Подготовка поверхности

 Шлифовка неотделанной древесины

Все столярные операции, независимо от того, с помощью какого инструмента они выполняются, оставляют на дереве после себя волнистую поверхность, которая становится ещё более очевидна, если изделие не шлифуется, а полируется.

Даже если поверхность обрабатывается с предельной осторожностью и с использованием правильно подобранных инструментов, первичная и вторичная механическая обработка всегда оставляет определённые неровности. Это вызвано тем, что древесина состоит из скопления клеток, которые на плоскости поверхности присутствуют в виде пиков различной высоты.

                    Идеальный профиль  ↓                                     Реальный профиль ↓

Рис 1.1 После того, как поверхность была подвергнута первичной обработке, реальный профиль поверхности древесины ещё не подходит для получения хороших результатов при окрашивании. Поэтому поверхность необходимо обработать абразивной бумагой для получения идеального профиля. 

После первичной обработки профиль поверхности древесины изменяется в зависимости от вида воздействия и используемых при этом инструментов. Для получения хорошего результата при окрашивании профиль поверхности необходимо изменить в зависимости от предназначения изделия: в случае мебели он должен быть более гладким, а, например, для оконных рам требования по подготовке поверхности менее жёсткие (см. рис. 1.1).

Гибкие абразивы (которые обычно называют шлифовальной бумагой) используются для подготовки поверхности древесины к окрашиванию. Эти абразивы действуют как режущий инструмент, который срезает с поверхности мельчайшие неровности. Их действие зависит от размера абразивных частичек и идентично работе ручных шлифовальных машинок.

Преимущества использования абразивной бумаги перед применением других инструментов очевидны, поскольку абразивные минералы на бумаге действуют как огромное множество мельчайших лезвий, которые быстро и в необходимом направлении удаляют излишки, выравнивая поверхность.

При подготовке деревянных изделий к окрашиванию с использованием абразивной бумаги можно выделить две различные операции. С их помощью поверхность необходимым образом выравнивают и придают ей окончательную гладкость.

Эти операции можно назвать так:

а) устранение неровностей поверхности после столярных операций;

б) сглаживание поверхности после устранения неровностей.

Устранение неровностей поверхности

Эта операция устраняет все метки, которые остались после режущих лезвий, все следы от вибрации инструментов, которые остались на древесине, все излишки клея и т.д. Во время этой операции также удаляется некоторый слой древесины, после чего изделие приобретает свои окончательные размеры. Для этих целей обычно используют абразивы из оксида алюминия зернистостью 60 или 80. Если шлифовка производится с помощью автоматических машинок, скорость движения плоскости с абразивной бумагой настраивается на 20-25 метров в секунду при скорости подачи самой машинки 5-6 метров в секунду. Для того чтобы удалить больше материала без использования более грубых абразивов, следует уменьшить скорость движения машинки, оставляя скорость шлифовальной плоскости без изменений.

Сглаживание поверхности

После операции удаления неровностей на поверхности появляются следы от абразивной бумаги, поскольку крупные зёрна оставляют на древесине бороздки, часто видимые даже невооружённым глазом. Поэтому перед окрашиванием изделия, его необходимо ещё раз прошлифовать с использованием абразивных материалов с более мелкими зёрнами (смотри раздел 4 следующей главы). Таким образом, все бороздки удаляют, срезая микроскопические неровности древесины абразивными зёрнами меньшего размера.

Как правило, операцию сглаживания поверхности выполняют с помощью последовательного двукратного использования бумаги различной зернистости: сначала шлифовку проводят бумагой с зернистостью на одну-две ступени меньшей, чем та, которая использовалась при удалении неровностей поверхности, а затем применяется бумага с ещё более мелким абразивом (например: для операции удаления неровностей использовалась бумага зернистостью 70-80, далее применялись абразивы с зерном 120 для предварительного сглаживания поверхности и с зерном 150 – для окончательного). На твёрдых не смолистых породах древесины для получения более гладкой поверхности можно использовать абразивы с более мелким зерном (например, 80-100 – для удаления неровностей, 150 для предварительного сглаживания и 180 для окончательного выравнивания поверхности). В обоих случаях при предварительном сглаживании поверхности удаляются бороздки оставшиеся после операции удаления неровностей, а при окончательном сглаживании удаляются последние самые мелкие следы. Для этих целей также обычно используются абразивы из оксида алюминия. Как уже было упомянуто, для мягких пород древесины (сосны, ели и т.д.), склонных забивать шлифовальную бумагу, используются абразивы зернистостью 120-150, а для твёрдых пород (дуба, каштана и т.д.) – зернистостью 150-180.

