автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Повышение эффективности отделки модифицированным алкиднокарбамидным лаком МЛ-2111 щитов, облицованных пленочными материалами

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТДЕЛКИ МОДИФИЦИРОВАННЫМ АЛКИДОКАРБАМИДНЫМ ЛАКОМ Ш-2Ш ВДТОВ, ОБЛИЦОВАННЫХ ПЛЕНОЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатывающих производств; древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

БЕНОТМАН Бенамар

Санкт-Петербург - 1992

Работа выполнена в Санкт-Петербургской лесотехнической академии на кафедре Механической технологии древесины и древесных материалов

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Онегин В.И.

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Цой Ю.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

сиьберт А. А.

кандидат технических наук, с.н.с. Мирошниченко С.Н.

Ведущая организация - ЛенСПКТБ "КОНЦЕРНСЕВЗАЛМебель"

Защита диссертации состоится 30 июня 1992 г. в 10 часов на заседании специализированного совета Д 063.50.01 в Санкт-Петербургской лесотехнической академии (194018, С.-Петербург, Институтский пер., 5, Главное здание, зал заседаний).

Автореферат разослан " 10" сссе>14^ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш. В настоящее время доминирующее значение в технологии отделки продолжают сохранять облицовочные материалы на основе пропитанных текстурных бумаг а отделочные материалы на основе алкидных и аминных олигомеров. В этой области представляют интерес разработки на основе алкиднокарбамкдного лака кислотного отверждения ЫД-2П1. При использовании этого лака был отмечен ряд недостатков, а именно: нестабильность полуфабриката, образование пузырей в покрытии, нестабильность партии лака по блеску и невозможность получать качественное покрытие на деталях, облицованных пленочными материалами. Полное решение этих вопросов не удавалось в связи с отсутствием научно обоснованного методического подхода к разработке стабильных лакокрасочных составов. В последний годы достижения в области термодинамики растворов полимеров и физико-хкши поверхностей позволили разработать более точные метода выбора растворителей, изучения стабильности полимерных систем и исследования механизма адгезионного взаимодействия между жидкой и твердой фазами.

Рассмотрение физико-химических процессов, имеющих место при формировании алкиднокарбамидного покрытия на подлолже из текстурной бумаги, с данных позиций имеет несомненную актуальность.

Цель работы. Повышение качества и эффективности отделки лаком Ш-2Ш щитов, облицованных пленочными материалам.

Научная новизна работы заключается в следующем:

В обычных условиях механизм формирования адгезионного контакта лака 1Д-2Ш и подложки на основе текстурной бумаги осуществляется в основном за счет образования водородных связей гидроксильными и аминными группами, в то время как карбонильные группы, присутствующие в системе, не участвуют в механизме взаимодействия;

- введение дополнительно метилольных групп с карбамидом олигомером КФМТ-15 позволяет вовлечь в механизм взаимодействия карбонильные группы, что способствует ускорению процесса отверждения и повышению адгезионной прочности покрытйя;

- введением в систему лак-подаохка аыиносилана удается активизировать адгезионное взаимодействие ка поверхности раздела за счет участия аминных и гидроксильных групп силана в формировании адгезионного контакта.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка избыточной энергии смешения лакокрасочных материалов, представленных наш как строго-регулярные растворы, проводилась согласно теории £лори-Хаггинса по энталышйному и энтропийному параметру термодинамического взаимодействия.

2. Растворимость в органических растворителях пленкообразо-вателей рассматривалась нами с позиции теории параметров растворимости, согласно которой растворимость оценивается типом и величиной когезионных сил (дисперсионных, диполь-дипольных, водородных связей) пленкообразователя и растворителя.

3. Изучение термодинамического поведения растворов алкид-пых п амшюформальдегидных олигомеров в бутаноле базировалось на законах термодинамики, согласно которым образование термодинамически устойчивой системы сопровождается уменьшением свободно:: энергии смешения Гиббса.

