Определение вязкости. Вязкость характеризует качество лакокрасочных материалов с точки зрения их использования. Вязкость считается удовлетворительной, если она не создает затруднений при определенном способе применения продукции. Высокая вязкость затрудняет применение лакокрасочных материалов, так как слишком вязкие материалы с трудом проходят или даже совсем не проходят через сопло распылителя и не могут быть распределены ровным слоем по поверхности окрашиваемого изделия. При слишком низкой вязкости лакокрасочные материалы стекают с окрашиваемых вертикальных или наклонных поверхностей, оставляя на верхней их части слишком тонкий слой материала и образуя натеки в нижней части поверхности.
Таким образом, каждый лакокрасочный материал должен обладать оптимальной вязкостью, зависящей от способа его применения. Ровную пленку, имеющую одинаковую толщину по всей поверхности, удается получить только при использовании лакокрасочных материалов, обладающих оптимальной вязкостью.
В действующих стандартах и технических условиях на лакокрасочные материалы нормирован показатель вязкости в условных единицах. Условная вязкость – это продолжительность истечения (в секундах) определенного объема жидкого продукта через калиброванное сопло принятого диаметра при 20 °C или другой регламентированной температуре.
Наиболее распространено определение условной вязкости по вискозиметрам. Этот прибор представляет собой дюралюминиевый или пластмассовый цилиндрический сосуд, переходящий в полый конус. Верхний край цилиндрической части имеет желоб для слива избытка испытуемого материала. Коническая часть заканчивается соплом (диаметр 4±0,02 мм, высота 4±0,02 мм) из нержавеющей стали, емкость вискозиметров ВЗ-4 равняется 100±0,5 мл. В комплект вискозиметра входят еще два сопла диаметром 2 и 6 мм.
Испытуемый материал перед определением вязкости тщательно перемешивают, доводят до температуры 20±2 °C и оставляют на 5–10 мин для выхода пузырьков воздуха.
Вискозиметр устанавливают на штативе, отверстие сопла закрывают шариковым клапаном или пальцем и заполняют сосуд испытуемым материалом вровень с краями. Избыток стекает в боковой желоб. Пузырькам воздуха, находящимся в жидкости, дают подняться на поверхность, пену сдвигают линейкой или стеклянной палочкой в желоб. Под вискозиметр подставляют приемный сосуд, после чего поднимают шариковый клапан или отнимают палец от сопла, одновременно пуская секундомер. По прекращении истечения непрерывной струи материала секундомер останавливают. Время истечения определяют с точностью до 0,2 с.
За условную вязкость в секундах, определенную по вискозиметру, принимают среднее арифметическое значение трех параллельных измерений времени истечения испытуемого материала. Вязкость вычисляют по формуле Х = tk, где t – среднее арифметическое значение времени истечения испытуемого материала, в секундах; k – поправочный коэффициент вискозиметра.
Допускаемые отклонения отдельных измерений времени истечения от среднего значения не должны превышать ±2,5 %. Поправочный коэффициент (k) указывается в паспорте на вискозиметр и на его бирке и должен быть в пределах от 0,9 до 1,1.
После окончания работы вискозиметр промывают соответствующим растворителем и тщательно вытирают мягким материалом. Особое внимание должно быть обращено на чистоту сопла.
Определение укрывистости лакокрасочного материала. Количественно укрывистость выражают массой краски в граммах, необходимой, чтобы сделать невидимым цвет закрашиваемой поверхности площадью в 1 м2.
Часто укрывистость определяется по шахматной доске. Для определения укрывистости этим способом применяют пластину размером 90х120 мм из фотостекла и шахматную доску, разбитую на 12 черных и белых квадратов. Размер шахматной доски 90х120 мм.
Лакокрасочный материал разбавляют до рабочей вязкости. Стеклянную пластину, взвешенную с погрешностью 0,0002 г, ставят на шахматную доску и наносят один или два слоя лакокрасочного материала. Если квадраты шахматной доски просвечивают, то наносят следующий слой, пока разница между черными и белыми квадратами шахматной доски окончательно не исчезнет. Лакокрасочный материал должен наноситься равномерным слоем, без потеков и посторонних включений.
Затем пластину сушат в сушильном шкафу и взвешивают с погрешностью не более 0,0002 г.
Укрывистость – важный показатель. Укрывистость главным образом зависит от типа пигмента, входящего в лакокрасочный материал, и его дисперсности (перетира). Как правило, черные лакокрасочные материалы, содержащие сажу, имеют хорошую укрывистость, а белые материалы требуют нанесения большего количества слоев краски.
