Povrsinska Obarda Drveta Lakovima i Sl

Povr{inska obrada drveta i

lakovima PI[E: prof. dr Milan Jai}

Primena lakova u prahu je u stalnom porastu, ali u obradi drveta, zbog visokih temperatura potrebnih za topljenje praha i stvaranja ~vrste prevlake, njihova primena jo{ nije dovoljno za`ivela. Ovde govorimo o termoreaktivnim i UV o~vr{}avaju}im lakovima u prahu.

Z

A povr{insku obradu drveta i drvnih materijala u enterijeru (name{taj i drugi proizvodi) danas se, naj~e{}e, upotrebljavaju te~ni lakovi, kod kojih te~nu komponentu ~ine organski rastvara~i ili voda, odnosno ~vrsti materijali (folije, laminati). Klasi~ni te~ni lakovi (NC, PU, PE, SH) sadr`e zna~ajnu koli~inu organskih rastvara~a, koji u procesu su{enja/o~vr{}avanja isparavaju i zaga|uju vazduh. Ispunjavanje veoma strogih propisa o emisiji rastvara~a mo`e se posti}i samo upotrebom skupe tehnologije za pre~i{}avanje, {to zna~ajno optere}uje proizvodnju. Sistemi lakova baziranih na vodi kao rastvara~u ili razre|iva~u, naprotiv, pokazuju nedostatke pri nano{enju i ograni~enja u postignutim svojstvima lakirane povr{ine. Osim toga, primena te~nih lakova zahteva vi{estepeni proces obrade, koji se sastoji iz niza koraka, kao {to su npr. bru{enje, grundiranje, zapunjavanje i pokrivno lakiranje, kako bi se postigli {to bolji rezultati obrade. Drugi na~in povr{inske obrade predstavlja laminiranje drvnih materijala. Kod laminiranja, prirodno, nije potreban prajmer i kvalitet bru{enja nije tako kriti~an, ali ovaj postupak je ekonomi~an samo kod velike proizvodnje i 2D aplikacije (plo~asti proizvodi). Brza promena boje i obrada trodimenzionalnih proizvoda (atraktivan 3D dizajn) ne mo`e se posti}i. Lakovi u prahu otvaraju mogu}nost da se mnoga od napred navedenih ograni~enja prevazi|u. Primena lakova u prahu, generalno, u stalnom i velikom je porastu, ali jo{ uvek ne i za obradu drveta, zbog osetljivosti drveta na visoke temperature potrebne za topljenje praha i stvaranje ~vrstog filma (prevlake). Lakovi u prahu se ve} godinama upotrebljavaju za lakiranja metala. Prah se na povr{inu nanosi elektrostati~kim prskanjem, a zatim se zagreva na relativno visoku temperaturu (160-200°C) u vremenu od 20-30 minuta, pri ~emu pro-

16

DRVO-tehnika 4/2004

cesi topljenja praha i o~vr{}avanja smole proti~u paralelno. Ovako visoke temperature za topljenje ne mogu se primeniti kod drvnih materijala. Za prakti~nu upotrebu primenjuju se zato lakovi u prahu koji zahtevaju ni`e temperature i kod kojih je vreme zagrevanja i topljenja praha izme|u 1 i 2 minuta na temperaturi od 120°C. Pre nekoliko godina po~ela su intenzivna istra`ivanja na primeni lakova u prahu za povr{insku obradu drveta i drvnih materijala. Primena ovih lakova na masivnom drvetu i furniru nije dala zadovoljavaju}e rezultate, jer proizvo|a~i lakova jo{ uvek nisu uspeli da snize temperaturu potrebnu za topljenje praha i pretvaranje u te~no stanje ispod 100°C. Najbolji rezultati postignuti su primenom lakova u prahu na drvnim materijalima, pre svega na MDF plo~ama.

[ta su lakovi u prahu?

govaraju}im svojstvima. Proces o~vr{}avanja mo`e, da se odvija na dva razli~ita na~ina – kroz termi~ki indukovanu hemijsku reakciju ili novorazvijenim reakcionim putem, pomo}u iniciranja UV zra~enjem.

