Зотов С.Б., Навроцкий С.Б. (сост.) Лабораторные работы по технологии лакокрасочных композиционных материалов и покрытий

Подождите немного. Документ загружается.

Работа № 5. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСЛОВНОЙ ВЯЗКОСТИ

Метод основан на измерении продолжительности истечения

известного объема жидкости из капилляра или воронки с отверстием

определенного диаметра. Вязкость по этому методу измеряется в

секундах.

Для определения условной вязкости в тщательно промытый

растворителем по ГОСТ 3134-78, высушенный и протертый мягкой

тканью резервуар и вставку-сопло крепят друг к другу прижимной

гайкой. Устанавливают штатив прибора на стол со строго

горизонтальной поверхностью. Устанавливают резервуар в штатив,

предусмотрев установку какой-либо приемной емкости для вытекающей

из резервуара жидкости. Медленно, во избежание образования

пузырьков, заливают в резервуар до верхней кромки лакокрасочную

жидкость (перемешанный и отфильтрованный испытуемый материал с

температурой 20± 0,5

С), закрыв выходное отверстие сопла пальцем для

исключения вытекания жидкости из резервуара (точно до уровня краев

вискозиметра). Для удаления образовывающегося после заливки

испытуемой жидкости мениска используют плоскую стеклянную

пластину. Устанавливают приемный сосуд так, чтобы расстояние между

ним и концом сопла было не менее 100 мм. Затем открывают отверстие

сопла, одновременно включив секундомер, и спускают жидкость в сосуд

определенной емкости, поставленный под вискозиметр. Секундомер

останавливают в момент появления разрыва струи вытекающей

жидкости.

Время в секундах с погрешностью не более 0,5 сек, пошедшее на

истечение материала из вискозиметра, принимается за величину

условной вязкости испытуемого материала. За результат испытаний

принимают среднее арифметическое значение величин результатов 3-5

измерений времени истечения в секундах. После проведения испытаний

вискозиметр тщательно промывают соответствующим растворителем и

протирают мягкой тканью.

4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ

Для определения любых физико-технических свойств покрытия

необходимо иметь образец покрытия, который был бы

представительным т.е. отражал характерные и типичные свойства

данного вида покрытия. Что бы добиться этого осуществляют

подготовку образца покрытия к испытаниям при строго оговоренных

стандартных условиях. Покрытия могут быть нанесены на различные

материалы (черные и цветные металлы, древесину, стекло и т.д.) в связи

с чем, их подготовка и испытания будут существенно различны. Обычно

наиболее широко распространенным материалом для окрашивания

являются черные металлы (чугун, сталь, железо). Испытания образцов

покрытий проводят на металлических пластинах размером 150×70×1,2

мм из стали 08 кп, которые перед окрашиванием предварительно

подготавливают. Подготовка пластин перед окрашиванием проводится в

соответствии с требованиями ГОСТ 9.402—80 и является первой

необходимой операцией в цикле получения лакокрасочного покрытия.

Существует несколько способов подготовки поверхности черных

металлов перед нанесением лакокрасочных материалов. Наиболее часто

из них используются: механическая обработка с последующим

обезжириванием; механическая обработка, обезжиривание и

фосфатирование; механическая обработка, обезжиривание и нанесение

фосфатирующей грунтовки. Первый метод является наиболее простым и

заключается в том, что металлические пластины обычно очищают

вручную наждачной шкуркой от окалины, ржавчины и механических

загрязнений. После этого пластинку протирают ветошью, смоченной

уайт-спиритом, а затем обезжиривают моющим раствором КМ-1,

выдерживая пластинки в ванночке с раствором при 60

С в течение 10

мин. Пластинки вынимают из раствора, промывают в проточной горячей

и холодной воде и сушат в сушильном шкафу при 110-120

С в течение

15 мин.

Контроль качества обезжиривания осуществляют весовым или

фуксиновым методом. В первом случае пластинку взвешивают, затем

протирают ветошью, смоченной четыреххлористым углеродом и снова

взвешивают. Качество очистки оценивают по разности масс пластинки.