4. -¿ор.шрование лакокрасочного покрытия алкидными и амино-формальдегидными олигомерами на текстурной бумаге рассматривалось с позиций теории химической связи, согласно которой структура и свойства покрытия определяются образующимися ковалентны-ми и водородными связями между лаком и подложкой.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью принятых допущений при оценке растворимости алкидных и аминных смол в органических растворителях, термодинамической устойчивости их смесей в бутаноле; согласованностью результатов расчетов параметров растворимости, параметров термодинамического взаимодействия и спинодалей с основными положениями теорий параметров растворимости и термодинамики смесей полимеров; согласованностью результатов исследования процесса формирования лакокрасочного покрытия с основами теории химической связи. Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечивается обоснованностью постановки опытов с применением современных методов и средств их проведения, включая математическое моделирование, планирование эксперимента и статистическую обработку данных с привлечением ЭВМ.

Практическая значимость -работы:

- Разработан научно обоснованный принцип составления рецептур термодинамически устойчивых лакокрасочных составов.

- Для модификации лака МЯ-2Ш рекомендуется карбамидный олигомер ШМТ-15, позволяющий ускорить процесс отвердения и повысить адгезионную прочность лакового покрытия.

- Для улучшения условий формирования адгезионного контакта, повышения эффективности отделки лаком MJI-2III деталей, облицованных текстурной бумагой, в качестве промотора адгезии предлагается аминосилан АГМ-9.

Пестр проведения работы. Работа выполнена на кафедре механической технологии древесины и древесных, материалов лесотехнической академии г.Санкт-Петербурга.

Апробация работы. Основные положения диссертации доло;;;ены и обсукдены на научно-технической конференции "Исследование и внедрение новых технологических процессов и современного оборудования на предприятиях лесной, деревообрабатывающей и целлылозно-бума5;ноЛ промышленности в Санкт-Петербурге в I9S0 г." и на заседаниях научно-технической конференции факультета ЩЦ лесотехнической академии (Январь I9SI г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, библиографического списка из 89 наименований и приложений. Основной текст диссертации изложен на 1?Ъ страницах. В работе имеется 38 рисунков и 65 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель, научные положения, новизна :: т.рактлчсская значимость работы.

В первом разделе рассмотрены основный характеристики пленок на основе пропитанных текстурных бумаг, проведен анализ работ, посвященных вопросам подготовки аоллс-лск различной природы к отделке. Рассмотрены такие основные направления исследован:'.:: лака Ш1-Ш1.

Высокая эффективность, достигнутая при обработке подложек различными способами с применением тепла, ПА.В, основана на способности этих агентов изменять поверхностное натяжение подложек, коррелирующее с адгезионной прочностью покрытия. Успешное применение органосиланов в качестве аппретов и промоторов адгезии для разнородных систем обусловлено прежде всего тем, что форлируемая полисилоксановая пленка на поверхности подложки отличается высокой водостойкостью и хорошо связывает покрытие с подложкой.

Исследование силиконовых жидкостей и других ПАВ позволило улучшить условия растекания лака по поверхности подложек и пено-гашения в покрытии. Для повышения стабильности и жизнеспособности лака МН-2Ш предложен состав, отличающийся тем, что он содержит бутанолизированную карбамидоформальдегидную, модифицированную производными триазина, смолу молекулярной массой 7000-10500 с содержанием бутоксильных групп 38-46$, метилольных 8-13$.

Эти исследования в большинстве своем носят эмпирический характер и не имеют достаточных теоретических обоснований.

Формирование лакокрасочного покрытия, в частности термореактивными олигомерами, как известно, обусловлено термодинамической устойчивостью раствора лака, энергетическими свойствами лака и подложки, в том числе их полярностью, и механизмом пленкообра-зования. Поэтому комплекс этих вопросов должен рассматриваться в соответствии с современными представлениями о совместимости лакокрасочных материалов, о энергетике и кинетике формирования адгезионного контакта между подложкой и лаком.

