Защитно-декоративные материалы и покрытия древесины и древесных материалов

 
 
 
 
 
 
И. П. Демитрова 
 
 
 
 
ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  
И ПОКРЫТИЯ ДРЕВЕСИНЫ  
И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва     Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 
 
1 


УДК 674 
ББК 37.13 
Д30 
 
Р е ц е н з е н т ы :  
д. т. н., профессор, профессор кафедры строительных конструкций и водоснабжения 
ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» Е. С. Шарапов; 
д. т. н., профессор, профессор кафедры лесопромышленных и химических технологий 
ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» Е. М. Царев; 
д. б. н., профессор, профессор кафедры лесопромышленных и химических технологий 
ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет»  
Р. И. Винокурова; 
к. х. н., доцент, заместитель генерального директора по технологии  
АО «Шалангерский химзавод ÄСАЙВЕР³» М. Р. Зиганшина 
 
 
 
Демитрова, И. П. 
Д30   
Защитно-декоративные материалы и покрытия древесины и древесных материалов : учебное пособие / И. П. Демитрова. - Москва ; Вологда :  
Инфра-Инженерия, 2023. - 248 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1475-3 
 
В учебном пособии рассматриваются свойства лакокрасочных материалов и по- 
крытий для древесины, знание которых необходимо для грамотного построения техно- 
логического процесса по формированию надёжного, долговременного защитно-деко- 
ративного покрытия. Основное внимание уделено практическим вопросам, формирую- 
щим  умения  и  навыки  работы  с  лакокрасочными  материалами  для  древесины  и  не  
только, а также исследованиям процессов, формирования и определения состояния ла- 
кокрасочного  покрытия,  предупреждения  появления  дефектов.  Предложенные  алго- 
ритмы выполнения лабораторных работ соответствуют методикам, рекомендованным  
в соответствующих ГОСТах. 
Для студентов очной и заочной форм обучения, аспирантов лесных и деревооб- 
рабатывающих специальностей, а также преподавателей и инженерно-технических ра- 
ботников мебельной и деревообрабатывающей промышленности, работающих с лако- 
красочными  материалами  и  занятых  в  технологических  процессах  формирования   
защитно-декоративных  покрытий  на  древесине,  древесных  материалах,  на  металиче- 
ских поверхностях. 
УДК 674 
ББК 37.13 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1475-3 
” Демитрова И. П., 2023 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
2 


 
 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
 
Целью данного учебного пособия является оказание помощи студентам при 
освоении образовательной программы по дисциплине «Технология и оборудование защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов»  
и формированию у них комплекса общепрофессиональных, специальных компетенций. 
В учебном пособии предложены конкретные методики решения комплексных учебных и производственных задач по определению качества лакокрасочных материалов и защитно-декоративных покрытий в соответствии с требова- 
ниями, изложенными в государственных стандартах. Часть предложенного материала посвящена технологиям создания актуальных декоративных покрытий  
в условиях учебной лаборатории без использования промышленного оборудования. 
В учебном пособии также рассмотрены причины возникновения тех или 
иных дефектов покрытия, предложены методы устранения технологических проблем, приводящих к их возникновению. 
В первой части учебного пособия рассматриваются характеристики и виды 
защитно-декоративных покрытий. 
Во второй части даются характеристики натуральных и синтетических лакокрасочных материалов. 
В третьей части предложен лабораторный практикум - лабораторные работы с вводной теоретической частью, соответствующие темам курса с рекомендациями по их выполнению, которые предусматривают: цель и задачи работы, 
формулировку задания, алгоритм лабораторной работы, глоссарий (если это требуется). 
Каждый параграф и раздел учебного пособия заканчивается контрольными 
вопросами для самостоятельной проверки полученных знаний и навыков. Работа 
может предполагать, как индивидуальную учебную деятельность студента, так  
и работу исследовательских групп, позволяющих проводить более масштабные 
и целевые исследования. 
 
