Лаки

Вот мы и подобрались к ЕЩЁ более подробному описанию ЛКМ для покраски мебели (не обессудьте, но мне кажется это важно!), продолжу более детально описывать группы и разновидности материалов. Их характеристики я описал в предыдущей статье, теперь погружаемся еще глубже, в более профессиональное понимание способов работы и сферы их применения, а так же финансового обоснования их использования.

В этой и последующих статьях мы вкратце рассмотрим особенности и отличия друг от друга ЛКМ различной химической природы, чтобы выбор конкретных материалов был обоснован. Вначале проведём краткую предварительную систематизацию.

Большинство современных жидких ЛКМ можно разделить на 2 части по способу отверждения: сушкой (испарением разбавителей и растворителей) или фотоинициированными реакциями (УФ материалы). Хотя следует отметить, что все систематические границы здесь условны, в частности, многие УФ материалы в той или иной мере подсушиваются. Оставшуюся группу материалов с сушкой МОЖНО разделить на материалы с органическими разбавителями и водоразбавимые. Граница между ними не технологическая, а, скорее, по типу применения. В некоторых случаях водоразбавимые и органорастворимые материалы применяются в одной системе отделки. Сегодня из группы органоразбавимых ЛКМ с сушкой мы выделим группы материалов современных и материалов, в той или иной степени устаревших, поговорим о них.

Существует ряд типов ЛКМ, используемых традиционно, но чьё время, однако, уходит и применение в области мебельного производства падает. Это ЛКМ на алкидной основе, ЛКМ кислотного отверждения и нитроцеллюлозные ЛКМ.

УСТАРЕВШИЕ МАТЕРИАЛЫ!

Алкидные материалы:

Алкидные ЛКМ никогда не занимали значительного места в арсенале материалов для мебельной промышленности. Они изначально заменили масляные краски в строительстве, представляя собой их аналоги на основе искусственных жирных кислот. Состоят алкидные краски из сочетания спиртов с ортофталевой кислотой. Эти материалы характеризуются высокой климатической стойкостью. Однако, в отделке мебели они имеют свои недостатки: невысокие декоративные качества, пониженная износостойкость и длительное время сушки.

Ну такое(

Кислотноотверждаемые материалы:

В противоположность алкидным, кислотно-отверждаемые лакокрасочные материалы широко применялись в мебельной отделке. Эти материалы состоят из двух компонентов: один — это раствор плёнкообразователя, другой — кислотный отвердитель. Серийные кислотно-отверждаемые лакокрасочные материалы обладают хорошим сухим остатком и долговечностью рабочих смесей, иногда более суток. Они также относительно недороги и могут образовывать покрытия с высокой твёрдостью, и стойкостью к химическим, водным и световым воздействиям, хотя по гладкости уступают полиуретановым покрытиям. Несмотря на их преимущества, использование кислотно-отверждаемых материалов в мебельной промышленности снижается из-за вредных выделений формальдегида. Плёнкообразование кислотоотверждаемых ЛКМ происходит в ходе реакций поликонденсации, особенностью которых является выделение молекулы некоторого побочного вещества при каждом акте присоединения мономера (олигомера). В данном случае побочным веществом является формальдегид. Известны случаи возврата мебели, отделанной кислотными ЛКМ, из-за вреда здоровью покупателя.

Тоже не фонтан

Нитроцеллюлозные ЛКМ:

НЦ использующиеся с 1920-х годов, заменили шеллачные лаки (отделочный лак из природной смолы на водно-спиртовой основе - старая школа в отделке древесины). Основа НЦ лаков - коллоксилин, иначе динитроцеллюлоза. Тринитроцеллюлоза - это пироксилин, основа бездымного пороха. После окончания 1 мировой войны запасы пироксилина были переработаны в коллоксилин, с этого началось широкое применение НЦ лаков. Хотя сейчас они устарели, нитроцеллюлозные материалы всё ещё широко используются в мебельной отделке благодаря своей быстрой сушке и экономичности. Их получают путём растворения коллоксилина в специальных растворителях с добавлением пластификаторов и других смол. Эти материалы являются однокомпонентными, за исключением разбавителя, который не всегда используется (Общее замечание по поводу разбавителя, касающееся всех ЛКМ: разбавитель не принято считать среди компонентов, т.к. это, скорее, особенность технологии использования материала - его добавление не всегда является необходимым. Например, при нанесении вальцами разбавитель может не добавляться.). Приятной особенностью нитро-материалов является быстрая сушка: до шлифовки они сохнут около 30-40 минут. Сушка нитро-материалов происходит исключительно за счёт испарения растворителей, что делает их плохо стойкими к химическим воздействиям (следы на столешницах от стаканов с алкоголем тому пример). Из-за высокой молекулярной массы нитроцеллюлоза требует большого количества растворителя, что приводит к малому сухому остатку. Часто для достижения достаточной толщины покрытия требуется наносить материалы в несколько слоёв (до 10 и более). Нитроцеллюлозные материалы недолговечны: через 1,5-2 года эксплуатации изделия, покрытые ими, теряют свои декоративные свойства. Причинами этого являются высокая усадка, повышенная шероховатость, микропористость покрытия и склонность к растрескиванию из-за низкой эластичности и больших усадочных напряжений при сушке. Их используют как в чистом виде, так и модифицированные другими смолами, причём второй вариант более распространён. Также существуют комбинированные нитро-полиуретановые материалы, в названии которых слово «нитро» может быть опущено. Отличительной чертой таких материалов является пониженный процент добавления отвердителя (около 20% и менее). Эти комбинированные материалы объединяют в себе как достоинства, так и некоторые недостатки нитро- и полиуретановых покрытий: быстрая сушка, повышенная твёрдость, но при этом низкий сухой остаток, невысокая прозрачность, большая шероховатость, низкая эластичность и ограниченная жизнеспособность.

