CC BY
54
УДК 684:620.3
Л. В. Игнатович, кандидат технических наук, доцент (БГТУ);
А. А. Барташевич, кандидат технических наук, профессор (БГТУ);
Л. М. Бахар, ассистент (БГТУ);
С. С. Утгоф, студентка (БГТУ)
ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ ПАРКЕТНЫХ ПОЛОВ
В статье представлены результаты исследований по созданию лакокрасочного материала для формирования высококачественного покрытия путем модификации базового промышленного лакокрасочного материала для паркета синтетической добавкой отечественного производства с повышенной поверхностной активностью и структурообразующими свойствами -углеродными нанотрубками (УНТ) марки «Суспензия». Установлено, что введение нанодо-бавки УНТ марки «Суспензия» в однокомпонентный алкидно-уретановый лак для паркета «ОЛИ» дает увеличение стойкости покрытия к истиранию (числа сошлифовки) по сравнению с немодифицированным лаком.
The article presents the results of scientific research to create a paint material for the formation of high-quality coverage by modifying the basic industrial paint material for parquet synthetic supplement domestic production with high surface activity and structure-properties - carbon-governmental nano-tubes (CNT), mark "Suspension". The values of the rate of wear resistance, elasticity, toughness and water resistance of coatings formed varnishes for parquet of different producers. Found that the introduction of CNTs nanodobavki mark "Suspension" in a single component alkyd-urethane varnish for parquet "OLI" gives an increase in resistance of the coating to abrasion (the number of abrasion) compared to non-modified lacquer.
Введение. Пол - важная часть любого помещения. Уже на протяжении нескольких столетий паркет пользуется неизменной популярностью. Помимо внешних достоинств натуральный деревянный пол обладает и другими преимуществами - износостойкостью, долговечностью, водостойкостью, малой теплопроводностью и звуконепроницаемостью, ударной прочностью. Износостойкость определяет технология производства и качество материала -основы и декоративно-защитного покрытия. Чаще всего приходится заменять лаковое покрытие, в среднем каждые 5-8 лет, все зависит от условий эксплуатации.
В реальных условиях на очищенную и отциклеванную поверхность паркета приходится наносить не менее 2-3 слоев лака, причем для паркета, изготовленного из мягких пород дерева, расход лака на первый слой, как правило, увеличивается за счет впитывания лака поверхностью паркета. Поэтому расход паркетных лаков при нанесении на незагрунтован-ную поверхность зависит от типа и подготовки поверхности паркета и обычно составляет 250-300 г/м2.
В настоящее время для защиты паркета в домах производителями предлагаются водные или алкидные лаки. Водные паркетные лаки производятся на двух связующих основах: акриловой или полиуретановой. Лаки на чистом полиуретане (однокомпонентные и двухкомпо-нентные) имеют хорошую износостойкость, но
к химическим воздействиям они недостаточно устойчивы, к тому же плохо переносят спиртосодержащие вещества - на лаковой пленке может остаться невыводимое пятно. Лаки на чистом акрилате экологичны, не имеют запаха, не меняют цвет покрытия, но они отличаются невысокой износоустойчивостью, и если на паркете простоит вода, то на нем останутся белые пятна. Алкидные лаки достаточно износоустойчивы, но «желтят» поверхность, имеют резкий запах при нанесении и создают вредные испарения.
Если требуется улучшить отдельные характеристики покрытия, то прибегают к модификации материалов, предназначенных для создания покрытий на поверхности древесины. Модификация лакокрасочных материалов осуществляется путем включения в действующую рецептуру соответствующих функциональных добавок [1].
Основная часть. Цель данного исследования - создание лакокрасочного материала для формирования высококачественного покрытия путем модификации базового промышленного лакокрасочного материала для паркета синтетической добавкой отечественного производства с повышенной поверхностной активностью и структурообразующими свойствами - углеродными нанотрубками (УНТ) марки «Суспензия».
Был проведен аналитический обзор литературы [1, 2] и определены значения показателя износостойкости, эластичности, ударной проч-
Деревообрабатывающая промышленность
159
ности и влагостойкости покрытий, образованных лаками для паркета различных фирм изготовителей. Полученные данные сравнивали с аналогичными показателями для акрилового лака БЕГОЛЬ Легу1-Рагке1 МоеЬе11Ьаск немецкого производства.
В качестве объектов исследования были выбраны для сравнительного испытания четыре образца лаков. Испытания покрытий на истирание проводили по ГОСТ 27820 (стойкость покрытия к истиранию шлифовальной шкуркой, число сошлифовки). Результаты испытаний приведены в табл. 1.
Таблица 1
Показатели износостойкости покрытий, образованных лаками, для паркета различных фирм-изготовителей
Анализ полученных результатов показал, что лак БЕГОЛЬ Легу1-Рагке1 МоеЬе11Ьаск по износоустойчивости превосходит двухкомпо-нентный полиуретановый лак 2кРИЯ КоШха^. Величина показателя по износоустойчивости однокомпонентного алкидно-уретанового лака для паркета «ОЛИ» совместного белорусско-германского производства ниже показателя этих лаков в среднем в 1,2 раза, что неизбежно приведет к недостаточной долговечности покрытия. Российский алкидный лак ПФ-231, широко распространенный среди выпускаемых в России паркетных лаков, из-за его легкости нанесения и хорошего внешнего вида пленки,
как видно из приведенных результатов исследований, обладает недостаточной стойкостью к истиранию.
К одним из важных качеств паркетных лаков относятся также его эластичность и прочность на удар. Влажность в наших домах меняется постоянно, в связи с этим лак для напольных покрытий должен обладать свойством эластичности, т. е. растягиваться (сжиматься) вместе с паркетом при перемене влажности, не образуя трещин, что очень часто происходит с алкид-ными лаками.
Были проведены испытания по определению эластичности покрытия по ГОСТ 6806. Результаты сведены в табл. 2.
Таблица 2 Показатели эластичности покрытий, образованных лаками, различных фирм изготовителей
Наименование показателя Марка лаков
ПФ 231 2kPUR Kontracid «ОЛИ» FEIDAL Acryl-Parket MoebellLack
Эластичность покрытия при изгибе, мм 25 10 15 5
Анализ полученных результатов показал, что лак FEIDAL Acryl-Parket MoebellLack по эластичности покрытия при изгибе превзошел двухкомпонентный полиуретановый лак 2kPUR Kontracid и однокомпонентный алкидно-урета-новый лак для паркета «ОЛИ» совместного белорусско-германского производства.
Проведены испытания по определению ударной прочности покрытий по ГОСТ 27736 (падением шарика диаметром 40 мм). Эти испытания показали, что во всех случаях нераз-рушающая высота падения - более 1000 мм.
Одно из важных качеств паркетных лаков — влагостойкость, т е. способность лакового покрытия не изменять свой внешний вид под действием воды в течение времени. По результатам испытаний (ГОСТ 27627), проведенных в лаборатории университета, установлено, что действие воды на покрытые лаком FEIDAL Acryl+Mobell Lack поверхности в течение 48 ч не изменило их цвет и не привело даже к кратковременному побелению, в то время как покрытия, сформированные остальными лаками, не дают такой защиты.
Таким образом, акриловый лак, усиленный полиуретаном FEIDAL Acryl-Parket MoebellLack, объединяет преимущества акриловых и
Наименование лакокрасочного материала Стойкость покрытия к истиранию, количество оборотов
Значение показателя по СТБ 1871 Фактическое значение
Алкидный лак ПФ-231 российского производства 50 4-й уровень стойкости 300 7-й уровень стойкости 75
2-компонентный полиуретановый паркетный лак 2кРиЯ Kontracid немецкого производства 120
Однокомпонентный алкид-но-уретановый лак для паркета «ОЛИ» совместного белорусско-германского производства 100
Акриловый лак, усиленный полиуретаном ЕЕГОЛЬ Acry1-Parket МоеЬе11Ьаск немецкого производства 250
алкидных лаков, исключая их недостатки. Этот материал обладает такими важнейшими характеристиками, как высокая износостойкость, эластичность, влагостойкость, что, в свою очередь, способствует долговременной защите паркетов любых видов. Это является одним из ярких примеров модификации лаков с целью улучшения эксплуатационных свойств лаковых покрытий на их основе.
Возможность изменения свойств полимерных материалов посредством введения в них наноразмерных наполнителей в последние годы исследовали в ряде работ [2].
Наиболее применяемыми и перспективными материалами нанометрического диапазона являются нанопорошки металлов, диоксида кремния, диоксидов титана, циркония. В качестве наполнителей могут использоваться полимерные порошки, равномерно распределенные в пленкообразующем веществе. Особый интерес представляют наноматериалы на основе углерода, которые получены в последние десятилетия: фуллерены, состоящие в основном из 60, а также из 70, 84, 96 атомов углерода, детонационный наноуглерод, наноалмазы, нанот-рубки [1, 2].
В исследованиях, проводимых на кафедре технологии и дизайна изделий из древесины, в качестве модифицирующей добавки для улучшения свойств отечественного одноком-понентного алкидно-уретанового лака для паркета использовали синтетическую добавку отечественного производства с повышенной поверхностной активностью и структурообразующими свойствами - углеродными нано-трубками (УНТ) марки «Суспензия».
Получение лакокрасочного материала с на-нодобавками основывалось на прямом введении 0,05% углеродных нанодобавок обычным смешением в течение 15 мин в диссольвере Dispermat с применением роторной мешалки с эксцентрично закрепленными дисками с отверстиями при скорости вращения 1000 об/мин при комнатной температуре.
Однокомпонентным алкидно-уретановым лаком для паркета «ОЛИ», модифицированным углеродными нанодобавками, формировали трехслойное покрытие с суммарным расходом 300 г/м2. Испытания покрытий на истирание проводили по ГОСТ 27820. Результаты, полученные в ходе испытаний модифицированных покрытий, показаны в табл. 3. Анализ полученных результатов проводили в сравнении с покрытиями, сформированы-ми импортным лаком FEIDAL Acryl-Parket MoebellLack.
На основании результатов лабораторных испытаний можно сделать вывод, что введение
нанодобавки (УНТ) марки «Суспензия» в одно-компонентный алкидно-уретановый лак для паркета «ОЛИ» дает увеличение стойкости покрытия к истиранию (числа сошлифовки) не менее чем в 1,4 раза по сравнению с немоди-фицированным лаком. Кроме того, введение нанодобавки в наш лак позволило практически достигнуть стойкости к истиранию покрытия, образованного лаком РБГОАЬ Асгу1-Рагке1 МоеЬе11Ьаск немецкого производства.
Таблица 3
Показатели износостойкости покрытий
Наименование показателя
Наименование лакокрасочного материала Стойкость покрытия к истиранию (число сошлифовки), количество оборотов
Значение показателя по СТБ 1871 Фактическое значение
Алкидно-уретановый лак для паркета «ОЛИ» совместного белорусско-германского производства 100
Алкидно-уретановый лак для паркета «ОЛИ», модифицированный углеродной нанодобавкой 50-300 140
Акриловый лак, усиленный полиуретаном ЕБГОАЬ Асгу1-Рагке1 МоеЬе11Ьаск немецкого производства 250
Заключение. Установлено, что правильный выбор паркетного лака зависит главным образом от целевого назначения покрытия и финансовых возможностей заказчика. Наноматериа-лы оказывают достаточно высокое влияние на повышение эксплуатационных свойств лакокрасочных покрытий, не меняя его цвет. Лучшим способом введения нанодобавок в лакокрасочный материал следует признать прямое введение.
Литература
1. Нанотехнологии. Наноматериалы. Нано-системная техника / под ред. П. П. Мальцева. -М.: Техносфера, 2008.
2. Дьячков, П. Н. Углеродные нанотрубки / П. Н. Дьячков // Природа. - 2000. - № 11.
Поступила 01.04.2011
