کاربرد پوشش‌های اپوکسی‌اکریلات و یورتان‌اکریلات قابل پخت با امواج فرابنفش برای بهبود مقاومت چوب در برابر هوازدگی

سابقه و هدف: یکی از موثرترین روش‌ها برای حفاظت چوب در برابر هوازدگی استفاده از پوشش‌ها است. در بین انواع پوشش‌ها، پوشش‌های تابش پخت به دلیل سرمایه‌گذاری کم، هزینه و مصرف انرژی کم، مقدار ماده جامد بالا و نبود حلال، گیرایی سریع و راندمان بالا و غیره مورد توجه و استفاده پژوهشگران قرار گرفتند. در این پژوهش، اثر دو نوع پوشش شفاف uv پخت (اپوکسی‌اکریلات و یورتان‌اکریلات) بر مقاومت به هوازدگی چوب نوئل بررسی شد.مواد و روش‌ها: پوشش‌ها (اپوکسی اکریلات و یورتان اکریلات) به کمک فیلم‌کش با ضخامت 200 میکرون بر روی نمونه‌های چوب نوئل اعمال شدند. سپس، عملیات پخت پوشش‌های یورتان اکریلات و اپوکسی اکریلات در دستگاه پخت uv به ترتیب برای مدت 5 و 40 ثانیه انجام شد. پس از پخت، نمونه‌های پوشش‌خورده و بدون پوشش (کنترل) به مدت شش ماه در معرض هوازدگی طبیعی قرار گرفتند. در نهایت، با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز (atrftir)، مطالعات استریومیکروسکوپ، میکروسکوپ الکترونی sem، رنگ‌سنجی، اندازه‌گیری زبری سطح، زوایه تماس دینامیک آب و چسبندگی خراشی، تاثیر هوازدگی بر عملکرد هر یک از انواع پوشش‌ها مورد بررسی قرار گرفت.یافته‌ها: نتایج نشان داد که چوب بدون پوشش در اثر هوازدگی دچار تغییررنگ شده و بر زبری سطح آن‌ افزوده شد. بعد از هوازدگی، در چوب بدون پوشش، ترک‌های سطحی زیادی رخ داد. همچنین، ترک‌های زیادی در سطح پوشش داده شده توسط یورتان‌اکریلات ایجاد شد، درحالی که در پوشش اپوکسی‌اکریلات آثاری از ترک‌های سطحی مشاهده نشد. شدت تغییررنگ ناشی از هوازدگی در نمونه شاهد بیشتر از نمونه‌های پوشش‌خورده بود. مقاوم‌ترین پوشش در برابر تغییرات رنگی ناشی از هوازدگی، پوشش اپوکسی‌اکریلات بود. تغییرات مقدار زاویه تماس در اثر هوازدگی علاوه بر تغییرات شیمی سطح چوب متاثر از وقوع ترک‌های سطحی و افزایش زبری سطح بود. نتایج atrftir نیز نشان داد که کاهش شدت پیک در اعداد موجی cm1 1740 (ارتعاش کششی c=o) و cm1 1504 و 1595 (ارتعاش c=c در حلقه آروماتیک لیگنین) حاکی از تخریب همی‌سلولزها و تشکیل ترکیبات کربونیل جدید و تخریب لیگنین در اثر هوازدگی چوب است. کاهش شدت پیک در اعداد موجی cm11510 (ارتعاش گروه‌های یورتانی conh) و cm1 1248 (ارتعاش کششی coc ) در نمونه‌های پوشش‌خورده با پوشش یورتان‌اکریلات حاکی از گسیختگی زنجیر یورتانی در اثر تابش امواج uv است. نتایج همچنین نشان داد که پوشش یورتان‌اکریلات چسبندگی کم‌تری در مقایسه با پوشش اپوکسی اکریلات داشت و در اثر هوازدگی چسبندگی هر دو نوع پوشش کاهش یافت. نتیجه‌گیری: به طور کلی هر دو نوع پوشش موجب بهبود مقاومت به هوازدگی چوب شدند. با این وجود، پوشش اپوکسی‌اکریلات در مقایسه با پوشش یورتان‌اکریلات عملکرد مطلوب‌تری داشته و در برابر هوازدگی مقاوم‌تر بود، به طوری که چسبندگی و رنگ آن کم‌تر تحت‌تاثیر هوازدگی قرار گرفت و عاری از ترک‌های سطحی بود.

The use of UV curing epoxyacrylate and urethaneacrylate coatings for improving the weathering resistance of wood

Background and objective: One of the most effective methods to protect wood against weathering is the use of coating. Among different coatings, lightcuring ones have been attracted much attention due to less investment, low energy consumption, low cost, high solid content and solventfree, high speed curing and yield, etc. In this study, the effect of two transparent UVcuring coatings, including epoxy acrylate and urethane acrylate on the weathering resistance of spruce wood was investigated. Materials and methods: 200 mmthick coating layers were applied on the surface of wood using a film applicator followed by UVcuring process of epoxy acrylate and urethane acrylate each for 5 and 40 seconds, respectively. Then, the coated specimens and control one were exposed to 6 months weathering. Finally, the effect of weathering on the specimens were tested using ATRFTIR, stereo microscope, SEM, calorimetry, roughness, waterdroplet contact angle and crosscut adhesion. Results: Results showed that the color of uncoated wood specimens changed and their roughness increased due to weathering. Many surface cracks occurred in the uncoated wood after weathering. Many cracks were also developed on the surface of urethaneacrylate coating, while no surface cracks were observed in the epoxyacrylate coating. The discoloration level caused by weathering was higher in the control sample compared to that of the coated samples. The most resistant coating to the weathering discoloration was epoxy acrylate. The contact angle of weathered samples was affected by the surface cracks and roughness values in addition to changes on the surface chemistry. ATRFTIR results showed a reduction in the intensity of peaks at wavenumbers of 1740 cm1 (vibration of C=O) and 1504 and 1595 cm1 (vibration of C=C in aromatic ring of lignin) which indicates the degradation of hemicelluloses and formation of new carbonyl compounds and lignin degradation in specimens due to the weathering. Reduction in the intensity of peaks at wavenumbers of 1510 cm1 (vibration of CONH) and 1248 cm1 (vibration of COC) in wood samples coated by urethane acrylate showed the cleavage of urethane chains due to UV radiation. Results also showed that urethane acrylate had lower adhesion strength than epoxy acrylate, and the strength was reduced for both coatings as the result of weathering. Conclusions: In general, both epoxyacrylate and urethane acrylate coatings increased the resistance of wood against weathering. However, epoxy acrylate had much better performance compared to urethane acrylate. The adhesion strength and color of the epoxyacrylate coating with no surface cracks were less affected by the weathering.