автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Формирование защитно-декоративных лакокрасочных покрытий с перламутровым эффектом на изделиях из древесины

Р Г Б О псшт-петербургсш лесотехническая академия

на правах рукописи

ЩУРКОВА СВЕТЛАНА НИКОЛАЕВНА

ФОРМИРОВАНИЕ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ С ПЕРЛАМУТРОВЫМ ЭФФЕКТОМ НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

05421;05 - Технология и оборудование деревообрабатывающих производств, древесиноведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1994

Диссертационная работа выполнена на кафедре механической технологии древесины и древесных материалов Санкт-Петербургской лесотехнической академии имени С;ЫДирова

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор технических наук, профессор

Онегин 6.И.

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ - кандидат технических наук, доцент

Ветошкин Ю.И.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - дохтор технических наук, профессор

Кириллов Д.II.

кандидат технических наук, старший науч ный сотрудник Мирошниченко С.-Н.

ВЕДУЩАЯ ОРГИЗАЦИЯ - АО "Севэалмебель"

Защита состоится "6" декабря 1994 г. в II часов на заседании специализированного совета Д 063.50.01 в Лесотехнической академии ( 194018, Санкт-Петербург, Институтский пер;,5)

Автореферат разослан ноября 1994 года.

Ученый секретарь специализированного совета

Г.М.Анисимов

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Курс на развитие рыночных отношений требует коренного перевооружения производства на базе его интенсификации, повышения эффективности форм управления , организации и стимулиро -вания труда.

В области мебельного производства одной из причин, тормозящей процесс получения качественной продукции, является острый дефицит новых высокоэффективных материалов для отделки древесины, позволяющих образовывать покрытия с повышенными эксплуатационными и декоративными свойствами.

Внедрение в производства новых видов покрытий на основе порошковых красок, металлизированных материалов влечет за собой повышение себестоимости продукции, вследствие того, что для применения данных разработок необходимо специальное оборудование, дорогостоящее сырье.

При современном состоянии экономики страны,предприятия мебельного производства не в состоянии финансировать мероприятия по реконструкции, связанные с крупными капиталовложениями. С другой стороны, задачу получения покрытий нового качества невозможно решить без-внедренил в производство современных технологий на базе высокоэффективных материалов.

Решение этих проблем может быть достигнуто путем модификации традиционных лакокрасочных материалов, используемых в отделке древесины. Специальные модифицирующие добавки, введенные в лакокрасочные системы, не только повышают технологические и защитно-декоративные свойства покрытий , но и изменяют цвет,снижают себестоимость изделия.

Достаточно эффективными модифицирующими добавками являются пигменты. В нашей стране известна широкая гамма пигментов, которые целенаправленно изменяют свойства покрытий. Например, покрытия модифицированные металлическиии пигментами, обладают повышенными коррозионными свойствами, термо- и светостойкостью.

В последнее время широкое применение за рубежом нашли лакокра -сочные материалы, модифицированные перламутровыми пигментами, с помощью которых формируются покрытия с повышенными защитно-декоратив -ными свойствами.

Перламутровые пигменты подразделяются на. натуральные и синтетические. К последним относятся пигменты на основе карбоната свинца,

хлорокиси висмута и слюды, обработанной ТК^. Первые два вида обладают рядом недостатков, таких как повышенная плотность частиц,высокая токсичность, низкая светостойкость.

Перламутровые титаносодержащие пигменты занимают ведущее место по применение в лакокрасочной промышленности т.к. обладают рядом уникальных свойств. Они нетоксичны, химико-физически инертны, светостойки.

В процессе формирования покрытий лакокрасочными материалами, . модифицированными пигментами такого вида, благодаря оптическому яв -ленив, возникающему на границе слоев лак-пигмент, достигается цветовой эффект, подобный перламутру раковины. В зависимости от объемного содержания частиц пигмента в лаке создаются лессирующие и укры -вистые покрытия, это позволяет использовать в качестве подложки неокрашенную бумагу,шпон таких пород древесины, как береза, тополь, осина. Это весьма актуально по причине острого дефицита и высокой стоимости шпона ценных пород древесины.

Кроме высоких декоративных свойств, покрытия, пигментированные данными частицами,обладают повышенной твердостью,долговечностью,коррозионной стойкостью.

В нашей стране, к сожалению, перламутровые пигменты зарубежного образца не нашли широкого применения в лакокрасочной промышленности, вследствие неудовлетворительной смачиваемости частиц пленкообразова-телями.