Для получения очень гладкой поверхности некоторые пытаются использовать ещё более мелкую бумагу, которая, однако, очень быстро забивается. Когда шлифовальная бумага забивается или изнашивается, она теряет свою режущую способность и вместо того, чтобы удалять неровности, начинает «полировать» поверхность, вызывая в будущем значительные трудности при впитывании морилки и нанесении лакокрасочного покрытия.

Абразивные материалы с редкой насыпкой меньше забиваются, но оставляют после себя поверхность невысокого качества и значительно быстрее изнашиваются. Поэтому необходимо очень внимательно подходить к выбору между абразивной бумагой с редкой и с плотной насыпкой. При сглаживании поверхности использование чрезмерно грубых, так же как и слишком мелких абразивов не рекомендуется.

Грубая шлифовка (удаление неровностей) при работе со шпонированными поверхностями не выполняется. Такие поверхности лишь шлифуют абразивной бумагой  зернистостью от 100 до 180. Для того чтобы предотвратить быстрое забивание шлифовальных лент на автоматических машинах, вызванное выступанием на поверхность клея, можно сначала проходить эти места отдельно, а затем шлифовать поверхность целиком.

Стадия сглаживания поверхности имеет особенно большое значение при работе с водоразбавимыми материалами. Материалы на основе растворителя не вызывают разбухания древесины и поднятия ворса, тогда как при использовании водных дисперсий эти дефекты очень явно проявляются. Поэтому в данном случае особенно важно очень тщательно произвести шлифовку, удалив все неровности, с использованием для последнего прохода бумаги зернистостью от 120 до 180 без чрезмерного давления на поверхность.

Необходимо подчеркнуть, что правильная подготовка поверхности перед окрашиванием, а также грамотный выбор абразивных материалов позволят значительно сократить трудности, возникающие при отделке, снизить расход материалов и улучшить внешний вид отделочного покрытия.

Шлифовка загрунтованной поверхности

После чистовой шлифовки неотделанной древесины она становится очень гладкой на ощупь, однако, если рассмотреть поверхность под микроскопом, можно заметить мельчайшие ворсинки, которые, принимая во внимание их размер, трудно увидеть или ощутить на ощупь. Поскольку они гибкие, их нельзя удалить шлифовкой.

Образование ворса можно сократить, если использовать качественные абразивные материалы с хорошей режущей способностью при небольшом давлении на поверхность. Однако даже в этом случае полностью предотвратить образование ворса не удастся. При нанесении первого слоя грунта ворс поднимается и становится твёрдым, в результате чего поверхность становится очень грубой и не гладкой.

Перед нанесением отделочного покрытия грунт необходимо прошлифовать, чтобы срезать закреплённый ворс и сгладить все неровности. После этого поверхность приобретает гладкость и является подготовленной для нанесения отделочного слоя. Наилучшего результата можно достигнуть, если использовать для шлифовки на этом этапе абразивные материалы зернистостью 280 – 360.

Некоторые виды отделки требуют нанесения и третьего слоя покрытия. Поэтому для получения качественной поверхности может потребоваться дополнительная операция шлифовки. Она предназначена не для придания поверхности гладкости, а главным образом для обеспечения адгезии последнего слоя отделочного покрытия. Шлифовка на данном этапе особенно важна, если после нанесения последнего слоя прошло много времени. Во время данной операции на поверхности создаются мельчайшие царапинки, с которыми последующее лакокрасочное покрытие имеет очень стабильную адгезию. Для этих целей обычно используются абразивные материалы зернистостью от 280 до 400.

Следует помнить, что при шлифовке лакокрасочных покрытий создаётся статическое электричество. Заряженные частицы находятся и на обрабатываемой поверхности и на шлифовальной пыли. Это приводит к двум следствиям:

- электростатические частицы на поверхности изделия во время окрашивания притягивают к себе пыль из воздуха, что портит внешний вид лакокрасочного покрытия

- электростатические частицы на шлифовальной пыли заставляют её налипать на абразивные материалы и оборудование, которые затем сложно очищать. Следует также помнить, что после сбора шлифовальной пыли в бункеры внутри могут возникать небольшие электрические разряды с искрами, которые могут привести к появлению огня.

Для шлифовки окрашенных поверхностей рекомендуется использовать антистатические абразивные материалы, поскольку это позволит избежать многих неудобств. Кроме того, скорость работы вытяжного вентилятора должна превышать скорость движения шлифовальной ленты.

