2.5. Методы испытания лаков
Стойкость к стерилизации. Стерилизацию модельного раствора проводят при температуре 121°С в течение 1 ч:
Модельные растворы:
а) водопроводная и дистиллированная вода,
б) 3%-ный раствор уксусной кислоты,
в) 3%-ный раствор хлорида натрия,
г) 3%-ный раствор молочной кислоты,
д) 20%-ный раствор сахара с добавкой 1 г лимонной кислоты на 100 мл,
е) 2%-ный раствор винной кислоты,
ж) белковый раствор, состоящий из 3% желатина, 1% поваренной соли, 0,5% молочной кислоты, 0,1% сульфида натрия, 95% дистиллированной воды. Величина рН (5,6—6,3) корректируется добавлением гидроокиси натрия.
Определение пористости лаковой пленки на алюминии, его сплавах и черной жести по Дуффеку. Посредством электрофореза отделяются окрашенные, например ализаринсульфокислым натрием, частицы. В результате становятся видимыми мельчайшие поры и царапины, разрывы лаковой пленки, а также повреждения при штамповке.
Этим методом можно испытывать как консервные банки, так и вырезанные образцы. Необходимо, однако, края среза испытуемого образца вначале покрыть парафином, чтобы не исказить картину испытания.
Эталонный раствор состоит из 30 г гексаметилентетрамина и 1 г ализарина S, 1000 мл 0,1 н. раствора бикарбоната натрия.
Этот раствор заливают в химический стакан вместимостью 600 мл. Испытуемый образец жести, например размером 50Х 100 мм, и катоды устанавливают в соответствии с приведенной схемой (см. рис. 2). После включения тока поддерживают постоянное напряжение 24 В.
Рис.2. Выявление пористости лакового покрытия.
Время испытания составляет 1 мин. Сила тока задается в миллиамперах и визуально оцениваются видимые поры на единице площади.
Определение пористости на лакированной и нелакированной белой жести и алюминированной жести. При определении пористости жести с помощью сульфата меди применения электрического тока не требуется.
Лакированные и высеченные штамповкой испытуемые образцы на 5 мин погружают в раствор, затем извлекают из него, ополаскивают под легкой струей воды и проводят количественную оценку.
Раствор для испытаний:
100 г сульфата меди (CuSO4·5Н2О),
50 г лимонной кислоты,
0,5 мл серной кислоты (относительной плотностью 1,84),
1000 мл дистиллированной воды. Поскольку используемые для испытания реактивы агрессивны, необходимо пользоваться защитными очками и защитными перчатками.
Перед лакированием белой луженой жести также определяют пористость металлической поверхности.
Желатиновая проба (для луженой нелакированной жести) — вырезанные образцы жести размером 50X100 мм после покрытия краев парафином заливают в фарфоровой чашке нагретым до 50°С раствором следующего состава:
7,5 г желатины,
0,5 г хлорида натрия,
1 г железосинеродистого (двухвалентного) калия,
100 мл дистиллированной воды.
По истечении 3 ч пребывания испытуемого образца в растворе при комнатной температуре следует определить число пор (по реакции образования берлинской лазури).
Тест Хученройтера (для алюминированной нелакированной жести) — вырезанные образцы жести размером 50X100 мм очищают метиловым спиртом. В качестве раствора для испытаний применяется смесь следующего состава:
3 г железосинеродистого (двухвалентного) калия,
3 г железосинеродистого (трехвалентного) калия,
94 мл дистиллированной воды с 10%-ной уксусной кислотой.
Раствор незадолго до употребления смешивают в соотношении 5:1 (1 часть 10%-ной уксусной кислоты). В эту смесь погружают хроматографическую бумагу и в течение 10 мин плотно прижимают к образцу из жести. После этого отпечаток высушивают. Поры видны на отпечатке в виде синих точек (берлинская лазурь). Оценку проводят сравнением с контрольным образцом.
Испытание на ударную прочность. Цель испытания — изучение свойств лака при резкой деформации, встречающейся при штамповке, накатывании или образовании продольного шва корпуса.
Раствор для испытания:
100 г сульфата меди (CuSO4·А2О),
50 г лимонной кислоты,
0,5 мл концентрированной серной кислоты (относительной плотностью 1,84),
1000 мл дистиллированной воды.
Приборы для испытания: 1 прибор с гибочной оправкой для определения ударной прочности (масса падающего груза 2300±100 г, высота падения 650±5 мм); 1 прибор с гибочной оправкой для придания образцу перед испытанием на изгиб U-образной формы.
Из подлежащей исследованию жести вырубают или вырезают несколько образцов размером 50x100 мм. Консервная тара покрыта слоем лака с одной внешней стороны, которую и подвергают испытанию.