В связи с этим были сформулированы следующие основные задачи исследований:

- исследование теоретических вопросов термодинамической совместимости полимеров;

- изучение термодинамики растворимости лака МП-2Ш;

- исследование процесса формирования покрытия алкиднокарба-мидным лаком 1-2111 на подложке из текстурной бумаги;

- исследование вопросов улучшения поверхностных свойств подложек на основе текстурных бумаг;

- исследование вопросов модификации лака Ш-2Ш;

- разработка состава модифицированного лака МЛ-2Ш и установление рациональных параметров режима отделки им мебели.

Во втором разделе рассмотрены основные положения теории термодинамики растворов полимеров.

Растворы представляются регулярными, если при их образовании распределение молекул компонентов осуществляется беспорядочно. При этом энтропия смешения идеальна, а энтальпия смешения не нулевая. Энергия смешения бинарных регулярных растворов характеризуется уравнением Гильдебранда-Скетчарда:

(I)

где V - молярный объем раствора; , Ф2 - мольно-объемные доли компонентов раствора; Е,/\/ , Е,/\/ ~ плотности энергии когезии компонентов раствора. * В этом случае величина (Е/^ % называется параметром растворимости.

Более обоснованным является представление растворов полимеров строго регулярными, то-есть за основу взята квазикристаллическая решетка, в ячейках которой располагаются молекулы компонентов. ч'лори и Хаггинс, видоизменив решеточную модель для раствора полимера в низкомолекулярной жидкости, а тленно, чтобы молекула полимера занимала ряд примыкающих друг к другу ячеек решетки, а молекула растворителя - только одну, провели расчеты его свободной энергии смешения.

Д6, 1?т[п,1-пФ, + п>Фг + ХЧ?%(п1 + тп4)],

(2)

где ^ , ^ - объемные доли растворителя и полимера; П, ,пе -числа их молей, т - число сегментов в молекуле полимера, ■X - параметр термодинамического взаимодействия. Для растворов неполярных компонентов справедливо применение параметров растворимости для теплоты смешения. Тогда уравнение Хаггинса для параметра взаимодействия примет вид:

Х= - < (3)

где - энтропийный параметр взаимодействия, Х5 £ 0,3+0,34; - энтальпийный параметр взаимодействия; , ~ параметры растворимости компонентов. Реальные растворы, в том числе растворы полимеров, следует рассматривать с точки зрения их поляркости. Правомочным при

этом является трехмерное представление энергии когезии и параметров растворимости жидкостей, учитывающее дисперсионное, ди-поль-дипольное взаимодействие и водородные связи

§*= + 8р + Я* = ^ + $а (4)

где индексы 6, р соответствуют дисперсионному, диполь-дшоль-ному взаимодействиям; Ь - водородным связям и а - ассоциативным диполь-дипольному взаимодействию и взаимодействию водородных связей.

Бланксом-Прусницом бшш рассмотрены бинарные полярные системы по следующим вариантам:

1. Оба компонента полярны

2. Один компонент полярен, другой - неполярен

V- ■

где ф - эмпирический параметр, учитывающий взаимодействие типа дшюль-индуцированный дотоль; Т*, Т - температуры измерения и % соответственно.

На основе теории Флори-Хаггинса по термодинамике смешения полимера с растворителем, Скотт и Томпа получили уравнение для свободной энергии смешения в растворителе (I) двух полимеров (2 и 3):

+ п2 и <5 + п31л°Р} +

(6)

Согласно законам термодинамики, образование тедоодинамически устойчивой системы сопровождается уменьшением свободной энергии смешения Дб «¿0 •

В соответствии с этим условием для описания термодинамического поведения полимерных смесей предложен ряд уравнений, основанных на теории Флори-Хаггинса и теории параметров растворимости:

- для бинарных регулярных растворов:

| ^ _ | = 3 - 4 (Кол/см3) '/г (Гильдебранд)

- для' строго регулярных растворов:

ТС <1(1 + (Фл°Ри);

1.й(КОА/см^2 (Смол)

- для полярных систем:

у

|§1 - $г1 < 1 (Кал/см3)2 (магат)

§,_§2| < 0.5 (КОЛ/СМ3)

(Виал);

X 4 0,5 , 0,34 и Хь £ 0.2 . .(Бланке-Пруснид) ■

- для тройных систем (растворитель I - полимер 2 - полимер 3):

1. Система может содержать две фазы; одна из которых является термодинамически устойчивой. Уравнение, характеризующее равновесие обеих фаз (бинодаль), имеет вид:

- > о (8)

Ч) ' вд

где Р[ , - химические потенциалы компонентов смеси в двух сосуществующих фазах С) и (").

