способ крашения древесины

Формула изобретения

Способ крашения древесины путем нанесения красящего состава на основе пленкообразующих веществ, отличающийся тем, что красящий состав содержит, мас.ч.:

Поливинилацетатная дисперсия	5,00-40,00
Водный краситель	0,25-2,50
Нитроцеллюлозный лак	57,50-94,75

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области деревообработки, а именно к способам крашения изделий из древесины малоценных пород.

Известен способ поверхностного крашения шпона из древесины лиственницы, в котором с целью удаления смолистых веществ и улучшения качества крашения поверхность промывают 10-20% раствором едкого натра с последующей обработкой 1-2%-ным раствором полиакриламида, нагретым до 60-80°С, а нанесение красителя осуществляют при скорости 5-8 м/мин, при этом концентрация красителя 3-5% (Авторское свидетельство СССР №1412955, В 27 К 6/06, 3/34 СТИ 15.01.87).

Недостатком известного способа является большая продолжительность процесса крашения, выполняемого в несколько стадий. При этом происходит поднятие ворса древесины (набухание), что вызывает необходимость промежуточного шлифования поверхности.

Известен способ окрашивания древесины, в котором древесина окрашивается путем обработки грунт-краской, содержащей 40-50 мас.ч. водорастворимого красителя для дерева (3-5%-ный раствор); 150 мас.ч. карбоксиметилцеллюлозы (16,6%-ный раствор); 21 мас.ч. гипса строительного; 50-70 мас.ч. воды.

Недостатком известного способа является набухание поверхности и поднятие ворса древесины.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ крашения древесины с применением поренбейцев (например, грунтовки НЦ-0140, соответствующей ОСТ 6-10-443-83), представляющих собой смеси тонкодиспергированных пигментов, красителей, пленкообразователей и органических растворителей, которые выпускаются трех цветов - коричневого, красновато-коричневого, темно-коричневого. Преимуществом применения поренбейцев является равномерность цвета окрашенной поверхности, исключение поднятия ворса, совмещение операций крашения и грунтования без использования последующего шлифования [2, с.8].

Недостатком известного способа является высокая стоимость, необходимость использования специального оборудования для приготовления поренбейца и неоднородность окраски различных участков мебельных щитов, первоначально имеющих различные цветовые оттенки, особенно под слоем покровного лака.

Крашение является одним из способов улучшения декоративных свойств изделий. В качестве окрашивающих составов, используемых для облагораживания древесины и древесных материалов, могут использоваться растворы красителей и окрашенные составы на основе пленкообразователей (окрашенные лаки, грунты-поренбейцы). При обработке поверхности водными красителями наблюдается неравномерность окраски, связанная с неодинаковой впитываемостью красителя в различные зоны древесины (ядро, заболонь, раннюю и позднюю зону годичного слоя). При использовании окрашенных лаков равномерность окраски зависит от толщины лаковой пленки на различных участках поверхности, которая может изменяться в результате ее неравномерной усадки.

Поренбейцы имеют высокую стоимость, а после нанесения на окрашенную поверхность покровного слоя лака наблюдается неравномерность окраски различных участков древесины, связанная с отражающей способностью поверхности при различных углах освещения. В большей степени это проявляется на мебельных щитах, изготовленных из склеенных по ширине делянок. Основным недостатком большинства окрашивающих составов на основе пленкообразователей, применяемых в производстве изделий из древесины, является необходимость использования специального оборудования для получения однородного покрытия при использовании сухих вальцовочных паст, спирторастворимых красителей и пленкообразователей. Кроме того, при использовании водоразбавляемых поренбейцев необходима операция промежуточного шлифования для выравнивания поверхности.

Изобретение решает задачу повышения равномерности окраски с одновременным созданием защитной пленки на поверхности древесины малоценных пород, наиболее часто используемой в деревообработке.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении равномерности окраски изделий из древесины малоценных пород, которая достигается за счет создания на ее поверхности окрашенной полимерной пленки с объемным рассеивающим эффектом, имеющей преимущественно диффузное отражение падающего светового потока. При этом совмещаются операции крашения и грунтования и не требуется шлифование окрашенной поверхности. Улучшение декоративных свойств древесины происходит за счет равномерного окрашивания поверхности древесных материалов с одновременным созданием защитного грунтовочного слоя.

Для достижения указанного технического результата в способе крашения древесины путем нанесения красящего состава на основе пленкообразующих веществ согласно изобретению красящий состав содержит, мас.ч.:

поливинилацетатная дисперсия	5,00-40,00
водный краситель	0,25-2,50
нитроцеллюлозный лак	57,50-94,75

Красящий состав в рабочей вязкости наносится на поверхность изделий из древесины с расходом 30-150 г/м² при температуре 18-22°С вручную, распылением, вальцами или наливом.

