CC BY
53
ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ НИТ-РОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ГРУНТОВ ПОД ОТДЕЛКУ ВОДОРАЗБАВЛЯЕ-МЫМИ ЛАКОКРАСОЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
POSSIBILITY OF USE OF THE MODIFIED NITROCELLULOSE PRIMER UNDER FINISHING BY WATER DELUTING MATERIALS
Мелешко А.В.,Логинова Г.А., Цымбал Ю.Г. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ) Meleshko A.V., Loginova G.A., Tsymbal Y.G. (The Siberian State Technological University)
Представлены результаты прикладных исследований кинетики процесса отверждения универсального нитроцеллюлозного грунта и способность водоразбавляе-мых акриловых покровных лаков смачивать загрунтованную поверхность.
In article results of applied researches of kinetics of process of solidification of the universal nitrocellulose soil and ability of water deluting acrylic integumentary varnishes to moisten the grounded surface are provided.
Ключевые слова: универсальная грунтовка, смачивание, кинетика сушки
Key words: universal prime coating, moistening, kinetics of drying
Для формирования высококачественного покрытия на поверхности изделий из хвойной древесины продолжается процесс разработки новых лакокрасочных материалов и совершенствование режимов их нанесения. При этом особое внимание уделяется материалам, которые за одно нанесение способны совмещать две операции (крашение, грунтование), поскольку это приводит к сокращению производственного цикла отделки. К таким материалам можно отнести модифицированные окрашенные составы, в том числе и на основе нитро-целлюлозных лаков [3, 4].
В настоящее время одним из перспективных направлений повышения эффективности технологии отделки является использование водоразбавляемых лакокрасочных материалов. Однако при отделке древесины возникает проблема с поднятием ворса и набуханием поверхности. Применение в качестве грунтов модифицированных окрашенных составов на основе нитроцеллюлозы позволяет решать вышеперечисленные проблемы, при этом недостаточно изучен процесс формирования покрытий водными материалами на загрунтованных поверхностях при использовании материалов, содержащих органические растворители.
Актуальность темы определяется проблемой создания равномерных высококачественных покрытий с использованием водных материалов, независимо от вида подложки при сокращении времени дальнейшей обработки.
Водные и спиртовые красители при нанесении на поверхность хвойной древесины практически полностью впитываются ранней зоной, при этом образуется «негативный рисунок». Поэтому целесообразнее для крашения подложки использовать красители, содержащие в своем составе пленкообразователь (морилки, поренбейцы).
При формировании покрытий на поверхности древесины хвойных пород зачастую наблюдаются дефекты в виде проседания краски на поверхности ран-
ней древесины годичного слоя, пробития смолы, неравномерности окрашиваемой поверхности [2]. Поэтому для упрочнения поверхностного слоя древесины разработаны нитроцеллюлозные грунты марки НК и БНК, модифицированные карбамидо- и меламиноформальдегидными смолами. Таким образом, уже имеется опыт совмещения органорастворимого нитро-целлюлозного пленкообразо-вателя с водоразбавляемыми смолами.
На кафедре технологи деревообработки СибГТУ разработаны рецептуры универсальных нитроцеллюлозных грунтов, модифицированных поливи-нилацетатной (НЦ-ВА) и акриловой (НЦ-АК) дисперсиями. Проводятся исследования процессов формирования покрытий с использованием универсальных грунтов и покровных лаков на основе водоразбавляемых пленкообразователей.
Целью данной работы является исследование совместимости разработанных НЦ-ВА-; и НЦ-АК-грунтов с водоразбавляемыми акриловыми лакокрасочными материалами.
Для достижения поставленной цели решались задачи: 1. исследование кинетики испарения летучих веществ; 2. исследование смачиваемости загрунтованной поверхности водоразбавляемыми лаками в процессе формирования полимерной пленки.
Исследование кинетики испарения летучих веществ из слоя жидкого лакокрасочного материала (согласно ГОСТ 17537-72) на поверхности стекла позволяет определить время выдержки грунта до возможности последующего нанесения покровного слоя лака с обеспечением адгезионного контакта.
Время выдержки, мин
Рисунок 1 - Кинетика испарения летучих веществ из слоя грунта
Исследование кинетики испарения летучих веществ из слоев толщиной 100 мкм, образованных НЦ-грунтом; НЦ-ВА-грунтом; НЦ-АК-грунтом показали (рисунок 1), что отверждение покрытий протекает практически с равной интенсивностью в течение первых 5 минут после нанесения; за этот период времени из покрытия испаряется от 50о% (НЦ-АК-) до 60 % (НЦ-ВА-) массы нанесенного материала.
Кроме того, экспериментально установлено, что сухой остаток в рабочей вязкости для НЦ-218 составляет 27%; для НЦ-ВА-грунта - 27%; НЦ-АК - 29%. При разработке модифицированного НЦ-АК-грунта в качестве растворителя
использовался ацетон. Благодаря его хорошей растворяющей способности и быстрому испарению в процессе формирования покрытий грунт НЦ-АК имеет высокий сухой остаток, в процессе сушки при сохранении гидрофильности не будет вызывать набухания древесины.
Адгезионная прочность сформированных покрытий во многом определяется физико-химическими процессами взаимодействия лакокрасочного материала с подложкой и может характеризоваться степенью смачивания им поверхности изделия. Смачиваемость характеризуется косинусом краевого угла смачивания, который при полном смачивании равен единице.
Для определения краевого угла смачивания использовался реконструированный микроскоп МИС-11. Исследовалась смачивающая способность дистиллированной воды; однокомпонентного водоразбавляемого матового самогрунтующегося лака для внутренних работ ДБ 7220 фирмы Sayerlack; акрилового водно-дисперсионного лака ВД-АК-121Л фирмы Дк^еког.
Проведены исследования по влиянию толщины покрытия универсального грунта на смачивание. Экспериментально установлено, что лучшей смачиваемостью на поверхности грунта НЦ-ВА обладает лак ДБ 7220 фирмы Sayerlack, а на поверхности грунта НЦ-АК оба акриловых лака растекаются одинаково (рисунок 2). Таким образом толщина покрытия загрунтованного материала для обоих универсальных грунтов в незначительной степени влияет на смачиваемость при нанесении различных акриловых ЛКМ.
ф
сл О О
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
у = -0,01х + 0,94
у = 0,0125х2 - 0,0775х + 0,9825
у = -0,02х2 + 0,044х + 0,675
1,0
0,9
Ф
3 0,7
О
0,6
0,5
0,4
у = -0,016х + 0,935
у = 0,005х2 - 0,035х + 0,94
у = 0,0025х2 - 0,0295х + 0,7275
75 100 125 150 Толщина покрытия, мкм
75 100 125 150 Толщина покрытия, мкм
• вода ■ ЛБ ^ Лкго-беког
а) НЦ-ВА-грунт б) НЦ-АК-грунт
Рисунок 2 - Влияние толщины покрытия на косинус краевого угла смачивания
0
При этом вода хуже смачивает загрунтованную поверхность ПВА-НЦ грунта, что может быть связано с наличием большего количества полярных гидрофильных групп в составе ПАВ, входящих в поливинилацетатную дисперсию.
Определение краевого угла смачивания покровными ЛКМ производилось на грунтовочных покрытиях в процессе их отверждения. Установлено, что с увеличением времени выдержки Cos 0 уменьшается (рисунок 3).
Определение Cos 0 лакокрасочных материалов по поверхности грунтов в процессе его отверждения показало, что акриловые лаки лучше смачиваются поверхности грунта по сравнению с водой. С увеличением времени выдержки грунта его смачиваемость незначительно уменьшается, при этом угол 0 меньше 90, что говорит о хорошем адгезионном взаимодействии.
1,0 0,9 0,8
Ф
о 0,7 О
0,6 0,5 0,4
y = -0,006x + 0,9393
y = -0,000x3 + 0,009x2 - 0,032x + 0,943
y = -0,035Ln(x) + 0,7867
5 10 15 20 25 30 Время отверждения, мин
♦ Вода
а) НЦ-ВА-грунт
1,0 0,9 0,8
Ф
8 0,7 О
0,6 0,5 0,4
AF
y = -0,0086x + 0,9467
y = -0,0052x2 + 0,0194x + 0,879
y = -0,0027x2 + 0,0036x + 0,753
5 10 15 20 25 30 Время отверждения, мин ^ Akro-dekor
б) НЦ-АК-грунт
Рисунок 3 - Изменение краевого угла смачивания на поверхности грунта в процессе его отверждения
Таким образом, исследования показали, что независимо от толщины наносимого слоя грунта и времени отверждения, его поверхность хорошо смачивается водными материалами и разработанный универсальный грунт имеет хорошую совместимость и может быть использован под покровные водоразбавляе-мые акриловые лакокрасочные материалы.
Список использованных источников
1. Прието, Д. Древесина. Обработка и декоративная отделка [Текст]: [пер. с немецкого к.х.н. М.В. Поляковой] / Д. Прието, Ю. Кине. - М.: Пэйнт-Медиа, 2008. - 392 с.
2. Жуков, Е.В. Технология защитно - декоративных покрытий древесины и древесных материалов [Текст] : учеб. для вузов / Е. В. Жуков, В. И. Онегин. - М. : Экология, 1993. - 304 с.
3. Прудников, П.Г. Справочник по отделке мебели / П.Г. Прудников, Е.Э. Гольденберг, Б.Г. Кордонская. - Киев : Техника, 1982. - 255 с.
4. Патент РФ № 2005105185/04, 24.02.2005. Мелешко А.В., Логинова Г.А. Способ крашения древесины // Патент России № 2278024. 2006.
