Материаловедение для столяров и плотников
Клеи и отделочные материалы
7. Лакокрасочные и другие отделочные материалы
§ 32. Лаки и политуры
Лаками называют раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде, образующей после высыхания твердую прозрачную однородную пленку.
В зависимости от характера пленкообразования лаки разделяют на лаки, образующие пленки только за счет улетучивания растворителей (например, спиртовые, нитроцеллюлозные), и лаки, образующие пленки вследствие химических реакций полимеризации и поликонденсации, в результате чего они переходят в нерастворимое состояние (например, масляные, полиэфирные, мочевиноформальдегидные).
Лаковые пленки предохраняют изделия от внешних воздействий, придают им более красивый внешний вид, свойства водонепроницаемости и др.
На поверхности элементов должен получаться равномерный по толщине, цвету и блеску лаковый слой, обладающий хорошей адгезией с древесиной или нижележащими слоями грунтовок, порозалолнителей и шпатлевок.
Названия лаков приняты по растворителям — спиртовые или по пленкообразующим веществам, например масляные, нитроцеллюлозные, полиэфирные, полиуретановые, перхлорвиниловые и др.
Спиртовые лаки представляют собой растворы смол в летучих растворителях. Основной "растворигель для этой группы — этиловый спирт. Пленки спиртовых лаков образуются при испарении растворителя и могут быть снова растворены в нем. Спиртовые лаки наносят кистью или тампоном, при этом образуется очень тонкая и прозрачная пленка с высоким блеском, но недостаточно водо- и морозостойкая. Многократное нанесение спиртовых лаков и недостаточная прочность — основная причина их ограниченного применения.
Промышленностью выпускаю гея спиртовые лаки шеллачные, канифольношеллачные, канифольные, карбинольные. Наибольшее применение из них нашли шеллачные лаки.
Масляные лаки — растворы смол (природных или синтетических) в высыхающих и полувысыхающих маслах, растворителях с добавкой сиккативов. В качестве основных компонентов применяют высыхающие масла — льняное, конопляное, тучіговое, а в качестве смол — канифоль, копалы и глифталевые смолы. Растворителями являются скипидар, уайт-спирит, ксилол и др.
В связи с тем, что пленки, образованные масляными лаками, высыхают очень медленно (48 ч и более), для сокращения сроков сушки в состав лаков вводят специальные вещества — сиккативы в количестве не более 7—10% от массы масел. Но и при введении сиккативов сроки сушки масляных лаков в несколько раз превышают сроки сушки нитролаков или шеллачных лаков, что ограничивает их применение при отделке изделий из древесины.
Масляные лаки наносят кистью, тампоном или распылением. Пленки масляных лаков обладают хорошей эластичностью, морозо- и водостойкостью.
Промышленность вырабатывает масляные лаки общего потребления и специальные. Для отделки изделий из древесины преимущественное применение нашли лаки общего потребления светлые 4с, 5с и 7с и темные 4т, 5т и 7т. Срок сушки лаков 4с, 4т — 36 ч; 5с, 5т —48 ч; 7с, 7т — 24 ч.
К специальным масляным лакам относятся лак № 350 — для покрытия полов; № 74 — для приготовления шпатлевок; № 331 «Мороз» — для внутренних декоративных работ.
Нитроцеллюлозные лаки (нитролаки) представляют собой растворы лакового коллоксилина различных марок, смол и пластификаторов в смеси летучих органических растворителей. Они имеют широкое применение при отделке различных столярных изделий.
Покрытия, образованные нитролаками, быстро высыхают в результате испарения растворителей, образуя достаточно твердые, стойкие и эластичные пленки, способные полироваться. Улетучивание растворителей происходит при температуре 18—20oC и значительно ускоряется при камерной сушке при температуре 35—50oC.
Нитролаки могут быть подразделены следующим образом: прозрачные — холодного и горячего нанесения; матирующие; кислотного отверждения — прозрачные и матирующие. Прозрачные нитролаки холодного нанесения НЦ- 218, НЦ-221, НЦ-222, НЦ-224 (ГОСТ 4976—76); лак НЦ-218 можно наносить на поверхность древесины тампонам. Все лаки без исключения наносят распылением, а лаки НЦ-222, НЦ-224 и НЦ-218 кроме указанных способов — обливом. До рабочей вязкости эти лаки доводят растворителем № 646, за исключением лака НЦ-223, для которого применяют растворитель РМЛ-315.
К нитролакам горячего нанесения относится лак НЦ-223. Температура нагрева лака 70oC.
Прозрачные нитролаки образуют на поверхности древесины блестящие покрытия, сохраняющие естественный цвет и текстуру древесины. Путем нанесения прозрачных нитролаков могут быть получены покрытия первой и второй категорий.
Нитролаки холодного нанесения имеют более низкий процент пленкообразующих (17—25%) при рабочей вязкости, а нитролаки горячего нанесения содержат пленкообразующих 33—35%. Поэтому для получения лаковой пленки одной и той же толщины требуется наносить большее количество слоев нитролака холодного нанесения, чем горячего.
