Лако-красочные материалы — производство

Устройство напоминает вращающийся часовой маятник; окра­шенный образец (обычно в виде узкой полоски) образует под­веску, на которую навешивается груз. Грузу придается легкое горизонтальное вращение, и он колеблется взад-вперед, вращая испытываемый образец вокруг вертикальной оси также в обоих направлениях. Рассеивание энергии в образце и подвеске при­водит к уменьшению амплитуды вращений, и, таким образом, масса груза (точнее момент инерции маятника) и эластичность образца (или подвески) определяют частоту колебаний. Измеряя частоту и амплитуду затухания колебаний, можно найти эластич­ность при воздействии усилия сдвига и уменьшение модуля (С и С").

Рис. 13.4. Схема перевернутого торзионного маятника:

/ — гиря; 2 — шкив;«? — противовес;

4 — образец; 5 — опорная — плита; 6 — зажим

Хрупкость или пластичность многих образцов, например сво­бодных пленок, затрудняет использование одного этого измере­ния в достаточном широком температурном диапазоне, т. к. растя жение пленки под грузом может влиять на результаты. Сущест­вуют два решения этой проблемы: или маятник переворачивается и вес гирь уравновешивается, чтобы минимизировать силу растя­жения, приложенную к образцу (показано схематически на р*с, 13.4), ш покрытие наносится на металлическую фольгу (или стеклоткань), которая образует подвеску простого маятни­кового устройства и выдерживает вес гири. Если использована металлическая фольга, то для определения модуля покрытия необходимо предварительно определить его для фольги. Однако для точного определения модулей серьезной проблемой является геометрический фактор, поскольку уравнение для модуля содер­жит разность кубов толщины покрытия с фольгой и собственно фольги [33]. Поскольку толщину часто бывает трудно определить достаточно точно и она может изменяться с температурой (в ре­зультате отверждения, потери растворителя и т. п.), это может привести к серьезным ошибкам. Менее очевидный недостаток за ключается в том, что рабочая частота также изменяется с темпе­ратурой (из-за изменений эластичности покрытий, которые могут быть значительными даже в армированных пленках). Эти труд­ности могут быть преодолены, если использовать методы, рас­смотренные ниже.

Несмотря на эти недостатки, использование стеклонитей для армирования пленки весьма распространено, особенно для изуче­ния реакций отверждения. Этот метод получил название «тор — зионный анализ», причем имеется промышленное оборудование для его проведения [34, 35]. При неправильной геометрии нитей невозможно получить модуль покрытия, но для изучения реакций отверждения метод вполне удовлетворителен. Если производится постепенное изменение температуры, результаты могут зависеть от скорости ее изменения. Гораздо более серьезным, с нашей точки зрения, является вопрос о смачивании и адгезии (соответ­ственно жидких и твердых покрытий) к волокнам стеклоткани, что может влиять на результаты. Имеются работы, в которых показано, что существенные отклонения может внести склеивание волокон стеклоткани.

Резонансная техника заключается в приложении к окрашен­ному образцу синусоидальной силы и измерении амплитуды про­исходящих изменений как функции частоты. Резонансная частота определяется как частота, соответствующая максимальной («пи­ковой») амплитуде. Путем измерения этого параметра и «шири­ны пика» можно вычислить модуль. «Ширина пика» определяется как диапазон частот, за пределами которого амплитуда имеет значение, равное пиковой амплитуде, деленной на 2. Иногда воз­можно определить более высокочастотные резонансные пики, возникающие ввиду протекания более сложного типа деформа­ции, но они обычно меньше по пиковой амплитуде, чем при нор­мальной деформации. Метод прост для использования. Образец свободной или’ адгезированной пленки прочно закрепляется в вибраторе’одним концом и подвергается вибрации. Амплитуда ко­лебаний свободного конца может быть изменена микроскопически. Необходимо прочное закрепление образца,, иначе может возник­нуть псевдор. езонанс. В другой разновидности метода может быть использована окрашенная тонкая полоска стали (например. брит­венное лезвие), которая подвешивается на тонкой нити, а колеба­ния возбуждаются с помощью электромагнита.

Все эти методы имеют общий недостаток. Ёсли покрытие не­достаточно твердое (диссипация энергии мала.), трудно иденти­фицировать пик резонансной частоты с точностью,, соответствую­щей свободной пленке (эта частота, не будет сильно о^лцчаться от ее значений для чистого субстрата). , ,у

Так же как и для маятникового метода, ош^здн^гдо — выше, данный метод основан на использовании одной чаедо^цГ;и любой фактор, изменяющий модуль эластичности по^р:Ы[ТИ%: например температура или степень отверждения, будет сдввдаэ1тЬ,,р§зонанс — ную частоту. Толщина оказывает несколько .мед>ще,%,влияние для свободных пленок, так как она входит в ура-вненне в виде квадратного члена; однако для армированных образцов уравне­ния более сложны и включают линейные, квадратичные и куби­ческие члены в соотношениях толщин покрытия и субстрата [36, 37). Для большей точности теория также должна учитывать адгезию покрытия к подложке.