Контроль толщины непрозрачных лакокрасочных покрытий в производстве изделий из древесины
В статье представлен анализ действующих нормативно-технологических документов по контролю толщины непрозрачных лакокрасочных покрытий изделий из древесины и древесных материалов. Показаны трудности применения методики действующего стандарта для оценки толщины покрытий и пути решения вопросов по использованию методик международных доку- ментов.
The article presents an analysis of the existing regulatory process control documents thickness opa- que coatings for wood and wood materials. Showing the difficulties in applying the existing standard methodology to assess the thickness of coatings and solutions to questions on the use of techniques of international instruments.
Введение.Вопрос контроля толщины вы- сушенного лакокрасочного покрытия является актуальным в производстве столярно-строи- тельных изделий. Как определитель долговеч- ности эксплуатации изделий данный показатель является и экономической составляющей, по- скольку от оптимальной толщины покрытия бу- дет зависеть расход лакокрасочного материала и в конечном счете себестоимость и стоимость столярно-строительных изделий. В связи с этим в процессе изготовления столярно-строитель- ных изделий важно контролировать толщину высушенного лакокрасочного покрытия.
Основная часть.Для кого важен контроль данного показателя? В первую очередь для по- требителя, так как он заинтересован в большем сроке эксплуатации установленного столярно- строительного изделия. Также в этом имеют интерес и производители лакокрасочной про- дукции, так как они дают рекомендации своим потребителям, т. е. производителям столярно- строительных изделий, с каким расходом необ- ходимо наносить лакокрасочный материал, чтобы достичь оптимальной толщины высу- шенного покрытия, которое обеспечит защиту на установленный срок службы лакокрасочных покрытий. При рассмотрении действующего нормативного документа на оконные блоки СТБ 939-93 «Окна и балконные двери для зда- ний и сооружений» [1] обращает на себя вни- мание факт отсутствия нормирования тол- щины покрытия для оконной продукции из древесины. Но в то же время для такой продук- ции из алюминия рекомендуется в соответствии с п. 4.15.27 (СТБ 939–93) толщина анодно- окисной пленки не менее 20 мкм.
Анализ технологических нормативно-пра- вовых актов основных деревообрабатывающих предприятий показывает, что при нанесении
лакокрасочных материалов на столярно-стро- ительные изделия контролируется расход жидких материалов. Сравнение значений тол- щины высушенного покрытия, полученных расчетным путем по данным толщины сыро- го слоя и содержанию нелетучих веществ, за- явленных производителями лакокрасочной продукции, с толщинами, полученными опыт- ным путем, дает существенные расхождения. Это вызывает необходимость контроля тол- щин высушенных покрытий. Данный вид кон- троля осуществляется путем применения спе- циальной гребенки для определения толщины нанесенного сырого слоя лакокрасочных ма- териалов.
Действующий на сегодняшний момент ГОСТ 14644–86 «Детали и изделия из древеси- ны. Метод определения толщины непрозрач- ных покрытий» [2], по имеющимся сведениям, не применяется на деревообрабатывающих предприятиях Республики Беларусь. Причина такого положения заключается в следующем. Для того чтобы измерить толщину высушен- ного покрытия в соответствии с ГОСТом [2], необходимо иметь оптический угломер ГОСТ 11197–73 [3] для определения угла при верши- не сверла между главными режущими кром- ками (2φ). В зависимости от толщины покры- тия он должен быть либо 150°, либо 120°. Также необходимо иметь сверлильный станок, обеспечивающий вертикальное перемещение шпинделя к поверхности покрытия. Ну и, на- конец, микроскоп с измерительной линейкой. Дальнейшие действия по определению тол- щины предусматривают высверливание лунки в покрытии до появления древесины с диамет- ром не более 2 мм. Схема определения толщи- ны непрозрачных покрытий представлена на рис. 1.
132 ISSN 1683-0377. Òðóäû ÁÃÒÓ. 2014. № 2. Ëåñíàÿ è äåðåâîîáðàáàòûâàþùàÿ ïðîìûøëåííîñòü
Рис. 1. Схема измерения толщины непрозрачных покрытий с использованием отсчетного микроскопа МПБ-3:
1 – лакокрасочное покрытие; 2 – древесина
После измерения горизонтальных состав- ляющих проекций конуса лунки L1 и L2 по фор- муле (1) определяется толщина покрытия:
h = (L1 + L2) · e1 · ctgφ, (1)
где L1, L2 – длина горизонтальных проекций среза покрытий, мкм; e1– цена деления микро- скопа, мкм; φ – угол между главной режущей кромкой и осью вращения сверла.
Наш опыт показывает, что для получения качественно подготовленной лунки необходима большая методическая работа по оптимизации параметров сверла и режимов резания.
Ответы на эти вопросы остаются откры- тыми, так как в процессе апробации сверления лунок, резы на поверхности лакокрасочного покрытия оставались неудовлетворительными для того, чтобы определить толщину высушен- ного покрытия. Это связано с тем, что мы имеем дело с разноплотной системой: лакокрасочное покрытие, которое является эластичным ма- териалом, и далее твердую окрашиваемую поверхность – древесину. И, как результат, по- пытки получить качественный косой срез при различных режимах обработки не увенчались успехом.
В соответствии с СТБ ГОСТ Р 51694–2001 (ISO2808–97) «Материалы лакокрасочные. Оп- ределение толщины покрытия» [4] согласно табл. 1 указанного стандарта под номером 5B, существует метод вырезки клина, который может осуществляться с применением сверла ГОСТ 14644–86 [2]. В то же время в соответ- ствии с этим пунктом реализуется метод вы-
резки клина с применением специального резца. И, что особенно важно, для реализации этого метода существует компактный прибор P.I.G. (Paint Inspection Gage). Общий вид прибора представлен на рис. 2.