  Оборудование для шлифовки древесины

Операции по удалению неровностей и шлифовке древесины, а также по шлифовке лакокрасочных покрытий обычно выполняются с помощью специального оборудования, которое перемещает абразивные материалы по обрабатываемой поверхности, освобождая оператора от утомительной работы. На рынке имеются автоматические шлифовальные установки и переносные электрические и воздушные машинки. Самые современные автоматические машины имеют встроенную компьютерную систему, которая отслеживает и отображает различные рабочие параметры процесса шлифовки. Они также могут быть оборудованы специальными роликами, по которым абразивная лента поворачивается, изменяя свою поверхность в зависимости от формы обрабатываемого изделия. Это очень сложное оборудование, которое подбирается и устанавливается в соответствии со специфическими запросами каждой компании. Мы не будем рассматривать эту тему в данной книге.

Однако мы рассмотрим в деталях особенности портативных машинок, которые из-за своей универсальности широко распространены. Существуют машинки с прямоугольной и круглой формой шлифовальной подошвы (см. рис. 1.2).

Рис 1.2 Ручные автоматические машинки по сравнению со шлифовкой вручную позволяют выполнять работу быстрее и получать поверхность, лучше подготовленную к последующим операциям отделки.

  Для удаления неровностей древесины и сглаживания поверхности обычно используют диски диаметром 4 – 7 мм и машинки со скоростью 10 – 12 тысяч колебаний в минуту. Это позволяет абразивам хорошо проникать в древесину и тщательно удалять материал с поверхности. В данном случае также необходимо использовать для первой обработки (удаления неровностей) абразивные материалы зернистостью 80 – 100, а для второй обработки (сглаживания поверхности) – зернистостью 120 – 180 для удаления следов от первой шлифовки.

Более мелкие абразивы (от 220 до 360) применяются для шлифовки окрашенных поверхностей, характеристики используемых при этом машинок также отличаются. При шлифовке лакокрасочных покрытий поверхность должна быть выровнена при удалении минимально возможного количества материала. Поэтому диаметр диска машинки должен быть меньше (2 – 2,5 мм), а скорость колебаний больше (18 – 20 тысяч в минуту). При соблюдении данных параметров абразив не так сильно проникает в обрабатываемую поверхность, что позволяет избежать проблемы прошлифовок лакокрасочного слоя и появления на поверхности бороздок, которые становятся заметны после нанесения отделочного покрытия.

В последние несколько лет появились машинки с эксцентричными дисками.

При шлифовке древесины и окрашенных поверхностей всегда появляется пыль. Поэтому система вытяжной вентиляции необходима даже при работе с портативными машинками. Обычно для удаления появляющейся в процессе шлифовки пыли машинки подсоединяют к установке, создающей вакуум. Преимущества такой системы очевидны. Особенно это касается здоровья оператора, повышения чистоты рабочего места и увеличения срока службы абразивных материалов.

  Несколько рекомендаций по правильной подготовке поверхности

Дефекты подготовки поверхности, вызванные плохим качеством абразивных материалов или использованием чрезмерно изношенных абразивов, довольно трудно устранить в процессе окрашивания. Для этого требуются огромные затраты времени и лакокрасочных материалов. С другой стороны, шлифовальные материалы являются необходимым производственным инструментом и потому должны выбираться и храниться с тем же вниманием, какое обычно уделяется другим инструментам, используемым на производстве. Вместо снижения стоимости чрезмерная экономия при покупке абразивных материалов на практике часто приводит к снижению экономической эффективности производственного процесса, поэтому очень важно работать с высококачественными и эффективными абразивными материалами.

Следует помнить, что при шлифовке неотделанной древесины изношенными или низкокачественными абразивными материалами из-за различной твёрдости осенних и весенних годовых колец  подчёркивается рельеф поверхности, которая становится неровной. Этот дефект нельзя скрыть при окрашивании.

Шлифовка абразивными материалами одинаковой зернистости, но различных производителей, может дать как превосходный, так и очень низкий результат. Достаточно, чтобы шлифовальный материал имел лишь несколько более крупных абразивных гранул, чтобы на обрабатываемой поверхности появились заметные бороздки.

Если поверхность после шлифовки становится блестящей, это означает, что она была не прошлифована, а приглажена. Причиной этого могут послужить изношенные абразивные материалы, чрезмерно мелкая зернистость или слишком большая скорость подачи детали. В данном случае при последующей отделке, когда приглаженный ворс опять поднимется (что особенно заметно при работе с водоразбавимыми ЛКМ), можно столкнуться с проблемами плохой абсорбции морилки с появлением на поверхности пятен или плохой адгезией лакокрасочного покрытия.

