Отменить

Защита древесины от гниения и влаги

Чем обработать дерево от гниения и влаги

Различие между красками и средствами для защиты древесины

Древесина — не инертный искусственный материал. Ее свойства определяют поведение древесины как материала, а также выбор средств для защиты и технологии их создания. Простого использования традиционных красок недостаточно, чтобы придать красоту древесине и в то же время защитить ее.

Краска предназначена для полного сглаживания поверхности. Это означает, что и цвет и текстура поверхности полностью покрываются краской и создается новая поверхность, непохожая на исходную. Любой декоративный эффект создается исключительно за счет характеристик слоя краски (цвета, глянца, текстуры и т. д.).
Но чем обработать дерево от гниения и влаги? Средство для защиты древесины предназначено для того, чтобы подчеркнуть и (или) усилить рисунок волокон и текстуру древесины. Цвет древесины также можно подчеркнуть, используя бесцветные средства.
Декоративный эффект создается за счет сочетания характеристик древесины, на которую наносится средство, и свойств самого средства.
Поскольку древесина подвергается множеству различных воздействий, но при этом обладает превосходными характеристиками, диапазон технологий и типов средств для ухода более широк и отличается от лакокрасочной продукции.

Состав средства для защиты древесины от гниения и влаги

Приведенный ниже состав — отправная точка для дальнейшего описания средств по уходу. На рынке представлен большой ассортимент средств для защиты древесины от гниения и влаги, и не все из них содержат описанные ниже вещества. Некоторые специализированные средства могут иметь совершенно другой состав.

Woodepedia Combined LR_Страница_57_Изображение_0002web-shutterstock_82202146

Понятие толщины пленки

Толщина пленки — это толщина сухой пленки, которая образуется на поверхности древесины после нанесения и высыхания средства по уходу. Измеряется в микронах (мкм — миллионная доля метра). Толщина пленки определяет многие эксплуатационные свойства и внешний вид средства для защиты древесины.
Она в основном зависит от количества связующего вещества в средстве — чем его больше, тем лучше пленкообразующее свойство.
Наиболее важными ингредиентами большинства средств для защиты древесины, особенно декоративных и защищающих от климатических факторов, являются связующее вещество, пигмент и жидкий носитель. Количество жидкого носителя обычно зависит от количества связующего вещества и поэтому, как правило, не может регулироваться независимо. Таким образом, многие средства для защиты древесины от гниения и влаги проще классифицировать по содержанию пигментов и связующих веществ.
036-1
На схеме выше показано, как изменение количества связующего вещества и пигмента влияет на изменение свойств пленки.
По горизонтальной оси указано содержание твердого связующего вещества вплоть до 60%, а по вертикальной оси — содержание пигмента вплоть до 16%. Выбранные диапазоны отображают состав большинства традиционных средств.
web-77277010
На схеме также помещены некоторые типичные средства, используемые для древесины; их положение указывает на приблизительное содержание пигментов и связующего вещества. Это не точные составы, они дают только общее представление о процентном содержании веществ и его влиянии на свойства образуемой пленки. Некоторые типы продуктов, например порозаполнители и чистые средства защиты, не обязательно подходят к данной схеме.
Также хорошо видно, как меняются общие свойства при изменении связующего вещества и (или) пигмента.
В целом увеличение содержания связующего вещества приводит к повышению прочности на открытом воздухе, образованию более толстых и глянцевых пленок, а также снижает проницаемость и позволяет лучше контролировать влажностную деформацию, но вместе с тем повышается риск расслаивания пленки на открытом воздухе.
Высокое содержания пигмента обеспечивает более насыщенные цвета и большую непрозрачность, а также повышает прочность на открытом воздухе.
Уменьшение содержания связующего вещества и (или) пигмента позволяет добиться противоположных свойств.
Эти соотношения применимы к средствам на основе воды и органических растворителей.
Однако с появлением новых технологий эти зависимости могут изменяться. Таким образом, матричный подход служит исключительно в качестве общего руководства.
В Европейском стандарте покрытия для наружных деревянных поверхностей (EN 927) классифицируются по толщине пленки.
В стандарте прописаны некоторые случаи использования, допускающие различные уровни влажностной деформации деревянных элементов. Также объясняется, пленка какой толщины лучше всего подходит для каждого случая использования.
Приведенная ниже выдержка из стандарта демонстрирует классификацию средств по толщине пленки и кроющей способности (т. е. по прозрачности и непрозрачности). Декоративные средства для защиты древесины «АкзоНобель» классифицируются по этому методу.