Определение розлива (растекаемости). Под розливом понимают способность лакокрасочного материала после нанесения на подложку растекаться с образованием ровного поверхностного слоя. Стандарт устанавливает два метода определения розлива. Первый метод применяют для определения розлива лакокрасочных материалов, наносимых распылением. В этом случае розлив оценивают по шагрени и наличию потеков. Наличие потеков определяют визуально сравнением с утвержденным образцом, а шагрень – визуальным методом сравнения с эталоном или измерением на профилографе. Наличие потеков и шагрени выражают в баллах от одного до пяти.
Второй метод применяют для определения розлива лакокрасочных материалов, наносимых кистью. В этом случае оценку производят в сравнении со шкалой розлива и выражают степенью от 0 до 10. Для определения розлива по этому методу изготовляют прибор из инструментальной стали для нанесения пяти пар параллельных полос лакокрасочного материала на стеклянную пластину из фотостекла размером 100x200 мм. Размеры канавок и ширина выступов прибора определены стандартом.
Прибор устанавливают на стеклянную пластину, наносят лакокрасочный материал и перемещают его вдоль направляющей стекла, нанося параллельные полосы. Розлив испытуемого лакокрасочного материала определяют количеством слившихся пар параллельных полос материала, нанесенного на пластину, и сопоставлением с соответствующей степенью по шкале розлива. Розлив считается хорошим при полном слиянии пяти пар полос (степенью 10); плохим, если все полосы разъединены – степень 0.
Определение адгезии покрытий. Для определения адгезии используют два метода: решетчатого надреза и параллельных надрезов. При определении адгезии методом решетчатых надрезов на испытуемом покрытии делают не менее пяти параллельных надрезов до подложки бритвенным лезвием или скальпелем по линейке или шаблону на расстоянии 1–2 мм друг от друга и столько же аналогичных надрезов перпендикулярно первым. В результате на покрытии образуется стандартная решетка из квадратов одинакового размера 1х1 мм – для покрытий толщиной менее 60 мкм или 2х2 мм – для покрытий более 60 мкм.
После нанесения решетки поверхность покрытия очищают кистью от отслоившихся кусочков пленки и оценивают адгезию покрытия по четырехбалльной шкале.
Для покрытий, обладающих высокой адгезией (более единицы по методу решетчатых надрезов), применяют метод параллельных надрезов с целью более точной оценки адгезии. На покрытии делают не менее пяти параллельных надрезов до подложки бритвенным лезвием или скальпелем по линейке или шаблону на расстоянии 1–2 мм друг от друга. Перпендикулярно надрезам накладывают полоску липкой полиэтиленовой ленты размером 10х100 мм, оставляя один конец полоски неприклеенным. Быстрым движением ленту отрывают по углом 900 от покрытия.
Определение твердости покрытий. Чаще всего твердость покрытия, высушенного до требуемой степени, определяют на маятниковых приборах и выражают десятичной дробью, являющейся отношением времени качания двух шариков маятника на поверхности покрытия, нанесенного на стеклянную поверхность, ко времени качания маятника на поверхности непокрытой стеклянной пластинки.
Для определения твердости покрытий применяют маятниковый прибор типа МЭ-3 (для определения твердости покрытия при 20–200 °C) и маятниковый прибор типа М-3 (для определения твердости покрытий при 20±1 °C).
На пластинку из фотостекла наносят испытуемый лакокрасочный материал, затем его высушивают в соответствии с требованиями технических условий. Перед началом работы производят проверку маятникового прибора по «стеклянному числу» – времени затухания колебаний маятника, точки которого лежат на пластинке из фотостекла от 5 до 2°. Пластинку помещают на столик прибора. «Стеклянное число» должно быть 440 ±6 с.
Твердость (Х) в условных единицах вычисляют по формуле X = t/t2. где t – время затухания колебаний маятника от 5 до 2° на испытуемом лакокрасочном покрытии, в секундах; t2 – время затухания колебаний маятника от 5 до 2° на пластинке из фотостекла («стеклянное число»), тоже в секундах. За результат испытания принимают среднее арифметическое из двух измерений, расхождение между результатами которых не должно превышать 3 %. Твердость, измеренная этим методом, указывается в ГОСТах и технических условиях на все эмали, выпускаемые отечественной промышленностью.
В настоящее время для измерения твердости лакокрасочного покрытия на готовом изделии (если автомобиль был окрашен несколькими лаками и красками), а также для оценки твердости отдельных лакокрасочных материалов поверхность пленки царапают остро заточенными карандашами различной твердости.
Твердость пленки выражают максимальной твердостью карандаша, не оставляющего на пленке видимого следа царапины. Этот метод считается очень чувствительным и применимым при условии, если используемые при замерах карандаши выпускаются определенным предприятием и имеют стабильную твердость.