Чтобы поддерживать абразивные материалы в рабочем состоянии при работе на автоматических машинах, очень важно, чтобы в верхней части машины, где шлифовальная лента натягивается валиком, было установлено устройство для обдува ленты. Обдув сжатым воздухом позволяет удалять во время работы пыль от шлифовки и поддерживать машину в чистом виде. Это также уменьшает склонность абразивных лент к забиванию, повышает эффективность их действия и продлевает срок службы.

Древесину необходимо шлифовать при минимально возможном давлении на поверхность. При использовании автоматических машин этот параметр определяется силой тяги, которая отражается на амперметре. Чем больше сила тяги, тем больше усилие, и тем большее давление оказывается на поверхность.

Древесину необходимо окрашивать непосредственно после шлифовки, чтобы не допустить попадания на поверхность грязи или выделения из древесины веществ, способных вступать в реакцию с лакокрасочными материалами. То же самое относится и к промежуточной шлифовке между двумя слоями лакокрасочного материала. Если после шлифовки перед окрашиванием прошло слишком много времени, операцию шлифования рекомендуется повторить.

При шлифовке водоразбавимых или термопластичных лакокрасочных покрытий, скорость движения абразивной ленты не должна превышать 5 метров в секунду. Это позволит предотвратить чрезмерный нагрев (что происходит при более высокой скорости), побеление шлифовальной пыли и быстрое забивание ленты.

  Заключение

Подготовка поверхности является очень тонкой операцией, которая оказывает влияние на весь последующий процесс отделки. Поэтому к данному этапу следует относиться с большим вниманием, используя подходящие абразивы и оптимальные настройки оборудования. Следует помнить, что хорошая подготовка поверхности значительно облегчает последующие операции шлифовки и позволяет получить более привлекательную поверхность, экономя при этом лакокрасочные материалы. Это приводит к финансовым и экологическим преимуществам. И напротив, плохая подготовка поверхности может оказать необратимое отрицательное воздействие на процесс отделки.

Абразивные материалы

В предыдущей главе мы рассказали, что абразивные материалы, используемые для удаления неровностей и сглаживания древесины, а также для шлифовки лакокрасочных покрытий, называют гибкими абразивами, чтобы отличать их от твёрдых абразивов (точильных камней). Их также неверно называют шлифовальной бумагой. В действительности абразивные материалы представляют собой настоящий режущий инструмент, гибкость которого обеспечивается подложкой, на которой закреплены абразивные частицы. Шлифовальные материалы состоят из основы (роль которой играет ткань, бумага или их комбинация), к которой посредством клеящего состава прикреплены гранулы абразивного материала (см. рис. 1.1).      

  Абразивные частицы→

                     Связующее→

                    Основа→

 Рис. 1.1 - Гибкие абразивы состоят из основы, на которую для удержания абразивных гранулнанесено связующее (клеящее вещество). После того, как на основу насыпаются абразивные частицы, для лучшего их закрепления наносится еще один слой связующего. Абразивные гранулы обычно насыпают с помощью электростатики, что позволяет гранулам располагаться равномерно.

Минеральные абразивы

Именно минеральные абразивы оказывают режущее действие. В зависимости от  происхождения их можно разделить на натуральные и синтетические. Вот некоторые из натуральных абразивов:

-  наждак, состоящий из матовых синевато-чёрных гранул, режущие грани которых имеют форму тупых углов. Это очень долговечный абразив (см. рис. 1.2,а).

-  кремний, известный также как кварц или кремень. Представляет собой серо-белые призматические кристаллы с остроугольной режущей гранью. Это самый дешёвый абразивный минерал и обычно используется для изготовления шлифовальной бумаги для непрофессиональных потребителей (см. рис. 1.2,b).

-  гранат, который при использовании в качестве абразива имеет гранулы неправильной геометрической формы. Его кристаллики привлекательного коричневато-жёлтого цвета являются твёрдыми и хрупкими и имеют режущую грань неправильной формы (см. рис. 1.2,с).

  a) наждак, b) кремний, c)гранат.

Натуральные минеральные абразивы сейчас не очень широко применяются для изготовления шлифовальных материалов, используемых в деревообрабатывающей промышленности. Отличная твёрдость синтетических абразивных гранул, их способность долго сохранять режущую способность и высокая эффективность воздействия позволили последним почти полностью заменить натуральные абразивы.

