МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ 17 страница

Общим является изоляция поверхности от внешних воздействий, придание определенных вида, цвета и фактуры. Свойства достигаются за счет твердой покровной пленки органических или неорганических веществ.

Лакокрасочная промышленность выпускает лакокрасочные материалы в основном готовые к употреблению.

Цель работы

Определить укрывистость, адгезию, условную вязкость, массовую долю летучих и нелетучих веществ, время высыхания и степень эластичности пленки лакокрасочных материалов. Сделать заключение о качестве рассматриваемых материалов и возможности их использования.

Порядок выполнения работы.

Каждое звено студентов определяет свойства различных лакокрасочных материалов и делает выводы об их качестве (таблица 60).

Выдаются рекомендации о применении испытуемых материалов.

Таблица 60 – Характеристики эмалей

Методы испытаний

1 Метод определения времени и степени высыхания.

Степень высыхания характеризует состояние поверхности лакокрасочного материала, нанесенного на пластину, при определенных времени и температуре сушки.

Время высыхания – промежуток времени, в течение которого достигается определенная степень высыхания при заданной толщине лакокрасочного слоя и при определенных условиях сушки.

В испытаниях используют пластинки из стекла размером 9х12 см. Пластинки со слоем лакокрасочного материала естественной сушки выдерживают помещении, защищенном от пыли, сквозняка и прямого попадания солнечных лучей, при (20 ± 2) ºС и относительной влажности воздуха (65 ± 5) %, в течение времени, указанного в нормативно-технической документации на испытуемый лакокрасочный материал, а затем проводят испытание. Определение производят на трех образцах на расстоянии не менее 20 мм от края образца после сушки нанесенного слоя.

Определение времени высыхания до степени 1

Испытание начинают после исчезновения липкости лакокрасочной пленки, которую устанавливают легким прикосновением пальцев к поверхности пленки. Затем с высоты 30…50 мм на горизонтально расположенную поверхность лакокрасочной пленки насыпают около 0,5 г чистых сухих стеклянных шариков фракцией 100…355 мкм. Шарики насыпают на площадь диаметром 18…22 мм так, чтобы они лежали в один слой. Через (60 ± 2) с пластинку наклоняют под углом примерно 20 градусов относительно горизонтали, стеклянные шарики легко сметают мягкой кистью. Степень высыхания 1 достигнута, если все шарики удаляются, не вызывая повреждения поверхностного слоя. Фиксируют время, соответствующее достижение степени высыхания 1.

Определение времени высыхания до степени 2

При испытании на окрашенную пластинку помещают листок бумаги. На листок бумаги накладывают резиновую пластинку диаметром 22 мм, толщиной 4…6 мм, на середину которой устанавливают гирю массой 20 г; через (60 ± 2) с снимают гирю и резиновую пластинку, а окрашенную пластинку с листом бумаги ребром свободно бросают с высоты 28…32 мм на деревянную поверхность. Если при этом листок бумаги не прилипает к пленке, то степень высыхания 2 достигнута.

Определение времени высыхания до степени 3

При испытании на окрашенную пластинку помещают листок бумаги. На листок бумаги накладывают резиновую пластинку, на середину которой устанавливают гирю массой 200 г; через (60 ± 2) с снимают гирю и резиновую пластинку, а через 30 с окрашенную пластинку с листом бумаги ребром свободно бросают с высоты 28…32 мм на деревянную поверхность. Если при этом листок бумаги не прилипает к пленке, то степень высыхания 3 достигнута.

2 Определение массовой доли летучих и нелетучих веществ

Сущность метода заключается в нагревании пробы лакокрасочного материала при определенной температуре в течение заданного промежутка времени или до достижения постоянной массы и определения массовой доли летучих и нелетучих веществ по разности результатов взвешивания до и после нагревания.

В жестяную чашку с плоским дном отбирают пробу массой (2,0 ± 0,2) г. Чашку помещают в сушильный шкаф, где она находится в течении 3 ч при температуре (105 ± 2) °С. Массовую долю летучих (Х) и нелетучих (Х₁) веществ в процентах вычисляют по формулам

Х = (m₁ – m₂)/ m₁·100 (65)

и Х₁ = m_{2 /} m₁·100, (66)

где m₁ – масса испытуемого материала до нагрева (исходная), г; m₂ – масса испытуемого материала после нагрева (с высушенной эмалью), г.