Толщина Кроющая способность
Прозрачная Полупрозрачная Непрозрачная
Минимальная толщина
< 5 мкм
Бесцветныес редства
защиты
Морилка для пропитки
ограждений
Малая толщина пленки
5–20 мкм
Морилки с малой
толщиной пленки
Средняя толщина пленки
21–60 мкм
Морилки с большой
толщиной пленки
Большая толщина пленки
> 60 мкм
Лак Высоконаполненные морилки Глянцевая краска

Средства на водной основе и на основе органических растворителей (сольвентные)

Средства для защиты древесины от гниения и влаги компании «АкзоНобель» доступны в двух вариантах: на основе воды и на основе органического растворителя. Но что это означает, и чем они отличаются?

Чтобы ответить на этот вопрос, сначала нужно выяснить, чем отличаются растворы и коллоидные системы (дисперсии и эмульсии), поскольку это основное различие между средствами на водной основе и на основе органических растворителей. Раствор — это смесь, в которой материал полностью растворен в жидкости, например воде или другом растворителе. Такая смесь представляет собой совершенно прозрачную жидкость, как указано ниже.
Примерами растворов могут служить растворы соли или сахара в воде или бесцветного лака для ногтей в ацетоне.
Дисперсия — это смесь, в которой материал на самом деле не растворен в жидкости, а равномерно распределен по ней в виде мельчайших частиц. Частицы материала могут быть в твердой или жидкой форме.
Примерами коллоидных систем могут служить песок или уголь, распределенные в воде, а также чернила. Эмульсия — это особый тип коллоидной системы, в которой одна жидкость в виде мельчайших капель распределена в другой жидкости. Примерами эмульсии являются молоко (капли жидкого жира в воде) и французская заправка (капли оливкового масла в уксусе). Большинство эмульсий непрозрачные.
Многие эмульсии нестабильны и при отстаивании, как правило, разделяются на отдельные компоненты, поскольку происходит соединение капель. Для повышения стабильности в эмульсии добавляют химические вещества в качестве эмульгаторов; они распределяются по поверхности капель и стабилизируют эмульсию, предотвращая расслаивание.
Многие ингредиенты, используемые в средствах для защиты древесины, имеют форму растворов, дисперсий и эмульсий.
Как правило, сольвентные средства представляют собой растворы, а водные — эмульсии.

Типы связующих веществ

В средствах для защиты древесины, разработанных «АкзоНобель», используются два основных типа связующих веществ:

Они отличаются по химическому составу и, соответственно, по-разному ведут себя в готовой продукции.

Алкидные смолы

Готовятся из смеси трех основных ингредиентов:

Полученное жидкое связующее вещество растворяют в растворителе (получается раствор) или диспергируют в воде (получается эмульсия).
Для изменения свойств связующего вещества (таких как вязкость и пластичность) и покрытия (таких как твердость, и прочность) можно менять соотношение ингредиентов, использовать другие ингредиенты (например, полиуретан) и варьировать время приготовления.
Стоит отметить, что растительное масло поступает из естественным образом возобновляемых источников, поэтому использование алкидных смол в качестве связующего вещества (особенно в водных эмульсиях) не причиняет большого ущерба окружающей среде.
Алкидные смолы высыхают в процессе окислительного высыхания (воздушной сушки). Когда вода или растворитель испаряются, под воздействием кислорода различные химические группы связующего вещества начинают реагировать между собой, образуя твердую матрицу с поперечно-сшитыми молекулами. Для ускорения этого процесса добавляются сиккативы.

