Теория и практика

Связь с практической окраской

Из сказанного выше может показаться, что гораздо легче «укрыть» неоднородность темного субстрата, чем светлого. Однако, если принять во внимание изменения значений R, которые возрастают с увеличением толщины пленки, окраска темных субстратов становится не таким простым делом. Оптимальный цвет субстрата (или подслоя) должен быть близким к цвету толстой пленки покрытия, которое необходимо нанести.
Для красок темного цвета, которые обычно обладают лучшей укрывистостыо, чем светлые краски, определение величины отношения контрастпостей не очень существенно; для них недостатки укрывания поверхности обычно связаны с появлением тонких штрихов на пленке, обусловленных недостаточной текучестью и дефектами нанесения покрытия.
Для белых красок, вероятно, наиболее полезной характеристикой может служить степень укрывания, которую можно получить при окрашивании поверхности со средней скоростью нанесения. Международный стандарт ISO 3906—1980, на основе которого британским институтом стандартов разработан британский стандарт BS3900: Part D6:1982 [9], описывает метод определения отношения контрастностей, соответствующий средней скорости окраски 20 м2/л. При этом толщина «мокрого» слоя составляет около 50 мкм, что является типичным при кистевом нанесении. Метод предусматривает измерения на шести пленках, различающихся скоростью нанесения краски, и последующую интерполяцию.
Другой подход заключается в определении веса или толщины пленки, которая обеспечивает требуемую укрывистость путем построения графика зависимости отношения контрастностей от веса пленки с последующей интерполяцией или экстраполяцией полученных данных. Когда этот метод был впервые разработан, требуемый уровень укрывистости характеризовался отношением контрастностей 0,98. Было выбрано именно это значение, поскольку 2% разницы в факторе яркости, как было принято, является наименьшим контрастом, который человеческий глаз может ясно различить.- Такое высокое значение отношения контрастностей, по всей видимости, слишком велико, так как на практике окраска редко п^изьюдится по черной и белой поверхностям. Существуют также серьезные экспериментальные трудности точного опреде ления высоких значений отношения контрастностей из-за неизбежных ошибок в измерении параметров яркости. Поэтому предпочтительнее работать с отношением контрастностей 0,95 по черному и белому, что на практике соответствует получению удовлетвори тельной укрывистости белой краски. Применительно к белой краске эта цифра должна достигаться при скорости нанесения не ниже 10 м2/л или 20 м2/л для двухслойного покрытия. Вычисления показывают, что для белого покрытия с почти нулевым светопогло-щением отношение контрастностей 0,95 (в расчете на 2 слоя соответствуют примерно 0,85 для одного слоя). Таким образом, значение 0,85, достигаемое в вышеупомянутом британском стандарте, предполагает достижение удовлетворительной укрывистости при нанесении двух равномерных слоев.

