ЗАВИСИМОСТЬ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ ПОКРЫТИЙ ОТ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛЯ И ПРИРОДЫ ПОДЛОЖКИ

Яремчук Л.А., Новакивський О.В. (УкрГЛТУ, Львов, Украина)

Relation of adhesion strength of polyurethane covers from a molecular mass of resin and nature of a surface are considered in article.

Сегодня полиуретановые лакокрасочные материалы занимают одно из ведущих мест в отделке изделий из древесины и древесных материалов. Такая популярность вызвана высокими качественными показателями получаемых покрытий и возможностью использования полиуретановых композиций для отделки любых видов продукции из древесины.

Однако, несмотря на то, что полиуретаны находят все более широкое применение как покрытия, адгезионная прочность их к твердым поверхностям исследована недостаточно (1,2). Ранее было доказано (3), что изменения эффективной густоты сетки полиуретановых покрытий в присутствии твердой поверхности в значительной мере определяется величиной молекулярной массы применяемых олигоэфиров, то есть гибкостью молекулярной цепи и концентрации полярных групп. Эти факторы могут влиять на число как физических, так и химических узлов сетки, что изменяет условия ее образования в присутствии твердой фазы. Кроме этого эти факторы в дальнейшем влияют на физико-механические свойства пленки и на ее прочность.

Зависимость адгезии полиуретановых покрытий на основе простых полиэфиров от густоты пространственной сетки, природы подкладки и толщины покрытия изучалась для поверхностей из металла (3).

Целью данной работы было изучение влияния природы подложки на основе древесины и древесных материалов и полиуретановых покрытий на адгезионную прочность. Для исследования были выбраны материалы на основе полиуретановых композиций с разницей в плотности лака (композиция 1- плотность 1050 кг/м³, композиция 2 - плотность 1250 кг/см³). В качестве подложек были выбраны: древесина дуба (массив), шпон строганный красное дерево, шпон синтетический.

Отверждение пленки проводилось при температуре (Т – 60 0С) на протяжении 30 мин. Работа адгезии исследовалась по методу силы отрыва штифтов от лаковой пленки.

На рис 1 представлена зависимость работы адгезии от толщины покрытия. Из графических зависимостей видно, что в случае изменения толщины покрытия для шпона и массивной древесины адгезионная прочность существенно не меняется, а даже незначительно повышается. Наблюдаемое увеличение адгезии в данном случае возможно связано с деформацией пленки при отслаивании. С увеличением адгезии покрытия в поверхности и толщины пленки работа, затраченная на деформацию последней, увеличивается, способствуя тем самым увеличению кажущейся работы адгезии.

Рисунок 1-  Зависимость работы адгезии от толщины покрытия

Однако для синтетического шпона эти изменения происходят не в пользу прочности покрытия. Возможно это связано с наличием внутренних напряжений и изменением скорости протекания релаксационных процессов в пленках что в большей степени сказывается при увеличении скорости отрыва.

В связи с влиянием толщины пленки полиуретанового покрытия на работу адгезии для экспериментов ее толщина была выбрана равной 110 - 120 мкм. что отвечает эксплуатационным свойствам покрытия.

Дальнейшие исследования показали что с увеличением плотности пленки адгезия растет для всех видов подложек. При этом для покрытий с большей плотностью наблюдается резкое увеличение адгезии от природы подложки, несмотря на то, что изменения плотности, а соответственно и густоты молекулярной сетки, при изменении типа твердой поверхности незначительно.

Очевидно, резкое увеличение адгезии с изменением природы поверхности можно объяснить различным взаимодействием подложек с исследованными покрытиями вследствие того, что характер связывания функциональных групп находящихся на поверхности древесных материалов различен. Для наглядности на рис.2 приведена зависимость работы адгезии от скорости отрыва покрытий для различных поверхностей и композиций. Изменение скорости отрыва не сказывается на адгезию к синтетическому шпону, но заметно в случае подложек которым характерно большее взаимодействие с полиуретанами (древесные подложки).

Рисунок 2- Зависимость работы адгезии от скорости отрыва

Результаты изменения величины адгезии во времени представлены на рис. 3, откуда видно, что адгезия к поверхностям, которым характерно меньшее взаимодействие с полиуретанами (синтетический шпон) изменяется не значительно, адгезия к древесине растет со временем до определенного значения.

Таким образом, с увеличением плотности лакокрасочного материала, а соответственно густоты молекулярной сетки, адгезия растет во всех случаях. Характер изменения работы адгезии во времени зависит от природы подложки.

Рисунок 3- Зависимость величины адгезии от продолжительности сушки

Данные исследования могут служить для решения выбора полиуретановых лаков и разработки технологических режимов при формировании качественных и долговечных покрытий для изделий из древесины и древесных материалов.

Литература

1.      Дерягин Б.В. , Кротова Н.А., Смигла В.П. Адгезия твердых тел.– М.: Наука, 1973. – 273с.

2.      Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание.– М.: Химия, 1974.– 416с.

3.      Тагер А.А. Физикохимия полимеров.– М.: Химия, 1978.– 544с.