Падающий груз с проушиной подвешен на крюк. Изогнутая испытуемая жесть находится на наковальне. При этом одной из своих узких сторон образец из жести выходит за край наковальни. При необходимости испытание может быть проведено и на более коротком испытуемом образце, однако при длине не менее 100 мм. В этом случае образец должен выходить за край наковальни примерно на 5 мм. После удара груза об образец последний приобретает клиновидную форму. Деформированный образец на 45 мин погружают в раствор сульфата меди, затем ополаскивают водой и тотчас производят оценку. Ставшие видимыми благодаря раствору сульфата меди повреждения лака вдоль деформированной зоны измеряются линейкой в миллиметрах. Чем меньше это значение, тем больше упругая деформация лаковой пленки и меньше пластическая. Деформация лакового покрытия зависит также от толщины жести.
При двустороннем покрытии лаком жесть также испытывают на деформацию с внешней стороны.
Испытание адгезий. Этим методом определяют, превосходит ли сила сцепления между клейкой лентой и лакированной поверхностью силу сцепления между лаком и подложкой. Перед испытанием слой лакового покрытия отделяют от подложки. Можно клейкую ленту отделить от лакового слоя. Адгезионная прочность лака зависит от величины межмолекулярного взаимодействия лака и подложки. Если на поверхности жести находится какой-либо инородный слой, например пассивирующий слой или слой жира, то на величину взаимодействия влияет сцепление этого слоя с жестью.
На лакированной испытуемой жести специальным режущим роликом или лезвием наносят сетку размерами 50x20 мм с интервалом между линиями 1 мм. На этих линиях сетки укладывают клейкую ленту (ленту 104 или ленту скотч 898) длиной 60 мм и шириной 20 мм и большим пальцем прочно прижимают ее к лакированному материалу. Приблизительно через 1 мин рывком отделяют клейкую ленту от лакированной жести и наклеивают на бумагу для визуальной оценки.
Адгезия лака оценивается отрицательно, если поверхностный слой лака отрывается от подложки и прилипает к клейкой ленте. Адгезия считается хорошей, если не происходит отрыва лаковой пленки. В обоих случаях допустим отрыв мелких частиц пленки лака от маркированных линий сетки.
Способность к глубокой вытяжке. Способность к глубокой вытяжке определяют в лабораторных условиях с помощью прибора Эриксена М-224 или 142/12.
Сначала этим прибором выштамповывают из лакированного металла круглые заготовки и придают им форму цилиндрических или четырехгранных стаканчиков. Коэффициент вытяжки (отношение диаметра стаканчика к диаметру заготовки) составляет при этом для цилиндрических стаканчиков 0,5.
Подлежащие испытанию лаки для консервной тары из тонкой белой жести подвергаются (при точно устанавливаемом давлении прижима) сжатию, растягиванию и изгибу.
Окончательную оценку качества лаков для консервной тары для разных видов жести выносят после проведения испытания зиговки и испытаний на устойчивость лаков к штамповке. Испытание зиговки образца проводят с помощью прибора Эриксена. Масштабом при этом служит толщина стенки в миллиметрах, при которой лак на выступах зиговки обнаруживает первые трещины. Для консервных банок в этом месте сосредоточена максимальная нагрузка. За образованием трещин наблюдают с помощью микроскопа. Глубину зиговки отсчитывают по шкале с точностью до 0,02 мм.
Определение влияния лакового покрытия и хлорвиниловой пасты на вкусовые качества консервов. При выявлении возможного влияния, оказываемого на консервы различными лаками или полихлорвиниловой уплотнительной пастой, в качестве раствора для испытания применяют 0,1%-ный раствор хлорида натрия. Для исключения субъективных ошибок и погрешностей этот раствор стерилизуют вначале в стеклянном стакане, а затем в лакированных консервных банках, подлежащих испытанию.
Определение содержания олова в консервированных продуктах.
Испытуемые лакированные консервные банки (банки № 1/1) заполняют 1%-ной уксусной кислотой до обычного уровня наполнения, закатывают и в течение 30 мин стерилизуют при 130°С. Затем банки термостатируют в течение 48 ч при 37°С. После этого точно отмеренную, как можно большую, часть испытуемого раствора выпаривают и остающийся, после выпаривания осадок нагревают до 800°С. Охладив, осадок смешивают с 20 — 25 мл 25% -ной соляной кислоты, и нагревают до кипения. Замерив, объем раствора без остатка, раствор переносят на лабораторный фильтр. После промывания теплой дистиллированной водой фильтр с осадком сушат и прокаливают в плавильном тигле примерно в течение 1 ч при температуре 800°С в муфельной печи, а после охлаждения в эксикаторе взвешивают. Массу выделенного олова определяют по формуле
mSn = mSnO2·0.7876·V1/V2,
где mSn — масса выделенного олова, мг на 1000 мл испытуемого раствора; mSnO2 — масса выделенного SnO2, мг на 100 мл испытуемого раствора; V1 — исходный объем, мл (1000 мл — эталонный объем); V2 — испытуемый объем, мл; 0,7876 — коэффициент пересчета SnO2 в Sn.
