Почему блестит лакированная древесина

Основная цель нанесения защитно-декоративных покрытий на древесину, древесные материалы и изделия из них - получение пленок, обеспечивающих защиту пиломатериалов и изделий от воздействия внешней среды, а также улучшение декоративных свойств подложек.

Если защитные свойства покрытий обеспечиваются при помощи специальных средств и материалов, то декоративные характеристики изделия, под которыми понимают текстуру, цвет, прозрачность, фактуру, блеск или матовость, достигаются в результате сложного комплекса технологических операций, результаты которых в основном определяются свойствами древесных подложек и лакокрасочных материалов.

В этой публикации мы коснемся одного их перечисленных свойств, а именно - блеска лакированной древесины.

Способность человеческого глаза воспринимать направленное отражение светового потока в виде белых бликов обусловлена величиной и характером неравномерности подложек независимо от того, из какого они материала (металла, пластмассы, древесины и др.) и какого цвета.

По степени отражения различают глянцевые и матовые поверхности. Глянцевые поверхности отражают значительную часть падающего на них светового потока.

Матовые поверхности с однородными неровностями рассеивают отраженный световой поток не направленно, а диффузно, т. е. равномерно во все стороны (рис. 1).

Поверхность древесины до отделки лаками обладает незначительным блеском, зависящим от цвета и анатомического строения древесины. У древесины кольцепоровых пород (дуба, ясеня) и некоторых рассеянно-поровых (бука) блеск слабее, чем у древесины светлых пород (березы, липы, осины и др.). Для оценки блеска древесины в качестве критерия принят блеск радиальной поверхности осины (чистота р,  %, - от 36 до 55), у всех остальных пород блеск слабее.

Блеск древесины усиливается с уменьшением длины световой волны и чистоты цвета. Шелковистый блеск присущ древесине бархатного дерева, заметным блеском отличается древесина сатинового дерева и махагони (красного дерева).

Если на продольных разрезах древесины есть участки с небольшими анатомическими неровностями, то при их освещении появляются белые блики, отсветы. Они объясняются способностью сердцевинных лучей зеркально отражать свет и характерны для таких пород, как клен, платан, бук, ильм, дуб и др.

Блеск древесины зависит также и от характера освещения, состояния поверхности и других факторов, к которым прежде всего относят: сложное физико-химическое строение древесины, породу, положение поверхности среза, наличие пороков, различие свойств ранней и поздней древесины. В связи с этим невозможно объективно оценить истинные свойства блеска древесины, что можно объяснить следующим образом.

Текстура древесины - это поверхностный рисунок, образованный в результате перерезания анатомических элементов дерева в процессе механической обработки, причем чем сложнее строение древесины, тем богаче и красивее текстура. Рисунок текстуры, отражающий анатомическое строение древесины, не лежит в одной плоскости, он объемный. Неровность и шероховатость поверхности древесины объясняются наличием в ее структуре сосудов, капилляров, сердцевинных лучей, а также результатами воздействия на нее в ходе механической обработки. Таким поверхностям присуще только диффузное отражение, но оно носит двоякий характер. Дело в том, что основной компонент древесины - целлюлоза - и другие компоненты (например, находящийся в порах древесины воздух) могут давать и зеркальное отражение. Однако поскольку лучи света отражаются от хаотически расположенных неровностей поверхности дерева каждый в свою сторону, свет рассеивается, т. е. отражение получается диффузным, но по своей природе остается таким же, как и отражение от гладкой зеркальной поверхности.

Поэтому, кроме окрашенного (в физике его называют селективным) диффузного отражения, шероховатая поверхность древесины дает еще и неселективное отражение, т. к. ее неровности посылают во все стороны белые блики. Поскольку эти неровности расположены так часто, что глаз не способен отделить их друг от друга, белые блики тоже сливаются в восприятии в белый фон, который мешает рассмотреть истинный цвет и рисунок поверхности, и она кажется белесой, а рисунок завуалированным. Для улучшения декоративных свойств древесины без изменения текстуры применяются разные методы: зачистка поверхности, удаление древесного ворса, крашение, термомеханическая обработка подложек, применение порозаполняющих составов (в том числе грунтовки порен-бейц, окрашенных порозаполнителей), напрессовка прозрачных пленок, лакирование.

Лакирование применяется в обязательном порядке в каждом из перечисленных методов, т. к. лаковая пленка позволяет одновременно решить две задачи: защитить поверхность и придать изделию декоративность. Для этого на поверхность древесины можно нанести любой прозрачный и гладкий материал (даже воду, но после ее испарения исчезнет и эффект декоративности).

Таким образом, если на поверхность древесины нанести прозрачный слой лака, то он заполнит все впадины и неровности и сделает ее более гладкой. В результате хаотичное зеркальное отражение от поверхности древесины уменьшится, а диффузное изменится незначительно. Свет отражается преимущественно от границы между лаком и воздухом, в меньшей степени - от границы между лаком и покрытой им поверхностью. Объяснить это явление можно на основании закона О. Френеля, согласно которому от границы двух тел отражается тем больше света, чем больше отношение показателей преломления этих тел (больший показатель делят на меньший). Показатель преломления воздуха близок к единице, а в случае лака он обычно больше. Показатель преломления лаков, используемых для отделки древесины, равен 1,530-1,566, показатель преломления древесины - 1,52-1,55. Поэтому при покрытии поверхности древесины лаком, т. е. при замене воздуха лаком, отношение показателей преломления на границе лака и древесины приближается к единице, а количество отраженного света уменьшается. Свет будет отражаться преимущественно от поверхности лака - гладкого, ровного материала. Поскольку лак дает зеркальное отражение, древесина под ним воспринимается блестящей, при этом оттенок древесины становится темнее, чем был до покрытия лаком, а текстура проявляется отчетливее (рис. 2).

Для пористой древесины характерно еще одно явление. Заполняя поры, лак уменьшает отражение света не только при входе в каждую клетку подложки, но и при выходе света из клетки. Поэтому свет глубже проникает внутрь тела древесины и может выйти из него, лишь пройдя много таких пор. Если поры окрашены, т. е. поглощают световые лучи одного цвета больше, чем другого, то отраженный свет будет сильно отличаться по составу от падающего.

Цвет покрытой лаком поверхности древесины становится более насыщенным. Знания физических основ явлений, сопутствующих технологическим процессам отделки, могут помочь технологам предприятий, на которых формируют декоративные покрытия с высоким глянцевым эффектом, организовать технологические процессы подготовки поверхности древесины.

Владимир ОНЕГИН, д-р техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