Felületkezelés műveletei és Bevonatok funkciói és követelmények

| <img src="https://data.tesuli.hu/icon/i04/i4-0037.svg" width="200"> | **Felületkezelés műveletei és Bevonatok funkciói és követelmények** - gyantamentesítés: a gyakorlatban alkalmazott módszerek csak a felületen lévő gyanta eltávolítására alkalmasak. | | ------------------------------------------------------------------- | ---------------------------------------------------------------------------------------------------- | > [!summary]+ összegzés: > > A tudásmorzsa a(z) Felületkezelés műveletei és Bevonatok funkciói és követelmények témáját mutatja be. - gyantamentesítés: a gyakorlatban alkalmazott módszerek csak a felületen lévő gyanta eltávolítására alkalmasak. A gyanta oldása szerves oldószerekkel: benzinnel, terpentinolajjal, acetonnal, különféle alkoholokkal, de leggyakrabban nitró-hígítóval történik. ##### A felületkezelés műveletei ###### A felületek előkészítése - gyantamentesítés: a gyakorlatban alkalmazott módszerek csak a felületen lévő gyanta eltávolítására alkalmasak. A gyanta oldása szerves oldószerekkel: benzinnel, terpentinolajjal, acetonnal, különféle alkoholokkal, de leggyakrabban nitró-hígítóval történik. - zsírtalanítás: benzinnel oly módon, hogy a benzint kréta- vagy magnéziumporral péppé keverve visszük a felületre, és elpárolgása után a maradványokat a felületről, eltávolítjuk. - tapaszolás :a felületek tapasszal való átvonása csökkenti a hordozók (későbbiekben: szubsztrátumok) meglévő felületi egyenetlenségeit. Az eljárásnak MDF, forgácslap és farostlemez pigmentált felületkezelése esetén van jelentősége. A tapaszok, amelyek töltőanyagokat és esetleg pigmenteket is tartalmaznak, lehetnek diszperz rendszerek (vizes tapaszok) és kémiailag kötő anyagok (pl. UV-UP rendszerek). A tapaszolt felületek csiszolását célszerű közvetlenül a felületkezelés előtt elvégezni -csiszolás: a művelet célja a szennyezőanyagok eltávolítása, a lakkozandó anyag tapadó felületének növelése, végeredményben tehát a hordozó és a lakkanyag között megfelelő adhéziós kapcsolat feltételeinek biztosítása, ill. megfelelő finomságú - a felületkezelő anyag tulajdonságaitól, és a kész felülettel szemben támasztott követelményektől függő - felület kialakítása. A csiszolás minősége függ: - a csiszoló szemcse anyagától és finomságától, - csiszoláshoz alkalmazott berendezéstől, valamint a - csiszolószalag sebességtől ( $15-25 \mathrm{~m} /$ perc). ###### A felületek pácolása Célja a faanyagok (furnérozott felületek) színének megváltoztatása úgy, hogy közben a fa rajzolata látható maradjon. Pácoláskor a pácoldat behatol a fába. A behatolás sebessége és mélysége elsősorban az oldószer és az oldott anyag diffúziós tulajdonságaitól, továbbá az oldat koncentrációjától, a pácolandó faanyagtól és a hőmérséklettől függ. A pácok kézi eszközökkel (kefe, szivacs), szórópisztoly segítségével, pácoldatba való merítéssel és hengerekkel vihetők fel a felületre. A pácolt felületek szárítása vizes pácok esetében legkedvezöbben és legkíméletesebben szobahőmérsékleten történik. Oldószeres pácok konvekciós (elsősorban fúvókás) szárítóalagutakban igen gyorsan ( $1-2$ perc) száríthatók. ###### Lakkfelvitel A folyékony filmképzők felvitelénél alkalmazott berendezések a technikai színvonal széles skáláját ölelik fel. Burkolatok, beépített fatermékek bevonásánál ma is a kézi módszerek az általánosak, ipari felvitelre öntési, hengerlési, szórási, mártási, locsoló eljárásokat vagy vákuumfelvitelt lehet alkalmazni. A kiválasztás elsősorban az alkatrész