К сожалению, УФ-лаки и краски отечественными производителями не выпускаются. Материалы зарубежных фирм, как уже отмечалось, имеют довольно высокую, а иногда явно завышенную стоимость, что существенно ограничивает их применение. И естественно, актуальным является производство отечественных аналогов. По подсчетам экономистов, в этом случае их стоимость уменьшится как минимум на четверть. Однако при налаживании собственного производства может возникнуть масса сложностей, связанных как с финансовым, так и с техническим обеспечением, а главное, с разработкой химического состава материалов.

Для решения последней части проблемы в Московском государственном университете печати на кафедре химии и материаловедения проводятся исследования для разработки фотополимеризующейся композиции (ФПК) — основы лакокрасочных материалов УФ-сушки. Целью этих работ является создание такой основы, которая была бы лишена выше описанных недостатков. На базе предыдущих исследований кафедры была разработана олигомерно-мономерная смесь, компоненты которой выпускаются отечественной химической промышленностью и гарантируют отсутствие наиболее существенных недостатков (желтизна и снижение стойкости на истирание в процессе хранения). Но работа не могла считаться законченной: необходимо выбрать оптимальный фотоинициатор, который определяет столь существенный параметр, как время отверждения композиции. Критерием выбора фотоинициатора было наименьшее время, необходимое для высыхания. Сутью данной работы являлось исследование поведения наиболее распространенных за рубежом фотоинициаторов при их введении в разработанную МГУП олигомерно-мономерную смесь с целью выявления наиболее эффективного, а также подбор некоторых существенных технологических параметров УФ-сушки. Следует отметить, что скорость отверждения композиции в числе прочих факторов зависит от влияния кислорода воздуха, поглощающей способности фотоинициатора и его способности инициировать реакцию полимеризации. Одна из целей работы — изучение влияния кислорода на процесс УФ-сушки, так как обычно лакирование производят на воздухе.

В процессе работы была изучена кинетика фотополимеризации мономерно-олигомерной смеси, лежащей в основе ряда красок и лаков УФ-отверждения, при наличии контакта с воздухом в присутствии фотоинициаторов, являющихся производными антрахинона.

Была приготовлена ФПК, состоящая из смеси мономера МГФ-9 и олигомера из числа диановых эпоксиакрилатов, в которую поочередно вводились небольшие количества различных фотоинициаторов: 2-третбутилантрахинона, 2,7-дитретбутилантрахинона, 1-хлорантрахинона.

Для каждого фотоинициатора на инфракрасном спектрофотометре при длине волны 930 нм получали данные для построения кривых приращения числа двойных связей. По этим кривым определяли кинетику отверждения данной ФПК в виде зависимости величины конверсии приращения числа двойных связей, влияющей на полимеризацию, от времени отверждения. Облучение происходило под УФ-лампой ДРТ-400 через определенные интервалы времени при энергетической освещенности 0,1 Вт/см2 (толщина слоя 30 мкм) [14].

Экологически безопасные отделочные материалы

В соответствии с современными, принятыми во всем мире технологиями, наиболее актуальной считается отделка при помощи лаков и масел с УФ-отверждением. УФ- облучение - самый распространенный способ радиационного отверждения ЛКМ в Европе.

ЛКМ УФ-отверждения наряду с воднодисперсионными, порошковыми материалами и так называемыми ЛКМ с ВСО (высоким содержанием сухого остатка) представляют собой экологически благоприятные покрытия будущего. Эти материалы начали применяться более 20 лет назад, когда в мебельной промышленности использовались в основном полиэфирстироловые системы, которые вследствие небезопасности стирола в дальнейшем были заменены системами на основе акриловых связующих.

УФ-акриловые лаки имеют в своей основе акриловые связующие и акриловые реактивные растворители, которые с помощью фотоинициаторов образуют под влиянием УФ-лучей отвержденные пленки. Вследствие высокого уровня полимеризации эти пленки отличаются особой химической стойкостью и хорошими физическими свойствами. Благодаря своей прочной адгезии, как на субстрат (основу), так и на пленку покрытия, акриловые ЛКМ УФ-отверждения применяются и для предварительных - грунтовочных, и для финишных покрытий.

Преимущества акриловых ЛКМ УФ-отверждения:

• экологическая безопасность (отсутствие эмиссии (испарения) растворителей благодаря 90-100% доле нелетучих веществ;

• сокращение времени отверждения и в целом более быстрый процесс производства;

• отличные химические и физические свойства отвержденных пленок;

• рабочее помещение, в котором происходит производственный процесс, занимает малые площади;

• экономное расходование электроэнергии;

• возможность применения субстратов, чувствительных на тепло вследствие меньшего инфракрасного (теплового) облучения;

• низкая пожароопасность производства;

• относительно невысокая цена квадратного метра обработанной поверхности.