Полимерная эмульсия

Полимер — это вещество с многочисленными повторяющимися звеньями.
Типичными полимерами являются пластмассы, например полиэтилен, полипропилен, полиуретан и др.
В средствах для защиты древесины обычно используются:

Полимерная эмульсия в качестве связующего вещества — это капли жидкого полимера, эмульгированные в воде.
Менять свойства полимеров можно за счет изменения количества и типа ингредиентов, а также процессов их производства.
Высыхание полимерной эмульсии основано на совершенно другом процессе — коалесценции, когда вода испаряется из влажной пленки. В это время частицы жидкого полимера приближаются друг к другу и «сплавляются» вместе или соединяются в сплошную твердую матрицу. Скорость протекания этого процесса напрямую зависит от скорости испарения воды, а также от использования других ингредиентов, например вспомогательных растворителей.
В полимерных эмульсиях содержится крайне мало веществ, которые поступают из естественным образом возобновляемых источников. Обычно исходным сырьем для такой продукции служит нефть.
Можно также создавать средства на водной основе, в качестве связующего вещества содержащие смесь в виде водной эмульсии полимеров и алкидных смол, и тем самым
сочетать свойства каждого из типов связующих веществ.

Водные и сольвентные технологии

Сравнение водных и сольвентных продуктов

Водные (акриловые или алкидные) Сольвентные (алкидные)
Жидкие продукты
  • не воспламеняются;
  • теряют свои свойства при замораживании и воздействии бактерий;
  • смываются водой;
  • отличаются низким уровнем выброса летучих органических соединений и малой вероятностью возникновения неприятного запаха
  • горючие;
  • в неполном контейнере могут покрываться пленкой;
  • смываются растворителем;
  • присутствует неприятный запах растворителя, высокий уровень выброса летучих органических соединений.
Возможности применения
  • в нормальных условиях быстро высыхают и позволяют нанести повторное покрытие в тот же день. При низких температурах и высокой влажности все процессы замедляются;
  • короткое время между нанесением слоев (мокрый по мокрому);
  • в первое время после нанесения плохо сопротивляются воздействию дождя;
  • могут привести к быстрой коррозии железной фурнитуры;
  • ограниченная впитываемость деревом (особенно у акриловых средств);
  • плохая адгезия со старой древесиной (особенно у акриловых средств);
  • плохая текучесть (особенно у акриловых средств);
  • могут вызывать неравномерное поднятие ворса (ранняя и поздняя древесина)
  • повторное покрытие можно нанести на следующий день;
  • более стойкие к условиям повышенной влажности;
  • длительное время между нанесением слоев, отсутствие переходов;
  • лучше проникают в дерево;
  • лучшая адгезия со старой древесиной;
  • хорошая текучесть;
  • ворс не задирается
Сухая  пленка:
  • не желтеет (акриловая);
  • остается растяжимой при старении (акриловая);
  • лучше пропускает влагу и испарения;
  • низкая стойкость к блокингу и к загрязнению;
  • тенденция к износу с отслаиванием (у акриловых);
  • прозрачные и устойчивы к УФ (акриловые);
  • более прочная пленка;
  • склонность к пожелтению;
  • со временем растяжимость ухудшается;
  • хуже пропускает влагу и испарения;
  • легче поддается очищению;
  • тенденция к износу с эрозией;
  • частично поглощает УФ и разрушается им

Относительные показатели продуктов, созданных на водной и сольвентной основе

В таблице выше приведены некоторые стандартные различия продуктов, созданных на базе водных и сольвентных материалов. Различия можно заметить и между акриловыми и алкидными продуктами на водной основе.
Обратите внимание: приведенные различия типичны для существующих технологий. В настоящее время компания «АкзоНобель» активно занимается разработкой новых средств на водной основе, а значит, в будущем некоторые из указанных свойств могут исчезнуть или их влияние уменьшится.

