УДК 699.8

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Логанина Валентина Ивановна
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Управление качеством и технология строительного производства»

Аннотация
Приведена модель срока службы покрытия, учитывающая энергию активации процесса старения, интенсивность воздействия ультрафиолетового облучения, температуру и влажность воздуха. Показана на примере методика расчета срока службы покрытий по данным ускоренных испытаний.

Ключевые слова: долговечность, лакокрасочное покрытий, методика расчета, модель старения


FORECASTING OF SERVICE LIFE OF PAINT AND VARNISH COVERINGS

Loganina Valentina Ivanovna
Penza State University of Architecture and Construction
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of "Quality Control and construction technologies"

Abstract
The model of service life of the covering, taking into account energy of activation of process of ageing, intensity of influence of a ultra-violet irradiation, temperature and humidity of air is resulted. The design procedure of service life of coverings is shown on an example according to the accelerated tests.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Логанина В.И. Прогнозирование срока службы лакокрасочных покрытий // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 4. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/04/33635 (дата обращения: 02.06.2017).

Для оценки срока службы лакокрасочных покрытий проводят испытания по ускоренному режиму[1]. Однако фактический срок службы покрытий не всегда соответствует прогнозируемому. В связи с этим возникает необходимость создания методики оценки срока службы лакокрасочных покрытий, которая достоверно прогнозировала их срок службы . 
Предлагается методика расчета срока службы лакокрасочных покрытий, которая позволяет по данным ускоренных испытаний в лабораторных условиях определить срок службы в различных климатических районах [2-5]. В основе расчета продолжительности старения покрытий до заданной степени разрушения предложена разработанная модель
 (1)
где  - продолжительность старения покрытий;
 - коэффициенты, учитывающие влияние влажности и интенсивности ультрафиолетового облучения на продолжительность старения покрытий;
- энергия активации процесса разрушения.
При переменных условиях эксплуатации  предлагается использовать уравнение Бейли
 (2)
где t– долговечность покрытий в данных условиях эксплуатации х;
- долговечность покрытий в любых условиях эксплуатации.
Для определения постоянных условий эксплуатации, эквивалентных по своему суммарному разрушающему эффекту переменным условиям эксплуатации, использован принцип аддитивности. В качестве постоянных условий эксплуатации приняты температура , минимально достигаемая влажность и интенсивность ультрафиолетового облучения в данном климатическом регионе. Эквивалентное время предложено определять по формуле
 (3)
где  -текущая температура эксплуатации.
Алгоритм определения продолжительности старения покрытий до заданной степени разрушения заключается в следующем.1. Определяют для данного климатического района в соответствии с математической моделью время в течение года, эквивалентное по суммарному разрушающему эффекту по отношению к постоянным температуре и влажности -. Предварительно необходимо определить значение эффективной энергии активации U.
2. Определяют напряженность климатических испытаний с учетом режима и числа циклов испытаний -.
3. Определяют срок эксплуатации по формуле
Ниже приведен пример расчета срока службы поливинилацетатцементного (ПВАЦ) и кремнийорганического (КО-166) покрытий. При расчетах были использованы среднемесячные величины интенсивности ультрафиолетового облучения с длинами волн менее 400 нм, влажности воздуха для умеренно-холодного климата. Предварительными исследованиями и расчетами установлено, что энергия активации ПВАЦ покрытия составляет U=92,230кДж/моль, покрытия КО-166 -94,54 кДж/моль. 
Ускоренные испытания проводили по режиму: 4 часа – замораживание при температуре -40оС, 2 часа – оттаивание на воздухе при температуре 40оС и относительной влажности 60%, 2 часа – увлажнение при температуре +20оС, 16 часов – ультрафиолетовое облучение при температуре +20оС и относительной влажности 70%. Результаты расчета приведены в таблице.