2. Система кокет содержать одну неустойчивую фазу, т.е. система имеет тенденцию к расслоению. Уравнение, описывающее такое состояние (спинодаль), имеет вид:

Э2Д G

= 0 (9)

ЗФг'ЭФз

Исходя из уравнения (7), Конингсвельд с сотрудниками получили уравнение для спинодалей тройных систем следующего вида:

<Г{ - 2 I m;mj (х{ + Xj) <Р; + 4 nif in2 rrij

2 X, = Хг + "X» "

(10)

- другие находят обычной циклизацией заменой индексов.

3. Система может оказаться в 1фитическом состоянии, т.е. она склонна, с одной стороны, к образованию гомогенной фазы, и к расслоению,с другой стороны. Она метастабильна и ее критические точки определяются:

(II)

Графическое решение уравнений (8, 10) для разных вариантов изменения параметров взаимодействия и молекулярных масс смешиваемых полимеров было получено Земаном-Паттерсоном и Хсу-Прусни-цом. Ими было установлено:

- при равнозначном взаимодействии каждого из полимеров с растворителем несовместимость обусловлена только взаимодействием полимеров между собой;

- при неравнозначном взаимодействии полимеров с растворителем, т.е. Ф , нестабильность системы проявляется сильнее в разбавленных растворах;

- увеличение молекулярных масс полимеров приводит к большей несовместимости даже при хорошем для обоих полимеров растворителе, а их уменьшение - к меньшей несовместимости даже при растворителе, с которым полимеры взаимодействуют неравнозначно;

- при использовании полимеров разных молекулярных масс система, в которой взаимодействие растворителя с полимером большей молекулярной массы сильнее, чем с меньшей молекулярной массой, более нестабильна, чем наоборот;

- несовместимость двух полимеров в определенном растворителе не означает их несовместимость в других растворителях или при отсутствии растворителя.

Рассмотренные теоретические положения термодинамики растворов полимеров были использованы для исследования стабильности лакокрасочных систем.

В третьем разделе даны характеристики исследуемых объектов: подложки, лака, модификаторов и обоснование их выбора. Представлены также основные методические положения по проведению экспериментов.

В качестве подложки использовали древесностружечную плиту, облицованную пленками на основе бумаг, пропитанных смолами с глубокой степенью отверждения. Текстурная бумага била с рисунком под орех и карагач.

В качестве отделочного материала был использован алкидно-карбамидный матовый лак кислотного отверждения Ш-21И с отвер-дителем - раствором сульфокислот в бутаноле.

Для разбавления состаш лака использовали ксилол и смесе-вой растворитель Г? 646.

В качестве модификаторов были исследованы карбамидный оли-гомер ¡ШТГ-15, алкилбензолсульфонат натрия (синтетический детергент), винилсилан и аминосилан.

Составы наносили аппликатором; сушки покрытия проводили после выдержки в течение 8 минут при 20°С в конвективной камере сушки при 55°С.

Оизико-механические испытания лакокрасочных материалов и покрытий проводили по действующим методикам.

Для определения критического поверхностного натяжения подложи был использован метод Ву, основанный на уравнении:

<ЭК= Ойв)2^ , <Л2)

4

где £>к - критическое поверхностное натяжение ®ктязи_ "тг

©уг - поверхностное натяжение твердого тела на границе с газовой фазой; - поверхностное натяжение используемой жидкости на границе с газовой фазой; 6 - краевой угол смачивания. Определение поверхностной энергии ТГу подложки и ее дисперсионной ТГ^ и полярной Тр составляющих проводили на оснозе уравнения ©аукса: г ^

тг= т/. + т/ ; 0*г*оЬ + б1 Г 'И)

В четвертом разделе приведены результаты исследований термодинамических и физико-химических процессов, имеющих место при формировании лакокрасочного покрытия на подложке из текстурной бумаги.