Импортные лакокрасочные материалы с перламутровым эффектом не используются для отделки .древесины по следующим причинам:

-отсутствие рекомендаций по применению данных лаков для формирования защитно-декоративных покрытий;

- высокая стоимость.

С 1990 года в нашей стране ведется.промышленное производство перламутровых пигментов на основе слюды, обработанной По оцен-

кам специалистов фирмы " ЕскагЬ " по своим качественным характеристикам они не уступают зарубежным аналогам.

5 диссертации разработано.комбинированное покрытие,включающее подслой грунта и .слой лакокрасочного материала,модифицированного перламутровыми г.игментаии, который наносится методом пневматического распыления.^Этот вариант позволяет получать высокодекоративные ■■ тонкослойные покрытия с перламутровым эффектом,обладающие повышен -

- 5 -

ними защитными и эксплуатационными свойствами.

Подобные покрытия необходимы для защитно-декоративной отделки деталей,изделий и конструкций из древесины,применяемых как в хилых помещениях, так и в административных зданиях.

Цель работы.Создание высокоэффективного защитно-декоративного покрытия с перламутровым эффектом на поверхностях древесины и древесных материалов.

Научная новизна работы:

в отличие от традиционного способа лиофилизации перламутровых пигментов , при котором происходит механическое диспергирование частиц, при обработке пигмента полимерным, материалом ( "Феноксол 9/510") имеет место физико-химическая адсорбция ПАВ на поверхности частицы, обуславливающая агрегативнув и кинетическую устойчивость дисперсной системы;

в противополжность исследованиям,рассматривающим формирование лессирующих и укрывистых покрытий с перламутровый эффектом как процесс отражения лучей света от системы,состоящей из перламутровых частиц и различных добавок, в настоящей работе исследован процесс получения непрозрачных пленок путем введения в них гетерогенной пасты, содержащей частицы пигмента определенной концентрации,которые не способны направленно отражать лучи света, а лишь рассеивают их;

в отличие от предыдущих теоретических разработок по формированию перламутрового слоя в покрытии, проведенные исследования учитывают не только характер поведения частицы в слое жидкого лака, но и совокупность взаимодействия технологических свойств лака и геометрических параметров пигмента.

Научные положения.выносимые на защиту:

формирование пигментированного покрытия с перламутровым эффек -том рассматривается с позиций молекулярно-адсорбционной теории адгезии,которая наиболее полно отражает физическую сущность происходящих при этом процессов:

процесс нанесения пигментированного лакокрасочного материала на поверхность древесины подчиняется основным законам теории распада жидкости, которая позволяет выявить влияние . дисперсности и концентрации частиц пигмента в лаке на форму и размеры капель лака при распылении:

ориентация частиц пигмента в слое покрытия параллельно поверх -

носги древесной подложки рассматривается ках результат взаимного влияния параметров пигментной пасты и технологических свойств лакокрасочного материала;

оптические явления, возникающие в покрытии,пигментированном перламутровыми частицами,соответствуют основным законам отражения и преломления лучей света Френеля, применение которых позволяет регулировать интенсивность декоративного эффекта пленки.

Достоверность сформулированных в диссертации научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются корректно сНю принятых допу щений при модельных исследованиях, согласованность» теоретических выводов с результатами экспериментальных исследований,подтвержден -них практикой применения в производственных условиях, использованием современных методов планирования экспериментов и обработки их ре -зультатов.

Практическая значимость работы. Предложено высокоэффективное защитно-декоративное покрытие с перламутровым эффектом для отделки древесины и древесных .материалов. Его применение позволит значительно расширить цветовую гамму и ассортимент отделочных лакокрасочных материалов,особенно для мебельного производства.

Разработана рациональная рецептура лакокрасочного материала, наполненного перламутровыми пигментами, которая позволяет формиро -вать качественное покрытие традиционным методом нанесения. Внедрение разработанных мероприятий позволяет заменить шпон ценных пород древесины, применяемый для облицовывания мебельных щитов, на шпон из древесины малоценных пород ( береза, осйка, тополь и др.).

Разработана.технологическая инструкция по формированию покры -тия с перламутровым эффектом на древесных подложках методом пневматического распыления.

Разработан метод оценки качества формируемого покрытия,который позволяет классифицировать декоративный эффект пленки в зависимости от свойств применяемого пигмента.