Высокое качество пленки достигается в том числе и за счет компонентов, входящих в состав типичной УФ-акриловой системы: связующего (акрилатного олигомера), реактивных растворителей, фотоинициатора, добавок (реологических и поверхностных) и вспомогательных (в том числе матирующих) средств.

УФ-отверждение ЛКМ производится в заводских условиях, что является еще одним залогом высокого качества изделия. Технология заводской лакировки паркета исключает дефекты ручного нанесения и позволяет достичь "мебельного" качества. Лак на такой паркет наносится механически методом безвоздушного распыления в специальных вакуумных камерах и отверждается за счет ультрафиолетового или электронно-лучевого облучения.

УФ-отверждение часто рассматривается как относительно новая концепция, однако на самом деле этот принцип применялся с незапамятных времен. Действительно, справедливо высказывание, что "новое - это хорошо забытое старое". Одним из первых известных примеров использования ультрафиолетового отверждения является обработка древними египтянами тканей особым светочувствительным составом: смесью лаванды и сирийского битума. Ткани высушивались на солнце, приобретая прочность, а также особые бактерицидные и консервирующие свойства, и затем использовалась для завертывания мумий.

Этапы процесса УФ-отверждения

В настоящее время многие фирмы-производители (в частности, итальянская компания Superfici) предлагают современные вальцовые линии для нанесения лаковых покрытий. На этих линиях и осуществляется технологический процесс отвеждения пленки под влиянием УФ-лучей с длиной волны от 200 до 450 мм. Он протекает в четыре этапа:

• формирование простых радикалов фотоинициатора под влиянием УФ-лучей

• реакция свободных радикалов фотоинициатора с ненасыщенными группами в системе УФ-отверждения вызывает цепную полимеризацию

• продолжение роста цепной полимеризации

• окончание полимеризации до образования твердой структуры.

В окончательном виде подобное покрытие представляет собой "многослойный пирог", в котором первый слой является адгезионным, следующий - шпатлевочным, далее идет грунтовочный слой и завершает все слой так называемого топ-лака (от англ. top - поверхность). Первый (адгезионный) слой - это специальный состав на водной основе, который является скорее не лаком, а пропиткой. Он наносится непосредственно на массивную древесину, и его функция заключается в частичном или полном заполнении пор субстрата, (основы) с помощью которого получается очень гладкая поверхность, пригодная для нанесения последующих слоев. Все остальные слои - это лаки, имеющие практически стопроцентный сухой остаток. Они представляют собой жидкую массу, которая под воздействием ультрафиолетового излучения полимеризуется.

Список литературы

1. Н.Н. Романова, А.Г. Гравис, Н.В. Зык. Микроволновое облучение в органическом синтезе // Успехи химии.- 2005. - №11. – С. 1059 – 1101

2. И.В.Целинский, А.С. Брыков, А.А. Астратьев. Влияние микроволнового нагрева на протекание органических реакций различных типов // Журнал общей химии. – 1996. - № 10. – С. 1696 - 1704.

3. Сапунов Г.С. Ремонт микроволновых печей // Серия «Ремонт». - 2003. -№19. - С. 4-26.

4. Г.С.Княжевская, М.Г. Фирсова, Р.Ш. Килькеев. // Высокочастотный нагрев диэлектрических материалов. Л.: Машиностроение, 1989. С. 4.

5. Ю.С. Архангельский, И.И. Девяткин. // Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов. Саратов: Изд. Саратов . Гос. унив., 1983. С. 9.

6. Дворко И.М. Получение полимерных материалов и изделий отверждением темореактивных композиций под действием электрических полей. [Электронный ресурс]. – [2007]. – Режим доступа: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4487.html

7. Глуханов Н.П., Федорова И.Г. Высокочастотный нагрев диэлектрических материалов в машиностроении.- Л.: Машиностроение, 1983.- 160 с.

8. Применение микроволновой техники в лабораторных исследованиях и промышленности. Д.Л. Рахмангулов [и др.] / Журнал прикладной химии. – 2002. – Т.75. Вып. 9. – С.1409-1416

9. Новое ультрафиолетовое термическое оборудование и его использование для обработки тканей, В.С.Побединский, А.В.Рыжаков. Научно-техническая фирма "ВПК ЛТД", Ивановский научный центр ИА РФ, 2002.

10. Римский-Корсаков А. В., Ямщиков B. C., "Вестник АН СССР", 1980, №7, с. 3-11

11. B. C. Ямщиков. Акустическая технология обогащения полезных ископаемых, М., 1987

12. Фотохимия полимеров. Phillips. 1976. V. l. P. 507-557.

13. Labana S.S. Photopolymerization // Macro-mol. Sci. Revs. 1974. C. 11(2)299-319

14. Некоторые аспекты процесса УФ-отверждения лаков и красок, Д. Токманцев // «Флексо Плюс» №4 (6), 1998 г. С.4-8