Оценка защитных свойств Элакор-ПУ
Исследование времени высыхания краски, адгезии покрытий, адгезии краски,
физико-механических свойств, химстойкости

Комментарий ООО «ТэоХим»: данные испытания проведены с целью определения свойств полимерных покрытий Элакор-ПУ, в том числе времени высыхания краски, адгезии покрытий, адгезии краски, для возможности применения в качестве защитных покрытий вагонов –минераловозов.

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора
ГУП ВНИИЖТ
В.М. Богданов
28.12.2001г

ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И
ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ
«ЭЛАКОР-ПУ» ДЛЯ ПРОТИВОКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ
ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВАГОНОВ –
МИНЕРАЛОВОЗОВ

Москва. 2001

Цель испытаний - оценка физико-механических и защитных свойств лакокрасочного покрытия на основе полимерной композиции «Элакор-ПУ» и возможности ее применения для противокоррозионной защиты внутренних поверхностей вагонов для перевозки минеральных удобрений.

Полимерная композиция «Элакор-ПУ» представляет собой раствор уретанового эластомера в органических растворителях, с технологическими добавками и пигментами.

Изучались:

• физико-механические характеристики покрытия (эластичность (изгиб), прочность при ударе, адгезия покрытий);
• время высыхания полимерного покрытия (Комментарий ООО «ТэоХим»: время высыхания краски – очень важный параметр для промышленного нанесения);
• защитные свойства покрытия - стойкость к воздействию повышенных влажности и температуры и стойкость к действию агрессивных сред (минеральных удобрений).

Эластичность при изгибе и прочность при ударе определялись по ГОСТ 6806 и ГОСТ 4765, адгезия краски по ГОСТ 15140, время высыхания по ГОСТ 19007.

Все виды испытаний проводились в соответствии с методикой комплексных испытаний, разработанной ВНИИЖТ с учетом условий эксплуатации вагонов-минераловозов. Физико-механи¬ческие характеристики покрытия проверялись до и после термостарения, что дает возможность определить динамику изменения свойств покрытий в процессе эксплуатации при достаточно жестких условиях.

Для проведения лабораторных испытаний лакокрасочные материалы наносили на металлические прокатные пластины из стали СтЗХП размером 90x120мм и 100x240мм.

Образцы для испытаний были подготовлены и представлены ООО "ТэоХим".

Образцы для испытаний полимерных покрытий готовили по следующей технологии:
1. Механическая очистка поверхности дробеструйным аппаратом до чистого металла.
2. Обдув воздухом для удаления остаточной пыли.
3. Обезжиривание толуолом.
4. Аппретирование (грунтование клеем по металлу "Лейконат" ТУ 6-14-95-75).
5. Нанесение первого слоя композиции «Элакор-ПУ» и сушка при температуре 20±2"С - 8 часов.
6. Нанесение второго слоя полимерной композиции «Элакор-ПУ» и сушка при температуре 20*2 С - 12 часов
7. Нанесение третьего слоя состоящего из полимерной композиции «Элакор-ПУ».

Материалы наносили на подложку вручную с помощью кисти Перед проведением испытаний все образцы с покрытиями выдерживали при комнатной температуре в течение 7 сутокСистема покрытия, использованная для исследований, представляет собой три слоя композиции «Элакор-ПУ» общей толщиной 100-120 мкм.

1.1 ВРЕМЯ ВЫСЫХАНИЯ ПО ГОСТ 19007
Высыхание - процесс отверждения жидкого материала, то есть превращения его в пленку.
Продолжительность высыхания определяют временем, за которое испытуемый материал, нанесенный на пластину слоем определенной толщины, приобретает требуемую степень высыхания. Предусмотрено семь степеней высыхания от 1 до 7 включительно.

1.2. АДГЕЗИЯ
Адгезия покрытий - способность лакокрасочных покрытий к прочному сцеплению с окрашиваемой поверхностью.