Предложенные мероприятия по формирование покрытия с заданным эффектом вписывается 'в традиционный технологический процесс отделки и не требуют дополнительных капиталовложений.

Результаты работы могут быть использованы при дальнейших исследованиях в области отделки древесины пигментированными лакокрасочными материалами.

Апробация работы.Основные положения диссертации доложены,об -суждены и одобрены на конференциях: "Совершенствование технологии и оборудования лесопильно-деревообрабатывающих производств"! ЦШШ10Д, Архангельск,1992г.), "Лакокрасочные материалы и их применение в деревообрабатывающей промышленности" ( ВПКТИМ, Москва, 1993 г.), "Вклад ученых и специалистов в развитие химико-лесного комплекса"! УЛТИ, Екатеринбург, 1993 г.), на 14-ой научно-техническ. конференции в БрИИ (Братск, 1993 г.); на выставках "Урал-промышленный"(ВВЦ,Москва 1993 г.), "Экология - 94"( УГТУ, Екатеринбург. 1994 г.).

Результаты исследований апробированы и внедрены на мебельной фабрике "Заречье"! г.Тюмень), в ПО "Пермьоблмебельбыт".ТОО '"Урал -имэкс"( г.Пермь), АО "Свердлесмаш"(г.Екатеринбург).

Объем диссертации и ее структура.Диссертация состоит из введения, 7 разделов, общих выводов,списка литературы,содержащего ПО наименований и приложений. Общий объем диссертации составляет 215 стр. включающих 30 табл..50 рис..

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ«

Во введении дается обоснование актуальности темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, научные положения;выноси-мые на защиту.Раскрывается научная новизна работы, значимость ее для науки и практики. Содержатся данные о месте проведения и апробации работы, внедрения результатов в промышленность,структуре и обьеме диссертации.

В первом разделе по литературным источникам приведены общие сведения о пигментах и их влиянии на свойства лакокрасочных материалов и покрытий; рассмотрены виды пигментов, при введении которых в пленкообразооатель, образуется перламутровый -эффект;', выбран пигмент на основе слиды,обработанной Т*^. который отвечает требованиям, '■ предъявляемым к модифицирующим добавкам при формировании покрытий на древесине и древесных материалах; дан анализ исследований по образованию перламутрового эффекта в покрытии ( см.рисЛ.); рассмотрены особенности формирования перламутровых покрытий на древесных подложках; проведен анализ способов нанесения пигментированного материала, с помощью которых можно формировать качественное покрытие . древесины с заданным эффектом. ■

Анализ состояния вопроса позволил сделать следующие выводы:

Рис.1. Схема образования перламутрового эффекта в покрытии: I - подложка древесины; 2 - слой грунта; 3 - слой лака; 4 - частица пигмента.

форма,размеры, а также объемное содержание частиц пигмента в лаке оказывают значительное влияние на процесс нанесения и расте -кания лака по поверхности; исследования по влиянию перламутровых пигментов на1 способность дисперсной системы смачивать поверхность и образовывать равномерное покрытие на древесине не проводились;

из всех видов перламутровых пигментов, применяемых в лакокрасочной промышленности в нашей стране и за рубежом, наиболее эффек -тивными являются пигменты на основе слюды,обработанной Т10.>, т.к. они нетоксичны, физически и химически инертны, обладают повышенной светостойкостью;

лакокрасочные материалы с перламутровым эффектом, выпускаемые в нашей стране небольшими партиями,обладают низкой жизнеспособностью, до сих пор не проводились исследования по модификации частиц пигмента полимерами, позволяющими повысить стабильность и жизнеспособность пигментированных систем;

перламутровый эффект в покрытии образуется в случае, когда частицы ориентируются в слое лака параллельно поверхности подложки, к сожалению, исследования процесса ориентации частиц пигмента относительно древесной подложки не проводились;

наиболее эффективным для формирования перламутровых покрытий является метод пневматического распыления, который отвечает следующим требованиям: создает тонкослойные покрытия, максимально равно -мерно распределяет лакокрасочный материал по поверхности,возмох -ность варьирования расходе пигментированной системы с помощью тех -

нологических режимов.

основным фактором в оценке качества формируемого покрытия является интенсивность цветового эффекта, к сожалению, до сих пор не разработана объективная методика оценки внешнего вида таких покры -тий;

вопросы,связанные с влиянием качественных характеристик лиг -ментной пасты на декоративный эффект покрытия, практически не изу -чались, поэтому необходимо исследовать процесс формирования покрытий с перламутровым эффектом на древесине и древесных материалах.

