Химия и химические технологии/3. Лаки, краски, эмали, пигменты, герметики

К.т.н., доцент Газеев М.В., аспирант Тихонова Е.В.

аспирант Жданова И.В.

кафедра механической обработки древесины, ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический университет, РФ.

Ускоренная сушка лакокрасочных покрытий на древесине

Технология создания защитно-декоративнных покрытий (ЗДП) на древесине предполагает последовательное нанесение нескольких слоев лакокрасочного материала (ЛКМ). Формирование каждого слоя требует определенного времени его высыхания (отверждения), которое для разных ЛКМ различно и может измеряться от несколько минут до 48 час в естественных условиях (t = 20±2⁰C, W = 65±5%) и до нескольких секунд при ускорении процесса отверждения. Переход ЛКМ в твердое покрытие происходит в результате физико-химических взаимодействия его компонентов. На сегодняшний день существующие различные способы ускоренной сушки или отверждения лакокрасочных покрытий (ЛКП) за счет сообщения дополнительной энергии ЛКМ: применение высоких температур, ультрафиолетовых лучей, пучков ускоренных электронов, добавление катализаторов [1].

Разработка новых способов интенсификации отверждения ЛКП позволяет улучшить качество и повысить эффективность решения экономических задач при формировании ЗДП.

На кафедре механической обработки древесины Уральского государственного лесотехнического университета исследуется новый способ интенсификации сушки ЛКП при аэроионизации. Для этого применяется электроэффлювиальное аэроионизационное устройство (ЭЭАУ) представленное на рис. 1, обеспечивающее создание электрического поля и формирование активных форм кислорода (АФК), или аэроионов кислорода воздуха над поверхностью лакокрасочного покрытия [2]. По данным экспериментальных исследований было установлено, что образующиеся АФК приводят к ускорению процесса пленкообразования покрытий, т. е. являются инициаторами отверждения ЛКП. Предлагаемый способ хорошо работает для интенсификации пленкообразования ЛКП образованных водоразбавляемыми и органоразбавляемыми ЛКМ.

Известно, что процесс пленкообразования ЛКП происходит в результате испарения растворителей и радикальной полимеризации пленкообразующих веществ входящих в ЛКМ при участии кислорода воздуха. Электрическое поле ускоряет процесс испарения растворителя, а АФК – реакцию полимеризации. АФК обладают большей химической активностью и воздействуют на окислительно-восстановительные системы, которые вводятся в состав ЛКМ как эффективные инициаторы полимеризации при их производстве [3].

Рис. 1 Электроэффлювиальное аэроионизационное устройство

1 – верхняя панель; 2 – электроэффлювиальный излучатель; 3 – умножитель;

4 – высоковольтный генератор; 5 – мультиметр; 6 – нижняя панель; 7 – металлическая пластина; 8 – образец; 9 – положительные ионы среды; 10 – стойка; 11 – линии напряженности; 12 - электроны поля

Способ работает при интенсификации отверждения ЛКП, образованных акриловыми, полиуретановыми, мочевино-формальдегидными и меламино-формальдегидными ЛКМ, где АФК ускоряют реакции полиприсоединения и поликонденсации.

Согласно полученным экспериментальным данным, аэроионификация позволяет сократить время сушки ЛКП. В ходе проведённой работы были определены следующие показатели: время отверждения покрытий, твёрдость, стойкость к удару, блеск и адгезия. Опыты проводились для покрытий, отвержденных под воздействием отрицательных аэроионов и в естественных условиях (без их воздействия) в соответствии с методикой по ОСТ 13-28-85 [4].

По данным эксперимента можно сделать следующие выводы. Для покрытий, отвержденных под воздействием АФК сокращается время их отверждения в 1,5 ÷ 2 раза по сравнению с естественными условиями и возрастают прочностные показатели. Следует учесть низкое потребление электроэнергии предлагаемого способа. Результаты исследования показали высокую эффективность и целесообразность применения данного способа в технологии формирования ЗДП на древесине и древесных материалах.

Литература:

1. Жуков Е.В. Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов: Учеб. для вузов / Е.В. Жуков, В.И. Онегин. М.: Экология, 1993. 304 с.

2. Скипетров В.П. Феномен живого воздуха. Монография. // В.П. Скипетров Н.Н. Беспалов, А.В. Зорькина – Саранск: СВМО, 2003. 93с.

3. Энциклопедия полимеров. Ред. коллегия: В.А. Кабанов (глав. ред.) [и др.] Т.1 – М., «Советская энциклопедия», 1974. С. 850 – 859

4. Газеев М.В. Нетрадиционный подход к отверждению лакокрасочных покрытий на древесине / М.В. Газеев, И.В. Жданова, Е.В. Лещев //Урал промышленный – Урал полярный: социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: Сборник материалов VI Междунар. Науч.-техн. Конф. / УГЛТУ. – Екатеринбург, 2007. С119-122.