителями лакокрасочного материала.

Пластмассы и резины, кроме того, относятся к числу нетермо¬ стойких субстратов. При высоких температурах возможны разложе¬ ние полимеров или деформация изделий; последняя существенно усиливается в присутствии растворителей. Опытным путем установ¬ лены предельные температуры отверждения (сушки) покрытий на различных видах пластмасс:

пластмассы в растворителях лакокрасочного материала и шерохова­ тости поверхности пластмассы.

Пленкообразователи, в какой­либо мере совместимые с полиме­ ром подложки, как правило, имеют хорошую адгезию. Также наблю­ дается хорошее сцепление тех покрытий, пленкообразователем в которых служит материал окрашиваемой пластмассы или резины (полиакрилатные покрытия по полиакрилатным поверхностям, по­ крытия из каучуков по резине и т. д.).

Активные (по отношению к пластмассе) растворители, введен­ ные в состав лаков и красок, улучшают адгезию, однако вызывают набухание пластмассы, ухудшают фактуру поверхности, способ­ ствуют ее короблению и нередко поверхностному растрескиванию изделий. Поэтому в большинстве случаев (за исключением отдель­ ных видов пластмасс) активные растворители не применяют. Оп­ тимальными в этом отношении были бы водные краски, но мно­ гие типы пластмасс плохо смачиваются или вообще не смачива­ ются водой.

377

Наибольшее применение для поверхностного окрашивания пла­ стмасс и резины получили жидкие лакокрасочные материалы, содер­ жащие органические растворители. Их наносят на предварительно подготовленную поверхность изделий, преимущественно пневмати­ ческим распылением, в случае рулонных и листовых материалов предпочтителен валковый метод; толщина наносимого слоя обычно не превышает 20 мкм.

10.2.1. ПО ДГО ТО ВКА ПО ВЕРХНО СТИ

Основными операциями при подготовке поверхности являются: обезжиривание, в ряде случаев гидрофилизация, травление, механи­ ческая и химическая обработки. Механической обработке подверга­ ют чаще всего реактопласты. Увеличение шероховатости поверхно­ сти способствует улучшению механического зацепления покрытий.

Обезжиривание проводят растворителями, щелочными состава­ ми и водными растворами ПАВ. Растворители применяют только к наиболее стойким пластмассам. Так, для обезжиривания полиамидов может быть использован смесевой растворитель следующего состава (по массе), %:

Из щелочных составов для многих видов пластмасс рекоменду­ ется 2 %­й раствор следующей смеси солей (ч. масс.):

В ряде случаев используют моющие составы, применяемые для подготовки поверхности металлов, например КМ­5.

Обезжиривание щелочными составами проводят при 40­60 °С. Гидрофилизация, или активирование, поверхности ­ необходи¬

мая операция при нанесении покрытий на несмачивающиеся поляр¬ ными жидкостями полимеры ­ полиэтилен, полипропилен, поли¬ уретаны; нередко активируют поверхность полистирола и других неполярных полимеров. Применяют разные способы: химический, огневой и физические. Химическая гидрофилизация, основанная на реакциях гидролиза, окисления, сульфирования, хлорсульфирова­ ния и других, проводится под воздействием пероксидов, озона, ки¬ слот. Более быстрой, однако, является гидрофилизация огневая (об¬ работка пламенем), УФ­облучением, воздействием коронным раз¬ рядом и низкотемпературной плазмой. Окислительные процессы проникают на небольшую глубину (до 5 нм), при этом улучшается

378

смачивание поверхности лакокрасочными составами и повышается адгезия покрытий.

Шероховатость поверхности некоторых пластмасс может быть достигнута травлением растворителями. Применяют растворители, вызывающие лишь поверхностное набухание, но не растворение пластмасс. Например, изделия из полиформальдегида травят тетра­ хлорэтиленом с добавлением диоксана и п­толуолсульфокислоты при 85­100 °С, детали из полистирола и поливинилхлорида ­ смесью хлорбензола с этиловым спиртом (1 : 1) при комнатной температуре. После обработки растворители удаляют высушиванием.

На практике часто применяют сочетание разных способов подго­ товки поверхности, позволяющее находить оптимальные решения для каждого вида пластмасс.

