Лакокрасочные покрытия
Описание основных физико-механических свойств лакокрасочных покрытий и методы определения их параметров с указанием международных стандартов.
Даются определения понятиям, используемым при описании свойств водных промышленных акриловых лаков и красок производства Палина Коутингс.
Адгезия
Адгезия (прилипание, притяжение) – сцепление поверхностей разнородных тел (подложки и лакокрасочные материалы), определяется силой химического взаимодействия молекул на поверхности раздела двух фаз.
Адгезия является основополагающим свойством лакокрасочных пленок, которое основательно влияет на показатели практически всех других свойств и определяет пригодность использования данной краски для конкретной подложки.
Степень адгезии зависит не только от прочности химических связей, но и от количества таковых. Пористость или шероховатость поверхности увеличивает адгезию, поскольку площадь поверхности взаимодействия краски и подложки в разы превышает линейную площадь окрашиваемого предмета.
Для определения степени адгезии краски на практике используют два метода: решетчатого надреза (DIN 53151) и отрыва (ISO 4624). Согласно первой методике, лезвием делают 4-5 параллельных надрезов на расстоянии от 0,5 до 2 мм друг от друга, а потом несколько таких же параллельных надрезов, но перпендикулярных к первым. Затем на получившуюся решетку наклеивается клейкая пленка и резко отрывается, по количеству отслоившихся квадратиков оценивают адгезию. По второй методике измеряется сила, которую необходимо приложить для отрыва лакокрасочной пленки в перпендикулярном к подложке направлении.
В лаборатории компании Палина Коутингс предпочтение отдается методу решетчатого надреза, но при этом результат анализа считается удовлетворительным, когда при попытке удаления квадрата тупым твердым предметом происходит его разрушение, а не отшелушивание. Такое испытание указывает на то, что сила адгезии сравнима (или выше) внутрислойной силы взаимодействия (когезии) в лакокрасочном покрытии.
Твердость
Твердость лакокрасочного покрытия – способность пленки противостоять вдавливанию или проникновению в нее твердого тела.
Важный параметр практически для всех видов красок и лаков, для промышленных материалов также очень важен такой параметр, как скорость набора твердости, напрямую связан с готовностью изделия к эксплуатации.
Для измерения твердости используются три типа методов: устойчивость к царапанью (ASTM D3363), с помощью маятника (ISO 1522, ASTM D2134) и вдавливанием (ASTM D1474); при этом, каждый метод может быть реализован несколькими способами.
Согласно первому способу покрытия пробуют поцарапать карандашами с грифелями различной твердости от 6B до 6H.
Карандаш с грифелем круглого сечения, заточенным под прямым углом, ведут по покрытию под 45 градусов с нагрузкой в один килограмм: более мягкий, чем пленка карандаш будет скользить, не повреждая поверхность, а более твердый поцарапает.
Маятниковые испытания заключаются в измерении времени затухания колебаний при соприкосновении с поверхностью пленки. Чем тверже покрытие, тем больше период затухания. Третий способ, на поверхность оказывается давление твердым стержнем с определенной нагрузкой и определенное время, после чего измеряют глубину вдавливания.
При разработке новых и тестировании серийно производимых лаков и красок в компании Палина Коутингс для определения скорости набора твердости и конечной твердости проверяются устойчивость лакокрасочного покрытия к царапанью и вдавливанию.
Эластичность
Эластичность – определяет способность лакокрасочной пленки принимать свою прежнюю форму после снятия деформирующего усилия.
Для лакокрасочной пленки, это способность следовать за деформацией подложки без отслаивания и растрескивания. Изменение линейных размеров подложки могут возникать в результате изменения температуры и относительной влажности окружающей среды.
Для измерения эластичности чаще всего применяют испытания на изгиб. Образец с лакокрасочным покрытием изгибают вокруг стержней с различным диаметром с определенной скоростью; чем меньше диаметр стержня, на котором не происходит разрушения пленки, тем выше эластичность.
Существуют также методы испытания эластичности на вдавливание (ISO 1520) либо проводят испытания на свободных пленках.
Износостойкость
Износостойкость или абразивостойкость – физическое свойство, характеризующее устойчивость лакокрасочного покрытия к истиранию, является одним из основных параметров определяющих долговечность пленки.
Для определения значения износостойкости используют различные абразивные среды, скорость воздействия и силу нагрузки. Самый распространенный способ – метод вращающегося диска (ISO 7784), когда абразивный диск с определенной скоростью, нагрузкой и временем воздействует на покрытие.
По окончании собирают и взвешивают счищенную стружку. Наиболее высокие показатели износостойкости достигаются при оптимальном балансе твердости и эластичности лакокрасочного покрытия.
Когезия, пластичность и т.д.
Следует отметить, что ни один из методов испытания не измеряет указанные величины в чистом виде. Например, измеряя твердость, можно получить удовлетворительные результаты царапаньем и плохие на маятнике, подобный пример можно продемонстрировать и для износостойкости.
Происходит это потому, что на результаты, в большей или меньшей степени, оказывают влияния все указанные свойства, а также несколько других.
Например: когезия, сила сцепления молекул внутри покрытия, влияет на показатели адгезии; пластичность, способность покрытия сохранять форму после снятия деформирующих сил, вносит серьезный вклад при измерении эластичности. В то же время износостойкость по природе своей совокупность физических параметров.
