Як досліджують лакові покриття на дерев’яній поверхні?

У деревообробній промисловості, у найширшому розумінні цього слова, яка виробляє плити, меблі, частини для інтер'єру, найчастіше фарбують поверхні плит на основі деревини, наприклад, ДВП, а передусім натуральну фанеру з різних сортів деревини, підготовлені поверхні стружкової плити. Поверхню суцільного дерева покривають значно рідше.

Яким є завдання покриття, що наноситься на меблі? Метою покриття поверхні меблів, окрім естетичної функції (надання шляхетнішого, декоративного вигляду) є також захисна функція: зробити поверхню міцною та довготривалою у використанні. Хтось скаже: навіщо покривати лаком красиву поверхню фанерного покриття з горіхового дерева, дуба, палісандру чи червоного дерева? Саме для того, щоб користувач міг якнайдовше милуватися її натуральною красою (узор, колір), що стає чіткішою при допомозі прозорого лакового покриття. Нелакована дерев'яна поверхня найчастіше має матовий вигляд, є пористою та легко піддається забрудненню і різним пошкодженням під дією хімічних речовин чи механічних факторів. Наслідком цих впливів є швидка, негативна зміна вигляду свіжого дерева.

У деревообробній промисловості для захисту та декоративного оздоблення використовують такі матеріали, як лаки, барвники, фарби для покриття поверхонь (для плит з різних сортів деревини), ламінати (або інакше штучні багатошарові покриття, так звані HPL), декоративні листи на паперовій основі під розповсюдженою назвою finish folie (або інакше термопластична плівка з штучних матеріалів, найчастіше це плівка з PVC або інших термопластів).

Рідко коли тепер можна купити меблі з суцільного дерева, хіба що з вітчизняної сосни звичайної ( Pinus silvestris ). Найуживанішою сировиною для виробництва меблів є натуральний шпон, наклеєний на ДСП. Його використовують як натурального кольору, так і підфарбований у інший колір, а тільки після цього лакують один, два або три рази.

Якість та естетичний вигляд цих покриттів пов'язані з видом лакофарбового матеріалу, що застосовується для надання поверхні шляхетнішого вигляду. Вид матеріалу, що застосовується для оздоблювання поверхні, залежить від подальшого використання покритої деталі як частини меблів чи інтер'єру квартири (панелі стін та стелі, підлога, сходи). Залежно від функції, яку плита виконуватиме у меблях: горизонтальна робоча поверхня, горизонтальні пересувні панелі, вертикальні – видимі, передні, невидимі поверхні – необхідно буде застосовувати відповідний матеріал, тому що власне він нього залежатиме майбутня стійкість (експлуатаційні якості) створеного покриття.

Поверхня меблів, так само, як і інших предметів, знаходиться під постійною загрозою негативного впливу як середовища, так і користувача. Під впливом світла, температури, вологості покриття змінюють колір, втрачають блиск, жовтіють, стають матовими, злущуються, тріскають, і навіть відпадають. З плином часу ці вади збільшуються і погіршують естетичний вигляд меблів, аж доки вони перестають подобатись власникові і він просто викидає їх на смітник. Це був сценарій невідворотних природних процесів старіння.

Набагато гіршим є процес нищення меблів під впливом чинників створюваних користувачами. Їх можна поділити на такі групи:

• механічні чинники – зумовлюють стирання покриття, подряпини, сліди від ударів;
• хімічні чинники – призводять до плям, які неможливо вивести навіть найкращим полірувальним засобом;
• температурні чинники – сліди від склянки з гарячим чаєм чи кавою, або ж слід від гарячої каструлі на кухонному столі; інколи визначається також стійкість покриття до жару сигарети (це стосується тільки покриттів з ламінатів).

З вище наведених міркувань виробник меблів досить чітко уточнює свої вимоги стосовно деяких лакованих поверхонь. У свою чергу, виробник лаків робить усе, щоб задовольнити ті потреби, яких від нього очікують.

Мабуть, неможливо знайти лак, який би задовольняв усі вимоги найвищого ступеня стійкості. Здається, що такого універсального лаку і немає. Деяка універсальність стосовно стійкості спостерігається у ламінатів HPL та у безпосередньо ламінованих плит. Деякі виробники лаків вказують для своїх виробів класи стійкості, найчастіше використовуючи норматив DIN 68 861 ч.1, перелічуючи хімічні складники, холодні рідини та предмети щоденного або загально вжитку, до яких стійка лакована поверхня.

