Исследование смачивания древесной подложки модифицированым льняным маслом

ИССЛЕДОВАНИЕ СМАЧИВАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ ПОДЛОЖКИ МОДИ-ФИЦИРОВАНЫМ ЛЬНЯНЫМ МАСЛОМ

RESEARCH OF MOISTENING LINSEED OIL OF WOOD

Яремчук Л.А., Хмарик Л.В.

Ключевые слова: древесина, льняное масло, канифоль, лак, смачивание, поверхностное натяжение.

Keywords: wood, linseed oil, rosin, varnish, moistening, surface-tension.

На сегодняшний день очень актуальной проблемой создания защитно-декоративных покрытий является технологии и материалы, которые минимально влияют на окружающую среду. Среди современных отделочных материалов, как экологически чистых, можно отнести масла. Известно, что ряд ведущих фирм по производству лакокрасочных материалов (ЛКМ) предлагают производителям изделий из древесины отделочные материалы на основе модифицированных масел. Для отделки столярно-строительных изделий, которые испытывают наибольшую атмосферную нагрузку, покрытия на основе масляных лакокрасочных материалов могут стать хорошей альтернативой органорастворимых материалов.

В работе исследованы физические основы образования защитно -декоративных покрытий на основе модифицированного льняного масла. Исследования проводились для определения смачивания льняным маслом подложки древесины в сравнении с алкидным лаком, как таковым, который более других используется для создания защитно-декоративных покрытий столярно-строительных изделий.

Смачивание и растекание лакокрасочного материала по поверхности древесины - необходимые условия образования равномерного покрытия. Известно, что от того, насколько хорошо смачивает лакокрасочный материал подложку и растекается на ней, во многом зависит внешний вид, адгезионная прочность и защитная способность покрытий. Смачивание зависит от вида подложки, лакокрасочного материала и их состояния, а также от окружающей среды [1].

Методика исследований.

Для исследования использовались следующие материалы: образцы дуба, бука и ясеня; алкидный лак ПФ-231, льняная натуральная олифа, льняное масло, канифоль, сиккатив свинцово-марганцевый СШ-7-78.

При оценке краевого угла смачивания и поверхностного натяжения исследуемые материалы наносили на древесные образцы в виде капли, которую проектировали на экран с помощью проекционного фонаря. На проекции измеряли высоту «h» и радиус «г» капли лакокрасочного материала.

Косинус краевого угла смачивания определяется по формуле:

о»

Используя таблицу тригонометрических функций, находили угол 0. Для каждого материала косинус определялся как среднее арифметическое не менее трех измерений [2].

Определение поверхностного натяжения проводили с помощью прибора акад. Ребиндера методом наибольшего давления отрыва пузырька воздуха в исследуемом материале. Для сравнительной оценки величины поверхностного натяжения, как структурированной (бингамовской) жидкости его сопоставляют со значением дистиллированной воды, как (неструктурированной) ньютоновской жидкостью.

Давление отрыва пузырька воздуха пропорционально поверхностному натяжению жидкости: о = кр,

где а - поверхностное натяжение лакокрасочного материала, Н/м; к - коэффициент, зависящий от радиуса капилляра; р - давление отрыва пузырька воздуха, Н/м.

Для определения коэффициента к пользуются жидкостью с известным поверхностным натяжением (дистиллированная вода).

К = ав / Рв,

где ав - поверхностное натяжение дистиллированной воды при температуре проведения эксперимента, Н/м.

ав = [72,75 + 0,15/

где Рв - давление, определяемое по микроманометру в момент отрыва пузырька воздуха для дистиллированной воды.

Для определения поверхностного натяжения лакокрасочных материалов использовали выражение:

а = ав Пв /п,

где - п - высота столбика жидкости по шкале микроманометра в момент отрыва пузырька воздуха в исследуемом лакокрасочном материале;

пв - высота столбика жидкости по шкале микроманометра в момент отрыва пузырька воздуха в дистиллированной воде. Результаты исследований.

Для проведения эксперимента льняное масло модифицировали канифолью в количестве от 1,0 до 3,0 м.ч. Исследования проводились при температуре (20 ±2)°С и относительной влажности 70%. Полученные данные эксперимента представлены на рис.1.

При определении краевого угла смачивания отделочные материалы наносили на подложки разных сортов древесины. Древесные подложки перед нанесением на них исследуемых композиций были прошлифованы и высушены. Шероховатость поверхности по ГОСТ 7016-75 К7тах<16мкм. Капли ЛКМ наносились одинаковые по объему и измерялись через одинаковый интервал во времени. По полученным данным были построены зависимости и построены диаграммы, которые представлены на рис 1.

35,00 30,00 см 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00

Ясень

ДревеснаЯрПЪдложка

Льняная олифа

Модифиц. льняное масло+1м.ч.каниф

ПФ-231

Модифиц. Льняное масло +2м.ч.каниф

Льняное масло

Модифиц. Льняное масло +3м.ч.каниф

Рисунок 1- Зависимость угла смачивания от ЛКМ и древесной подложки

Из полученных данных видно, что на древесных подложках дуба и ясеня модифицированное масло с количеством (1-3м.ч.) канифоли ухудшает смачивание, однако угол смачивания не является критическим и такой ЛКМ можно использовать для формирования защитно-декоративных покрытий древесины. Сравнивая алкидный лак и льняную олифу с модифицированным маслом, можно отметить, что смачивания древесных подложек модифицированным маслом является лучшим, так как из диаграмм на рис.1 видно, что на всех подложках угол смачивания для алкидного лака имеет максимальное значение.

Определение поверхностного натяжения исследуемых материалов проводилось с помощью установки акад. Ребиндера при температуре (20 ±2)°С и относительной влажности 70%. Для определения поверхностного натяжения в работе были выбраны отделочные композиции, по которым измерялся краевой угол смачивания. Результаты измерений представлены на рис.2.

Рисунок 2- Поверхностное натяжение лакокрасочных материалов

При увеличении содержания канифоли в льняном масле поверхностное натяжение увеличивается, что может ухудшить розлив материала по поверхности подкладки. Модифицированное масло с содержанием канифоли в количестве (3 м.ч.), имеет поверхностное натяжения большее, чем у льняной олифы, но

меньше, чем у алкидного лака. Из этого можно сделать выводы, что канифоль в качестве модификатора не ухудшает поверхностное натяжение льняных масел, если ее содержание не превышает 3 м.ч.

Общие выводы.

Для отделки изделий из древесины, с целью улучшения экологической безопасности природной среды, масляные лакокрасочные материалы могут стать альтернативой органорастворимым системам. Способность модифицированных канифолью льняных масел дает возможность использовать их для формирования защитно-декоративных покрытий древесины. Введение канифоли, в качестве модификатора, до 3,0 м.ч. существенно не повышает поверхностное натяжение композиции. Модифицированное канифолью льняное масло, в сравнении с алкидным лаком, лучше смачивает древесные подложки, а соответственно, может использоваться для отделки изделий из древесины.

Список использованных источников

1 . Яковлев А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий: Учебное пособие для вузов. - Л.: Химия, 1981. -352 с.

2 . Карякина М.И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий. -М.: Химия,1989.-206с.

3 . Карякина М.И.Физико-химические основы процесса формирования и старения покрытий. -М.: Химия,1980.-231с.

4 . ГОСТ 7931-76. Олифа натуральная. Технические условия.

5 . Ливщиц Р.М. , Домбровский Л.А. Заменители растительных масел в лакокрасочной промышленности. -М.: Химия, 1987. -160с.