В настоящее время в современном отделочном процессе широкое применение нитро-материалов оптимально только в одном из типов ЛКМ - морилках на растворителях, где их недостатки практически не проявляются. Особенности взаимодействия нитро-материалов с ЛКМ другой химической основы заключаются в следующем. Полиуретановые материалы, нанесённые на нитро-грунты могут приводить к разбуханию последних при недостаточной их сушке, что может проявиться в виде складок или белёсости. Водоразбавимые материалы при нанесении поверх нитро-материалов могут иметь недостаточную адгезию.

Как видите преимуществ не так много).

В следующей статье рассмотрим более современные материалы (акрил, полиуретаны, полиэфиры, УФ)

За сим откланиваюсь! Всем МИР!!!

P.S. Присоединяйтесь в ТГ, там мои работы и всякое другое

Всем привет! Вот я и приблизился к объяснению процессов нанесения ЛКМ. Распишу подробнее что это, как и с чем едят (конечно кушать их не нужно это вредно). Постараюсь объяснить максимально подробно (это не быстро) постараюсь сильно не душнить (но это не точно), разобью на несколько статей, так что наберитесь терпения)

Начнем с того, что при работе с ЛКМ (даже если у них водная основа) всегда используем средства индивидуальной защиты, ВСЕГДА! ВСЕГДА! ВСЕГДА!

В СИЗ входит:

1. Малярный костюм с капюшоном

2. перчатки нитриловые, а лучше повышенной стойкости к ацетону

3. Респиратор полумаска, а лучше полнолицевой

4. Очки

5. закрытая обувь

Это очень важно! При контакте разбавителя с голой кожей, проникновение веществ в кровоток происходит за считанные секунды (в этом списке и водные материалы). Здоровья нам это не добавляет.

Не пренебрегаем, максимально защищаемся.

Плёнкообразование - это база!

Как известно, лакокрасочные материалы (ЛКМ) обладают двумя состояниями: в жидкой форме в банке при доставке и превращаются в твердую пленку на окрашенной поверхности. ЛКМ - это комплексные смеси полимеров, которые после нанесения проходят через различные физико-химические изменения. Независимо от разнообразия состава и свойств ЛКМ, все они проходят ключевую стадию - процесс "плёнкообразования". Именно с его описания следует начать изучение характеристик ЛКМ в мебельной покраске.

Когда мы наносим лак или краску на поверхность мебели, мы инициируем процесс формирования пленки. Этот процесс начинается с испарения растворителя (или воды в водорастворимых материалах), что оставляет за собой смесь плотно упакованных полимерных цепей или пигментов. Со временем, эти цепи вступают в реакцию с кислородом воздуха или друг с другом (в случае с двухкомпонентными системами), уплотняясь в устойчивую плёнку.

Для понимания, как работают лакокрасочные материалы, следует помнить, что они содержат смолы и растворители, которые обычно состоят из нескольких жидкостей с разной степенью летучести. Разбавитель и отвердитель играют важные роли в рабочей смеси двухкомпонентных лакокрасочных материалов.