За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов проведенных параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 1 %.

3 Определение условной вязкости лакокрасочных материалов

За условную вязкость лакокрасочных материалов, обладающих свободной текучестью, принимают время непрерывного истечения в секундах определенного объема испытуемого материала через калиброванное сопло вискозиметра типа В3-246 (рисунок 58).

За условную вязкость лакокрасочных материалов густой консистенции, определяемую шариковым вискозиметром, принимают время прохождения в секундах стального шарика между двумя метками вертикально установленной стеклянной трубки вискозиметра, наполненной испытуемым материалом.

Пробу испытуемого материала, перед определением условной вязкости тщательно перемешивают, избегая образования в ней пузырьков воздуха. Испытуемый лакокрасочный материал должен быть однородным. Испытание проводят при температуре воздуха (20±2) ºС. Вискозиметр и испытуемый материал непосредственно перед испытанием должны иметь температуру(20±0,5) ºС. Вискозиметр и особенно сопло тщательно очищают растворителем.

3.1 Определение условной вязкости по вискозиметру типа В3-246

Вискозиметр типа В3-246 с диаметром сопла 2, 4 и 6 мм и вместимостью не менее (100 ± 1) см³. Размер диаметра сопла указывают в нормативно-технической документации на лакокрасочный материал.

Рисунок 58 − Схема вискозиметра типа В3-246

* Рекомендуемые размеры

** Конструкция нижней части может предусматривать взаимозаменяемые сопла.

Вискозиметр помещают в штатив. Под сопло вискозиметра ставят сосуд. Отверстие сопла закрывают пальцем, испытуемый материал наливают в вискозиметр с избытком, чтобы образовался выпуклый мениск над верхним краем вискозиметра. Наполняют вискозиметр медленно, чтобы предотвратить образование пузырьков воздуха. Избыток материала и образовавшиеся пузырьки воздуха удаляют при помощи стеклянной пластинки или алюминиевого диска, сдвигаемых по верхнему краю воронки в горизонтальном направлении таким образом, чтобы не образовалось воздушной прослойки. Открывают отверстие сопла и одновременно с появлением испытуемого материала из сопла включают секундомер. В момент первого прерывания струи испытуемого материала секундомер останавливают и отсчитывают время истечения.

За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов не менее трех измерений времени истечения в секундах. Допускаемые отклонения отдельных определений времени истечения от среднеарифметического значения при проведении испытания одним исполнителем не должны превышать ± 3 %, при проведении испытания разными исполнителями ± 5 %.

3.2 Определение условной вязкости по шариковому вискозиметру

Определение условной вязкости по шариковому вискозиметру непрозрачных лакокрасочных материалов.

Вискозиметр шариковый (рисунок 59) представляет собой стеклянную трубку 3, нижний конец которой закрыт пробкой 1, в комплекте со стальным шариком 4 диаметром 7,938 мм. Стеклянная трубка длиной 350 мм и диаметром 20 мм с нанесенными на ней метками 2 и 5, расстояние между которыми 250 мм, вертикально укреплена в штативе 6.

Рисунок 59 − Схема шарикового вискозиметра

1 – пробка; 2 – нижняя метка; 3 – трубка; 4 – шарик; 5 – верхняя метка; 6 – штатив

В вертикально установленную стеклянную трубку до нижней метки наливают глицерин, а затем трубку вискозиметра заполняют испытуемым материалом до верхней метки. В случае образования пузырьков воздуха их удаляют стеклянной палочкой после поднятия на поверхность. Затем свободно опускают стальной шарик диаметром 7,938 мм в центр трубки и в момент достижения нижним краем шарика верхней метки включают секундомер. Когда шарик достигнет нижним краем нижней метки трубки, секундомер останавливают и отсчитывают время прохождения шарика в секундах между двумя метками трубки вискозиметра с погрешностью не более 0,2 с.

За величину условной вязкости, определенной по шариковому вискозиметру, принимают среднее арифметическое значение трех параллельных определений времени прохождения стального шарика между двумя метками вискозиметра. Допускаемые отклонения отдельных определений от среднего значения не должны превышать ± 2,5 %.