 
3 


 
ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Древесина, уникальный материал, используемый человеком на протяжении 
всей истории его существования. Из древесины традиционно строятся дома, 
лестницы, оконные и дверные блоки, делается мебель, посуда, игрушки и т. д. 
Этот природный материал близок человеку, он доступен, технологичен, но как 
любое органическое вещество подвержен разрушению от воздействия различных факторов. Изделия из древесины и древесных материалов нуждаются в защите. Иногда защита древесины совмещается с её декорированием, т. е. происходит защитно-декоративная отделка древесины. 
Под отделкой древесины в широком смысле понимают все виды обработки 
её поверхности, направленные на улучшение внешнего вида и защиту изделий 
от внешних воздействий [15]. 
Еще в древней Руси мастера, делающие ложки, плошки и прочие бытовые 
предметы, вываривали деревянные заготовки в растительных маслах, чтобы посуда дольше сохраняла свою форму, была прочнее и не впитывала жидкости. Деревянные постройки защищали, обмазывая их квасцами, что предотвращало гниение и в некоторой степени горение [21]. В раскопках на территории древнего 
Египта были найдены уникальные предметы мебели, богато украшенные резьбой, инкрустацией и росписью. Мебель древних египтян густо шпатлевалась и 
расписывалась так, что не заметны были места соединения элементов конструкции. Древние египтяне использовали краску в качестве защитного покрытия против вредного воздействия влаги. Именно они стали применять смолу для защиты 
своих деревянных судов [77]. 
Древние китайские и индийские мастера покрывали деревянные предметы 
лаком, энкаустиком, шеллаком. Слово «лак» произошло от «лакша» (laksha), которым в древнем индийском языке санскрит называли шеллак, представляющий 
собой смолу, вырабатываемую особыми насекомыми из сока индийского фигового дерева [104]. 
Все защитные и декоративные материалы, применяемые древними людьми в 
прошлые времена, были природного происхождения с пленкообразователями на 
основе воска, яичного белка, естественных смол, бальзамов, а пигменты получали 
из гипса, охры, малахита, древесного угля, сажи, киновари, сурика и других материалов. К сожалению, эти технологии отделки древесины к настоящему времени 
почти полностью утрачены и лишь частично сохранены в народных промыслах.  
В современном мире с развитой техникой и технологиями деревообработчики и мебельщики располагают широчайшим ассортиментом лакокрасочных 
материалов и высокопроизводительных технологий их нанесения. Более того 
они имеют дело не только с обработкой и защитой изделий из массивной древесины, но и со множеством композиционных материалов на её основе, а также  
с металлами, используемыми в мебельных каркасах и элементах домостроения. 
4 