Технология алкидных средств с высоким содержанием нелетучих веществ

В последние несколько лет многие страны уделяют особое внимание проблеме загрязнения воздуха и образованию фотохимического озона. В основном это связано с выбросом в атмосферу летучих органических соединений. Углеводородные растворители, используемые в лакокрасочной и других отраслях, оказывают наибольшее влияние на образование озона. Сольвентные средства для обработки древесины, созданные на базе органических растворителей, содержат алкидные смолы и достаточно большое количество других углеводородных растворителей.
В настоящее время во многих странах содержание растворителей в лакокрасочных материалах регулируется на законодательном уровне. Принятые меры распространяются на многие традиционные сольвентные средства обработки древесины, и компания «АкзоНобель» прикладывает значительные усилия для доработки средств в соответствии с законодательством.
Алкидные средства для обработки древесины на основе органических растворителей обладают множеством очень полезных свойств, которых невозможно добиться при использовании стандартных технологий на водной основе, поэтому компания «АкзоНобель» разработала новую технологию алкидных связующих веществ, позволяющую сокращать количество используемых растворителей.
Благодаря большому содержанию нелетучих веществ она стала известна как технология алкидных средств с высоким содержанием нелетучих веществ.
Например, содержание растворителя в традиционной морилке для оконных рам составляет около 500 г/л. Технология алкидных средств с высоким содержанием нелетучих веществ позволяет сократить это число почти вдвое — до 250–300 г/л.
Технологию с высоким содержанием нелетучих веществ можно применять и для средств на водной основе. Как правило, водоразбавляемые акриловые и алкидные связующие вещества уже содержат небольшое количество воды, что упрощает их обработку на заводах. При этом нормальным считается, если количество воды составляет 50% и более. После добавления других ингредиентов общее количество твердых связующих веществ уменьшается до 35% и даже меньше. В обычных покрытиях на основе органических растворителей это количество можно легко увеличить даже без применения технологии с высоким содержанием нелетучих веществ. В условиях, когда требуется большая толщина пленки, водные средства не обеспечивают надлежащей плотности одного слоя. Это значит, что для получения толщины пленки, соответствующей одному слою средства на базе растворителей, необходимо нанести два слоя средства на водной основе.
В ходе проведенных исследований компания «АкзоНобель» разработала и запатентовала систему WBHS (водорастворимая система с высоким содержанием нелетучих веществ), благодаря которой можно создавать средства на водной основе, содержащие до 60% нелетучих веществ и обладающие множеством преимуществ перед обычными материалами на водной основе.
Помимо возможности сокращать содержание растворителей технология с высоким содержанием нелетучих веществ помогает получить большую толщину пленки за одно нанесение. Другими словами, подобные средства позволяют добиться необходимого результата при меньшем количестве слоев, чем при использовании обычного средства.
Однако такие средства не всегда легко уместить в таблицу формул, рассмотренную ранее.

Условия окружающей среды и выбор средств для наружных работ

В разделе о врагах древесины мы говорили о погодном воздействии, которое также необходимо учитывать и при выборе средств для обработки наружных деревянных поверхностей. Компания «АкзоНобель» располагает несколькими станциями для испытаний атмосферной коррозии. Здесь оценивается устойчивость к внешним погодным факторам, используются современные приборы для имитации отрицательного воздействия. Все это позволяет быстрее выявлять важнейшие показатели износоустойчивости.
web-Weathershield-Drops-Finalweb-139960388

