Отверждение лакокрасочных материалов

Теперь автор переходит к описанию трудного и важного этапа отделки древесины — отверждению нанесенных на поверхность детали лакокрасочных материалов. Важность этапа понятна: именно при отверждении окончательно формируется покрытие. Трудность его заключается в том, что необходимо обеспечить  ряд требований: адгезию покрытия к подложке, сплошность его, отсутствие дефектов (пузырей, потеков и др.). Продолжительность отверждения должна быть как можно меньше. От нее зависит размер производственных площадей, занятых под отделку, а также возможность создания непрерывных технологических процессов, которые всегда предпочтительнее циклических. Ясно, что если отверждение продолжается часы или даже сутки, то никакого непрерывного процесса быть не может.

Мы уже говорили о принципиальных способах превращения жидкой лакокрасочной пленки в твердое покрытие — улетучивание растворителя или химические превращения, а также комбинация этих способов. Стоит лишь предварительно отметить, что в последние годы для решения проблемы сокращения продолжительности отверждения привлекаются самые современные достижения науки и техники, вплоть до электронных ускорителей. Но об этом позже.

Самый старый и распространенный способ отверждения — за счет испарения летучих растворителей. Для  ускорения этого процесса пленку нагревают. Но нагрев до высоких температур опасен, ибо может вызвать образование пузырей из-за парообразования (как растворителей, так и влаги, находящейся в подложке). Особенно реальна эта опасность при сушке нитроцеллюлозных покрытий на дубе, ясене и других кольцесосудистых породах. Здесь температура нагрева не должна быть выше 45—50° С.

Тепло можно подводить разными способами. Наиболее простой обогрев — конвекционный, при котором тепло передается покрытию от нагретого воздуха, омывающего изделие. При этом быстрей всего растворитель испаряется с поверхностного слоя, на поверхности образуется пленка, мешающая выходу паров растворителя из нижележащих слоев. Чтобы этого не происходило, полезен предварительный нагрев подложки и нанесение лака на уже нагретую поверхность. Тогда образование пленки начнется снизу и пары растворителя беспрепятственно удалятся из нее. Предварительный нагрев поверхности детали полезен еще и тем, что лак на ней разжижается. А это означает, что можно использовать более концентрированные материалы (с большим сухим остатком). Нагрев деталей наиболее удобен при нанесении лакокрасочных материалов   вальцами,  обливом, окунанием.

Другой эффективный способ обогрева — терморадиационный. Он все шире и шире используется в деревообработке. В сущности, здесь речь идет об обогреве инфракрасными лучами, которые есть разновидность электромагнитных колебаний, находящихся в их спектре между видимыми световыми лучами и ультракороткими , радиоволнами. Практическое значение имеют тепловые лучи с длиной волны 0,75—8 мкм.

Сушильные камеры, в которых находятся конвекционные и радиационные установки, бывают периодического, или непрерывного действия (просьба к читателю вспомнить рассказ о камерах для сушки древесины). В последнее время предпочтение отдается камерам проходного типа непрерывного действия, особенно для терморадиационного обогрева. Они легче регулируются, т. е. режим отверждения лакокрасочных покрытий поддерживается более строго. У читателя может возникнуть вопрос — зачем иметь разнотипные камеры. Дело в том, что терморадиационный обогрев пригоден преимущественно для плоских деталей, в камере они могут располагаться только в один слой (радиация должна беспрепятственно достигать поверхности каждой детали). В конвекционных камерах можно обрабатывать детали любой конфигурации, располагая их в несколько слоев. Как правило, конвекционные камеры более производительны, чем терморадиационные.

В последние годы для отверждения лакокрасочных покрытий стали использовать также ультрафиолетовые лучи и ускоренные электроны. Поиск новых источников излучения связан, как автор уже рассказывал, со стремлением сократить продолжительность отверждения, как можно полнее использовать входящие в лакокрасочный материал компоненты, что приводит также к сокращению выбросов растворителей.

Ультрафиолетовые лучи вызывают отверждение лаков, в состав которых входят специальные компоненты - фотоинициаторы. Второе необходимое условие — толщина покрытия не должна быть больше 50—70 мкм. В качестве источников ультрафиолетового излучения используют ртутные лампы. Такой процесс отверждения сокращает его продолжительность втрое.

Отверждение с помощью электронных лучей может проводиться при использовании полиэфирных лаков, в которых растворителем является не стирол, а акриловая кислота или ненасыщенные полиакрилаты. Работа происходит в среде азота (или другого инертного газа), потому что кислород воздуха препятствует полной полимеризации лака и пленка остается липкой. Электронный луч обегает отделываемую поверхность (примерно Так же, как телевизионный экран). На электронных установках напряжение достигает 150—400 кВ. Толщина лаковой пленки может быть практически любой (до 400 мкм). Обслуживающий персонал должен иметь надежную защиту от облучения,  достигающего 3—5Мрад (бетон или свинец). Установки электронно-лучевой сушки более универсальны и более производительны, чем установки ультрафиолетовой сушки (отверждение пленки происходит за несколько секунд). Качество пленки также выше. Потребность в энергии ниже. Видимо, такие установки будут все больше распространяться в деревообработке, хотя еще имеются сложности с их обслуживанием (инертная атмосфера, защита персонала).