Способ определения состояния лакокрасочных покрытий по диэлектрическим характеристикам

Предлагаемый способ относится к области физики, а именно определению диэлектрических характеристик лакокрасочных покрытий и установлению взаимосвязи изменения этих характеристик с физико-механическими свойствами покрытия в процессе его старения. Существующие способы определения диэлектрических характеристик, как правило, неприменимы для работы с лакокрасочными покрытиями. А известные способы оценки защитных покрытий, в том числе лакокрасочных, направлены либо на применение на экспериментальном этапе, либо не позволяют оценить их диэлектрические характеристики. Диэлектрические характеристики покрытий возможно определять неразрушающими методами, поэтому определение закономерностей изменения диэлектрических характеристик в процессе старения покрытий, а также определение зависимостей изменения диэлектрических характеристик от физико-механических и других свойств, является ценным и практически значимым. Одними из основных диэлектрических характеристик для различных объектов являются добротность, диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь. Способ определения состояния лакокрасочных покрытий по диэлектрическим характеристикам осуществляют на базе известного способа, предусматривающего определение изменения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь с помощью куметра, через определение параметра добротности и емкости объекта. Установленные таким образом зависимости изменения диэлектрических характеристик в процессе старения покрытия и сопоставление этих значений с известными значениями физико-механических свойств позволяют сделать выводы о текущем состоянии покрытия. Техническим результатом при реализации заявленного решения является повышение точности определения состояния лакокрасочного покрытия путем установления закономерностей измерения диэлектрических характеристик в процессе старения и сопоставлении с физико-механическими свойствами покрытия. 1 ил.

 

Изобретение относится к области физики, а именно определению диэлектрических характеристик лакокрасочных покрытий и установлению взаимосвязи изменения этих характеристик с физико-механическими свойствами покрытия в процессе его старения.

Лакокрасочные покрытия, в зависимости от условий эксплуатации, обладают определенным набором свойств: адгезия, твердость, прочность при ударе, атмосферостойкость и др. В результате процессов старения покрытий изменяются показатели их свойств, повышается хрупкость.

Изменение свойств лакокрасочных покрытий в процессе старения вызывается изменением их строения, в результате чего происходит: постепенное увеличение коэффициента полимеризации, увеличение размеров кристаллических образований, продолжение процесса сшивки цепей и образование пространственных сеток, окисление и другие химические взаимодействия со средой.

Таким образом, в результате старения и постепенного снижения показателей свойств покрытий защищаемая поверхность подвергается воздействию разрушающих факторов. В связи с этим, важно своевременно определять состояние лакокрасочного покрытия и в случае необходимости его ремонтировать.

Для определения характеристик и свойств лакокрасочных покрытий существуют различные методы. Однако большинство методов, с помощью которых эффективно возможно определить физико-механические и защитные свойства покрытий, являются разрушающими методами контроля, и в связи с этим, носят исключительно экспериментальный характер и на практике не применимы.

Известно, что у лакокрасочных покрытий в процессе старения изменяются их диэлектрические характеристики. Для различных материалов существует взаимосвязь изменения диэлектрических характеристик с физико-механическими свойствами.

Диэлектрические характеристики покрытий возможно определять неразрушающими методами, поэтому определение закономерностей изменения диэлектрических характеристик в процессе старения покрытий, а также определение зависимостей изменения диэлектрических характеристик от физико-механических и других свойств, является ценным и практически значимым.

Одними из основных диэлектрических характеристик для различных объектов являются добротность (Q), диэлектрическая проницаемость (ε) и тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ).

Существующие способы определения диэлектрических характеристик, как правило, неприменимы для работы с лакокрасочными покрытиями. А известные способы оценки защитных покрытий, в том числе лакокрасочных, направлены либо на применение на экспериментальном этапе, либо не позволяют оценить их диэлектрические характеристики.