Koje preduslove treba ispuniti? Slede}i zahtevi se moraju ispuniti da bi povr{ina drveta ili nekog drvnog materijala odgovarala za oplemenjavanje lakovima u prahu: 1. Elektri~na provodnost Za lakiranje prahom potrebna je odgovaraju}a elektri~na provodnost podloge. Podloga je za vreme nano{enja uzemljena, tako da se naelektrisane ~estice praha zbog razlike potencijala i elektrostati~ke privla~ne sile prenose na podlogu. Drvni materijali moraju da imaju povr{inski otpor izme|u 105 do 109 Ω. Tako|e, i elektri~ni otrop u unutra{njosti drvnog materijala, koji je ~esto signifikantno razli~it od povr{inskog otpora, mo`e da ima veliki uticaj na proces lakiranja.

Lakovi u prahu su premazni materijali bez rastvara~a i, prakti~no, imaju stoprocentni sadr`aj ~vrstih ~estica. Tipi~na formulacija lakova u prahu sadr`i smole, pigmente i aditive, koji se u vi{estepenom Tabela 1 – Svojstva povr{ine obra|ene lakom u prahu proizvodnom procesu me{aju, ekstrudiraju, melju i prosejavaju. Nakon prosejavanja dobija se fini prah sa definisanom veli~inom ~estica. Prema vrsti smole koja je dominantna u prahu razlikuju se: epoksidni, poliestarsko-epoksidni, poliestarski, uretanski, poliestarsko-akrilatni i poliestarsko-uretanski prahovi. Elektrostati~kim prskanjem prah se nanosi na podlogu koja se povr{inski obra|uje. Na kraju proces o~vr{}avanja dovodi do hemijskog umre`avanja polimera. Za vreme umre`avanja dolazi do promene praha u duroplasti~nu prevlaku sa od+++ odli~no, ++ veoma dobro, +dobro, – manje odgovara

septembar 2004.

drvnih materijala

u prahu

Dovoljna elektri~na provodnost posti`e se obezbe|ivanjem: ■ Sadr`aja vlage drvnog materijala izme|u 5 i 8% ■ Dodatka aditiva drvnom materijalu u cilju pove}anja provodnosti ■ Grundiranja podloge primenom materijala sa elektroprovodnim svojstvima ■ Odgovaraju}ih svojstava drvnih materijala, kao {to su npr. gustina, vezivna sredstva, aditivi, vrsta vlakana itd. 2. Glatka povr{ina podloge Povr{inska svojstva (kvalitet) prevlake je, pored ostalog, odre|en povr{inskom glatko}om podloge. Specijalno za glatke i visokosjajne prevlake i naro~ito na kantovima, naj~e{}e, se mora obaviti: ■

mehani~ka obrada povr{ine, npr. bru{enjem ili termogla~anjem

■

u nekim slu~ajevima preporu~uje se grundiranje

poru~uje se pre nano{enja praha kondicioniranje podloge predgrevanjem. Nakon nano{enja sledi formiranje filma dovo|enjem toplote bilo u obliku konvekcije, IR zra~enja ili kombinacije obadva postupka. Pri tom se paralelno odvija proces topljenja praha, izdvajanja gasova i o~vr{}avanja filma. S obzirom da ~etinari izlu~uju smolu ve} na temperaturi od 60°C, u ovom trenutku lakiranje prahom nije mogu}e. Tako|e, i druge vrste drveta, kao npr. bukva postavljaju visoke zahteve prema procesu lakiranja. Visokovredne povr{ine punog drveta sa otvorenim porama zahtevaju jo{ neko vreme za istra`ivanje i razvoj lakova u prahu. Korisnici, generalno, mogu da izaberu izme|u dve razli~ite vrste praha, koji se razlikuju prema vrsti smole: a) Poliestarsko-epoksidni prah nudi mogu}nost veoma ekonomi~ne obrade sa pobolj{anim svojstvima prevlake za upotrebu u enterijeru b) ^isti epoksidni prah omogu}ava svojom velikom gustinom umre`avanja veoma dobru otpornost na hemikalije U oba slu~aja o~vr{}avanje nastaje na temperaturama izme|u 120 i 150°C. Za topljenje i o~vr{}avanje praha najracionalnija je upotreba IR su{are ili kombinovanog sistema sa IR i konvekcionom toplotom.

