автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Формирование декоративно-защитных текстурированных покрытий древесины

г

«V

На правах рукописи

\

Сетямина Ир1ша Петровна

ФОРМИРОВАНИЕ ДЕКОРАТИВНО-ЗАЩИТНЫХ ТЕКСТУРИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ ДРЕВЕСИНЫ

05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатывающих

производств, дренесиноведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ- 1997

На правах рукописи

Сетямина Ирина Петровна

ФОРМИРОВАНИЕ ДЕКОРАТИВНО - ЗАЩИТНЫХ ТЕКСТУРИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ ДРЕВЕСИНЫ

05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатывающих производств, древесиноведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ - ПЕТЕРБУРГ - 1997

Работа выполнена на кафедре механической технологии древесины древесных материалов Санкт - Петербургской лесотехнической академии.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Онегин В.И.

Научный консультант - кандидат технических наук,

доцент Черных А.Г.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Ясинский B.C. - кандидат технических наук, Щедро Д.А.

Ведущая организация - АООТ МКО " Севзапмебель"

Защита состоится 1997 года в часов на

заседании диссертационного совета Д 063.50.01 Санкт - Петербургской лесотехнической академии ( 194021, С-Петербург, Институтский пер.,5, главное здание, зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан /S f^e^^t, 1997 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Аяисимов Г.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Переход к рыночным отношениям ставит перед деревообрабатывающей промышленностью ряд новых, проблем, в том числе, перевооружение производства на баге его интенсификации, развитие конкуренции, насыщение потребительского рынка, расширение ассортимента выпускаемой продукции. Эта проблемы нельзя решить без внедрения в промышленность высокоэффекпшных технологий на базе новых экологически безопасных материалов. Разработка новых лакокрасочных материалов, водоэмульсионных, порошковых красок, а также составов, не содержащих летучих компонентов, способствует решению проблемы охраны окружающей среды.

Формирование декоративно-защитных текетурированных покрытий на древесине и древесных материалов с применением новых лакокрасочных композиций представляет собой сложный комплекс физико-химических изменений з адгезирозанном слое, поэтому разработка новых более эффективных технологических режимов отделки невозможна без учета поверхностных свойств исходных материалов: подложки, лакокрасочной композиции и модифицирующей добавки.

Вместе с тем, растущий интерес к использованию лакокрасочнык веществ с модифицирующими добавками для формирования текетурированных покрытий иногда приводит к попыткам их использования без должного обоснования рациональности выбранного материала, метода нанесения, технологических режимов формирования покрытий. •Экспериментальные исследования показывают, что простой перенос режимных факторов на новый комплекс исходных материалов без учета механизма проявления специальных эффектов невозможен для получения декоративно-защитных текетурированных покрытий вследствие различных условий пленкообразования.

Решение этих проблем может быть достигнута посредством модификации новых лакокрасочных материалов. Специальные

узорообрззующие добавки, вводимые в лаковые составы, позволяют не только улучшить технологические и декоративно-защитные свойства покрытий, но и создать специальные эффекты, основанные на цветовом дизайне и зрительном восприятии.

Таким образом, решение задачи формирования декоративно-защитных текстурированных покрытий краской ВД-ВА-27 А на древесных подложках с узорообразующими добавками будет соответствовать современным требованиям развития деревообрабатывающей промышленности.

На основании вышесказанного, тема данной работы является актуальной и вызывает интерес в плане теоретических и экспериментальных исследований.

Цель работы. Создать технологию высокодекоративных текстурированных покрытий на древесных подложках на основе воднодисперсионной краски, модифицированной узорообразующими добавками.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- раскрыть основные закономерности формирования текстурированных покрытий воднодисперсионными лакокрасочными материалами, модифицированными узорообразующими добавками;

- исследовать технологические свойства воднодисперсионной краски и влияние алюминиевого пигмента на условия формирования текстурированных покрытий;

- разработать оптимальную лакокрасочную композицию на основе воднодисперсионной краски с узорообразующими добавками для получения декоративно-защитного текстурированного покрытия на древесных подложках;

- исследовать влияние параметров нанесения модифицированных лакокрасочных материалов при наливе на свойства получаемых покрытий;

- разработать рациональные режимы формирования текстурированного декоративно- защитных покрытий.