Известен способ прогнозирования долговечности промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий для металлических поверхностей (патент РФ №2520164). Способ применяют для прогнозирования долговечности (срока службы) лакокрасочных покрытий, предназначенных для защиты металлических поверхностей промышленных объектов от коррозии. Способ предусматривает проведение ускоренных электрохимических испытаний металлических образцов с покрытиями во времени при наложении заданных частот переменного тока в среде электролита с последующим определением частотного коэффициента изменения электрической емкости образцов, по величине которого оценивают защитные свойства указанных покрытий.

Однако, данный способ является применимым на экспериментальном этапе, при оценке коррозионной стойкости различных покрытий, и не предназначен для определения текущего состояния покрытия.

Известен способ определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь диэлектрической структуры (патент РФ №2716600). Способ применяют для определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь устройств СВЧ-электроники.

Основным недостатком данного способа является то, что он не предназначен для определения диэлектрических характеристик лакокрасочных покрытий.

Известен метод определения диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь с помощью куметра, принятый за прототип (Ю.А. Гусев. Основы диэлектрической спектроскопии / уч. пособие. Казанский гос. ун-т. Казань, 2008. с. 67).

Метод основан на определении диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь по формулам, в результате определения показателя добротности (Q) и емкости объекта (С) с помощью куметра. Метод отличается высокой точностью получения результатов.

Основным недостатком данного метода является его неприспособленность для определения диэлектрических характеристик лакокрасочных покрытий.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА заключается в определении состояния лакокрасочных покрытий путем установления закономерностей изменения его диэлектрических характеристик в процессе старения и их сопоставлении с физико-механическими свойствами покрытия.

В результате решения указанной задачи разработан способ определения состояния лакокрасочных покрытий по диэлектрическим характеристикам. Этот способ позволяет установить текущее состояние лакокрасочного покрытия, предварительно определить его срок службы, а также служит вспомогательным фактором при принятии решения о целесообразности ремонта покрытия.

Предлагаемый способ определения состояния лакокрасочных покрытий по диэлектрическим характеристикам осуществляют на базе известного способа, предусматривающего определение изменения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь с помощью куметра, через определение параметра добротности и емкости объекта. Установленные таким образом зависимости изменения диэлектрических характеристик в процессе старения покрытия и сопоставление этих значений с известными значениями физико-механических свойств позволяют сделать выводы о текущем состоянии покрытия.

Для определения добротности лакокрасочного покрытия методом куметра разработана измерительная ячейка, в которую помещается образец с лакокрасочным покрытием (фиг. 1 - вид сверху (разложенное состояние), фиг. 2 - вид сбоку (сложенное состояние)).

Измерительная ячейка состоит из нижней крышки 1, соединенной с верхней крышкой 2 шарнирным соединением. На нижней и верхней крышках 1 и 2 с внутренней стороны изолирующими пластинами 3 закреплены плоские электроды 4. В центре изолирующих пластин 3 выполнено отверстие, которое образует площадку под образец 5, на которой базируется один край плоского электрода 4. Другой край плоского электрода 4 размещен за краем верхней и нижней крышек 1 и 2, на котором смонтированы контакты измерительной ячейки 6 для соединения измерительной ячейки с куметром.

Порядок работы с измерительной ячейкой следующий: исследуемый образец устанавливается на площадку под образец 5, измерительную ячейку закрывают, смыкая верхнюю и нижнюю крышки 1 и 2, тем самым обеспечивает плотный контакт между плоскими электродами 4 и исследуемым образцом. Контакты измерительной ячейки 6 присоединяются к куметру посредством проводников, после чего проводят испытания исследуемого образца.

Кроме измерительной ячейки для определения диэлектрических характеристик лакокрасочных покрытий необходим куметр (напр. измеритель добротности Е4-11, TeslaBM 560 и др.) и магнитный толщиномер покрытий с погрешностью не более 3%.

Подготовка к испытаниям, их проведение и оценка результатов.