1.2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДГЕЗИИ МЕТОДОМ РЕШЕТЧАТОГО НАДРЕЗА ПО ГОСТ 15140
Для определения адгезии краски методом решетчатого надреза на пластинке с покрытием при помощи скальпеля делают по шаблону не менее пяти параллельных и перпендикулярных им надрезов до подложки. Расстояние между надрезами составляет 1мм, при этом образуется решетка из одинаковых квадратов со стороной 1мм.
После нанесения решетки поверхность очищают кистью от отслоившихся кусочков пленки и оценивают адгезию покрытий по четырехбальной шкале. Высшая оценка -1 балл присваивается при гладких краях и отсутствии отслоившихся кусочков покрытия; 2, 3 и 4 балла - при отслаивании до 5, 35 и более 35% поверхности соответственно.

1.2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДГЕЗИИ МЕТОДОМ РЕШЕТЧАТОГО НАДРЕЗА ПО СТАНДАРТУ IS0624
С целью определения адгезионных характеристик образцы полимерных покрытий выдерживали в течение 5 суток при полном погружении в дистиллированной воде. Затем образцы вынимали, и. собрав оставшуюся воду фильтрованной бумагой, проводили определение адгезии.
Для определения адгезии покрытия методом решетчатого надреза на пластинке с покрытием при помощи скальпеля делают по шаблону не менее пяти параллельных и перпендикулярных им надрезов до подложки Расстояние между надрезами составляет 1 мм. при этом образуется решетка из одинаковых квадратов со стороной 1 мм. После нанесения решетки поверхность очищают кистью от отслоившихся кусочков покрытия, на поверхность приклеивают липкую ленту типа "скотч', отрывают ее и оценивают результаты по четырех бальной шкале как указано в 1.2.1.

1.3. ПРОЧНОСТЬ ПЛЕНКИ ПРИ УДАРЕ ПО ГОСТ 4765
Сущность метода определения прочности пленки при ударе заключается в определении при помощи прибора У-1а максимальной высоты в сантиметрах, с которой свободно падает на окрашенную металлическую пластину груз весом в 1 кг. не вызывая при этом разрушения защитного покрытия.

1.4. ПРОЧНОСТЬ ПЛЕНКИ ПРИ ИЗГИБЕ (ЭЛАСТИЧНОСТЬ) ПО ГОСТ 6806
Изгиб покрытия косвенно характеризует его эластичность, то есть свойство, обратное хрупкости. Сущность метода заключается в определении минимального диаметра стержня, на котором при изгибании окрашенной металлической пластины не происходит разрушения покрытия.

1.5 ТЕРМОСТАРЕНИЕ ОБРАЗЦОВ ПО ГОСТ 9.707.
Термостарение проводили путем выдержки высушенных образцов с покрытием в термостате при Т=60°С в течение 180 часов. Затем образцы после охлаждения осматриваются и сравниваются с контрольным образцом, не подвергавшимся нагреванию. Покрытие после испытания должно удовлетворять по внешнему виду (ГОСТ 4765) и прочности пленки при изгибе (ГОСТ 6806) и ударе (ГОСТ 4765).

1.6. СТОЙКОСТЬ ПОКРЫТИЯ К ИСТИРАНИЮ
Изучение стойкости полимерного покрытия к абразивному износу (истиранию) проводилось на специальной установке. Образцы с покрытиями размером 100 на 240 мм помещались в металлические стаканы. В объем образованный образцом и стенками стакана, засыпался абразивный материал, смешанный с минеральными удобрениями в соотношении 1 к 3. В качестве абразива использовали гравий с размером частиц от 3 до 5 мм. Вращение цилиндров с образцами производили со скоростью 50 об/мин. Осмотр образцов и замер толщины покрытия проводили через 120. 240 и 480 часов испытания, при этом сравнивали указанные характеристики до и после испытаний.

Оценка декоративного состояния покрытия проводилась по ГОСТ 9407, при этом образец визуально сравнивали с контрольным образцом.

