Совершенствование технологических процессов формирования прозрачных матовых покрытий на древесине Рыбин, Борис Матвеевич

Введение к работе

Актуальность темы. Защитно-декоративные покрытия находят широкое использование при отделке древесины и древесных материалов. Разнообразие текстуры древесных пород позволяет применять бесцветные прозрачные покрытия. В настоящее время сохраняется тенденция отделки деталей И изделий мебели жидкими лаками, дающими тонкослойные матовые покрытия и исключающими операции облагораживания поверхностей. Перспективность их применения связана с уменьшением расхода лакокрасочных материалов и сокращением трудоемкости отделки деталей и изделий из древесины.

Приглушенный блеск матовых покрытий позволяет улучшать эстетические качества контролируемых отделанных поверхностей, которые находятся в прямой зависимости от равномерности структуры и блеска покрытия. Стабильность получения блеска покрытий с помощью матовых лаков - одна из главных задач при отделке деталей и изделий из древесины и древесных материалов. Эта проблема входит в разряд управления технологическим процессом отделки с целью получения необходимого блеска покрытий.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка методологии управления технологическим процессом формирования лакокрасочных покрытий на древесине путем развития научно обоснованной физико-математической теории прогнозирования характера отражения света поверхностью покрытия с использованием оперативно устанавливаемых показателей изменчивости состояния лакокрасочных материалов и покрытий в процессе получения отделанных изделий с различным блеском (матовостью).

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. разработка методов определения основных оптических показателей древесины и лаковых пленок, характеризующих поглощение, направленное и диффузное отражение света от шероховатой поверхности прозрачного лакового покрытия на древесной подложке;

2. исследование структуры поверхности древесины как компонента системы защитно-декоративного покрытия, влияющего на образование микропрофиля контролируемой поверхности прозрачного матового покрытия;

3. установление влияния компонентного состава лакокрасочных материалов и параметров технологического процесса подготовки их на микропрофиль поверхности прозрачных матовых покрытий;

4. установление влияния параметров технологического процесса формирования прозрачных матовых покрытий на микропрофиль поверхности лаковых пленок;

5. разработка обобщенного уравнения, устанавливающего взаимосвязь между показателем блеска покрытий и геометрическими

параметрами микропрофиля контролируемых поверхностей лаковых пленок на древесине;

. 6) разработка метода управления технологическим процессом отделки древесины для получения заданного блеска защитно-декоративных покрытий.

. Научная новизна. Впервые предложен комплексный подход к процессу формирования блеска прозрачных матовых покрытий на древесине, состоящий в объединении оптико-геометрических моделей отражающих поверхностей, определяющих изменение характера отражения света при различных условиях формирования покрытий, а также оптических показателей, характеризующих поглощение, направленное и диффузное отражение света и поляризацию видимых лучей при отражении от щероховатой поверхности прозрачного покрытия, влияющих на блеск контролируемых покрытий. В результате было установлено, что проблема получения заданного блеска покрытий на древесине, а также их основных оптических характеристик, сводится к следующим задачам: -> 1) выявление факторов, влияющих на процесс формирования микропрофиля поверхности прозрачного матового покрытия на древесине;

2) установление оптико-геометрических моделей контролируемых поверхностей прозрачных матовых покрытий, учитывающих изменение характера отражения света при различных условиях формирования покрытий;

,3) разработка математического уравнения, описывающего интенсивность отражения света от поверхности покрытия и древесной подложки с учетом оптических показателей, характеризующих поглощение, направленное и диффузное отражение света, а также поляризацию видимых лучей при отражении от шероховатой поверхности матового покрытия;

4) построение модели управления технологическим процессом отделки древесины для получения заданного блеска защитно-декоративных покрытий.

Практическая значимость работы заключается в решении задач управления технологическим процессом отделки древесины и создании механизма, позволяющего осуществлять корректирующие воздействия на этапе подготовки лакокрасочного материала и формирования покрытия для получения заданного блеска контролируемых поверхностей. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы для разработки нормативов технологических и эксплуатационных параметров (расход лака, толщина покрытия, содержание добавок и веществ, позволяющих получать матовый эффект и др.), а также для разработки требований по улучшению эстетических качеств., прозрачных матовых покрытий, повышающих декоративные свойства поверхностей отделанных деталей и изделий из древесины.

На защиту выносятся: .......-..1. Анализ основных закономерностей формирования микропрофиля

поверхности прозрачных матовых покрытий на древесине по результатам

экспериментальных и теоретических исследований, определяющих физическую сущность блеска контролируемых поверхностей при рассмотрении оптических явлений видимого излучения электромагнитных волн на шероховатой поверхности.

2. Методы определения толщины покрытий, относительного показателя преломления древесины и покрытий, коэффициентов пропускания и диффузного отражения света от прозрачных матовых покрытий, блеска (матовости) покрытий, позволяющие не только проводить научные исследования, но и осуществлять оперативный контроль параметров для регулирования процессов отделки изделий из древесины.

3. Структурный анализ поверхности древесины, раскрывающий механизм отражения света от границы раздела лаковое покрытие-подложка в условиях адгезионного контакта.