4 Определение адгезии методом решетчатых надрезов

Сущность метода заключается в нанесении на готовое лакокрасочное покрытие решетчатых надрезов и визуальной оценке состояния покрытия по четырехбалльной системе.

Для проведения испытания готовят две пластины из листовой стали марки 08 кп размером не менее 60х150 мм и толщиной (0,9 ± 0,1) мм. На подготовленные пластины наносят лакокрасочный материал и после сушки определяют толщину покрытия не менее, чем на трех участках поверхности испытуемого образца, при этом различие в толщине покрытия по длине образца не должно превышать 10 %. Перед проведением испытания бритвенное лезвие заменяют на новое.

Испытания проводят на двух образцах и не менее, чем на трех участках поверхности каждого образца. На каждом испытуемом участке поверхности образца на расстоянии от края не менее 10 мм делают режущим инструментом по металлической линейке не менее шести параллельных надрезов до металла длиной не менее 20 мм на расстоянии 1, 2 или 3 мм друг от друга. Скорость резания должна составлять 20…40 мм/с. Аналогичным образом делают надрезы в перпендикулярном направлении. В результате на покрытии образуется решетка из квадратов одинакового размера.

Расстояние между соседними решетками должно быть не менее 20 мм.

Размер единичного квадрата решетки должен быть указан в нормативно-технической документации на испытуемый лакокрасочный материал. При отсутствии таких указаний на покрытия толщиной менее 60 мкм наносят решетку с единичным квадратом размером 1х1 мм, на покрытия толщиной от 60 до 120 мкм − 2х2 мм, на покрытия толщиной от 120 до 200 мкм − 3х3 мм.

Контроль прорезания покрытия до металла осуществляется при помощи лупы.

После нанесения надрезов для удаления отслоившихся кусочков покрытия проводят мягкой кистью по поверхности решетки в диагональном направлении по пять раз в прямом и обратном направлении.

Адгезию оценивают в соответствии с таблицей 61, используя при необходимости лупу.

За результат испытания принимают значение адгезии в баллах, соответствующее большинству совпадающих значений, определенных на всех испытуемых участках поверхности двух образцов; при этом расхождение между значениями не должно превышать 1 балл.

При расхождении значений адгезии, превышающем 1 балл, испытание повторяют на том же количестве образцов и принимают среднее округленное значение, полученное по четырем образцам, за окончательный результат.

При равной повторяемости двух значений адгезию оценивают по большему значению.

Таблица 35 − Правила определения адгезии

Балл	Описание поверхности лакокрасочного покрытия после нанесения надрезов в виде решетки	Внешний вид покрытия
	Края надрезов полностью гладкие, нет приз­на­ков отслаивания ни в одном квадрате решетки
	Незначительное отслаивание покрытия в виде мелких чешуек в местах пересечения линий решетки. Нарушение наблюдается не более, чем на 5 % поверхности решетки
	Частичное или полное отслаивание покрытия вдоль линий надрезов решетки или в местах их пересечения. Нарушение наблюдается не менее, чем на 5 % и не более, чем на 35 % поверхности решетки
	Полное отслаивание покрытия или частичное, превышающее 35 % поверхности решетки

5 Определение укрывистости

За укрывистость принимают способность лакокрасочного материала при равномерном нанесении на одноцветную поверхность делать невидимым цвет последней или при нанесении на черно-белую подложку уменьшать контрастность между черной и белой поверхностями до исчезновения разницы между ними.

В данной работе используют визуальный метод определения укрывистости с применением черно-белой шахматной доски. Сущность метода заключается в нанесении слоев лакокрасочного материала на стеклянную пластинку до прекращения просвечивания черных и белых квадратов шахматной доски, подложенной под стеклянную пластинку. Применяют пластинки стеклянные размером 90х120 мм, толщиной 1,2…1,8 мм. Доска шахматная представляет собой кусок белой чертежной бумаги размером 90х120 мм расчерченной на 12 квадратов размером 30х30 мм (рисунок 60). Квадраты в шахматном порядке закрашены черной тушью. После высыхания лист бумаги наклеен на стеклянную пластину размером 90х120 мм.