- определить технико-экономическую эффективность выполненных исследований.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Поскольку формирование декоративно-защитных текстурированных покрытий представляет собой комплекс физико-химических изменений системы, то периметр образования новой границы раздела поверхность подложки - воздух - лакокрасочный материал происходит за счет самопроизвольного уменьшения поверхностной энергии и формирования дискретного поверхностного слоя.

2. Необходимым условием формирования лакокрасочного покрытия является адгезионное взаимодействие поверхности подложки с лакокрасочным материалом, характеризующееся смачиванием и растеканием. Течение в поверхностных слоях жидкого лакокрасочного материала, вызываемое градиентом поверхностного натяжения влияет на устойчивость пленок; в зависимости от условий и природы компонентов устойчивость пленок может уменьшаться или увеличиваться.

3. Применение узорообразующей добавки определяется ее способностью повышать поверхностное натяжение лакокрасочной системы. Увеличение градиента поверхностного натяжения системы подложка лакокрасочный материал способствует уменьшению устойчивости пленки, что ведет к разрыву сплошности лакокрасочного материала и открытию грунтованного фонового слоя.

Новизна исследований и научных результатов

Для получения покрытий древесины и древесных материалов с высокодекоративным текстурированным эффектом в воднодисперсионные краски вводится модифицирующая добавка в виде алюминиевого пигмента, способствующего изменению градиента поверхностного натяжения системы лакокрасочный материал - подложка.

Разработана оптимальная лакокрасочная композиция на основе воднодисперсионной краски и алюминиевого порошка для получения текстурированных покрытий на древесных подложках. Установлено влияние количества вводимого алюминиевого пигмента на свойства воднодисперсионной краски.

Разработаны режимы и технологический процесс формирования декоративно-защитных текстурированных покрытий на древесине и древесных подложках воднодисперсионными красками, модифицированными

узорообраэующими добавками.

Обоснованность выводов и рекомендаций.

Достоверность предположений и выводов подтверждается совпадениями результатов теоретических и экспериментальных исследований. Выводы теоретического плана базировались на результатах математическою анализа существа проблемы. Полученные в результате теоретических исследований зависимости согласуются с положениями таких основополагающих наук как физика-химия поверхностных явлений, математическое моделирование и физико-математические процессы.

Результаты экспериментальных исследований контролировали по характеру зависимостей, полученных в результате обработки экспериментальных данных, достоверность подтверждается результатами фоторегестрации.

Регрессионные модели достаточно точно воспроизводят описываемые явления, а их адекватность подтверждается в соответствии с общепринятыми методиками.

Значимость результатов исследований для науки и практики

В диссертации обобщены теоретические сведения о процессе формирования декоративных текстурированных покрытий методом налива, определены общие закономерности и обоснованы факторы, определяющие декоративность лакокрасочных покрытий.

Проведены теоретические исследования самопроизвольного уменьшения площади контакта краски на древесной подложке при нанесении ее в виде сплошного жидкого слоя методом напива. Разработана модель стекания краски, адекватно описывающая процесс образования дискретного слоя покрытия.

Разработаны рекомендации по выбору рациональных лакокрасочных композиций и режимных параметров метода налива для формирования покрытий с высокодекоративной текстурированной поверхностью на древесине и древесных материалах.

Место проведения. Работа выполнена на кафедре механической технологии древесины и древесных материалов Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Лабораторные и экспериментальные исследования проводились в лаборатории отделки древесины кафедры Технологии деревообработки Братского индустриального института.

Апробации работы. Основные положения диссертации, отдельные ее разделы декларировались на:

ежегодных научно-технических конференциях по итогам НИР Братского индустриального института в 1992, 1993, 1994, 1995, 1997 гг,

- научно-практической конференции "Жилище и человек" в рамках международной выставки "Жилище-94" (Братск-1994г.).

Публикации. По исследуемой проблеме опубликовано 9 научных работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,

шести разделов, заключения, библиографического списка из ЩВ наименований и Приложений.