Определение эластичности покрытий. Для испытания лакокрасочных пленок на эластичность применяют метод изгиба покрытия на шкале гибкости (ШГ) и метод с использованием пресса Эриксена. На результаты испытаний влияют толщина покрытия, температура помещения, продолжительность изгибания пластинки, поэтому эти параметры должны быть регламентированы.
Наиболее простым методом является изгибание пленки вокруг металлических стержней различных диаметров до появления трещин.
На пластинку из жести, очищенную от окалины и обезжиренную уайт-спиритом, наносят испытуемый материал способом, указанным в технических условиях. После высыхания пленки пластинку плотно прижимают к стержню и изгибают пленкой вверх на 180° вокруг стержня диаметром 20 мм. Изгибание производят плавно в течение 2–3 с. Если после изгибания на пленке не образуются трещины и отслаивание, производят изгибание пластинки в другом месте вокруг стержня с диаметром 15 мм, затем в новом месте вокруг стержня диаметром 10 мм, и так до тех пор, пока на пленке не будут обнаружены трещины или отслаивание, видимые в лупу четырехкратного увеличения.
Прочность пленки при изгибе выражается минимальным диаметром стержня, на котором лакокрасочное покрытие осталось неповрежденным.
Определение прочности лакокрасочных пленок на изгиб производится с помощью прибора ШГ-5.
Испытание эластичности по Эриксену заключается в постоянном вдавливании в металлическую пластину с лакокрасочным покрытием шаровидного пуансона. Эластичность покрытия в данном случае определяется степенью растяжения пленки лакокрасочного материала, нанесенного на металл.
Критерием эластичности считается глубина вытяжки подложки (в мм), при которой происходит разрыв пленки на наружной стороне пластины. Если пленки очень эластичные, пластины часто разрушаются раньше самой пленки.
Определение прочности пленки при ударе. Этот показатель лакокрасочных пленок характеризует также эластичность покрытий при мгновенном приложении силы. Метод определения прочности пленок при ударе основан на деформации металлической пластины с нанесенным на нее лакокрасочным материалом при свободном падении груза на пластинку.
Для определения прочности пленки используют приборы У-l и У-2.
Прочность (Дж, или кгс/см) пленки при ударе выражает максимальную высоту (см), с которой на пластину падает груз массой 1 кг при нормальном ускорении свободного падения, не вызывая при этом механических разрушений (трещин, смятия, отслаивания). За результат испытания принимают среднее арифметическое трех измерений, проводимых последовательно на разных участках образца.
Определение толщины покрытий. Известны разные способы определения толщины как свободной пленки, так и покрытия на подложке – от простого измерения микрометром до применения сложных оптических и магнитных приборов. Наиболее распространено определение толщины покрытий магнитными методами, так как они дают возможность определять толщину лакокрасочного покрытия на любом предмете (из ферромагнитных металлов) без нарушения целостности покрытия.
Для измерения толщины лакокрасочных покрытий применяют измеритель толщины ИТП-1. Принцип действия прибора основан на изменении силы притяжения магнита к ферромагнитной подложке в зависимости от толщины немагнитной пленки. Сила притяжения выражается удлинением пружины на передвижной шкале. Зависимость силы притяжения магнита от толщины пленки указывается в номограмме, предназначенной для перевода показаний шкалы измерителя. За результат измерения принимают среднее арифметическое пяти измерений.
В последнее время разработано много различных приборов для определения толщины лакокрасочных покрытий, основанных на магнитном способе.
Определение степени блеска. Для установления класса покрытий прежде всего измеряют блеск – различными методами, оптическими (фотометры) и фотоэлектрическими приборами. Сущность метода определения блеска лакокрасочных покрытий заключается в измерении фототока, возбуждаемого в фотоприемнике под действием пучка света, отраженного от поверхности испытуемого покрытия. Метод обеспечивает количественную оценку блеска покрытий. Блеск лакокрасочных покрытий выражают в процентах в соответствии с показаниями шкалы прибора.
Измерение блеска лакокрасочных покрытий производят с помощью фотоэлектрического блескомера ФБ-2 или другого прибора этого типа, основанного на бескомпенсационной схеме, т. е. позволяющего отсчитывать результат испытания непосредственно по шкале прибора.
Для измерения блеска лакокрасочных покрытий фотоэлектрическим методом в качестве подложки применяют стеклянные пластинки, подготовленные для нанесения лакокрасочных материалов. Минимальные размеры поверхности покрытий для замера блеска – 40х60 мм. Образцы лакокрасочных покрытий, подготовленные к замеру блеска, должны иметь ровную, гладкую и однородную поверхность, без припусков, потеков, морщин, посторонних включений и механических повреждений. Замеры производят на горизонтальной поверхности. Величину блеска образца определяют на различных участках его поверхности.