На основании рассмотренных положений теории растворов полимеров были проведены исследования растворимости входящих в состав лака МЛ-2П1 алкидных и аминных смол типа ГФ-050, ПФ-058, К-411-02, К-411-03, К-421-02 и К-423-02 в органических растворителях. Исходя из структурных формул молекул данных пленкообразо-вателей и значений вкладов их атомов и групп в энергию когезии и молярный объем соответственно, были рассчитаны параметры растворимости каждого типа смол по соответствующим методам (Смолла, Федорса, Аскадского) (табл.1).

Таблица I

Расчетные параметры растворимости алкидных аминоформальдегидных смол, (кал/см3)*'^

Смола марки § (Смолл) 5 (Федоре) , £ (Аскадский)

ГФ-050 11,25 10,94 9,54

ПФ-058 10,53 9,66 8,8

К-411-02 11,3 12,4 11,3

К-411-03 12,0 13,0 11,9

К-421-02 10,4 12,4 Н,4

К-423-02 11,4 13,7 13,0

Рассмотрение растворов пленкообразователей как регулярные системы показало, что они обладают растворимостью в широком круге растворителей, имеющих параметр растворимости в пределах 7+15 (кал/см3, что не подтверждается практическими данными.

Представление этих растворов строго-регулярными также не характеризует полностью растворимость данных пленкообразователей в некоторых растворителях (табл.2). Лучшие результаты были получены при использовании положения, рассмотренного Бланкеом-Прус-ницом по уравнениям (5) и (6),. (табл.2).

Как показывают результаты исследований, бутанол является лучшим растворителем для всех смол, хотя и образование их смесей в нем может в ряде случаев привести к нестабильности системы.

На основе расчетных параметров взаимодействия для всех сочетаний между пленкообразователями и растворителем были составлены модельные системы, для которых были рассчитаны соответствующие спинодали по уравнению (10). Графическое представление спи-нодалей (Рис.1) показало, что нестабильность тройных систем из

Таблица 2

Расчетные параметры термодинамического взаимодействия для системы "смола-растворитель"

Растворители Смола Г5-050 Смола »5-058 Смола К-411-02 СмзлаК-411-03

"Х(Б-П) "Х(ГиЛ) ■Хсги-о 'Х(Б-ГУ) "Х(Гил) Х(б-п)

Ксилол 1,328 0,317 0,634 0,448 1,95 0,574 2,14 0,543

Ацетон 0,535 3,63 0,348 0,65 0,77 0,948 0,849 0,894

Этил-

ацетат 0,96 1,99 0,484 1,36 1,34 1,76 1,552 1,784

Бутанол 0,356 0,347 0,61 0,382 0,353 0,418 0,371 0,519

двух пленкообразователей и бутанола обусловлена прежде всего взаимодействием пленкообразователей друг с другом. Если это взаимодействие характеризуется значением 4 0,03, то совместимость пленкообразователей лучше, чем при Х^О.ОЗ.

Предварительная оценка стабильности лака 11-2111 позволила определить наиболее совместимые между собой плеккообразователи в присутствии бутанола. Такими оказались смолы марок К-4П-02, К-4Н-СЗ, К-421-02, ГО-050, 11®-058.

нормирование лакокрасочного покрытия данными пленкообразо-вателямк рассматривалось с позиции теории химической связи как процесс межмолекулярного взаимодействия различной природы, приводящий к образованию пленки определенных свойств и структуры. Исследование этого процесса проводилось по следуидш направлениям:

- спектральные и термические анализы лакокрасочного покрытия;

- исследование энергетики адгезионного взаимодействия лакокрасочного покрытия с текстурной бумагой.

