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

Подождите немного. Документ загружается.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ

ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Определение адгезионной прочности лакокрасочных покрытий

основаны на механическом разрушении соединения на границе

покрытие-подложка. Определение адгезии может быть осуществлено

различными методами: а) метод решетчатых надрезов, заключающийся в

оценке степени прилипания лакокрасочной пленки к подложке, по числу

ячеек отпавших от подложки при нарезании пленки; б) метод

параллельных надрезов, заключающийся в оценке степени прилипания

лакокрасочной пленки к подложке по числу отслоившихся полос при

отрыве от подложки с помощью липкой ленты; в) метод отслаивания,

заключающийся в измерении усилия, необходимого для отслаивания

гибкой подложки от лакокрасочной пленки, армированной

стеклотканью. Наиболее общеупотребительный первый метод.

Работа № 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДГЕЗИИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ

ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ РЕШЕТЧАТЫХ НАДРЕЗОВ

Рис. 3. Устройства для нанесения решетчатых надрезов многорезцовыми

ножами (а, б):1 — опорная планка; 2 — регулировочный винт; 3 —

лезвия; 4 — опорные резцы-лезвия; 5 —рабочие резцы-лезвия

По существующему стандарту (ГОСТ 15140—78. Материалы

лакокрасочные. Методы определения адгезии) определение величины

адгезии (силы сцепления) лакокрасочных покрытий с основанием по

методу решетчатых надрезов производится с помощью прибора

«Адгезиметр РН» или и простейшим устройством, с расстоянием между

лезвиями 1 мм, 2 мм и 3 мм (рис. 4) и оценивается в баллах по специальной

шкале (см. таблицу) или по числу квадратов пленки, отслоившихся от

подложки. При испытании на покрытие действует усилие сдвига,

создаваемое многолезвенной фрезой, и отрыв покрытия происходит в

направлении вдоль основания, на которое оно нанесено. Одновременное

действие 6-ти режущих лезвий на покрытие существенно увеличивает

точность определения адгезии по сравнению с однолезвенными

инструментами. Метод не рекомендуется для покрытий общей толщиной

более 300мкм или текстурированных покрытий. За результат испытания

принимается средний балл, полученный при испытании не менее двух

параллельных образцов и на трех участках поверхности каждого образца.

Подготовка к испытанию. Пластины из листовой стали 08 кп размером

150×70×1,2 мм прошкуривают абразивной шкуркой, протирают тканью,

смоченной уайт-спиритом; затем протирают насухо и снова тканью,

смоченной ацетоном. Пластины грунтуют грунтовкой ФЛ-03К, которую

разбавляют до рабочей вязкости 24-25 с и наносят в 2 слоя на обе стороны

зафосфатированной пластины с помощью краскораспылителя КРУ-1.

Сушку каждого слоя грунтовки производят при 100-105

С в течение 35

мин, толщина пленки при этом должна составлять 20-25 мкм.

Окрашивание загрунтованной пластины производят с обеих сторон эмалью

ПФ-115, предварительно разбавленной сольвентом до рабочей вязкости 24-

26 с, которую наносят с помощью краскораспылителя КРУ-1 сначала в

один слой, который сушат при комнатной температуре 24 час, а затем

второй слой - при 110

С в течение 35 мин.

Ход определения. На поверхности покрытия устройствами, приведенными

на рис.4, или лезвием бритвы по линейке или прибором «Адгезиметр РН»

делают не менее пяти параллельных надрезов до подложки на расстоянии 1

мм друг от друга для покрытий толщиной до 60 мкм, и расстоянием 2 мм

для покрытий толщиной более 60 мкм. Столько же аналогичных надрезов

делают перпендикулярно первым. На покрытии образуется решетка из

квадратов одинакового размера. После нанесения квадратов очищают

пленку от отслоившихся кусочков пленки. Если покрытие нанесено на

твердую основу, то применяют липкую ленту типа «СКОТЧ» или «ЗМ».

Липкую ленту равномерно приклеивают на решетку надрезов, исключая

появление воздушных пузырьков, и тщательно приглаживают. Через 5

минут ленту отрывают за свободный конец, равномерно прикладывая

усилие. Внимательно, если требуется, с помощью лупы с 4

увеличением,

исследуют поверхность решетчатого надреза и классифицируют её в

соответствии с таблицей 1, используя иллюстрации шкалы оценки

результатов испытаний в качестве эталона.

Шкала оценки результатов испытаний.

Таблица 1

Классификация,

балл

Описание

Внешний вид поверхности зоны

решетчатого надреза, на

которой произошло отслаивание

покрытия.

Края надрезов совершенно

гладкие, ни один из квадратов

решетки не отделяется

Отделение мелких чешуек

покрытия на пересечении

надрезов. Площадь отслаивания

лишь немного превышает 5%

площади зоны решетчатых

надрезов

Покрытие отслаивалось вдоль

краев и / или на пересечении

надрезов. Площадь отслоений

значительно превышает 5%, но

немного более, чем 15% площади

зоны решетчатых надрезов

Покрытие отслаивалось вдоль

краев надрезов частично и / или

оно отделилось частично или

полностью на различных частях

квадратов. Площадь отслоений

значительно превышает 15%, но

немногим более 35% площади

зоны решетчатых надрезов

Покрытие отслаивается вдоль

краев надрезов широкими

полосами, и / или некоторые

квадраты отделились частично или

полностью. Площадь отслоений

значительно превышает 35%, но

немногим более 65% площади

зоны решетчатых надрезов

Любая степень отслаивания,

которую нельзя классифицировать

по 4 баллу

На основе международного стандарта ISO 2409 «Лаки и краски.

Испытание адгезии методом решетчатых надрезов» и других

зарубежных стандартов в НПО «Лакокраспокрытие» была разработана

десятибалльная система оценки адгезии по методу решетчатых надрезов

с использованием эталонов характера разрушения. Для нанесения

решетчатых надрезов применяется специальное устройство АД-1 (ТУ

6-10-954-000—81), с помощью которого можно производить надрезы

как на пластинках, так и на изделиях.

Устройство АД-1 представляет собой рамку, которая с помощью

вакуумных присосок фиксируется на покрытии, после чего на нее

накладывается трафарет. Через радиальные прорези трафарета с

помощью ножа производят лучевые надрезы пленки до подложки, а

затем, поворачивая трафарет на 180°, — параллельные надрезы, в

результате чего образуются ячейки из надрезов (решетка). По числу

отслоившихся ячеек судят об адгезионной прочности покрытий.

Результатом измерения является расстояние I (мм) от точки

пересечения лучевых надрезов до границы неотслоившихся ячеек.

При использовании десятибалльной системы точность визуальной

оценки адгезии по методу решетчатых надрезов увеличивается.

Ниже приведены сравнительные данные по адгезии 14 различных

образцов лакокрасочных покрытий, определенных по четырех- и

десятибалльной системе:

№ образца Адгезия,

баллы*

№ образца Адгезия

баллы*

10/1

4,8/4

2 10/1 9 4,9/4

3 9,3/2 10 3,8/4

4 8,1/3 11 4,1/4

7,2/4

2,3/4

6 7,1/4 13 0/4

7 5,7/4 14 0/4

* В числителе — по десятибалльной шкале (надрезы производились на

адгезиометре АД-1), в знаменателе — по четырехбалльной (ГОСТ 15140—78).

Работа № 11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ,

ПОРОШКОВЫХ И ЖИДКИХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

(ТВЕРДОСТЬ ПО БУХГОЛЬЦУ)

Определение твердости по Бухгольцу осуществляют на приборе

«Бухгольца» при вдавливании индентора «Бухгольца» в покрытие с

последующей оценкой результатов испытаний. Длина вдавливания,

образующаяся при приложении индентора к покрытию в определенных

условиях, служит характеристикой остаточной деформации покрытия.

Результат испытания выражается в виде функции обратной величине

длины вдавливания, и эта величина возрастает с возрастанием

сопротивления вдавливанию. Прибор состоит из корпуса

(прямоугольного параллелепипеда блока металла), индентора

«Бухгольца» и двух острых выступающих опор. Индентор представляет

собой, изготовленную из закаленной инструментальной стали, фрезу с

острыми кромками.

Подготовка к испытанию. Пластины для испытаний должны быть

прямоугольные, 150 × 100 мм, толщиной более 1 мм и плоские. Покрытие

наносят на подложку, сушат и через 16 часов выдержки покрытия в

стандартных условиях измеряют толщину покрытия прибором

«Толщиномер».

Методика испытания. Пластину для испытаний помещают на плоскую

и твердую горизонтальную поверхность слоем краски к прибору.

Прибор «Бухгольца» медленно, не наклоняя и не допуская движений в

горизонтальной плоскости, опускают параллельно плоскости образца на

покрытие, оставляют в этом положении 30 секунд и осторожно снимают.

Необходимо, чтобы опоры прибора прежде всего пришли в

соприкосновение с образцом, а затем уже осторожно должен опускаться

индентор «Бухгольца» до соприкосновения с образцом. Прибор нужно

поднимать с образца так, чтобы сначала отрывался индентор, а потом

опоры. Для определения длины вдавливания источник света при

измерении должен находиться под углом больше 60

относительно

нормали к поверхности (рис. ).

Рис. 4. Схема прибора Бухгольца

Не мешая источнику света, с помощью оптической лупы с

увеличением 6 - 20

и измерителем линейных размеров, с точностью до

0,1 мм, через 20 – 40 секунд после установки прибора определяют длину

вдавливания. Измерения проводят в пяти различных частях образца и

вычисляют среднее значение. Среднее значение округляют до

ближайшего значения в первой колонке таблицы, и это значение длины

вдавливания используют для вычисления сопротивления вдавливанию

из таблицы или по уравнению:

В (Бухгольц) = 100 мм / L,

где L − номинальное значение длины вдавливания, в мм.

В таблице представлена зависимость между длиной вдавливания и

сопротивлением вдавливанию, а также приведена минимальная толщина

покрытия и соответствующая глубина вдавливания, для которых

измерение справедливо.

Зависимость между длиной вдавливания

и сопротивлением вдавливанию

Таблица 2

Испытание проводят на 3 – 5 пластинах для получения достоверной

статистической оценки сопротивления вдавливанию покрытия.

Работа № 12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ПЕРЕТИРА

ПИГМЕНТИРОВАННЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И

МАСЛЯНЫХ КРАСОК

Анализ размера частиц и агломератов при определении степени

перетира при испытании пигментированных ЛКМ и масляных красок

осуществляют на приборе Гриндометр (Клин) пяти модификаций:

Гриндометр-150, Гриндометр-100, Гриндометр-50, Гриндометр-25

Гриндометр-15 в различных диапазонах измерения по ГОСТ 6589-74 и

Гриндометр -15 по ИСО 1524. Гриндометр состоит из измерительной

плиты с клинообразным пазом, параллельным ее продольной оси, и

скребка. Глубина паза равномерно увеличивается от нуля до

максимального значения диапазона измерения прибора и соответствует

шкале прибора. На измерительной плите вдоль паза нанесена шкала с

оцифрованными в микрометрах делениями, соответствующими глубине

паза, которая равномерно увеличивается от нулевого значения до

максимального значения диапазона измерения прибора. Длина паза

больше длины шкалы для помещения испытуемого материала. Диапазон

измерений прибора (глубина паза), цена деления шкалы и пределы

допускаемой абсолютной погрешности для различных модификаций

соответствуют нормам, приведенным в таблице 3.

Таблица 3

Длина оцифрованной части клинообразной измерительной поверхности

(шкалы) прибора составляет 140 мм. Среднее арифметическое

отклонение профиля (Ra) измерительной поверхности плиты и

поверхности кромки лезвия скребка в диапазоне от 0,4 до 0,63 мкм по

ГОСТ 2789-73. Скребок прибора имеет два одинаковых двухсторонних

полированных и прямых лезвия с закругленной кромкой из

инструментальной стали. Длина кромки лезвия не менее ширины

измерительной плиты прибора. Скребки для всех моделей одинаковы и

взаимозаменяемы. Прибор пригоден к работе, если при наложении

лезвия скребка перпендикулярно измерительной поверхности плиты и

небольшом отклонении от этого положения нет просвета между кромкой

лезвия и поверхностью плиты на фоне сильного источника света,

установленного за прибором. Перед началом работы с измерительной

плиты и скребка мягким томпоном, смоченным органическим

растворителем (ацетон, уайт-спирит), удаляется смазка и проводится

протирка чистой, сухой хлопчатобумажной тканью или ветошью.

Испытания проводят при температуре окружающего воздуха 18-22

С,

относительной влажности 45-80 % и атмосферном давлении 84-106,7

кПа.

Методика испытания. Испытания проводят с помощью прибора в

соответствии с методами ISO 1524 и ГОСТ 6589. Прибор устанавливают

на горизонтальную поверхность. Испытываемый материал тщательно

перемешивают и помещают за верхний предел шкалы прибора в

количестве, достаточном для заполнения всего паза, избегая попадания

пузырьков воздуха. Скребок устанавливают перпендикулярно к

измерительной поверхности и к длине паза за помещенным в пазе

испытуемым материалом. С небольшим нажимом скребок перемещают

под прямым углом по измерительной поверхности с равномерной

скоростью за время не более 3 сек от максимального значения шкалы за

нуль шкалы, при этом паз должен быть полностью заполнен слоем

испытуемого материала, а измерительная поверхность должна остаться

чистой. Полученную поверхность слоя испытуемого материала сразу

осматривают на свету при направлении взгляда перпендикулярно длине

паза под углом 20-30

к измерительной поверхности и определяют

положение границы видимых частиц и агломератов или начала штрихов.

Снимают показание шкалы прибора, соответствующее этой границе (см.

рис. 5).

Рис. 5.

После проведения испытаний измерительная плита и скребок

тщательно протирают не менее трех раз ватным тампоном, смоченном в

растворителе.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Охрименко И.С., Верхоланцев В.В. Химия и технология

пленкообразующих веществ. М.: Химия, 1978. -392с.

2. Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. Лакокрасочные материалы /

Справочное пособие. М.: Химия, 1982. -360с.

3. Сорокин М.Ф., Шодэ Л.Г., Кочнова З.А. Химия и технология

пленкообразующих веществ. М.: Химия, 1989. -480с.

4. Кузмичев В.И. и др. Водорастворимые пленкообразователи и

лакокрасочные материалы на их основе. М.: Химия, 1986. -183с.

5. Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. Л.:

Химия, 1974. -656с.

6. Яковлев А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий. Л.:

Химия, 1989. -384с.

7. Карякина М.И., Попцов В.Е. Технология полимерных покрытий. М.:

Химия, 1983. -335с.

8. Яковлев А.Д. Порошковые краски. Л.: Химия, 1987. -216с.

9. Ермилов П.И., Индейкин Е.А., Толмачев И.А. Пигменты и

пигментированные лакокрасочные материалы. Л.: Химия, 1987. -200с.

10. Кочнова З.А., Фомичева Т.Н. Сорокин М.Ф. Аппаратурно-

технологические схемы производства пленкообразующих веществ.

М.: Химия, 1978. -92с.

11. Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических

красителей. И.: Химия, 1984. -600с.

12. Мачевская Р.А., Мочалова О.С. Подготовка поверхности под окраску.

М.: Химия, 1971. -120с.

13. Гоц В.Л., Ратников В.Н., Гисин П.Г. Методы окраски промышленных

изделий. М.: Химия, 1975. -264с.

14. Дринберг С.А., Ицко Э.Ф. Растворители для лакокрасочных

материалов / Справочное пособие. -2-е изд., перераб. и доп. Л.:

Химия, 1986. -208с.

15. Сахарнов А.В., Зеге И.П. Очистка сточных вод и газовых выбросов в

лакокрасочной промышленности. М.: Химия, 1979. -184с.

16. Лившиц М.Л. Технический анализ и контроль производства лаков и

красок. М.: Высшая школа, 1987. -216с.

17. Карякина М.И. Лабораторный практикум по испытанию

лакокрасочных материалов и покрытий М.: Химия, 1989. -206с.

18. Горловский И.А., Индейкин Е.А., Толмачев И.А. Лабораторный

практикум по пигментам и пигментированным лакокрасочным

материалам. Л.: Химия, 1990. -240с.

19. Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов: Справочное

пособие / Под ред. М.М. Гольдберга. М.: Химия, 1978. -510с.

20. Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия, Т. 1, 1972. -

1224с. Т. 2, 1974. - 1932с. Т. 3. -1150с.

21. Смехов Ф.М. и др. Эпоксидные полимеры и композиции. М.: Химия,

1982. -198с.

22. Толмачев И.А., Верхоланцев В.В. Новые водоэмульсионные краски. Л.:

Химия, 1979. -198с.

23. Гуревич М.М., Ицко Э.Ф., Середенко М.М. Оптические свойства

лакокрасочных покрытий. Л.: Химия, 1984. -120с.

24. Кудрявцев Б.Б., Манусов Е.Б., Федотов В.В. Управление цветом

пигментированных материалов. М.: Химия, 1987. -160с.

25. Методы анализа лакокрасочных материалов / Справочное пособие.

М.: Химия, 1974. -460с.

26. Лакокрасочные материалы. Технические требования и контроль

качества / Справочное пособие. М.: Химия, 1984. -352с.

27. Химия в реставрации: Справ. изд. / М.К. Никитин, Е.П. Мельникова.

Л.: Химия, 1990. -304с.