Основной текст диссертации изложен на страницах машинописного текста. В работе имеется рисунков.**"и ^¿таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, указана цель диссертационного исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и значимость работы.

Первый раздел рассмотрено состояние и перспектива . развития технологии декоративно- защитных и имитационных покрытий древесины и древесных материалов.

В настоящее время широк интерес потребителя к декоративным и имитационным покрытиям , с "новыми зрительными эффектами" и будет в дальнейшем все возрастать; при этом создание декоративно- защитных покрытий будет осуществляться, как с использованием широко известных лакокрасочных материалов, так и с привлечением новых лакокрасочных композиций, в силу их экономичности, экологической безопасности, что приведет в конечном счете к вытеснению традиционных ЛКМ; поэтому выявление механизма с привлечением новых ЛКМ для получения декоративных текстурированных и имитационных покрытий на древесине и древесных материалах весьма актуально.

В настоящее время все большее применение в технологии декоративно-защитных текстурированных покрытий находят экологически безопасные лакокрасочные материалы воднодисперсионного типа.

Большинство ранее проводимых исследований в области формирования покрытий методом налива было направлено на изучение особенностей гидродинамических, термодинамических процессов, динамики процесса для получения качественных, бездефектных покрытий и устранения таких явлений как возникновение пузырьков воздуха , разрывов сплошности покрытия; одним из наиболее перспективных направлений является использование этих эффектов для формирования имитационных и декоративно - защитных текстурированных покрытий на. древесине и древесных материалах.

В результате анализа состояния вопроса было установлено, что для формирования текстурированных декоративно-защитных покрытий воднодисперсионными , необходимо подобрать оптимальную лакокрасочную композицию, разработать технологический режим получения декоративного покрытия. Для достижения поставленной в диссертации цели, потребовалось решить следующие задачи: исследовать возможность совмещения процесса

окраски на пентафталевой и нитроцеллюлозной подложках; исследовать реологические и термодинамические свойства краски и влияния количество наполнителя на условия формирования и декоративные свойства получаемых покрытий; разработать математическую модель процесса формирования текстурированных декоративно-защитных покрытий; провести практическую апробацию результатов работы и определить технико- экономическую эффективность выполненных исследований.

Во втором разделе рассмотрены теоретические исследования

закономерностей создания текстурированного декоративно-защитного слоя на поверхности фонового покрытия.

Процесс нанесения жидкого лакокрасочного материала методом налива происходит по принципу вытягивания пленки из зоны контакта свободно падающей завесы с поверхностью подложки. После нанесения жидкого адгезированного слоя происходит триединый процесс: смачивание поверхности подложки, растекание лакокрасочного материала и отверждение. При этом необходимым условием реализации адгезионного контакта движущейся поверхности подложки с жидкостью, является смачивание ее поверхности детали и растекание в процессе формирования покрытия. Сопротивление процессу растекания складывается из двух частей: кинетического сопротивления, обусловленного поверхностными силами смачивания, и гидродинамического, вызываемого инерционными силами и силами вязкого ( внутреннего) трения в объеме жидкости. После выхода подложки из зоны нанесения лакокрасочный материал сохраняет текучесть, что способствует перераспределению его под действием поверхностных сил.

Течение в поверхностных слоях, вызываемое градиентом поверхностного натяжения - это проявление. эффекта Марангони. В частности эффект Марангони влияет на устойчивость пленок; в зависимости от условий и природы компонентов устойчивость пленок можно увеличивать или уменьшать. Физическая сущность этого явления заключается в возникновении ньютоновского течения в межфазном поверхностном слое ( подложка -

жидкость ) за счет касательных напряжений, вызываемых градиентом поверхностного натяжения. .

т = ста /с1х ' (1)

где Т - касательные напряжения сдвига ;

Ос1 I дХ - градиент поверхностного натяжения в направлении движения жидкости.