 
Часть 1 
Защитно-декоративные покрытия 
 
 
§ 1. Назначение и виды защитно-декоративных покрытий 
 
Древесина - уникальный материал, который 
человечество использует на протяжении всего своего существования. Она применяется в строительстве, вагоностроении, производстве музыкальных 
инструментов, игрушек, мебели - во всех сферах 
жизни человека. Этот материал является основным компонентом в производстве древесных композиционных материалов, таких как древесностружечные и древесноволокнистые плиты, фанера, арболит, фибролит и т. д. 
Защитно-декоративные покрытия (ЗДП) для древесины и древесных материалов имеют богатую историю и весьма разнообразны. Их свойства зависят от 
применяемых лакокрасочных материалов. Лакокрасочный материал (ЛКМ) - 
жидкий, пастообразный или порошковый материал, образующий при нанесении 
на окрашиваемую поверхность лакокрасочное покрытие с защитными, декоративными и/или специальными техническими свойствами. 
Лакокрасочные материалы наносятся на отделываемую поверхность равномерными тонкими слоями и образуют после высыхания и отвердения, плёнку, 
имеющую прочное сцепление с основанием (подложкой). 
Методы и средства защиты древесины зависят от формы и вида конструкции, отделываемого материала, предполагаемых условий эксплуатации изделия, 
технологических возможностей, характеристик лакокрасочных материалов. Всё 
определяет поставленная задача. Защищают и декорируют древесину как в собранной конструкции, так и в виде деталей или заготовок. 
Защитно-декоративное покрытие - это покрытие из лакокрасочных материалов или декоративных материалов, предназначенное для защиты поверхности древесины или древесного материала от воздействия внешних факторов  
и придания ей декоративного вида (ГОСТ 9.072). Разрушающее воздействие 
окружающей среды заключается в перепадах влажности и температуры воздуха, 
в воздействиимикроорганизмов, насекомых, грибов, огня, солнечного или другого излучения и т. д. Лакокрасочное покрытие обеспечивает стабильное состояние древесины, форму детали или конструкции, эстетические качества.  
Защитно-декоративные составы могут наноситься на поверхность древесины, создавая временную или постоянную защиту, могут пропитывать древесину на некоторую глубину или насквозь. В некоторых случаях ставится задача 
только защитить древесину, например, в условиях лесосеки закрываются (замазываются) торцы лесоматериалов защитными пастами для предотвращения  
5 


растрескивания и попадания в древесину насекомыхи спор грибов. Некоторые 
покрытия наносятся для выполнения нескольких функций одновременно это и 
защитная, и декоративная, а иногда и специальная функция. К специальным 
свойствам покрытий относят изоляционные, антискользящие и другие, обеспечивающие требуемые характеристики поверхности. Эстетическая функция покрытия древесного материала это придание материалу определённого вида, 
цвета, блеска и фактуры. 
Защита древесины - это совокупность мероприятий по сохранению и (или) 
улучшению эксплуатационных свойств древесины. Защитное покрытие для древесины - это покрытие, наносимое на поверхность древесины и образующее 
слой, предохраняющий древесину от увлажнения, биологических агентов разрушения, физических, химических и климатических факторов. Комплексная защита древесины - это защита древесины одновременно от двух или более неблагоприятных воздействий. Комплексно защищают деревянные элементы строительных конструкций, например, балки перекрытий, стропила от возгорания  
и одновременно от поражения грибами. 
Наряду с защитными покрытиями существуют специальные декоративные 
виды отделки древесины: золочение, металлизация, тиснение, выжигание, инкрустация, интарсия, шелкография, патинирование и т. д. 
Защитно-декоративные покрытия могут быть сформированы с использованием изначально жидких, порошковых ЛКМ или уже изготовленных заранее 
пленочных материалов. 
Прозрачные покрытия не скрывают текстуру древесины. Для формирования 
прозрачных (не кроющих) покрытий применяются лессирующие составы ЛКМ. 
Непрозрачные покрытия (кроющие) полностью скрывают цвет и текстуру древесины и древесных материалов. Для непрозрачных покрытий применяют непрозрачные материалы: краски, эмали, порошки и пленки на основе пропитанных 
бумаг. 
В мебельной промышленности покрытия в зависимости от используе- 
мых материалов и технологий создания могут быть лакокрасочные и пленоч- 
ные (на основе синтетических облицовочных материалов). Лакокрасочное  
покрытие (ЛКП) - это сплошное покрытие, сформированное в результате нанесения одного или нескольких слоев лакокрасочного материала на окраши- 
ваемую поверхность (подложку). Защитно-декоративное покрытие на осно- 
ве синтетических облицовочных материалов - это пленочное покрытие на основе декоративных бумаг, пропитанных синтетическими термореактивными 
смолами и на основе термопластичных полимеров. Пленочное покрытие получают приклеиванием к поверхности отделываемого материала готовой защитно-декоративной пленки или специально обработанных бумаг, или пластиков. 
Формирование лакокрасочного покрытия - это физический или химический 
процесс образования лакокрасочного покрытия. Примером физического процесса является испарение растворителя, примером химического процесса является поликонденсация, полимеризация, полиприсоединение и другие. 
6 