Рисунок 60 − Доска для определения укрывистости

Для определения укрывистости лакокрасочный материал разбавляют до рабочей вязкости.

На стеклянную пластинку взвешенную с погрешностью до 0,0002 г, наносят один или два слоя лакокрасочного материала. Под стеклянную пластинку с нанесенными слоями лакокрасочного материала подкладывают шахматную доску и при рассеянном дневном свете наблюдают, просвечивают ли черные и белые квадраты шахматной доски. Если квадраты просвечивают, то наносят следующие слои до тех пор, пока разница между черными и белыми квадратами подложенной шахматной доски окончательно не исчезнет. После полного укрытия окрашенную стеклянную пластинку взвешивают с точностью до четвертого десятичного знака. Перед взвешиванием и высушиванием необходимо удалять подтеки лакокрасочного материала с обратной стороны и с ребер пластинки. Испытания проводят не менее чем на трех пластинках.

Укрывистость высушенной пленки (D) в г/м² вычисляют по формуле

D= (m₁ – m ₀)·10⁶/S, (67)

где m₀ – масса неокрашенной стеклянной пластинки, г; m₁ – масса пластинки с высушенной пленкой, г; S – площадь стеклянной пластинки, мм².

За результат испытания принимают среднее арифметическое трех параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 5 % от среднего арифметического значения.

6 Определение эластичности пленки при изгибе

Метод заключается в определении минимального диаметра металлического цилиндрического стержня, изгибание на котором окрашенной металлической пластинки не вызывает механического разрушения или отслаивания однослойной или многослойной лакокрасочной пленки.

Устройство для определения эластичности лакокрасочной пленки при изгибе представляет собой панель на которой расположены 12 стальных хромированных стержней с диаметрами, соответственно, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 16 и 20 мм (рисунок 61). Образцы для испытания представляют собой пластинки прямоугольной формы длиной 100–150 мм и шириной 20–50 мм, изготовленные из черной полированной жести или алюминиевых листов толщиной 0,25–0,30 мм с нанесенной на них лакокрасочной пленкой.

Рисунок 61 − Устройство для определения эластичности пленки

1…12 – стержни; 13 – панель; 14 – струбцина

Испытания проводят при температуре 20 ± 2 ºС и относительной влажности воздуха 65 ± 5 %.

Пластинку накладывают на стержень наибольшего диаметра (20 мм) покрытием наружу и, плотно прижимая ее к стержню, плавно изгибают в течение 1…2 с на 180 º вокруг стержня, покрытие в месте изгиба рассматривают в лупу на наличие трещин и отслаивания. Если эти дефекты отсутствуют, то производят изгибание пластинки каждый раз в другом месте последовательно от стержня большего диаметра к меньшему до тех пор, пока не будут обнаружены указанные выше дефекты.

За результат испытания принимают минимальный диаметр стержня в мм, при изгибании образца на котором испытуемая пленка осталась неповрежденной. Оценку эластичности пленки при изгибе на металлическом стержне производят после испытания трех пластинок на родном и том же стержне. Результат испытания должен совпадать не менее, чем на двух испытуемых пластинок, если совпадение не достигнуто, испытание повторяют на шести образцах.

При оценке результатов не принимают во внимание состояние поверхности на расстоянии до 5 мм от края пластинки.

7 Определение прочности лакокрасочного состава при ударе

Метод определения прочности пленки лакокрасочного состава при ударе основан на установлении максимальной высоты, при падении с которой груз массой 10 Н не вызывает разрушения пленки.

Прочность пленки при ударе определяют на приборе У-1А (рисунок 62). Прибор состоит из станины 1, наковальни 2, двух стоек 3, скрепленных траверсой 4, бойка с шариком 10, конуса 5, направляющей трубы 6 со свободно падающим грузом и приспособлением для удержания и сбрасывания груза 8, указательной стрелки 7. В верхней части трубы имеется колпак 9.

На поверхности направляющей трубы имеется шкала длиной 50 см с делением через 1 см, а внутри трубы свободно перемещается груз массой 10 Н. Этот груз может быть закреплен на любой высоте с помощью специального приспособления. В траверсе под центром наковальни имеется отверстие, в котором свободно перемещается боек с наконечником в виде шарика диаметром 8 мм.