 Основные виды синтетических абразивных минералов

- оксид алюминия (корундум), который состоит из долговечных, стойких к износу кристаллов с острой режущей гранью неправильной формы. Этот минерал изготавливают в электрических печах при температуре около 2000⁰С. Это один из наиболее широко используемых минералов. При использовании он способен противостоять высокому давлению и обеспечивать глубокое проникновение в материал. По сравнению с карбидом кремния он имеет меньшую режущую способность, но обладает лучшей стойкостью. Кристаллы из оксида алюминия обычно используются, когда требуется обеспечить высокую скорость движения шлифовальной ленты. Почти всегда для этих минералов используют метод редкой насыпки, что позволяет повысить эффективность их применения (см. рис. 13.3,d). Существуют различные типы оксида алюминия, среди которых выделяют обычный тип и тип высокой очистки. Оба из них используются для выравнивания древесины. Оксид алюминия высокой очистки более хрупкий, но зато обладает большей твёрдостью. Недавно были разработаны новые типы этого минерала, такие как циркон и керамический оксид алюминия. Эти абразивные минералы первоначально использовались в металлургической промышленности, но иногда они применяются и в деревообработке, когда необходимо провести работу по удалению больших неровностей на поверхности древесины, например, в мощных и высокоскоростных автоматических шлифовальных машинах и особенно при обработке очень твёрдых пород древесины.

- карбид кремния, состоит из несимметричных стекловидных кристаллов с очень острой режущей гранью. Этот минерал очень твёрдый и хрупкий. Во время работы кристаллики ломаются, и на месте разломов появляются новые режущие грани. Это позволяет удалить большое количество материала без проблем с забиванием шлифовальной ленты. Карбид кремния получают в электрических печах. Твёрдость этого минерала можно сравнить с твёрдостью алмаза. Ввиду особой формы абразивных гранул, определённой их хрупкости и наличия очень острой режущей грани минералы из карбида кремния обычно используются, когда оказываемое на них воздействие не слишком велико, т.е. главным образом для шлифовки лакокрасочных покрытий (см. рис. 1.3).

d) оксид алюминия, e)карбид кремния

Рис. 1.3 Схематическое изображение двух синтетических абразивных минералов

Абразивные минералы представляют собой настоящий инструмент, который позволяет удалить неровности поверхности древесины, сгладить её и отшлифовать лакокрасочное покрытие, поскольку каждая гранула удаляет мельчайшую часть материала.

Из приведённой выше информации становится, очевидно, что огромную важность имеет не только правильный выбор зернистости шлифовальных материалов (поскольку от этого зависит количество удаляемого материала), но также тип используемых абразивных минералов (поскольку это характеризует качество шлифовки).

Связующие

Абразивные минералы крепятся к основе посредством двойного слоя связующего: первый слой удерживает гранулы на основе, а второй – связывает их между собой. Связующие также могут быть природного происхождения (животный клей) или искусственного синтеза (смолы).

В зависимости от степени прочности, которой должен обладать абразивный материал, возможны следующие комбинации связующих:

1)      клей +клей

2)      клей + смола

3)      смола + смола

Первая комбинация предполагает использование для обоих слоёв животного клея. Этот тип связующего первым появился в производстве абразивных материалов. Абразивы, сделанные на основе животного клея, обладают максимальной первоначальной режущей способностью и позволяют получить лучший результат, но они очень восприимчивы к влаге и нагреву, который происходит при механической шлифовке. По этим причинам данный тип связующего, как правило, используется при производстве абразивов для ручной шлифовки, где механический износ и нагрев поверхности не очень высоки.

Вторая комбинация включает в себя использование животного клея в качестве первого слоя связующего, наносимого непосредственно на основу, и использование искусственной смолы в качестве верхнего слоя связующего. Это позволяет сочетать превосходную эластичность абразивного материала, которую обеспечивает слой животного клея, с хорошей влаго- и тепло стойкостью, которую обеспечивает синтетическая смола.

Третья комбинация предполагает использование для обоих слоёв синтетической смолы. Такой способ крепления гранул к основе даёт очень высокую стойкость к механическому износу, высокой температуре и влаге. Абразивный материал, сделанный с использованием двух слоёв феноловой смолы, нанесённых на ткань из полиэфирного волокна, становится полностью влагостойким. Таким абразивным материалом можно работать, полностью погрузив его в воду или другую жидкость.

Поверх второго слоя связующего иногда наносятся специальные продукты, обеспечивающие дополнительные свойства при трении. Примером такого вещества может служить стеарат цинка, выступающий в качестве сухой смазки. Он снижает трение и уменьшает нагрев поверхности, предотвращая, таким образом, размягчение лакокрасочного материала. Это означает, что шлифовальная бумага меньше забивается, и, следовательно, дольше служит.