10.2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПО КРЫТИЙ

Широкий ассортимент пластмасс и многообразие их свойств крайне осложняют выбор требуемых лакокрасочных материалов. Обычно останавливаются на тех материалах, которые удобны для работы и обеспечивают получение покрытий, удовлетворяющих не­ обходимым требованиям, причем не только для одного, но и для разных видов пластмасс. По опыту европейских стран наибольшее применение для окрашивания пластмасс имеют жидкие полиурета­ новые, полиакрилатные и эпоксидные лакокрасочные материалы. Так, для окрашивания пластмассовых деталей автомобилей лучше всего зарекомендовали себя двухупаковочные акрилуретановые сис­ темы, отверждаемые при температурах не выше 80 °С. Защищают бамперы, спойлеры из полипропилена и полиуретана и ряд других изделий из полиэфирных стеклопластиков.

Полиолефины окрашивают лакокрасочными материалами на основе хлоркаучука, полиакрилатов, полиуретанов, хлорсульфиро­ ванного полиэтилена, сополимеров этилена с винилацетатом. Полу­ чению покрытий предшествуют тщательное обезжиривание и акти­ вирование поверхности окислением.

Полистирольные и полиакрилатные пластмассы легко раство­ ряются во многих растворителях, поэтому выбор состава раство­ рителей для красок имеет важное значение. Для окрашивания АБС­пластика и ударопрочного полистирола разработана полиакри­ латная эмаль АК­2130М разных цветов; также рекомендуется эмаль ЭП­51. Их наносят 2­3 слоями по слою полиакрилатной грунтовки АК­070 или непосредственно. В последнем случае первый слой эмали должен быть очень тонким, чтобы избежать значительного подрас­ творения поверхности. Для металлизации полистирола применяют

379

этилцеллюлозные лаки, пигментированные бронзой и алюминиевой пудрой.

Атмосферостойкие покрытия на органическом стекле получают с применением лаков АК­113 и эмалей ЭП­140, ВЛ­297. Для придания цвета в лаки вводят спирторастворимые красители.

Поливинилхлорид (винипласт и пластикат) плохо удерживает покрытия. Применяют лакокрасочные материалы (полиакрилатные, виниловые, эпоксидные), содержащие добавки активных раствори­ телей ­ циклогексанона, тетрагидрофурана, диметилформамида. Оп­ равдало себя применение эпоксидных (ЭП­773), полиакрилатных (АК­1102 и АК­194) эмалей по слою грунтовки АК­070.

Удовлетворительную адгезию имеют также полиуретаны, а в маркировочных красках ­ поливинилбутираль.

Полиамиды не требуют особой подготовки поверхности, кроме обезжиривания, хотя адгезия большинства покрытий к ним, как и к поливинилхлориду, плохая. Лучше всего адгезия у покрытий на ос­ нове полиуретановых каучуков и эпоксиполиуретанов.

Фено­ и аминопласты покрывают эпоксидными и полиуретано­ выми лакокрасочными материалами. Удовлетворительные результа­ ты дает применение мочевино­ и меламиноалкидных эмалей, отвер­ ждаемых при нагревании, а также алкидных эмалей, наносимых по эпоксидным (ЭП­0010 и др.) грунтам. Поверхность предварительно шлифуют. При высоких требованиях по водостойкости, например при лакировании печатных плат из гетинакса, применяют эпоксид­ ные (ЭП­730, ЭП­9114) и полиуретановые лаки (УР­231 с отвердите­ лем ДГУ или АТ­1).

Некоторые виды пластмасс (полиамиды, фено­ и аминопласты) и стеклопластиков удовлетворительно выдерживают кратковремен­ ное нагревание при температурах 150­180 °С, что позволяет с успе­ хом наносить на изготовленные из них изделия порошковые лако­ красочные материалы ­ эпоксидные, гибридные, полиэфирные низ­ котемпературного отверждения. Покрытия наносят как на нагретые, так и на холодные изделия способом электростатического распыле­ ния. В последнем случае нанесению порошковой краски предшеству­ ет обработка изделий антистатическим составом. Наиболее адгези­ оннопрочные покрытия образуются при использовании эпоксидных красок.

Возможности порошкового окрашивания пластмасс сильно рас­ ширяются с разработкой материалов и технологии УФ­отверждения покрытий. Это позволяет окрашивать порошковыми составами не только реактопласты, но и многие виды термопластичных полимер­ ных материалов.

380