Польські нормативи на домашні меблі (PN-F-06001-2:1994) та офісні меблі (PN-F-06000-2:1998) також вимагають найвищої стійкості (5 ступеня) до певних рідин, зокрема, кави, чаю, олії, соку, алкогольних напоїв. Після 24 год. дії цих речовин на досліджуваній поверхні не повинно залишатись жодного сліду. В залежності від призначення поверхні – чи це буде кухонний стіл, стіл для кімнати, письмовий стіл для дому, учнівська парта, встановлюються інші часові межі та кількість речовин, що діють на поверхню. Польські нормативи для виробництва меблів приймають до уваги також певну стійкість лакових покриттів (поверхонь меблів) до стирання, ударів, подряпин та дії підвищеної температури.

З огляду на це, далі наводиться лише суть окремих досліджень. Треба визнати, що у Європі є достатньо великі методичні розбіжності між нормативами ISO, EN та внутрішніми нормативами різних країн. Небагато знайдеться європейських нормативів, що містять достатньо об'єктивні методики досліджень та оцінки поверхонь меблів.

Комітет стандартизації CEN TC 207 WG 7 для меблів встановив поки що тільки 3 нормативи, що стосуються досліджень стійкості поверхонь (стійкість до холодних рідин EN 12 720, стійкість до тепла при випробуванні у зволоженому стані EN 12 721 та сухому стані EN 12 722). Ці норми входять вже і до списку таких польських нормативів як PN EN. Для решти властивостей, про які була мова вище, поки не встановлено єдиних європейських нормативів. Не опрацьовано ще методик, які трактувалися б однозначно та не залежали від виконавця і від впливу підложки (адже відомо, що вона буває досить різноманітною, залежно від виду деревини, хоча б зважаючи на густину).

Тепер майже в усіх країнах, як правило, для дослідження якості покриттів використовуються методи лакофарбової промисловості. Там покриття досліджують після нанесення та ствердіння лаку на нейтральній, гладкій поверхні, найчастіше металевій пластині-взірці. Перенесення цих методик на дерев'яну або деревопохідну підложку призводить до того, що результати можуть мати значні похибки, які є результатом неоднорідності пористої підложки.

Нижче наводяться методи дослідження деяких характеристик стійкості поверхонь меблів.

Стійкість до стирання

Метод полягає на визначенні початкового та кінцевого моменту протирання покриття наждачним папером чи будь-яким іншим шліфувальним матеріалом, під дією певного навантаженням. Це загальновідомий тест Табера (EN 438-2). Результатом виражається в кількості обертів взірця, взятого для стирання, необхідних для знищення близько 50% покриття або декоративного малюнка, якщо йдеться про декоративну ламіновану поверхню. Внутрішні нормативи деяких країн, зокрема, Польщі рекомендують також визначати на скільки зменшується маса покриття, яке стирається за допомогою наждачних кружків (CS-10) під дією певного навантаження та після певної кількості обертів взірця.

Стійкість до утворення подряпин

Метод полягає у визначенні сили, в N, яка необхідна для утворення подряпини (сліду) на досліджуваній поверхні. Різниця у методах, що використовуються різними країнами, полягають у способі виконання подряпини (прямолінійно, по колу, механічний чи ручний рух), у геометричному вигляді вістря і в матеріалі, з якого воно зроблене (алмаз, штучний алмаз, сталева кулька). Неоднозначним є також визначення сліду (подряпини). У даному випадку важко говорити про можливість порівняння результатів. Тому немає нічого дивного, що не усі меблеві нормативи містять вимоги, що стосуються цієї, досить суттєвої для користувача, властивості поверхні,

Крім того, на практиці показник стійкості до утворення подряпин залежить від структури поверхні та її кольору. Загалом, поверхні світлого кольору вважаються стійкішими до подряпин, ніж поверхні темного кольору; поверхні з нанесеними декоративними узорами вважаються кращими, ніж одноколірні, а структуровані поверхні, наприклад, з відкритими порами дерева, більш стійкі до подряпин, ніж гладкі. Зрозуміло, що це випливає з маскуючого впливу деяких узорів та фактури поверхні.

Стійкість до ударів

У методах досліджень та критеріях оцінки стійкості поверхонь до ударів існують дуже великі розбіжності. Норматив EN 438 передбачає два методи оцінки цієї властивості для ламінованих поверхонь:

• тест, що імітує удар з навантаженням – критерієм оцінки є найбільша сила, в N, при якій поверхня ще не тріскає;
• тест на нанесення удару, при якому використовується вільно падаюча стальна кулька діаметром 40 мм та масою 324 г – критерієм оцінки стійкості є висота падіння та діаметр сліду, залишеного кулькою.

