Способ определения адгезии лакокрасочных покрытий

(51) 29 41/30 (2010.01) 29 41/52 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ покрытий наклеивание на лакокрасочные покрытия образцов из металлического диска надрезание лакокрасочных покрытий по периметру наклеенных дисков до поверхности образцов отрыв покрытия от поверхности образцов на разрывной машине фиксация зоны и вид разрушение в месте отрыва. При осуществлении способа опытные образцы с помощью подкладных плит закрепляют к крепежному элементу, а металлические диски,наклеенные на образцы, соединяют через блок с приемным бункером установки. Далее путем растяжения металлического диска производят отрыв покрытия от поверхности образцов в направлении,перпендикулярном плоскости покрытия и наклонном до 15 град. При этом растяжение металлического диска осуществляют равномерным вибрационным нагружением путем подачи груза с накопительного бункера по устройству для подачи в приемный бункер со скоростью 2-5 грамма/сек со временем испытания до отрыва металлического диска в интервале от 60 до 300 с, а величину силы растяжения, при которой произошел отрыв диска,определяют взвешиванием приемного бункера с грузом.(72) Машеков Серик Акимович Бекмуханбетова Шолпан Ахметбаевна Чумаков Евгений Васильевич Абилкайыр Алмас Ерубаев Ерлан Ауданбекович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Методы испытания адгезии защитных покрытий, ГОСТ 28574, 01.01.1991(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ АДГЕЗИИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к измерительным способам, в частности к способам для измерения силы адгезии многослойных лакокрасочных покрытий. Способ определения силы адгезии лакокрасочных покрытий методом прямого и наклонного отрыва включает подготовку металлической поверхности образцов к нанесению лакокрасочных покрытий нанесение лакокрасочных Изобретение относится к измерительным способам, в частности, к способам для измерения силы адгезии многослойных лакокрасочных покрытий. Известен способ определения силы адгезии лакокрасочных покрытий, включающий подготовку металлической поверхности образцов к нанесению лакокрасочных покрытий, нанесение лакокрасочных покрытий, наклеивание высокоадгезионных клеев на лакокрасочные покрытия образцов из металлического диска, отрыв покрытия от поверхности образцов в разрывном механизме с усилием не менее 30 Н (3 кгс) и фиксация зоны и вид разрушения в месте отрыва методы определения адгезии, ГОСТ 15140-78, дата введения 01.01.79. Измерение адгезии покрытий методом отрыва оптимально подходит для комплексной оценки качества подготовки поверхности изделий перед нанесением покрытия и оценке качества температурно-временного режима отверждения покрытия. Эффективность и точность измерения адгезии покрытии напрямую зависит от конструктивного исполнения и качества применяемых приборов для ее измерения. Однако для измерения покрытий требуется по конструкции сложная разрывная машина специального назначения,что затрудняет проведение испытания в лабораторных условиях при отсутствии данного механизма. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения силы адгезии лакокрасочных покрытий, включающий подготовку металлической поверхности образцов к нанесению лакокрасочных покрытий, нанесение лакокрасочных покрытий,наклеивание высокоадгезионных клеев на лакокрасочные покрытия образцов из металлического диска, отрыв покрытия от поверхности образцов в машине с механическим приводом (усилие до 1000 МПа) и со специальной шкалой и фиксация зоны и вид разрушения в месте отрыва методы испытания адгезии защитных покрытий, ГОСТ 28574, дата введения 01.01.91. Измерение адгезии покрытий последним методом также оптимально подходит для комплексной оценки качества подготовки поверхности изделий перед нанесением покрытия и оценке качества температурно-временного режима отверждения покрытия. Эффективность и точность измерения адгезии покрытий напрямую зависит от конструктивного исполнения и качества применяемых приборов