При фуксиновом методе поверхность пластинки смачивают раствором

фуксина в течение 5 мин, а затем тщательно промывают пластинку под

струей воды. Следы жиров и масел, имеющиеся на пластинке,

проявляются в виде ярко-красных пятен. Если на поверхности

наблюдается свыше двух пятен, операцию обезжиривания следует

повторить. На подготовленную пластинку наносят соответствующий

лакокрасочный материал традиционными или специальными методами

(в зависимости от типа лакокрасочного материала). В качестве

традиционных методов обычно используют нанесение покрытия с

помощью краскораспылителя, методом окунания, налива или нанесения

кистью. В качестве специальных методов нанесения используют метод

электроосаждения (для водоразбавляемых ЛКМ) или нанесение в

кипящем слое (для порошковых красок). Процесс нанесения и

отверждения покрытия для каждого метода стандартизирован.

После отверждения покрытия, условия которого также

стандартизированы и определяются типом и видом лакокрасочного

материала, производят его испытания.

Ниже приведены наиболее употребительные методики определения

некоторых показателей покрытия.

4.1 Определение толщины покрытия

Определение толщины покрытия осуществляют различными

измерительными устройствами: с помощью микрометра МК-0,25,

индикаторным толщиномером (ТЛКП), магнитным толщиномером или

электрическими приборами МТ-20Н, «ГРАДИЕНТ ТП-2000 ФН» и др. .

Ниже приведена методика с использованием прибора «ГРАДИЕНТ ТП-

2000 ФН». В основу работы прибора положен магнитно-вихретоковый

метод получения первичной информации. Обработка результатов

производится встроенным микропроцессором с аналого-цифровым

преобразователем.

Работа № 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ

ТОЛЩИНОМЕРОМ «ГРАДИЕНТ ТП-2000 ФН».

Подготовка к испытанию а) образца: Пластины из листовой стали 08 кп

размером 150×70×1,0 мм очищают наждачной шкуркой и протирают

тканью, смоченной ацетоном. Эмаль МЛ-1225 подготавливают,

разбавляют до рабочей вязкости, наносят с помощью

краскораспылителя КРУ-1 на пластинки и покрытие отверждают сушкой

в сушильном шкафу при 100

С в течение 1 час. Испытание проводят

после охлаждения образцов до комнатной температуры.

б) прибора: Перед началом работы изучите руководство по эксплуатации

прибора. Измерение толщины покрытий производится путем установки

датчика на контролируемую поверхность покрытия по нормали к

поверхности, без покачивания и зазоров. Все кнопки нажимать

однократно. Включение прибора производят однократным нажатием

кнопки «КРАСНАЯ». При этом происходит самоконтроль прибора. На

цифровом индикаторе появляется сообщение «СССС», а затем

сообщение «0000» или «0001» и затем сообщение «----» и подается

звуковой сигнал. Прибор готов к проведению режимов установки нуля,

калибровки и измерению толщины покрытий. Установка нуля.

Установите датчик прибора без покачивания и зазора строго по нормали

на поверхность изделия без покрытия (или на калибровочный образец

металлического основания без покрытия). После звукового сигнала на

индикаторе появится измеренная величина нулевого значения или не

нулевая величина. Не поднимайте датчик с поверхности и нажмите

кнопку «0». Появится звуковой сигнал и на индикаторе появится

сообщение «УУУУ» (установка нуля). Удерживайте датчик прижатым к

поверхности 3-5 с до появления на индикаторе сообщения «0000» и

звукового сигнала. Повторите три раза операцию установки нуля и

добейтесь нулевой величины показаний толщины – от «0000» до

«±0002», если это не удалось сделать с первой попытки. Калибровка

нуля прибора сохраняется при выключении питания прибора или до

следующей калибровки нуля прибора. Калибровка прибора по

диэлектрической калибровочной пластине. Установите калибровочную

диэлектрическую пластину на изделие без покрытия (или на

прилагаемый калибровочный металлический образец без покрытия).