Основа шлифовальных материалов

Абразивные гранулы могут быть прикреплены к основе следующих видов:

-          бумага

-          ткань

-          волокно

-          смешанная основа, состоящая из различных комбинаций

Бумажная основа должна обладать высокой надёжностью по отношению к механическим воздействиям. Её классифицируют в зависимости от веса на квадратный метр и обозначают буквами, которые печатают на обратной стороне. Классификация бумажной основы по весу была разработана FEPA (Federation Europeenne des fabricants de Produits Abrasifs – Федерация Европейских производителей абразивных материалов). Данная классификация представлена в таблице.

Классификация бумажных основ

Бумага является самой дешёвой основой абразивных материалов и используется для этой цели во всех возможных случаях.

Тканая основа намного более прочная, чем бумажная. Она также классифицируется по весу и гибкости. Наиболее часто для изготовления абразивных материалов применяются хлопковая ткань и искусственный шёлк. В обоих случаях ткань может быть пропитана полиэфирной смолой, когда требуется большая стойкость и непроницаемость основы. Классификация представлена в таблице.

Классификация тканых основ

Тканая основа типа J используется для обработки торцов и профилированных частей. Основа с индексом X, твёрдая и стойкая к износу, как правило, используется для выполнения тяжёлых работ. Основы W и Y применяются, когда требуется большая эффективность и долговечность абразивных материалов, например, при шлифовке панелей в промышленных условиях. При выборе абразивных материалов на тканой основе всегда необходимо отдавать предпочтение абразивам с наиболее твёрдой подложкой, поскольку это облегчает операцию шлифования. Твёрдость основы часто находится в прямой зависимости от её долговечности. Когда требуется высокая эффективность и стойкость к внешним воздействиям, необходимо выбирать комбинированную основу, состоящую из ткани и бумаги.  

Комбинированная основа обладает большей прочностью по сравнению с бумажной основой и используется для шлифовки, когда нужна не гибкая и не чувствительная подложка. Например, такой тип основы применяется на высоких абразивных лентах, предназначенных для шлифовки плоских панелей в промышленных условиях. Этот же тип основы используется при циклёвке и шлифовке полов.

Ещё раз подчеркнём, что выбор подложки, на основе которой изготовлен абразивный материал, зависит от типа шлифовальной машинки, от обрабатываемой поверхности (древесина или лакокрасочное покрытие) и от формы изделия.

Лёгкая бумага типов А, В и С достаточно эффективна для ручной шлифовки, включая работу колебательными и вращательными ручными машинками, поскольку стойкость к разрыву имеет в данном случае меньшее значение.

Такая же лёгкая бумага может использоваться и для машинной шлифовки окрашенных поверхностей при условии движения шлифовальной ленты на низкой скорости.

Бумага с большим весом и эффективностью должна выбираться для других операций машинной шлифовки.

Тип поверхности также важен при выборе подложки абразива: основа шлифовального материала не должна быть слишком жёсткой при работе с лёгкой пористой древесиной, поскольку бороздки и царапинки от шлифовки в этом случае будет трудно удалить.

И, наконец, следует помнить, что жёсткая тканая основа используется для грубой обработки плоских поверхностей, тогда как гибкая тканая подложка применяется для шлифовки торцов и профилированных частей.

Очень важной характеристикой основы абразивных материалов, является характер соединения двух краёв шлифовальной ленты. На месте стыка не должно быть никаких неровностей, поскольку это может привести к появлению на обрабатываемой поверхности механических дефектов. Эта характеристика также определяет качество абразивного материала.

И, наконец, существуют подложки из нейлонового волокна, на основе которых изготавливают специальные абразивные материалы, такие как скотч-брайт или биа-текс, которые мы рассмотрим далее.

Зернистость

Сырьё для производства абразивных частиц представляет собой огромные блоки, которые измельчаются до гранул различного размера. Затем полученные гранулы делят в зависимости от их размера. Зернистость шлифовального материала определяется размером абразивных частиц.

Если быть более точными, зернистость означает количество отверстий на один квадратный дюйм в сите, используемом для отделения гранул определённого размера от других.

Сито для отделения крупных зёрен имеет небольшое число отверстий на один квадратный дюйм. В данном случае отверстия имеют большой диаметр, и соответственно удерживают только крупные зёрна. Чем выше номер зернистости, тем меньше размер гранул. На рынке имеются абразивы с зернистостью от 120 до 1200.

