новая папка 2 / 115322
.pdfМинистерство науки и высшего образования РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени С. М. Кирова»
Кафедра технологии и оборудования деревообрабатывающих производств
Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов
Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы
для студентов направления подготовки 35.03.02 «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» (профиль «Технология деревообработки»)
Санкт-Петербург
2019
1
Рассмотрено и рекомендовано к изданию Институтом ландшафтной архитектуры, строительства и обработки древесины
Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета 23 октября 2018 г.
С о с т а в и т е л и :
доктор технических наук, профессор В. И. Онегин, доктор технических наук, профессор Ю. И. Цой, кандидат технических наук, доцент А. В. Сергеевичев, старший преподаватель И. В. Коваленко
О т в . р е д а к т о р кандидат технических наук, доцент В. Г. Лукин
Р е ц е н з е н т
кафедра технологии и оборудования деревообрабатывающих производств СПбГЛТУ
Технология защитно-декоративных покрытий древесины и дре-
весных материалов: методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы для студентов направления подготовки 35.03.02 «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» (профиль «Технология деревообработки») / сост.: В. И. Онегин [и др.]. – СПб.: СПбГЛТУ, 2019. – 28 с.
В методических указаниях приведены рекомендации по изучению разделов дисциплины «Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов». В разделе «Общие указания» приведена тематика лабораторных работ и практических занятий. Изложены методика выбора и перечень вопросов по выполнению контрольного задания по дисциплине.
Темплан 2018. Изд. № 113.
2
В В Е Д Е Н И Е
Выпуск качественных изделий из древесины во многом определяется формированием защитно-декоративных покрытий, которое в настоящее время осуществляется преимущественно нанесением различных видов лакокрасочных материалов. Одним из важнейших показателей качества изделий из древесины является отделка, определяющая внешний (товарный) вид продукции, ее надежность, экономичность и долговечность. Отделка предназначена для создания защитно-декоративного покрытия, предохраняющего поверхность древесины от воздействия окружающей среды: воздуха, влаги, света, загрязнений и механических повреждений.
Дисциплина «Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов» изучается студентами заочной формы обучения на заключительном курсе и является завершающим этапом в освоении профилирующих дисциплин по направлению подготовки 35.03.02 «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» (профиль «Технология деревообработки»). В соответствии с рабочей программой дисциплина предусматривает изучение следующих разделов:
1.Введение
2.Лакокрасочные материалы
3.Физико-химические основы отделки
4.Методы нанесения лакокрасочных материалов
5.Отверждение (сушка) лакокрасочных покрытий
6.Методы облагораживания лакокрасочных покрытий
7.Имитационная отделка древесных материалов
8.Технологические процессы отделки древесных материалов.
9.Организация производственного процесса в отделочных цехах. Охрана труда
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Основной формой изучения дисциплины «Технология защитнодекоративных покрытий древесины и древесных материалов» является самостоятельная работа студентов над литературными источниками.
Приступая к изучению дисциплины, студент должен предварительно ознакомиться с приведенным ниже списком основной и дополнительной литературы. Рекомендуется вести конспект изучаемой литературы, зарисо-
3
вывать схемы технологического оборудования и приборов, схемы технологических процессов и др.
Впроцессе изучения дисциплины особое внимание студент должен обращать на новейшие достижения в области техники и технологии отделки древесины в России и за рубежом. В связи с этим, кроме основной литературы студент должен изучить и дополнительную.
Параллельно с изучением теоретических положений и практических рекомендаций по литературным источникам студент должен ознакомиться
сработой отделочного цеха предприятия, на котором он работает, а также
сзаводской или цеховой лабораторией, производящей приемку и контроль качества отделочных материалов. Если студент не работает на деревообрабатывающем предприятии, ему следует посетить в порядке экскурсии ка- кое-либо предприятие, имеющее отделочный цех и производящее изделия или полуфабрикаты из древесины.
Если при изучении дисциплины у студента возникают вопросы, рекомендуется обратиться за письменной консультацией к преподавателю, ведущему эту дисциплину на кафедре «Технология и оборудование деревообрабатывающих производств».
Впериод очной сессии студентам читаются обзорные лекции, в которых кратко освещаются вопросы теоретического и практического характера, трудно усваиваемые при самостоятельной проработке, и дается дополнительный материал, недостаточно освещенный в литературе. Во время очной сессии организуется лабораторный практикум. В это время студенты знакомятся с лабораторным оборудованием, с методами испытаний жидких лакокрасочных материалов и покрытий на их основе.