Прижмите датчик прибора к поверхности калибровочной пластины и

удерживайте в таком положении до появления звукового сигнала и

появления на индикаторе измеренной величины толщины

калибровочной пластины в микронах. Не снимая датчика с поверхности

калибровочной пластины, однократно нажмите кнопку «К». Если

величина измеренной толщины калибровочной пластины соответствует

номиналу и не превышает допустимой погрешности, то приступайте к

измерению толщины исследуемого покрытия. Измерение толщины

покрытий происходит автоматически после установки датчика на

исследуемое покрытие. Результаты измерений толщины покрытия

выводятся на цифровой индикатор, сопровождаются звуковым сигналом

и сохраняются на индикаторе после подъема датчика до следующего

измерения. Для точного определения толщины покрытия проводится не

менее пяти измерений в разных точках поверхности изделия.

Выключение прибора производится однократным нажатием кнопки

«КРАСНАЯ». Прибор также может работать в режиме непрерывного

измерения толщины пленок (сканирование толщины покрытия) и

режиме статистических измерений при котором вычисляется средняя

арифметическая величина толщины покрытия по ряду дискретных

измерений (не более 128).

Результаты испытаний записывают в рабочий журнал.

Работа № 6а. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ НЕОТВЕРДЕВШЕГО СЛОЯ

ПОРОШКОВОЙ КРАСКИ ТОЛЩИНОМЕРОМ «КОНСТАНТА ГП1»

Толщиномер «КОНСТАНТА ГП1», в дальнейшем гребенка,

предназначен для измерения толщины незатвердевших покрытий

порошковых красок до термообработки на плоских и цилиндрических

изделиях. Диапазон контролируемых толщин от 10 до 220 мкм. Шаг

измерения: -10 мкм в диапазоне толщин до 60 мкм; - 20 мкм в диапазоне

толщин от 60 до 220 мкм. Гребенка имеет две опорные базы на каждой

из граней и набор выступов с фиксированным зазором относительно баз.

Величина зазора отмечена на выступе. Для измерения толщины

необходимо:

− установить гребенку на поверхность с нанесенной порошковой

краской и прижать ее;

− оценить толщину слоя по последнему отпечатку на порошке;

− после окончания контроля протереть гребенку ветошью, смоченной в

каком-либо растворителе, до полного растворения следов порошка.

Работа № 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ПОКРЫТИЯ

ПРИ ИЗГИБЕ НА ПРИБОРЕ «КОНСТАНТА ШГ2»

Определение прочности покрытия (или эластичности пленок) при изгибе

производится методом, основанном на определении минимального

диаметра стержня, изгибание на котором металлической пластины с

нанесенным на неё лакокрасочным материалом не вызывает

механического разрушения и отслаивания лакокрасочного покрытия при

контроле с помощью лупы с увеличением 10

в соответствии с ГОСТ

6806-73. Испытанию эластичности пленок при изгибе может

подвергаться многослойное комплексное лакокрасочное покрытие.

Подготовка к испытанию. П о д г о т о в к у п л а с т и н д л я н а н ес ен ия

ла ко кр а со ч но го м а т е р и а ла про вод я т п о Г ОСТ 8 8 3 2 - 5 8 .

Металлические пластины из черной жести размером 100X20X0,3 мм

очищают вручную от окалины и ржавчины наждачной шкуркой. После

этого обезжиривают промывкой в бензине 2—3 раза и протирают насухо

чистой сухой тканью. Замеряют толщину пластины микрометром МК-

0,25.

Р а з б а в л е н и е эмали. В эмаль ПФ-1126 добавляют сиккатив НФ в

соотношении (по массе): 100 ч. эмали на 4 ч. сиккатива и пере-

мешивают. Затем эмаль разбавляют сольвентом в количестве не более

30—40% от массы эмали до получения рабочей вязкости 15—16 с по ВЗ-

246 (соплом - 4 мм) и фильтруют через сито с сеткой № 0125.