Долговечность покрытий

Долговечность можно определить как способность покрытия противостоять внешним воздействиям; т. е. оставаться неизменным при воздействии окружающей среды и различных неблагоприятных факторов. К неблагоприятным относятся факторы, вызывающие напряжения, которые могут быть непродолжительными, например удар, или продолжительными, например медленное растяжение или сжатие пленки и подложки. Окружающие условия оказывают огромное влияние на долговечность покрытия, поэтому методы испытаний систем покрытий всегда разрабатываются таким образом, чтобы воспроизвести практические условия применения последних. Они обычно разрабатываются, чтобы ускорить процессы разрушения испытываемых покрытий. Задачей ускоренного испытания является предсказание момента разрушения покрытия. Другой аспект определения долговечности состоит в том, чтобы определить способность покрытия противостоять нарушениям условий эксплуатации; и в этом случае используются также различные методы испытаний. Для всех видов покрытий существует два типа испытаний: тесты на химическую стойкость и тесты физические или механические. Следует принять во внимание, что долговечность покрытия часто зависит от природы подложки.
Разнообразие тестов объясняется многими обстоятельствами. На рынках промышленных красок изготовитель сталкивается с множеством методик, выдвигаемых потребителем. Среди разработчиков методик испытаний следует выделить Американское общество испытания материалов (ASTM), Британский институт стандартов (BSI), Германский институт нормативов (DIN), Международную организацию стандартов (ISO), британские организации — Общество изготовителей и торговцев двигателями (SMMT), Министерство обороны, Ассоциацию исследователей красок и др.Из множества причин разрушения покрытий некоторые установлены, и можно предпринимать попытки бороться с ними. Строительные краски с автоокисляющимися связующими имеют внутренние причины деструкции. Процесс окисления не прекращается с высыханием пленки, в результате образуется сильно сшитая пленка. Продукты окисления выделяются из пленки, процесс сшивания приводит к повышению хрупкости пленки, и, в конце концов, наблюдается ее растрескивание и отслаивание от подложки. Достаточная долговечность современных глянцевых наружных покрытий связана с тщательным выбором пленкообразователя, что сводит к минимуму окисляемость пленки, увеличивает прочность пленки при растяжении, твердость и др.
Разрушение промышленных покрытий, например на стиральных машинах, не составляет проблемы в течение срока службы самой защищаемой машины, если покрытие обладает удовлетворительной стойкостью к стиральным порошкам или щелочам. Для автотранспортных средств покрытие пс только должно сохранять соответствующий внешний вид при воздействии УФ-лучей и погодных условий вообще, но и должно быть стойким к ударам мелких камней, а также предотвращать распространение ржавчины в местах, подвергаемых различным воздействиям. Можно привести и другие примеры. Очевидно, что покрытие должно обладать и химической стойкостью, и оптимальными механическими свойствами, так как разрушение покрытий может иметь место как вследствие воздействия каждого из этих факторов, так и вследствие совместного их воздействия.

Водостойкость

Целью этого испытания является оценка стойкости покрытия к проникновению дистиллированной воды. Метод отражен в британском стандарте для автомобильной промышленности SMMT [57]. Он применяется для широкого круга промышленных лакокрасочных материалов.Испытание проводится в термостатируемой водяной бане (температура воды 38 + 0,35 °С), снабженной механической мешалкой. Пластинки, подготовленные как описано выше в 16.1.3, помещаются в держатели, изготовленные из инертного материала, вертикально, попарно, повернутые друг к другу обратными поверхностями. Через 24 ч пластинки вынимаются, аккуратно обтираются сухой, мягкой тканью и немедленно осматриваются на предмет появления пузырей и потери глянца. Пузыри, образовавшиеся на расстоянии ближе 12 мм от края пластины, не принимаются во внимание. Затем пластины вновь опускаются в воду, и испытание продолжается (как правило, не менее 7 дней). Пластины осматриваются каждые 24 ч вплоть до окончания испытаний, после чего их высушивают при комнатной температуре; пластины можно затем использовать для других испытаний. Чаще всего пластины затем испытывают на потерю адгезии; обычно есть возможность установить, имело ли место падение адгезии между покрытием ^то^Щожшй.лцш между слоями -в системе -шжры-ти-я.
Образование пузырей обычно оценивается с использованием фотографий, опубликованных в ASTM 714-56. Пузыри классифицируют по размеру, числу или концентрации. Концентрация пузырей имеет 4 категории: «малая», «средняя», «средней плотности» и «плотная». Также оценивается потеря глянца. Если имеет место значительное образование пузырей, то нет смысла оценивать потерю глянца приборами, так что это делается по числовой шкале в сравнении с образцом, не подвергавшимся испытаниям. Используется шкала от 1 до 10, где 10 — «отлично» (нет потери глянца), а 1 — полная потеря глянца.Это испытание отличается от предыдущего тем, что оно относится к поведению покрытий при условиях циклических воздействий температуры и влажности, как это бывает для автомобилей и других окрашенных металлических поверхностей в различных климатических условиях. Тест часто упоминается в правительственных контрактах. Испытание проводится в камере влажности, где поддерживается влажность около 100%, а температура циклически изменяется между 42 и 48° с тем, чтобы обеспечить конденсацию на пластинках. Нагревание производится с помощью погружного нагревателя воды, помещаемого на дне камеры. Температура воздуха непрерывно изменяется циклически между двумя экстремумами за 60 + 5 мин. Циркуляция воздуха поддерживается с помощью вентилятора, чтобы в любой точке воздушного пространства камеры различие температур в любой момент времени не превышало 1 °С.