Подвергаемый испытанию лакокрасочный материал наносят на металлическую пластинку размером 90х20х0,8 мм. После высыхания пленки пластинку помещают на наковальню пленкой вверх. Закрепляющие винты удерживающего приспособления устанавливают на заданную высоту. Затем нажимом спусковой кнопки освобождают груз, который передает ударное усилие через боек на пластинку с нанесенной на ней лакокрасочной пленкой. После удара пластинку вынимают и тщательно осматривают место после удара через лупу с 4-х кратным увеличением. Если после удара на пластинке не обнаружится разрушений (трещин, смятин и отслоения) пленки, то высоту падения груза увеличивают на 2…10 см. Испытание ведут до разрушения пленки или до тех пор, пока высота падения груза не достигнет 50 см.

Прочность пленки при ударе выражают максимальной высотой, с которой падает груз массой 10 Н, не вызывая разрушений пленки, ил работой удара.

Определяют прочность дважды, принимая в качестве окончательного результата среднее арифметическое результатов двух испытаний при условии, что расхождение между ними не превышает ±10 мм.

Рисунок 62 – Прибор У-lA для определения прочности пленки при ударе

1 – станина; 2 – наковальня; 3 – стойка; 4 – тра­верса; 5 – конус; 6 – направляющая труба;

7 – указательная стрелка; 8 – стопор; 9 – стопорный винт; 10 – боек

Выводы по работе

Проанализировать результаты, полученные в данной работе. Дать им аргументированные объяснения. В случае получения характеристик лакокрасочных материалов неудовлетворяющих требованиям нормативно–технической документации, указать возможные причины с точки зрения технологии. Увязать показатели исследуемых свойств с назначением и условиями эксплуатации лакокрасочных композиций. Составить рекомендации по использованию исследуемых материалов.

Контрольные вопросы

1 Какую роль играют связующие вещества в лакокрасочных материалах?

1 Для соединения частиц пигмента и наполнителя между собой и с окрашиваемой поверхностью.

2 Для соединения частиц пигмента между собой.

3 Для соединения частиц пигмента и наполнителя между собой.

4 Для соединения частиц наполнителя между собой и с окрашиваемой поверхностью.

2 Что называется олифами?

1Твердые вещества, переводимые в жидкое состояние расплавлением в заводских условиях.

2 Жидкие твердеющие вещества, получаемые переработкой высыхающих растительных масел или жирных смол.

3Твердые вещества, переводимые в жидкое состояние растворителями.

4 Жидкие вещества, затвердевающие при взаимодействии с растворителями.

3 Что служит сырьем для получения натуральных олиф?

1Любые растительные масла.

2Растительные масла, обладавшие способностью к высыханию.

3 Смесь рафинированных углеводородов и высыхающих растительных

масел.

4 Смесь растительных и машинных масел.

4 Что значит число омыления олиф?

1 Содержание в олифе жирных кислот в свободном состоянии.

2 Количество щелочи, необходимой для создания красочного состава.

3 Количество пигмента, необходимого для получения красочного состава заданной вязкости.

4 Содержание кратных связей.

5 Какое свойстве красочного состава характеризует укрывистость?

1 Кроющую способность пигмента.

2Красящую способность пигмента.

3 Маслоемкость пигмента.

4 Дисперсность пигмента.

6 Какое свойство красочного состава характеризует интенсивность?

1 Кроющую способность пигмента.

2 Красящую способность пигмента.

3 Маслоемкость пигмента.

4 Дисперсность пигмента.

7 Какие пигменты относятся к ахроматическим?

1 Белые, серые и черные.

2 Синие и зеленые.

3 Красные и коричневые.

4 Тонкомолотые металлические порошки.

8 Назовите красные пигменты.

1 Сурик свинцовый, известь, ультрамарин, оксид хрома.

2 Мумия искусственная, сурик свинцовый, крон красный, редоксайд.

3 Крон красный, литопон, оксид хрома, лазурь малярная.

4 Крон красный, умбра, охра, пиролюзит.

9 Что такое сиккативы?

1Вещества, способствующие растворению масляных красок.

2 Вещества, замедляющие процесс "высыхания" масляных красок.

