Методы определения адгезионной прочности покрытий

Адгезия – способность лакокрасочных покрытий к прочному сцеплению с окрашиваемой поверхностью.

Прочность адгезионного соединения лакокрасочных покрытий с твердыми недеформируемыми подложками обусловлена как силами межмолекулярного взаимодействия, так и силами главных химических валентностей.

От величины адгезии зависят механические и защитные свойства покрытий.

Перед определением адгезии покрытия, подготовленное в соответствии со стандартным или техническими условиями на испытуемыё лакокрасочный материал, должно быть выдержано после холодной сушки в течение 48 часов, а после горячей – не менее 3 ч. Расхождение в толщине пленки не должно превышать 5 мкм при замере толщины не менее, чем в двух участках поверхности испытуемого образца.

Для определения адгезии существуют 3 стандартных метода: метод решетчатых надрезов, метод параллельных надрезов с применением липкой ленты и количественный метод отслаивания. (Материалы лакокрасочные. Метод определения адгезии. ГОСТ 15140-78, ИСО 2409).

Метод решетчатых надрезов

На подготовленном к испытанию покрытии при помощи бритвы или скальпеля делают по линейке на расстоянии 1…2 мм друг от друга не менее пяти параллельных и пяти перпендикулярных надрезов до подложки. При этом образуется решетка из квадратов одинакового размера:

11 мм – для покрытий толщиной менее 60 мкм;

22 мм – для покрытий с большей толщиной.

После нанесения решетки поверхность покрытия очищают кистью от отслоившихся кусочков пленки и оценивают адгезию по 4-х бальной шкале:

1 балл – высшая оценка, при гладких краях надрезов и отсутствии отслоившихся кусочков покрытия;

2, 3 и 4 балла – при отслаивании покрытия соответственно до 5, 35 и свыше 35 % поверхности с каждой решетки.

иногда 5 баллов – любая степень отслаивания, которую нельзя классифицировать по 4 классу.

За результат принимают средний балл, полученный при испытании не менее 2-х параллельных образцов и на трех участках поверхности каждого из образцов.

Международный стандарт ИСО 2409 устанавливает метод адгезии лакокрасочных покрытий при прорезании их насквозь до подложки. Данный метод позволяет оценить устойчивость к расслаиванию многослойных покрытий.

Метод не подходит для покрытий общей толщиной более 250 мкм или текстурированных покрытий.

Надрезы производят режущим инструментом при помощи шаблона с направляющими прорезями. Число надрезов в каждом направлении решетки должно быть равно шести. Расстояние между надрезами в каждом направлении должны быть одинаковыми. ИСО 2409 устанавливает следующий диапазон расстояний между надрезами (табл. 5.3).

Испытание должно быть выполнено, по крайней мере, на трех различных участках поверхности образца.

Таблица 5.3

Расстояние между надрезами по ИСО 2409

Толщина покрытия, мкм	Расстояние между надрезами, мм	Характеристики подложки
0-60	1	Твердая (металл)
0-60	2	Мягкая (дерево, штукатурка)
61-120	2	Твердая, мягкая
121-150	3	Твердая мягкая

Метод параллельных надрезов с использованием липкой ленты

На испытуемый образец с покрытием наносится 5 параллельных надрезов через 1 мм. Перпендикулярно надрезам накладывают клейкую полоску полиэтиленовой ленты размером 10100 мм, один конец которой оставляют неприклеенным.

Быстро отрывают ленту от покрытия и оценивают адгезию.

1 балл – края надрезов гладкие;

2 балла – незначительное отслаивание n_к (не > 0,5 мм);

3 балла – отслаивание покрытия целыми полосами.

Окончательный результат записывают в виде:

балл по методу решетчатых надрезов

1 ₁

балл по методу параллельных надрезов

Существуют приборные методы, с помощью которых также можно определять адгезию (ГОСТ 15140-78, ИСО4624). Международный стандарт ИСО-4624 распространяется на метод оценки адгезии однослойной или многослойной системы лаков, красок и относящихся к ним продуктов.

Сущность метода заключается в определении минимального разрывного напряжения, необходимого для отделения или разрыва покрытия в направлении, перпендикулярном окрашиваемой поверхности.