На основании приведенных выводов были сформулированы цель и задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо: изучить влияние процесса модификации перламутрового пигмента поверхностно-активным веществом на стабильность и жизнеспособность пигментированных материалов; исследовать влияние дисперсности и кон -центрации частиц пигмента в лаке на технологические свойства пиг -ментированной системы; выявить и обосновать математически основные закономерности формирования перламутрового слоя в покрытии при нанесении лакокрасочного материала методом пневматического распыления; разработать рациональную рецептуру лакокрасочного материала,модифицированного перламутровым пигментом, которая вписывалась бы в тра -диционный технологический процесс формирования покрытия: исследо г вать влияние дисперсности и концентрации частиц пигмента в лаке иа такие защитно-декоративные свойства покрытия , к&к толщина, блеск, твердость, установить минимальный расход пигментированного материала при котором формируется перламутровое покрытие хорошего качества; исследовать влияние режимных параметров нанесения пигментированного лакокрасочного материала на качество формируемого покрытия; выбрать пигментную пасту, которая по своим свойствам соответствовала бы требованиям для формирования лессирующего покрытия древесины с ярко - перламутровым эффектом; исследовать влияние структуры пигмента на качество и декоративный эффект покрытий древесины: провести испытания разработанных мероприятий в условиях промышленного производ -ства и по результатам внедрения определить их технико-экономическую эффективность; разработать практические рекомендации по применению перламутровых лаковых композиций для отделки древесины и древесных материалов.•

Во втором разделе приведены результаты теоретических исследова ний процесса формирования лакокрасочного покрытия с перламутровым -эффектом на древесине методом пневматического распыления, дан ана-

лиэ физико-химических основ лакокрасочных материалов,пигментиро -ванных чешуйчатыми частицами.

Введение в лакокрасочный материал частиц перламутрового пигмента требует изучения свойств системы, состоящей из твердой и жидкой фаз. Важными показателями для таких композиция являются: агре-гативная и кинетическая устойчивость, способность дисперсной системы наноситься и растекаться по поверхности, ее жизнеспособность.

Рассмотрены условия кинетически устойчивых систем, состоящих из нитроцеллвлозных лаков и пигментной пасти, в состав которой входит перламутровый'пигмент, обработанный поверхностно-активным веществом ( "5еноксол 9/510").

Выявлено, что модификация перламутрового пигмента поверхностно--аятивным веществом оказывает положительное влияние на жизнеспособность пигментированных систем. Проведенные исследования по влиянию вида ПАВ на кинетическую устойчивость лакокрасочных материалов,пигментированных перламутровыми частицами - показали, что при обработке пигмента традиционными поверхностно-активными веществами! олеино -вая, ланолиновая й др. кислоты) время оседания пигмента в лаке коле-блеться от 0,6 до 6,5 часов в зависимости от дисперсности частиц. Модификация частиц пигмента полимерами полисилоксановой группы позволяют увеличить жизнеспособность дисперсных систем в 10-30 раз.

Для описания процесса нанесения лаковых систем, наполненных перламутровым пигментом, предложена теория распада жидкости,которая позволяет выявить влияние технологических свойств пигментированного материала на дисперсность струи, распыленной газом.

Теоретические исследования процесса распыления лаковой системы, наполненной перламутровым пигментом, позволили сделать следующие выводы:

- на процесс распыления пигментированного материала оказывают влияние форма, размеры и объемная концентрация пигмента в лаке;

- при распылении лакового материала, пигментированного перламутровыми частицами.необходима, чтобы капли лака принимали форму

эллипсоида вращения, в противной случае качественного покрытия не образуется.

Для описания процесса ориентации частицы пигмента в слое покрытия параллельно поверхности подложки предложена молекул яр'но-адсорбЦкон-иая теория адгезионного взаимодействия, которая позволяет исследовать влияние формы и размеров капли лака .прилипшей я поверхности, на процесс формирования покрытия.

Рис.2. Меридиональное сечение капли,прилипшей к поверхности: 1\> -радиус капли при вершине, V - объем капли в сечении,где про -ходит касательная, Н - высота капли, г'иакс - максимальный радиус капли, в- - краевой угол смачивания, К - точка контакта капли и подложки. А - точка контакта касательной и меридионального сечения капли с координатами X , Ь .

