Порошковое окрашивание древисины.Часть 4

Подготовка поверхности древесины и древесных материалов к окраске. К упомянутым выше техническим трудностям относится прежде всего преобладание электростатических методов нанесения порошковых материалов на такие плохо проводящие электричество поверхности, как древесина. Электростатическая порошковая окраска требует изделий со специфическим поверхностным сопротивлением о < 1010 Ом и соответствующим объемным сопротивлением р < 108 Ом. Древесина и древесные материалы соответствуют этим требованиям только при влажности больше 7-8%. Если содержание влаги меньше, нужно повышать проводимость посредством подходящей подготовки поверхности. Следующая проблема возникает, когда отверждение порошкового материала требует высокой температуры. В настоящее время температура должна быть всегда выше 100°С. Особенно большие трудности возникают для хвойной древесины. При температуре субстрата выше 50°С сразу начинается выделение ингредиентов древесины с поверхности. Затем равновесная влажность при нормальных условиях (23°С и 50% влажность воздуха) составляет от 9 до 10%. Опасность повреждения пленки покрытия при испарении воды из субстрата является серьезной технической проблемой. Древесина лиственных пород более предпочтительна, так как имеет рассеянные поры маленького диаметра. Так, например, удалось получить хорошие результаты для продольных разрезов бука и ольхи в масштабе опытно-промышленной установки. Проблемными зонами являются поперечные разрезы, аномалии роста и вторичные изменения древесины. Наилучшие свойства для окраски порошковыми материалами имеет пропаренный бук. Он достаточно беден ингредиентами и не имеет больших пор. В лабораторных условиях можно окрашивать буковую древесину при температуре < 100°С без образования пузырей. Опубликованы результаты многообещающих опытов по окраске лиственной древесины порошковыми материалами в лабораторных условиях. Однако в обозримом будущем не следует ожидать внедрения порошковых материалов для окраски древесных массивов в промышленном масштабе.

Существенно более пригодными для окраски порошковым методом являются древесные материалы, особенно средне- и высокоплотные древесноволокнистые плиты (MDF и HDF). MDF-плиты имеют преимущество, так как их поверхность более изотропна, что позволяет легко установить необходимую для порошковой окраски равновесную влажность на уровне 6%. Эта равновесная влажность немного меньше, чем необходимые для электростатического нанесения порошкового состава 7-8%. При невысокой влажности уменьшается опасность образования трещин в процессе отверждения порошкового покрытия.

Но MDF-плиты не являются полностью беспроблемными, так как состоят на 85-95% из древесных волокон, обладающих гидрофобными свойствами. Соответственно, влажность воздуха оказывает большое влияние на электрические свойства при нанесении порошкового материала, а также процесс дегазации во время пленкообразования. В процессе окраски из-за объемного набухания существует также опасность растрескивания плит. Хотя MDF-материалы и пригодны для порошковой окраски, это в большой мере зависит от предварительной подготовки поверхности и параметров процесса их изготовления.

Основными стадиями процесса получения MDF-плит являются следующие:

• переработка круглого лесоматериала в щепу;

• проваривание щепы, как правило, при температуре 150°С;

•  расщепление на волокна (фибрилирование) на дисковой мельнице;

• проклеивание;

• сушка проклеенных волокон;

• прессование плит.

Свойства MDF-материала зависят от параметров прессования, таких как скорость сжатия, нагрев волокнистой массы и условия испарения. Этим определяются как желаемые, так и нежелательные свойства MDF-плит. Начальный спад и затем вновь подъем объемной плотности говорит о том, что этот материал менее пригоден к непосредственной окраске, чем более гомогенный правый образец, так как в этом случае минимум объемной плотности может благоприятствовать растрескиванию покрытия.

В зависимости от типа и производителя MDF-субстраты отличаются не только распределением объемной плотности. На их пригодность к порошковой окраске оказывают существенное влияние следующие факторы:

• распределение объемной плотности (изменение плотности в направлении, перпендикулярном поверхности);

• клеевой состав;

• структура волокна;

•используемые гидрофобизаторы.

Предпосылкой для получения бездефектной, оптически высококачественной поверхности является смачиваемость субстрата. Не в последнюю очередь за это отвечает морфология древесных волокон. Длина волокна пихты составляет 3 мм, в то время как длина волокна бука около 1 мм. Проклеивание древесных волокон происходит точечно, так что при электростатическом нанесении порошкового материала пихтовые волокна скорее разделяются и «взъерошиваются». Это приводит к нежелательным дефектам поверхности.

Тонкая структура волокна также является важной характеристикой для MDF-плит, обрабатываемых порошковым методом. Новейшие исследования показывают, что при этом важное значение имеет не столько тип древесины, сколько геометрия волокон.

Только при использовании адаптированных к порошковым материалам MDF-плит возможно получить качественное покрытие при однослойном нанесении порошка. Многие производители MDF-древесных материалов в настоящее время интенсивно работают над получением пригодного к порошковой окраске типа MDF-плит, которые должны соответствовать следующим требованиям:

• тонкое качество волокон;

• средняя объемная плотность около 780 кг/м3;

• возможно более равномерное распределение плотности по объему;

• электростатическая электропроводность при низком содержании влаги, например, в результате использования модифицированных пленкообразующих или аддитивов;

• 24-часовое объемное набухание (EN317) < 6%;

• прочность при поперечном растяжении (EN319) > 1,0 Н/м2 (как и для жидких материалов).

Между тем качество присутствующих на рынке MDF-материалов вполне подходит для их порошковой окраски. Этот факт служит основанием для внедрения в производство в будущем MDF-плит, окрашенных порошковыми составами.