Рис. 5.6. Пример устройства для испытания прочности при отрыве

1 – держатель; 2 – соединение шаровой муфтой; 3 – цилиндр для испытания; 4 – покрытие; 5 – окрашиваемая поверхность

Адгезиометр ОР. Прибор измеряет адгезию лакокрасочных покрытий методом отрыва покрытия от основания (подложки), на которую оно нанесено. Прибор работает на принципе разрывной машины. Усилие отрыва определяется по шкале прибора в диапазоне от 1 до 50 кг или 100 кг и более. Деталь прибора “грибок” приклеивается к исследуемому покрытию клеем с известной и большей по величине адгезией, чем адгезия покрытия с подложкой. Усилие отрыва фиксируется по шкалам прибора и выражается в кг.

5.5. Специальные свойства покрытий

1) Электрические свойства:

- электропроводность обычно используется обратная величина –

- удельное сопротивление ρ = R ∙ S/h;

- диэлектрическая проницаемость;

- диэлектрические потери;

- электрическая прочность.

2) Теплофизические свойства:

- теплопроводность;

- теплоемкость;

- коэффициенты линейного и объемного теплового расширения.

Покрытия – хорошие теплоизоляторы. Их теплопроводность в 100…400 раз меньше теплопроводности стали и почти в 1000 раз меньше теплопроводности меди. Это обуславливает плохую теплопередачу через стенки окрашенных изделий, замедляет их нагрев.

5.6. Декоративные свойства покрытий

Под декоративными свойствами покрытий понимают способность материала при формировании пленки на изделии придавать ей заданный цвет и блеск (или матовость).

Цвет:

- колометрическая система МОК, система измерения цвета с помощью трех координат x, y, z;

- картотека цветов. Состоит из 9 групп карточек с накрасками разных цветов; каждой группе соответствует определенный цвет, обозна-ченный особым номером, например: красный (группа 1, номера 1…99); оранжевый (группа 2, номер 100…199) и т.д.

Красный 1; оранжевый 2; желтый 3; зеленый 4; синий 5; серый, белый, черный (группа 6); коричневый 7; защитный 8; прочие 9 (900…999).

Блеск – свойство лакокрасочных покрытий определенным образом отражать свет.

Блеск измеряют с помощью блескомеров с разной геометрией углов.

В зависимости от состояния поверхности покрытий измерение блеска проводится на блескомерах под разными углами падения светового потока: 20, 45, 60, 75 и 85⁰.

Покрытия с высоким блеском измеряют при геометрии угла 20⁰;

глянцевые – 45⁰ и 60⁰;

полуматовые – 75⁰;

матовые – 85⁰.

Стандартная методика измерения блеска на блескомере ФБ-2 под углом падение светового потока 45⁰ (ГОСТ 896-69. Материалы лакокрасочные. Фотоэлектрический метод определения блеска).

Международный стандарт ИСО 2813 распространяется на пигментированные лакокрасочные материалы и устанавливает метод определения блеска покрытий при трех углах измерения: 20⁰ (высокоглянцевые), 60⁰ (среднеглянцевые) и 85⁰ (низкоглянцевые).

Стандарт не распространяется на материалы, при нанесении которых образуются покрытия, обладающие металлическим эффектом.

Сущность метода заключается в измерении тока, возбуждаемого в фотоприемнике прибора под действием светового потока, отраженного от поверхности испытуемого покрытия.

Рис. 5.7. Принципиальная схема блескомера

G – источник света; L₁, L₂ – линзы; B – воспринимающая фиксирующая бленда; P – испытуемое покрытие; ε₁=ε₂ – угол падения и угол отражения;σ_в – воспринимающий угол зазора; σ_s – угол зазора (0,75±0,25⁰); I – изображение источника света

Меление – это разрушения декоративного вида покрытий, в результате которого на поверхности покрытия выделяются частицы пигмента и наполнителя.

Методами определения меления являются электромикроскопическим метод отпечатков, основанной на получении отпечатка мелящего слоя на специально подготовленной фотобумаге; меление может быть оценено по пятибалльной шкале: 1 балл – меление отсутствует; 5 – очень сильное, или визуальное помощью эталонов отпечатков.

Грязеудержание

Характеристикой внешнего вида ЛКП при эксплуатации в атмосферных условиях является их стойкость к воздействию атмосферной пыли и грязи – грязеудержание.

Стойкость покрытий к действию атмосферной пыли и грязи определяется в камерах искусственного загрязнения образцов. Оценка грязеудержания осуществляется по измерению коэффициента яркости до и после испытаний.