Нанесение эмали (в соответствии с ГОСТ 8832-58)

краскораспылителем КРУ-1 на металлические пластины производят

сразу же после подготовки пластин к испытанию. Эмаль наносят в

один слой и сушат в электрическом шкафу при 80±2

С в течение 1

ч. Толщину покрытий замеряют толщиномером «ГРАДИЕНТ ТП-2000

ФН». Метод нанесения, толщина пленки, время и температура выдержки

пластинки с покрытием перед испытанием должны быть указаны в

нормативно-технической документации на испытуемый лакокрасочный

материал.

Ход определения. На стержень наибольшего диаметра кладут

окрашенную пластинку пленкой вверх, плотно прижимая ее к

стержню. Пластину плавно изгибают вокруг стержня на 180° в течение

1-2 с. С помощью лупы (10Х) осматривают покрытие в месте изгиба

на наличие трещин и отслаивания, принимая во внимание дефекты,

отстоящие от края на 3—5 мм. Если покрытие не разрушено (нет

отслаивания, трещин), пластину с покрытием следует изгибать

последовательно — от стержня большего диаметра к стержню

меньшего диаметра до образования трещин и/или отслоения покрытия

от основного металла.

Расчет. За показатель прочности пленки при изгибе принимают

величину минимального диаметра стержня (мм), на котором

лакокрасочное покрытие осталось неповрежденным. За показатель

эластичности при изгибе принимают величину диаметра стержня на

котором покрытие дает трещины и/или отслоения покрытия от

основного металла. Оценку проводят по трем определениям на одном и

том же стержне. При этом должны совпадать результаты хотя бы двух

определений. В случае расхождения результатов испытание повторяют.

Результаты испытаний записывают в рабочий журнал в виде таблицы:

Эластичность покрытия (относительное удлинение наружного слоя

лакокрасочной пленки) Э (%) вычисляют по формуле:

Э=

x 100,

где h - толщина подложки; h

- толщина покрытия; l – радиус стержня,

вокруг которого изгибается покрытие.

Работа № 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ

ПОКРЫТИЙ ПРИ УДАРЕ НА ПРИБОРЕ «КОНСТАНТА У-1А»

Метод основан на мгновенной деформации образца (металлической

пластины с покрытием) при свободном падении на него груза в

соответствии с ГОСТ 4765-73. Испытанию прочности пленок при ударе

может подвергаться многослойное комплексное лакокрасочное

покрытие.

Материалы, приборы, оборудование:

Эмаль МЛ-1225;

Сольвент;

Аналитические весы (точн. взв. 0,0001 г);

Вискозиметр ВЗ-246;

Краскораспылитель КРУ-1;

Электрический сушильный шкаф.

Прибор (рис. 2) состоит из станины, в которую запрессована

наковальня 10 с внутренним диаметром 15 мм; двух стоек 2,

скрепленных траверсой 11; бойка 7 с шариком диаметром 8 мм;

направляющей трубы 3 для отсчета высоты установки груза массой 1 кг

9, имеющей шкалу от 0 до 50 см (с точностью до 1 см).

№ Лакокрасочный

материал

Минимальный

диаметр, мм

Эластичность,

Подготовка к испытанию. Пластины из листовой стали 08 кп

размером 150×70×0,1 мм подготавливают, как указано выше (раздел 3)

или по ГОСТ 8832-76.

Эмаль МЛ-1225 разбавляют сольвентом до рабочей вязкости 20—22

с по ВЗ-246 (с соплом 4 мм), фильтруют через сито с сеткой № 02,

наносят (по ГОСТ 8832-76) краскораспылителем в один слой и

полученные образцы сушат в сушильном шкафу при 85

С в течение 20

мин.