geometriai formája, mérete, a felületkezelő anyag technológiai sajátossága (fazékidő, viszkozitás), a minőségi követelmények (egyenletesség, terülés) és a gazdaságossági szempontok figyelembevételével történik. Öntéskor az alkatrész széles, leömlő lakkfüggőny alatt halad el, ezért a felületére egyenletes folyadékhártya kerül (általában két öntöfejes gépeket alkalmaznak). Síklapok, <img src="https://data.tesuli.hu/picture/jegyzet/j001/j001-185.svg" width="1000" style=" width:100%; height:100%; border:7px solid #ffffff;"> > [!caption] > Kétfejes öntőgép <img src="https://data.tesuli.hu/picture/jegyzet/j001/j001-186.svg" width="1000" style=" width:100%; height:100%; border:7px solid #ffffff;"> > [!caption] > A felületre jutó lakkmennyiség és az előtoló sebesség összefüggése: a- lakköntő gépen, b- hengeres felhordón A felületre jutó lakkanyag rétegvastagsága igen egyenletes, mennyiségét ($50-70 \mathrm{~g} / \mathrm{m}^{2}$) az öntőfejből időegység alatt kiáramló lakk tömegének ($\mathrm{m}=\mathrm{g} / \mathrm{s}$) és az időegység alatt áthaladó alkatrészek felületének hányadosa adja meg ($\mathrm{m}^{2} / \mathrm{s}$). Az utóbbit az egységnyi szélességű előtoló szalag sebességével ($\mathrm{v}=\mathrm{m} / \mathrm{s}$) helyettesítjük. A felületre jutó lakkmennyiség az előtolási sebesség függvényében ábrázolva hiperbolikus összefüggést mutat. A felületre felvitt rétegvastagság legegyszerűbben az előtolási sebességgel (v) szabályozható. Értékeit - a kialakítandó rétegvastagság függvényében - technológiai előírások, táblázatok, vagy nomogrammok tartalmazzák. Az alkalmazható előtolást a lakk terülő-képessége korlátozza. Az első réteg felhordásánál maximum $60-70 \mathrm{~m} /$ perc, a további rétegek felvitelénél akár $100 \mathrm{~m} /$ perc is lehet. A felviteli mennyiség tetszőlegesen nem csökkenthető: $\mathrm{m} \geq 50 \mathrm{~g} / \mathrm{m}^{2}$. Hengeres felvitel általában síkfelületű alkatrészeknél alkalmaznak. A lakk a henger és a hordozó felületének érintkezése útján jut a felületre. A lakkok felviteli viszkozitásának tartománya meglehetösen széles ($10-250 \mathrm{~s} / \mathrm{MPh}^{4}$). A felhordó-és adagolóhengerek forgásiránya és fordulatszáma (kerületi sebessége) függvényében különböző rendszerek alakultak ki. Az ábrán az $\underline{\mathbf{a}}$ és $\underline{\mathbf{b}}$ típusnál az előtolás sebessége nem egyezik meg a felhordó henger kerületi sebességével. Az adagoló henger fordulatszáma szabályozható. Ennek megfelelően az a változatnál kis rétegvastagság állítható be, míg a $\underline{\mathbf{b}}$ változatnál az anyag összetolódik, ezért a rétegvastagság nő. <img src="https://data.tesuli.hu/picture/jegyzet/j001/j001-187.svg" width="1000" style=" width:100%; height:100%; border:7px solid #ffffff;"> > [!caption] > Hengeres lakkfelhordás A szórás lényege: külső és belső erőhatások segítségével a lakk cseppekké porlasztása, és a porlasztott anyag felületre juttatása. Mind tagolt, mind profilozott felületek, vázszerkezetek, keretek felületkezelésére alkalmas. Univerzális, jellege miatt asztalosok, kis gyártóüzemek is elterjedten alkalmazzák. A porlasztás mechanizmusa szerint megkülönböztetünk: - sűrített levegővel történő (pneumatikus); - levegő nélküli (hidraulikus: airlessnek nevezett); - kombinált (pneumatikus és hidraulikus); és - elektrosztatikus feltöltéssel kombinált mechanikus vagy egyéb porlasztásokat. Ezeken belül külön berendezések készülnek kétkomponensű lakkok felvitelére,illetve a meleg és forró szórásra. A pisztolyok kézi vezetése mellett e