В качестве красящего состава на основе пленкообразующих веществ используют мебельные нитроцеллюлозные лаки, например, марок НЦ-218, НЦ-222, НЦ-223 (ГОСТ 4976-83) и другие, представляющие собой растворы лакового коллоксилина ПСВ и ПСВМ, смол 188, 80 и KM, эфира гарпиуса и пластификаторов в смеси летучих органических растворителей [2, с.34]. Лаки предназначены для отделки мебели и других изделий из древесины, эксплуатируемых внутри помещений.

Перед применением лаки разбавляются до рабочей вязкости растворителем марки 646 или разбавителем РМЛ (ГОСТ 18188-72). Растворитель 646 (ГОСТ 18188-72) - смесь летучих органических жидкостей, ароматических углеводородов, кетонов, спиртов и эфиров, представляющая собой слегка желтоватую, однородную прозрачную жидкость без видимых взвешенных частиц. Растворитель РМЛ (ТУ 6-10-1349-78) - смесь летучих органических растворителей представляет собой бесцветную однородную прозрачную жидкость без видимых взвешенных частиц [2, с.56].

В качестве водных красителей могут использоваться смесевые водорастворимые органические красители для дерева (ТУ 6-14-100-75) или любые светопрочные водорастворимые прямые и кислотные красители. Водорастворимые красители для дерева представляют собой смеси прямых и кислотных красителей в виде однородных порошков разнообразных цветов, составленные для получения определенного цвета и оттенка. Например, для окрашивания в тон красного дерева используется красновато-коричневый прямой краситель №3, включающий в свой состав прямой коричневый светопрочный и хромовый оранжевый. Для окрашивания в тон ореха среднего тона используется светло-коричневый кислотный краситель №16, включающий прямой красный X, прямой коричневый светопрочный ЖХ, прямой черный З. Для крашения в тон темного ореха применяется темно-коричневый №8, содержащий кислотный желтый метаниловый, кислотный бордо, кислотный темно-коричневый МШ, кислотный сине-черный [2, с.56].

Кислотные красители, главным образом, - соли сульфокислот, реже - карбоновых, а также анионные комплексы некоторых красителей с металлами, преимущественно с Cr и Со. Прямые красители - соли сульфокислот в водных растворах ассоциируют с образованием цветных анионов [7, с.493].

Кроме того, для повышения интенсивности окраски в предлагаемом красящем составе могут дополнительно использоваться спирторастворимые красители (ТУ 6-14-413-75), представляющие собой смеси из нескольких спирторастворимых красителей, например красный светопрочный №32, включающий спирторастворимый фиолетовый, спирторастворимый оранжевый 4Ж, спирторастворимый бордо 4С [2, с.7].

Оптимальное содержание водного красителя в составе от 0,25 до 2,5 мас.ч. Содержание красителя до 2,5 мас.ч. приводит к уменьшению интенсивности окраски, а увеличение более 2,5 мас.ч. - к неполному растворению красителя и возникновению дефектов при окраске.

Использование поливинилацетатной дисперсии в качестве целевой добавки в нитроцеллюлозные лаки обосновано тем, что за счет разности показателей коэффициентов преломления материалов (ПВА - 1,466 [3, с.442, 8, с.616]; НЦ-лаки - 1,53-1,566 [4, с.30]) в объеме покрытия формируются участки с различной отражающей способностью.

Поливинилацетат получают полимеризацией винилацетата [-СН₂CH(ОСОСН₂ )-]. Для производства красящего состава используется поливинилацетат в виде водных дисперсий марок Д 50Н, Д 50С, ДФ 48/5С, ДФ 48/5СЛ (ГОСТ 18992-80) концентрацией 50-55%, размер частиц 0.05-2 мкм, применяющихся для изготовления водоэмульсионных красок, клеев, шпатлевок и др. [8, с.616].

Содержание поливинилацетатной дисперсии в красящем составе менее 5 мас.ч. приводит к увеличению блеска и толщины покрытия и снижению интенсивности окраски, а увеличение содержания ПВА свыше 40 мас.ч. - к несовместимости ПВА и НЦ-218.

