Определение толщины прозрачных лакокрасочных покрытий

7.1 Цель работы

Изучить метод определения толщины прозрачных лакокрасочных покрытий.

При проведении исследований толщины с элементами УИРС:

- выявить зависимость толщины покрытия от шероховатости подложки для разных групп покрытий при строго дозированном расходе лакокрасочных материалов;

- определить зависимость толщины покрытия от характера подготовки поверхности подложки (различные грунтовки, термопрокат, т.д.).

7.2 Теоретические предпосылки

Толщина лакокрасочных покрытий является важным показателем качества отделки. С ней связаны защитные свойства и расход отделочных материалов. Слишком тонкие пленки не обеспечивают декоративно-эксплуатационных свойств покрытий, очень толстые пленки - хрупки и вызывает нецелесообразный расход материалов.

Определить толщину лакокрасочных покрытий можно различными методами: контактным - с помощью контактных измерительных приборов -микрометров и физическими методами (без разрушения покрытия). К физическим методам относятся: магнитный, отрывной, электромагнитный, индукционный, электромагнитный высокочастотный, радиоактивный и оптический.

В настоящее время для определения толщины прозрачных лаковых покрытий на изделиях из древесины и древесных материалов применяется оптический метод, основанный на применении двойного микроскопа МИС - 11 или биологического микроскопа (МБУ – 4, МБУ - 5) в соответствии с требованиями ГОСТ 13639-82. Сущность метода заключается в измерении расстояния между световыми полосами, отраженными от поверхности покрытия и подложки, при помощи двойного микроскопа.

 

 

А-А – поверхность покрытия; Б-Б – поверхность подложки; I- падающий плоский луч света; II – отраженный луч света от покрытия; III – отраженный луч света от подложки; h – толщина покрытия; L – смещение лучей

Рисунок 7.1 – Схема отражения и преломления светового луча лаковой пленкой

 

Микроскоп МИС-11 имеет осветитель, расположенный под углом 45 к исследуемой поверхности, на которую проецируется узкий световой луч. По законам геометрической оптики падающий на поверхность А-А луч I частично будет отражен в направлении II, а частично преломившись, достигнет поверхности Б-Б и, отраженный ею, выйдет из пленки в направлении III. В предметной плоскости микроскопа будет наблюдаться изображение световой щели, смещенной на величину L.

Величина смещения световых полосок L зависит от увеличения микроскопа, толщины пленки и показателя преломления пленки.

 

7.3 Оборудование, приборы, материалы

Микроскоп МИС -11, образцы с испытуемыми покрытиями

7.4 Порядок выполнения работы

Микроскоп устанавливают на контролируемой поверхности так, чтобы световая полоса располагалась перпендикулярно волокнам древесины. Объективы подбирают на основании предполагаемой толщины покрытия.

Если рассматривать в окуляр микроскопа МИС - 11 прозрачное лаковое покрытие, то видны две световые полоски, одна из которых представляет изображение световой щели на поверхности прозрачной пленки, вторая -изображение той же щели на поверхности подложки (рис. 7.2).

Рис. 7.2 -. Схема измерения толщины лакового покрытия

Световая щель под пленкой размыта. Это объясняется тем, что структура подложки тонковолокнистая и световая полоска имеет только одну резкую границу между светом и тенью, вторая граница размыта из-за рассеяния света.

Винтовой окулярный микроскоп устанавливают так, чтобы одна из визирных нитей была параллельна световым полоскам. Вращением барабана окулярного микрометра горизонтальную визирную нить первоначально совмещают с нижней границей нижней световой полосы. Фиксируют в журнале (табл. 7.2) значение L показания окулярного микрометра в делениях шкалы барабана.

Вращением барабана окулярного микрометра горизонтальную нить перемешают до совмещения с нижней границей верхней световой полосы. Фиксируют в журнале значение L₂ показания окулярного микрометра и значение разности L = L - L₂ в делениях шкалы барабана.

При каждом измерении толщины прозрачного лакового покрытия производят измерения в двух точках, расположенных друг от друга на расстоянии 5-10 мм. Если разница двух значений измерений не превышает 10 % от меньшего значения, то за истинную толщину покрытия принимают среднее арифметическое этих изменений.

Толщину прозрачного лакового покрытия (h) в микрометрах вычисляют с погрешностью до 1 мкм по формуле:

h = L_cp* A

L_cp - среднее арифметическое значение разности показаний (из 2 или 3-х измерений) окулярного микрометра в делениях шкалы.

Значение А в зависимости от показателя преломления лакового покрытия n и увеличения выбранного объектива N выбирается из таблицы 7.1 или определяется по формуле

А = 5/N(), (7.1)

где 5/N - цена деления барабана окулярного микрометра, мкм; N - увеличение объектива; n - показатель преломления лакового покрытия. Таблица 7.1 – Значение величины А

 

Показатель преломления	Значения при объективе	Показатель прело мления	Значения при объективе
ОС-39	ОС-40	ОС-39	ОС-40
(N =5,9^Х)	(N = 10,6^Х)	(N =5,9^Х)	(N =10,6^Х)
1,40	1,452	0,803	1,55	1,658	0,917
1,41	1,466	0,811	1,56	1,671	0,924
1,42	1,480	0,818	1,57	1,685	0,932
1,43	1,494	0,826	1,58	1,698	0,939
1,44	1,508	0,834	1,59	1,712	0,947
1,45	1,522	0,841
1,46	1,535	0,840	1,60	1,725	0,954
1,47	1,549	0,856	1,61	1,739	0,961
1,48	1,563	0,864	1,62	1,752	0,969
1,49	1,577	0,872	1,63	1,765	0,976
			1,64	1,779	0,983
1,50	1,590	0,879	1,65	1,792	0,991
1,51	1,604	0,887	1,66	1,805	0,998
1,52	1,617	0,894	1,67	0,819	1,006
1,53	1,631	0,902	1,68	1,832	1,013
1,54	1,644	0,909	1,69	1,845	1,020

Таблица 7.2 – Протокол записи результатов испытаний по определению толщины прозрачных лаковых покрытий

Наименование изделия или детали____________________________________________

Марка лака____________________________

Показатель преломления лакового покрытия (n)_________________________________

Прибор____________________________________________________________________

Объектив______________________________

Цена деления барабана окулярного микрометра (5/N)_______________________

 

Номер контролируе­мого участка	Показания окулярного микрометра	Разность показаний L= L - L2 в делениях шкалы	Среднее значение разности показаний Lcp в делениях шкалы	Значение величины А	Толщина покрытия, мкм h= Lcp *A
L2	L

 

 

Таблица 7.3 - Показатели преломления прозрачных покрытий на основе лаков

Марка лака	Показатель преломления лакового покрытия, n	Марка лака	Показатель преломления лакового покрытия, n
НЦ-218	1,54	ПЭ - 246	1,56
НЦ-222	1,53	ПЭ - 265	1,55
НЦ-223	1,53	ПЭ-2136	1,54
ПЭ-251«Б»	1,54	ПЭ-2136ПМ	1,54
НЦ-243	1,52	МЛ-2111ПМ	1,54
МЛ-2111	1,55