Показники якості лаків та фарб
Перед дослідженням фарбу розмішують і визначають масову частку нелетких речовин, рН, умовну в'язкість, морозостійкість. Для визначення інших показників фарбу розбавляють питною водою із жорсткістю (1/2 СаСl2) не більше 0,003 моль/дм3, конденсатом або дистильованою водою за ГОСТ 6709 до в'язкості 20-30 с за віскозиметром типу ВЗ-246 (або ВЗ-4) з діаметром сопла 4 мм при температурі (20,0±0,5)°С, фільтрують через сітку № 1 за ГОСТ 6613 і наносять пневматичним розпиленням на підготовлені пластинки.
Колір, зовнішній вигляд, здатність до змивання плівки фарби, стійкість плівки фарби до статичного впливу води визначають на дерев'яних пластинках розміром (50±1)х(100±1) мм і товщиною 5-6 мм, умовну світлостійкість - на папері для креслення за ГОСТ 597 розміром 100x200 мм, покривність і час висихання - на склі для фотографічних пластинок розміром 9х12-1,2 за ГОСТ 683.
При визначенні часу висихання фарбу наносять в один шар, при визначенні кольору, зовнішнього вигляду, здатності до змивання, умовної світлостійкості фарбу наносять у два шари. При визначенні стійкості до статичної дії води фарбу наносять у два шари на обидві сторони пластинки, а також на бічні сторони.
Визначення кольору та зовнішнього вигляду. Колір висушеної плівки лаку чи фарби визначають методом візуального порівняння з кольором відповідних зразків (еталонів) кольору "Картотеки" або контрольних зразків кольору при природному або штучному денному розсіяному світлі. Картотека еталонів являє собою набір карток, кожній з яких привласнено певний умовний номер. Картка являє собою еталон кольору, але не зовнішнього вигляду. Вона містить дві намазки: матову та глянцеву. Зовнішній вигляд висушеної плівки визначають візуально при природному або штучному денному розсіяному світлі.
Наявність механічних домішок (сорність) у продукції визначається візуально. У склянку місткістю 200 см3 за ГОСТ 25336-82 з безбарвного скла поміщають пробу продукції та розглядають пробу в минаючому світлі.
За зовнішнім виглядом покриття поділяються на 7 класів (І-VІІ), кожний з яких характеризується блиском поверхні та її якістю. Останнє визначається наявністю хвилястості, штрихів (рисок), шагрені, сторонніх включень тощо. Ступінь блиску поверхні оцінюють зазвичай у відсотках за допомогою приладу ФБ-2 (таблиця 1).
Таблиця 1
Ступінь блиску поверхні і клас
| Ступінь блиску покриття, % | Клас | |
| Високоглянсові (ВГ) Глянсові (Г) Напівглянсові (ПГ) Напівматові (ПМ) Матові (М) Глибокоматові (ГМ) | Більше 60 50—59 37—49 20-36 4—19 Не більше 3 | І, ІІ І, ІІ ІІ, ІІІ, VI II, III, IV, V, VII І, ІІ, III, IV, V, VI, VII II, III |
Визначення рН фарби.Фарбу наливають у склянку місткістю 50 дм3, ретельно промиту дистильованою водою, і визначають рН за допомогою рН-метру або лакмусового паперу. Нову склянку необхідно заздалегідь обробити гарячим розчином соляної кислоти, а потім ретельно промити дистильованою водою.
Розливнормується стандартами переважно для лаків. Розлив або здатність до розтікання є важливим показником і залежить від в'язкості. Визначається розлив за часом зникнення штрихів від кисті. Методика визначення цього показника наступна.
На скляну пластинку розміром 90 x 120 мм наносять кистю випробуваний матеріал, розподіляючи його на поверхні уздовж та поперек. Потім, глибоко занурюючи кисть у поверхню з нанесеним покриттям, проводять смугу та віднімають кисть від поверхні. У цей момент включають секундомір. Час, який пройшов на повне зникнення штрихів до отримання рівної поверхні, характеризує розлив. При задовільному розливі штрихи зникають за 10 хвилин, при вповільненому - за 10-15 хвилин, при незадовільному - більше 15 хв.
Визначення умовної в'язкості різними віскозиметрами здійснюється за ГОСТ 8420-74.
Визначення умовної в'язкості віскозиметром типу ВЗ-1. У ванну віскозиметра наливають воду для підтримки температури випробуваного матеріалу 20 ± 0,5 0С, закривають сопло стрижнем і у внутрішній резервуар наливають випробуваний матеріал до рівня гострої частини гачків; за допомогою гвинтів штатива віскозиметр установлюють так, щоб всі три вістря гачків перебували в одній площині та були ледь помітні на поверхні випробуваного матеріалу.