Испытание. Испытание проводят при температуре 20±2

С и

относительной влажности воздуха 65±5%. Пластинку помещают

покрытием вверх на наковальню под боек. Пластинка должна плотно

прилегать к поверхности наковальни. Участок пластинки,

подвергающийся удару, должен отстоять на расстоянии не менее 20 мм

от краев пластинки или от центров других участков, подвергшихся

ранее удару. Груз поднимают и с помощью стопорного винта

устанавливают на определенной высоте, а затем нажатием на кнопку

освобождают груз, который свободно падает на боек. Боек передает

удар пластинке, лежащей на наковальне. После удара груз поднимают,

вынимают пластинку и рассматривают покрытие в лупу на наличие

трещин, снятия и отслаивания. Если дефекты отсутствуют, то

испытание повторяют, увеличивая высоту сбрасывания груза на 20-100

мм до тех пор, пока не обнаружится разрушение пленки при ударе.

Расчет. Прочность пленки при ударе выражают произведением

величины груза (Н) на максимальную высоту (мм), с которой падает

груз, не вызывая механических разрушений пленки. За результат

испытания принимают среднее арифметическое трех параллельных

определений, отклонения величины которых от среднего

арифметического не должны превышать 20 мм.

Рис. 1. Прибор «КОНСТАНТА У-1А» для определения прочности пленки

при ударе: 1 — направляющая трубка; 2 — указательная стрелка; 3 —

стопорный винт; 4 — кнопка; 5 — стопор; 6 — корпус приспособления

для удерживания и сбрасывания груза; 7 — свободно падающий груз; 8

— боек с шариком; 9 — траверса; 10 — наковальня.

Результаты испытания записывают в рабочий журнал в виде таблицы:

Режим

отверждения

№

Лакокрасочный

материал

Темпе-

ратура,

Продол-

житель-

ность,

мин.

Толщина

пленки, мкм

Масса груза P

Число

измерений, n

Высота подъема

груза, h

Среднее

арифметическое

высоты подъема

груза

∑

Прочность

пленки при ударе

⋅

Наблюдаемые

дефекты

Работа № 9. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЛЕСКА С ПОМОЩЬЮ

БЛЕСКОМЕРОВ С РАЗНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ УГЛОВ

Изменение блеска покрытий обусловлено изменением доли

зеркальной составляющей коэффициента отражения вследствие изменения

микрорельефа поверхности покрытия. Наибольшее распространение для

оценки блеска лакокрасочных покрытий получили фотоэлектрические

методы, основанные на измерении фототока, возбуждаемого в

фотоприемнике под действием пучка света, отраженного от поверхности

испытуемого покрытия в определенном фиксируемом направлении. В

зависимости от состояния поверхности покрытий измерение блеска

производится на блескомерах ФБ-2, ФБ-5 под разными углами падения

светового потока: 20, 45, 60, 75 и 85°. Покрытия с высоким блеском

измеряют при геометрии угла 20°; глянцевые — при 45 и 60°;

полуматовые — при 75 и матовые — при 85°.

Блескомер ФБ-2 состоит из измерительной головки, блока питания с

шунтирующими потенциометрами и измерителя (амперметра М-95).

Измерительная головка прибора включает корпус с размещенными в

нем под углом 90° держателями-тубусами для осветителя (СЦ-75) и

фотоэлемента. Световой поток осветлителя собирается линзой и падает

на образец под углом 45°. Отраженные от поверхности покрытия лучи

через диафрагму попадают на селеновый фотоэлемент с помощью

системы линз. Фотоэлемент для замера блеска рассеянного света

помещен в боковой тубус. Постоянное напряжение, подаваемое на

осветитель, поддерживается трансформатором с ферромагнитным

стабилизатором, вмонтированным в футляр прибора. Это устройство

обеспечивает воспроизводимость результатов измерения блеска с

точностью до 1% при колебании напряжения в сети до 20%.

Измерительным устройством в приборе является амперметр М-95 (с

пределом измерения 1—10 мкА).

Рис. 2. Схема фотоэлектрического блескомера ФБ-2:

1 –

оптическая система;

— осветитель;

— фотоприемник;

—измеритель;

— усилитель;

— приспособление для настройки электрической схемы.

