Технология и оборудование для отделки древесины и древесных материалов
Отделку древесины и древесных материалов (ДМ) можно условно подразделить на прозрачную, непрозрачную, имитационную и специальную.
Прозрачная отделка – нанесение на поверхность бесцветных или окрашенных прозрачных составов, создающих сохраняющее или сильнее проявляющее текстуру древесины покрытие. Применяется для изделий из массивной древесины, облицованных строганым и синтетическим шпоном, а также необлицованных древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит.
Непрозрачная отделка – нанесение пигментированных непрозрачных материалов, создающих покрытие, скрывающее текстуру и цвет древесины. Применяется для бытовой и специальной мебели, оконных и дверных конструкций.
Имитационная отделка повышает декоративные свойства древесины и ДМ и придает им вид ценных пород или других материалов и используется при изготовлении мебели, дверей. Основные способы: глубокое крашение; нанесение рисунка текстуры древесины; оклеивание бумагой под текстуру древесины, синтетическим шпоном (пленкой); облицовывание листовым пластиком или CPL.
Специальная отделка предполагает нанесение на поверхность расплавленного или порошкообразного металла, смол и выполнение таких декоративных работ, как резьба, тиснение, инкрустация, выжигание. Применяется в основном на кустарных производствах.
Методы нанесения лакокрасочных материалов
Распыление – наиболее распространенный способ нанесения ЛКМ на любые поверхности. Чаще всего используют пневматическое и безвоздушное распыление, механическое почти не применяется. В зависимости от применяемого ЛКМ выбирается тип распыления.
Для пневматического распыления используется пистолет-распылитель, в камеру смешивания которого по шлангам одновременно поступают жидкий лакокрасочный материал и сжатый воздух. При истечении из форсунки образуется воздушный факел с мелкими частицами ЛКМ, оседающими на поверхности изделия.
При безвоздушном распылении ЛКМ подается под высоким давлением в распылительное устройство, а на выходе из форсунки дробится на мелкие частицы за счет перепада давления. Потери материала меньше, чем при воздушном распылении.
Распыление осуществляется в покрасочных камерах с очисткой выходящего воздуха и сбором остатков ЛКМ. Для промышленного производства выпускаются покрасочные камеры с распылителями разной конструкции, предназначенными как для погонажных, так и для щитовых изделий (шириной до 1300 мм), с одним или несколькими независимыми контурами подачи ЛКМ для моментального перехода с одного материала на другой (например, с грунта на финишный лак), оснащенные системами считывания размеров и положения детали, что снижает потери ЛКМ.
На небольших производствах для распыления чаще применяют ручные пистолеты, на средних и крупных, выпускающих большие партии готовой продукции, – автоматические и полуавтоматические линии, особенно эффективные при отделке дверных полотен, профильных деталей мебели, элементов декора, стеновых панелей, багета.
Линии для окраски щитовых деталей, особенно с рельефной поверхностью, оснащены двумя или несколькими передвижными каретками с распылительными пистолетами. Для щитовых деталей с плоской поверхностью чаще всего используются вальцовые отделочные линии.
Линии для автоматической окраски распылением изделий погонажного типа с зоной отделки шириной не более 300 мм состоят из одного или нескольких станков, в том числе шлифовальных – для промежуточного шлифования грунтового покрытия и ЛКМ. В комплект оборудования обычно входят системы обеспыливания перед отделкой и сбора остатков ЛКМ для повторного использования и иногда система патинирования.
На линиях отделки объемных деталей, окон и дверей, а также мебели в собранном виде чаще всего задействуют антропоморфных роботов.
При электростатическом распылении частицы аэрозоля ЛКМ получают электрический заряд, который обеспечивает их дальнейшее дробление и равномерное распределение в пространстве, и оседают на поверхности изделия с противоположным зарядом. Одно из преимуществ этого способа – минимальные потери ЛКМ ввиду отсутствия «тумана».
Чаще всего используют безвоздушное центробежное или гидравлическое распыление ЛКМ. При центробежном многочисленные микроструи ЛКМ формируются на внешней кромке вращающегося с большой угловой скоростью распылительного диска или колокола за счет действия центробежной силы.
Создаваемый таким образом воздушный поток снижает окружную скорость частиц краски и препятствует расширению факела, обеспечивая высокое качество распыления ЛКМ.
При нанесении методом налива, облива и окунания ЛКМ подаются из наливной головки. Не попавший на изделие состав стекает в отстойный бак и возвращается в лаконаливную головку. Расстояние от головки до отделываемой поверхности должно быть минимальным. Изделия перемещаются с помощью ленточных конвейеров. Толщина покрытия зависит прежде всего от скорости подачи изделия (до 140 м/мин).
Методом струйного облива наносят морилки, а также всевозможные защитные пропитки на детали наружных окон и дверей из массива древесины. Так можно отделывать подвешенные или стоячие элементы и изделия в сборе.