Определение содержания железа в консервированных продуктах. Простерилизовав испытуемые лакированные банки (№ 1/1), как было указано при определении содержания олова в консервах берут 100 мл испытуемого раствора, смешивают с 5 мл соляной кислоты относительной плотностью d=1,19 и 5 каплями 30% -ной перекиси водорода, кипятят и доливают дистиллированной водой до объема 200 мл. Из приготовленного таким образом раствора берут небольшую часть и доливают дистиллированной водой до 100 мл, добавляют 30 капель 10%-кого роданида калия и 3 капли 3%-ной перекиси водорода. В зависимости от концентрации железа появляется различной интенсивности красная окраска. Окраску определяют колориметрическим способом, сравнивая ее с окраской в холостом опыте. Измерение осуществляют с помощью спектрального колориметра при длине волны 546 нм и сравнивают с калибровочной кривой, установленной таким же образом.
Расчет ведут по отмеренному объему модельного раствора и пересчитывают результат на 1000 мл жидкости.
Приготовление модельного раствора железа: 0,1 г железа растворяют в 20 мл 25%-ной соляной кислоты, затем добавляют 1 мл 30%-ной перекиси водорода, кипятят и доливают дистиллированной водой до 1 л.
1 мл модельного раствора должен содержать 0,1 мг трехвалентного железа.
Расчет требуемого количества железа для растворения:
mFe3= Vтит/Vб·1000·0,1
где mFe3 - масса трехвалентного железа, мг па 1 л эталонного раствора; Vтит — объем титруемого раствора, мл; Vб —объем содержимого банки, мл.
Определение расхода олова для покрытия жести. Испытания осуществляются методом Кларка. Образец белой жести, подлежащей исследованию, размером 10x5 см очищают от грязи и жира трихлорэтиленом, затем сушат и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,1 мг. Чистый сухой образец помещают в фарфоровую выпарную чашку и наливают сверху 1 л концентрированной соляной кислоты, в которой растворено 20 г трехокиси сурьмы. Испытание проводят при комнатной температуре в вытяжном шкафу. Учитывая агрессивный характер концентрированной соляной кислоты, необходимо при проведении испытания пользоваться защитными очками и перчатками.
Происходит окислительно-восстановительная реакция. Об ее окончании судят по полному осаждению бархатистого налета сурьмы и прекращению выделения кислорода. Образец извлекают из раствора, ополаскивают водой, затем еще раз погружают в раствор, чтобы точно установить, непродолжится ли выделение сурьмы. Если этого не происходит образец жести окончательно извлекают из раствора, вновь ополаскивают водой, а затем спиртом, сушат и взвешивают. Путем дифференцированного взвешивания и пересчета испытуемой площади на квадратные метры получают массу 1 м2 оловянной пленки (в г) при двухстороннем покрытии жести.
Определение массы 1 м2 лаковой пленки. Испытуемый образец взвешивают, погружают и эталонный раствор температурой 90°С. В качестве положительного электрода служит листовая нержавеющая сталь, в качестве отрицательного — испытуемая жесть.
Напряжение 8 В, сила тока 0,7 А, время отделения лаковой пленки ≈30 с.
Освобожденные от лакового покрытия образцы жести ополаскивают водой и сушат. После взвешивания определяют массу 1 м2 лаковой пленки в граммах.
Эталонный раствор:
75 г безводного карбоната натрия,
300 мл этиленгликоля,
850 мл дистиллированной воды.
Испытание на химическую стойкость лакированной жести ЭЖК. Вырезают 8 образцов размером 70X100 мм и кипятят их в течение 2 ч в стакане вместимостью 0,8—1 л в каждом из 4 модельных растворов. После кипячения покрытие из масляных лаков не должно отслаиваться (то же при ударе 50 кгс на 1 см). Покрытие лаков на основе эпоксидных и фенолоформальдегидных смол должно выдерживать стерилизацию при 120°С в течение 1 ч в этих же растворах. Кипячение всех растворов должно быть не бурным, но заметным.
Модельные растворы:
а) 3%-ный раствор уксусной кислоты;
б) 3%-ный раствор хлорида натрия;
в) 2%-ный раствор винной кислоты;
г) дистиллированная вода.