Метод оценки и разработка нормативов блеска защитно-декоративных покрытий на древесине и древесных материалах

123ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Защитно-декоративные покрытия находятширокое использование при отделке древесины и древесных материалов.Разнообразие текстуры древесных пород позволяет применять бесцветныепрозрачные покрытия. Наряду с ними в практике отделки используютсяпленки, имеющие слой прозрачного лака, защищающий текстурныйрисунок и придающий декоративные свойства таким поверхностям.Декоративные свойства и, в первую очередь, блеск покрытийопределяется микропрофилем сформированных поверхностей и зависит отмногих факторов, связанных со свойствами древесной подложки итехнологическим процессом отделки. Стабильность получения блеска иоценка его по нормативным показателям – одна из главных задач, котораявходит в разряд управления технологическим процессом отделки дляполучения необходимого блеска защитно-декоративных покрытий.Степень разработанности проблемы.

В трудах Б.М. Буглая, В.И.Онегина, Г.Т. Лутошкиной, Т.А. Матвеевой, С.Н. Зигельбойма, Г.Н.Стокдейла, С. Бисмарка, Л. Мельдорна, Р. Хантера и др. заложеныпрактические основы оценки декоративных свойств защитнодекоративных покрытий на древесине. Однако, в недостаточной степенирассмотрены вопросы по обобщению предложенных показателей дляоценки отражательных свойств различных видов покрытий.Фундаментальные исследования в изучении оптических свойствтехнических поверхностей выполненные, П.

Бугером, О. Френелем, А.А.Гершуном, М. Борном, Г.М. Городинским, А.С. Топорцом, Н.А.Войшвило, Р. Kubelka, F. Munk и др., позволили разработать единый методконтроля и нормативы блеска различных защитно-декоративных покрытийпутем развития, научно обоснованной физико-математической теорииотражения света контролируемой поверхностью с использованиемоперативноустанавливаемыхоптико-геометрическихпоказателейизменчивости состояния лаковой пленки на древесной подложке.Целью работы является разработка метода контроля и нормативовблеска различных защитно-декоративных покрытий на древесныхподложках путем исследования процессов поглощения и отражениявидимого излучения электромагнитных волн на гладкой и шероховатойповерхности.Методы исследования выполнены на основе комплексногоиспользования современных достижений при рассмотрении оптическихмоделей отражающих поверхностей.

В экспериментальных исследованияхиспользовались стандартные и оригинальные инструментальные методы,представленные в периодической литературе.Обоснованность и достоверность результатов базируется насоответствующем уровне метрологического обеспечения и применениясовременных методов исследований, приборов и оборудования.4Научная новизна работы заключается в том, что в ней осуществленкомплексный подход к разработке метода оценки и нормативов блесказащитно-декоративных покрытий на древесных подложках, состоящий вобъединении оптико-геометрических моделей отражающих поверхностей,определяющих изменение характера отражения света, а также оптическихпоказателей, характеризующих поглощение, направленное и диффузноеотражение света и поляризацию видимых лучей при отражении отшероховатой поверхности, влияющих на блеск контролируемых покрытий.Личный вклад автора заключается в планировании, организации ипроведении теоретических и экспериментальных исследований, а также вподготовке публикаций по теме диссертационной работы.

Основныенаучные положения и выводы сформулированы автором.Теоретическая и практическая значимость работы заключается виспользованииполученныхрезультатовтеоретическихиэкспериментальных исследований для разработки нормативов итребований по улучшению эстетических качеств покрытий, повышающихдекоративные свойства поверхностей отделанных деталей и изделий издревесины и древесных материалов.Реализация и внедрение результатов исследований. Результатыработы использованы при разработке национального стандарта РоссийскойФедерации ГОСТ Р 54208-2010 «Покрытия защитно-декоративные намебели из древесины и древесных материалов. Классификация иобозначения», межгосударственного стандарта ГОСТ 33095-2014«Покрытия защитно-декоративные на мебели из древесины и древесныхматериалов.

Классификация и обозначения», а также в совершенствованииметодик в проведении работ лабораторного практикума по дисциплине«Технология и оборудование защитно-декоративных покрытий древесиныи древесных материалов».Место проведения исследований.

Работа выполнена в Московскомгосударственном университете леса.Соответствие диссертации паспорту научной специальности.Основные результаты диссертационной работы соответствуют п.9«Исследование и разработка связующих, клеев и лаков для технологииразличныхдеревообрабатывающихпроизводств»изпаспортаспециальности 05.21.05 «Древесиноведение, технология и оборудованиедеревопереработки».Апробация работы. Основные положения диссертационной работыдокладывались и обсуждались на научно-технических конференцияхМГУЛеса 2007-2014 гг.; на конференции международной академии наук одревесине LAWS – 2009 «Лес, как возобновляемый источник жизненныхценностей в изменяющемся мире»; на международной научно-техническойконференции в 2010 г., посвященной 50-летию факультета технологиидеревообработки ФГБОУ ВПО ВГЛТА «Современные технологические5процессы получения материалов и изделий из древесины»; намеждународной научно-технической конференции в 2012 г., посвященной50-летию кафедры механической технологии древесины ФГБОУ ВПОКГТУ«Актуальныепроблемыиперспективыразвитиялесопромышленного комплекса».Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 8 печатныхработ, из которых 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК.На защиту выносятся следующие положения:- разработка метода контроля блеска различных защитнодекоративных покрытий на древесных подложках, отличающихся похарактеру отражения света от контролируемых поверхностей;- установление обобщенного уравнения между показателем блескапокрытийигеометрическимипараметрамимикропрофиляконтролируемых поверхностей лаковых пленок на древесине и древесныхподложках;- исследование факторов, влияющих на отражение света защитнодекоративным покрытием и древесной подложкой;исследованиефакторов,влияющихнаприборнуюфотометрическую оценку блеска защитно-декоративных покрытий надревесине;- нормативы качества внешнего вида и блеска контролируемыхповерхностей защитно-декоративных покрытий на древесных подложках.Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит извведения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений.Объем работы 172 стр., включая 35 рисунков и 26 таблиц. В приложенияхпредставлены материалы внедрения результатов работы.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы; определены цель изадачи работы; сформулированы научные положения, выносимые назащиту; раскрыта новизна работы и научных результатов; обоснованывыводы и рекомендации. Введение содержит данные о значимостирезультатов исследований для науки и практики, месте проведения работыи ее апробации, реализации полученных результатов, публикациях автораи общую характеристику работы.В первой главе приводится обзор работ по поставленной проблеме,анализируются достигнутые результаты.

Отмечается, что практическиотсутствуют исследования, связанные с разработкой единого методаоценки и нормативов блеска различных защитно-декоративных покрытийна древесине и древесных подложках.Сложившаяся ситуация позволяет фиксировать только качественныехарактеристики изменения блеска покрытий. В результате этого в практике6появились различные словесные определения отражения света отконтролируемых поверхностей покрытий.

Отсутствие надежногообъективного метода оценки блеска защитно-декоративных покрытий надревесине и древесных подложках объясняется недостаточным вниманием,уделяемым учеными и практиками сложнейшей проблеме – отражениесвета от поверхности полимерной пленки на древесной подложке. Отсюданерешенность контроля блеска поверхности защитно-декоративногопокрытия не позволяла создать подход к единым нормативам отражениясвета от контролируемых поверхностей.В результате выявилась достаточно сложная проблема,определившая основное направление диссертации – разработка методаконтроля и нормативов блеска различных защитно-декоративныхпокрытий на древесине и древесных подложках.Вторая глава посвящена разработке математической моделиотражения света защитно-декоративным покрытием на древесине идревесной подложке.Вывод обобщенного уравнения для интенсивности отражениясвета от поверхности покрытия и древесной подложки.

Используяосновные положения фотометрии и данные рис.1, световой поток,отраженный поверхностью покрытия (I) и подложки (II) I, можноопределить по формулеллллРисунок 1 - Схема световых лучей, отраженных лаковым покрытием и поверхностьюподложки7I  I rл  I dл  I rд или(1)K 2I=Ie ∙r∙eK +Ie ∙d+Ie (1-d-r∙e ) ∙τ2H ∙ρ ,(2)где л и л - световой поток, соответственно зеркально идиффузно отраженный поверхностью лакового покрытия;I rд - световой поток, отраженный подложкой и прошедший черезграницу раздела лаковое покрытие-воздух;r - коэффициент зеркального отражения света контролируемойповерхностью;e - основание натуральных логарифмов;d - коэффициент диффузного отражения света покрытием;τ - коэффициент пропускания света лаковым покрытием;H - толщина лакового покрытия;ρ- коэффициент отражения света поверхностью подложки.Преобразования формулы А.

Топорца, выполненные автором,позволили для коэффициента К записать следующее выражение = −9,7 ∙ 2 ∙ 2 ∙2 2,(3)где Ra – среднее арифметическое отклонение профиля;φ - угол падения света;λ - длина волны падающего света.Падающий световой поток Ie можно определить из формулы = ,(4)где - световой поток, зеркально отраженный от контролируемойповерхности.Коэффициент зеркального отражения света r находится изследующего выражения, предложенного О. Френелем2 (−)2 (−) = 0,5 [2 (+) + 2 (+)],(5)где φ - угол падения света;ψ - угол преломления света.Согласно закону В. Снеллиуса =,(6)где n – показатель преломления света.Используя формулы (4), (5) и (6), можно определить падающийсветовой поток Ie. При этом считаем, что подложка отражает падающиелучи света только с поверхности, то есть лучи света, прошедшие вподложку, полностью поглощаются.