Анализ ИК-спектров покрытий, полученных из лака Ш1-2П1 и его смесей с карбамидным олигомером К£МТ-15 на стекле и на текстурной бумаге показал наличке во всех случаях интенсивных поглощений, соответствующих водородным связям. При формфоваяии покрытия из лака МЯ-2Ш в 'образовании водородных связей участвуют в основном метилолыше и ашнные группы; в случае введения карба-1.ШДНОГО олигомера в механизм адгезионного взаимодействия вовлекаются и карбоксильные группы. В результате этого ускоряется процесс отверхдошя и повышается адгезионная прочность покрытия.

Взаимосвязь межмолекулярных взаимодействий в процессе плен-кообразования со структурой получаемых покрытий рассматривалась с позиций термостабильности таких структур. Термогравиметричес-ки;л анализом отвержденных олигомеров ¡."Л-2Ш к КФЫТ-15 установлено, что в результате отвержения этих олигомеров образуется пространственная структура за счет связей различной природы, в частности, водородных и дисперсионных, что подтверждается расчетными значениями энергии активации процесса разложения твердых олигомеров (табл.3).

Таблица 3

Энергия активации кристаллизации и плавления полимеров

Полимер £<з кристаллизации, ккал/моль ^плавления, ккал/моль 2Еа ккал/моль

КФМТ-15 1,93 5,53 7,46

МЯ-2Ш 1,02 2,4 3,42

М1-2Ш+КФМТ-15 (100:10) 0,98 2,71 3,69

Адгезионные связи обусловлены также и природой контактирующих объектов, в том числе и их термодинамическими характеристиками: поверхностная энергия и ее полярная и неполярная составляющие, работа адгезии и адгезионная прочность покрытия.

Основные результаты исследований в этом направлении представлены в табл.4.

Данные табл.4 свидетельствуют об эффективности активации адгезкошгаго контакта путем изменения поверхностных свойств лака и подложки. Лучшим способом является использование аминосилана для модификации системы лак-подложка. Это объясняется образованием дополнительных сачзующих мостиков между лаком и подложкой благодаря наличию на одном конце молекулы силана амшшых групп, а на другом - силанольных.

Б пятом разделе представлены результаты по разработке состава модифицированного смолой КФМТ-15 лака Ш-2П1 и рациональных условий формирования лакокрасочного покрытия.

На основе предварительных исследований и априорных сведений были выбраны следующие факторы, оказывающие наибольшее влияние на процесс формирования лакокрасочного покрытия.

На основе предварительных исследований и априорных сведений были выбраны следующие факторы, оказывающие наибольшее влияние на процесс формирования лакокрасочного покрытия: количество оли-гомера КфМТ-15, отвердителя, температура подложки, вязкость и расход лака, концентрация аминосилана.

Уровни варьирования этих факторов были выбраны на основании результатов ранее проведенных исследований и технологических инструкций по режимам отделки лаком 141-2111.

Таблица 4

."•Термодинамические характеристики подаозиш и лака

- Способ . ■ активации ■ Концентрация, р м&с/к2 т/ ьщк/м2 м^/ы2 бк мДа/м2 бд Ш1а

I. "Детергента 2 . -Винилсилана;, 3.1Аминосилана, * »• ' > а) 0 ч" . в • 0,5 '.2.5 0,2 . "2,5 .''0.2 . '2,5 '• б);4 '20 "40 - ' бработка одним ра .22,7 •12,5 14,5. ' 8,3 • . 12,3' 8,9 агрев по 24,5 ' 23,2 подложк створом 11.1 25 25,5 32,9, 17,6, 35.2 ДЛ02КИ 6,6 7.6 и 33.8 37,5 40 41,2 29.9 45,1 31,1 30,8 33 37 59 40 31 46 31.4 31.5 1.4 1.5 1,9 1,3 ~ О л ,о «С 1,2 9 0 ^ 1

1. Винилсиланом 2. Лшмосиланом Концентрация, /о <5*г ■ мДх/г/ ■ (град.)