- Для испытаний готовят не менее 3 одинаковых образцов исследуемого покрытия (ГОСТ 8832). Толщина испытываемого покрытия должна соответствовать рекомендациям в технической документации к материалу;

- Измеряют толщину испытываемых покрытий при помощи толщиномера с погрешностью не более 3%;

- Куметр готовят к эксплуатации в соответствии инструкцией;

- Подключают катушку индуктивности, и проводят измерения добротности Q1 и емкости C1 катушки при резонансе на выбранной частоте f и определяют собственную емкость катушки С0;

- Подключают измерительную ячейку с исследуемым образцом к клеммам куметра и проводят измерения добротности Q2 и емкости С2 катушки при резонансе на выбранной частоте f;

- После считывания показателей добротности (Q1, Q2) и емкостей (С1, С2) по шкалам куметра расчитывают тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ) и диэлектрическую проницаемость (ε) исследуемого образца:

где С - резонансная емкость образца при частоте f;

где - емкость катушки при резонансе на частоте 2f.

Таким образом, возможно осуществлять измерение диэлектрических характеристик различных лакокрасочных покрытий, применяемых в различных отраслях промышленности.

Проведенные исследования лакокрасочных покрытий, на примере акриловых лакокрасочных материалов, по описанной выше методике, позволили установить закономерности изменения диэлектрических характеристик (добротность, диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь) лакокрасочных покрытий в процессе их старения, а также установить взаимосвязь изменения диэлектрических характеристик с адгезией (ГОСТ 31149), твердостью (ГОСТ 54586) покрытий, а также с площадью микротрещин на покрытии. Результаты представлены в таблице: изменение свойств и характеристик лакокрасочных покрытий в процессе старения. Полученные значения являются усредненными по результатам испытаний.

В результате проведенных испытаний построен график зависимостей изменения добротности и площади микротрещин на лакокрасочном покрытии от срока его эксплуатации (фиг. 3). Полученные зависимости позволяют установить изменение указанных параметров в процессе старения лакокрасочного покрытия на основе акриловых лакокрасочных материалов.

Сопоставление значений диэлектрических характеристик с твердостью, адгезией и площадью микротрещин на лакокрасочном покрытии позволяет установить текущее состояние покрытия, способствует определению его срока службы, а также может послужить вспомогательным фактором при принятии решения о целесообразности ремонта покрытия.

Способ определения состояния лакокрасочных покрытий по диэлектрическим характеристикам, включающий подготовку образцов, проведение испытаний, получение и анализ результатов, отличающийся тем, что для определения диэлектрических характеристик лакокрасочных покрытий методом куметра применяют измерительную ячейку для образцов, а в результате проведенных испытаний определяют состояние лакокрасочного покрытия по изменению диэлектрических характеристик в процессе старения и сопоставлению полученных значений со значениями физико-механических свойств покрытия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и способу для извлечения графитного уплотнительного кольца датчика положения шагового ядерного реактора и может использоваться в ходе ремонта реактора на АЭС. Для извлечения графитного уплотнительного кольца датчика положения шагового ядерного реактора используется устройство, состоящее из рукоятки верхнего яруса, рукоятки нижнего яруса, лотка, полотна ножа рукоятки нижнего яруса, зажимной плиты и полотна ножа рукоятки верхнего яруса.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения физических величин емкостными датчиками и может быть использовано во встраиваемых вычислительных системах управления. Устройство измерения емкости для встраиваемых систем управления содержит (фиг.) микроконтроллер 1, компьютер 2, RC-фильтр 3, первый резистор 4, второй резистор 5, емкостный датчик 6, образцовый конденсатор 7.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических свойств (концентрации, смеси веществ, влагосодержания, плотности и др.) жидкостей, находящихся в емкостях (технологических резервуарах, измерительных ячейках и т.п.). Сущность заявленного решения заключается в том, что в способе измерения физических свойств диэлектрической жидкости, при котором возбуждают электромагнитные волны в каждом из двух отрезков коаксиальной длинной линии, служащих чувствительными элементами измерительных каналов, рабочего и эталонного, и заполняемых соответственно контролируемой жидкостью и эталонной жидкостью, измеряют значение информативного параметра каждого из чувствительных элементов и по отличию этих значений информативного параметра судят о величине измеряемого физического свойства жидкости, при этом в качестве отрезков коаксиальной длинной линии используют совокупность располагаемых соосно двух металлических цилиндров и соосного с ними центрального проводника, причем внутренняя поверхность внутреннего цилиндра служит наружным проводником одного из отрезков коаксиальной длинной линии, а его наружная поверхность служит внутренним проводником другого отрезка коаксиальной длинной линии, возбуждение электромагнитных волн в каждом из двух отрезков коаксиальной длинной линии производят на фиксированной частоте, в качестве информативного параметра каждого чувствительного элемента используют фазовый сдвиг возбуждаемых электромагнитных волн и электромагнитных волн, распространившихся вдоль соответствующего отрезка коаксиальной длинной линии и принятых на том же или противоположном его конце, и о величине измеряемого физического свойства жидкости судят по отличию значений фазового сдвига в двух отрезках коаксиальной длинной линии.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для создания устройств бесконтактного измерения диэлектрической проницаемости жидкостей. В частности, способ может быть применён для контроля качества нефти и ее фракций.