Покрытие может быть однослойным, когда используется один отделочный 
материал или многослойным, когда используются несколько материалов, выполняющих разные функции - так называемая лакокрасочная система - то есть это 
совокупность слоев лакокрасочных материалов, которые следует наносить или 
которые уже нанесены на окрашиваемую поверхность.Конкретная лакокрасочная система может быть охарактеризована количеством слоев. По положению в 
лакокрасочной системе слой может быть первичный - это первый слой лакокрасочной системы, наносимый на окрашиваемую поверхность. Промежуточный 
слой - это каждый слой между первичным и внешним слоями лакокрасочной системы; внешний (финишный) слой - это последний слой лакокрасочной системы. 
В лакокрасочной системе могут быть слои, выполняющие специальные 
функции, например, адгезионный слой, то есть это промежуточное покрытие, 
предназначенное для улучшения межслойной адгезии. Первым слоем лакокрасочной системы может быть грунтовка (праймер) состав, наносимый на подготовленную к окраске или отделке поверхность для упрочение внешней поверхности древесины, создания надёжного сцепления верхних (кроющих) слоёв покрытия с обрабатываемой поверхностью и выравнивающий её впитывающие 
способности. Для грунтования используют более дешёвые прозрачные лаки или 
специальные составы. От окрашивающих составов грунтовки отличаются меньшим содержанием пигментов. Кроме того, грунтовки могут выполнять и другие 
функции: «выявлять» текстуру древесины, перекрывать поры и другие особенности окрашиваемой поверхности, а также обеспечивать адгезионное сцепление 
в лакокрасочной системе, позволяют уменьшать расход более дорогих лакокрасочных материалов, также защищать поверхности от плесени и грибка. Грунтовочные составы в которых содержатся порошки наполнителя называют порозаполняющими составами или порозаполнителями. В качестве первого слоя лакокрасочной системы также может быть шпатлёвка - чаще пастообразный материал, применяемый для выравнивания поверхностей перед нанесением на них 
основных материалов для отделки. Шпатлевание может быть местным, когда  
выравнивается неровный участок или сплошным, когда шпатлюется вся поверхность. Как правило при прозрачной отделке поверхность материала не 
шпатлюют. 
В случае, когда нужно изменить цвет древесины в лакокрасочную систему 
включают слой красителя или тонировочного материала. Крашение древесины 
производится для усиления цвета, устранения разнооттеночности деталей в изделии, выравнивания общего цветового тона, придания древесине новой окраски 
или имитации цвета древесины ценных пород. Имитируют ценные породы нанесением рисунка на более дешёвую светлую древесину, например, березы, и затем 
покрытием этого рисунка лаком. Для усиления или изменения цвета древесины 
иногда используются протравы. Протрава для древесины - это раствор из воды 
и неорганических солей. Компоненты протравы вступают в реакцию с дубильными веществами в составе древесины и вызывают изменение цвета. Травление 
древесины - это давняя технология, используемая для глубокого окрашивания 
материала.Морилка (бейц) - это еще один материал в виде жидкой пропитки  
7 