típusok szórógépeken, szóró automatákon és szórórobotok esetében is alkalmazhatók. A rétegvastagság maximális, illetve minimális mennyiségét a lakk, folyási tulajdonságai határozzák meg (viszkozitás, felületi feszültség, terülő-képesség). Vékony réteg eléréséhez finom cseppekké való porlasztás és jó terülő-képesség szükséges. A cseppek finomságát adott tulajdonságú lakknál a belső- (főként pneumatikusnál) és külső- (főként airless szórásnál) erők határozzák meg. A pneumatikus porlasztásnál a porlasztás és lakkszállítás sűrített levegővel történik. Kis felhasználók számára gravitációs- vagy szívótartállyal, nagyobb felhasználók és folyamatos üzemeltetök részére nyomótartályos kivitelben vagy központi lakkellátó rendszerhez csatlakozva működtethetők. A pneumatikus szórás egyenletes, vékony rétegek felvitelére ad lehetőséget. A szóráskúp sapka állításával, a felviteli mennyiség tű szabályozásával változtatható. Hibája a nagy lakkveszteség(30-70 \%), valamint a sűrített levegő gyakori víz és/vagy olajszennyezése. Levegő nélküli (airless) porlasztásnál a felületkezelő anyag hidrosztatikus nyomását nyomásfokozóval - 100-250 bar közötti értékre növeljük, s így juttatjuk át kisméretű, keményfém lapkás fúvókán keresztül a szabadba. A porlasztást a nagy kiáramlási sebesség és a szabad sugárra ható erők együttesen idézik elő. A nyomásfokozó, ami főként sűrített levegő hajtású dugattyús- ritkábban membrán szivattyú, külön egységet képez. Az utóbbit csak kisebb teljesítményű berendezéseknél használják. Elsősorban nagyméretű tárgyak ill. nagy viszkozitású (oldószerszegény, oldószermentes) vagy tixotróp lakkok, festékek felületkezelésére célszerű használni. A kombinált eljárások (airmix, aircoat, airless-plus stb.) a pneumatikus és levegő nélküli szórás előnyeit egyesítő módszerek, amelyeknél a levegő nélküli porlasztás elvén, de annál kisebb nyomással ( $20-60$ bar) bizonyos mérvű előporlasztás érhető el. Univerzálisan alkalmazható mind nagy viszkozitású, mind hígan folyó lakkok, lazúrok, festékek, pácok felvitelére. Kézi szórásnál a levegő- és lakkvezeték együttes súlya kényelmetlenséget jelent, szórógépeken azonban előszeretettel használják. Meleg vagy forró szórás lényege hogy a lakk viszkozitást - oldószerek adagolása helyett hőmérsékletének emelésével csökkentik. Ezáltal az anyagok, lakkok terülése, a felület minősége is javul. A lakkot, meleg szórásnál $30-40^{\circ} \mathrm{C}-\mathrm{ra}$, forró szórásnál pedig $70-75^{\circ} \mathrm{C}-\mathrm{ra}$ melegítik. Kétkomponensű lakkszórásnál a rövid fazékidejű lakkok felvitelére alkalmas berendezések kiválasztása számos tényező mérlegelését igényli. Elsősorban a felhordási mennyiséget, a keverési arányt (ami 1:20-tól 1:1-ig terjedhet), az adagolás megkívánt pontosságát, a fazékidőt, az alkatrész geometriáját és a porlasztás minőségi igényét kell figyelembe venni. Az adagolás és keverés lehetőségei: - adagolás tetszőleges mérőeszközzel, keverés felvitel előtt manuálisan vagy készülékben,; - adagolás készülékkel, keverés szórópisztolyban vagy a szórási kúpban; - adagolás és keverés a berendezésben (mechanikus vagy elektronikus adagolókkal). Elektrosztatikus szórást a veszteségek csökkentésének igénye hozta létre, főként olyan tárgyak lakkozására, amelyeknél a befoglaló méret lényegesen nagyobb a felületkezelendő felületeknél (ablakkeretek, székek, rácsok, stb.). Folyékony és por alakú festékek felvitelére egyaránt alkalmazható. Az eljárás azon alapszik, hogy a pisztoly és a földelt munkadarab között nagyfeszültségű elektromos erőteret