Внутрішній резервуар закривають кришкою, в отвір якої вставляють термометр, під сопло віскозиметра ставлять мензурку. Після підняття бульбашок повітря на поверхню випробуваного матеріалу і при його температурі 20 ± 0,5 0С швидко виймають стрижень, одночасно з появою випробуваного матеріалу із сопла віскозиметра, включають секундомір. Коли випробуваний матеріал у мензурці досягне точно рівня мітки 50 мл, секундомір зупиняють і відраховують час витікання з погрішністю не більше 0,2 г.
Визначення умовної в'язкості віскозиметром типу ВЗ-4. Віскозиметр за допомогою гвинтів установлюють так, щоб його верхній край був у горизонтальному положенні. Під сопло віскозиметра ставлять посудину місткістю не менше 110 мл. Отвір сопла знизу закривають пальцями, у віскозиметр із надлишком наливають випробуваний матеріал, щоб утворився випуклий меніск над верхнім краєм віскозиметра. Надлишок матеріалу та бульбашки повітря, що утворилися, видаляють за допомогою скляної пластинки або палички, які зрушують по верхньому краї віскозиметра в горизонтальному напрямку. Потім відкривають отвір сопла та одночасно з появою випробуваного матеріалу із сопла включають секундомір. У момент першого переривання струменя випробуваного матеріалу секундомір зупиняють і відраховують час витікання з погрішністю не більше 0,2 с.
Визначення здатності до змивання.Перед проведенням випробування зубну щітку витримують у дистильованій воді протягом 10 хв., чашку для випарювання висушують у сушильному електрошафу при температурі (150+/-2)°С до постійної маси (розбіжність між результатами двох послідовних зважувань не повинне перевищувати 0,0005 г).
Пофарбовану пластинку розміщують у пристрої УДС (пристрій для визначення здатності до змивання), приводять щітку у рух, водночас включають секундомір і на верхню частину пластинки з бюретки протягом 30 с подають 25 дм3 води при температурі (20+/-2)°С. Змивну воду збирають у чашку для випарювання, що перебуває під пластинкою. Через 30 с щітку зупиняють і промивають її невеликими порціями води до повного видалення часток фарби. Всі промивні води збирають у ту ж чашку і випарюють на водяній бані або електроплитці до видалення води, потім чашку витримують у сушильній електрошафі при температурі (105+/-2)0С до постійної маси, прохолоджують в ексикаторі та зважують.
Стійкість фарби до статичного впливу рідин. На горизонтально розташовану пластину на відстані 20 мм від краю пластини наносять 10 краплин рідини (натрій хлористий за ГОСТ 4233-77, 3% розчин). Відстань між центрами крапель не повинна бути менше 20 мм.
Випробування проводять протягом 1 години за атмосферних умов при температурі повітря (20+/- 2)0С і відносної вологості (65+/-5)%. Після випробувань краплі видаляють. Пластини підготовлюють до огляду.
Зміна декоративних і захисних властивостей покриття визначають візуально. Під час огляду порівнюють ділянку покриття, на якому була розміщена крапля, з ділянкою, що не піддавалася впливу рідини, і застосовують лупу 4х-кратного збільшення.
Лакофарбове покриття вважають стійким до статичного впливу рідини, якщо покриття після випробувань відповідає вимогам технологічного регламенту. При невідповідності одного із двох зразків вимогам, випробування повторюють на подвоєній кількості зразків.
Визначення морозостійкості фарби може здійснюватися двома способами.
Метод 1. Включають холодильну камеру і встановлюють у камері температуру мінус (40±2)°С. Вимірювальний осередок повністю заповнюють фарбою. До входу і виходу вимірювального осередку за допомогою стандартних роз’ємів приєднують кабель у комплект генератора. Вимірювальний осередок розміщують у холодильній камері та витримують протягом 2 годин. Потім включають генератор електромагнітних коливань відповідно з інструкцією для експлуатації і встановлюють частоту (800±1) МГц. За внутрішнім вимірником потужності встановлюють максимальну потужність генератора (дб), підключають до генератора сполучний кабель від вимірювального осередку і реєструють показання потужності генератора.
Морозостійкість фарби визначається як відношення різниці потужності генератора до і після підключення вимірювального осередку й об'ємної частки компонентів рецептури в лакофарбовому матеріалі, крім води.
Метод 2. Металеву банку до половини заповнюють фарбою, закривають кришкою і розміщують у холодильну камеру, де витримують її протягом 6 годин при температурі мінус (40±2)°С, після чого банку залишають на 18 годин при кімнатній температурі. Цикл повторюють п'ять разів.
Потім фарбу перемішують і візуально визначають стійкість її до коагуляції, рівномірно розподіляючи фарбу скляною паличкою по скляній пластинці (випробувальне скло). Фарбу, що не піддалася випробуванню на морозостійкість, також наносять на скляну пластинку (контрольне скло). Контрольне і випробувальне скло порівнюють між собою. Фарба вважається морозостійкою, якщо після п'яти циклів заморожування - відтаювання в тонкому шарі фарби не з'явилися тверді утворення.
Умовну світлостійкість визначають за ГОСТ 21903, метод 2. Із середньої частини трьох зафарбувань вирізають по одному зразку розміром 50x50 мм. Зразок розміщують на 24 години під лампу на відстані (250±5) мм від неї. Після витримки під лампою зразок перед проведенням вимірів витримують протягом 2 годин у темному місці при температурі (20±2)°С.
Покриття вважається світлостійким, якщо не відбулося суттєвих змін кольору і не знайдено дефектів поверхні плівки. Допускається незначне пожовтіння плівки.
Час і ступінь висихання визначаються відповідно ГОСТ 19007-73. На пластину із матеріалом, відступивши від кожного боку 1 – 2 см, накладають паперовий, а на нього гумовий диски. На середину гумового диска на 60 ± 2 с установлюють гирю відповідної маси. Якщо паперовий диск не прилипає до покриття, а поверхня під ним відповідає характеристикам, зазначеним у таблиці ГОСТу, то фіксують час, необхідний для досягнення ступеню висихання 3. За результат випробування приймають час у годинах або добі, необхідний для досягнення певного ступеня висихання нанесеного на пластинку матеріалу при товщині та умовах сушіння, встановлених технічними умовами. При цьому необхідний ступінь висихання вважається досягнутим, якщо із трьох паралельних визначень не менш двох відповідає характеристиці даного ступеня висихання.
Для визначення вологостілакофарбового матеріалу від середньої проби береться наваження 20 г, зважується з точністю до 0,01 г і висушується при температурі (100 ± 2)0С до постійної маси. Висушування вважається закінченим, якщо різниця між двома послідовними зважуваннями, зробленими через 30 хвилин одне після іншого, буде не більше 0,01 г. Вологість ЛФМ (W) у відсотках по масі визначають за формулою:
(1)
де m1 – наважка матеріалу, г; m2 – маса сухого залишку, г.
Зручність під час нанесення визначається випробуванням у процесі виготовлення зразка: під час нанесення лакофарбовий матеріал не повинен згортатися та тягтися за кистю або шпателем.
Твердість лаків і фарб визначають за допомогою маятникового приладу відповідно до ГОСТ 5233-67. Метод заснований на визначенні відношення часу загасання коливань маятника, встановленого на лакофарбовому покритті, до часу загасання того ж маятника, встановленого на пластині з також скла розміром 90 x120 мм.
Перед початком роботи роблять перевірку маятникового приладу по скляному числу-часу загасання коливань маятника, точки опори якого лежать на пластинці з фотоскла, від 50 до 20.
Величина скляного числа повинна бути 440 ± 5 секунд.
Попередньо кульки приладу ретельно протирають ватою, змоченою етиловим ефіром, чистим бензином або ацетоном, а потім сухою чистою марлею. Визначення роблять при температурі 20°С та відносної вологості повітря не більше 70%.
"Скляне число" і час загасання маятника від 5° до 2° на випробуваному лакофарбовому покритті визначають на маятниковому приладі відповідно до інструкції, прикладеної до нього. Величину твердості (Х) в умовних одиницях обчислюють за формулою:
, (2)
де Т - час загасання коливань маятника від 5° до 2° на випробуваному покритті, с; Т1 - час загасання коливань маятника від 5°до 2° на пластинці з фотоскла (скляне число), с.
За результати випробувань приймають середнє арифметичне із двох визначень, розбіжності між результатами яких не повинне перевищувати 3%.
Кожне повторне визначення твердості відбувається на новій ділянці пластинки.
Випробування покриттів на вигинання (еластичність плівки) проводять у відповідності до ГОСТу 6806-73 на пристрої, що являє собою панель, на якій розташовані 12 сталевих стрижнів (хромованих): 9 з них закріплені нерухомо, а 3 стрижні (верхній ряд) знімаються для установки стрижнів іншого діаметра. Довжина робочої частини стрижня 55 мм, стрижні з 1 по 4 смужки, закруглені нагору, з діаметром закруглення 1-4 мм. Стрижні з 5 до 12 циліндричні з діаметром відповідно дорівнюють 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20 мм. Замість стрижнів діаметром 15, 16, 20 мм при необхідності встановлюють стрижні діаметром: 25, 30, 35, 45, 50 мм.
Пристрій кріплять до столу двома струбницями.
Випробувану продукцію наносять на пластини (із чорної полірованої жерсті або з алюмінієвих листів товщиною 0,25 -0,30 мм, шириною 20-50 і довжиною 100-150 мм) за допомогою кисті у напрямку довжини пластини.
Висушене покриття витримують перед випробуванням у відповідності з режимом, зазначеним у стандартах на випробуваний матеріал. Випробування проводять на 3-х паралельних зразках при температурі 20 ± 2°С й відносні вологості повітря 65 ± 5%.
Пластину накладають на стрижень найбільшого діаметра покриттям назовні, щільно притискаючи її до стрижня, плавно згинають протягом 1-2 сек. на 1800 навколо стрижня. Потім покриття у місці вигину розглядають у лупу на наявність тріщин і відшаровування; якщо ці дефекти відсутні, то роблять згинання пластини в іншому місці, переводячи послідовно від стрижня більшого діаметра до меншого до тих пір, поки не будуть виявлені вищевказані дефекти, які видимі в лупу при 4 та 10 кратному збільшенні. Якщо в стандарті на лакофарбовий матеріал передбачений один певний діаметр стрижня, то випробування на вигинання проводять на цьому стрижні.
За результат випробувань приймається мінімальний розмір стрижня в мм, на якому покриття залишилося не ушкодженим, при цьому результат випробувань повинен збігатися не менш, ніж для 2-х зразків. Дефекти покриття на відстані 3-5 мм від краю в увагу не приймаються.
В навчальній лабораторії при відсутності описаного пристрою визначення міцності на вигинання можна проводити за шкалою гнучкості (ШГ), що має стрижні діаметром 20, 15, 10, 5, 3, 1 мм; техніка визначення аналогічна.
Міцність плівок при ударі визначається за ГОСТ 4765-73.
Випробування проводять при температурі 20 ± 2°С і відносної вологості повітря 65 ± 5%.
Для випробування використовують прилад марки У-1А, що складається зі станини, запресованої у неї ковадло, двох стійок, скріпленої траверсами, бойка з кулькою, що направляє труби з вільно падаючим вантажем масою в 1 кг, пристосуванням для утримання та скидання вантажу.
Це пристосування складається з корпусу, стопору, стопорного гвинту, кнопки та вказівної стрілки. Вантаж вільно переміщується всередині напрямної труби й встановлюється на будь-якій висоті стопорним пристроєм.
Напрямна труба має від 0 до 50 см для відліку висоти установок вантажу.
Випробуваний матеріал наносять на пластину з листової сталі товщиною 1,5 мм, 0,9 мм або сплавів типу дюралюмінію товщиною 1,5 мм розміром 90x120 мм і висушують.
Пластину поміщають покриттям нагору на ковадло та пластинка повинна щільно прилягати до поверхні ковадла.
Ділянка пластини, що піддається удару, повинна відстояти від країв пластини та від центрів інших ділянок, що піддаються удару раніше.
Вантаж піднімають за допомогою стопорного пристрою, встановлюють на певній висоті, а потім натисканням на кнопку звільняють вантаж, якій вільно падає на бойок.
Бойок видає удар пластинці, що лежить на ковадлі. Після удару вантаж піднімають, виймають пластинку і розглядають покриття через лупу з 4 або 10-ти кратним збільшенням на наявність тріщин, вм’ятин та відшаровування.
При відсутності цих дефектів випробування повторюють, збільшуючи висоту на 2-10 см до тих пір, поки не виявиться руйнування плівки при ударі. Повторні випробування проводять на новій ділянці. При цьому, на кожній встановленій висоті визначення проводять не менш 3-х раз. Якщо величина міцності плівки при ударі вказана в стандартах, то вантаж встановлюється на задану величину.
Міцність плівки при ударі визначають як максимальну висоту в см, з якої падає вантаж масою в 1 кг, не викликаючи механічних руйнувань.
За результат випробувань приймають середнє арифметичне 3-х визначень, проведених послідовно на різних ділянках зразка.
Покривність фарби визначаємо за методом 1 ГОСТу 8784-75. Сутність методу полягає в нанесенні шарів лакофарбового матеріалу на скляну пластинку до припинення просвічування чорних і білих квадратів „шахівниці”, підкладеної під скляну пластинку.
