CC BY
138
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПАРКЕТНЫХ ПОКРЫТИЙ
Игнатович Л.В., Утгоф С.С. (БГТУ, г. Минск, Беларусь)
The article presents the results of scientific research to create a parquet coatings with using of modified paint materials. The paint materials was modified by nanoadditive. Found that the using of modified base coat refines the wear-resistance ofparquet coatings, level of wear-resistance is in direct proportion to consumption of nanopowder aluminium oxide.
В статье представлены результаты исследования по созданию паркетных покрытий с применением лакокрасочных материалов модифицированных нанодобавками. Установлено, что использование модифицированной грунтовки улучшает износостойкость паркетного покрытия, значение износостойкость прямопропорционально зависит от расхода нанопорошка оксида алюминия.
Актуальной задачей в настоящее время является поиск и разработка новых технологических решений в производстве напольных покрытий, дающих возможность значительно уменьшить применение дорогостоящих материалов, в том числе, для паркетных покрытий, высококачественной древесины.
Наиболее перспективным и эффективным методом улучшения эксплуатационных характеристик напольных покрытий является применение модифицированных защитно-декоративных покрытий. Улучшение износостойкости покрытия связано с увеличением срока службы напольного покрытия, что в свою очередь связано с сохранением древесины вцелом.
Паркетные покрытия эксплуатируются в условиях, когда кроме основных декоративных или защитных свойств, требуются такие специальные характеристики, как устойчивость к истиранию и микрорезанию (царапанию).
Для повышения физико-механических характеристик поверхности покрытий используют специальные добавки: микросферы кварца, стеклянные микросферы и др. Однако наибольший прогресс в области добавок-усилителей связан с расширяющимся промышленным применением наночастиц [1].
В настоящее время нанотехнологии являются одной из самых перспективных областей науки. На сегодняшний день научные исследования и разработки на наноуровне находят широкое применение в различных областях промышленности.
Большую часть от общего производства наноматериалов составляют металлические и метало-оксидные порошки, а так же углеродные нанотрубки. На втором месте - смешанные металлические оксиды, неоксидные материалы и силикаты. Большинство из этих материалов не являются «новыми» и уже широко используются в промышленности (кроме углеродных нанотрубок) [2].
Необходимо отметить, что наноматериалы с давних пор применялись в составе лакокрасочных материалов. Это прежде всего природные материалы -тальк, слюда, асбест, продукты на основе глины (бентонит), использующиеся в качестве наполнителей.
Главная идея использования наноматериалов состоит в том, чтобы их применяли в лакокрасочных системах не как обычные наполнители, а в качестве
добавок, способных значительно улучшить защитные и эксплуатационняе характеристики лакокрасочных покрытий.
Широкое применение в лакокрасочной промышленности приобрели неорганические наночастицы - нанопорошки [3]. Характеристики некоторых нано-частиц приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики наночастиц
Наименование Функция Назначение
Диоксид кремния SiO2 Заполнение пор Повышение стойкости к царапанию и действию коррозии
Диоксид титана TiO2 УФ-абсорбция УФ-абсорбер, улучшение стойкости к царапанию, для достижения оптических эффектов (антиотражающего и др.)
Оксид алюминия Заполнение пор Повышенная стойкость к царапанию и коррозионная защита
Гидроксид алюминия у-ЛЮ^И) Заполнение пор Повышенная стойкость к царапанию и коррозионная защита
Оксид церия CeO2 УФ-абсорбция, катализ, ингибитор коррозии Повышенная стойкость к царапанию и коррозионная защита, термокатализ
Диоксид циркония ZrO2 Заполнеие пор, катализ Повышение стойкости к царапанию, коррозионная защита, катализ
Использование в качестве наполнителя синтетических наночастиц корунда (<50нм), одного из самых твердых материалов (5% по массе), не влияет на прозрачность верхних слоев покрытий, но из-за развитой удельной поверхности (200-500 м /г) настолько «усиливает» пленкообразующий полимер, что приближает прочностные характеристики покрытия к прочности керамической плитки.
Наночастицы синтетического корунда поставляют в виде порошка или пасты в органическом растворителе (иногда в сочетании с синтетическим воском в качестве лубриканта).
Пример одной из рецептур прозрачного верхнего слоя покрытия включает уретанакриловую смолу, разбавитель, 5% частиц Al2O3 (< 50 нм), матирующую добавку и восковую добавку.
Объектом исследования были выбраны структуры лакокрасочных покрытий. Были изготовлены образцы с нанесенными на них модифицированными лакокрасочными материалами. В составе структуры покрытия применялась грунтовка, в состав которой был введен нанопорошок оксида алюминия. Проводилось исследование влияния модифицирующей добавки на износостойкость покрытия и зависимости значения износостойкости от расхода грунта с оксидом алюминия.
Испытание лакокрасочных покрытий проводилось согласно EN 438-2: 2005 [4].
Для проведения испытаний потребовались: абразиметр Табера, электронные весы, растворитель, контрастная жидкость, образцы с покрытием 100*100 мм с отверстием в центре диаметром 7 мм, ветошь.
Образцы должны быть выдержаны при температуре (23±2) °С и относительной влажности (50±5)%. Испытываются по 3 образца с одним видом покрытия, среднее значение принимается за результат.
Очищаем образцы органическим растворителем. Устанавливаем и закрепляем на вращающемся диске под абразивными кругами. Бумага заменяется по мере её засорения или каждые 500 оборотов.
Испытание продолжается пока не будет достигнута точка начала износа
(1Р).
1Р - точка, когда появляются первые четко различимые протертости покрытия площадью до 0,6 мм в трех четвертях окружности.
Испытания проводятся до появления конечной точки износа (БР).
БР - точка, когда 95% покрытия стерто.
Износостойкость, об., определяется по формуле
ТО=(1Р+ЕР)/2, об. (1)
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты испытаний
№ партии Вид покрытия Расход грунта с оксидом алюминия, г/м2 № образца Значение, об. Значение износостойкости, об.
1Р БР
1 Стандартное покрытие с верхним слоем лака 28 1 700 850 775 782
2 700 820 760
3 700 920 810
2 Стандартное покрытие без лака 28 1 700 880 790 688
2 500 630 565
3 550 870 710
3 Усиленное покрытие без лака 46 1 1360 1510 1435 1467
2 1390 1520 1455
3 1410 1610 1510
Для испытания были также подготовлены контрольные образцы, в структуру покрытий которых не были включены модифицированные материалы. В ходе испытания данных образцов было установлено, что износостойкость такого покрытия составляет - 430 оборотов.
По результатам испытаний можно сделать вывод, что лучшей износостойкостью обладают образцы с усиленным покрытием - 1467 оборотов.
л
Образцы без лакового покрытия с расходом грунта 28 г/м показали результат - 688 оборотов., износостойкость данного покрытия пропорционально
ниже расходу грунта с оксидом алюминия в структуре покрытия. Показатель является хорошим.
Образцы со стандартным покрытием: расход грунта с оксидом алюминия 28 г/м2 + лак являются достаточно износостойкими - 782 оборота, разница в значениях 1 и 2 серии обусловлена влиянием лака на износостойкость покрытия. Покрытие с финишной отделкой лаком является более прочным, т.к лак предает покрытию дополнительную твердость и износостойкость, эластичность.
Образцы с покрытием без модифицированного лакокрасочного материала обладают самой низкой износостойность.
В ходе исследования были получены результаты подтверждающие эффективность применения нанодобавок в деревообрабатывающей промышленности, исследована структура покрытия, которая придает покрытию большую прочность и износостойкость, с увеличением расхода грунта с оксидом алюминия увеличивается износостойкость покрытия.
Большое количество различных материалов, которые можно применять в качестве добавок, дает возможность поиска модификаторов, которые будут улучшать качество покрытий. Самым перспективным материалом можно считать нанопорошки.
Работа представляет несомненную экономическую значимость, поскольку улучшение эксплуатационных характеристик напольных покрытий способствует рациональному использованию лесных ресурсов.
Целесообразно продолжить работу по поиску модификаторов улучшающих эксплуатационные характеристики напольных покрытий, в частности износостойкость.
Литература
1. Верхоланцев В.В. Функциональные добавки в технологии лакокрасочных материалов и покрытий/ В.В. Верхоланцев. - М: ООО «Издательство «ЛКМ-пресс», 2010 - 270 с.
2. Мир материалов и технологий. Наноструктурные материалы/ Под редакцией Р. Хан-нинка. - М.: Техносфера, 2009 - 488 с.
3. Калинская Т.В. Нанотехнологии. Применение в лакокрасочной промышленности/ Т.В. Калинская, А.С. Дринберг, Э.Ф.Ицко — М.: ООО «Издательство «ЛКМ-пресс», 2011 - 184 с.
4. High-pressure decorative laminates (HPL) - Sheets based on thermosetting resins (usually called laminates) - Part 2: Determination of properties: DIN EN 438-2:2005. - Введ. 01.01.2005, Foreing Standard. - 57 p.