hozunk létre, a porlasztott szemcsék az elektromos erővonalak irányát követve jutnak a földelt tárgy felületére (hátoldalára is), ha annak megfelelő a vezetőképessége) A munkadarab vezetőképességét különböző előkezeléssel, vagy alapozással - mártással, locsolással történő adalékanyag felvitellel - növelhetjük. Erre alkalmasak pl. az elektromosan jól vezető pigmentek, átlátszó lakkoknál a poláros lágyítók stb.. Az elektrosztatikus felvitelt leginkább mechanikus vagy pneumatikus hatásokkal kombinálva használjuk (szóró harangos, szórótárcsás, airless, vagy airmix berendezéseken). Mártó eljárásnak az alkatrészek lakkanyagba történő erőltetett süllyesztését és adott sebességű kihúzását nevezzük, amelynél feltétel, hogy az alkatrész formája lehetővé tegye a lakk lefolyását. A felületen maradó lakkréteg vastagsága több tényezőtől függ. Befolyásolja a folyadék felületi feszültsége, viszkozitása és sűrűsége, és függ a lakk száradási sebességétől is. Egyenletes réteg akkor várható, ha a kihúzási sebesség kisebb a lakk lefolyási sebességénél. Rétegvastagsági eltérés mutatkozik éles élek, sarkok mentén is, ahonnan a lakk felületi feszültsége miatt lehúzódik ( $1 / 3-1 / 4$ rétegvastagság jön létre). Az eljárást egyszerű kézi csörlős emelőkkel és folyamatos anyagmozgató rendszereket egyaránt használják. Az utóbbinál olyan megfogás szükséges, amely a folyadék felhajtóereje ellenében is képes az alkatrészt a kívánt helyzetben tartani. A locsolás összeépített szerkezetek (ablakok, keretek) felületkezelésére alkalmas módszer. A bevonást, csőrendszerből - fúvókákon keresztül - áramló lakk végezi. A felületről lefolyó lakk, szűrés és temperálás után ismét felhasználható. A munkadarabok folyamatos szállítópályákon haladnak. A módszert fogyatékosságai miatt főként alapozásra és köztes rétegek felvitelére használják. Előnye, hogy a szerkezeti résekbe, sarkokba jobban behatol a felületkezelő anyag, mint egyéb felhordásoknál. ###### Lakkszárítási műveletek A száradás (megkeményedés) során a felületre felvitt folyékony hártya szilárd bevonattá alakul. A művelet többször ismétlödik, hiszen a bevonatot több rétegben alakítjuk ki. Szárításuk, megkeményítésük - a sugárzásra keményedő lakkok kivételével - teremlevegőn, vagy szárítóberendezésekben végezhető. Az utóbbiakban a folyamatot gyorsítani kell. A gyorsításhoz szükséges energiát hő, vagy sugárzás formájában lehet átadni. A hőközlés mind a párolgás folyamatát, mind a kémiai reakciók sebességét növeli. Az alkalmazható szárítási hőmérsékletet több tényező befolyásolja: - faanyagnál a termikus bomlás hőmérsékleti határa; az első elváltozások $180-200^{\circ} \mathrm{C}$-on jelentkeznek, de világos furnéroknál már lényegesen korábban tapasztalhatók színváltozások $90-120^{\circ} \mathrm{C}$; - a természetes fában lévő gyanták, zsírok, olajok megfolyósodásának, az inkruszt anyagok aktiválásának, vagy a faanyag túlzott kiszáradásának elkerülése érdekében a szárítási hőmérséklet pl. székek, ablakok esetében max. $40-600^{\circ} \mathrm{C}$; - élek és lapok borításához használt ragasztóanyagok hőállósága; ez egyes olvadékragasztó típusoknál pl. $70-750^{\circ} \mathrm{C}$; - megkeményítés hőmérsékletét az adalékanyagok (pl. parafin), a hígítók, vagy az edző (pl. SK-lakk) megválasztásánál is figyelembe kell venni. - a leggyakrabban alkalmazott oldószerek forráspontja $40-80^{\circ} \mathrm{C}$ A konvekciós hőközléskor az áramló levegő adja át a hőt ($20-40^{\circ} \mathrm{C}$) a lakk külső felületének, amely fokozatosan terjed a lakkréteg belsejébe. A