Нитролаки холодного нанесения разводят до рабочей вязкости растворителями и разбавителями.
Разновидность нитроцеллюлозных лаков — матируюшие, образующие на поверхности матовые шелковистые покрытия, частично вуалирующие цвет и текстуру древесины.
Матовые покрытия образуются за счет содержащихся в лаке восковых веществ или мелкозернистых наполнителей. Матирующие свойства лакам в основном придает стеарат цинка, вводимый в состав в количестве 5—10% от пленкообразующих веществ, который растворяется в ароматических углеводородах при подогреве и выпадает из раствора при охлаждении.
Матирующие лаки наносят на поверхность, покрытую прозрачным нитролаком, или непосредственно на древесину без предварительного ее лакирования.
Матирующий нитролак НЦ-49 серо-желтого цвета, мутный, наносится распылением и обливом; до рабочей вязкости доводится растворителями № 646 и 648, время высыхания — 10—15 мин.
Нитролаки ТКМ-25/26 и НЦ-243 (ТУ 6-10-1009—70) светло-желтого цвета, время высыхания первого 10—15 мин, второго — не более 60 мин. Нитролак ТКМ-25/26 наносят распылением и обливом, НЦ-243 — обливом. Для доведения до рабочей вязкости служат растворители № 646 и 648.
В состав нитролаков кислотного отверждения дополнительно вводят карбамидные смолы. Они повышают морозо-, водо- и химическую стойкость нитролаковых покрытий, а также способствуют повышению прочностных свойств покрытий при резком колебании температуры. Созданы два лака этого типа — прозрачный НЦ-241 (МРТУ 6-10-946—70) и матирующий НЦ-241М (МРТУ 6-10-946—70). Практическое высыхание первого 1,5 ч, второго 1 ч. Разбавляют их растворителями № 646 и РМЛ.
Лак НЦ-241 дает значительную просадку над порами древесины, поэтому рекомендуется для отделки мелкопористых пород. Этот лак светлый и прозрачный; его можно наносить на отбеленную поверхность, а также на поверхность, окрашенную водными растворами красителей.
Промышленностью выпускается несколько видов алкидно-мочевинных лаков: МЧ-22 — для отделки строительных деталей; МЧ-26 — для покрытия паркета; МЧ-52 (ТУ 6-10-767—74) — для отделки мебели. Эти лаки образуют покрытия повышенной морозо-, водо- и светостойкости.
Лак МЧ-22 наносится вальцами; время сушки на стекле 5 мин. Лак МЧ-26 наносят кистью или распылением; время сушки 3 ч. Лак МЧ-52 наносят распылением и в электрическом поле токов высокого напряжения. Время сушки первого слоя 1 ч, второго — 2 ч.
Полиэфирные лаки разделяются на две группы — парафиносодержащие и беспарафиновые.
Парафиносодержащие лаки представляют собой растворы ненасыщенных полиэфирных смол в стироле. Процесс пленкообразования происходит в результате реакции сополимеризации, протекающей между ненасыщенной полиэфирной смолой и растворителем — стиролом. В этом случае стирол сначала растворяет полиэфирную смолу, а затем входит в состав твердой лаковой пленки.
Процесс отверждения происходит в присутствии катализатора (инициатора полимеризации). Катализаторами служат органические перекиси. Для ускорения реакции сополимеризации в состав лака вводят ускоритель — нафтенат или линолеат кобальта.
Парафиновая добавка создает на поверхности покрытия тонкий защитный слой, который препятствует испарению стирола из пленки и предотвращает попадание кислорода воздуха в глубь пленки.
Парафиносодержащий полиэфирный лак ПЭ-246 (ТУ 6-10-791—74) состоит из четырех компонентов. Жизнеспособность лака после смешения всех четырех компонентов при температуре 18—23oC не более 30 мин. Время высыхания до возможности складирования при температуре 18—23oC не более 3 ч. По внешнему виду полиэфирный лак — прозрачная однородная жидкость желтоватого цвета. Лак наносят обливом. Покрытие из этого лака хорошо шлифуется и полируется.
Парафиносодержащий полиэфирный лак ПЭ-265 (ТУ 6-ІО-1445—74) до рабочей вязкости доводят ацетоном. Время сушки покрытия после нанесения второго слоя при температуре 18—23 oC составляет 3 ч. Парафиносодержащие лаки наносят на поверхность древесины также методом распыления.
Преимущество парафиносодержащих материалов перед материалами, не содержащими парафин, в том, что они содержат до 95% пленкообразующих веществ, высыхают при температуре 20—23°C.
Парафиносодержащие лаки имеют и недостатки. Их можно наносить только на горизонтальные поверхности, так как при нанесении на вертикальные поверхности толстым слоем они стекают и участки со стекшим слоем парафина не высыхают. Парафин при температуре 18—23oC всплывает на поверхность лакового слоя и образует тонкую пленку, изолирующую его от воздействия кислорода и препятствующую испарению стирола.