3. Odgovaraju}a termi~ka stabilnost

Mehanizam o~vr{}avanja lakova u prahu na drvnim materijalima Za primenu lakova u prahu na drvnim materijalima postoji mogu}nost izbora izme|u dve velike grupe, koje se prema na~inu o~vr{}avanja dele na: 1. Termoreaktivni lakovi u prahu su novorazvijeni sistemi premaza za toplotno osetljive podloge. U cilju obezbe|enja ve}e sigurnosti procesa lakiranja pre-

Prednosti: ■

mala investiciona ulaganja za ure|aje za lakiranje

■

ekonomi~ni tro{kovi laka u prahu

■

niske temperature o~vr{}avanja (120-150°C)

■

jednostavno dobijanje fine strukture i mat povr{ine

2. UV o~vr{}avaju}i lakovi u prahu su novorazvijeni materijali namenjeni

podlogama osetljivim na toplotu. Sli~no kao i kod termoreaktivnih lakova u prahu UV o~vr{}avaju}i prah mo`e da se nanese na podlogu direktno ili nakon predgrevanja. Nasuprot termoreaktivnim lakovima u prahu UV-o~vr{}avaju}i lakovi u prahu ne o~vr{}avaju u termi~kom procesu, ve} pomo}u hemijske reakcije, koja se inicira UV zra~enjem. Na taj na~in obrada ovim lakovima podeljena je na dve odvojene celine – u dva koraka. U prvom koraku prah se topi pomo}u IR zra~enja ili kombinacije IR zra~enja i konvekcione toplote. Pri tom mo`e da se postigne veoma dobro razlivanje i glatka povr{ina. Za vreme ovog koraka ne dolazi do hemijske reakcije o~vr{}avanja. U drugom koraku ozra~uje se premaz u toplom (vru}em) stanju UV svetlom. Za vreme ovog procesa molekuli fotoinicijatora, koji se nalaze u laku u prahu, dejstvom UV svetla se raspadaju i nastaju visokoreaktivni hemijski me|uproizvodi. Oni pokre}u lan~anu hemijsku reakciju i dovode do visoke gustine umre`avanja. Potpuno o~vr{}avanje posti`e se za nekoliko sekundi. Ovim postupkom se ne posti`e samo bolji kvalitet povr{ine, ve} i vreme za kompletan postupak lakiranja obradka se smanjuje na ukupno 2-3 minuta. Prednosti: ■

veoma dobro razlivanje

■

veoma brzo o~vr{}avanje lakirani proizvodi mogu se odmah pakovati i transportovati, bez potrebe za dugotrajnim hla|enjem mala povr{ina lakirnice za sme{taj ure|aja za lakiranje i zonu lagerovanja mogu}nost obrade toplotno osetljivih podloga jednostvno dobijanje visokosjajnih, glatkih i tvrdih povr{ina mogu}nost obrade proizvoda u eksterijeru

■

■

■

■

Tabela 2 – Kvalitet povr{ine MDF plo~a obra|enih lakom u prahu ■

Kvalitet povr{ine Sa svim tipovima lakova u prahu mogu se, generalno, posti}i razli~ita svojstva, boja i sjaj povr{ina. Zavisno od mehanizma o~vr{}avanja mogu se, ipak, kod nekih lakova u prahu odre|ena svojstva jednostavnije dobiti, nego sa drugim sistemima. Mogu}nost dobijanja razli~itih svojstava povr{ine obra|enih termoreaktivnim i UV o~vr{}avaju}im lakovima u prahu, kao i kvalitet obrade MDF plo~a prikazana je u tabeli 1 i tabeli 2.

Autor ovog teksta je profesor na [umarskom fakultetu u Beogradu

septembar 2004.

DRVO-tehnika 4/2004

17