Форму капли лака можно представить с помощью уравнения Инга, которое описывает кривую меридионального сечения капли (см.рис.2.1:

V I

X

(I * к'г)

г \>.з

= Л X + соп

(I)

где Л , В . координаты точки, -лежащей на меридиональном сечении капли, коэффициент, который находят из выражения -Л".

X --

СП

«г

<21

где >»- радиус капли при вершине,мкм; р - плотность дисперсной системы,кг/м'; С"хг - поверхностное натяжения лака, мДх/м'; <} -ускорение свободного падения, 9,81 м/с*.

Продиференцировав уравнение (I) и представив его производные в виде ряда, получили уравнение меридионального сечения капли лака^для частного случал, представляющего процесс распыления 'капель эллипсоидной формы:

а =

с- г

н-

л- с&

64

к

2

Я X

X ш

к

С1) X

X X Си

2 3 4 5 6

Концентрация частиц пигмента в лаке,масс.!»

Рис.3. Значения поверхностного натяжения лака, наполненного перламутровым пигментом различной дисперсности и концентрации, при распылении капель эллипсоидной формы: 1,2,3, - размеры частиц 63, 120,180.мкм, соответственно,; -- теоретическое значение показателя,——- экспериментальное значение показателя.

Зависимость формы капли лака от величины поверхностного-натяжения определяет следующее выражение:

г •л0

- 4

2_

г

(4)

где С - постоянная, находится -экспериментально.

Для проверки Теоретических исследовании были проведены эксперименты,результаты которых при сравнении с расчетными показали хорошую сходимость (см.рис.3.)

По результатам теоретических исследований было сделано заключение, что необходимым условием ориентации частиц пигмента в слое покрытия параллельно подложке является соответствие величины поверхностного натяжения исходного пленкообразователл дисперсности и концентрации частиц пигмента, вводимых в лак.

" третьем разделе расматриваптся направления исследований, основное методические положения проведения экспериментов и обработки их результатов, приводятся характеристики используемых материалов, исходов и средств измерения, применяемого оборудования и приборов.

Ь псслэдованиях использовали НЦ-218, перламутровый пигмент марки "Магик".модифицированный ПАВ ("5еноксол 9/510"),

Покрытия формировали на образцах, изготовленных из ДСтП и облицованных березовым шпоном.

Исследования выполнялись в лабораторных и опытно-промышленных условиях с использованием стандартных методик.Полученные опытные данные оценивали посредством первичной обработки результатов экспериментов методами математической статистики.

На стадии проведения предварительных экспериментов с цель» установления характера зависимости выходных параметров в отдельных управляющих факторах использовался классический эксперимент.

13 четвертом разделе приведены результаты исследований влияния частиц пигмента на технологические свойства лакокрасочной системы.

По результатам исследований были сделаны следующие выводы:

- гри наполнении лака частицами пигмента в объеме от 0,1 до 4 масс.? такие свойства лакокрасочной системы, как вязкость, поверх -ностное натяжение, краевой угол смачивания улучшаются за счет влияния поверхностно-активного вещества, присутствующего в пигментной пасте;

- при введении в лаковые системы частиц пигмента объемом от 4 до В масс.й технологические свойства пигментированных материалов изменяются столь незначительно, что не оказываю';1 влияния на процесс нанесения лакокрасочного материала методом пневматического распыления;

- определена критическая объемная концентрация частиц пигмента в системах на основе нитроцелл.юлозных пленкообразователей, которая составляет 10 масс.2; ■ ........

- выявлена оптимальная объемная концентрация частиц пигмента в лаке, которая составляет 6 масс.? , при которой укрывистость краски достигает минимального значения { 68 г/м*); дальнейшее увеличе -ние объема пигмента в лаке не оказывает значительного влияния на укрывистость пигментированных систем;

- при увеличении обьема частиц пигмента в лаке процент нелетучих веществ дисперсной системы пропорционально возрастает, дисперсность

- 14 -

частиц на количество сухого остатка не оказывает влияния;

- снижение степени дисперсности частиц пигмента от 60 до 180 нкы усиливает влияние концентрации частиц пигмента в лаке на технологические. свойства лаковых систем.

Экспериментальные исследования влияния параметров пигментной пасты на технологические свойства лаковых систем позволили выявить области варьирования концентрации и дисперсности частиц пигмента в лаке, при которых данные параметры не оказывают практического влияния на процесс формирования покрытия. Данные области имеют следу-цие границы: объемная'концентрация пигмента в лаке - от 0,1 до 6 uacc.i, дисперсность пигмента 60-180мки.