Изобретение предназначено для высокоточного измерения резонансной частоты и добротности резонаторов, входящих в состав различных резонансных датчиков, например, влажности, концентрации растворов и уровня различных сред. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения резонансной частоты.

Изобретение предназначено для высокоточного измерения резонансной частоты и добротности резонаторов, входящих в состав различных резонансных датчиков, например, влажности, концентрации растворов и уровня различных сред. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения резонансной частоты.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических свойств Устройство для измерения физических свойств жидкости содержит волноводный резонатор в виде отрезка коаксиальной длинной линии с двумя, рабочим и эталонным, чувствительными элементами в виде участков этого отрезка коаксиальной длинной линии, заполняемых, соответственно, контролируемой жидкостью и эталонной жидкостью.

Использование: для измерения электромагнитного отклика от плоскопараллельных пластин. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения электромагнитного отклика от плоскопараллельных пластин содержит блок генерации и индикации СВЧ сигнала, два линзовых волновода, образованных плоскими фазоинверсными дифракционными оптическими элементами соответствующего диапазона L1, L3 и L2, L4, излучающий рупор, расположенный в передней фокальной плоскости линзы L1, и принимающий рупор, расположенный в задней фокальной плоскости линзы L2, диафрагму, выполненную из радиопоглощающего материала, фокусирующую линзу L3, расположенную в передней фокальной плоскости L1, и фокусирующую линзу L4, расположенную в передней фокальной плоскости линзы L2, при этом диафрагма расположена в заднем фокусе относительно линзы L3 и в переднем фокусе относительно линзы L4, отличающееся тем, что дифракционные оптические элементы L3 и L4 состоят из подложки, прозрачной для используемого излучения, на поверхности которой размещена фазоинверсная структура с границами зон Френеля, подложку выполняют в форме усеченного конуса с высотой конуса, примерно равной фокусному расстоянию дифракционного оптического элемента, с отношением радиусов нижнего и верхнего оснований усеченного конуса, примерно равным 2, и с показателем преломления материала не менее показателя преломления материала фазоинверсной структуры, направленной меньшим основанием в сторону области фокусировки излучения, а фокусное расстояние выбирают не более длины волны используемого излучения и облучение дифракционного оптического элемента осуществляют со стороны фазоинверсной структуры.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения физических величин емкостными датчиками, и может быть использовано во встраиваемых вычислительных системах контроля и управления. Микроконтроллерное измерительное устройство емкости для встраиваемых вычислительных систем содержит: N+1 резисторов; емкостный датчик; образцовый конденсатор; микроконтроллер; компьютер.

Изобретение относится к СВЧ-технике и предназначено для измерения селективных свойств высокодобротных миниатюрных открытых диэлектрических резонаторов. Технический результат: упрощение процесса настройки измерительного устройства с повышенной точностью измерения собственной добротности открытого диэлектрического резонатора.
Наверх