Способ определения адгезионной прочности лакокрасочных покрытий
METHOD FOR DETERMINING THE ADHESION STRENGTH OF PAINT AND VARNISH COATINGS

Изобретение относится к области физики, а именно к исследованию материалов механическими способами - определение адгезионной прочности лакокрасочных покрытий.
Лакокрасочные покрытия, в зависимости от условий, эксплуатации должны обладать определенным набором свойств. Наиболее значимое свойство покрытия, от которого зависит долговечность покрытия - адгезионная прочность.
Существующие методы определения адгезионной прочности лакокрасочных покрытий, в основном, являются неточными и чаще всего дают необъективное представление о силе сцепления покрытия с подложкой, в связи с этим, в некоторых случаях проблематично провести сравнительные испытания. Также известные методы определения адгезии, не являются универсальными, и не предназначены для определения адгезии к любому типу подложки, вне зависимости от типа материала и его деформативных свойств.
Известен метод отслаивания в соответствии с ГОСТ 15140-78 «Материалы лакокрасочные. Метод отслаивания». Сущность метода заключается в определении адгезии отслаиванием гибкой пластинки от армированного стеклотканью покрытия и измерении необходимого для этого усилия. К недостаткам метода относятся низкая точность, высокая трудоемкость при проведении испытаний и невозможность определения адгезии к различным типам подложки.
Известен метод в соответствии с ГОСТ 32299-2013 «Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом отрыва». Суть заключается в определении адгезии методом отрыва лакокрасочных покрытий (одно-, многослойных покрытий или системы покрытий), нанесенных на различные окрашиваемые поверхности. Используют разные способы определения адгезии в зависимости от материала, например тонкий металл, пластмасса и дерево, или жесткой, например бетон, металлические пластинки. Результатом испытания является усилие отрыва, необходимое для нарушения адгезии или когезии в испытуемом покрытии. Возможно также смешанное разрушение адгезия/когезия.
Данный метод, на настоящий момент, является одним из наиболее информативных, однако, вне зависимости от типа применяемой установки, является неточным. Получаемые данные зависят от типа применяемого клея, условий его высыхания и от равномерности высыхания клея по площади заготовки.
Известен способ определения адгезии цементного камня к полиэтиленовой пленке заявка №2021124503, принятый за прототип. Сущность способа заключается в определения адгезии отвержденного цементного раствора к полимерному материалу выдергиванием вдоль оси пленки под углом 90° к образцам из цементного массива.
К недостаткам данного способа относится невозможность определения адгезии лакокрасочных покрытий.
Техническая задача заключается в повышении точности и снижении трудоемкости при определении адгезионной прочности лакокрасочных покрытий.
В результате решения технической задачи разработан способ определения адгезионной прочности лакокрасочных покрытий, осуществляемый на базе известного (заявка №2021124503). Адгезионная прочность лакокрасочного покрытия к подложке определяется путем ее выдергивания из образца покрытия под углом 90°, вдоль оси подложки.
Техническая задача достигается за счет применения устройства для испытания адгезионной прочности лакокрасочных покрытий. Применение установки позволяет проводить испытания с участием двух объектов подложка - лакокрасочное покрытие. Исключение дополнительных объектов в процессе испытания (клей, армирующее покрытие и др.) позволяет проводить испытания более приближенные к эксплуатационным условиям, что повышает их точность, отсутствие дополнительных объектов снижает трудоемкость проведения испытаний. Отличительной особенностью данного способа является применение ячейки с лакокрасочным покрытием, в котором зафиксирована испытываемая подложка, отрываемая при проведении испытания из ячейки вдоль оси стойки под углом 90 градусов к основанию.
Предлагаемый способ осуществляется при помощи устройства для определения адгезионной прочности лакокрасочных покрытий: фиг. 1 - вид сбоку, фиг. 2 - вид спереди, фиг. 3 - вид сверху, фиг. 4 - ячейка с лакокрасочным покрытием и подложкой (основание - 1, передвижная платформа - 2, стойка - 3, отрывной механизм - 4, лазерный уровень - 5, зажимной механизм - 6, направляющая - 7, датчик измерения силы - 8, фиксатор - 9, ячейка с лакокрасочным покрытием - 10, подложка - 11).
Устройство состоит из основания 1 на котором по центру зафиксирована передвижная платформа 2. С одной стороны от передвижной платформы 2, закреплена стойка 3 с отрывным механизмом 4. С обратной стороны платформы от стойки 3 и в одной из боковых частей установлен лазерный уровень 5. В центре передвижной платформы 2 установлен зажимной механизм 6, для установки ячейки с лакокрасочным покрытием 10. К отрывному механизму 4 стойки 3 закреплен за счет направляющей 7 датчик измерения силы 8. В нижней части датчика измерения силы 8 установлен фиксатор 9 для зажима испытываемой подложки 11.
Порядок работы с устройством: в зажимной механизм 6 устанавливается подложка 11 с лакокрасочным покрытием 10 и свободный ее край фиксируется за счет втулки через отверстие в зажимном механизме 6 и подложке 11. За счет вертикального перемещения отрывного механизма 4 по стойке 3 и горизонтального перемещения направляющей 7, фиксатор 9 подводится к верхней части испытываемой подложки 11 и захватывается за верхнюю его часть. За счет вращения винта отрывного механизма 4, перпендикулярно основанию 1, происходит процесс отрыва подложки 11 из ячейки с лакокрасочным покрытием 10. Контроль отрыва вдоль оси стойки под углом 90 градусов к основанию 1 осуществляется за счет лазерных уровней 5.
Подготовка к испытаниям, их проведение и оценка результатов:
- Для испытаний готовят не менее 3 одинаковых образцов лакокрасочного покрытия в ячейках. Сразу после наполнения ячейки, в лакокрасочный материал погружается испытываемая подложка на глубину 10 мм. (толщина подложки должна быть одинаковая в рамках одного эксперимента) и фиксируется в положении перпендикулярном основанию ячейки с лакокрасочным материалом, до его полного высыхания. Размер ячейки должен быть таким, чтобы от краев подложки до стенок и основания ячейки расстояние было не менее 5 мм. Ячейка для лакокрасочного покрытия выполнена таким образом, что в верхней ее части расположена закрывающаяся крышка с отверстием по центру, через которое подложка устанавливается в лакокрасочное покрытие. Наличие отверстия позволяет сохранять равномерное положение подложки под углом 90 градусов к основанию ячейки до окончания полимеризации лакокрасочного покрытия и в момент проведения испытания обеспечит полноценный отрыв подложки от покрытия.
- Высохший образец покрытия с подложкой устанавливают на устройство и испытывают в соответствии с описанием выше.
- За результат адгезионной прочности лакокрасочного покрытия принимают максимальное усилие в момент отрыва подложки от лакокрасочного покрытия. За значение адгезии лакокрасочного покрытия к подложке принимают среднее арифметическое трех измерений, вычисленное с погрешностью 0,01 МПа.
Прочность при отрыве σ, МПа, рассчитывают по формуле
где F - разрывное усилие, Н;
А - площадь контакта подложки с лакокрасочным покрытием, мм.
Данный способ является универсальным, за счет того, что возможно испытывать различные типы лакокрасочных покрытий с различными подложками вне зависимости от типа материала подложки и его деформативных свойств. Таким образом, возможно оценивать адгезионную прочность покрытий, применяемых в различных отраслях промышленности.