Лако-красочные материалы — производство

Долговечность современных покрытий такова, что при воз­действии естественных погодных условий они могут слабо разру­шаться за время, превышающее 1 год (в некоторых случаях срок службы гарантируется до 10 лет). Чем больше долговечность покрытия, тем сложнее его испытать. Средства ускорения этих процессов искались многие годы, в результате разработан ряд стандартных методов ускоренных испытаний. Из этого не следует, что хорошая корреляция между результатами естественных и ускоренных испытаний достигается всегда, поэтому результа­тами последних всегда следует пользоваться с крайней осторож­ностью.

Разрушение органических покрытий при внешних воздействиях связано с влиянием излучения (особенно УФ-излучения), влаж­ности и температуры. Процессы деструкции являются результа­тами химических изменений (окисление) и механических нагрузок. В ускоренных климатических испытаниях используют методы интенсификации этих процессов таким образом, чтобы разруше­ние пленки происходило в такой же степени, как и при естественных испытаниях, но за более короткое время. Для этих целей разрабо­тан ряд аппаратов искусственной погоды (везерометров), в кото­рых при циклическом воздействии излучения и влажности дости­гаются заметные изменения покрытия при сроке выдержки до 2000 ч.

Тип везерометра и цикл испытаний может указываться потре­бителем лакокрасочной продукции, особенно в случае крупных потребителей, например автомобильных фирм. Часто это уста­навливается по согласованию между изготовителем и потребите­лем; потребитель также может разработать и собственные тесты, которым должен соответствовать продукт.

Ряд таких везерометров находит широкое применение, напри­мер аппараты Марра, Атласа и др. Каждый из них ускоряет деструкцию покрытия, но результаты не всегда можно сравнивать. Прибор Марра соответствует британскому стандарту BS 3900: Part F3 и включает следующие циклы испытаний:

4 ч — влажные условия — распыление включено, вентиляция выключена;

2 ч — сухие условия — распыление выключено, вентиляция включена;

10 ч — влажные условия — распыление включено, вентиляция выключена;

2 ч — сухие условия — распыление выключено, вентиляция включена;

5 ч — влажные условия — распыление включено, вентиляция выключена;

1 ч — остановка — лля обслуживания аппарата и осмотра образцов.

Прибор состоит из круглой емкости с расположенным в центре источником излучения (1,6 кВт углеродная дуга). Окрашенные пластинки (размер 100X150 мм, подготовленные как и ранее) укреплены” по периферии внутренних опорных концентрических колец, которые медленно вращаются в процессе испытаний. Цикл — можех-иамен-ялься-в-з. а-аисим-осхи_от различных целей, но обычно включает чередующиеся периоды влажных и сухих условий ис­пытания.

Везерометр Атласа XW соответствует ASTM Е42-57. В нем использую1хя несколько меньшие пластины (75 X 150 мм). Прибор сконструирован в виде прямоугольной камеры. Источник излуче­ния — углеродная дуговая УФ-лампа. Здесь пластины облучаются непрерывно с периодическим трехминутным опрыскиванием водой через каждые 20 мин.

Прибор Атласа XWR предусматривает более жесткие испыта­ния. Здесь применяется не содержащая светофильтра углеродная дуговая лампа с высоким процентом УФ-излучения. За циклом УФ-облучения (1 ч) следует орошение в темноте (1ч). Продолжи­тельность теста определяет разработчик материала (обычно не более 1000 ч).

Везерометр QUV отличается от двух описанных выше тремя особенностями. В нем в качестве источника излучения используют флуоресцентные трубки, пластины закреплены в камере стацио­нарно, и конденсация воды на пластинах происходит не от распыления, а от разности температур. В аппарате обеспечивается вращение флуоресцентных трубок, чтобы исключить различия в результатах испытаний в связи с малыми, но важными разли­чиями мощности облучения.

Приборы типа QUV завоевали популярность для испытаний автомобильных эмалей и используются чаще, чем приборы Марра и Атласа XW, XWR. Воспроизводимость опытов требует обсужде­ния, однако результаты, которые дает прибор QUV, лучше согла­суются с данными естественных испытаний. Как бы то ни было, результаты испытаний в аппарате типа QUV быстро становятся одним из критериев, которому должны соответствовать автомо­бильные эмали, особенно в Северной Америке.

Покрытие, подвергшееся ускоренному или естественному ста­рению, оценивается по изменению ряда свойств, таких как глянец и цвет, и по специфическим видам повреждений: а) меление;

Б) бронзирование; в) растрескивание; г) образование пузырей; д) отслаивание; е) коррозия подложки; ж) коррозия при нанесе­нии надреза; з) эрозионное разрушение; и) образование пятен от воды; к) загрязняемость и грязеудержание; л) стойкость к заплесневению; м) меление пленки; н) выцветание. Эти терми­ны определены в британском стандарте В5 2015 (1965).

В большинстве случаев делается визуальная оценка изменений и разрушений покрытия с использованием в некоторых случаях увеличительного стекла или микроскопа. Иногда измерения глянца или цвета проводятся инструментальными методами, но во многих случаях это несущественно. Сравнение, как правило, проводят с покрытиями, не подвергнутыми испытаниям. В боль­шинстве случаев принимается оценочная шкала от 0 до 10. Так, при оценке глянца балл 0 показывает полное сохранение глянца, а балл 10 соответствует полностью матовой поверхности, т. е. показывает полную потерю глянца. При проведении оценок глянца обычно учитывается интенсивность отражения от пленки [1].