Результаты испытаний физико-механических свойств покрытий приведены в таблице 1.
Изменение декоративных свойств покрытия приведены в таблице 2.
Изменение толщины покрытия в процессе истирания приведено в таблице 3
В результате исследований было установлено, что после 60 суток испытаний у полимерного покрытия из композиции «Элакор-ПУ» не ухудшились показатели адгезии и прочности при ударе, что характеризует высокие физико-механические свойства этого материала.
Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Физико-механические свойства системы покрытия композиции «Элакор-ПУ»
по загрунтованной «Лайконатом» дробеструйной металлической поверхности.

Таблица 1

Изменение декоративных свойств покрытия в процессе испытания.

Таблица 2

Изменение толщины покрытия в процессе истирания.

Таблица 3

Отмечено, что при испытании на истирание материал отличается высокой прочностью, толщина полимерного покрытия после испытаний не изменилась. Результаты испытания представлены в таблице 3.

Не ухудшились и декоративные свойства покрытия после воздействия минеральных удобрений, что видно из таблицы 2.

Было установлено, что время высыхания краски до степени 3 при температуре 18-20°С составляет 4 часа.

3.1. СТОЙКОСТЬ К ПОВЫШЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ и ТЕМПЕРАТУРЕ.

Определение стойкости покрытий к условиям повышенной влажности (100%) и повышенной температуре (28-35°С) проводили в гидростатической камере имитирующей условия эксплуатации во влажном климате при отсутствии солнечного облучения. Режим работы камеры следующий:

2 часа - подъем температуры от комнатной до 28-35°С, 6 часов - выдержка образцов при 28-35 °С. 3 часа - снижение температуры до комнатной. 13 часов - выдержка при комнатной температуре Относительная влажность при всех режимах составляла около 100%.

3 2 СТОЙКОСТЬ К ДЕЙСТВИЮ АГРЕССИВНЫХ СРЕД -МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
С целью исследования стойкости покрытий к действию минеральных удобрений использовали следующие удобрения:

• Сульфат аммония {NH4)2S04
• Суперфосфат простой Ca(HPO4)2
• Аммиачная селитра NH3NO;
• Хлористый калий KCI

Испытания проводили следующим образом: удобрение насыпали в емкость, в которую помещали в вертикальном положении испытуемые образцы с нанесенными с двух сторон защит¬ными покрытиями.

Минеральное удобрение постоянно увлажняли дистиллированной водой.

Защитные свойства покрытия в период испытания оценивали оп 6-бальной системе в соответствии с ГОСТ 9.407

Покрытие считали выдержавшим испытания при условии, что его защитные свойства полностью сохраняются в течение 60 суток испытаний и состояние покрытия оценивается баллом 1 по ГОСТ 9.407, то есть отсутствуют точки коррозии, пузыри, отслаивания.

Результаты испытаний защитных свойств представлены в таблице 4.

Как следует из данных таблицы 4покрытие из трёх слоёв полимерной композиции «Элакор-ПУ» нанесённое по дробеструйной металлической поверхности аппретированной «Лайконатом», имеет высокие защитные свойства через 60 суток испытаний в гидростате, и при погружении в минеральные удобрения состояние покрытия не изменилось и оценивалось баллом 1.

Защитные свойства исследуемой системы покрытий.
Оценка состояния исследуемой системы покрытий в баллах через
30, 45 и 60 суток после начала испытаний.

Таблица 4

Комментарий ООО «ТэоХим»: по результатам данных испытаний, в том числе времени высыхания краски, адгезии покрытий, адгезии краски, в сентябре 2001 года в пункте подготовки вагонов станции Углеуральская Свердловской железной дороги были проведены опытно-производственные работы по нанесению полимерного покрытия «Элакор-ПУ» на внутреннюю поверхность кузова вагона- минераловоза, бывшего в эксплуатации. Протоколы осмотра после одного года и трех лет эксплуатации свидетельствуют о том, что ремонт покрытия не требуется.