1. Визуальный метод.

С помощью шахматной доски визуально определяют толщину слоя краски на стеклянной пластине, при которой достигается полная укрывистость. Стеклянная пластина считается укрытой, если глаз человека перестает видеть черно-белую подложку шахматной доски (рисунок 9) [18,23].

Рисунок 9 – Шахматная доска

При определении укрывистости визуальным методом краску следует наносить при постепенном увеличении толщины покрытия до того момента, когда черно-белая подложка становится невидимой.

Коэффициент отражения шахматной доски, измеряемый на белом поле должен быть от 0,80 до 0,85, на черном поле - не более 0,05.

Укрывистость высушенной пленки (Д) в г/м² вычисляют по формуле:

где m₁ – масса пластинки с высушенной пленкой, г;

m₀ – масса неокрашенной пластинки, г;

S – площадь поверхности пластины, мм²;

Укрывистость невысушенной лакокрасочной пленки (Д_н) в г/м², вычисляют по формуле:

где m₁’ – масса пластинки с невысушенным лакокрасочным материалом, г;

m₀ – масса неокрашенной пластинки, г;

S – площадь поверхности пластины, мм².

Укрывистость пигмента (Д_п) в г/м² вычисляют по формуле:

где m₁ – масса пластинки со слоем краски, г;

m₀ – масса неокрашенной пластинки, г;

m_п – масса пигмента, израсходованного при получении краски, г;

m_м – масса пленкообразователя, израсходованного при получении краски, г.

За результат испытания принимают среднее арифметическое трех параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 5% от среднего арифметического значения.

2. Метод контрастных отношений.

Сущность метода заключается в определении коэффициента контрастности путем измерения коэффициентов отражения покрытий разной толщины, помещенных на белую и черную подложку.

Краску наносят на стеклянные пластины из прозрачного бесцветного стекла размерами примерно см, толщиной 1,2-1,8мм. Пластинки перед этим промывают сначала теплой мыльной водой, а затем чистой водой, высушивают, взвешивают с точностью до 0,01 г и измеряют их длину и ширину с точностью до 0,5 мм. Перед нанесением краски пластинку протирают ватой, смоченной спиртом, а затем насухо вытирают.

Краску наносят аппликаторами или кистью на 4 подготовленные пластинки. Движениями кисти вдоль и поперек пластинка получают слой краски равномерной толщины. Желательно, чтобы пластинка со слоем краски минимальной толщины имела коэффициент контрастности не менее 0,7-0,8, остальные более высокий, но не превосходящий 0,98.

На покрытую пленкой подложку (подложка в виде шахматной доски) накладывают поочередно стеклянные пластинки и регулируют толщину слоя так, чтобы для первой пластинки квадраты подложки были ясно видны, для второй – слегка просвечивали, для третьей – были едва различимыми и для четвертой – еще полностью не исчезли. Затем снимают краску, налипшую на ребра и обратную сторону пластинок, и взвешивают пластинки с точностью до 0,01 г.

Толщину слоя краски Н (в мм) на пластинках рассчитывают по формуле:

;

где - масса краски, нанесенной на пластинку, г;

S – площадь пластинки, мм² ;

- плотность краски, г/см³

Плотность краски (в г/см³) вычисляют по формуле:

;

где - масса пигмента, израсходованного при получении краски, г;

- масса пленкообразователя, израсходованного при получении краски, г;

- плотность пигмента, г/см³;

- плотность пленкообразователя при 20⁰С, г/см³.

Вычисляют значение коэффициентов контрастности С для каждой пластинки по уравнению:

;

где R_ч(L_ч) и R_б(L_б) - коэффициент отражения (яркость) слоя краски на черной и белой подложке соответственно.

Значения кроющей способности F_к (в м²/кг), соответствующие нанесенным на пластинки слоям краски, рассчитывают по формуле:

;

где S – площадь пластинки, мм² ;

m₁ – масса пластинки со слоем краски, г;

m₀ – масса неокрашенной пластинки, г.

Укрывистость краски и пигмента определяют по графику (рисунок 10), на оси абсцисс которого нанесена равномерная шкала для кроющей способности краски F_к (в м²/кг) или обратной толщины слоя краски 1/δ (мкм^-1), а на оси ординат – равномерная шкала для коэффициента контрастности С [18].

