Е.В. Жуков, В.М Онегин

ТЕХНОЛОГИЯ ЗАЩИТНО - ДЕКОРАТИВНЫХ

ПОКРЫТИЙ ДРЕВЕСИНЫ И

ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Рекомендовано Комитетом по высшей школе Министерства науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обу­чающихся по специальности 'Технология деревообработки"

Москва

«ЭКОЛОГИЯ»

1993

УДК 684.59

Жуков Е.В., Онегин В.И. Технология защитно-декоративных покры­тий древесины и древесных материалов: Учебник для вузов. — М.: Эко­логия, 1993. -304 с.

ISBN 5-7120-0443*7

Изложены теоретические основы формирования защитно-декоративных пок­рытий древесины и древесных материалов, рассмотрены структура, строение, свойства лакокрасочных материалов и методы их модификации. Описаны принци­пы и методы нанесения, отверждения и облагораживания покрытий. Рассмотрены вопросы организации рабочих мест в отделочных цехах, правил техники безопас­ности и охраны окружающей среды.

Для студентов лесотехнических вузов.

Табл. 5. Ил. 78. Библиогр.: 12 назв.

Рецензенты:кафедра механической обработки древесины Уральского лесотехнического института; В.И.Лившиц (ВПКТИМ).

Предисловие

Современная технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов — это высокоорганизованное механизированное производство, базирующееся на последних научно-технических достиже­ниях в области химии, физики и механики, использовании новых мате­риалов, совершенствовании применяемых и внедрении прогрессивных технологических процессов и высокопроизводительного оборудования. Несмотря на то, что исторические памятники свидетельствуют о высо­ком качестве отделки древесины еще в глубокой древности, технология защитно-декоративных покрытий как научная дисциплина определилась совсем недавно. Этому способствовали резкое расширение объема науч­но-исследовательских работ, обусловленное потребностями производст­ва, и накопленная при этом значительная информация, становление и углубление основополагающих разделов науки, таких как физика и химия полимеров, изучение дисциплины 'Технология отделки древе­сины" при подготовке инженеров-технологов для деревообрабатываю­щей промышленности.

Первый учебник, рассматривающий теоретические и практические вопросы образования покрытий на древесине, выдержавший два издания 1962 и 1973 гг., был написан заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, докт. техн. наук, проф. Б.М. Буглаем.

За прошедшие почти два десятилетия со времени выхода последнего издания учебника наука и промышленность обогатились новыми знания­ми и достижениями. Изменились ранее существовавшие воззрения на многие процессы и явления, некоторые методы получения покрытий, появились новые материалы, широкое применение нашли высокомеха­низированные и автоматические линии. Все эти изменения нашли свое отражение в предлагаемом учебнике.

Основное внимание в учебнике сосредоточено не на частностях того или иного технологического процесса, а на рассмотрении научных пред-iставлений о структуре покрытий, строении и свойствах лакокрасочных материалов, их превращениях в процессе формирования покрытий, регулировании физико-химических свойств применяемых материалов путем их модификации при отделке изделий из древесины и древесных

материалов.

Отзывы и критические замечания будут приняты авторами с благодар­ностью, их следует направлять по адресу: 141000, Мытищи-1 Московс­кой области, Московский лесотехнический институт, кафедра техноло­гии изделий из древесины.

Введение

Выпуск качественных изделий из древесины во многом определяется формированием защитно-декоративных покрытий, которое в настоя­щее время осуществляется преимущественно нанесением различных видов лакокрасочных материалов. Для улучшения внешнего вида и защиты изделий от воздействия окружающей среды применялись и другие виды обработки поверхности древесины: резьба, выжигание, инкрустация, золочение. Многие из этих видов обработки, широко применяемые на протяжении многих столетий, к настоящему времени практически утратили свое значение как промышленные способы и сохранились лишь как разновидности прикладного искусства.

Возникновение защитно-декоративных покрытий, как об этом свидетельствуют сохранившиеся предметы из древесины, относящиеся к глубокой древности, связывалось с ростом материального производства. Древесина была одним из первых материалов, которым человек стал пользоваться для изготовления орудий труда и предметов быта. Естест­венное стремление украсить и защитить от разрушения предметы и ору­дия привело к тому, что уже вI...IVвв. до н. э. в Древнем Египте, Китае, Вавилоне применяли краски, пленкообразователями для которых были белок, воск, природные смолы, а пигментами — охра, гипс, мала­хит, древесный уголь.

В последующем (XV...XVIвв.) после разработки и распространения способа получения винного спирта в Европе появились первые лаки, а в 1730 г. во Франции братья Мартен получили патент на способ полирова­ния древесины, широко распространившийся во всем мире под назва­нием столярной полировки.

Русские мастера с давних пор владели техникой приготовления и при­менения олиф и масляных красок. С XVIIв.широкую известность полу­чил так называемый "русский" или "хохломской" способ художествен­ной росписи деревянных изделий, отличающийся не только оригинальной техникой исполнения, но и исключительно высокой стойкостью по­крытий.

Роль и значение лакокрасочных покрытий особенно возросли {XIX... первая половинаXXвв.) в связи с развитием промышленных способовпроизводства изделий из древесины. Тем не менее техника нанесения покрытий лакокрасочных материалов и обработки оставалась ручной, а ассортимент лаков и красок был крайне узким.