Таблица. Эквивалентное время эксплуатации покрытий  по отношению к температуре 0оС в различных климатических районах
Месяц Москва Якутск Владивосток
1 2 3 4
январь 0,61/0,58 0,001368/0,001125 0,34/0,323
февраль 0,695/0,67 0,0065/0,0056 0,56/0,54
март 5,64/5,54 0,318/0,288 6,74/6,65
апрель 28,525/19,34 15,86/15,85 28,52/28,92
май 90,32/94,2 39,41/40,2 98,87/75
июнь 191,32/202,29 169,38/178,32 131,30/137,35
июль 300,99/320.63 325,05/346,80 278,54/295,85
август 181,00/191,65 149,95/157,95 294,63/315,79
сентябрь 51,0/56,5 29,97/30,26 111,92/116,74
октябрь 3,05/12,41 1,93/1,88 29/30,42
ноябрь 2,44/2,4 0,0327/0,029 2,78/2,78
декабрь 0,664/0,65 0,002/0,0017 0,492/0,47
Итого 860,35/906,86 716,25/771,6 871,75/1010,84

Примечание. Над чертой приведены значения для ПВАЦ покрытия, под чертой – для покрытий КО-166.

Поливинилацетатцементное покрытие
При температуре воздуха -40оС время испытаний, эквивалентное температуре 0оС, составляет

При температуре воздуха +20оС и относительной влажности 100% эквивалентное время составляет

При температуре воздуха +20оС . относительной влажности 70% и воздействии ультрафиолетового облучения эквивалентное время составляет

Следовательно, один цикл испытаний эквивалентен 34,16 сут. при температуре 273оК. Число циклов испытаний составляет 120.
34,16*120=4099,84 сут.
Срок службы покрытий при числе ускоренных суточных испытаний, равном 120, эквивалентен
- в Москва
-в Якутске
-во Владивостоке 
Кремнийорганическое покрытие
При температуре воздуха -40оС время испытаний, эквивалентное температуре 0оС, составляет


При температуре воздуха -40оС и относительной влажности 60% эквивалентное время составляет

При температуре воздуха +20оС и относительной влажности 100% эквивалентное время составляет

При температуре воздуха +20оС . относительной влажности 70% и воздействии ультрафиолетового облучения эквивалентное время составляет
Следовательно, один цикл испытаний эквивалентен 37,32 сут при температуре 273оК. Число циклов испытаний составляет 200.
37,32*200=7465,59 сут.
Срок службы покрытий при числе ускоренных суточных испытаний, равном 200, эквивалентен
- в Москва
-в Якутске
-во Владивостоке 
Результаты натурных испытаний подтвердили, что расхождение между прогнозируемым и реальным сроком службы не превышает 15%.


Библиографический список
  1. Карякина М.И.Испытание лакокрасочных материалов и покрытий.– М.:Химия,1990
  2. Орентлихер Л.П., Логанина В.И., Мишанин С.И.Методика прогнозирования срока службы покрытий//Жилищное строительство.-1994.– №9.– С.22-23
  3. В.И.Логанина, О.В.Карпова. К оценке кинетики старения покрытий// Известия вузов. Строительство. –1998. -  N2. – С.
  4. Орентлихер Л.П., В.И.Логанина В.И.. К вопросу о разрушении покрытий цементных бетонов// Жилищное строительство.-1999. – N8. –С.
  5. Орентлихер Л.П., В.И.Логанина, Хананина Т.С., Дьячков Ю.А. Термодинамический анализ разрушения защитно-декоративных покрытий наружных стен зданий от действия влаги// Известия вузов. Строительство .- 2001. -  N9-10. – С.
  6. Логанина В.И. К вопросу о прогнозировании срока службы защитно-декоративных покрытий цементных бетонов// Известия вузов. Строительство. –1996. –№ 3.– С.


Все статьи автора «Логанина Валентина Ивановна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Один комментарий к “Прогнозирование срока службы лакокрасочных покрытий”

  1. 28.05.2014 в 23:09

    Основными недостатками статьи являются следующие:
    1. В формуле 1 отсутствуют обозначения переменных R, t и τо. При этом, если R- газовая постоянная, то вместо t должна быть Т – абсолютная температура и тогда – это грубейшая ошибка (при внимательном рассмотрении формула 3 это подтверждает).
    2. Такая же небрежность в формуле 3 – нет обозначений Wmin и Wтек, Imin и Iтек.
    3. Общепринятой размерностью в теории надежности принят час (интенсивность отказов – 1/час), однако, в расчетах по формуле 3 под приведенной таблицей применяются сутки и годы.
    4. В статье Логаниной В. И. Термодинамика процессов растрескивания покрытий от действия влаги ( Молодой ученый. — 2014. — №4. — С. 214-216) представлена «энтропийная методология» дефектообразования покрытий, в связи с чем возникает вопрос: зачем «возвращаться» к трудноопределяемой энергии активации процессов, если есть более корректный метод?.

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: