книги из ГПНТБ / Буглай Б.М. Технология отделки древесины учебник

ных смол происходит значительно медленнее, чем в массе, где развивающаяся температура способствует ускорению реакции.

В присутствии кислорода радикалы, возникающие при распаде перекисей, взаимодействуют прежде всего с кислородом, а не с молекулами мономера или олнгомера, чем объясняется ингнбирующее действие кислорода воздуха на процесс отверждения по­

развивающейся реакции сополимеризации. В этой стадии происхо­ дит уменьшение скорости испарения стирола до полного прекраще­ ния (после образования сплошной пленки из парафина) и нара­ стание вязкости лака. Продолжительность этого периода зависит от вида лака и температуры помещения и лака и обычно колеб­ лется от 15 до 40 мин.

Т р е т ь я с т а д и я характеризуется постепенным нарастанием твердости покрытия при все более затухающей реакции полимери­ зации. Продолжительность этой стадии велика. Обычно покрытие выдерживают в течение 1 суток до относительной твердости 0,5— 0,6 по маятниковому методу, хотя заметное нарастание твердости покрытия наблюдается в течение последующих суток.

Процесс отверждения покрытия парафинсодержащего лака

на процесс нарастания твердости покрытия из полиэфирного лака холодного отверждения после желатинизации можно видеть на рис. 84.

Длительное время отверждения покрытий парафинсодержащих полиэфирных лаков — серьезный недостаток, препятствующий по­ точной организации процесса отделки, поэтому ведутся усиленные

переменной валентности. Предположительно роль инициатора, образующего свободные радикалы, выполняет сенсибилизатор, роль ускорителя играет интенсивное облучение, причем, как пока­

пли обратно пропорциональна длине волны X света:

с — скорость света, равная 3 • 1010 см/сек; X — длина волны, сиг.

Поскольку длина волны ультрафиолетового излучения во много

При соответствующих условиях процесс отверждения поли­ эфирного лака, содержащего сенсибилизатор и облучаемого ульт­ рафиолетовыми лучами, может происходить в десятки раз быст­

при которой создается наибольшая сорбция излучения данной си­ стемой лака и сенсибилизатора.

У обычных парафшгеодержащих полиэфирмаленпатных лаков это наблюдается при облучении ультрафиолетовыми лучами с дли­ ной волны 300—400 нм (нанометров), т. е. относительно длинными ультрафиолетовыми лучами, примыкающими к видимой части спектра, причем максимальная скорость отверждения при облу­ чении волнами с длиной около 370 нм.

На скорость отверждения покрытий оказывают влияние не только длина волны, но и мощность падающего на него излучения, которая, естественно, зависит от количества и мощности уста­ новленных излучателей. В качестве источников ультрафиолето­ вого излучения применяют ртутные кварцевые лампы низкого и высокого давления. Лампы низкого давления обычно имеют не­ большую мощность (30—60 вт) и резко выраженный максимум излучения в области длин волн 254 нм. Так как такое излучение неэффективно, для отверждения полиэфирных лаков применяют лампы низкого давления, на кварцевые колбы (трубки) которых нанесен специальный суперактиничный состав, излучающий длин­ новолновый ультрафиолетовый спектр с максимумом излучения около 370 нм. Рабочая температура таких ламп 35—40° С.

Лампы высокого давления выпускаются мощностью 1000 вт и

чение, которое может оказывать нежелательное воздействие на процесс отверждения покрытия, вызывая его пузырение, появле­ ние кратеров и термических напряжений. Поэтому в сушильных камерах для лаковых покрытий такие лампы помещают или в тру­

крытия происходит неравномерно; прилегающие к подложке внут­ ренние слои отверждаются со значительным запаздыванием по сравнению с отверждением поверхностных слоев, что приводит к повышенным напряжениям в покрытии, ослабяющим его проч­ ность, морозостойкость и другие показатели.

Представление о степени равномерности отверждения покры­ тия по толщине при различных способах отверждения дает гра­ фик на рис. 85, построенный по опытным данным.

Как видно из графика, при обычном химическом отверждении лака ПЭ-246 твердость покрытия практически одинакова по всей толщине.

При отверждении предварительно желатинизированного покры­ тия под ультрафиолетовыми лампами высокого давления твердость

поверхностного слоя значительно превосходит твердость внутрен­ них слоев. При выдержке после облучения эта неравномерность должна в некоторой мере сглаживаться. Однако вызванные ею напряжения в покрытии могут оставаться.

Для более равномерного отверждения покрытия иногда поль­ зуются активированными инициаторами и сенсибилизаторами

лампы высокого давления. Продолжительность облучения грунта составляет около 0,5 мин. Нанесенный на загрунтованную поверх­ ность слой полиэфирного лака после короткой выдержки (для вы­

димая продолжительность облучения зависит не только от состава лака, вида примененного сенсибилизатора и мощности излучения, но и от толщины покрытия. Она прямо пропорциональна толщине покрытия.

Применение ультрафиолетовых лучей позволяет свести продол­ жительность процесса отверждения полиэфирных покрытий при­ мерно к 6—12 мин и осуществлять его по непрерывно поточному принципу на автоматических и полуавтоматических линиях. Од­ нако экономическая эффективность этого еще относительно нового способа недостаточно ясна, так как стоимость сенсибилизаторов вы­ сока, а продолжительность службы ртутных ламп ограничивается примерно 500—1000 ч. Он применим в основном к прозрачным и лишь некоторым полупрозрачным (для ультрафиолетовых лучей) пигментированным покрытиям.