Классификация гранул проводится в соответствии с Европейской шкалой, разработанной FEPA, или в соответствии с американским стандартом. При классификации по стандарту FEPA на обратной стороне абразива перед номером, обозначающим зернистость, ставится буква «Р» (например, Р 180). Начиная от зернистости Р 220 и выше Европейская шкала совпадает с американской, хотя при одинаковом указываемом номере зерна размер абразивных гранул может несколько различаться.

Согласно всему вышесказанному, абразивы с грубым зерном (например, Р 100) состоят из гранул большего размера, чем мелкозернистые абразивы (например, Р 280), и, следовательно, способны снимать с поверхности более крупные неровности. Это означает, что за одинаковое время работы абразивы с крупным зерном удалят больше материала. Однако после этого поверхность становится более грубой, поскольку грубые абразивные гранулы оставляют на поверхности древесины более глубокие бороздки. При необходимости эти бороздки можно удалить, если прошлифовать поверхность абразивным материалом с более мелкой зернистостью, а затем с ещё более мелким размером абразивных частиц и т.д.

Однако всегда необходимо помнить, что переход от одной зернистости к другой должен быть постепенным. Хорошую поверхность нельзя получить, если, например, сразу от шлифовки зерном 80 перейти на зерно 180. Все размеры абразивных частиц можно эмпирически поделить на пять групп:

-          самые мелкие (от 1200 до 4000)

-          мелкозернистые (360, 320, 280)

-          среднезернистые (240, 220, 180)

-          крупнозернистые (150, 120, 100)

-          самые крупные (80, 60, 40).

Крупные и самые крупные зёрна используются для черновой шлифовки заготовок, а остальные группы применяются для шлифовки неокрашенных изделий и лакокрасочных покрытий. Для абразивных гранул очень важна однородность размера, поскольку это поможет предотвратить появление на обрабатываемой поверхности бороздок различной глубины. Этот дефект может стать очевидным на стадии чистовой шлифовки древесины.

Условия производства, выбор сырья и контроль качества, осуществляемый во время производственного процесса, - все эти параметры могут значительно различаться от одной марки абразивных материалов к другой. Поэтому шлифовальные материалы одного и того же вида, изготовленные различными производителями, могут продемонстрировать при использовании совершенно различные результаты.

Плотность насыпки

Существует два типа насыпки, которые различаются количеством абразивных гранул на единицу площади (см. рис. 1.4). Насыпка бывает:

-          редкая

-          плотная

Рис. 1.4 - Слева: абразивный материал с плотной насыпкой. Этот вид хорошо подходитдля операций, где забивание материала шлифовальной пылью не является проблемой и для всех ситуаций, когда требуется получить поверхность очень высокого качества. Абразивный материал с редкой насыпкой. Также производятся шлифовальные материалы со средней насыпкой, которую производители называют также "дифференциальной". В любом случае плотность насыпки варьируется у различных производителей: процент укрытия основы абразивного материала может составлять от 30 до 60%. Равномерность распределения гранул по поверхности (отсутствие скоплений абразивных частиц и мест, совсем их не содержащих) является отличительным признаком высококачественных абразивных материалов.

При плотной насыпке гранулы расположены очень близко друг к другу (укрывистость 100%), а при редкой насыпке они находятся на некотором расстоянии друг от друга (укрывистость 50-70%). В зависимости от типа насыпки на единицу площади приходится различное количество абразивных гранул.

Этот факт наряду с зернистостью теоретически влияет на эффективность работы абразивного материала: за одинаковый промежуток времени при одинаковой зернистости материал с плотной насыпкой должен удалить большее количество обрабатываемой поверхности, чем материал с редкой насыпкой. В действительности, когда речь идёт о шлифовке смолистой поверхности или термопластичного материала, удалённые частички имеют тенденцию забивать шлифовальный материал, значительно снижая эффективность действия абразива с плотной насыпкой.

Редкая насыпка сводит до минимума потери режущей способности по этой причине, и поверхность абразивного материала остаётся пригодной к работе в течение большего времени, а, следовательно, она способна удалить большее количество материала.

Вообще говоря, использование абразивных материалов с редкой насыпкой лучше ограничить подготовкой неотделанной древесины, поскольку материалы с плотной насыпкой позволяют получить более однородную поверхность, и, следовательно, их предпочтительнее использовать для промежуточной шлифовки окрашенных поверхностей. Для недопущения забивания шлифовальных материалов на стадии обработки окрашенной поверхности можно использовать специальный абразив из оксида алюминия с редкой насыпкой. В этом случае полученная при шлифовке мельчайшая пыль оксида алюминия сразу удаляется из промежутков между абразивными гранулами, в отличие от шлифовальных материалов на основе карбида силикона. Поскольку режущие грани минералов оксида алюминия меньше, чем у карбида силикона, при одинаковой используемой зернистости бороздки на поверхности древесины получаются меньше, а значит, и поверхность выглядит более привлекательно.

