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.
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
- Карякина М.И.Испытание лакокрасочных материалов и покрытий.– М.:Химия,1990
- Орентлихер Л.П., Логанина В.И., Мишанин С.И.Методика прогнозирования срока службы покрытий//Жилищное строительство.-1994.– №9.– С.22-23
- В.И.Логанина, О.В.Карпова. К оценке кинетики старения покрытий// Известия вузов. Строительство. –1998. - N2. – С.
- Орентлихер Л.П., В.И.Логанина В.И.. К вопросу о разрушении покрытий цементных бетонов// Жилищное строительство.-1999. – N8. –С.
- 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.
- Логанина В.И. К вопросу о прогнозировании срока службы защитно-декоративных покрытий цементных бетонов// Известия вузов. Строительство. –1996. –№ 3.– С.
Количество просмотров публикации: Please wait
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?.