megkeményedés tehát a felső határrétegről indul, ezért lassítja az alsó rétegekből az oldószerek eltávozását, diffúzióját. A gázok hővezető-képessége kicsi, és ezért a hőátadásban csak a felülettel közvetlenül érintkező rétegek vesznek részt. A levegő áramoltatásával javul a hőátadás, és ez, az oldószergőzök elszállítására is lehetőséget nyújt. A légmozgás a felülettel párhuzamos (többnyire ellenirányú) vagy arra merőleges (fúvókás szárító). Az utóbbi pácok, vékony alapozó lakkok szárítására vagy a hűtés szakaszában alkalmazható. A konvekciós melegítés energiaigényes, kis hatásfokú. Elterjedtségét elsősorban univerzális alkalmazhatósága magyarázza, valamint az, hogy különböző geometriájú tárgyak szárítása esetén is használható, konstrukciója egyszerű. A levegő pótlása szűrés után a teremből vagy a szabadból történhet. Portalanítása alapvetően fontos. Az Infravörös lakkszárítást (IR sugárzást) elsősorban lapfelületen alkalmazzák nagy vastagságú, pigmentált lakkok szárítására. Fajlagos energiaigénye (költsége) magas. A különböző tartományú sugárzásokat a nemzetközi irodalom a következőképpen rövidíti: IRL (nagy hullámhosszú), IRM (közepes hullámhosszú), IRS pedig (rövid hullámhosszú) sugárzókat jelöl. Az ezekhez tartozó hőmérséklettartományok: $650-700^{\circ} \mathrm{C}, 1000^{\circ} \mathrm{C}$, ill. $2100^{\circ} \mathrm{C}$. Magas fajlagos energiafelhasználása miatt főként előmelegítésre használjuk. Az ultraviola sugaras (UV) lakkszárítás környezetbarát felületkezelési módszer, mivel az alkalmazott lakkanyagok nagyrészt oldószermentesek. A szárítás fajlagos energiaigénye is kedvező. Előnye a nagy termelékenység, és a kis technológiai területigény. A megkeményedési reakció - kémiai iniciátorok helyett - fotokémiai úton, ibolyántúli (ultraviola $=$ UV) sugárzás segítségével indítható meg. Az UV tartománya $0,28-0,40 \mu \mathrm{~m}$ hullámhosszakat öleli fel. A fotókémiai reakciókhoz főként a felső tartomány alkalmazható. Az UV-sugárzók sugárforrása főként higanygőz töltésű fénycső, amelyben magas feszültség $(1500-2000 \mathrm{~V})$ ionizáló kisülést hoz létre. A cső fala kvarcüveg, az elektródák wolfram szálak. Teljesítményük $80-120 \mathrm{~W} / \mathrm{cm}$. A gerjesztés/kisülés időtartama meghatározza a megszakítás/újraindítás minimális várakozási idejét, ami $15-20$ perc is lehet. A műszakidő alatti megszakítások számát ezért korlátozni kell. A sugárzók által leadott energia reflektorok segítségével összegyűjthető és a termék felületére juttatható. Kétféle geometriájú reflektort különböztetünk meg (126 a, b. ábra): az elliptikus, és a parabolikus rendszereket. <img src="https://data.tesuli.hu/picture/jegyzet/j001/j001-188.svg" width="1000" style=" width:100%; height:100%; border:7px solid #ffffff;"> > [!caption] > Elliptikus (a) és parabolikus (b) szelvényekből álló reflektor Az elektronsugaras módszer a polimerizációs úton keményedő lakkok szárítására alkalmas, ahol gyorsított elektronsugár a lakkréteg molekuláival ütközve - a telítetlen kötéseket felszakítva - indítja meg a kémiai reakciót. Az előbbihez hasonlóan itt is „oldószermentes“ rendszerek használhatók. Az eljárás igen termelékeny, a felületet hőterhelés nem éri. Oxigénszegény légteret kell a felület fölött kialakítani, ami inert gázok alkalmazásával oldható meg. Az elektronok a környezet atomjaiba ütközve röntgensugárzást iniciálnak. Az eljárás igen nagyteljesítményű; színes pigmentált bevonatok esetében használják, de nagy beruházási és üzemeltetési költségei miatt a faiparban nem terjedt el. A teremhőfokú