7 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 лучI
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 = Lcp* A
Lcp - 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 =5,9Х) |
(N = 10,6Х) |
(N =5,9Х) |
( N =10,6Х) | ||
|
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 |
Среднее значение разности показаний Lcp в делениях шкалы |
Значение величины А |
Толщина покрытия, мкм h= Lcp *A | |
|
L2 |
L | |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
-
L2
в делениях
шкалы
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 |
|
|