Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 1Л
1.1 .Особенности древесной подложки при создании защитно-декоративного покрытия і о
1.2.0сновные сведения об эпоксидных порошках
1.3.Физико-химические особенности взаимодействия полимерного 22.
материала с подложкой 25
1.4.Использование ИК - нагрева для плёнкообразования
1.4.1 .Формирование покрытий из жидких лакокрасочных материалов
на древесине при ИК - нагреве "
1.4.2. Формирование покрытий из порошковых полимерных
материалов при ИК-нагреве
1.5.Способы нанесения порошковых красок на поверхность
1.6. Выводы 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ПОРОШКОВОГО ПОКРЫТИЯ НА ДРЕВЕСНОЙ ПОДЛОЖКЕ №
2.1. Теоретические исследования слияния частиц порошка при нагреве
2.2. Общие теоретические закономерности. Постановка задачи
2.3. Изучение характера изменения температур в слое лакокрасочного материала
2.4. Теоретические исследования спектра действующих сил при контакте адгезива с подложкой 2.5. Выводы 54
3. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 55
3.1. Исходные материалы и их характеристика 65
3.1.1. Подложка 5
3.1.2. Характеристика порошковых красок
3.2. Исследование физико-механических свойств порошковых красок
3.2.1 Определение степени дисперсности порошковых красок
3.2.2 Определение расхода порошковой краски Э
3.3. Исследование физико-механических свойств покрытия ЪУ
3.3.1. Определение степени отверждения порошковых покрытий JJ
3.3.2. Определение толщины покрытия
3.3.3. Определение величины порошковых покрытий
3.3.4. Определение блеска покрытия "
3.3.5. Определение температуры в слое краски, шпатлевки, подложки
3.3.6. Определение стойкости покрытий к износу
3.4. Лабораторная установка для термообработки под ИК-лучами
3.5. Математическая обработка результатов исследований
3.6. Методика и постановка экспериментов
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВА НИЯ ПОРОШКОВОГО ПОКРЫТИЯ
4.1. Выбор древесной подложки
4.2. Подбор операций по подготовке древесной подложки к отделке порошковыми красками 4.3. Способ нанесения порошковой краски
4.4. Подбор режима термообработки 4.5.
Выводы .
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТВЕРЖДЕНИЯ ПОРОШКО ВОГО ПОКРЫТИЯ
5.1. Влияние продолжительности термообработки на прочность сцепления порошкового покрытия с древесной подложкой и
5.2. Процессы взаимодиффузии в системе покрытий
2 5.3. Выводы
Глава 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ, ХАРАКТЕРИ ЗУЮЩИХ РЕЖИМ ФОРМИРОВАНИЯ ПОРОШКОВОГО ПОКРЫТИЯ НА ДРЕВЕСНОЙ ПОДЛОЖКЕ ,D/
6.1 Постановка задачи
6.2. Постоянные и переменные факторы 101
6.3. Результаты реализации экспериментов и анализ уравнения 105
регрессии
6.4. Определение рациональных значений исследуемых параметров процесса "
6.5.Выводы
7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
8. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
9. ЛИТЕРАТУРА 152 10.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Оглавление
Введение к работе
Актуальность темы. Развитие экономики России и оживление
предпринимательской деятельности неразрывно связано с увеличением выпуска и ассортимента товаров народного потребления. Большое значение для конкурентноспособности выпускаемых товаров на рынке имеют внешний вид, дизайн, а также потребительские свойства. Существенную роль в обеспечении этих качеств играют лакокрасочные покрытия.
В области мебельного производства одной из причин, тормозящей процесс получения качественной продукции, является острый дефицит новых высокоэффективных материалов для отделки древесины, позволяющих формировать покрытия с повышенными эксплуатационными и декоративными свойствами. Существующие виды отделочных и защитных материалов (жидкие лаки и краски, герметики) уже не удовлетворяют потребностям производства вследствие длительности технологических операций и необходимости нанесения нескольких слоев. К тому же использование жидких, содержащих органические растворители, лакокрасочных материалов (ЛКМ), связано с решением целого ряда задач по обеспечению пожарной и санитарной безопасности и по очистке производственных выбросов, предотвращения загрязнения воздушного бассейна /89/.
Использование порошковых красок позволило бы преодолеть вышеперечисленные недостатки. В настоящее время это один из наиболее перспективных и многообещающих видов лакокрасочной продукции, обеспечивающих безотходную технологию покрытий. В последнее десятилетие ежегодный прирост их производства составлял 10-12%, в то время как прирост производства жидких ЛКМ не превышал 2,2-2,3%.
В настоящее время в ассортименте порошковых красок 90% составляют термоотверждаемые материалы на основе эпоксидных, полиуретановых,эпоксиполиэфирных,полиэфиртриглицидилизоциа-нуратных и др. композиций /11/. В России наибольший объём по выпуску (до. 85%) принадлежит эпоксидным краскам. Вследствие своей технологичности (лёгкости нанесения всеми известными методами порошковой технологии, возможности получения покрытий в широком диапазоне толщин, многоцветности) и благодаря хорошему качеству получаемых покрытий, эпоксидные составы себя хорошо зарекомендовали /38, 40, 49/. Покрытия, получаемые из порошковых составов, находят широкое применение в самых различных отраслях промышленности. Наиболее крупные их потребители - производство труб, авто- и моторостроение, электроприборостроение, производство бытовой техники /81/.
Основными причинами, сдерживающими использование порошковых красок для отделки древесины, являются высокие температуры плёнкообразования, анизотропные свойства пористой диэлектрической подложки, более высокие требования к декоративному виду покрытий на древесине.
