Методы испытания лакокрасочных покрытии
Сухое лакокрасочное покрытие должно владеть целым рядом физико-механических особенностей: адгезией с древесиной, твердостью, эластичностью, теплоустойчивостью, прочностью на истирание, свето- и влагостойкостью. Эти свойства во время работы покрытия непрерывно изменяются: более скоро в начальный период ее образования, в ходе подсыхания пленки, и существенно медленнее во время старения покрытия.
У многих лакокрасочных покрытий с течением времени неспешно увеличивается их твердость, хрупкость и теплостойкость, приводящие в конечном счете к порче и растрескиванию покрытия. Исходя из этого определение особенностей покрытий есть условным, поскольку показатели их не остаются постоянными во времени. Сроки проведения опробования покрытий по окончании их нанесения оговаривают в технических условиях на любой лакокрасочный материал.
Физико-механические особенности покрытий зависят прежде всего от особенностей лакокрасочных материалов. На свойства покрытий влияют кроме этого режимы и технология нанесения материалов, обработки и способы сушки, толщина покрытий и шероховатость древесного материала и поверхности древесины.
Способы получения лакокрасочных покрытий на примерах для опробования в СССР выяснены ГОСТ 8832—58. В качестве образцов (подложки) смогут быть использованы фотостекло, сталь, дюралюминий, фанера и древесина.
Определение адгезии покрытия с древесиной. Адгезия— это прочность сцепления лакокрасочного покрытия с поверхностью изделия (подложки). Прочность сцепления покрытия с поверхностью изделия зависит от последовательности факторов: состава отделочных материалов, силы когезии (древесины и) внутреннего сцепления покрытия, толщины покрытий и др.
Разные отделочные составы имеют разную свойство к сцеплению. К примеру, масляные составы и водорастворимые клеи имеют между собой не сильный адгезию, исходя из этого масляные пленки на таком клеевом грунте будут скоро слущиваться. масло и Воск имеют кроме этого не сильный адгезию между собой.
самая высокой адгезией отличаются однородные составы, к примеру нитролак и нитро-грунт, масляный лак и масляный грунт. Величину адгезии лакокрасочных покрытий определяют прибором, именуемым адгезиметром. Посредством адгезиметра снимается пленка с подложки и фиксируется нужное для этого упрочнение в ЛШ/м2 (кгс/см2), величину которого вычисляют показателем адгезии.
Определение твердости. Твердость характеризует сопротивление материала проникновению в него другого жёсткого не-деформируемого тела и имеет размерность удельного давления (кгс/мм2). В соответствии с ГОСТ 16838—71 твердость покрытий определяют на контрольных примерах из древесины либо древесных материалов размером 90X120 мм. На контрольном примере, изготовленном из того же материала, что и главная продукция, и отделанном по разработке, принятой для данного вида продукции, твердость покрытия определяют в трех точках, равномерно распределенных по испытываемой поверхности, но не ближе 10 мм от края примера-
Испытывают лакокрасочные покрытия на твердость на микротвердомере ПМТ-3 либо любом втором приборе, имеющем индентор по ГОСТ 9377—74 и снабжающем плавное приложение нагрузки 0,02 кгс. Контрольный пример кладут на столик. На шток индентора (алмазная четырехгранная пирамида с углом между противоположными гранями 136°) устанавливают груз массой 0,02 кг. Медлено поворачивая рукоятку механизма нагружения, опускают груз с инден-тором на испытываемый участок покрытия.
Время опускания индентора не должно быть менее 5 с. Медлено поворачивая рукоятку 6 механизма нагружения в обратном направлении, поднимают индентор. Столик поворачивают в исходное положение. Окулярным микрометром измеряют с точностью до 0,5 мкм диагональ взятого отпечатка.
Рис. 1. Микротвердомер ПМТ-3:
1 — столик, 2 — контрольный пример, 3 — индентор, 4 — груз, 5 — механизм нагружения, 6 — рукоятка, 7 — окулярный микрометр, 8 — измерительный микроскоп, 9 — осветитель
По углу диагонали и величине отпечатка при вершине между противоположными гранями 136° определяют площадь боковой поверхности. Число твердости определяется как частное от деления величины нагрузки на условную площадь боковой поверхности отпечатка.
Для ускорения определения твердости в ГОСТе имеется таблица, в которой каждому размеру диагонали отпечатка соответственно указано числовое значение твердости. Так, измерив диагональ отпечатка, по таблице определяют твердость.
При определении твердости лакокрасочных покрытий за итог опробования принимают среднее арифметическое значение твердости покрытия из трех замеров на примере.
Используют и другие способы определения твердости лакокрасочных покрытий. Несложный из них — способ карандаша — содержится в царапании покрытий графитными карандашами разной твердости. Твердость покрытия наряду с этим способе характеризуют мельчайшим номером твердости карандаша, что уже царапает поверхность покрытия.
Данный способ может дать только неотёсанное представление об относительной твердости покрытия.