\ в) Г. Ю-2 10"^ ю-2. одификация лака 27,8 27,4 26,4 24,8 22.4 23,1 19.5 15 1,0 1,3 1,5 2,1

27,6 23 1,2

Постоянные факторы и их значения были выбраны по результата:.' предварительных исследований, априорным сведениям и технологически:.". инструкциям по режимам отделю! лаком МЧ-2Ш.

Б соответствии с поставленной задачек исследований для плакирования экспериментов были выбраны математические модели в виде полинома второго порядка в силу их простоты и адекватности при описании процесса формирования лакокрасочного покрытия.

Разработанный состав модифицированного лака Г/Л—2111 тлеет следующую рецептуру:

- лак ">11-2111, % 79,46 - 83,2

- смола КйЛТ-1э, л1, % 6,6-8,83

- отвердитель, % 10,2 - 11,71 Критерии оценки:

- время высыхания:

У( = 11,1 4. 0,65ХХ + 1,88X2 - 0,64х| - 0,144х| (14)

- внешш'{ вид покрытия:

У2 =-3,71+0,688Х1+0,452X2-0,0336Х^-0,0144Х|-0,024Х1Х2 (15)

3,54 6 Хх 4 II,04; 6,47 6 Х2 4 13,54 (16)

Рациональные условия формирования покрытия разработанным составом:

на подогретой подложке

- температура подложки Х^, °С 58

- вязкость состава Спо ВЗ-4 40

- расход состава Хд, г/м^ 133

- толщина покрытия У, , мкм 75

- внешний вид У4 , балл 0,84

Критерии оценки:

- толщина покрытия

У, =265,85-0,338Х1-6,924Х2-1,262Х3+0,078Х|+0,005Х§+. 0,009X1 +0,018Х1Х2+0,004Х1Х3+0,014X^3 (Г7)

- внешний вид покрытия

к =-8,035+0,И2Х1+0,068X2+0,074X3-0,0007X^-0,002Х^--О, ОООбХ^-0,0005X3X3

20 4 Хх 4 40; ЕО Х£ £ 40; 100 4Л3 4Л40 (19)

на обработанной аминосиланом подложке

- концентрация силана Хр % 5

- вязкость состава Спо ВЗ-4 37

- расход состава Х3, гД? 154

- толщина покрытия У, , мкм 76

- внешний вид У2 , балл 0,71

(21)

• • < „Критерии оценки:

•. -'толщина■покрытия

'У,'=34,68 + 2-,1.£О^Х1 + 3,584X2 - 0,712X3 + 1,3(^00 Х-^2 -

* о Ь (20)

. -0,068Х|.+.-0,002X2 + 0,011 Х^

.— внешний вид' 'Уг = '-0,63 - .0,08 Ь$Х1 + 0,028X2 + О.ООбХд - 0,08(Цл1)г

<.0,0004х|.-'0,00003х§ 0,054X^48; 26,64X2443,4; 86,36¿Хд4153,64 (22)

. -В шестом разделе приведен расчет ожидаемого годового экономического- эффекта от применения разработанного состава в условиях '2ой мебельной фабрики г.Санктт-Петербурга.

" ' . -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований установлено, что:

■ I. Стабильность лакокрасочных составов следует рассматривать с лоз1Щии теории тер,юдинамики, растворов полимеров с учетом полярности компонентов-и термодинамического взаимодействия.

2-, Согласно, теории Скотта и Томпа о свободной энергии смешения в тройных системах:

а) принцип аддитивности можно применять для бинарной смеси низкомолекулярных или -высокомолекулярных жидкостей для определения параметра растворимости и- молярного объема смесей;

б) из двух жидкостей, не-растворяющих полимер, можно составить смесь, которая'будет его растворять;

в) для смеси.из двух полщлеров в растворителе роль раство-' рителя сводится к снижению критической температуры образования

смеси, а природа его имеет.второстепенное значение.