Для измерения блеска лакокрасочный материал наносят на

стеклянные пластинки (минимальный размер 40×60 мм) и высушивают.

Перед измерением образец протирают сухой мягкой фланелью. Замеры

производят на горизонтальной поверхности. Перед испытанием

блескомер настраивают по приложенной к нему поверочной пластинке

из увеолевого стекла таким образом, чтобы показания шкалы прибора

было «65». Блеск образца определяют на различных участках

поверхности. За результат испытания принимают среднее

арифметическое из результатов трех определений, расхождение между

которыми не должно превышать 2 %. Результаты испытания заносятся в

рабочий журнал.

Современный прибор Novo Gloss Lite предназначен для быстрого,

простого и более точного измерения уровня блеска на плоских

поверхностях. Прибор выпускается в версиях для измерения блеска под

углом 60

и 20/60

. Особенности прибора Novo Gloss Lite:

− считывание показаний при перемещении;

− калибровка по нескольким стандартам;

− автоматическая и ручная калибровка;

− при необходимости автоматическая проверка соответствия

стандарту до калибровки;

− обработка и анализ результатов при помощи программного

обеспечения Novo Soft на персональном компьютере;

0т источника

питания

− встроенная статистика;

− соответствие международным стандартам: BS EN ISO 2813:2000,

ASTM D523, DIN 67530, JIS 8741;

− выпускается в двух вариантах: с батарейками или с аккумулятором.

Допуск к работе с прибором Novo Gloss Lite производится только

после изучения Инструкции по эксплуатации.

Проверка калибровочного значения при необходимости

осуществляется путем установки прибора на калибровочную пластину с

высоким уровнем блеска с получением значения на дисплее нажатием

кнопки READ/SELECT. Полученное значение сравнивают со значением,

обозначенным на пластине. Если значения совпадают, прибор не требует

калибровки и готов к использованию. Если значения не совпадают,

необходимо проверить значения для тест-пластины, накопленные в

памяти прибора (см. Инструкцию, главу установка значения

калибровки). Пластина сертифицируется на 1 год, поэтому через год

необходима рекалибровка. Пластина должна быть чистой, с хорошим

состоянием поверхности, при необходимости её чистят мягкой ветошью,

смоченной в теплой, мыльной воде. Оптика, линзы и металлическое

основание прибора должны быть очищены от пыли и других

загрязнений. Для проведения одиночного измерения блеска участка

образца, который покрывает апертура нажимают кнопку READ/SELECT.

На дисплее выводится полученное значение измерения и присваивается

ему номер в порядке увеличения. При необходимости определить

степень блеска поверхности с большой площадью нажмите и

удерживайте кнопку READ/SELECT. Прибор начнет проведение

измерения с отображением на дисплее двигающейся стрелки и

значением блеска того участка образца, который покрывает апертура.

Для измерения блеска оставшейся части образца удерживайте кнопку

READ/SELECT и осторожно передвигайте прибор по поверхности,

которую необходимо измерить. Значение блеска будет отображаться на

дисплее в режиме реального времени. Как только кнопка READ/SELECT

будет отпущена, на дисплее будет отображено последнее измеренное

значение, а все измерения занесены в память. Сохраненные значения в

памяти прибора могут быть удалены вручную или при использовании

программного обеспечения Novo Soft при подключении к ПК. Для

перехода в режим и выхода из режима статистики нажимают один раз

кнопку SCROLL UP/DOWN. На дисплей выводится порядковый номер

значения занесенного в память (STORE), наибольшее значение (MAX),

наименьшее значение (MIN), среднее значение (MEAN) = ∑x

/n,

стандартное отклонение (S.D.) = ∑ [x

- x

/ n - 1]

1/2

, коэффициент

колебания (C.V.) = ∑ n/x

- x

/ n - 1]

1/2

. Для получения инструкций по

передаче данных на ПК и для их анализа рекомендуется использовать

иконку «Помощь» (HELP) на экране.