Более правильным если сравнивать с способом карандаша есть способ определения твердости пленки по маятниковому прибору М-3. Он основан на определении отношения времени затухания колебаний маятника, шариковые опоры которого опираются на лакокрасочное покрытие, нанесенное на стекло, ко времени затухания колебаний того же маятника, в то время, когда шариковые опоры его опираются на чистое стекло.
Для измерения твердости покрытий используют кроме этого устройства ТМЛ-1 и ПТК-4, основанные на способе затухания колебаний.
Определение стойкости покрытий к истиранию. Главным прибором для определения стойкости к истиранию есть прибор Гарднера, складывающийся из вертикально установленной стеклянной трубки длиной 1 м с внутренним диаметром 2—3 см. Под трубкой устанавливают пример под углом 45° и направляют на него струю кварцевого песка, вытекающего из воронки (с выходным отверстием диаметром 5 мм), установленной над верхним финишем трубки.
Стойкость покрытия к истиранию характеризуется весом песка, затраченного на истирание пленки.
Определение светостойкости. Для определения светостойкости покрытия используют способ облучения его ультрафиолетовым светом ртутно-кварцевой лампы. Половину примера с испытуемым покрытием закрывают тёмной светонепроницаемой бумагой и иногда сравнивают с цветом второй половины, подвергающейся облучению.
Определение влагостойкости. Влагостойкость нитролаковых покрытий на древесине (ГОСТ 4976—63) определяют по итогам действия на покрытие дистиллированной воды. Опробования создают на стеклянных пластинках.
Подготовку образцов к опробованию и сушку пленки создают при температуре 18—22° С в течение 24 ч. Пластинку с высушенным покрытием помещают на 2/з высоты в дистиллированную воду и выдерживают в ней при температуре 18—22° С в течение 6 ч для лаков НЦ-218, 221,222, 223,3ч — для лаков НЦ-224, 225. После этого пластинку вынимают, высушивают фильтровальной бумагой и выдерживают на воздухе в течение 1 ч, по окончании чего осматривают пленку. Покрытие должно быть без трансформаций.
Определение теплоустойчивости. Лакокрасочные покрытия на древесных материалах и древесине должны быть достаточно теплостойкими, в другом случае они будут портиться от соприкосновения с нагретыми устройствами, от действия прямых солнечных теплового излучения и лучей отопительных устройств.
Пластинку (70X150X8^10 мм) с покрытием, грамотным 3—4 слоями нитролака (не считая лака НЦ-222) и отполированным, помещают в термостат, нагретый до 60° С. На пластинку кладут марлевую полосу, на которую ставят дощечку площадью 1 см2, толщиной 0,5 мм, с грузом 0,2 кг. По окончании выдерживания пластинки с лаком в термостате под нагрузкой в течение 30 мин марля не должна прилипать к пленке. Допускается незначительный отпечаток от марли.
Для определения теплоустойчивости полиэфирных покрытий используют прибор конструкции МЛТИ в виде железной коробки с электронагревателем. В коробки имеется емкость, в которую наливают масло. Масса прибора 0,2 кг.
Пример выдерживают под нагрузкой при температуре прибора 100° С в течение 30 с. По окончании снятия прибора на покрытии не должно быть отпечатка.
Определение прочности пленок на изгиб (гибкость либо эластичность). Пленка лакокрасочного покрытия обязана владеть эластичностью, поскольку при действии атмосферных условий древесные материалы и древесина набухают либо усыхают, а пленка от этого может растрескаться, сморщиться либо отслоиться. Способ опробования прочности пленок на изгиб установлен ГОСТ 6806—73.
Для опробования используют прибор ШГ-1, именуемый шкалой гибкости. Способ опробования основан на определении минимального диаметра стержня шкалы гибкости, на котором изгибание железной пластинки с нанесенным лакокрасочным покрытием не приводит к покрытия. Прочность при изгибе измеряется в миллиметрах.
С целью проведения опробования на пластинки из жести либо алюминия толщиной 0,2—0,3 мм размером 20X 100-150 мм, очищенные от окалины, ржавчины и промытые уайт-спиритом, наносят лакокрасочное покрытие. Пластинку с высушенным на ней покрытием медлено, в течение 2—3 с, перегибают, хорошо прижимая к стержню, пленкой вверх.
Опробование выполняют на всех стержнях, начиная со стержня диаметром 20 мм, и просматривают покрытие в лупу с четырехкратным повышением, смотря за моментом отслаивания плёнки и появления трещин. Изгибают пластинки на стержнях последовательно от громадного до малого любой раз в новом месте до появления трансформаций на испытуемом покрытии.
Рис. 2. Прибор ШГ-1 для измерения прочности лакокрасочных пленок на изгиб
Определение толщины покрытий. Толщину покрытия на примерах возможно определять измерением толщины до и по окончании нанесения покрытия.