Влага

Чем обрабатывается дерево от влаги и гниения? Формула средства для наружных работ разрабатывается с прицелом на то, чтобы сухая пленка могла отталкивать влагу (во время дождя, например) и тем самым защищала себя от повреждения. Однако практически все пленки в определенной степени впитывают влагу или парообразные испарения, причем степень проникновения влаги напрямую зависит от толщины пленки, т. е. ее строения, хотя свою роль в этом может сыграть и связующее вещество. Чем толще пленка, тем сильнее влагоустойчивость. Если пленка пропускает влагу, может пострадать древесина, находящаяся под ней. В этой связи крайне важно обеспечивать сухость пленки. Это позволит избежать грибкового заражения и поможет предотвратить набухание дерева, при высыхании которого происходит усадка.
Некоторые деревянные изделия, например заборы и облицовка, спокойно выдерживают подобное изменение размеров, ведь на их основную функцию не влияет образование трещин, которые возникают в результате частого набухания и усадки. А вот окна и двери имеют четкие размеры и должны обладать привлекательным внешним видом, поэтому не терпят подобного смещения материала.
Во многих странах, особенно в Европе, для окон и дверей принято использовать средства с более толстой пленкой, чем для заборов и облицовки. И упомянутый выше европейский
стандарт делит изделия на три категории, в зависимости от их размерной стабильности: нестабильное изделие, полустабильное и стабильное. Компания «АкзоНобель» при разработке своих средств учитывает эту классификацию.
Попадание влаги через пленку влечет за собой еще одну проблему: чрезмерное содержание влаги в древесине способно привести к вздутию покрытия и его коррозии. Избежать этого поможет использование покрытий с высокой паропроницаемостью.
105240206

Воздействие УФ и видимого излучения

Мы уже рассматривали воздействие света на древесину, уменьшить которое способны многие средства для обработки дерева. Но некоторые связующие вещества могут подвергаться также воздействию УФ-излучения.
Алкидные связующие вещества сами по себе могут поглощать некоторое количество УФ-лучей. Эту способность можно усилить за счет правильного подбора красящих пигментов (например, оксида железа, который также поглощает УФ-лучи) или добавления специальных компонентов, поглощающих УФ-излучение. Хотя такое поглощение и полезно для древесины, оно пагубно влияет на алкидное связующее вещество и через несколько лет вызывает разрушение пленки. Частично это связано с распадом связующего вещества на поверхности пленки, а частично — с повышением хрупкости самой пленки, которая не выдерживает изменения размеров древесины в условиях постоянно меняющейся влажности. Как результат — отслаивание и растрескивание пленки.
В какой-то степени такое воздействие можно уменьшить, объединив алкидное связующее вещество с компонентами, усиливающими его устойчивость к УФ-излучению, или используя современные поглотители УФ-излучения и светостабилизаторы.
Акриловые связующие вещества в обычных условиях не поглощают значимого количества УФ-излучения. Такие средства сами по себе устойчивы к УФ-воздействию. При правильном подборе плотности они остаются гибкими и прочными. Но большое количество ультрафиолета, попадающего на изделие, может пройти сквозь пленку и повредить находящееся под ней дерево. В таком случае нарушается целостность поверхности древесины, что приводит к утере адгезивности пленки средства. Опять же, использование правильных пигментов и других резистентных к УФ компонентов может помочь избежать этой проблемы.
Мы уже рассматривали зависимость водонепроницаемости пленки от ее толщины. Не менее важно контролировать количество ультрафиолетового излучения, попадающего через пленку на дерево. Чем толще пленка, тем лучше покрытие поглощает УФ-лучи.
web-179097244

Биологические организмы

Обычно такие организмы, как грибы — возбудители синевы, плесневые грибы и водоросли, могут расти на поверхности, обработанной средством для защиты древесины.
Особенно сильные повреждения наносят грибы — возбудители синевы. Благодаря своей способности прорастать сквозь неповрежденную пленку в саму древесину они повреждают не только дерево, но и пленку.
Как правило, плесень и водоросли не наносят такого сильного ущерба, как синева, просто портят только внешний вид древесины.
Уменьшить вредное воздействие позволяют средства по уходу, содержащие фунгициды.
Зачастую свой вклад в рост и развитие биологических организмов вносит присутствующая в воздухе грязь, которая содержит органические вещества. Оседая на поверхности, она служит источником питания для опасных микроорганизмов. Регулярная очистка (там, где это возможно) покрытия древесины снижает вероятность его поражения и разрушения.
web-Ext-Window-water-beading