Учебный план предусматривает выполнение студентом одной контрольной работы и курсового проекта. Эта работа выполняется студентом самостоятельно и высылается в ВУЗ до начала очной сессии. Работы про-
веряются преподавателем, студенту сообщаются результаты |
проверки |
|||
в виде рецензии на них. |
|
|
|
|
|
Тематика и количество очных занятий указаны в табл. 1–3. |
|
||
|
|
Т а б л и ц а 1 |
||
|
|
|
|
|
№ |
Л е к ц и и |
|
Количество |
|
п/п |
|
|
часов |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
Физико-химические основы отделки древесины |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
Современные отделочные материалы |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
Современные способы нанесения лакокрасочных материалов |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
4 |
Современные методы отверждения и способы их интенсификации |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
|
8 |
|
|
|
|
|
4
|
|
Т а б л и ц а |
2 |
||
|
|
|
|
|
|
№ |
П р а к т и ч е с к и е з а н я т и я |
|
|
Количество |
|
п/п |
|
|
часов |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
Составление технологического процесса отделки |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Выбор и расчет потребного количества оборудования. |
Расчет |
2 |
|
|
основных и вспомогательных отделочных материалов |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
3 |
||
|
|
|
|
|
|
№ |
Л а б о р а т о р н ы е р а б о т ы |
|
|
Количество |
|
п/п |
|
|
часов |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Испытание жидких лакокрасочных материалов: цвета; розлива; |
|
|
|
|
1 |
укрывистости; время высыхания от пыли; определение сухого |
|
4 |
|
|
остатка; вязкости; краевого угла смачивания; поверхностного |
|
|
|||
|
|
|
|
||
|
натяжения; электротехнических параметров |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Испытание сухих лакокрасочных покрытий: адгезии; определение |
|
|
|
|
2 |
прочности на изгиб и удар; толщины пленки; твердости; |
тепло- |
|
4 |
|
|
стойкости; определение степени блеска и матовости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА |
|
1. |
Жуков, Е. В. Технология защитно-декоративных покрытий древе- |
|
сины и |
древесных материалов: учебник для ВУЗов / |
Е. В. Жуков, |
В. И. Онегин. – М.: Экология, 1993. – 304 с. |
|
|
2. |
Рыбин, Б. М. Технология и оборудование защитно-декоративных |
|
покрытий древесины и древесных материалов: учебник |
для ВУЗов / |
|
Б. М. Рыбин. – М.: МГУЛ, 2003. – 568 с. |
|
3.Онегин, В. И. Формирование лакокрасочных покрытий древесины /
В. И. Онегин. – Л.: ЛГУ, 1983. – 148 с.
4.Онегин, В. И. Теоретические основы процессов формирования покрытий древесины / В. И. Онегин, Ю. И. Цой. – Л.: ЛТА, 1982. – 79 с.
5.Технология защитно-декоративной отделки древесины: метод. указания по выполнению лабораторных работ / сост.: В. И. Онегин, Ю. И. Цой. – СПб.: СПбГЛТУ, 2017. – 44 с.
6.Онегин, В. И. Технология защитно-декоративных покрытий древе-
сины и древесных материалов: учеб. пособие по курсовой работе / В. И. Онегин, Ю. И. Цой, В. А. Соколова. – СПб.: СПбГЛТУ, 2012. – 72 с.
7. ГОСТ 54208–2010. Покрытия защитно-декоративные на мебели из древесины и древесных материалов. Классификация и обозначение. Издание официальное. – М.: Стандартинформ, 2011.
5
8.Прудников, П. Г. Справочник по отделке мебели / П. Г. Прудников, Е. Э. Гольденберг, Б. К. Кордонская. – Киев: Техника, 1982. – 254 с.
9.Онегин, В. И. Защитно-декоративное покрытие древесных материалов. Оборудование и технология / В. И. Онегин [и др.]. – СПб.: ПРО-
ФИКС, 2006. – 176 с.
10.Онегин, В. И. Свойства древесины, учитываемые при формировании защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов / В. И. Онегин // Лесной журнал. – 2015. – Т6 (348). – С. 116–127.
УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Введение
При изучении введения студент должен ознакомиться с вопросами значения отделки древесины, классификацией различных видов отделки, установить области их применения, ознакомиться с историческим обзором развития техники и технологии отделки, усвоить современное состояние и тенденции развития отделки.