Большая часть избыточного объема ЛКМ стекает в специальную емкость и после фильтрования вновь подается в обливные форсунки, поэтому вынужденные потери ЛКМ не превышают 10% изначального объема. Для лучшего растекания материала по поверхности и получения покрытия равномерной толщины в установках струйного облива предусмотрена зона выдержки изделия в парах растворителя используемой краски. Недостатки метода: повышенный расход растворителя, неравномерность и низкая декоративность покрытия, большая площадь отделочной линии. В настоящее время струйный облив применяется редко.
Окунание используется для отделки небольших брусковых деталей, например, ножек столов и стульев, элементов декора и частей решетчатой мебели. Отделываемая деталь должна быть простой обтекаемой формы, без уступов и гнезд. В этом случае необходимы ЛКМ, характеризующиеся высокой текучестью и жизнеспособностью, а также повышенной концентрацией пленкообразующих веществ. Качество покрытия зависит от температуры ЛКМ и вязкости, а также от скорости погружения деталей в ванну и выгрузки. Отделка окунанием не требует сложного оборудования и квалифицированного персонала, возможна полная механизация процесса, при этом обеспечивается высокое качество покрытия всех поверхностей детали за одну операцию при небольших потерях ЛКМ. Однако из-за невозможности достижения покрытия равномерной толщины и образования потеков на нижних кромках деталей метод не получил широкого распространения. Причиной стали и другие недостатки: необходимость ванны большого объема, интенсивное испарение растворителя, обуславливающее повышение вязкости ЛКМ и высокую пожароопасность процесса.
Вальцовый метод применяется в основном на автоматических и полуавтоматических линиях при больших объемах работы. Оборудование на российском рынке предлагается как импортное, так аналогичное неплохое отечественное по приемлемой цене. Преимущества метода – высокая скорость нанесения и большая экономия ЛКМ (как водных, так и УФ-отверждаемых). К недостаткам можно отнести высокую стоимость оборудования и его обслуживания.
Экструзионный метод (выдавливание) используется для нанесения ЛКМ на детали постоянного сечения. Детали торец в торец без остановки подаются в закрытую камеру, наполненную лакокрасочным материалом через фильеры, которые обжимают их и не дают лаку вытекать наружу.
Преимущества метода: экономичность (потери ЛКМ не более 7%); высокая производительность, возможность механизации и автоматизации.
Развитие высокоточных станков с ЧПУ сделало возможным применение метода экструзии для отделки погонажа не только с круглым и шестигранным сечением, но и четырехгранной и даже фасонной форм.
Для пропитки погонажных изделий из массива древесины применяется метод вакуумной экструзии, при котором ЛКМ проникает в древесину на глубину от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В герметичной покрасочной камере создается значительное разряжение, из поверхностных пор древесины вытягивается воздух, и они сжимаются. Затем давление повышается до атмосферного, и поры, расширяясь, заполняются ЛКМ. Потери состава до 1%.
Вакуумный способ появился не так давно. ЛКМ равномерно наносится на детали со всех сторон в небольшой камере, где создан вакуум. Отделка выполняется почти без потерь лакокрасочного материала, однако оборудование довольно дорогое.
Отверждение покрытий
В зависимости от применяемых лакокрасочных материалов используется несколько способов отверждения (сушки) покрытий.
Конвективная сушка – это обдув деталей горячим воздухом или продуктами сгорания газообразного или жидкого топлива в специальных сушильных установках. Температура сушки зависит от вида покрытия и материала деталей и обычно составляет от 50 до 200°С. Продолжительность сушки от нескольких минут до нескольких часов.
Терморадиационная сушка осуществляется за счет ИК-лучей, генерируемых нагревателями темного излучения при температуре металлической поверхности около 400°С. Излучение проникает сквозь лакокрасочное покрытие и в первую очередь нагревает деталь, интенсифицируя удаление растворителя из ЛКМ. Образование твердой пленки начинается с внутреннего слоя, что создает благоприятные условия для сушки. Период высыхания лакокрасочного покрытия при терморадиационной сушке в 10–12 раз короче, чем в конвекционных печах с нагретым воздухом. Метод используется для отверждения лакокрасочных покрытий на заготовках всех типов: плоских, рельефных и объемных. УФ-сушка применяется только для материалов ультрафиолетового отверждения, содержащих специальные добавки – фотосенсибилизаторы. В числе преимуществ УФ-отверждаемых ЛКМ короткое время сушки, высокий процент сухого остатка, широкая цветовая гамма и высокое качество покрытия.
Туннели УФ-сушки для фотополимеризации грунтов и лаков можно встраивать в автоматические покрасочные линии. Такое оборудование применяется для погонажа, щитовых деталей, дверных полотен, фасадов, столешниц и других плоских и рельефных заготовок.
Текст
Владимир Падерин
Антон Моргун, «Технолайн»