Для прогнозирования возникновения нарушения сплошности жидких адгезированных пленок, а также выбора грунтовочного слоя для получения двухосновного текстурированного покрытия используем уравнение, содержащее только термодинамические параметры системы:

Ст-г (X) = Сж-г [( 210Ж-Г сове - От1.г ) + СОБб(Х ) )] (2)

гдеСТт-г (х)-поверхностное натяжение на границе раздела твердое тело -жидкость;СГж_г - поверхностное натяжение на границе раздела жидкость - газ;

СТт1-г - поверхностное натяжение в точке предполагаемого разрыва; соэб-

краевой угол смачивания в точке предполагаемого разрыва; СОэЭ (х ) -краевой угол смачивания.

Поверхность подложки на отдельных участках может иметь различное поверхностное натяжение. Поверхностное, натяжение же лакокрасочного

материала (аж-г) постоянно.

Одной из причин возникновения нарушения сплошности жидких адгезированных пленок является толщина покрытия.

тонкий слой жидкости на подложке лишь в первом приближении можно считать изотолщиным и изотропным: при выходе ' детали из зоны нанесения лакокрасочный материал сохраняет подвижность, за счет которой происходит его перераспределение по подложке при этом на поверхности должны возникнуть волнообразные искривления (рис.1)

(С2<С,; г}2 >11,; а2>а,;)

1- пигмент ( алюминиевый порошок);

2- пузырьки воздуха в ЛПС; 3 - турбулентный поток

Рис.1

При испарении растворителя волнообразное искривление поверхности усилится, средняя толщина покрытия будет постепенно уменьшаться и при достижении Ио ( предела) может оказаться в этом месте неустойчивой и разорвется за счет локальных градиентов поверхностного натяжения, а также, возможно, из -за ослабевающих поверхность включений. Непостоянство (флуктуация) вектора потока массы растворителя от поверхности высыхающего покрытия ( <\ ) носит волнообразный характер. В результате этого в пленке создается не только вертикальный, но и периодический горизонтальный градиент концентрации растворителя, а следовательно, вязкости и градиента усадочных внутренних напряжений

с10вн- С учетом этого образование разрывов должно происходить потому, что

вблизи участков поверхности, характеризующихся Ч , создаются области с максимальной усадкой и внутренними напряжениями, а по соседству - области

минимальной прочности пленки ( вблизи С| ). В местах , где градиент с1сТвн

превышает прочность поверхности Р пов, возможен разрыв пленки краски, условие которого

скУвн /с1х £ Рпов (3)

появление разрывов в определенном месте является результатом одновременно действия (совпадения) по крайней мере двух факторов:

значительной величины с1с?ан / с)х и появление на поверхности покрытия микрофазы, ослабляющей локальную прочность пленки (понижение значения Р ров до выполнения неравенства ( 3 )). В нашем случае роль ослабляющих поверхность микрофаз ( вследствие плохого смачивания) чешуйки алюминиевой пудры и парогазовые пузырьки.

Наличие градиента поверхностного натяжения также вызывает образование турбулентных потоков, которые создают соответствующий рельеф поверхности жидкости.

Вследствие избыточной поверхностной энергии жидкость, благодаря подвижности стремиться уменьшить площадь поверхности при данном объеме ( минимальная площадь для жидкости - сфера), и как следствие появления кривизны поверхности жидкости и дополнительного давления . Вследствие этого, в лакокрасочной композиции возникают зоны минимального давления с парогазовыми пузырьками. Установлено, что наиболее опасной, с точки зрения разрушающего действия, является пузырьковая стадия с минимальным давлением. Пузырьки, попадая в зону повышенного давления, схлапываются. Возникающее при этом местное повышение давления составляет величину порядка 1/г, где г- радиус пузырька (рис.2). Такое резкое повышение давления порождает ударную волну, которая, распространяясь, достигает твердой поверхности с тонкой пленкой и оказывает на нее ударное воздействие, приводящее к разрушению жидкой пленки.

2- пузырьки воздуха в ЛПС;

3 - турбулентный поток.