Л и т е р а т у р а :
Жуков, Е. В., Онегин, В. И. [1, с. 4–44]. Рыбин, Б. М. [2, с. 4–29].
Онегин, В. И [3, с. 3–7]. Онегин, В. И. [9, с. 116–127].
2. Лакокрасочные материалы
Изделия из древесины и древесных материалов, на которых формируются защитно-декоративные покрытия, могут эксплуатироваться в различных условиях: в закрытых отапливаемых помещениях (мебель); в открытой атмосфере (окна, двери, садовая мебель, спортивный инвентарь); в среде, насыщенной парами растворителей и других реагентов (лабораторная мебель). В соответствии с этим к ним предъявляется комплекс специфических требований: по атмосферостойкости, термостойкости, химической стойкости, твердости, эластичности, адгезии, цвету, глянцу и др. Эти задачи решаются нанесением на поверхность изделия адгезированной
6
пленки на основе органических веществ, которые называются лакокрасочными материалами.
Лакокрасочные материалы представляют собой многокомпонентные системы, в состав которых входят пленкообразующие вещества, растворители и разбавители, красящие вещества, наполнители, целевые добавки (катализаторы, ингибиторы, структурирующие и антифлотационные добавки и пр.). В первую очередь необходимо осознать термины и понятия, запомнить определения (что такое лак, краска, эмаль, грунтовка, шпаклевка).
Л и т е р а т у р а :
Жуков, Е. В., Онегин, В. И. [1, с. 44–48].
2.1. Компоненты лакокрасочных материалов, их свойства и назначение
Компоненты лакокрасочных материалов являются исходными сырьевыми продуктами, от качества и соотношения которых зависят не только свойства лакокрасочных материалов, но и качество покрытий на их основе. Поэтому студент должен знать свойства компонентов, их виды и способы введения в систему, уяснить их роль в составе лакокрасочных материалов и покрытий.
Поскольку пленкообразующее вещество и целевые добавки в наибольшей степени определяют свойства того или другого лакокрасочного материала, то эти компоненты должны рассматриваться при описании соответствующих групп лакокрасочных материалов, излагаемых в параграфе 2.2.
Л и т е р а т у р а :
Жуков, Е. В. [1, с. 48–61]. Рыбин, Б. М. [2, с. 30–72].
2.2. Пленкообразующие вещества и их свойства. Целевые добавки и их назначение
в готовых лакокрасочных материалах
Начинать изучение готовых лакокрасочных материалов, применяемых при отделке древесины, необходимо с установления их происхождения, знания понятий о молекулярной массе и молекулярном строении полимеров и их свойствах, так как это определяет характер пленкообразования и конечные свойства покрытий. Все известные пленкообразующие ве-
7
щества – высокомолекулярные органические соединения, которые делятся
по происхождению на три группы: |
п р и р о д н ы е (природные |
смолы, |
масла, жиры); и с к у с с т в е н н ы е |
(нитроцеллюлоза); с и н т е |
т и ч е - |
с к и е (мочевиноформальдегидные, полиэфирные, полиуретановые). Несмотря на то, что природные пленкообразователи в настоящее
время в промышленных масштабах используются редко (кроме масел), изучение лакокрасочных материалов следует начать с рассмотрения природных смол (шеллак, сандарак, живица, капалы, битум, воск, высыхающие масла).
При изучении нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов необходимо усвоить методы получения коллоксилина, состав летучей и нелетучей частей, способы повышения сухого остатка, виды и марки готовых лаков, эмалей, красок, грунтов, полирующих и разравнивающих составов. Следует также ознакомиться с методами модификации нитролаков (матирующие добавки).
Изучая раздел полиэфирных лаков и эмалей, студент должен ознакомиться со способами получения ненасыщенных полиэфирных смол – основы полиэфирных лаков и эмалей; знать свойства и функции отдельных компонентов; освоить процесс отверждения; уяснить роль растворителей (стирола) и парафиновой добавки в процессе отверждения парафиносодержащих лаков и эмалей; знать отличительные признаки беспарафиносодержащих систем, выявить достоинства и недостатки, область применения.
При изучении полиуретановых лаков и эмалей (однокомпонентных и двухкомпонентных) следует усвоить их состав, свойства, характер отверждения; виды материалов и особенности их применения с позиции техни- ко-экономической эффективности.
Следует обратить внимание на материалы, в основе которых в качестве пленкообразователя используются мочевиноформальдегидные модификации (кислотного отверждения), а также на их способность использования в качестве пропиточных составов для получения различных видов имитационных декоративных пленочных материалов.