szárítás kis üzemekben, vagy nagyméretű termékek helyszíni felületkezelésekor alkalmazzák. Mivel zárt téri szárításról van szó az egészségvédelemi és tűzrendészeti előírásokat szigorúan figyelembe kell venni. ###### Lakkozás utáni műveletek A lakréteg kikeményedés után - felhordási egyenetlenségek, szárítási hibák, szálfelhúzás és légbuborékok miatt - többnyire egyenetlen felületek keletkeznek, melyeket: - csiszolással a (nagyobb hibák), - simító csiszolással (szálfelhúzások) és - fényezéssel (a csiszolás nyomai) távolítanak el. ##### A bevonatok funkciói és követelmények A fatermékek felületkezelésének célja egyrészt a kívánt esztétikai hatás biztosítása (szín, fényesség), másrészt - az alkalmazási terület függvényében - a fa felületi védelme. ###### A felületek esztétikai hatása A fából készült termékek egyik igen fontos jellemzője az esztétikai hatásuk, illetve a felület tetszetős kivitele. Ez utóbbi leglényegesebb tényezői: a felület színe, fényessége és egyenletessége. Szín szerint általában 3 csoportot különböztetünk meg: az átlátszó (transzparens), a festett (takaró vagy pigmentált) és az áttetsző (lazúros) bevonatokat. A felület fényességét a beeső fény, a tükröződő-, illetve a diffúzan visszaverődő hányada szabja meg. A minősítés alapja a $45^{0}$-os fény beesésnél tükrözően visszavert fény százalékos mennyisége, ami: magas fényű ( $\min.90$ \%), selyemfényű (30 \%) és matt fényű (max. 10 \%) felületek megkülönböztetésére ad lehetőséget ###### A bevonatok védőfunkciói Kezeletlen fán a klímahatások felületi eróziót hoznak létre, amelyben fotokémiai, fizikai,-mechanikai- és biológiai folyamatok egyaránt szerepet játszanak. A folyamat röviden a következőképpen jellemezhető: a napsugárzás ibolyántúli (továbbiakban UV) tartománya a fa egyes alkotóelemeinek (lignin, facukor) fotóbomlásához vezethet Ennek következtében, egyrészt a felület színe változik meg, (fakul, barnul, vagy sárgul), másrészt olyan oldható bomlástermékek alakulnak ki, amelyeket a csapadékvíz kimoshat, s a felületen megtelepszenek különböző penészgombák is. Ezek, valamint a nedvességváltozások hatására, fa felületén levő rostok közötti kötések fellazulnak, a szél, a por hatására a kevésbé sűrű szerkezeti részek (pl. a korai pászta) kikopnak. A nedvességváltozásokat kísérő dagadási-zsugorodási folyamatok gyorsítják a felületi eróziót, csökkentik a ragasztott kötések és bevonatok élettartamát, illetve a nedvességváltozás kedvező életfeltételeket teremthet a biológiai károsítók számára is. Az elmondottakból következik, hogy a külső (időjárás) és belső igénybevételeknek kitett fatermékek felületi bevonatának: - a napsugárzás UV és IR tartománya, - a nedvességhatások, - a mechanikai és vegyi sérülést okozó igénybevételek, - a gomba és rovarkárosítók ellen kell védelmet nyújtania. A felsorolt, igen széles körű feladatokat természetesen nem teljesítheti maradéktalanul az általában $0,01-0,1 \mathrm{~mm}$ vastag bevonat. Ezért minden egyes külső hatás ellen kell a megfelelő védelmet biztosítani. > [!summary]- kompetenciák > | | | > |---|---| > | <img src="https://data.tesuli.hu/icon/k00/tf-komp.svg" style="width:50px; height:50px; display:block;">[[n0.01689]] | **Felületkezelés műveletei és Bevonatok funkciói és követelmények szakmai értelmezése** A hallgató képes a(z) Felületkezelés műveletei és Bevonatok funkciói és követelmények fő fogalmait, jellemzőit és alkalmazási következményeit felismerni és röviden megmagyarázni. | > > [!summary]- hivatkozás > #Szabó_Imre, #date_2009, #Faanyagok_alkalmazástechnikája