 Как правильно хранить абразивные материалы

 Абразивные материалы, особенно изготовленные на бумажной или хлопковой основе, очень хорошо впитывают в себя влагу. Поэтому при их хранении, особенно если оно длится в течение долгого времени, необходимо соблюдать определённые правила. Хранение не должным образом может привести к порче связующего, деформированию, хрупкости и недолговечности шлифовального материала. И основа абразива и клеящие вещества для  крепления гранул, чувствительны к климатическим переменам. Чрезмерная влажность, например, делает некоторые виды клея мягкими, приводя к забиванию поверхности, порче абразивных гранул и деформации формы. Повышение или понижение уровня влажности также может привести к измерению размеров основы – деформированию (см. рис. 1.5).

                                         Слишком влажно                                Слишком сухо

Лучший температурный режим для хранения абразивных материалов – от 18⁰ до 22⁰С при влажности воздуха 50-70%. При превышении указанных параметров материал может впитать в себя влагу из воздуха, и это ослабит стабильность клея, использованного для крепления гранул к основе. По этой же причине абразивы не должны храниться в контакте с цементным полом или рядом с влажной стеной. Эти условия могут спровоцировать впитывание влаги только одной стороной, что приведёт к деформации или разрыву материала во время использования.

Когда воздух слишком сухой, абразивный материал отдаёт влагу, становится хрупким и легко рвётся. Клеящая способность связующего часто ослабевает в таких условиях. Не храните абразивы рядом с отопительными приборами или при прямом воздействии солнечного излучения.

Закрытые коробки со шлифовальными материалами должны располагаться на стеллажах так, чтобы воздух мог свободно циркулировать вокруг них. После того, как материал единожды достали из упаковки, его подвешивают на специальной опоре и помещают внутрь груз, чтобы слегка натянуть шлифовальную ленту.

Рекомендации по правильному использованию абразивных материалов

Перед установкой абразивной ленты в шлифовальную машину необходимо убедиться, что её края находятся в безупречном состоянии. Небольшие надрывы или трещинки нужно удалить, срезав ножницами узкую полоску по всей окружности. Если этого не сделать,  даже небольшой надрыв или трещинка могут привести к полному разрыву шлифовальной ленты уже через несколько оборотов.

Перед тем как начать работу необходимо убедиться, что лента правильно подготовлена к использованию. Если между складом для хранения абразивных материалов и местом установки шлифовальной машины имеется большая температурная или влажностная разница, рекомендуется за 24 часа до начала работы поместить ленту рядом с машиной для акклиматизации в рабочей среде.

Ослабьте натяжение ленты в машине, если её не предполагается использовать в течение долгого времени.

Специальные абразивные материалы

Один из специальных видов абразивных материалов, который приобрёл в последнее время большую популярность в деревообрабатывающей отрасли, представляет собой синтетическое нетканое волокно, пропитанное абразивными гранулами посредством электростатического метода, который позволяет распределить их максимально равномерно (см. рис. 1.6).

Абразив

  Смол

Волокно

Этот материал, который предлагается для ручной работы, ручных портативных машинок,  небольших шлифовальных станков и стационарных установок, прекрасно подходит для обработки фигурных поверхностей, где другие абразивы с менее гибкой основой не подходят.

Этот специальный гибкий абразив (3М «Скотч-брайт» или Norton «Биа-текс»), как правило, используется для шлифовки окрашенных поверхностей или для удаления ворса при чистовой обработке древесины.

В среднем его режущая способность уступает традиционным абразивам, но зато благодаря своей структуре он не забивается и служит очень долго.

Заключение

Как уже было много раз упомянуто в данной главе, абразивные материалы необходимо рассматривать как режущий инструмент. Их необходимо заказывать и содержать с большим вниманием. При выборе надо тщательно анализировать соотношение цена/качество.

Изношенные абразивные материалы не должны разрезаться на маленькие кусочки для дальнейшего использования, как часто происходит: это позволит сэкономить на материале, но, поскольку абразив больше не обладает хорошей режущей способностью, приведёт к значительному снижению производительности оператора и плохому качеству обработанной поверхности.

Даже при одном типе основы и используемого связующего, при одинаковом типе и зернистости абразивных минералов продукция а, следовательно, и её свойства значительно различаются в зависимости от производителя. Этот факт также необходимо принимать во внимание при оценке цены абразивного материала.