Разбавитель в ЛКМ используется для изменения вязкости смеси, что делает ее более легкой для нанесения, с помощью разбавителей мы корректируем такие факторы как температура окружающей среды и растекаемость материала, формируем нужную шагрень или красим в зеркало. Разбавитель — органическое вещество класса сложных эфиров (например: бутиловый эфир уксусной кислоты бутилацетат), органический растворитель содержит жидкости, которые испаряются после нанесения ЛКМ, помогая пленкообразованию. Важно отметить, что летучесть разбавителя может отличаться от летучести растворителя основного ЛКМ, что может влиять на процесс высыхания и образования плёнки. Как только материал наносится, начинается испарение разбавителя, что критически важно для образования пленки: слишком быстрое испарение может привести к неравномерности и пористости, слишком медленное — к загрузке поверхности пылью (почти все глянцевые покрытия долго сохнут, ниже мы поймем почему).

Отвердитель, с другой стороны, способствует химической реакции, которая приводит к отверждению ЛКМ. Он может содержать свои собственные растворители, которые также испаряются после нанесения. Химические процессы, запущенные отвердителем, продолжаются даже после того, как плёнка начинает твердеть, и обычно завершаются через неделю после нанесения. Существуют также ЛКМ, которые отверждаются под действием УФ-излучения в течение нескольких секунд.

Формирование пленки.

Сразу после нанесения ЛКМ на окрашиваемую деталь начинаются различные процессы. В приведенной ниже таблице содержится экспериментальная зависимость параметров НЦ лака от времени при нанесении распылением.

Как видно из таблицы вязкость лака возрастает на четверть уже при переходе из бачка пистолета на окрашиваемую деталь. Затем, за 1,6 минуты, вязкость и сухой остаток увеличиваются примерно в два раза по сравнению с параметрами материала в бачке. В этой таблице также отмечено интересное наблюдение: температура лака снижается примерно на 5°С из-за резкого расширения при распылении и последующего испарения растворителей. На графике ниже представлены обобщенные кривые испарения растворителей и изменения толщины нанесенного слоя лака в процессе сушки. Из графика видно, что в процессе сушки и образования пленки можно выделить три ключевые стадии. На первой стадии - от момента нанесения лака до момента А1, когда начинается сушка от пыли - происходит испарение растворителей из жидкости с открытой поверхности. На этом этапе наблюдается наиболее активное уменьшение количества растворителей и быстрое снижение толщины покрытия, что сопровождается быстрым ростом вязкости лака. В первую очередь испаряются наиболее летучие компоненты, что вызывает очень быстрый рост вязкости.

После нанесения в приповерхностном слое начинаются процессы отверждения и в момент А1 (график) образуется тонкая поверхностная корка, поэтому этот период и называется длительность сушки от пыли, обычная величина её около 10 минут.

Появление поверхностной корки резко снижает скорость испарения растворителей. Далее корка растёт вглубь и постепенно в гелеобразное состояние переходит весь слой лака. При испарении жидкого материала изнутри объёма, ограниченного сверху коркой, возникают стягивающие силы параллельные поверхности. Поскольку лак сцеплен с древесиной, возникают напряжения, однако, пока слой ещё подвижный, эти напряжения не накапливаются. Стягивание, усадка внутреннего объёма лакового слоя в направлениях параллельных поверхности при наличии сверху подсушенной плёнки приводит к формированию микропористой структуры, тем более пористой, чем меньше конечный объём ЛКМ по отношению к начальному (рис. 2А).

Резкая неоднородность распределения компонентов ЛКМ в сохнущем слое приводит к возникновению внутренних потоков (растворители поднимаются вверх, смолы опускаются вниз) которые могут разбить даже первоначально ровно растёкшийся слой на ячейки с чередованием приподнятых и опущенных участков, «апельсиновая корка» (рис. 2Б). Если после испарения быстрых фракций растворителя слой ЛКМ остаётся достаточно текучим, то возникшая ячеистая структура поверхности разглаживается

Полимеризация плёнки также сопровождается уменьшением объёма, стягиванием её вдоль поверхности. Процессы снятия напряжений происходят относительно медленно. Чтобы напряжения не накапливались, сушка не должна происходить быстрее их. Момент А2 (рис. 1) - время сушки наотлип, к этому моменту весь слой теряет подвижность, не проминается пальцем. Дальнейший выход растворителей из набирающей прочность плёнки происходит очень медленно. увеличиваются усадочные напряжения, покрытие может перейти в стеклообразное состояние, хотя в нём ещё длительное время удерживаются остатки растворителей, в основном высоко и среднекипящих. После достижения стеклообразного состояния возможна шлифовка. Усадка продолжается даже после шлифовки. Процесс набора твёрдости может идти около недели и даже больше. Очень часто бывает, что материалам не уделяется должное время на сушку, их быстро шлифуют и покрывают следующим слоем, а потом удивляются, как из гладкой поверхности получилась кожа морщинистой бабки, причем за очень небольшой промежуток времени. Время сушки до складирования, которое указано в техничке к материалу, определяется условно по достижению некоторой твёрдости - на глазок. Продолжительность сушки зависит от толщины слоя ЛКМ, но для различных химических разновидностей материалов по-разному. На всякий случай повторюсь: в толстых слоях ЛКМ появление поверхностной корки мешает испарению разбавителей из нижних слоёв, и продолжительность полного испарения разбавителей возрастает с ростом толщины слоя.