Беспарафиновые лаки представляют собой растворы двух ненасыщенных полиэфирных смол с добавлением коллоксилина и алкидной смолы, Коллоксилин в этом случае выполняет роль тиксотропной добавки, а алкидная смола повышает адгезию лака с древесиной.
Эти лаки отверждаются в результате реакции сополимеризации ненасыщенных полиэфирных смол и частично в результате улетучивания растворителей, введенных в состав лака для растворения коллоксилина и алкидной смолы.
Отсутствие парафина упрощает технологию нанесения лаков, так как отпадает операция сошлифовывания парафинового слоя и нет необходимости соблюдать строгий температурный режим при нанесении лаков. Однако по прочностным и декоративным качествам бесларафиновые лаки уступают парафиносодержащим.
Промышленностью выпускается несколько марок беспарафиновых полиэфирных лаков.
Полиэфирмалеинатный лак ПЭ-220 — горячей сушки. Наносят его двумя слоями. Выдержка между наносимыми слоями 20—30 мин. Время выдержки перед шлифованием 24 ч. Лак наносят распылением, а также на лаконаливных машинах. После нанесения лак сушат при повышенной температуре в сушилках.
Полиэфирмалеинатный лак ПЭ-247 черный (ТУ 6-10- 987—70) — воздушной сушки, наносят в два слоя. Выдержка между нанесенными слоями 20—30 мин. Продолжительность высыхания при температуре 20—25oC —12 ч. Время выдержки перед шлифованием 24 ч. Наносят его на лаконаливных машинах.
Полиэфирные лаки ПЭ-232, ПЭ-250, ПЭ-250М, ПЭ-250ПМ, (ГОСТ 23438—79) предназначаются для отделки изделий из древесины, эксплуатируемых внутри помещения, с последующей полировкой (лаки ПЭ-232 и ПЭ-250) и без нее (лаки ПЭ-250М и ПЭ-250ПМ).
На поверхность изделий лаки ПЭ-232, ПЭ-250 наносят краскораспылителем или наливом, лаки ПЭ-250М, ПЭ-250ПМ — краскораспылителем. Разбавляют лаки ацетоном или растворителем Р-219. Время высыхания при температуре 20oC не более 8 ч, а лака ПЭ-232 — не более 12 ч.
Наносят лаки в два слоя, выдержка между наносимыми слоями при температуре 20oC — 30 мин.
Полиуретановые лаки образуют очень твердую эластичную пленку, которая имеет в несколько раз большую сопротивляемость износу и истиранию, чем нитролаковая. Они обладают атмосферостойкостью и диэлектрическими свойствами. Эти лаки наносят на изделия обливом и пневматическим распылением.
Перхлорвиниловые лаки приготовляют на основе перхлорвиниловых смол. Они имеют небольшую (до 20%) концентрацию, образуют атмосферо- и химически стойкие покрытия, отделочные пленки их имеют слабый глянец. Эти лаки используют для приготовления стойких эмалей.
Политуры, Политурами называют растворы твердых полирующих смол слабой концентрации, коллоксилина и пластификаторов в смеси летучих органических растворителей. Сухой остаток в политурах составляет 8—15%.
Политуры служат для создания ровного, зеркально-блестящего прозрачного покрытия, выявляющего и углубляющего естественную текстуру древесины.
Существуют два основных вида полирования политурами: полирование политурами по древесине (столярное полирование); полирование политурами по шеллачному или нитролаковому покрытию.
Различают спиртовые политуры и нитрополитуры.
Спиртовые политуры, содержащие в растворе шеллак, называют шеллачными. Шеллачные политуры часто приготовляют на месте потребления, растворяя шеллак в этиловом спирте, затем отстаивая и фильтруя раствор.
Химической промышленностью выпускаются следующие спиртовошеллачные политуры: № 13 (светло-коричневого цвета), № 14 (темно- коричневого цвета), № 15 (красно-малинового цвета), № 16 (черно-синего цвета). Эти политуры применяют для полирования изделий непосредственно по древесине или для полирования шеллачных, нитроцеллюлозных и масляных пленок.
Выпускается также идитольная спиртовая политура, представляющая собой раствор в спирте-сырце синтетической идитольной смолы, а также берестяная политура — на основе берестяной смолы. Идитольная политура образует несветостойкие покрытия, краснеющие под действием солнечных лучей. Берестяная политура по качеству приближается к шеллачной.
Нитрополитуры образуют более стойкие покрытия, чем спиртовые. Их применяют для полирования нитролаковых покрытий после разравнивания или шлифования. Первую стадию полирования производят нитрополитурой, разбавленной растворителем PMЛ в соотношении 1 : 10.
Нитрополитуры бывают нитрошеллачные и нитроцеллюлозные. Нитрошеллачная политура представляет собой раствор коллоксилина марки ПСБ, циклогексанон-формальдегидной смолы, шеллака и пластификаторов в смеси летучих органических растворителей. Применяются для окончательного полирования нитролаковых пленок. На месте потребления нитрошеллачную политуру приготовляют путем смешивания нитрополитуры НЦ-314, шеллачной политуры и растворителя РМЛ в соотношении 1:1:1.