Рис.2

При перемещении парогазовых пузырьков по толщине пленки, вследствие турбулентного движения жидкости, происходит попадание пузырьков в область повышенного давления, где происходит схлопывание пузырька. Схлопывание парогазового пузырька создает ударную волну и ударные струйки жидкости, которые, ударяясь о монослои, разрушают их. Это разрушение влечет за собой нарушение сплошности, возникновение разрывов и вскрытие фонового грунтовочного слоя (рис.3). Следовательно, для увеличения парогазовых пузырьков необходимо подобрать оптимальное количество узорообразующего компонента и оптимальную скорость движения подложки.

Различают три режима растекания капли жидкости: кинетический, инерционный и вязкий. Продолжительность процесса растекания определяется длительностью лимитирующих стадий.

4 - возвратная струйка; 5- точка охлопывания; 6- ударная волна.

Рис.3

Самым кратковременным является кинематический режим, время

3 -2

которого составляет 10 - 10 с. При этом скорость растекания жидкости весьма значительна. Кинетическое растекание лака по древесной подложке происходит со скоростью 1.18- 1.30 м/с . Инерционный режим растекания является более продолжительным и наблюдается в течение долей секунд. Вязкий режим может длиться от нескольких секунд до десятков минут в зависимости от свойства наносимого состава, подложки и условий смачивания.

Для вязкого режима растекания малых капель жидкости, Б.Д. Сумм и Ю.В.Горюнов, пренебрегая уменьшением потенциальной энергии, получили следующие аналитические выражения координаты движущегося фронта слоя

во времени: Г = (4Дат/х,яцр )1/4т1/4 = Аг т1'4 (4)

где Да - движущая сила растекания; т - масса капли;

р. и р - вязкость и плотность жидкости;

X - поправочный коэффициент, учитывающий наличие угловых компонентов скорости при двухмерном растекании.

Предположим , что оттекание жидкости и стягивание в каплю под действием эффекта Марангони и уменьшения энергии Гиббса , вследствие того, что система находиться в неравновесном состоянии, будет происходит аналогичным образом.

Кинетический режим более стремительный, который примерно будет

3 2

составлять 10 - 10 с. За этот отрезок времени произойдет течение жидкости в пленке, появление кривизны поверхности, проседание слоя жидкости на отдельных участках , поднятие и увеличение объема на соседних участках, растягивание пленки в точках оттекания жидкости.

В связи с этим можно предположить, что для формирования

- проанализировать влияния количество узорообразующих компонентов на поверхностное натяжения лакокрасочного материала;

- возможность регулировать радиус разрывов за счет увеличение локального градиента поверхностного натяжения системы: твердое тело -жидкость, подбором грунтовочного фонового слоя, по прогнозированию близкой к олеофобной поверхности.

- создание нестабильности пленок путем введения узорообразующих элементов.

В третьем разделе содержатся основные методические положения, относящиеся к проведению экспериментов и обработке их результатов, а также

7- точка разрыва

вт-|- макро краевой угол

Рис.4

текстурированного покрытия необходимо:

дается характеристика используемых материалов, применяемого оборудования и приборов.

Качество подготовки материалов и изделий контролировали стандартными методами.

В качестве исходных материалов при проведении экспериментальных исследований использовались: воднодисперсионная фаска ВД-ВА 27 А; подложка - древесноволокнистая плита, с грунтовочным слоем краски ( НЦ -218 и ПФ - 224 ); узорообразующий наполнитель алюминиевый порошок марки ПА-4.

Исследование влияния технологических параметров на процесс формирования текстурированных покрытий методом напива, осуществлялось на лабораторной полупромышленной установке, изготовленной на кафедре ТДО БрИИ.

В четвертом разделе приводится исследования свойств подложек и влияния узорообразующей добавки на реологические и физико- химические свойства лакокрасочной композиции, такие как поверхностное натяжение, краевой угол смачивания, условную вязкость и сухой остаток и свойства подложек.

На основании проведенных однофакторных экспериментов по влиянию количества наполнителя на свойства лакокрасочной композиции, на основе краски ВД-ВА-27 А можно сделать следующие выводы:

Условная вязкость возрастает с увеличением количества наполнителя в среднем на 15 с для каждой лакокрасочной композиции. Начальная условная вязкость краски для получения декоративного эффекта должна находится в пределах от 25 до 35 с.

Содержание пленкообразующих веществ возрастает с увеличением узорообразующего наполнителя. Увеличение пленкообразующих веществ в среднем составляет около 15 грамм для каждой лакокрасочной композиции. Количество наполнителя, вводимого в краску ВД-ВА-27 А должно быть в пределах 0.1 -1.0 %. Увеличение количества наполнителя свыше 1 % вызывает увеличение массы краски в жидком состоянии и уменьшение скорости оттекания.

С увеличением вязкости понижается поверхностное натяжение краски связано это с тем , что растворителем для ВД- ВА -27 А является вода, поверхностное натяжение которой составляет 72,7 мН/м. Понижение поверхностного натяжения, в данном случае, снижает вероятность возникновения разрывов сплошности покрытия.

Повышение количества наполнителя до 1 % вызывает увеличение поверхностного натяжения лакокрасочной композиции от 45 до 63 мН/м. Введение в краску алюминиевого порошка увеличивает дисперсность лакокрасочной системы. С ростом дисперсности повышается роль поверхностных явлений в системе.

Подложки, используемые для создания двухосновного текстурированого покрытия, являются низкоэнергетическими поверхностями ( ст < 100 мН/м). Значения поверхностного натяжения подложек находится в пределах для: ПФ подложки 19 мН/М; НЦ подложки 30 мн/м.

Экспериментальное определение величины краевого угла смачивания является необходимым условием, позволяющим в совокупности с величиной поверхностного натяжения краски делать количественные заключения о способности краски вступать во взаимодействие с поверхностью твердого тела. С увеличением количества наполнителя величина краевого угла смачивания возрастает на пентафталевой подложке и уменьшается на нитроцеллюпозной подложке.

Установлено, что смачивающая способность нитроцеллюлозной подложки выше, чем у пентафталевой подложки. Угол смачивания для НЦ подложки лежит в пределах от 25° до 52°, а для ПФ подложки от 32° до 58°.

Количество наполнителя, необходимого для того, чтобы лакокрасочный материал обладал заданными узорообразующими свойствами, находится в пределах от 0.2 до 1.0 %.

В пятом разделе приводятся результаты экспериментальных исследований параметров налива и свойств модифицированной воднодисперсионной краски ВД-ВА-27 А по формированию двухцветного рельефного покрытия на древесных подложках.

При разработке лакокрасочной композиции на основе ВД-ВА-27 А с узорообразующей добавкой был использован латинский куб второго порядка.

В латинском кубе второго порядка один фактор устанавливается на п2 -уровнях, а все остальные факторы - на п - уровнях. На рис. 1 изображен латинский куб размера п=3 второго порядка. Факторы А, В, С имеют три уровня 0,1, 2, а фактор й - девять уровней: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 8.

Планирование по схеме латинского куба полезно на этапах исследования технологического процесса при выборе оптимальной комбинации качественных факторов. Такие планы обычно применяют, когда приходится проводить сложный перебор качественных факторов с тем, что выделить перспективные и отсеять неприемлемые. Использование латинского куба в качестве планов эксперимента одновременно дает экономию в числе наблюдений и приводит к упрощению вычислений.

Латинский куб применяется в предположении линейной модели процесса.

У,й1=р+ <х, уч +^+£,¡4! (5)

где ц - общее среднее;

а, - эффект фактора А на ; - м уровне ( =0,1,2,..., п -1; р] - эффект фактора В на ¡- м уровне ]- 0,1,2,..., п -1; - эффект фактора С на q - м уровне д=0,1,2,..., п -1; о,- эффект фактора О на 1- м уровне; £,¡<,1 - случайная ошибка эксперимента Задача данного этапа работы заключалась в совершенствовании технологических режимов и оптимизации лакокрасочной композиции, модифицированной алюминиевым порошком, с целью получения двухосновного разрывного покрытия.

Факторы управления варьировали в следующих пределах: скорость конвейера V = 75 - 115м/мин; высота сливного устройства Н - 65. - 115 мм; условная вязкость краски по ВЗ 246 т^ = 25 - 35 с; количество наполнителя р = 0.2-1.0%.

Решения задачи оптимизации процесса формирования декоративно-защитного покрытия использовали, предложенной Харрингтоном, так

называемой функции желательности D в качестве обобщенного критерия оптимизации. Для показателей эффективности использовали функцию желательности с односторонним ограничением вида у > у mjn и у < у тах (рис.5)

d 0.8 0.6 0.4 0.2

Рис. 5. Функция желательности для показателей эффективности, ограниченных с одной стороны. Формой преобразования у в d служит экспоненциальная зависимость:

й = ехр [(- ехр (- у')] (6)

В выражении(6 )

у '= Ь0 + Ь, у (7)

Коэффициенты Ьо и Ь>1 можно определить, если задать для двух значений свойства у соответствующие значения желательности с( предпочтительно в интервале 0.2 < d < 0.8

По результатам реализации эксперимента по латинскому кубу второго порядка и проведения оптимизации была определена обобщенная функция желательности: для ПФ подложке

0„ф = ехр{-1/3 [ехр ( -3.3743 + 0.01974 у^ + ехр (0.9685 - 0.04935 у2) +

+■ ехр (1.661 +3.95 уз)]} (8)

для НЦ подложке

Онц = ехр{-1/3 [ехр (-4.465 + 0.0247 у,) + ехр (1.039 -0.0564 у2) + + ехр (1.955-4.935уз)] } (9)

для совмещенного режима

0= ехр[-1/2 { ехр{-1/3 [ехр(-3.3743 + 0.01974 у,) + ехр (0.9685 - 0.04935 у2) + + ехр (1.661 +3.95 уз) ]} *ехр{-1/3 [ехр (-4.465 + 0.0247 у,) + ехр (1.039 --0.0564 уг) + ехр (1.955 -4.935 у3 ) ] }}] \ (10)

Оптимальные условия формирования и рациональная композиция по обобщенной функции желательности выбраны после проведения факторного и дисперсионного анализа. Наибольшее значение обобщенной функции желательности получено в девятом опыте ( 0 = 0.755), а также в опытах 25 и 7 Проведенный анализ результатов многофакторного эксперимента, свидетельствует о правильности основных научных положений, сформулированных в работе. Полученные математические зависимости могут быть использованы при определении значений технологических параметров процесса формирования текстурированных покрытий.

Шестой раздел приведен расчет экономической эффективности от результатов работы. Установлено, что экономический эффект от внедрения результатов:

по первому варианту 5841.9 руб./м2 по второму варианту 1440.6 руб./м2 по совмещенному варианту 2901.03 руб./м2

Таблица 1

Рекомендуемые параметры формирования декоративно-защитного текстурированного покрытия

Наименование параметров Оптимальные значения

для ПФ подложке для НЦ подложке совмещенный режим

1.Скорость конвейера, м/мин 115 115 115

2. Высота сливной головки, мм 115 115 115

З.Вязкость краски ВД-ВА

27 А,с 25 25 25

4.Количество наполнителя,% 0.9 0.9 0.9

5.Значения обобщенной

функция желательности 0.795 0.718 0.755

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Формирования текстурированных декоративно- защитных покрытий воднодисперсионными лакокрасочными материалами может быть осуществлена в производственных условиях.

2. Применение методики планирования эксперимента по латинскому кубу второго порядка при выборе оптимальной комбинации качественных факторов позволило определить оптимальную лакокрасочную композицию для получения текстурированного покрытия и технологические режимы нанесения модифицированной краски ВД - ВА - 27 А.

3. Для получения текстурированных покрытий на древесине и древесных материалах рекомендуется применять в качестве узорообразующей добавки алюминиевый порошок.

4. Процесс формирования декоративно- защитного покрытия на пентафталевой целесообразно осуществлять при скорости движении подложки 115 м/мин, высоте сливной головки 115 мм, начальной условной вязкости краски 25 с, количестве алюминиевого порошка 0,9 %.