Метод призначається для визначення покривності емалей і фарб на висушених і не висушених покриттях, а також пігментів на не висушених покриттях.
Апаратура та матеріали, які необхідні для проведення випробувань: пластинки скляні розміром 90 х120 мм, товщиною 1,2-1,8 мм, припускається застосування скляних пластин розміром 180 х 240 мм, на яких зафарбовується площа розміром 180х225 мм; пульверизатор, кисть, аплікатор або інше встаткування, що дозволяє наносити на скляні пластинки шари лакофарбового матеріалу товщиною не більше 20 мкм; дошка шахова (рис. 1), яка виготовляється в такий спосіб: шматок білого креслярського або матового типографського паперу розміром 90х120 мм розкреслюють на 12 квадратів розміром 30х30мм (допускається розмір квадратів 45х45 мм при застосуванні скляної пластинки розміром 180х240мм) і нафарбовують їх у шаховому порядку чорною тушшю; після висихання туші аркуш паперу наклеюють на скляну пластинку або гладку дерев’яну дощечку розміром 90х120 мм (180х225мм). Коефіцієнт яскравості білих квадратів після накладення скляної пластинки повинен бути 0,8-0,85, чорних квадратів - не повинен перевищувати 0,05.
Рис.1. „Шахівниця”
Для визначення покривності лакофарбовий матеріал розбавляють до робочої в'язкості, пігменти попередньо розтирають із натуральною оліфою, потім пігментну пасту розбавляють оліфою до отримання готової до застосування фарби.
На скляну пластинку наносять один або два шари лакофарбового матеріалу. Під скляну пластинку з нанесеними шарами лакофарбового матеріалу підкладають шахівницю і при розсіяному денному світлі спостерігають чи просвічуються чорні або білі квадрати „шахівниці”. Якщо квадрати просвічуються, то наносять наступні шари доти , поки різниця між чорними й білими квадратами підкладеної „шахівниці” остаточно не зникне. Після повного покриття пофарбовану скляну пластинку зважують із погрішністю не більше 0,0002 г. Перед зважуванням висушуванням необхідно видалити патьоки лакофарбового матеріалу зі зворотної сторони та ребер пластинки. Щоразу перед нанесенням нового шару лакофарбовий матеріал перемішують. Пластинки розміром 180х240 мм зважують із погрішністю не більше 0,01 г.
Покривність висушеної плівки (D), г/м2 обчислюють за формулою:
(3)
де m0 – маса незабарвленої скляної пластинки, м; m1 – маса пластинки з висушеною плівкою, г; S – площа скляної пластинки, мм2.
Завдання для самостійного виконання
Використовуючи методичні вказівки та нормативну документацію по лакофарбовій продукції, заповніть таблицю 2.
Таблиця 2
Показники якості лакофарбових матеріалів
| № | Показники ЛФМ | Марки | |||
| Оліфи | Лаку | Фарби | |||
| 1. | Колір | Фактично | |||
| Норма | |||||
| 2. | В’язкість | Фактично | |||
| Норма | |||||
| 3. | Розлив | Фактично | |||
| Норма | |||||
| 4. | Покривність | Фактично | |||
| Норма | |||||
| 5. | Міцність плівки при ударі | Фактично | |||
| Норма | |||||
| 6. | Міцність плівки при вигинанні | Фактично | |||
| Норма | |||||
| 7. | Твердість | Фактично | |||
| Норма |
Матеріальне забезпечення:
1. Прилади: У-1А, шкала гнучкості, віскозиметр ВЗ-4, маятниковий прилад.
2. Йодометрична шкала.
3. Картотека еталонів кольору.
4. Пластинки з покриттям лаками та фарбами.
5. Скляні пластини розміром 90 х 120 мм.
6. Підкладка для визначення покривності.
7. Лінза з 4-х кратним збільшенням.
8. Різноваги.
9. Секундомір.
10. Мірний циліндр.
11. Стакан.
12. Пензли.
13. Розчинники фарби, лаки, оліфи для випробувань.
14. Стандарти на випробувальні матеріали.
Питання для контролю та закріплення знань за темою „Показники якості
лакофарбової продукції та лакофарбових покриттів”:
1. Для яких видів лакофарбової продукції визначають колір за йодометрічною шкалою, а для яких – за карткою еталонів.
2. Для якої продукції нормується розлив.
3. Для якої продукції визначається покривність.
4. Які покриття перевіряють на міцність до удару, вигину.
5. Одиниці виміру еластичності, міцності до удару, твердості плівок, кольору, в’язкості, розливу, покривності.
6. Методика визначення покривності.