Использование ПВА дисперсии позволяет создавать окрашенный матовый слой с объемным рассеивающим эффектом, который не изменяет степень блеска пленки при различных углах освещения. Обеспечивается равномерность окраски поверхности без вуалирования рисунка текстуры древесины. Цвет окрашенной поверхности зависит от соотношения компонентов (НЦ-218, ПВА, водный краситель) и расхода красящего состава, а за счет диффузного рассеяния он в меньшей степени зависит от анатомического строения, химического состава и естественной окраски древесины. Получаемая окраска обладает высокой светопрочностью, устойчива к воздействию повышенных температур, сухому и влажному вытиранию. Отражающая способность окрашенной поверхности соответствует характеру отражения естественной древесины. При лакировании окрашенной поверхности сохраняется диффузный характер отражения света окрашенной поверхностью, за счет чего обеспечивается равномерность окраски.

Допускается эксплуатация окрашенных изделий в естественных условиях (внутри помещений) без нанесения дополнительных покровных слоев лака.

Разработанный способ крашения древесины с использованием окрашенного полимерного (комбинированного) состава осуществляется следующим образом: на предварительно обработанную (шлифованную) поверхность заготовок из древесины сосны, лиственницы, березы и других пород с влажностью от 4 до 15% наносят красящий состав, содержащий от 5 до 40 мас.ч. дисперсии ПВА; от 0,25 до 2,5 мас.ч. водного красителя; от 74,75 мас.ч. до 57,5 мас.ч. нитроцеллюлозного лака. Сушку окрашенной поверхности производят при температуре 18-50°С в течение 2-30 минут. Расход красящего состава составляет 30-150 г/м², температура состава 18-22°С. Срок хранения красящего состава до 60 суток.

Пример 1.

На заготовку из древесины лиственницы с влажностью 8% наносят с расходом 150 г/м² красящий состав, содержащий 0,25 мас.ч. красителя водного темно-коричневого №8, 40 мас.ч. ПВА дисперсии Д 50С, 59,75 мас.ч. нитроцеллюлозного лака НЦ-218. Сушку окрашенной поверхности производят в течение 30 минут при температуре 20°С. В результате древесина приобретает коричневато-серый цвет с четко выраженным текстурным рисунком.

Пример 2.

На заготовку из древесины сосны с влажностью 8% наносят с расходом 30 г/м ² красящий состав, содержащий 2,5 мас.ч. красителя водного светло-коричневого №16, 5 мас.ч. ПВА дисперсии ДФ 48/5СЛ, 92,5 мас.ч. нитроцеллюлозного лака НЦ-218. Сушку окрашенной поверхности перед лакированием производят в течение 2 минут при температуре 50°С. В результате древесина приобретает светло-коричневый цвет с четко выраженным текстурным рисунком.

Пример 3.

На заготовку из древесины сосны с влажностью 12% наносят с расходом 100 г/м² красящий состав, содержащий 1,5 мас.ч. красителя водного красновато-коричневого №3, 20 мас.ч. ПВА дисперсии Д 50Н, 78,5 мас.ч. нитроцеллюлозного лака НЦ-222. Сушку окрашенной поверхности перед лакированием производят в течение 15 минут при температуре 35°С. В результате древесина приобретает красновато-коричневый цвет с четко выраженным текстурным рисунком.

Использование изобретения позволяет окрашивать древесину малоценных пород в цвета, наиболее популярные у потребителя, при этом используются недорогие водорастворимые красители. При реализации предлагаемого способа для облагораживания изделий из древесины хвойных пород обеспечивается равномерность окраски с одновременным созданием защитного слоя, получаемая окраска устойчива к сухому и мокрому вытиранию, обладает сравнительно высокой светопрочностью, устойчива к воздействию повышенных температур.

Источники информации

1. SU 1412955, МПК В 27 К 6/06, 3/34, завл. 15.01.87

2. Прудников П.Г. и др. Справочник по отделке мебели / П.Г.Прудников, Е.Э.Гольденберг, Б.К.Кордонская. - К.: Техника, 1982. - 255 с.

3. Лакокрасочные материалы и покрытия. Теория и практика: Пер. с англ. / Под ред. Р.Ламбурна - СПб.: Химия, 1991. - 512 с.

4. Жуков Е.В., Онегин В.И. Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов: Учебник для вузов. - М.: Экология, 1993. - 304 с.

5. ГОСТ 4976-83. Лаки марок НЦ-218, НЦ-221, НЦ-222, НЦ-223, НЦ-224, НЦ-228, НЦ-243, мебельные. Технические условия.

6. ГОСТ 18992-80. Дисперсия поливинилацетатная грубодисперсная. Технические условия.

7. Химическая энциклопедия: В 5 т.; т.2: Даффа-Меди / Ред.кол.: Кнунянц И.Л. и др. - М.: Сов. энцикл., 1990. - 671 с.

8. Химическая энциклопедия: В 5 т.; т.3: Меди-Полимерные / Ред. кол.: Кнунянц И.Л. и др. - М.: Российская энцикл., 1992. - 639 с.