- 3. Тройная система полимер-йолимер-растворитель характеризуется уравнениями для спинодалей и бинодалей, показывающих влияние межолекулярных взаимодействий и молекулярных масс на стабильность системы.

'"*■" 4. Парциальные параметры растворимости, учитывающие приро-.

■ ду когезиокных сил, более объективно характеризуют растворимость пленкообразующих смол в органических растворителях, чем их общий

■ параметр растворимости.

5. Растворимость пленкообразующих алкидных и этерифициро-ванных аминоформальдегидных смол в органических растворителях обусловлена термодинамическим взаимодействием молекулярных сил различной природы (дисперсионные, ориентационные, водородная связь) в системе смола-растворитель.

6. Стабильность смеси алкидной и этерифицированной амино-формальдегидкой смол в бутаноле обусловлена в большей степени термодинамическим взаимодействием молекулярных сил; при этом степень бутанолизации меламинофорлальдегидной смолы оказывает наибольшее влияние на стабильность системы.

7. Формирование покрытия из алкиднокарбамидного лака представляет собой сложный процесс, сопровождающийся структурными превращениями за счет межмолекулярных сил взаимодействия различной природы, в частности, водородных связей и дисперсионных сил. Кроме того, показана возможность активации процесса формирования лакокрасочного покрытия.

8. В качестве эффективного модификатора алкиднокарбамидного лака Ш-2Н1 может быть использован карбамидный олигомер КЗМТ-15, сказывающий автокаталитическое действие на процесс отверждения, что в результате позволяет сократить время высыхания лака до степени 3 на 20-30%.

9. Эффективным способом модификации текстурной бумаги, позволяющим повысить ее энергетические свойства, является обработка поверхности водным раствором аминосилана АГМ-9 (0,3-5)$ концентрации, что и улучшает защитно-декоративные свойства лакокрасочного покрытия.

10. Нагрев подложки до температуры 40°С перед нанесением лакокрасочного состава позволяет уменьшить расход растворителя на 45$ и сократить время высыхания лака до степени 3 на 25-35$.

11. Разработанные рациональные условия формирования лакокрасочного покрытия обеспечивают высокую эффективность отделки. Применение модифицированного лака №1-2111 для отделки пщтсвнх деталей мебели позволяет увеличить производительность линии отделки на 1800 изделий в год, сократить расходы полуфабриката на 3667 кг и отвердителя на 278 кг; при этом потребуется 3545 кг смолы КФМТ-15.

Таким образом, доказана высокая эффективность разработанных мероприятий, позволяющих усовершенствовать технологию отделки лаком МД-2Ш, облицованных пленочными материалами.

По материалам диссертации опубликованы.еледующие работы:

1. Онегин В.И., Цой Ю.И., Бенотман Б., Кутневич A.M. Исследование процесса формирования лакокрасочного покрытия / Ле-сотехн.акад. - СПБ. 1991. J? 4 с.73 - Деп. в ЕНШМЗИлеспроме 17.09.90, w 2706-Л690.

2. Онегин В.И., Цой Ю.И., Бенотман Б. Влияние силана Ш'1-9 на поверхностную активность текстурной бумаги / Лесотехн.акад.-СЛБ. 1991, J5 4, с.73 - Деп. в ШИПИЭИЛеспроме 17.09.90, JS 2705--лб90.

3. Онегин В.И., Цой Ю.И., Бенотман Б. Совершенствование технологии отделки щитов, облицованных текстурной бумагой // Материалы научно-техн.семин. "Исследование и внедрение новых технологических процессов и современного оборудования на предприятиях лесной, деревооб. и ЦБПром-сти". ЛДНТП 30-31 октября 1990.

- С.54-58.

Подписано в печать с оригинэл-ыакета 9.06.92 г. Формат 60x90/16 Бумага оберточная. Печать офсетная. Изд. №25. Уч.изд.1,25. Ьеч.л i.25. Тираж ЮО якэ. Зак.61. С.25.

Подразделение оперативной полиграфии ЛТА. 194 018. Санкт-Петербург. Институтский пер.,3.