Обычно у полиуретановых материалов срок сушки до последующего шлифования или складирования примерно пропорционален толщине нанесённого жидкого слоя. У полиэфирных материалов с растворителем, участвующем сополимеризации, срок технологической сушки слабо зависит от толщины слоя.

Еще нужно учитывать не совсем очевидную зависимость продолжительности сушки от влажности воздуха: при относительной влажности воздуха около 80% сушка потребует в полтора раза больше времени, чем при влажности 30%. Причина этого заключается в том, что влага из воздуха занимает микроканалы, по которым происходит удаление разбавителей из слоя на завершающих этапах сушки. Имеются способы ускоренной сушки, при повышенной температуре. Повышение температуры в камере сушки на 10°С сокращает время сушки органоразбавимых ЛКМ примерно в 2 раза. Ускоренная сушка обычно включает в себя три этапа: обдув при 20°С 15-20 минут, затем выдержка при повышенной температуре 50-60°С около часа и охлаждение до 20°С тоже около 20 минут (это всяко быстрее 6-8часов при температуре 20°С). Длительность этапа обдува при 20°С обычно близка к параметру А1 времени сушки от пыли (смотри график). Повышение температуры в этот период опасно, т.к. интенсивное испарение большого количества растворителей может привести к пузырению, формированию неровной поверхностной плёнки и еще куче других дефектов. Изделия из некоторых пород древесины нельзя сушить при слишком высокой температуре, например, у хвойных при 45°С начинается разложение смол.

Один из крутых способов сушки является сушка инфракрасным (ИК) излучением, оно хорошо поглощается слоем ЛКМ и подложкой. Как правило используется коротковолновое ИК излучение (NIR - лампы). При этом весь нанесённый слой материала быстро и интенсивно прогревается снизу, от основания, в отличие от обычной сушки с нагревом сверху. Однако, предварительный обдув при 20°С здесь также необходим чтобы не вскипело. Во время сушки происходят разнообразные процессы: физическое сцепление макромолекул и химические реакции полимеризации (происходят без выделения побочных продуктов: полиэфирные, полиуретановые, акриловые ЛКМ) или поликонденсации процесс синтеза полимеров из полифункциональных (чаще всего бифункциональных) соединений, обычно сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов (который должен удаляться при сушке - например, формальдегид для материалов кислотного отверждения, вода или спирт). Полимеры в плёнке образуются, как правило, из олигомеров (молекула в виде цепочки из небольшого числа одинаковых составных звеньев) веществ с небольшой степенью полимеризации (молекулярная масса до 5000) и мономеров молекул, не объединённых в полимерные структуры. Полимеризация и поликонденсация приводят к уменьшению объёма участвующих веществ, что вносит существенный вклад в процессы усадки. Нитроцеллюлозные и однокомпонентные водоразбавимые материалы образуют плёнку в основном за счёт испарения разбавителей, реакций при этом не происходит, т.е., между молекулами в плёнке образуются не настоящие химические связи, а физические контакты, зацепы. Качество получившегося покрытия в значительной степени зависит от температуры сушки. Повышение температуры приводит к более плотной сшивке молекул поперечными связями и в результате - к повышению твёрдости, влагостойкости и других показателей покрытия. Существует характерная для каждого материала плёнкообразующая температура. Использование материала при температуре ниже этой температуры приводит к критическому ухудшению качества покрытия. Сформированная лакокрасочная плёнка при нормальных температурах находится, как правило, в стеклообразном, твердом состоянии. При повышении температуры плёнка, сформированная из молекул, переходит высокоэластичное состояние (наподобие каучука), а затем уже в вязкотекучее (разжижается). Материалы, обладающие таким свойством, называются термопластичными. У качественных термопластичных плёнкообразователей (НЦ, 1К водные) температура перехода в высокоэластичное состояние должна немного превышать максимальную температуру эксплуатации, а температура перехода в вязкотекучее состояние должна быть как можно выше. Термопластичность характерна также для многих материалов (полиуретаны, полиэфиры, акриловые) как временное состояние при не завершённом процессе полимеризации.

Процесс полировки покрытий наилучшим образом происходит именно в этом состоянии. Чтобы заблестело нужно погреть)

ФУУХ! На этом пока достаточно

Спасибо всем, кто дочитал! За сим откланиваюсь, до скорых встреч!

Тут еще