Способ получения декоративных покрытий на изделиях из древесины



Способ получения декоративных покрытий на изделиях из древесины
Способ получения декоративных покрытий на изделиях из древесины
Способ получения декоративных покрытий на изделиях из древесины

 


Владельцы патента RU 2591911:

Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" (RU)

Изобретение относится к получению декоративного покрытия на изделиях из древесины. Поверхность древесины предварительно покрывают первым внутренним слоем из эпоксидной смолы и вторым внутренним слоем из эпоксидной смолы и порошка стекла в соотношении 1:1. Напыляют внешний слой из порошка стекла посредством плазмотрона при мощности 7,5 кВт и расходе плазмообразующего газа 1,0 м3/мин. Обеспечивается увеличение прочности сцепления покрытия с подложкой при снижении напряжений в покрытии и подложке, повышение износостойкости декоративного покрытия, увеличение микротвердости и расширение цветовой гаммы покрытия, а также устранение энергоемкой и трудоемкой технологической операции. 3 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к способам получения декоративных покрытий на изделиях из древесины.

Известен способ получения декоративных покрытий на изделиях из древесины распылением проволоки металла ⌀1 мм специальным распылителем - металлизатором в горящей смеси ацетилена с кислородом и сжатым воздухом. Газопламенный факел расплавляет металлическую проволоку, расплавленный металл подхватывается струей сжатого воздуха и в расплавленном виде наносится на обрабатываемую поверхность со скоростью 140 м/сек под давлением не менее 6 атм [Куксов В.А. Столярное дело. Изд-во: ТРУДРЕЗЕРВИЗДАТ, Москва, 1958, с. 524].

Недостаток способа заключается в низкой прочности сцепления покрытия с подложкой, сложности аппаратного оформления за счет использования как газопламенного факела, так и сопла, подающего сжатый воздух.

Наиболее близким решением к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ отделки изделий из древесины (патент РФ №2103412), заключающийся в предварительной обработке поверхности с последующим напылением методом электродуговой металлизации промежуточного слоя из цинка, олова, свинца и их сплавов под углом 30°-60° к подложке, после чего производят следующее напыление слоя из алюминия, меди, никеля, нихрома, латуни, бронзы, железа и их комбинаций.

Известный способ получения декоративных покрытий является достаточно энергоемким, трудоемким и длительным во времени в связи с тем, что температуру в точке контакта покрытия с подложкой необходимо поддерживать не ниже температуры обугливания древесины, напылять промежуточный слой строго под углом 30°-60°.

В известном способе низкая прочность сцепления напыленного металла с изделиями из древесины объясняется накоплением в покрытии и в подложке временных и постоянных напряжений в связи с существенными различиями термического коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Так, например, ТКЛР алюминия составляет 245*10-7 град-1, а различных видов древесины (30-50)*10-7 град-1 [Киселева О.А. Влияние плотности на термическое расширение древесных плит / О.А. Киселева, В.П. Ярцев // Актуальные проблемы современного строительства: Сб. тр. / ПГАСА. - Пенза, 2003. - Ч. 2. - С. 63-66; Кисина А.И., Куценко В.К. Полимербитумные кровельные и гидроизоляционные материалы. Л., 1983. - 289 с.].

Известно, что внутреннее напряжение в покрытии и подложке образоуется и накапливается при различии ТКЛР покрытия и подложки более чем на 5% [Киселева О.А. Прогнозирование работоспособности древесно-стружечных и древесноволокнистых композитов в строительных изделиях: дис... к-та техн. наук: 05.23.05: защищена 03.07.2003 / Киселева Олеся Анатольевна. - Воронеж: Воронежский государственный архитектурно-строительном университет. - 2003. - 205 с.].

В реальных условиях ТКЛР практически всех используемых для получения декоративных покрытий на древесине металлов и сплавов (алюминий, мед, железо, латунь, никель, бронза, нихром, олово, цинк, свинец) превышает ТКЛР всех видов древесины и изделий из древесины более чем на 5%. Это является основным фактором, существенно снижающим прочность сцепления покрытия с подложкой. ТКЛР стекол близок по значениям с ТКЛР древесины и лежит в пределах (70-120)*10-7 град-1.

Недостатком данного способа является низкая прочность сцепления покрытия с подложкой, низкая микротвердость и низкая истираемость покрытия, а также недостаточная цветовая гамма при высокой энергоемкости и трудоемкости процесса.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение энергоемкости и трудоемкости процесса, повышение качества и долговечности декоративных покрытий при расширении цветовой гаммы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение прочности сцепления покрытия с подложкой при снижении напряжений в покрытии и подложке, повышение износостойкости декоративного покрытия, увеличение микротвердости и расширение цветовой гаммы покрытия, а также устранение энергоемкой и трудоемкой технологической операции.

Технический результат достигается тем, что способ получения декоративных покрытий на изделиях из древесины, включающий напыление декоративного материала двумя слоями (внутренним и внешним) и контроль качества, причем поверхность древесины предварительно покрывают первым внутренним слоем из эпоксидной смолы и вторым внутренним слоем из эпоксидной смолы и порошком стекла в соотношении 1:1, а напыление внешнего слоя порошка стекла осуществляют при мощности работы плазмотрона 7,5 кВт и расходе плазмообразующего газа 1,0 м3/мин.

Отличительным признаком предлагаемого способа является:

- поверхность древесины предварительно покрывают первым внутренним слоем из эпоксидной смолы;

- поверхность древесины покрывают вторым внутренним слоем из эпоксидной смолы и порошком стекла в соотношении 1:1;

- устранение операции предварительного обезжиривания лицевой поверхности древесины ацетоном;

- устранение энергоемкой и трудоемкой операции напыления внутреннего слоя электродуговой металлизацией цинка, олова, свинца или их сплавов;

- плазменное напыление внешнего слоя порошка стекла, которое проводилось при мощности работы плазмотрона 7,5 кВт и расходе плазмообразующего газа 1,0 м3/мин.

При нанесении второго слоя эпоксидной смолы на лицевую поверхность древесины образуется промежуточный диффузионный слой, который способствует снижению напряжений в покрытии и подложке, компенсирует существенные различия в значениях термического коэффициента линейного расширения изделий из древесины и металлов (сплавов).

Изобретательский уровень подтверждается тем, что изменение способа нанесения внутренних слоев и их состава за счет предварительного нанесения первого слоя эпоксидной смолы с последующим нанесением второго слоя эпоксидной смолы с наполнителем из тонкомолотого порошка стекла позволяет не только повысить прочность сцепления напыленного плазменным распылением порошка стекла, но и получить высококачественный продукт с гораздо более низкими напряжениями, существенно снизить себестоимость, за счет замены цветных металлов на стекла повысить микротвердость и истираемость покрытий и расширить их цветовую гамму.

В предлагаемом способе высокая прочность сцепления покрытия с подложкой обеспечивается за счет прочного сцепления и проникновения в поверхностный слой древесины эпоксидной смолы, прочного сцепления второго слоя эпоксидной смолы с наполнителем из порошка стекла с первым слоем и напыленного стеклопорошка со вторым слоем из эпоксидной смолы с наполнителем из порошка стекла.

Проведенный анализ известных способов получения декоративных покрытий на изделиях из древесины позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».

Сопоставительный анализ показал, что в предлагаемом способе по сравнению с известным устраняется энергоемкая и трудоемкая технологическая операция напыления внутреннего слоя под углом 30°-60° и операция предварительного обезжиривания лицевой поверхности древесины ацетоном (таблица 1).

Пример 1

В качестве исходного материала брали плитку из осиновой доски 250×250×20 мм. Плитку просушивали в сушильном шкафу. После сушки плитку с помощью кисти покрывали первым слоем эпоксидной смолы. Далее готовили порошок из боя листового стекла. Бой помещали в фарфоровую шаровую мельницу с уролитовыми шарами и мололи в течение 6 часов. После помола порошок стекла рассевали на ситах. Для плазменного напыления и для использования в качестве наполнителя применяли фракции порошка алюминия, прошедшего через сито 0,63 мм. Часть порошка смешивали в отдельной емкости с эпоксидной смолой в соотношении 1:1 с использованием пропеллерной мешалки. После высыхания первого слоя кистью наносили второй слой эпоксидной смолы с наполнителем из порошка стекла.

Увеличение содержания наполнителя в эпоксидной смоле более 50% затрудняет равномерное нанесение слоя эпоксидной смолы на лицевую поверхность плиты из сосновой доски. Уменьшение содержания наполнителя в эпоксидной смоле менее 50% снижает количество контактов частиц стекла с напыляемым порошком стекла, что приводит к снижению прочности сцепления. Таким образом, оптимальным соотношением эпоксидной смолы с порошком стекла является 1:1.

После естественного твердения второго слоя производили плазменное напыление порошка из боя листового стекла. Подготовленную плитку закрепляли в приспособлении для взаимного перемещения плиток и плазменной горелки ГН-5М электродугового плазматрона УПУ-8М. Порошок стекла подавали в плазменную горелку ГН-5 промышленным дозатором в количестве 2-3 гр/с.

В качестве плазмообразующего газа использовали аргон марки А (ГОСТ 19157-62), расход которого составил 1,0 м3/мин. Для выше приведенного примера были выбраны следующие режимы: ток 250 А; напряжение - 30 В (мощность W=250*30=7500 Вт = 7,5 кВт).

Сопоставительный анализ показателей качества и технических параметров известного и предлагаемого способов представлен в таблице 2.

Нами определены оптимальные параметры плазменной металлизации изделий из древесины (таблица 3), при которых достигается максимальная прочность сцепления покрытия с основой. Аналогично производили напыление порошка синего кобальтового стекла.

1* - по собственным исследованиям

2* - синее кобальтовое стекло

3* - бесцветное стекло

Пример 2 (осуществление контроля качества)

Для определения прочности сцепления покрытия с основой к поверхности приклеивали эпоксидной смолой металлический стержень длиной 150 мм и площадью 1 см. После полимеризации эпоксидной смолы в течение 24 часов приступали к определению прочности сцепления покрытия с основой на разрывной машине R - 0,5.

Изделие и стержень закрепляли в специальных зажимах разрывной машины. После равномерного нагружения происходил отрыв покрытия от основы. Для испытаний брали не менее 5 образцов. Прочность сцепления декоративного покрытия определяли как среднее арифметическое:

Gcp.=(0,42+0,40+0,41+0,43+0,39)/5=0,41 МПа.

Микротвердость покрытия определяли на приборе ПМТ-3.

4* - оптимальный режим плазменного напыления

Способ получения декоративного покрытия на изделии из древесины, включающий напыление внутреннего и внешнего слоев декоративного материала, отличающийся тем, что поверхность древесины предварительно покрывают первым внутренним слоем из эпоксидной смолы и вторым внутренним слоем из эпоксидной смолы и порошка стекла в соотношении 1:1, а напыляют внешний слой из порошка стекла посредством плазмотрона при мощности 7,5 кВт и расходе плазмообразующего газа 1,0 м3/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к изготовлению сменных режущих пластин с износостойким покрытием для металлорежущего инструмента. Способ включает изготовление основы и нанесение на нее износостойкого покрытия.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для модификации поверхностного слоя объемных изделий, например кардиоимплантатов. Установка ионно-плазменной обработки изделий содержит: рабочую камеру с источником ионов; шлюзовую камеру; вакуумный затвор; системы вакуумирования, прогрева и охлаждения рабочей и шлюзовых камер; пневмосистему; системы управления и электропитания, а также систему позиционирования обрабатываемых изделий, включающую механизм перемещения рабочего стола.

Изобретение относится к области ремонта лопаток газовой турбины, снабженной по меньшей мере одной платформой, которая вследствие коррозионного воздействия по меньшей мере на одной боковой поверхности платформы имеет недостаточный размер.

Изобретение относится к плазменной технологии и может быть использовано для получения модифицированных ультрадисперсных порошков в едином технологическом цикле.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для защиты поверхности непрерывнолитых слябов из низколегированной стали перед нагревом их в методической печи под прокатку и последующей прокатки.

Изобретение относится к области изготовления ручного абразивного инструмента, в частности напильников и надфилей. .
Изобретение относится к области получения защитных покрытий и может быть использовано в машиностроении и медицине. .

Изобретение относится к устройствам получения частиц нанометрового размера, которые находят применение в различных отраслях науки и техники, в частности металлические наноструктуры рассматриваются в качестве перспективного материала для создания новых сенсорных, электронных и оптоэлектронных приборов, а также при разработке новых типов высокоселективных твердотельных катализаторов.

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия на деталях и может найти применение при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия на деталях и может найти применение при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к инструментальному производству и может быть использовано для упрочнения поверхности стальных деталей, подвергающихся износу в процессе эксплуатации.
Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к материалам для парогазовых установок на базе газотурбинных установок большой мощности и может быть использовано для защиты лопаток и других деталей газотурбинного двигателя от воздействия высоких температур, эрозионного износа и коррозии.
Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к алмазным нанокристаллическим покрытиям и способам его получения с использованием наноалмазов. Алмазное покрытие состоит из подслоя, содержащего наноалмазные частицы с размером от 2 до 30 нм, и нанесенного осаждением из газовой фазы алмазного слоя.

Изобретение может быть использовано в устройствах, преобразующих один вид энергии в другой, например в двигателях внутреннего сгорания. Теплообменная металлическая поверхность (1) имеет углубления (2), заполненные материалом с теплопроводностью ниже, чем теплопроводность материала поверхности (1).

Изобретение относится к производству композиционного материала. Композиционный материал содержит металлический компонент металлической матрицы (201, 211) и расположенный в металлической матрице (201, 211) армирующий компонент (202) и дополнительный армирующий компонент.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения эрозионностойких теплозащитных покрытий включает плазменное напыление подслоя нихрома и последующее напыление керметной композиции из механической порошковой смеси, содержащей 50÷80 мас.% диоксида циркония и 50÷20 мас.% порошка никеля, плакированного алюминием, дисперсностью 63÷125 мкм.
Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к способу размерной и упрочняющей обработки лопаток ГТД, и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей.
Изобретение относится к технологии восстановления изношенных поверхностей стальных деталей на основе самофлюсующихся сплавов, обладающих высоким сопротивлением абразивному изнашиванию, стойкости против коррозии и окисления в сочетании с отличными антифрикционными свойствами в широком интервале температур, работающих в условиях агрессивной среды и интенсивного изнашивания.

Изобретение относится к области нанесения защитных покрытий на металлические поверхности методом высокоэнергетического воздействия на поверхность обрабатываемого металла и может быть использовано для обработки металлических поверхностей, в частности нелегированных сталей.
Наверх