Изменение цвета может быть многообразно, и часто характер изменения так же важен, как и степень изменения цвета. Цвет может становиться темнее или блекнуть, становиться более мутным или более чистым. Выцветание может быть истинным или кажу­щимся. Например, меление создает впечатление выцветания, но в этом случае исходный цвет может быть восстановлен путем очистки поверхностного слоя и удалением покрытия, подвергше­гося мелению. Помутнение приводит к увеличению серого оттенка, т. е. к потере чистоты цвета, что не обязательно связано с выцвета­нием. Специфические изменения цвета можно зарегистрировать путем сравнения со стандартом.

Оценку глянца и цвета можно проводить до и после протирания покрытия влажной тряпкой с последующей сушкой.

Меление определяется как «образование рыхлого порошко­образного слоя на поверхности пленки, вызванное нарушением целостности связующего и обусловленное разрушающими факто­рами при климатических испытаниях». Мелению могут под­вергаться покрытия любого цвета, но чаще встречается у покрытий пастельных тонов. В случае покрытий глубоких тонов, особенно синих и каштановых, меление дает эффект сильного блеска и на­зывается бронзированием. Меление может быть легко вызвано, например, при воздействии на покрытие указательным пальцем. Кончиком пальца слегка надавливают на покрытие, и количество удаленного «мелящего» слоя сравнивают со стандартами. То же относится и к бронзированию. Растрескивание — это специфи­ческий случай разрушения пленки, в котором трещины пронизы­вают по меньшей мере один слой покрытия и могут распростра­няться сквозь всю систему покрытия. Существует три типа рас­трескивания: а) микрорастрескивание, когда трещины видны в ма­ломощный оптический микроскоп с увеличением в 16 или 32 раза;

Б) незначительное растрескивание, когда трещины мелкие, но ясно видны невооруженным глазом; в) значительное растрескивание, когда эффект больше и сразу очевиден. Вид образца после растрескивания может быть различным: а) мелкие линейные, почти параллельные трещины; б) угол между трещинами неопре­деленный, а трещины могут объединиться в сплошную сетку;

В) «гусиные лапы», где трещины расходятся лучами, напоминая по форме птичьи лапы; г) волосяные и структурные трещины (только для покрытий по древесине).

Все эти.:дефекты оцениваются согласно фотостандартам, где перечислено большинство из таких дефектов. Использование фото­стандартов для оценки образования пузырей уже упоминалось в связи с испытаниями химической стойкости.

Дефекты отслаивания, ржавления и коррозии также оценива­ются относительно фотостандартов. Эрозия подобна мелению, однако является более серьезным дефектом, так как может затро­нуть и нижележащие слои покрытия. Она может быть вызвана действием капель дождя, частиц гравия, принесенных ветром, или одновременным действием обоих этих факторов. Образование пятен от воды вызывается воздействием капель, в результате чего на поверхности покрытия остаются пятна более светлого тона, чем остальное покрытие. Пятна могут быть сплошными и отдель­ными. Этот эффект может оцениваться согласно фотостандартам. Загрязнение и плесневение поверхности покрытия чаще имеют место в естественных условиях, но не при ускоренных испытаниях. Грязь и плесень на поверхности покрытия могут присутствовать одновременно и чтобы различить их часто требуется использовать микроскоп с 16-кратным увеличением. Пластинки осматривают после протирания половины их длины мягкой влажной тканью; при этом не следует удалять грязь со второй половины. Плесень характеризуется паутиноподобными отростками, исходящими из темного центра. Остатки их видны даже после протирки, и обычно можно наблюдать повторный рост плесени на вымытом участке покрытия при дальнейших климатических испытаниях.

«Внутреннее меление пленки» — один из редких дефектов. Он выглядит подобно обычному мелению, но не удаляется при про­мывке. Эфлоресценция — это появление на поверхности покрытия по цементу или кирпичу порошкообразных отложений, вызванных миграцией водорастворимых солей через пленку и последующим испарением воды. В некоторых случаях осадок может сформиро­ваться на верхней части любого покрытия, но обычно пленка отслаивается и разрушается из-за эфлоресценции под покрытием.

При воздействии на систему покрытия природной среды, ве­роятно, можно получить наиболее надежные данные по свойствам покрытия. Это верно в том случае, если будут приняты во внимание всевозможные изменяющиеся погодные факторы, которые могут оказать значительное влияние на поведение покрытия при испыта­ниях. Поскольку естественные испытания приводят к более медленной деструкции, чем ускоренные, особенно важно разрабо­тать такие экспериментальные методики, которые бы исключили ошибки при проведении испытаний в течение нескольких лет.

Требуется четкое ведение документации, так как испытания могут занять ряд лет, и за это время могут произойти изменения в составе обслуживающего персонала, т. е. персонал, начинавший испытания, и персонал, делающий выводы по результатам послед­них, может отличаться. Важным является выбор географической точки для испытаний. Если краска предназначается для исполь­зования в промышленном районе, например на металлургическом заводе, возможно лучше испытывать пластины именно в таком районе, а не в сельском. С другой стороны, может быть полезным проводить испытания в таких местах, о которых известно, что в них происходит более быстрое разрушение покрытия, чем в местах его предполагаемого использования. Так, многие технологи считают, что районы Техаса и Флориды предпочтительнее в этом смысле, и что в этих районах старение покрытия происходит быстрее, чем в Англии. Это связано с более высокими уровнями УФ-излуче — ния в этих местах, а также с большими перепадами температуры и влажности.