D пятом разделе приведены результаты исследований влияния рецептуры лакокрасочного материала, пигментированного перламутровыми частицами различной дисперсности и режимных параметров нанесения на качество формируемого покрытия.

Качественными характеристиками явились следующие параметры: <5леск, твердость, толщина покрытия и расход лакокрасочного материала.

Результаты реализации эксперимента по плану второго порядка для пяти исследуемых факторов позволили, после статистической ..обработки опытных данных, получить модель формирования перламутрового покрытия методом пневматического распыления в виде следующих регрессионных зависимостей:

У1= 64,8 - 0,76Xj- 2,23Х2+ 0,67Х3 + 3,09Х4 + I,9ZX5 -

- I,9ZXjX2 - Z.IBXjXg + 0,95XJX4 - O.ZZXjXg - 0,66XZX3 +

+ I.07X2X4 + I,36X2X5 - 0,59X3X4 + Z,I6X3X5 + 3.88X4X5 +

+ 2.I6XJ - 3,06X2 + I«99X3 + 3-08X4 + 3'98x5 (5) '

У2= 57,3 + 0,43Xj - 0,69X2 + 0,409X3 + Z,57X4 + 3,94X5 +

+ 0,33XjX2 - 1,01X^3 - 0,84XJX4 - 0.73X^5 + 0,64X^3 +

+ 0,66X2X4 + 0,42X2X5 + 0,75X3X4 - I,IIX4X5 - 0,6ixj + I,8ixj + 2,85xJ - 0,45XJ + I.IlXg

У3= 0,656 + О.ООЗХ3 + 0,095X4 + 0602IX.5 + O.O.OSXjX^ + 0,002X2X4+ + 0,0IX3X4 - 0,0IX4X5 - 0,0ZX| - 0,04X4 - 0,0ixj , ,(71

У4= 244,2 + 2,68Х1 - 4,55Х2 - О.С5Х3 - 13,5Х4 + С.44Х5 + + 1,24X^2 - 4,61Х1Х3 - 2.4Х1Х4 - З.ббХ^д * 2,1Х2Х3 + '+ 0,79Х2Х4 + 0,13Х2Х5 + 5.3БХ3Х4 - 1.93Х3Хд -;.3,61Х4Х5 -- 1,3X1 + 10,42X2 - 2.14Хз + И,66Х4 + 4,5X5 (8)

где У| - толщина покрытия, У2 - блеск покрытия, У3 - твердость пленки, У4 - расход лакокрасочного материала, X] - давление на распыление, Х2 ~ расстояние от краскораспылителя до образца, Х3 - концентрация пигмента в лаке, Х4 - дисперсность частиц, Х^ - вязкость.

Анализ и графическая интерпретация полученных результатов поз -волили сделать вывод о сложном и неоднозначном влиянии переменных факторов на функции отклика. Выбор значений показателей эффективности процесса отделки был установлен путем поиска экстремальных зна -чений функций отклика и принятием компромиссного решения методом условного центра масс.В результате рационализации получены следующие значения функций отклика: У|= 65,6 мкм, У2= 59,5?, У^= 0,67 усл.ед. У4= 231г/м*. Параметры управления, обеспечивающие данные результаты, приняли значения:, давление на распыление - 0,35 МПа, расстояние от краскораспылителя до образца - 350 мм, концентрация пигмента в лаке 4,6 мае.¡5, дисперсность частиц - 140 мкм, условная вязкость композиции - 27 с.

В шестом разделе приведены результаты экспериментальных исследований влияния свойств пигмента и рецептуры лакокрасочного материала на качество декоративного эффекта покрытия.

Для описания, качества покрытия была применена теория нечетких множеств, описанная в работах Л.Заде, В.В. Кафарова,Н.Н.Дорохова и др. При этом качество определялось с помощью лингвистических конструкций, составленных из базовых выражений "высокое","низкое",и операторов "не","и","очень".

Каждой лингвистической конструкции соответствует функция степени принадлежности, значения последней характеризуют принадлежность элементов универсума определенным лингвистическим конструкциям. Как числовая переменная качество покрытия принимает значения шкалы уни -версума от I до 9. Предварительную оценку качества производили по виду покрытия, при этом в расчет принимали дефекты,вызванные нерациональной рецептурой лакокрасочного материала и неудовлетворительным ;

качеством пигмента. уровни качества принимали значения "неудовлетворительный" /удовлетворительный"."хороший" ."отличный".