За последние годы все большее распространение получают жидкие водно-дисперсионные лакокрасочные материалы, представляющие собой дисперсии синтетических полимеров с добавлением вспомогательных веществ (эмульгаторов, стабилизаторов и др.). Эти материалы просты в применении, обладают хорошими декоративными и физико-механическими свойствами, экологичны, пожаробезопасны, пригодны для отделки как древесины, так и внутренней и наружной отделки зданий и сооружений различного назначения.
8
Наряду с жидкими лакокрасочными составами, широкое применение находят пленочные, пастообразные, порошковые материалы, а также листовые декоративные материалы, в том числе кромочные пластики. Чаще всего их получают на базе термопластичных высокомолекулярных соединений. Поэтому студент должен ознакомиться с этими видами материалов, их свойствами и особенностями применения.
После ознакомления с главнейшими видами лакокрасочной продукции следует изучить типовые композиции грунтовочных составов, их функциональное назначение и свойства применительно к многообразным видам лаков, эмалей, красок.
В период очной сессии в лаборатории студент должен будет освоить методы испытаний жидких материалов и свойства покрытий на их основе.
Л и т е р а т у р а :
Жуков, Е. В., Онегин, В. И. [1, с. 61–127]. Рыбин, Б. М. [2, с. 72–195].
3. Физико-химические основы отделки
В этом разделе изучаются свойства лакокрасочных материалов с точки зрения их взаимодействия с твердой поверхностью, т. е. вопросы смачивания, растекания и адгезии жидкости к твердой поверхности.
Необходимо остановиться на процессах пленкообразования при формировании отделочного покрытия с помощью жидких лакокрасочных материалов и путем напрессовывания пленочных, пастообразных и порошковых материалов на основе термопластичных и термореактивных смол. Кроме того, следует изучить факторы, влияющие на процесс отделки и качество покрытия: особенности физико-химического строения древесины (ее пористо-клеточная структура, способность набухать в растворителях лакокрасочных материалов, сложный химический состав (наличие красящих и дубильных веществ, эфирных масел, кислот). Следует уяснить влияние изменения температуры и влажности окружающей среды на свойства отделочного покрытия, ознакомиться в общих чертах с сущностью теории крашения.
В курсе «Технология клееных материалов и плит» уже изучались различные теории, объясняющие адгезию клеев к древесине. Однако, учитывая специфику формирования лакокрасочного покрытия, следует восстановить в памяти основные теории адгезии, а также ознакомиться с реоло-
9
гией и внутренними напряжениями лакокрасочных материалов и покрытий на их основе.
Л и т е р а т у р а :
Жуков, Е. В., Онегин, В. И. [1, с. 127–161].
Рыбин, Б. М. [2, с. 211–244].
Онегин, В. И. [3, с. 8–33].
Онегин, В. И., Цой, Ю. И. [4, с. 1–79].
4. Методы нанесения лакокрасочных материалов
Приступая к изучению этого раздела дисциплины, студент должен прежде всего уяснить, что несмотря на многообразие известных методов, выбор того или иного метода нанесения производят исходя из свойств применяемого отделочного материала, а также размеров и конфигурации отделываемых поверхностей. Основное внимание при этом обращается на возможность механизации и автоматизации процессов, повышение производительности труда, снижение потерь материалов, уменьшение энергетических и других затрат, повышение качества покрытий.
Студенту надо помнить, что все известные методы нанесения жидких, порошковых и пленочных материалов на твердую подложку основаны на следующих принципах:
1.Превращение их в аэрозоли с последующим осаждением и коагуляцией в тонком слое (пневматическое, безвоздушное, базирующееся на использовании центробежных сил быстро вращающихся механических масс и гидростатическом давлении, электростатическое).
2.Смачивание поверхностей (адсорбция) – прямой контакт лакокрасочных материалов с твердой поверхностью [кисти, шпатели, тампоны, окунание, облив (налив), валики, барабаны, протягивание через фильеры (экструзия), прессование, накат (каширование)].
3.Отложения (осаждение) вещества из жидкой среды (раствора или дисперсии) при воздействии электрического тока, нагрева и др.
4.Адсорбция из газовой или паровой фазы.
Третья и четвертая группы методов нашли применение в основном
при отделке металлов. Однако, надо помнить, что увеличение производства порошковых материалов, уже имеющих место применения для отделки древесины, могут быть использованы в области технологии деревообработки.
10