§ 6. Отверждение покрытий с помощью ускоренных электронов

В общей шкале электромагнитных колебаний значительно боль­ шей частотой (меньшей длиной волны), чем ультрафиолетовые лучи, обладают рентгеновское и гамма-излучение. Соответственно больше и энергия кванта этого излучения. Поэтому можно ожи­ дать, что под действием высоких энергий, например у-лучей, про­ цессы образования радикалов и сополимеризации полиэфирмалеинатной смолы с мономерами могут происходить без инициаторов или ускорителей. Опыт подтверждает это. Экспериментально до­ казано, что процессы радикальной сополимеризацииполиэфирных лаков могут происходить под действием всех видов радиоактив­ ного излучения (а, р и у-лучей).

Практическое применение из них, однако, находят только р-лу- чи, представляющие собой поток электронов, причем для отверж­ дения лаковых покрытий больше подходят ускоренные электрон­ ные лучи, способные проникать на заданную толщину покрытий.

§ 7. Отверждение покрытий за счет

охлаждения расплавов

Образование покрытий на древесине путем охлаждения рас­ плавов может быть при -применении пленок и порошков из термо­ пластичных смол, причем пленки представляют интерес для от­ делки плоских поверхностей щитов, порошки — для отделки слож­ ных по форме и решетчатых изделий. Отделка решетчатых изде­ лий обычными способами до сих пор выполняется в основном малоконцентрированными низковязкими лакокрасочными материа­ лами и связана с расходом большого количества дорогих и токсич­ ных растворителей.

Рис. 89. Термомехалнческне кривые:

а — ннзкомолекулярноіі смолы; б — полимера с гибкими цепными молекулами; в — инзкомолекулярного кристаллизующегося тела

Нанесением на решетчатые изделия порошка полимера и пре­ вращением его в покрытие расплавом и последующим охлажде­ нием можно полностью избежать применения растворителей.

Нанесенный на поверхность материал в виде пленки или по­ рошка должен быть первоначально расплавлен для растекания и смачивания поверхности древесины, а затем путем охлаждения переведен в твердое покрытие, т. е. должна быть осуществлена смена состояний: твердое тело — жидкость — твердое тело.

Применяемые в качестве пленкообразователей вещества при комнатной температуре находятся в стеклообразном состоянии. Под стеклообразным состоянием в отличие от кристаллического понимают такое состояние твердого тела, при котором молекулы расположены беспорядочно (как например у жидкостей), но не способны к перемещению (текучести) из-за сильных межмолеку­ лярных связей. Находящиеся в стеклообразном состоянии вещест­ ва тверды и не способны к большим деформациям.

Повышение температуры, т. е. интенсивности теплового дви­ жения молекул, приводит к ослаблению межмолекулярных свя­ зей, и при некоторых значениях температуры термопластичный пленкообразователь переходит в текучее состояние.

Из одного фазового состояния в другое плеикообразователи переходят по-разному. На рис. 89 представлены характерные кри-

вые изменения величины деформации при одной и той же нагрузке и за одинаковый промежуток времени в зависимости от темпера­

температуры тело находится в стеклообразном состоянии, когда деформации малы (и обратимы), лишь понемногу возрастают с увеличением температуры. После температурного интервала, на­ чинающегося сразу за областью температур стеклования Тс и со­ ответствующего температурам размягчения и плавления, дефор­ мации становятся очень велики и необратимы, что соответствует вязкотекучему состоянию.

Иной характер имеет термомеханическая кривая полимерных пленкообразователей (рис. 89,6). После области температур, со­ ответствующих стеклообразному состоянию полимера, может на­ блюдаться область температур, в которой значительные и уве­

мерных тел и обусловлено гибкостью длинных цепных молекул. За областью температур высокоэластичного состояния дальнейшее нагревание приводит к резкому увеличению деформации из-за воз­ никновения необратимой деформации, и полимер переходит в вязкотекучее состояние. Температура, соответствующая этому пере­ ходу, на графике условно обозначена Тт. Термомеханические кривые подобного рода бывают у полимерных материалов, обла­ дающих гибкими цепными молекулами.

На рис. 89, в для сравнения показана термомеханическая кри­ вая низкомолекулярного кристаллизующегося тела с характер­ ным для таких тел вполне определенным значением температуры плавления Тп.

Для получения покрытий на древесине путем расплавления и охлаждения пленкообразователей интерес представляют два край­ них их состояния — стеклообразное и вязкотекучее. Очевидно, что пригодные для покрытий пленкообразователи должны иметь тем­ пературу стеклования, превышающую температуру, при которой эксплуатируется изделие. В то же время температура вязкотекучего состояния не должна быть много выше температур, при кото­

порошков Г т выше 200° С.

Температуру текучести можно понизить, вводя в полимер пла­ стификаторы. Однако с введением пластификатора одновременно понижается и температура стеклования Тс и, следовательно, экс­ плуатационные свойства покрытия.

Трудности для применения этого способа на древесине заклю­ чаются и в пористом строении самой древесины. При нагреве на­ несенной на древесину пленки или порошка (для оплавления)