Важность равномерной толщины пленки

Мы уже рассматривали важность толщины пленки с точки зрения защиты древесины от воды и УФ-излучения. Стоит отметить, что наилучшей защиты удается добиться только при правильном подборе средства с подходящей толщиной образуемой пленки.
Если же пленка нанесена неравномерно, в некоторых местах ее толщина будет слишком маленькой, что может привести к полному разрушению пленки.
Еще одной причиной разрушения пленки может стать конструкция элементов или неправильный состав средства. Этим факторам следует уделять особое внимание: округлять острые края, чтобы избежать образования тонкой пленки, правильно подбирать ингредиенты, чтобы обеспечить хорошую текучесть и однородную консистенцию средства и, соответственно, образуемой пленки.

Факторы, влияющие на защиту интерьерных поверхностей

Характеристики средств для защиты интерьерных деревянных поверхностей

Основное назначение интерьерных средств — обеспечивать и поддерживать привлекательность деревянных поверхностей.
Формула средства должна обеспечивать покрытию стойкость к физическим воздействиям (например, царапинам, ударам и истиранию), а также основным бытовым химическим веществам (например, горячей воде, алкогольным напиткам, маслам, жирам, чистящим средствам и т. д.).
При изготовлении интерьерных средств используют те же связующие вещества, что и для наружных поверхностей, но их, как правило, модифицируют для большей твердости.
Для оценки стойкости продукции к физическим и химическим воздействиям компания «АкзоНобель» использует комплексный набор тестов и соответствующее оборудование.

Подготовка поверхности

Средства для защиты интерьерных поверхностей, особенно лаки, должны обладать как эстетическими, так и защитными свойствами.
Добиться наибольшего эстетического эффекта можно только на очень гладких поверхностях. Поэтому их нужно тщательно подготовить, в частности выполнить качественную шлифовку необработанной древесины и предыдущего покрытия. Такой подход позволит не только добиться гладкости, но и обеспечить достаточную адгезию, чтобы обработанная поверхность была стойкой к физическим воздействиям, например истиранию.
При использовании широкослойной древесины твердых пород для создания гладкой пленки может потребоваться порозаполнитель.
Древесина многих пород склонна к набуханию после нанесения средств на водной основе. Это может выглядеть как выделение отдельных волокон или текстуры в целом. В некоторых случаях выделение текстуры может производить интересный эстетический эффект. Если же этот эффект не нужен, после нанесения первого слоя следует тщательно отшлифовать поверхность. Или можно один-два раза предварительно увлажнить древесину водой, а затем, после высыхания, провести шлифовку.

Влияние солнечного излучения

В то время как УФ-излучение в помещениях практически отсутствует, видимое излучение присутствует всегда. Само по себе оно может вызвать изменение цвета древесины, в основном ее потемнение. Это можно заметить по светлым пятнам на стенах или полу, которые остаются на месте картин или мебели, защищавших поверхность под ними от солнечного излучения. Этот эффект трудно предотвратить, но можно несколько смягчить, выбрав средства насыщенных цветов или используя специальные ингибиторы излучения или небольшие количества непрозрачных пигментов, например диоксида титана.

Использование средств на водной основе в помещениях

Традиционно для интерьерных поверхностей использовали сольвентные средства благодаря их хорошему растеканию, небольшому времени высыхания и отсутствию усиления текстуры. Однако сольвентные средства выделяют в атмосферу достаточно большое количество летучих и горючих растворителей, которые негативно влияют на здоровье человека и безопасность помещения, особенно при покрытии больших площадей, например панелей или пола. Для уменьшения негативного воздействия настоятельно рекомендуется использовать средства на водной основе, такие, как Pinotex Interior. Среди их преимуществ — незначительный запах, быстрое высыхание и возможность влажной уборки поверхностей.

web-0023276LG-Mosquito-Xyladeco

Видеоролики Pinotex

Предыдущая страница Следующая страница