Введение к работе
Актуальность темы
Одним из перспективных направлений решения проблемы рационального комплексного использования древесины малоценных пород является отделка ее поверхности лакокрасочными материалами. Направленное прогнозирование реакции модифицированной поверхности подложки из древесины хвойных пород при эксплуатации в жестких условиях Сибири позволит выявить требования к оптимальным лакокрасочным покрытиям, позволяющим создавать конкурентоспособные изделия из древесины малоценных пород. Регулирование свойств, сформированных полимерных покрытий, возможно с учетом факторов, влияющих на качество лакокрасочных покрытий.
Актуальность работы заключается в том, что стабилизация размеров, формы, качество лакированной поверхности обеспечивает более высокие эксплуатационные характеристики изделий даже малоценных пород за счет исключения мест локальной концентрации влаги. Это обеспечит увеличение срока службы изделий из древесины, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности и возможного локального контакта с водой и, следовательно, приведет к развитию ресурсосберегающих технологий.
Настоящая научно-исследовательская работа позволит создать экспериментальную базу, при разработке как новых, так и совершенствовании уже имеющихся технологий отделки и структур сформированного полимерного покрытия на древесине хвойных пород.
Работа посвящена исследованию процессов распределения влаги под лакокрасочным покрытием на древесине хвойных пород; определению мест локальной концентрации влаги с целью последующего снижения влажности подложки на границе «полимер - древесина»; определению влияния технологических факторов защитно-декоративной отделки хвойной древесины при лакировании ее поверхности на характер влагопереноса при взаимодействии с капельножидкой водой.
Поэтому проведение исследований в данном направлении является актуальным.
Цель работы и задачи исследования
Целью работы является обеспечение равномерного распределения влаги в лакированной древесине при длительном контакте с капельножидкой водой с учетом характеристик лакокрасочного покрытия и свойств древесной подложки.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести аналитический обзор результатов исследований процессов влагопереноса в древесине; разработать теоретические основы процессов взаимодействия лакированной поверхности древесины с водой, а также процессов влагораспределения под полимерной пленкой на основе различных пленкообразователей; разработать методики исследования
процессов взаимодействия лакированной поверхности с водой; исследовать влияние влажности на изменение адгезионной прочности полимерных пленок на основе различных пленкообразователей; исследовать влияние характеристик полимерного покрытия на процесс водопоглощения; исследовать влияние геометрических параметров лакированной древесины на водопоглощение; исследовать распределение влаги по объему лакированного материала; исследовать процессы переноса влаги на границе «полимер -древесина»; разработать технологические рекомендаций стабилизации свойств покрытия при контакте с водой.
Объектами исследования являются процессы взаимодействия воды с лакированной поверхностью подложки из древесины сосны.
Предметом исследования является влагоперенос в объеме древесиной подложки с учетом анизотропных свойств древесины и характеристик лакокрасочного покрытия.
Научной новизной обладают:
- теоретические основы процессов распределения влаги под
полимерной пленкой при длительном воздействии поверхности с
капельножидкой водой с учетом анизотропии древесины и свойств
сформированного покрытия.
оригинальные методики исследования процессов взаимодействия капельножидкой воды с поверхностью лакированной древесины, позволяющие количественно определить закономерности процессов влагопереноса.
закономерности процессов влагопроводности по объему древесной подложки с учетом вида и структуры покрытия;
процессы влагопроводности на границе «полимер-древесина» с учетом вида и структуры покрытия.
Научные положения, выносимые на защиту
1. Теоретические основы процессов взаимодействия лакированной
древесины хвойных пород с учетом свойств покрытия и древесной подложки.
2. Методика кондуктометрического контроля интенсивности процесса
влагораспределения и концентрации влаги на границе «полимер -
древесина».
3. Результаты исследований процессов влагопереноса с учетом
геометрических параметров лакированной древесной подложки.
4. Результаты исследований распределения влаги под лакокрасочным
покрытием в объеме древесины.
5. Результаты исследований процессов влагопереноса под
лакокрасочным покрытием на границе «полимер - древесина».
6. Рекомендации по повышению эксплуатационных свойств при
формировании лакокрасочных покрытий на изделиях из древесины хвойных
пород, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности и длительном
контакте с капельножидкой водой.
Теоретическая и практическая значимость работы
Установленные закономерности процессов влагопереноса могут являться основой для разработки необходимых требований к лакокрасочным покрытиям (ЛКП), обеспечивающим им повышенные эксплуатационные свойства.
Результаты работы могут послужить теоретической базой при разработке водостойких защитно-декоративных покрытий.
В работе выявлены технологические факторы формирования полимерных пленок, обеспечивающие заданную стабилизацию свойств и снижение локальной концентрации влаги под лакокрасочным покрытием.
Обоснованность выводов и рекомендаций
Достоверность предложений и выводов обеспечивается корректностью принятых допущений при оценке диффузионных процессов влагопереноса и подтверждается заданным соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований. Результаты работы согласуются с основными фундаментальными положениями законов диффузионного проницания и адсорбции и с современной теорией деструкции полимеров.
Результаты экспериментальных исследований получены на основе использования современных методов планирования эксперимента. Полученные математические модели достаточно точно воспроизводят описываемые явления, а их адекватность подтверждается в соответствии с общепринятыми методиками. При обработке экспериментальных данных были применены современные информационные технологии.
Личный вклад соискателя
Вклад автора заключается в постановке и решении задач теоретического и экспериментального характера. Автором выполнены эксперименты и проведен анализ полученных данных.
Апробация работы
Основные результаты и научные положения, изложенные в диссертационной работе, докладывались на: Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, преподавателей и молодых ученых СибГТУ (Красноярск, 2010-2012 г.); международной научно-технической конференции ВГЛТА (Воронеж, 2010 г.); международной научно-технической конференции БГИТА (Брянск, 2011 г.); международной научной конференции студентов, магистров, аспирантов, докторантов и молодых ученых НЛТУ (Львов, 2011г.).
В том числе в сборниках рекомендованных ВАК: Известия высших учебных заведений «Лесной журнал» и в теоретическом и научно-практическом журнале «Хвойные бореальные зоны».
Реализация работы
Результаты работы используются кафедрой Технологии деревообработки СибГТУ при изучении дисциплины «Технология и оборудование защитно-декоративных покрытий древесины и древесных
материалов», а также при разработке водостойких лакокрасочных материалов (ЛКМ) в СибГТУ.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, 7 разделов, библиографического списка из 131 наименований, 8 приложений; содержит 187 страниц основного текста, 70 рисунков, 35 таблиц.
