Химия и технология лакокрасочных покрытий

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Внутренние напряжения определяют по усадке и изгибу дефор­мируемой подложки и оптическим методом. По первому методу по­лоску бумаги 30 х 140 мм закрепляют в зажиме динамометра (рис. 4.29). Затем на одну ее сторону наносят слой испытуемого лака или краски. В процессе формирования покрытия вследствие усадки полоска со­кращается, создавая усилие Р, которое фиксируется динамометром. Внутренние напряжения рассчитывают как отношение Р к попереч­ному сечению пленки 5.

Метод определения внутренних напряжений по изгибу упругой подложки, так называемый Консольный, заключается в оценке степени деформации металлической пластинки - подложки, консольно закре­пленной относительно неподвижной поверхности, при нанесении на нее слоя лакокрасочного материала (рис. 4.30, А). Обычно в качестве подложки применяют пластинки из нержавеющей стали с размерами

Рис. 4.29. Схема прибора для определе­ния внутренних напряжений по усадке образца:

] - подложка; 2 - зажимы; 3 - пленка; 4 - Динамометр

0,3 х 15 х 80 мм. Их дублируют то­чечной сваркой с пластинками, слу­жащими основанием, как указано на рис. 4.30, 6. О деформации подложки судят по отклонению консоли, опре­деляемой с помощью микроскопа (пригоден микроскоп МИР-12). Зная длину образца £ толщину пленки 5 и подложки А, модуль упругости ма­териала подложки Е (для стали Е -

- 1,96 • 105 МПа) и отклонение консоли Ьу можно вычислить внут­ренние напряжения в покрытии по формуле:

Авн = НЕА3 /[3123( А + 5)].

Консольным методом можно определять внутренние напряже­ния в широких пределах температур (от -100 до +250 °С); для этого применяют прибор ВН-2, снабженный термокриокамерой с автома­тической регулировкой температуры.

В простейшем варианте внутренние напряжения по изгибу под­ложки можно определять с применением алюминиевой фольги. По­лоски фольги марки ФГ длиной 30 мм и шириной 13 мм окрашивают с одной стороны, подвешивают на рамки и высушивают. В процессе формирования покрытия фольга изгибается (закручивается). С по­мощью диска определяют радиус кривизны (в мм). Наибольшим на­пряжениям соответствует наименьший радиус кривизны. Этот метод, известный под названием метод концентрических окружностей, при­меняют лишь для относительной оценки напряженности покрытий.

Оптический метод определения внутренних напряжений, пред­ложенный С. А. Шрейнером и П. И. Зубовым, отличается точностью

Рис. 4.30. Схема деформации подложки (а) и вид образца (приспособле­ния) {6) для определения внутренних напряжений консольным методом
Получаемых результатов. Метод основан на измерении двойного лу­чепреломления, возникающего в оптически активной изотропной под­ложке под влиянием напряжений, создаваемых лакокрасочным покры­тием. Подложкой служат призмы из оптического стекла ТФ-1 или кварца с размерами 10 х 20 х 20 мм. Двойное лучепреломление оцени­вают с помощью поляризационного микроскопа (МИН-8, МП-7). Оп­ределяют разность хода световых лучей в призме на границе пленка - подложка; регистрация осуществляется автоматически. Имея тариро­ванный график, по двулучепреломлению находят напряжения в под­ложке и, соответственно, в пленке. Внутренние напряжения рассчи­тывают по формуле:

Ан„ = Г/2 л,

Где Г - оптическая разность хода; П - постоянная призмы; для призм из стек­ла ТФ-1 П = 0,7, для призм из кварца П = 0,44.

Перечисленные методы, за исключением метода концентрических окружностей, позволяют оценивать внутренние напряжения в абсо­лютных единицах - МПа.

Другие методы определения внутренних напряжений - с помо­щью датчиков, рентгеновский, голографический, используемые в дру­гих отраслях, не нашли широкого применения в технологии лако­красочных покрытий.