для ее измерения. Однако для измерения адгезии покрытий требуется по конструкции сложная разрывная машина специального назначения, что затрудняет проведение испытания при отсутствии данного механизма. При этом сила измерителя должна при заданной скорости отклеивания работать по возможности без инерции, обеспечивая измерение нагрузки с погрешностью не более 1 от измеряемой величины. Зажимы для крепления образцов и дисков должны быть присоединены к неподвижной и подвижной частям машины так,чтобы они могли свободно устанавливаться под действием нагрузки. При этом продольная ось испытываемой дисков должна совпадать со средней линией зажимов и направления действия отклеивающей силы. Технической задачей является разработка способа определения силы адгезии в условиях,соответствующей условию эксплуатации изделий. Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является получение достоверных данных соответствующего эксплуатируемого изделия за счет простоты и надежности применяемой установки. Технический результат достигается тем, что в способе определения силы адгезии лакокрасочных покрытий методом прямого и наклонного отрыва,включающий подготовку металлической поверхности образцов к нанесению лакокрасочных покрытий, нанесение лакокрасочных покрытий,наклеивание на лакокрасочные покрытия образцов из металлического диска, надрезание лакокрасочной покрытии по периметру наклеенных дисков до поверхности образцов, отрыв покрытия от поверхности образцов на разрывной машине и фиксация зоны и вид разрушения в месте отрыва опытные образцы с помощью подкладных плит закрепляют к крепежному элементу, металлические диски, наклеенные на образцы, соединяют через блок с приемным бункером установки и путем растяжение металлического диска производят отрыв покрытия от поверхности образцов в направлении,перпендикулярном плоскости покрытия и наклонном до 15 град, при этом растяжение металлического диска осуществляют равномерным вибрационным нагружением путем подачи груза с накопительного бункера по устройству для подачи в приемный бункер со скоростью 2-5 грамма/сек со временем испытания до отрыва металлического диска в интервале от 60 до 300 с, а величину силы растяжения, при которой произошел отрыв диска,определяют взвешиванием приемного бункера с грузом. Способ осуществляют следующим образом Очисткой ручным или механизированным инструментом, пескоструйной либо дробеструйной обработкой, а также химическими способами(реагенты, абразивы и т. п.) производят подготовку металлической поверхности 5-ти образцовблизнецов размерами в плане 100 х 100 мм и толщиной не менее 0,1 мм. После подготовки поверхности жидкое лакокрасочное покрытие наносят на поверхность исследуемого образца с помощью специального оборудования при температуре 20 - 85 С под высоким давлением (200 - 600 кПа). При этом вид покрытия и грунта, число слоев, толщина,технология нанесения, время и условия твердения определяют согласно техническим требованиям для применяемых лакокрасочных материалов и проектного решения. Поверхность металлических дисков высотой 10 мм и диаметром от 5 до 15 мм, предназначенных для 2 наклеивания выравнивают и очищают от ржавчины,термических окислов, масел и др. По окончании срока выдержки готовых образцов на лакокрасочные покрытия образцов приклеивают высокоадгезионными клеями металлические диски. Лишний клей устраняют, прежде чем он затвердеет. После отверждения клея лакокрасочные покрытия надрезаются до основания по периметру металлических дисков. Величину адгезии каждой системы покрытия определяют по результатам испытания. Необходимо отметить, что при отрыве диска по клею испытание необходимо повторить с использованием другого склеивающего состава с более высокими адгезионными свойствами. Крепление опытных образцов с помощью подкладных плит позволяет устойчиво закрепить к крепежному элементу образцы. Соединение металлических дисков, наклеенных на образцы,через блок с приемным бункером установки позволяет произвести путем растяжения металлического диска