4. Оптико-геометрические модели микропрофиля прозрачного матового покрытия, сформированного при наличии в составе специальных добавок или веществ, позволяющих получать микронеоднородности в объеме и поверхностном слое покрытия.

5. Обобщенное уравнение, описывающее интенсивность отражения света от поверхности покрытия и древесной подложки с учетом оптических показателей, характеризующих поглощение, направленное и диффузное отражение света.

6. Обобщенное выражение блеска контролируемой поверхности с учетом поляризации видимого света при отражении от шероховатой поверхности прозрачного матового покрытия.

7. Результаты исследования технологических свойств лакокрасочных материалов, влияющих на получение микронеоднородностей в объеме и в поверхностном слое покрытия и создающих микропрофиль контролируемой поверхности прозрачного матового покрытия.

8. Технологический процесс отделки древесины водорастворимыми лаками, содержащими вещества, способные создавать в объеме и поверхностном слое покрытия микронеоднородности в виде пустот, образованных пузырьками парогазовой смеси при сушке покрытия.

9. Типовой состав водорастворимой лаковой композиции для отделки древесины с целью получения прозрачного матового покрытия.

10. Метод управления технологическим процессом отделки
древесины с использованием обобщенного выражения, описывающего
интенсивность отражения света от поверхности покрытия и древесной
подложки, обеспечивающего получение заданного блеска защитно-
декоративного покрытия.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы доложены и обсуждались на:

1. художественно-технической секции научно-технического совета Минлесбумпрома СССР, г. Москва, 1979 г.;

2. научно-технической конференции «Научно-технический прогресс в лесной и деревообрабатывающей промышленности», г. Киев, 1983 г.;

- б -

:,_а; 3)научно-технической конференции «Перспективные материалы, конструкции и технологии в производстве мебели и столярно-строительных изделий», г. Стара Затора (Болгария), 1988 г.;

,. 4) научно-технической конференции «Совершенствование

ресурсосберегающих технологий и охраны окружающей среды лесопромышленных предприятий», г. Ивано-Франковск, 1990 г.;

5. научно-технической конференции «Современные направления создания высококачественной и экологически чистой продукции в деревообрабатывающей промышленности», г. Киев, 1991 г.;

6. научно-технических советах ВПКТИМ - 1974 г., 1975 г., 1979 г., 1981 г., 1983 г, 1984 г., 1986 г.; ВНПО «Мебельпром» - 1986 - 1988гг., НИПКИ Древшгат- 1985 г.;

7. научно-технических' конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московского государственного университета леса 1974 -1997 гг.

Реализация результатов работы. Результаты работы

испрдьзовались для создания: руководящего технического материала (РТМ) «Древесина. Метод определения степени матовости прозрачных лаковых покрытий»; методических указаний (МУ) на метод определения піжазаісля преломления прозрачных лаковых покрытий для древесины; технических условий на опытную партию водоразбавляемого лака МКФЛ.

Результаты исследований нашли отражение в ГОСТ 16143-81(86) «Детали и изделия из древесины и древесных материалов. Метод -определения блеска прозрачных лаковых покрытий» и в ГОСТ 13639-82(86) «Детали и изделия из древесины и древесных материалов. Метод , определения толщины прозрачных лаковых покрытий».

ГОСТ 16143-81, ГОСТ 13639-82, РТМ и МУ являются основными документами, устанавливающими методы контроля оптических свойств прозрачных лаковых покрытий, проводимые на мебельных предприятиях Минлесбумпрома СССР, а в настоящее время на мебельных предприятиях Российской Федерации.

.,...,.. Производственные испытания опытной партии лака МКФЛ прошли на Калужском СМК «Гигант» и на Лев-Толстовской фабрике ТПО МП. .-...-.-- По результатам работы разработана конструкция блескомера для . контролирования блеска прозрачных лаковых покрытий, которая прошла проверку на Таганрогском мебельном комбинате ВПО «Югмебель».

Разработанные методы определения блеска, матовости, толщины покрытий, а также относительного показателя преломления света лаковых пленок включены в практикум лабораторных работ, проводимых на кафедре технологии изделий из древесины МГУЛеса.

Приведенные в диссертации данные нашли отражение в 15 научных отчетах, которые были выполнены в рамках определенного в Московском государственном университете леса научного направления «Разработка новых технологических процессов механической и химической

переработки древесины на базе гибких комплексных производств», а также заказов предприятий и организаций лесопромышленной отрасли.

Результаты работы апробированы на Таганрогском мебельном комбинате; на ММСК-1, ММСК-2, ММФ-3; на Калужском СМК «Гигант», Лев-Толстовской фабрике ТПО МП и на ряде других предприятий.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 36 печатных работах, их новизна отражена в двух ГОСТах, в четырех авторских свидетельствах на изобретения и двух Российских патентах.

Объем. Диссертационная работа общим объемом 500 страниц состоит из введения, восьми глав, выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений, включая 57 таблиц, 102 рисунка, библиографию из 214 наименований и 26 приложений на 86 страницах.