Рис. 2. Общий вид прибора P.I.G.-202:
1 – регулировочный винт; 2 – державка с тремя резцами; 3 – окуляр микроскопа; 4 – искусственный источник освещения
Применение данного прибора регламенти- руется требованиями действующего норматив- ного документа DIN 50986:1979 «Measurement of coating thickness.Wedge cut method for measur- ing the thickness of paint sand related coatings» [5]. В комплектации данного прибора имеется три резца, устанавливаемые в специальную дер- жавку. Номер резца выбирается с учетом пред- полагаемой толщины покрытия (рис. 3).
Äåðåâîîáðàáàòûâàþùàÿ ïðîìûøëåííîñòü 133
I zUvOT8nMS7dVCg1x07VQUiguScxLSczJz0u1VapMLVayt+PlAgAAAP//AwBQSwMEFAAGAAgAAAAh AMHsTGHFAAAA2wAAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxEj91qAjEUhO8F3yGcQu80a0tFtkYRS6Eg 1Lr9uT5sTjdrNydLEtfVp28EwcthZr5h5sveNqIjH2rHCibjDARx6XTNlYKvz9fRDESIyBobx6Tg RAGWi+Fgjrl2R95RV8RKJAiHHBWYGNtcylAashjGriVO3q/zFmOSvpLa4zHBbSMfsmwqLdacFgy2 tDZU/hUHq0C3tPnZrT6K7cv71Ez23d5/l2el7u/61TOISH28ha/tN63g8QkuX9IPkIt/AAAA//8D AFBLAQItABQABgAIAAAAIQAEqzleAAEAAOYBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9U eXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAAjDGKTUAAAAkwEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAAMQEAAF9y ZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADMvBZ5BAAAAOQAAABIAAAAAAAAAAAAAAAAALgIAAGRy cy9waWN0dXJleG1sLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQDB7ExhxQAAANsAAAAPAAAAAAAAAAAAAAAA AJ8CAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABAD3AAAAkQMAAAAA "> 
| Nr. 3 |
| Nr. 2 |
а б
Рис. 3. Резцы, применяемые в приборе P.I.G.:
а – резец № 3; б – резец № 2
Так, для измерения толщины покрытий в диа- пазоне 0–200 мкм следует применять резец
№ 1, в диапазоне 0–1000 мкм – № 2, а для диа- пазона 0–200 мкм – № 3. Данные типы резцов будут отличаться углом заточки.
После формирования резов на покрытии измеряется горизонтальная составляющая косого среза при помощи измерительной шкалы (рис. 4) наблюдательной части данного прибора.
Рис. 4. Вид реза в окуляре прибора
Схема измерения по структуре покрытия представлена на рис. 5.
Толщина покрытия будет определяться по формуле (2):
– для реализации ГОСТ 14644–86 следует уточнить угол заточки режущих граней пласти- нок из твердого сплава сверл и оптимизировать параметры сверления для получения качест- венных срезов лунок в покрытиях;
– для гармонизации метода, изложенного в DIN 50986:1979, необходима метрологиче- ская аттестация прибора P.I.G. и разработка метода определения толщины отвержденных непрозрачных покрытий на основании из дре- весины и древесных материалов на указанном приборе.
| а¢ |
| б¢ |
| 1 |
| а |
| 2 |
| 3 |
| б |
| α |
Рис. 5. Измерение толщины непрозрачных лакокрасочных покрытий с применением прибора P.I.G.:
а – толщина поверхностного слоя лакокрасочного покрытия (краска); б – толщина последующего слоя лакокрасочного покрытия (грунтовка); а', б' – горизонтальные составляющие
среза покрытия на основе краски и грунтовки:
1 – финишное покрытие; 2 – грунтовка;
3 – древесина
Литература
1. Окна и балконные двери для зданий и со- оружений. Общие технические условия: СТБ 939-93. Введ. 21.12.1993. Минск: АП Белпро- ект, 1993. 32 с.
2. Детали и изделия из древесины и древес- ных материалов. Метод определения толщины непрозрачных покрытий: ГОСТ 14644–86. Введ. 28.03.1986. М.: М-во лесной, целлю- лозно-бумажной и деревообраб. пром-сти СССР, 1986. 9 с.
3. Угломер оптический. Технические усло- вия: ГОСТ 11197–73. Введ. 01.01.1970. М.: Гос- стандарт России, 1973. 10 с.
где
H(а + б) =b(а¢+ б¢) ×tga,
H(а + б)– толщина покрытия, мкм;
(2)
b(а¢+ б¢) –
4. Материалы лакокрасочные. Определение толщины покрытия: СТБ ГОСТ Р 51694–2001. Введ. 30.05.2001. Минск: Госстандарт Респ.
горизонтальная проекция среза лакокрасочного
покрытия, мкм; α – угол реза лакокрасочного покрытия, град.
Заключение.Таким образом, для развития метода контроля толщины непрозрачных лако- красочных покрытий изделий из древесины не- обходимо следующее:
Беларусь, 2001. 20 с.
5. Measurement of coating thickness; Wedge cut method for measuring the thickness of paints and related coatings: DIN 50986:1979. Введ. 01.03.1979. Germany: Deutsches Institut fur Nor- mung e.V. DIN Norm, 1979. 3 s.
Поступила 27.02.2014