5. Наилучший зид покрытий на нитроцеллюлознсй грунтовке получены при скорости 115 м/мин. высоте сливной головки 65 мм, начальной условной вязкости краски 35 с, количестве алюминиевого порошка 1,0%.

6. Установлена, что совмещенный режим для формирования текстурирсванных покрытий на двух подлежа рационально осуществлять при скорости движении подложки 115м/мин, высоте сливной голевки 65 мм, начальной условной вязкости краски 35 с, количестве алюминиевого порошка 1,0%.

8. Полученные в теоретической части и апробированные на практике математические зависимости могут быть использованы при оптимизации технологических параметров процесса формирования текстурированных покрытий.

7. Разработанная лакокрасочная композиция , технологический процесс формирования текстурирсванных покрытий позволяет получить при внедрении экономический эффект за один квадратный метр покрытий в сумме 5841.9 руб./м2 для пентафталевой подложки; 1440.63 руб./ м2 для нитроцеллюлознсй подложки; пс совмещенному варианту 2901.03 руб./ и1.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

'КСетямина И.П. Исследование процесса формирования декоративных текстурированных покрытий древесины / / Совершенствование технологии и оборудования яееопильно - деревообрабатывающих производств: Тез. докл. к Науч. - техн.конф.21-25 сен. 1992 г. - Архангельск ЦНИИМОД, 1992,-101 с.

2.Онегин В.И., Сетямина И.П. Состояние вопроса формирования молотковых покрытий на древесных подложках / / Тез.докл.ХШ науч.- техн. конф., БИИ,- Братск, 1992.- С. 130.

3. Сетямина И.П. Исследование свойств краски ВД-ВА -27 А с различными металлическими пигментами и узрообразователями IIТез.докл.ХМ науч.-техн. конф., БИИ.- Братск, 1993-С. 202

4. Онегин В.И.,Сетямина И.П. Исследование процесса формирования декоративных покрытий древесины / / Тез.докл.Х\/ науч.- техн. конф., БИИ.- ' Братск, 1994.-С. 173

5. Онегин В.И., Черных А.Г., Сетямина И.П. Исследование процесса формирования декоративно- защитных текстурированных покрытий древесины II" Жилище и человек" Тез. докл. к Науч. - пракг. конф.21-23 сен. 1994 г. - Братск: АО" Братская Ярмарка" ,1994,- с.71

6. Онегин В.И., Черных А.Г., Сетямина И.П. Исследование формирования двухцветного рельефного покрытия на древесине и древесных материалах / / Тез.докл.XVI науч.- техн. конф., БИИ.- Братск, 1995.- С. 166

7. Онегин В.И., Черных А.Г., Сетямина И.П. Исследование формирования двухцветного рельефного покрытия на древесине / / Тез.докл.XV III науч.- техн. конф., БИИ,- Братск, 1997.- С. 194

8.Онегин В.И., Черных А.Г., Сетямина И.П. Исследования модифицированной лакокрасочной композиции, используемая для формирования текстурированного покрытия на древесных подложках / Братск, индустр. ин-t,- Братск, 1997. - 25 е.: 9 илл. - Библиогр. 2 назв. - Рус. - Деп.во ОАО " НИПИЭИлеспром ", № 2934-лб97

9. Онегин В.И., Черных А.Г., Сетямина И.П. Разработка рациональной лакокрасочной композиции для формирования декоративно- защитного текстурированного покрытия на древесной подложке / Братск, индустр. ин-т,-Братск, 1997. - 12 с/. 3 илп. - Библиогр. 2 назв. - Рус. - Деп. во ОАО " НИПИЭИлеспром ", N9 2933-лб97

Просим принять участие в работе специализированного совета К 063.50.05 или прислать отзыэ на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу. 194018, С- Петербург, Институтский пер., 5, Лесотехническая академия, Ученый совет.

Лицензия ЛР й 020578 от 04.07.9?

Подписано в печать с оригинал-шкета I1.II.S7.

Формат 60x90 I/IS. Бумага офсетная. Печать трафаретная, Печ.л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ & 135- С 12а,

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия

Издательско-полигрйфическзп отдел ITA

I9402I, Санкт-Петербургs Институтский пер., 3.