проведение многофакторного эксперимента по плану второго порядка в3, обработка и статистический анализ экспериментальных данных на пк типа ibm позволили получить модель качества покрытия в виде per -рессионных уравнений:

у1= 0,214 - o.oi2xj - 0,012x2 _ °.331х3 " °.°3xix2 " 0,004xjx3-

- 0,033х2х3 - 0,03xj - 0,033x2 + °.386х3

у2= 0,519 - 0,04xj+ 0.05gxz - 0,i4x3 - o.iixjxg- 0,09x^3 -

- 0,13X2 + °-I52X3 " °.0ZXI (I0)

у3= 0,574 - 0,004xj - 0.0e4x2 - о.юзх3 - о.ойзх^-

- 0,097x2x3 - 0,08zx{ - 0.066x2-+ &,093хз ' ' (ii)

у4= 0,830 - 0,i05xj + 0,053x2 + o.i44x3 - 0,074xjx2 -

- 0,059xjx3 - 0,12gx2x3 - 0.0d7xj - 0,172x2 - 0,146x3 112)

у5= 0,542 - 0,i6xj - 0,igx2 + o.zoox3 - 0.0i5xjx2 + 0,i73xjx3 + « » »

+ 0,072x2x3 - 0,0i4xj - 0,308x2 - 0,i04x3 (13)

у6= 0,467 - 0,033xj - 0,083x2 + o.i3x3 - 0,021x^2 "

- 0,i02xjx3 - 0.0ix2x3 - 0,032xj - 0.137x2 _ °.izgx3 44)

у7= 0,549 - 0,i66xj - 0,iigx2 + o.iizxg + o.iiwjx, -i>t r 0,i02xj - 0,i86x2 - о.1обх3 (i5)

у8= 0,578 - 0,i03xj - 0,i03x2 + 0,097x3 - o.ioixjxjt + 0.0i3x2x3 - 0.154xj - 0.155x2 - °-i54x3 п6)

у9= 0,428 - 0,067xz 0.145x^3 (i7)

где " качеств0 покрытия на определен-

ном уровне.Х^^.Хз - переменные факторы: концентрация пигмента в .лаке, дисперсность .частиц, процент осаждения ТЮА.

С помощью метода крутого восхождения для каждого элемента универсума были получены оптимальные значения рецептурных параметров.

Рациональные значення параметров пигментной пасты получены с . использованием метода условного центра масс. В результате определены качественные характеристики пигментной пасты при которых образуется лессирующее покрытие с ярко-перламутровым эффектом.Они соответствуют следующим значениям: концентрация пигментной пастн - 3,84 Macc¿$, дисперсность частиц - IZO мкм,.процент осаждения TiO^ - 33/5.

Полученные параметры пигментной пасты и режимы формирования покрытия послужили основой для разработки технологической инструкции по формированию покрытия с перламутровым эффектом на древесине и древесных материалах, которая была апробирована на ряде промышленных предприятий.

По результатам апробаций был сделан вывод, что применение перламутровых пигментов на основе слюды,обработанной TiOg, для модификации традиционных лакокрасочных материалов позволяет получать высокоэффективные лакокрасочные покрытия на древесине и древесных материалах.

В седьмом разделе приводится расчет технико-экономической эф -фективности внедрения разработанных мероприятий в промышленное производство. Установлено, что экономический эффект от внедрения результатов работы в производство в ТОО. "Уралнэкс" составит 3,76 млн.руб. ( в цепах на 1,07.94 г.).

ОБцИЕ ВЫВОДИ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработано высокоэффективное лессирующее покрытие с ярко -перламутровым эффектом для защитно-декоративной отделки древесины

и древесных материалов.

2. Выбран эффективный перламутровый пигмент, который по своим качественным характеристикам отвечает требованиям, предъявляемым к модифицирующим добавкам, вводимым в лакокрасочные материалы для отделки древесины.

3. Лессирующее покрытие, с ярко-перламутровым .эффектом образуется при введении в лакокрасочный материал пигментной пасты следующих параметров: дисперсность частиц - 120 мки, процент осаждения Tt

- 33$, концентрация частиц пигмента в лаке -3,84 масс.7».

4. Теоретические исследования показали, что ориентация частиц

пигмента в слое покрытия параллельно поверхности подложки происходит в случае, когда капли лака при распылении принимают форму эллипсоида вращения, размеры которого пропорциональны геометрическим параметрам частиц; ....

5« Теоретически определено и подтверждено экспериментальными ис- , следованиями, что основное влияние на размеры и форму капель лака при распылениии оказывает величина поверхностного натяжения пигментированного материала, которая изменяется в зависимости от дисперсности и концентрации частиц пигмента в лаке;

6;. При введении частиц пигмента в лаковые системы в объеме от 0,1 до б масс.-ï изменение технологических свойств пигментированной композиции практически не влияет на процесс формирования покрытия методом пневматического распыления;

7; Формирование качественного защитно-декоративного покрытия с перламутровым эффектом достигается при следующих рациональных режимах нанесения пигментированной системы методом пневматического рас?-пыления: давление на распыление - 0,35 МПа, расстояние от краскорасг пылителя до образца - 350 мм, условная вязкость материала - 27 с, расход лакокрасочного материала - 243 г/м'.-

8; Лессирующее покрытие древесины с ярко-перламутровым эффектом обладает следующими свойствами: толщина - 64 мкм, твердость - 0,61 усл:ед<,блеск - 5856.

9,- Разработанное защитно-декоративное покрытие древесины с перламутровым эффектом по своим свойствам на 20-305Й превышает пленки, образованные на основе традиционных нитроцеллюлозных лаков,-

10; Разработаны ..объективная методика оценка качества покрытий, наполненных перламутровый пигментом, и классификация пленок в зависимости от интенсивности оттенка и цветового эффекта, которые показали, что разработанные мероприятия значительно расширяют ассортимент и цветовую гамму лакокрасочных систем для отделки древесины:

Ils Годовой экономический эффект от внедрения разработанных мероприятий в условиях ТОО "Уралинэкс" составил 3.76 млн;руб;(цены на 1,07,94 г.), ,

12; Проведенная работа открывает новое направление в области отделки древесины и древесных материалов лакокрасочными материалами, наполненными перламутровыми пигментами; Это позволит значительно рас-аирить ассортимент выпускаемой продукции и обеспечит более эффективную защитно-декоративную обработку древесных материалов;

- 19 -

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

Iг Щуркова С;Н: Исследование процесса формирования защитно-де-юративных покрытий с перламутровым эффектом на древесных подложках: // Совершенствование технологии и оборудования лесопильно-деревооб-рабатывающих производств /ТеЗ;Докл;научн;-техн; конф; молодых ученых и специалистов: -Архангельск: ЦНИИЫОД, 1992* - С;26;

Z¡ Ветошкин Ю.И.,Черепанова 0;Н;, Щуркова С;Н; Исследование формирования покрытий с перламутровым эффектом; // Вклад ученых и специалистов в развитие химико-лесного комплекса / Теэгдокл5научн;-практ; конф; - Екатеринбург: УЛТИ, 1993; - С;364

3; Щуркова С.Н;, Жданов Н:И;. Мверблитте А;К; Нитроцеллюлозные перламутровые композиции; II Вклад ученых и специалистов в развитие химико-лесного комплекса /Тез;докл; научн;-практ; конф; - Екатеринбург: УЛТИ. 1993. - С.37;

4;0негин В;И;.Ветошкин Ю;И;.Щуркова С.Н; Формирование защитно-декоративных покрытий с перламутровым эффектом;//Лакокрасочные материалы и их применение в деревообрабатывающей промышленности/ Тез. докл. научн.-практ; конф. - Москва: ВПКТИМ, 1993; - С.24.

5. Ветошкин Й;И..Гороховский А.Г.,Щуркова С.Н; Исследование процесса формирования и сюйств пигментированных декоративных лако -красочных покрытий. // Тез. докл. научн.-технической' конф.- - Братск. БрИИ.1993; -С;I18.

Просим принять участие в работе специализированного совета Д 063.50;01; или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194018, Санкт-Петербург. Институт, -ский пер.-, 5 Лесотехническая академия, Ученый Совет;.

Подписано в печать с оригинал-макета 24.10.94

Формат 60x90 1/19. Бумага оберт. Печать офсетная» Изд< 22Д

Уч;-изд.Л; 1.0; Печ;Л; 1,0; Тираж 100 экз; Заказ 9 ¿¿рБес платно Редакционно-иэдательский отдел ЛТА

Подразделение оперативной полиграфии ЛТА;

194018,С-Петербург, .Институтский пер;, 3;