Норматив PN ISO 4211-4:1999 вводить дещо інші критерії для оцінки стійкості до ударів лакованих покриттів: це ступінь пошкоджень, що виникають внаслідок падіння гирки з різних, передбачених нормативами, висот, на сталеву кульку, що лежить на досліджуваній поверхні. Для меблевої промисловості Польщі встановлена норма, яка вимагає, щоб пошкодження поверхні під впливом удару з висоти 50 мм було не більше 5 або 4 степені, тобто після удару має залишатися тільки виїмка від кульки, без тріщин поверхні.

Стійкість до утворення плям (дія рідин)

Стійкість до утворення плям визначається спеціальним хімічним тестом. Цей тест проводиться з метою отримання результатів про те, чи широко вживані у побуті речовини залишають плями на поверхні меблів.

Цей тест дозволяє відбирати відповідний матеріал на кімнатні, кухонні меблі, меблі для коридорів, лабораторні, офісні та інші меблі. Ці дослідження у досить впорядкованому вигляді представлені у нормативах DIN 68 861, EN 438-2, а також ISO 4211. Для тесту використовуються слідуючі речовини: органічні розчинники, натуральні соки, луги, кислоти, харчові продукти, засоби для відбілювання та інш. Але у цих нормах вказується, що остаточна кількість досліджуваних речовин попередньо узгоджується з клієнтом, і повинна залежати від призначення даної поверхні. Ступінь впливу цих речовин на поверхню досить часто залежить від часу їх дії, а інколи навіть і від температури. Мірою стійкості поверхні є ступінь змін, що відбулися під дією цієї речовини протягом певного періоду часу.

Стійкість до д ії тепла у зволоженому та сухому стані

Метод полягає у розміщенні рівномірно нагрітого тіла на досліджуваній поверхні. Різні норми рекомендують для дослідженні дії тепла використовувати різні тіла (воду, олію, металевий брус) та нагрівальні посудини різного діаметру (70-100 мм).

Ламіновані поверхні характеризуються підвищеною стійкістю до температури 180 0 С, тоді як лаковані поверхні на деревині мають теплостійкість у межах від 50 до 120 0 С.

Стійкість покриття до жару сигарети

Дослідження цієї ознаки стосується лише ламінатів, а степінь пошкодження їх поверхонь (у шкалі 5–1) залежить від ґатунку ламінату. Цього дослідження не проводять на лакованих натуральних фанерних поверхнях.

Стійкість покриття до дії світла

Метод полягає в дослідженнях зміни кольору поверхні під дією однорідного джерела світла, імітуючого денне, яке дає, наприклад, ксенонова лампа при певних умовах (межі спектру, потужність випромінювання). Методичні вказівки подано у нормативах: ISO 4892б, PN-EN-ISO 105-В02, а також PN-EN 20105-А02. Ряд нормативів визначають степінь зміни кольору зразків синьої шерсті: від 1 до 8. До стійкості ламінатів на дію світла (PN-EN 438) ставляться вимоги на рівні щонайменше 6-го рівня синьої шерстяної шкали .Ламіновані стружкової плити раніше досліджували лише за допомогою УФ-ламп та оцінювали на основі візуальних змін поверхні після 2 год. дії світла.

Стійкість до дії світла не є обов'язковим дослідженням, але ця ознака безперечно свідчить про якість, естетичний вигляд виробів та їхнє довголіття, особливо стосовно меблевих тканин.

Вище наведений огляд методик дослідження лакового покриття поверхонь меблів треба б ще доповнити такими параметрами, як товщина, блиск та колір, що є особливо важливим для об'єктивної оцінки їх зміни під впливом світла. Достатньо вичерпним можна вважати список методик дослідження та оцінки поверхонь, підготовлений вже згадуваним Європейським Комітетом у справах нормування CEN TC 207 / WG 7. Він показує досить значні недоліки європейських норм стосовно дослідження поверхонь меблів.

За ініціативою Institut f u r Holztechnologie ( IHD ) у Дрездені до Європейського Союзу подано прохання про додаткове фінансування дослідного проекту, який допоміг би заповнити цю методичну прогалину. Інститут технології деревини у Познані також є учасником цього проекту разом з 8 дослідними інститутами Європи. Очікують, що реалізація таких досліджень пришвидшить процес введення єдиних методів оцінки якості поверхонь меблів для усієї Європи.