РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ ЛАКОКРАСОЧНОЙ КОМПОЗИЦИИ ДВУХЦВЕТНОГО ТЕКСТУРИРОВАННОГО ПОКРЫТИЯ
Черных А.Г., Сетямина И.П., Васина Т.В. (БрГТУ, г.Братск, РФ)
The development of the paint for forming the decorative twicecolor texture coating on the base of the aqueous paint and the filler (for forming pattern) is represented in the paper. The properties of the waterborne system are discussed and the influence of the filler on the physical and chemical properties of the paint system is investigated.
Стадия отделки изделий лакокрасочными материалами (ЛКМ) относится к завершающему этапу технологического процесса, потому от качества отделки зачастую зависит качество изделия в целом. Экологические и эстетические требования, предъявляемые к изделиям, заставляют вести поиск новых рецептур лакокрасочных материалов и композиций на водной основе, позволяющих создание покрытий с высокими эксплуатационными и декоративными свойствами. Специальные узорообразующие добавки позволяют создавать специальные эффекты, основанные на цветовом дизайне. Интерес к таким покрытиям очень широк, однако процессы их формирования недостаточно изучены.
Целью работы является разработка лакокрасочной композиции для формирования декоративных двухцветных текстурированных покрытий на основе водно-дисперсионной краски и узорообразователя.
Решение основных задач по формированию декоративно-защитных текстурированнных лакокрасочных покрытий древесины проводилось по следующим направлениям:
- определение свойств лакокрасочной композиции на основе водно-дисперсионной краски и наполнителя;
- установление степени влияния количества вводимого наполнителя на физико-химические свойства лакокрасочной композиции.
В качестве подложки в экспериментальных исследованиях использовалась древесноволокнистая плита с нанесенным на нее фоновым слоем (НЦ, ПФ). Для получения текстурированного разрывного покрытия в водно- дисперсионную краску, наносимую на загрунтованную подложку, вводилась узорообразующая добавка.
При формировании покрытий на поверхности древесины, большое значение имеют реологические свойства лакокрасочных материалов. Основными показателями отражающими эти свойства жидких ЛКМ являются вязкость и поверхностное натяжение жидкой краски, которые оказывают существенное влияние на процессы оттекания и натекания, а так же на равномерность толщины покрытия и образование разрывов.
С целью определения свойств лакокрасочной композиции, а также установления степени влияния вводимого наполнителя на ее характеристики был проведен ряд однофакторных экспериментов.
На основании математической обработки экспериментальных данных методом однофакторного регрессионного анализа, были получены следующие уравнения:
h50=2.22x2+7.33x+46.8
h40=7.77x2-7x+39.4
h30=28.89x2-35.33x+39.4
s50=62.89x+65.63
s40=80.33+27.43
s30=27.41x+44.43,
где h- вязкость лакокрасочной композиции, модифицированной узорообразующей добавкой, при исходной вязкости 50, 40 и 30с соответственно, с; s- поверхностное натяжение лакокрасочного материала модифицированного узорообразующей добавкой при вязкости 50, 40 и 30с, соответственно, мН/м; х- количество узорообразующей добавки, % к массе краски при исходной вязкости.
В процессе контакта лакокрасочного материала с подложкой на условия смачивания и растекания оказывает значительное влияние не только поверхностное натяжение жидкого ЛКМ и его вязкость, но и поверхностное натяжение подложки. Определение поверхностного натяжения подложки проводили измерением краевого угла смачивания тестовой жидкости на подложках, загрунтованных нитроцеллюлозной и пентафталевой краской. Полученные результаты свидетельствуют, что смачивающая способность подложки с нитроцеллюлозной грунтовкой выше по сравнению с пентафталевой. Таким образом вероятность возникновения разрывов на пентафталевой подложке выше, чем на нитроцеллюлозной.
В процессе нанесения готовой лакокрасочной композиции, параметром, позволяющем судить о способности лакокрасочного материала вступать во взаимодействие с поверхностью подложки, является краевой угол смачивания.
В ходе экспериментальных исследований на каждом виде подложки определялся краевой угол смачивания лакокрасочным материалом. При математической обработке экспериментальных данных методом однофакторного регрессионного анализа были получены уравнения, описывающие влияние количества вводимого наполнителя на краевой угол смачивания, для каждого вида подложки:
ПФ-подложка (синий)
CosQ50= -0,12x+0,6
CosQ40= -0,5х+0,66
CosQ30= -0,44x+0,51,
ПФ-подложка (зеленый)
CosQy50= -0,12x+0,57
CosQy40= -0,42х+0,67
CosQy30= -0,19x+0,45,
НЦ-подложка (черный)
CosQ50= -0,08x+0,52
CosQ40= -0,08х+0,5
CosQ30= -0,22x+0,54,
где CosQ - косинус краевого угла смачивания модифицированной лакокрасочной композиции при исходной вязкости 50, 40 и 30с соответственно; х- количество узорообразующей добавки, % к массе краски при исходной вязкости.
Результаты проведенного регрессионного анализа позволили сделать следующие выводы:
1. Зависимость вязкости краски от количества вводимого в ее состав наполнителя носит параболический характер. Количество вводимого наполнителя незначительно увеличивает вязкость лакокрасочной композиции. С уменьшением вязкости увеличивается поверхностное натяжение краски, что связано с тем, что растворителем водно-дисперсионной краски является вода, поверхностное натяжение которой 72,7 мН/м. Увеличение поверхностного натяжения приводит к увеличению вероятности возникновения разрывов сплошности покрытия.
2. Изменение поверхностного натяжения носит линейный характер и с увеличением количества вводимого пигмента увеличивается, что также ведет к увеличению вероятности возникновения разрывов.
3. Изменение величины краевого угла смачивания также носит линейный характер. Угол увеличивается с увеличением количества вводимого наполнителя и уменьшением вязкости красочной композиции. Что объясняется увеличением поверхностного натяжения лакокрасочной композиции с уменьшением вязкости и увеличением количества вводимого наполнителя.
Проведенные исследования, позволяют дать рекомендации по применению разрабатываемого лакокрасочного материала для создания декоративного разрывного покрытия на нитроцеллюлозной и пентафталевой подложках: оптимальная вязкость водно-дисперсионной краски - 30с, количество наполнителя- 0,6% (для ПФ-подложки) и 0,9% (для НЦ-подложки).