3 Вещества, способствующие быстрому пленкообразованию и "высыха­нию" масляных красок.

4 Вещества-катализаторы, вводимые при варке олиф.

10 Какие лаки применяют для покрытия горячих металлических по­верхностей?

1 Политуры.

2 Силиконовые кремнийорганические.

3 Битумные.

4 Эпоксидные.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Определитель основных пород древесины по внешним признакам

I часть. Группы древесных пород

А. Годичные слои хорошо заметны у всех пород. Сосудов нет. Сердцевинные лучи не видны. Древесина имеет смоляные ходы............. хвойные породы.

Б. Годичные слои из-за разницы в строении ранней и поздней древесины хорошо заметны. Расположенные в ранней зоне годичных слоев крупные сосуды образуют на торцевом разрезе сплошное кольцо отверстий, хорошо видимое невооруженным глазом. В плотной темной зоне заметны скопления мелких сосудов и паренхимных клеток в виде светлых радиальных полосок, волнистых линий вдоль границы годичных слоев, отдельных черточек или точек. У большинства пород видны сердцевинные лучи, все породы ядровые........................................................... кольцесосудистые лиственные породы.

В. Годичные слои у большинства пород видны плохо. Сосуды, если они заметны, на торцевом разрезе не образуют сплошного кольца. Поздняя древесина годичного слоя не имеет рисунка. У некоторых пород видны сердцевинные лучи.................................... рассеянно сосудистые лиственные породы.

II часть. Древесные породы

А. Хвойные породы

1 Ядро есть. Древесина ядра светло-розового, желтовато-розового, буровато-красного или красновато-бурого цвета заметно отличается от заболони светлого цвета.............................................................. (2).

Ядра нет. Древесина белого цвета................................... (4).

2 Поздняя древесина годичных слоев резко отличается более темным цветом от ранней древесины................................................. (3).

Поздняя древесина годичных слоев слегка отличается более темным цветом от ранней древесины. Переход от ранней древесины к поздней древесине постепенный, растушеванный. Древесина ядра светло-розовая или желтовато-розовая. Заболонь широкая, желтовато-белая. Переход от заболони к ядру плавный. Смоляные ходы крупные и довольно многочисленные. Древесина легкая и мягкая.............................................................. сосна кедровая.

3 Смоляные ходы мелкие и немногочисленные. На всех разрезах годичные слои четко выделяются. Ядро красновато-бурого цвета. Заболонь узкая белая или желтоватая. Граница между ядром и заболонью резкая. Древесина твердая, тяжелая....................................................... лиственница.

Смоляные ходы довольно крупные и многочисленные. Годичные слои видны на всех разрезах. Граница между ранней и поздней древесиной хорошо заметна. Ядро от розового до буровато-красного цвета. Заболонь широкая желтоватого или бледно-розового цвета................................ сосна обыкновенная.

4 Смоляные ходы есть. Немногочисленные смоляные ходы заметны на торцевом разрезе. Годичные слои различаются на всех разрезах................. ель.

Смоляных ходов нет. Древесина легкая............................ пихта.

Б. Кольцесосудистые лиственные породы

1 Сердцевинные лучи (широкие) хорошо видны на торцевом и радиальном разрезах. Древесина ядра желтовато-коричневого или темновато-бурого цвета. Заболонь узкая светло-желтая, четко ограничена от ядра. Годичные слои четко выражены на торцевом разрезе. Поздняя древесина плотная и темная. На торцевом разрезе в поздней древесине видны радиальные пламевидные светлые полосы. Древесина тяжелая, твердая................................ дуб летний.

Сердцевинные лучи на торцевом разрезе плохо видны или совсем незаметны (2)

2 На торцевом разрезе в поздней древесине годичных слоев видны светлые непрерывные волнистые линии, расположенные вдоль слоев................. (3).

На торцевом разрезе в поздней древесине видны отдельные светлые точки или короткие извилистые черточки (у внешней границы широких годичных слоев). Ядро светло-бурое. Заболонь широкая, желтовато-белая, постепенно переходит в ядро. Сердцевинные лучи слабо заметны на радиальном разрезе в виде черточек и точек. Древесина твердая и тяжелая................................. ясень.

Поиск по сайту: