Есть мнение Лакокрасочные материалы Специальные методы испытаний ЛКМ

Специальные методы испытаний ЛКМ

Какие специальные методы применяют для испытания лкм?

Главной целью использования ЛКМ является получение лакокрасочных Пк с определенными эксплуатационными свойствами. Хотя некоторые ЛКМ (шпатлевки, полировочные составы и др.) сами не образуют Пк, их применяют для улучшения свойств Пк на основе других ЛКМ. Качество лакокрасочных Пк, в том числе комплексных, определяется как исходными свойствами ЛКМ, так и технологией их нанесения и сушки. Очень важна также сохранность требуемых свойств в процессе эксплуатации Пк, устойчивость их к воздействию внешних факторов.

В связи с этим методы испытаний, в том числе специальные, можно разделить на несколько групп.

Показатели исходных материалов (входной контроль), например вязкость и содержание нелетучих веществ, обычно определяют хорошо известными универсальными методами. Но есть исключения.

Технологические характеристики ЛКМ (операционный контроль) определяют возможность их применения с помощью конкретных технологий и оборудования. При этом имеется в виду и способ нанесения Пк (например, электроокраска или электроосаждение), и технология сушки (радиационная) и т.д. Среди методов испытаний этой группы специальные методы занимают значительное место.

Большое количество специальных методов испытаний разработано для определения свойств Пк (приемочный контроль). Это связано с разнообразием назначения Пк, например электроизоляционных или дезактивируемых, условий их эксплуатации, особыми требованиями к свойствам. Специальные характеристики Пк требуют и особых методов испытаний. Кроме того, в конкретных отраслях промышленности исторически существуют свои методики.

Требование к сохранности эксплуатационных свойств Пк при их старении и воздействии разнообразных внешних факторов также вызывает необходимость применения специальных методов испытаний (эксплуатационный контроль). Подробнее о специальных методах испытаний ЛКМ остановимся на примерах использования их в различных отраслях промышленности.

Какие специальные методы испытаний ЛКМ применяют в мебельной промышленности?

При отделке мебели применяются методы практически всех перечисленных групп.

Один из основных исходных показателей, условная вязкость ЛКМ, обычно измеряется общеизвестными вискозиметрами ВЗ-1, ВЗ-4 и ВЗ-246. Однако этот метод не пригоден для высоковязких и тиксотропных ЛКМ. В данном случае можно пользоваться методом, основанным на определении глубины погружения в испытуемый материал стандартного металлического конуса за 5 с при общей нагрузке 150 г. Глубину погружения измеряют с помощью пенетрометра. Разумеется, результат испытания носит условный характер, так же как и в случае с вискозиметрами типа ВЗ. Заметим, что истинную, динамическую, вязкость ЛКМ определять, как правило, не принято.

Другой исходный показатель, содержание нелетучих веществ, оценивается по ГОСТ 17537. Однако особенностью мебельного производства является применение полиуретановых, нитроуретановых ЛКМ, двухкомпонентных лаков кислотного отверждения с невысокой жизнеспособностью. Обычно при поставке указывают содержание нелетучих веществ только в полуфабрикате. Для контроля качества обязательно определение содержания нелетучих веществ рабочего раствора, состоящего из полуфабриката, отвердителя и растворителя. Естественно, эти два показателя значительно отличаются друг от друга.

Другим специальным методом испытаний ЛКМ такого типа является определение времени жизнеспособности рабочего раствора, в течение которого материал после смешения сохраняет технологические свойства и способность наноситься. Для различных ЛКМ и технологий их применения существуют соответствующие методики. Чаще всего измеряют зависимость вязкости рабочего раствора от вре мени. Время, в течение которого вязкость возрастает в 2 раза, принимают за время жизнеспособности. Отметим, что на этот показатель большое влияние оказывают технология нанесения ЛКМ, тип растворителя, температура окружающей среды и др.

Стандартное определение времени высыхания до степени 3 в мебельном производстве считают недостаточным. Существует специальный метод контроля высыхания Пк, сущность которого заключается в нанесении на высушенную окрашенную поверхность стеклянных шариков. Пк считают «высохшим», если все шарики можно удалить щеткой без повреждения поверхности.

Часто время полного высыхания определяют по твердости Пк, окончанию возрастания данного показателя. Однако стандартное измерение твердости на стеклянных пластинках по маятниковым приборам не удовлетворяет мебельщиков, поскольку на полноту высыхания сильно влияет окрашиваемая поверхность (тип древесины, подготовка ее перед нанесением и др.). Поэтому применяют методы, основанные на определении усилия или работы, затрачиваемой при механическом воздействии на Пк (царапанье, истирание). Широко используется такой показатель, как способность Пк к шлифованию.

Для оценки блеска Пк изделий мебели недостаточно применения блескомера ФБ-2. В этой отрасли требуются специальные многоугловые блескомеры со следующим диапазоном: 20° — для высокоглянцевых Пк, 60° — для промежуточных Пк, 85°— для матовых Пк. Поэтому показатель блеска указывают обязательно с углом измерения, например 30 единиц (60°).

Для изменения адгезии Пк на древесных подложках разработан специальный количественный метод, сущность которого заключается в отрыве участка Пк от подложки в перпендикулярном к ней направлении и измерении необходимого для этого усилия. При этом за величину адгезии в МПа принимают значение разрушающей нагрузки, отнесенной к единице поверхности. Разработаны также нормативы определения адгезионной прочности. Проводя испытания данным методом и сравнивая полученные результаты с нормативами, можно с высокой точностью оценить пригодность конкретного адгезионного соединения. Недостаток метода — неоходимость применения специального оборудования. Поэтому приходится пользоваться стандартным качественным методом — надрезами Пк.

Эксплуатационные свойства Пк для мебели (стойкость к воздействию света, отрицательных температур, различных жидкостей) определяют стандартными методами, но и здесь есть свои нюансы. Например, можно отметить большой ассортимент агрессивных веществ, стойкость Пк к которым необходимо определять. Кроме воды и растворителей, к ним относятся пищевые продукты (масла, мясо, уксус, красное вино, кетчуп и многие другие), красящие вещества (чернила, пасты шариковых ручек, фломастеры), чистящие средства и др. Такое обилие испытаний характерно, в частности, для кухонной мебели*.

Какие специальные методы испытаний применяют в машиностроении?

Одной из особенностей использования ЛКМ в машиностроении является разнообразие технологических вариантов нанесения и сушки Пк. Это вызывает необходимость применения специальных технологических методов испытаний.

Достаточно распространен метод окраски (или грунтования) изделий в электрическом поле высокого напряжения. Поэтому возникает необходимость определения электрических характеристик ЛКМ, которые измеряются вольт-амперометрическим методом с помощью прибора типа ПУС-1. Установлено, что способность ЛКМ к электростатическому распылению определяется следующими нормативами: удельное объемное электрическое сопротивление — 50—500 тыс. Ом * м, диэлектрическая проницаемость — 6— 10. Разумеется, что для каждого типа оборудования установлены конкретные пределы. Отметим, что измеряют характеристики не исходного ЛКМ, а рабочего раствора, т.е. смеси ЛКМ и специальных разбавителей для электроокраски, доведенной до рабочей вязкости.

При нанесении ЛКМ методом электрофореза также применяют специфические методы испытаний. Однако их описание требует отдельной публикации.

В автомобилестроении, кроме обычного показателя «время высыхания ЛКМ», есть дополнительный — стойкость к нагреву (так называемая пересушка). Это связано с возможными остановками конвейера и нарушениями технологического режима сушки. Стойкость к нагреву обычно подразумевает два более жестких режима сушки: по времени или температуре. Например, если штатный режим отверждения 30 мин при 130°С, то дополнительные — 60 мин при 130°С и 30 мин при 150°С. После такой сушки Пк должно сохранять все требуемые эксплуатационные свойства.

Важным показателем декоративных свойств ЛКМ является «розлив», т.е. их способность растекаться на окрашиваемой поверхности, образуя ровное гладкое Пк без дефектов. Этот показатель сильно влияет на внешний вид Пк и его блеск. Существуют различные специальные методы определения розлива: качественные, подразумевающие визуальную оценку, и количественные, предусматривающие измерение величины шагрени Пк, высоты и шагов неровностей с помощью профилометра-профилографа. Метод достаточно точный, но требует использования соответствующего прибора.

Другая особенность применения ЛКМ в машиностроении — наличие систем Пк, состоящих из шпатлевки, грунтовки, эмали, а иногда и покрывного лака. Их также испытывают специальными методами.

Для измерения физико-механических показателей Пк в автомобилестроении применяют дополнительные методы. Так, изгиб Пк определяют не только на приборе ШГ-1, но и на конусе. Особенность данной методики заключается в том, что в качестве подложки используют стальную пластинку, что более соответствует реальности. Окрашенную пластину вставляют в зазор между конусом и тяговым стержнем, рычаг стержня поворачивают на 180° и осматривают изогнутый образец для выявления трещины и определения диаметра конуса, соответствующего ее границе. Для различных ЛКМ существуют нормативы допустимого изгиба Пк на конусе.

Достаточно распространена методика определения прочности Пк при растяжении на приборе-прессе типа «Э» (пресс Эриксена). Метод основан на измерении глубины изгиба стальной пластинки в момент разрушения Пк. Пластинку вставляют в пресс, далее равномерным вращением штурвала выдавливают пластинку с Пк, одновременно наблюдая за целостностью Пк (как правило, это делают два человека). Для различных ЛКМ также разработаны нормативы допустимой прочности Пк при растяжении. Следует отметить, что последние два метода требуют специальных приборов.

Можно упомянуть о так называемой прочности Пк к обратному удару, когда в обычный прибор У-1 пластинку вставляют обратной стороной, покрытием вниз, и ударяют. Этот показатель не нормируется, но если Пк выдерживает обратный удар и не разрушается, то это свидетельствует о большом запасе его прочности.

Твердость Пк в машиностроении часто определяют не только по маятниковому прибору, но и с помощью набора карандашей в диапазоне 6В-В, НВ, Н-7Н. При испытании заточенный карандаш держат под углом 45° по отношению к Пк и проводят линию на поверхности с максимальным усилием. Твердость (а точнее, стойкость к царапанью) соответствует самому твердому графиту, который не вызывает повреждения на Пк.

К специальным методам испытаний относится определение климатической стойкости. Этот вопрос был подробно рассмотрен нами ранее. Сейчас напомним, что существуют натурные и ускоренные климатические испытания. Первые очень длительны, вторые требуют специального оборудования, при этом конкретные методы ускоренных испытаний зависят от многих факторов.

Какие специальные методы испытаний существуют для антикоррозионных ЛКМ?

Для данных ЛКМ, кроме стандартных методов, оценивающих Пк, применяются специальные, измеряющие коррозию металла и таким образом определяющие эффективность защиты от нее. Как правило, они основаны на электрохимических измерениях.

Из специальных методов испытаний выделим метод поляризационного сопротивления с компенсацией начальной разности потенциалов (до 500 мВ) электродов. Величина коррозии определяется методом измерения плотности контактного тока. Метод можно использовать для оценки коррозионных характеристик металлов и сплавов, а также защитных свойств Пк, эксплуатируемых в водных средах, растворах кислот, нефтепродуктах, пищевых веществах и др. Метод достаточно точен, но требует специального оборудования (прибор «Эксперт-004»).

Коротко перечислим другие специальные методы измерения величины коррозии и защиты от нее:

Эти и другие специальные методы имеют свои достоинства и недостатки. Выбор оптимального метода контроля коррозии зависит от конкретных условий: типа изделия, металла и защитного Пк, условий их эксплуатации, а также задач контроля.

Какие еще существуют специальные методы испытаний?

Перечислим специальные методы испытаний ЛКМ различного назначения.

Для красок для разметки дорог разработан специальный ускоренный метод определения стойкости Пк к истиранию. Метод заключается в определении изменения массы отвержденного Пк при истирании его двумя резиновыми колесами в присутствии влажного абразива в течение определенного времени.

Можно также отметить метод определения грязеудержания на поверхности Пк для разметки дорог. Оба метода практически универсальны и могут применяться для ЛКМ различного назначения.

Для ЛКМ, стойких к действию нефтепродуктов, существует комбинированный ускоренный метод (ГОСТ 9.409) определения их защитных характеристик. Метод состоит в переменном воздействии нефтепродуктов и климатических факторов макроклиматических районов с тропическим, умеренным и холодным климатом. Для каждого климата разработаны соответствующие циклы перемещений образцов в испытательном оборудовании. При этом эффективность антикоррозионной защиты Пк определяют не только визуально, но и емкостно-омическим методом (имеются нормативы электрических показателей).

Для характеристики электроизоляционных материалов применяют метод определения электрической прочности Пк, показывающей его изоляционные свойства (ГОСТ 13526). Для этих же материалов, предназначенных для пропитки обмоток электрических машин, разработан метод оценки стойкости ЛКМ к разбрызгиванию.

Испытания ЛКМ для окраски кожи проводят по специальным методам определения прочности пленки при растяжении и относительного удлинения ее в момент разрыва (ГОСТ 18299).

Для огнестойких ЛКМ разработан метод определения длины затухания пламени Пк после его контакта с открытым огнем горелки. Существуют нормативы длины затухания, определяющие огнестойкость ЛКМ.

Специальные методы испытаний разработаны для порошковых красок. Поскольку одним из важных показателей исходного материала является гранулометрический состав, предусмотрено его определение ситовым анализом. Разработаны также технологические методы испытаний: измерение с помощью специальных приборов коэффициента псевдоожижения, электроосаждаемости и растекаемости краски.

К аналитическим специальным методам можно отнести определение содержания функциональных групп (эпоксидных, гидроксильных, изоцианатных и др.) в полуфабрикатах двухупаковочных ЛКМ.

Ферролаки (материалы для магнитной записи), судовые, токопроводящие и другие ЛКМ также испытывают специфическими методами. Описание каждого из них требует отдельной публикации. Ассортимент ЛКМ по областям применения весьма велик, поэтому многообразны и специальные методы испытаний. Даже просто перечислить их в одной статье невозможно.