Через экспериментальные точки с координатами, соответствующими значениями F_к и С для каждой пластинки, поводят прямую, наиболее близкую к этим точкам. С помощью этой прямой определяют соответствующие С = 0,98 значения кроющей способности F_к или обратной толщины слоя краски 1/δ.

Рисунок 10 – Зависимость коэффициента контрастности от кроющей способности краски

При обработке экспериментальных данных по методу наименьших квадратов рассчитывают коэффициенты линейного уравнения y=ax+b и определяют величину кроющей способности (х) при y=0.98.

Укрывистость краски рассчитывают как величину, обратную кроющей способности, соответствующей коэффициенту контрастности 0,98.

Укрывистость пигмента Д_п (в г/м²) вычисляют по формуле:

;

где - масса пигмента, израсходованного при получении краски, г;

- масса пленкообразователя, израсходованного при получении краски, г.

3. Определение укрывистости с использованием двухконстантной теории Гуревича-Кубелки-Мунка [2,18,23,24].

При определении укрывистости с использованием двухконстантной теории Гуревича-Кубелки-Мунка используются методы, описанные в ГОСТ и ISO, в которых коэффициенты отражения, обозначенные R, выражаются в долях единицы.

а) по ГОСТ 8784-75

Метод предназначен для определения укрывистости эмалей и красок белых и светлых тонов в высушенных покрытиях, для которых значение координаты цвета Y > 50.

Две стеклянные пластины подготавливают по ГОСТ 8832-76 и на одну из них наносят покрытие, не укрывающее подложку, а на другую – покрытие, значительно переукрывающее контрастную подложку (контроль производят визуально по шахматной доске). После высушивания определяют коэффициенты отражения неукрывающего (R₀) и переукрывающего (R_∞) покрытий, а также толщину неукрывающего слоя (Н) в миллиметрах.

Величины коэффициентов отражения покрытий на черной и белой подложках для пластинки с переукрывающим слоем должны быть одинаковы.

Кроющая способность (Y) в м²/л соответствует обратной величине кроющего слоя (м^2.л^-1≡мм^-1), то есть:

Y = H_k^-1

где H_k^-1 - толщина покрытия с коэффициентом контрастности 0,98, обеспечивающего полное укрытие черно-белой контрастной подложки, мм.

Толщину укрывающего слоя ( ) в миллиметрах вычисляют по формуле:

;

где - толщина неукрывающего слоя, мм.

- коэффициент отражения покрытия толщиной , который вычисляют по формуле:

;

где - коэффициент отражения белой подложки;

а – оптическая константа, которую вычисляют по формуле:

;

Расчет укрывистости (г/м²) осуществляют по формуле:

;

где - плотность пленки, г/см³;

За результат испытания принимают среднеарифметическое трех параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 3%.

б) по ISO 6504/1 1983 (E)

Метод используется для определения укрывистости белых и светлых композиционных лакокрасочных материалов.

Основан на уравнениях Кубелки и Мунка

;

;

;

;

где - коэффициент отражения бесконечно толстого слоя,

- коэффициент отражения покрытия на черной подложке,

- коэффициент отражения покрытия на белой подложке

- коэффициент отражения белой подложки (этот стандарт предусматривает = 0,8) ;

- кроющая способность, м²/л,

- толщина слоя, мкм

Используя уравнения для расчета коэффициентов ρ_в и ρ, когда коэффициент контрастности (ρ_в/ρ) равен 0,98 получаем:

;

после преобразования:

;

где

и

;

Принимая , и х=arcoth y.

Мы можем увидеть, что при коэффициенте отражения ρ_g=0,8 и коэффициенте контрастности ρ_в/ρ =0,98.

Коэффициент рассеивания выражают, используя уравнение для расчета ρ_в:

;

где рассчитываются по приведенным выше уравнениям.

Для упрощения расчета используют графики, имеющиеся в ISO 6504/1 1983 (E) по которым определяют , для измеренных значений ρ_в и ρ_∞.

Если таблиц и графиков нет, то расчет может быть осуществлен в соответствии с приведенным ниже примером:

- определяем , используя соответствующие уравнения (значение ):

;

;

- определяем коэффициент рассеяния (значение , , нм):

мкм^-1,

- определяем :

Рассчитывая , получаем:

Отсюда:

и

- определяем кроющую способность, используя следующее уравнение:

Площади черных и белых участков на подложке должны быть не менее , при этом координата цвета Y для белой должна составлять , для черной не более 5 [25].