Научно-технические основы технологии защитно-декоративных по­крытий стали закладываться в нашей стране только в начале 30-х годов, когда при индустриализации страны стали широко применяться при от­делке нитроцеллюлозные лаки и пневматический метод распыления лакокрасочных материалов. В это же время появились станки и механи­зированные аппараты для нанесения политуры, шлифования и полирова­ния покрытий.

Еще более значительные изменения техники отделки произошли в кон­це 50-х — начале 60-х годов, вызванные большими успехами развития химии полимеров. Появление полиэфирных, полиуретановых, карбами-доформальдегидных и других синтетических пленкообразователей позволило получить принципиально новые лакокрасочные системы. Это в свою очередь привело к появлению новых методов нанесения и отверждения покрытий, совершенствование которых в последующие двадцать лет привело к возможности высокой степени механизации и автоматизации формирования покрытий и дальнейшего совершенст­вования технологии.

В настоящее время производство лакокрасочных материалов являет­ся важной отраслью химической промышленности, на долю которой приходится 8 ... 10 % ее продукции. В 1990 г. в промышленно развитых странах производство лакокрасочных материалов на душу населения составило 18 ... 30 кг. Ежегодный мировой прирост лакокрасочной продукции составляет 4 . . . 6 %. Значительно увеличивается доля синте­тического сырья в производстве лакокрасочных материалов, которая приближается к 70 % от объема других пленкообразователей. Ассорти­мент лакокрасочной продукции включает более 1500 наименований, из них в деревообрабатывающей промышленности используют более 100 наименований. В 1990 г. в СССР произведено более 4,3 млн. т лако­красочной продукции, что позволило по этому показателю занять первое место в Европе и второе место в мире (после США).

В производстве лакокрасочных материалов прослеживается четкая тенденция к сокращению производства лакокрасочных материалов, содержащих органические растворители. Все большую роль играют водоэмульсионные и порошковые материалы, а также составы, не содер­жащие летучих компонентов и изготавливаемые на основе жидких моно­меров, олигомеров или полимеров, наносимых в состоянии расплава, так называемые 100 %-ные лаки и краски.

Замена традиционных материалов на продукты, не содержащие орга­нические растворители или имеющие их в ограниченном количестве, одновременно способствует решению проблемы охраны окружающей среды.

Появление нового вида лакокрасочных материалов — порошков, содержащих незначительный процент растворителей, вызвало к ним повышенный интерес, особенно в машиностроении и приборостроении. Внедрение же их в практику отделки древесины сдерживается вследст­вие их непрозрачности и невысокого блеска покрытий, а также в связи с необходимостью плавления порошков при температуре выше 200 С. Воздействие на древесину таких температур вызывает ее разложение, следовательно, необходимо искать пути снижения температурь плавле­ния порошков, что позволит применять их для формирования защитно-декоративных покрытий на таких материалах, как древесностружечные и древесноволокнистые плиты, фанера, а также на деревянных деталях сельскохозяйственных машин, вагонов, судов, автомобилей.

Деревообрабатывающая промышленность по объему отделочных работ, выполняемых промышленными способами, занимает третье место после машиностроения и строительной индустрии, используя при этом значительное количество лакокрасочной продукции.

Ожидается изменение структуры потребления лакокрасочных мате­риалов: использование парафинсодержащих полиэфирных лаков уменьшится на 4 %, полиэфирных лаков УФ-отверждения увеличится более чем на 3 %, нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов значительно (с 51 до 43 %) сократится, полиуретановых лаков увеличатся более чем на 4 %, матовых лаков резко повысится, пленочных материалов возрас­тет,

Намечающиеся структурные изменения потребления лакокрасочных материалов при дальнейшем повышении требований к качеству покры­тий и снижении расхода материалов на единицу отделываемой поверхнос­ти могут быть обеспечены улучшением качества подготовки подложки под отделку; модификaциeй лакокрасочных материалов; созданием технологий получения тонкослойных покрытий; разработкой совершен­ных способов нанесения лакокрасочных материалов; созданием техно­логий формирования покрытий без облагораживания; разработкой грунтов, шпатлевок, обеспечивающих получение изолирующих (барьер­ных) слоев, уменьшающих расход покровных лакокрасочных материа­лов; совершенствованием процессов отверждения покрытий.

В учебнике систематизированы применительно к особенностям дре­весины научные представления о структуре покрытий, строении и свой­ствах лакокрасочных материалов, рассмотрены закономерности построе­ния технологических процессов. Однако проблема создания высокока­чественных защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов этим не исчерпывается. Для обоснования выбора того или иного технологического процесса уже недостаточно тех традиционных методов, которыми человечество пользовалось тысячелетиями, опираясь лишь на индивидуальные способности человека. В современных усло­виях проектирование технологий надо ставить на основе математических методов, для чего следует продолжить работы по выбору и обоснованию критериев оценки качества покрытий, разработке и анализу целевых связей показателей качества с факторами управления, проводить опти­мизацию параметров технологического процесса с помощью электронно-вычислительных машин.

Это позволит автоматизировать управление процессами отделки, что приведет к существенному сокращению затрат труда инженерно-технических работников предприятий на разработку технической документа­ции, значительно снизит трудовые затраты на проведение эксперимен­тальных работ и обработку статистического материала при внедрении новых видов лакокрасочных материалов и режимов отделки, позволит прогнозировать ход технологического процесса при различном качестве материалов.