отрыв покрытия от поверхности образцов по конструкции простой испытательной установки. Растяжение металлического диска до отрыва от покрытия,нанесенного на поверхность образцов в направлении,перпендикулярном плоскости покрытия и наклонном до 15 град способствует получению соответствующих достоверных данных эксплуатируемого изделия по измеряемой силе адгезии. Растяжение металлического диска до отрыва от нанесенного покрытия на поверхность образцов в направлении наклонном выше 15 град затрудняет проведение испытании и усложняет конструкцию установки для испытания. Получению достоверных соответствующих данных эксплуатируемого изделия по измеряемой силе адгезии также способствует растяжению металлического диска равномерным вибрационным нагружением путем подачи груза с накопительного бункера по устройству для подачи в приемный бункер со скоростью 2-5 грамма/сек со временем испытания до отрыва металлического диска в интервале от 60 до 300 с. При этом подача груза в приемный бункер со скоростью 2-5 грамма/сек обеспечивает относительно постоянную вибрационную нагрузку на покрытие при испытании, в связи с чем такое приложение нагрузки идеально подходит для контроля и испытания эксплуатационной адгезии покрытий изделий на плоских образцах. Растяжение металлического диска равномерным вибрационным нагружением путем подачи груза с накопительного бункера по устройству для подачи в приемный бункер со скоростью меньше 2 грамма/сек увеличивает время испытания и не создает соответствующую нагрузку эксплуатируемого изделия, а более 5 грамма/с - не позволяет получать достоверные данные и вибрационными силами равномерно нагружать приемный бункер, так как при обработке данных точно не определяется сила растяжения (вес груза), при которой произошел отрыв диска. Растяжение металлического диска со временем испытания до отрыва меньше 60 с не позволит получить достоверных данных, так как во время испытания требуется подавать груз со скоростью больше 5 грамм/с, а более 300 с - требуется подача груза со скоростью меньше 2 грамм/с. Взвешивание приемного бункера с грузом, при которой произошел отрыв диска, позволяет по весу приемного бункера с грузом точно определить вибрационную силу адгезии лакокрасочных покрытий. Пример. Заготовку размером 2150500 мм из стали 08 кп подавали в клеть лабораторного стана и прокатали с обжатиями е 30, 30, 20, 15, 10 . Произвели подготовку поверхности прокатанных полос по следующей технологии 1. Обезжиривание поверхности водными раствором , содержащий специальную добавку (ПАВ) 2. Удаление окалины, ржавчины и других продуктов коррозии с поверхности путем травления в течение 20 - 30 мин 18-20 -ной НС 1 (при 30 40 С), содержащими 1 - 3 ингибитора кислотной коррозии 3. Нейтрализация в ванне с раствором фосфорной кислоты (концентрация фосфорной кислоты 8,5 - 9,0 г/л) 4. Пассивирование путем нанесения раствора двухромовокислого натрия (3-5 г/л) волосяными щетками при температуре70-80 С. Продолжительность обработки 1-3 мин 5. Промывка в ванне с проточной водой при температуре 50 - 70 С и сушка на воздухе. После подготовки поверхности жидкое лакокрасочное покрытие нанесли на поверхность исследуемого листа с помощью ручного пневматического пистолетообразного краскораспылителя при температуре 40 - 85 С под высоким давлением (200 - 600 кПа) очищенного воздуха. Для определения силы адгезии лакокрасочных покрытий из прокатанных и нанесенных покрытий листов вырезали 60 образцов-близнецов размерами в плане 100100 мм и толщиной 0,1 мм для испытания на растяжения. Поверхность металлических дисков высотой 10 мм и диаметром 10 мм, предназначенных для наклеивания, выровняли и очистили от ржавчины,термических окислов, масел и др. На лакокрасочные покрытия образцов приклеили эпоксидным клеем металлические диски. Лишний клей устраняли, прежде чем он затвердевал. После отверждения клея лакокрасочные покрытия надрезали до основания по периметру металлических дисков. Величину адгезии каждой системы покрытия определяли по результатам испытания