с красящим пигментом, который проникает глубоко в волокна древесины, окрашивая ее, но сохраняя (а иногда и подчеркивая) текстуру материала. 
Часто применяются при создании защитно-декоративного покрытия сложные или комбинированные лакокрасочные системы. Например, когда поверхность древесины или древесного материала выравнивается, окрашивается непрозрачной фоновой краской под цвет имитированной породы затем наноситься рисунок текстуры древесины и поверх него слой прозрачного лака. 
Покрытия на основе синтетических облицовочных материалов подразделяют на пленки, пропитанные термореактивными полимерами (ТР) и пленки на 
основе термопластичных полимеров (ТП). 
Пленки, пропитанные термореактивными полимерами на основе пропитанных бумаг с неполной поликонденсацией смолы изготовляют из двух слоев бумаг. Бумага для верхнего (лицевого) слоя большей плотности пропитывается 
меламино-формальдегидными, карбамидо-формальдегидными или мочевиномеламино-формальдегидными или другими смолами, для нижнего слоя используется менее плотная бумага. Пропитанные бумаги подсушиваются в мягких 
условиях, обеспечивающих частичную поликонденсацию смол. Неполная поликонденсация смол обусловливает возможность напрессовывания пленок на 
плиты без применения клеев, а также получение при этом гладкой блестящей или 
матовой поверхности покрытия. Полученное таким образом покрытие имеет высокие декоративные и физико-механические показатели. 
Пленки на основе термопластичных полимеров
 - изготовляют из поливинилхлорида и других полимеров. Их выпускают однотонными различных цветов 
и с печатным рисунком, имитирующим различные древесные текстуры или другие материалы. Поверхность пленок - блестящая или с разной степенью матовости; гладкая или с тиснением, соответствующим фактуре имитируемого материала. Облицовочные пленки прочны и долговечны, сравнительно устойчивы к царапанию, влаге, химикатам; гигиеничны, легко моются. 
 
 
? Контрольные вопросы 
1. Что такое «защитно-декоративное покрытие»" 
2. Для чего нужно защищать древесину и древесные материалы в конструкциях" 
3. От чего и от кого нужно защищать древесину в конструкциях" 
4. Что значит «комплексная защита древесины»" 
5. Что такое «лакокрасочное покрытие»" 
6. Что такое «пленочное покрытие»" 
7. Что такое «лакокрасочная система»" 
8. Какими могут быть лакокрасочные системы" 
 


Термопласты - полимерные материалы, способные обратимо переходить при нагревании в 
высокоэластичное либо вязкотекучее состояние. При обычной температуре термопласты 
находятся в твёрдом состоянии. При повышении температуры они переходят в высокоэластичное и далее - в вязкотекучее состояние, что обеспечивает возможность формования их различными методами. 
8 


§ 2. Декоративные свойства покрытий 
 
Под декоративными свойствами понимают свойства покрытия, обеспечивающие его эстетическое восприятие.Декоративные свойства покрытия характеризуются прозрачностью, цветом, блеском, фактурой.
Выбор покрытия по декоративным свойствам производят на стадии проектирования в процессе художественного конструирования изделий.Разработанные в процессе художественного конструирования варианты отделки записывают в карту цветофактурного решения 
отделки изделия. Покрытия по декоративным свойствам должны соответствовать функциональному 
назначению и условиям эксплуатации, объемно-пространственной структуре, 
тектонике, габаритам, пластике внешней формы изделия, эстетической выразительности и гармоничности цветовых и фактурных сочетаний поверхности изделий. 
В зависимости от оптических свойств лакокрасочные покрытия подразделяют на прозрачные (П) - покрытия, не закрывающее текстуру отделываемой поверхности и непрозрачные (Н) - покрытия, закрывающее (укрывающие) естественный цвет и текстуру отделываемой поверхности (в том числе с декоративным рисунком (НД) - непрозрачное покрытие, воспроизводящее текстуру и цвет 
древесины или декоративного рисунка). 
Прозрачные покрытия применяют для изделий из древесины с красивой 
текстурой и цветом, предназначенных для эксплуатации в закрытых поме- 
щениях. Прозрачное покрытие обогащает текстуру древесины, повышает её декоративность, так как выявляет элементы строения не всегда заметные без отделки такие как: сердцевинные лучи, рисунок годичного кольца, сердцевин- 
ные повторения, глазки, завитки, наклон волокон, свилеватость и другие. Для 
выявления текстуры необходимо чтоб пленкообразователь хорошо проникал в 
поры древесины, вытесняя из них воздух, хорошо смачивал клеточные стенки. 
Желательно чтобы при отделке поверхности её натуральный цвет не искажался 
покрытием, в таком случае предпочтительны бесцветные прозрачные покрытия. Иногда необходимо усилить натуральный цвет древесины. Для этого поверхность древесины окрашивается красителем и затем создается прозрачное 
покрытие. При создании прозрачного покрытия в лакокрасочную систему могут входить: лак, краситель, грунтовка. Цвет лакокрасочного материала в основном определяется цветом входящего в него пигмента, а также цветом связующего. 
Непрозрачные покрытия применяют преимущественно для изделий из древесины хвойных или лиственных пород с непримечательной текстурой, которые 
эксплуатируются как внутри помещения, так и на открытом воздухе. При создании непрозрачного покрытия в лакокрасочную систему могут входить: шпатлевки, грунтовки, краски или эмали. 
9 


В зависимости от фактуры поверхности лакокрасочные покрытия подразделяют на два вида: с открытыми порами (ОП) - покрытие, образованное одним 
или несколькими слоями лакокрасочного материала, имеющее рельефную поверхность, повторяющую структуру древесины или древесного материала;  
и с закрытыми порами (ЗП) - покрытие, образованное одним или несколькими 
слоями лакокрасочного материала, имеющее гладкую поверхность. Покрытия на 
основе синтетических облицовочных материалов подразделяются на два вида: 
гладкие (Г) и рельефные (Р). 
По степени блеска покрытия подразделяют (ГОСТ 9.072) на высокоглянцевые (ВГ), глянцевые (ГЛ) и матовые (М). Можно встретить обозначения покрытия ПГ - полуглянцевые или ПМ - полуматовые.  
Блеск покрытия - этооптическое свойство поверхности лакокрасочного 
покрытия, характеризующее ее способность зеркально отражать световые лучи. 
Другими словами, это отношение светового потока, отраженного от образца  
в зеркальном направлении к приемнику (источник и приемное устройство  
расположены под заданным углом), к световому потоку, отраженному в зеркальном направлении от стекла с показателем преломления 1,567. Блеск покрытий определяют по ISO 2813:1994. Степень блеска покрытий при определении 
блескомером с углом падения-отражения света 60ƒ высокоглянцевых должна 
быть более 70 единиц, матовых - менее 10 единиц и глянцевых - более 10  
и менее 70 единиц. Для уточнения показателя блеска, определение его для высокоглянцевых покрытий осуществляется с помощью блескомера с углом падения-отражения света 20ƒ, а для матовых - с помощью блескомера с углом падения-отражения света 85ƒ. Солнечный свет, падая на древесину рассеивается,  
не проникая глубоко. Для подчеркивания декоративных качеств текстуры  
необходимо вытеснить из полостей клеток воздух и заменить его на прозрач- 
ный материал показатель преломления, которого был бы близок к показателям 
преломления древесины. При этом потери света значительно уменьшаются, 
усиливается эффект выявления текстуры. Такими материалами могут быть низкомолекулярные плёнкообразователи, которые хорошо смачивают древесину. 
Увеличивает блеск поверхности лакирование с последующим полированием. 
Матовые поверхности поглощают свет, глянцевые поверхности отражают 
больше световых лучей и образуют блики. Основным требованием к блеску поверхности любых покрытий является его равномерность по всей площади.  
На матовой поверхности не должно быть блестящих мест. На блестящей -  
матовых. Исключением являются художественные произведения из древесины 
в которых возможны любые сочетания поверхностей, отражающие замысел художника. 
Цвет лакокрасочных материалов объясняется их способностью поглощать 
или отражать волны света определенной длины. Таким образом цвет покрытия - 
это ощущение, возникающее в результате восприятия человеческим глазом световых волн определенного спектрального состава. Более подробно о цвете древесины и ЛКМ речь пойдет в 8-11 параграфах. 
 
10