Однако за рубежом уже имеются примеры отделки деталей из древесины порошковыми красками. Фирма ABG (Германия) используют порошковые лаки для отделки плит ДСтП. Толщина покрытия составляет 40-80 мкм, вследствие чего для получения качественной поверхности наносится минимум два слоя /102/.
Фирма Protech Ltd. отделывает ДВП средней плотности порошковыми красками. Подложка предварительно прогревается, чтобы избежать выделения газов, затем наносится порошок и утверждается при температуре 140°С в течение 20 мин. Толщина покрытия составляет 70 мкм /49/.
Так как термореактивные краски обладают рядом преимуществ по сравнению с термопластичными, было целесообразно изучить возможность их использования для получения покрытий на древесной подложке. Поскольку в последние годы были разработаны термореактивные краски с пониженной температурой отверждения, решение такой задачи стало возможным.
В наших исследованиях применяли эпоксидные краски низкотемпературного отверждения "Эпифлен-916" (ТУ 40-2-275-92) производства фирмы "Эколон" Санкт-Петербург и краска фирмы "Herberts" (Швеция). Режим формирования покрытий на металле из этих красок: 120°С-15 мин. для KJ-527-93230 и 120°С-20 мин. для "Эпифлен-916".
Если слой порошковой краски, нанесённой на древесную подложку трибостатическим методом, оплавлять в термошкафу, то продолжительность термообработки велика и составляет, при толщине подложки 16 мм, 50 мин. при температуре 120°С, что в свою очередь может привести к деструкции подложки. Для сокращения времени был выбран терморадиационный способ отверждения, основанный на использовании ИК - облучения.
В качестве подложки были опробованы различные древесные материалы, каждый из которых имеет ряд особенностей, оказывающих непосредственное влияние на результаты отделочных операций:
? наличие пор, которые заполнены воздухом;
? способность сохнуть и набухать;
? сравнительно низкая теплопроводность.
При формировании покрытий на натуральной древесине лиственных и хвойных пород в виде массива и щитов наблюдались дефекты в виде проседания краски, нарушения целостности листового материала, выделения смолы. Наилучшее покрытие было получено на плите МДФ. Она более удовлетворяет требуемым условиям, тем более что это один из современных, перспективных материалов /70/. Поэтому плита МДФ была выбрана для дальнейшей работы.
На основании вышесказанного, тема данной работы является актуальной и вызывает интерес в плане теоретических и экспериментальных исследований.
Цель работы. Повышение эффективности формирования ЗДП на основе порошковых пигментированных материалов, обеспечивающих получение качественных пленок и снижения вредных выбросов в атмосферу.
Научные положения выносимые на защиту
1. Формирования порошкового покрытия рассматривается с позиции адгезионного взаимодействия в системе:, которое наиболее полно отражает физическую сущность, происходящих при этом процессов.
2. Принцип образования высоко декоративного покрытия рассматривается, как результат взаимного влияния технологических свойств красок, режимов нанесения и термообработки порошкового слоя.
3. Изучение механизма разрушения адгезионных связей в системе подложка - покрытие, а также оценка взаимодействий компонентов системы методом ИК - спектроскопии позволили предположить в основном реологические и адсорбционные механизмы взаимодействия в данной системе.
Научная новизна работы
1. Разработана математическая модель, характеризующая процесс плавления порошковой краски и позволяющая определить степень нагрева пленки в процессе формирования покрытия.
2. Получена экспериментальная зависимость показателя степени отверждения покрытия (величина гель-фракции) в процессе термообработки, которая позволяет контролировать отверждение порошкового покрытия посредством адекватного подбора времени оплавления, дисперсности и расхода порошковой краски.
3. Для исключения негативного изменения в слое краски и подложки под ИК-излучением разработан двух стадийный режим термообработки. Вначале плотность падающего потока велика, что обеспечивает быстрое о плавление порошкового слоя и хороший розлив по поверхности. Затем плотность потока уменьшается, что позволяет предотвратить перегрев образца. Практическая значимость работы. Предложено
высокоэффективное, экологически чистое защитно-декоративное покрытие древесных материалов из порошковых красок. Его применение позволит значительно расширить ассортимент и цветовую гамму отделки изделий из древесины, повысить пожаробезопасность отделочных производств, увеличить долговечность продукции. Подобрана последовательность операций по формированию покрытия из порошковых красок. Для увеличения плотности упаковки частиц порошка, разработан способ модификации поверхности подложки, путем обработки ионогенным ПАВ «Фосфол-12». Для предохранения древесной подложки от перегрева, создается барьерный слой, в качестве которого выступает грунт. Результаты работы могут быть использованы при дальнейших исследованиях в области отделки древесины порошковыми красками.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на научно -технической конференции в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии, а также экспонировались на выставке мебели «Петербургский салон» в Санкт-Петербурге.
Публикации. По результатам работы было опубликовано три научных статьи.
Место проведения. Работа выполнена на кафедре технологии деревообработки Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии. Экспериментальная часть проведена в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (технический университет) на кафедре органических покрытий. Выражаю благодарность кафедрам за предоставленную возможность по выполнению работы. Особенно признательна канд. хим. наук Мусихину В. Л. за помощь.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, общих выводов и рекомендаций по работе, списка литературы и приложений, содержит 160 страниц основного текста, 27 рисунков, 23 таблиц. Список литературы насчитывает 104 наименований, в том числе 15 на иностранном языке.
Похожие диссертации на Формирование защитно-декоративного покрытия из порошковых красок на древесной подложке