проведенной по следующей технологии. Опытные образцы закрепляли в установке (фиг. 1 и 2, конструкция установки разработана нами). Металлические диски, наклеенные на образцы,соединяли через блок с приемным бункером установки. Нагружение осуществляли равномерно 3 со скоростью 1 грамм/с, 2 грамм/с, 3 грамм/с, 4 грамм/с, 5 грамма/с и 6 грамм/с. При этом растяжение металлического диска до отрыва от покрытия, нанесенного на поверхность образцов осуществляли в направлении, перпендикулярном плоскости покрытия (30 образцов) и наклонном 15 град (30 образцов). Величину силы растяжения, при которой произошел отрыв диска, определяют взвешиванием приемного бункера с грузом. Фиксировали зону и вид разрушения в месте отрыва диска и определяли площадь отрыва. Обработка результатов испытания производили следующим образом. При отрыве покрытия от металлической поверхности величину адгезии , Н/мм 2,вычисляли по формуле/ ,,где- значение силы, при которой произошел отрыв, Н А - площадь отрыва, мм 2 Р-вес приемного бункера с грузом, кгс- ускорение свободного падения, 9,80665 м/с 2 . При обработке результатов испытаний,полученных на 60 образцах-близнецах, исключали экстремальные значения и определяли среднеарифметическое значение по оставшимся образцам. Результаты,отличающиеся от среднеарифметической величины более чем на 15 считали недействительными. Результаты испытания приведены в таблице. Таблица Результаты испытаний Показатели Скорость подачи груза 1 грамм/с 2 грамм/с 3 грамм/с 4 грамм/с 5 грамма/с 6 грамм/с Растяжение металлического диска до отрыва от покрытия, нанесенного на поверхность образцов по направлению, перпендикулярной к плоскости покрытия Время 576 294 185 98 58 35 испытания Средняя 223,91 237,56 254,65 273,76 293,34 356,34 величина адгезии, , Па Растяжение металлического диска до отрыва от покрытия нанесенных на поверхность образцов по направлению наклонной 15 град к плоскости покрытия Время 562 289 165 83 52 40 испытания Средняя 203,99 217,73 222,84 243,92 268,63 342,45 величина адгезии, Н/мм 2 Проанализировав результаты исследования, образцов из металлического диска, надрезание сделали следующие выводы, - уменьшение скорости лакокрасочного покрытия по периметру наклеенных подачи до 1 грамм/с приводит к увеличению дисков до поверхности образцов, отрыв покрытия от времени испытания (см. таблицу), при этом поверхности образцов на разрывной машине и вибрационная нагрузка не создается фиксация зоны и вид разрушения в месте отрыва- увеличение скорости подачи груза до 6 грамм/с отличающийся тем, что опытные образцы с приводит к завышению средней величины силы помощью подкладных плит закрепляют к адгезии, приводящей к отрыву лакокрасочной крепежному элементу, металлические диски,покрытий (см. таблицу) наклеенные на образцы, соединяют через блок с- наиболее одинаковые и достоверные данные приемным бункером установки и путем растяжения по силе адгезии получаются при испытании со металлического диска производят отрыв покрытия скоростью подачи груза равной 2-5 грамм/с (см. от поверхности образцов в направлении,таблицу). При этом образец с покрытием перпендикулярном плоскости покрытия и испытывает вибрационную нагрузку, наклонном до 15 град, при этом растяжение соответствующую периоду эксплуатации изделия. металлического диска осуществляют равномерным вибрационным нагружением путем подачи груза с накопительного бункера по устройству для подачи в ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ приемный бункер со скоростью 2 - 5 грамма/сек Способ определения силы адгезии со временем испытания до отрыва металлического лакокрасочных покрытий методом прямого и диска в интервале от 60 до 300 с, а величину силы наклонного отрыва, включающий подготовку растяжения, при которой произошел отрыв диска,металлической поверхности образцов к нанесению определяют взвешиванием приемного бункера с лакокрасочных покрытий, нанесение лакокрасочных грузом. покрытий, наклеивание на лакокрасочные покрытия Верстка Косалиева Б. Корректор Мадеева П.А. 4