Рис. 3. Определение толщины покрытия индикатором:
а — положение индикатора до удаления покрытия, б — то же, по окончании удаления покрытия
Толщину покрытия на изделии измеряют индикатором либо микрометром, закрепленным в державке. Прибор устанавливают на поверхности покрытия так, дабы кончик измерительного стержня индикатора упирался в покрытие.
Сделав отсчет на шкале индикатора и очертив место установки прибора, его снимают и удаляют лаковое покрытие на участке, где его касался кончик измерительного стержня, по окончании чего прибор снова устанавливают на прошлое место и делают отсчет при касании кончика измерительного стержня поверхности изделия, высвобожденной от лакокрасочного покрытия. Серьёзный недочёт этого способа — необходимость порчи покрытия. Точность способа кроме этого низкая.
Толщина прозрачных покрытий возможно измерена двойным микроскопом МИС-11, предназначенным для измерения неровностей поверхности. Прибор имеет осветитель, расположенный под углом 45° к исследуемой поверхности, благодаря которому на эту поверхность проектируется узкая световая щель, замечаемая через микроскоп, тубус которого кроме этого расположен под углом 45° к поверхности. В окуляре микроскопа появляются две световые полосы, поскольку отражение световых лучей от поверхности прозрачной поверхности и плёнки древесины направлено под разными углами.
Рис. 4. Микроскоп МИС-11:
1 — объектив. 2 — наблюдательный тубус. 3 — барабан, 4 — микрометр, 5 — винт настройки, 6 — винт неотёсанной настройки, 7 — проектирующий тубус, 8 — объектив
Для измерения толщины прозрачных покрытий возможно кроме этого использовать измеритель магнитный ИТП-1, а непрозрачных — радиоизотопный измеритель ТОР-Д2.
Определение блеска (глянца). Свойство лакокрасочных покрытий к блеску, т. е. к верному отражению падающего на него пучка параллельных лучей света, связана с оптическими особенностями (коэффициентами преломления и поглощения света) и структурой поверхности покрытия. Главное влияние на блеск покрытия оказывает структура (степень гладкости) его поверхности.
В случае если покрытие имеет шероховатую поверхность, то лучи света отражаются от нее в хаотичном направлении и поверхность думается матовой.
Чем выше гладкость поверхности, тем более верное и направленное отражение лучей света от нее и, следовательно, поверхность покрытия имеет больший блеск.
Так, определение блеска покрытия сводится к определению соотношения количеств определенно направленного (зеркального) и рассеянного при отражении от поверхности света.
На этом принципе создан последовательность фотоэлектрических устройств для оценки блеска поверхности.
В соответствии с ГОСТ 16143—75 для определения степени блеска покрытий используют рефлектоскоп Р-4 и фотоэлектрический блескомер ФБ-5.
Воздействие прибора Р-4 основано на принципе оценки качества поверхности блестящего лакокрасочного покрытия по четкости изображения на нем контуров светящегося тела.
Прибор ставят на поверхность покрытия и вращают ручку поворота барабана до появления на поверхности самоё чёткого изображения одной из строчков цифровой шкалы. Наблюдение производится через линзу окуляра.
Чем выше степень блеска поверхности, тем бросче изображение на ней строчков и тем меньше размер строчка, которая возможно прочтена в приборе на контролируемой поверхности.
За показатель степени блеска принимается номер строчка, зафиксированной по отметке на приборе. Блеск
Перед опробованием образцы выдерживают при температуре 18—23 °С и относительной влажности воздуха 65—70% в течение 24 ч.
Для образцов с покрытиями, не требующими облагораживания, время выдержки отсчитывают В первую очередь до полного его подсыхания (ГОСТ 19007—73), требующими облагораживания,— с момента окончания последнего.
Опробование выполняют на 10 примерах по циклам. Любой цикл складывается из двух этапов. На начальной стадии испытуемые образцы помещают в камеру влажности при температуре 60±2 °С, относительной влажности воздуха 98—99% и выдерживают в течение 1 ч, на втором этапе образцы перекладывают из камеры влажности в холодильную камеру и выдерживают в ней 1 ч при температуре —40±2 °С.
Циклическую выдержку образцов повторяют последовательно девять раз. Опробование по окончании каждых трех циклов прерывается на 18 ч. Сейчас покрытия выдерживают при температуре 18—23 °С и относительной влажности воздуха 65—70%.
Через девять циклов образцы осматривают для обнаружения трещин на лакокрасочном покрытии невооруженным глазом.
Перед осмотром на испытуемую поверхность образцов накладывают трафарет в виде рамки, внешний размер которого равен размеру образцов, внутренний — 100X70 мм.
Покрытие вычисляют уничтоженным, в случае если на нем найдены каждые трещины, независимо от их количества и размера, находящиеся на поверхности, ограниченной трафаретом.
Не считая перечисленных способов опробований лакокрасочных покрытий существуют способы определения показателей светостойкости, способности шлифоваться и полироваться, водопроницаемости и др.