Стойкость к солевым брызгам

Эти испытания являются, возможно, самыми распространенными испытаниями коррозионной стойкости и, вместе с тем, наиболее спорными. Хорошо известно, что соли, такие как хлористый натрий, могут вызвать быструю коррозию железных субстратов, поэтому полезно иметь информацию о поведении конкретных систем при защите таких подложек от коррозии как для неповрежденных, так и для поврежденных пленок. При интерпретации данных ввиду плохой воспроизводимости результатов испытаний возникают сомнения. Однако эти испытания признаны и, несмотря на проблему воспроизводимости, являются весьма полезными при отсутствии более точных данных по коррозии. Они, таким образом, вряд ли могут быть отброшены. Лишь некоторые авторы полагают эти испытания далекими от практики вследствие ускорения коррозионного процесса и невоспроизводимости результатов по определению степени повреждения пленки, получаемой в разных тестах.
Обычно используют два теста: непрерывного и прерывистого разбрызгивания солевого раствора.
Метод непрерывного разбрызгивания. Тест описан в британском стандарте BS 3900: Part F4—1968. Покрытие подвергается обработке в течение определенного времени и затем проверяется степень его повреждения. Следует критически относится к интерпретации результатов теста; он не предназначен для ускоренных испытаний, его назначение — воспроизведение воздействия погодных условий.
Пластины подготавливают как указано в BS 3900: Part A3 и А4 (в основном соответствует описанию в разделе 16.1.3). Обратную сторону и края покрывают хорошим защитным материалом естественной сушки Пластины выдерживают 24 ч перед началом испытаний. Если выдержка больше, это следует отметить, так как это может повлиять на результаты испытаний. С помощью скальпетя покрытие прорезается до металла на расстоянии 25 мм от верха и от низа пластины. Разрез должен идти параллельно длинной стороне пластины, причем важно, чтобы на поверхности металла появилась царапина. Испытание проводится в химически инертном (т. е. стеклянном или пластиковом), плотно закрытом крышкой/ сосуде. Солевой туман получается при разбрызгивании искусствен^ ной морской воды с помощью пульверизатора. Пластины нaxo^ дятся в специальных гнездах, их лицевые стороны наклонены примерно на 15° к вертикали. Распыление проводится таким образом, чтобы брызги не попадали непосредственно на поверхность пластин. Раствор, стекающий с испытываемых пластин, не подается вновь для распыления. Пластины проверяют через 48 ч, 1, 2 и 3 недели. Их ополаскивают в проточной воде, сушат фильтровальной бумагой и сразу же проверяют на появление пузырей, коррозии вблизи надреза и адгезию. Образование пузырей оценивают так же, как описано выше. В этом случае следует обратить особое внимание на образование пузырей па расстоянии 3, 6 и 12 мм от надреза. Потеря адгезии оценивается по легкости удаления покрытия ногтем и потому, насколько далеко от надреза распространяется ухудшение адгезии. Наблюдения оценивают: «без изменений», «легкое снижение адгезии» и «сильное снижение адгезии». С целью получения воспроизводимых результатов, готовят стандартный солевой раствор, причем используют только соли аналитической чистоты. Состав испытательного раствора таков: NaCl — 26,5 г; MgCl — 2,4*г; MgS04 — 3,3 г; КС1 — 0,73 г; NaHCOa — 0,20 г; NaBr — 0,28 г; СаСЬ— 1,1 г; дистиллированная вода—до 1000 мл. Хлористый кальций должен добавляться последним. Температура раствора при испытаниях — 20±2 °С.
Прерывистое разбрызгивание. Тест аналогичен предыдущему за исключением того, что солевой туман подают ежедневно 8 раз по 10 минут с интервалом 50 минут. Испытания проводят 5 дней подряд, а затем — перерыв на 2 дня. Испытание не такое жесткое, как непрерывное разбрызгивание.
Существует множество вариантов таких тестов. В некоторых из них на пластины наносят крестообразный надрез по диагоналям. Указывается, что потрею адгезии легче обнаружить (и что она, возможно, проявляется на более ранней стадии) в центре пересечения. Обычно указывается тип скальпеля и прилагаемое усилие при царапании. Последнее условие выполняется путем расположения пластины на лабораторных весах и нагружения ее весом 1 кг при царапании.