Прогнозирование срока службы лакокрасочных покрытий

Логанина Валентина Ивановна — Mon, 14 Apr 2014 08:54:22 +0000

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 -40^оС, 2 часа – оттаивание на воздухе при температуре 40^оС и относительной влажности 60%, 2 часа – увлажнение при температуре +20^оС, 16 часов – ультрафиолетовое облучение при температуре +20^оС и относительной влажности 70%. Результаты расчета приведены в таблице.

Таблица. Эквивалентное время эксплуатации покрытий по отношению к температуре 0^оС 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 -40^оС время испытаний, эквивалентное температуре 0^оС, составляет

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

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

Следовательно, один цикл испытаний эквивалентен 34,16 сут. при температуре 273^оК. 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 -40^оС время испытаний, эквивалентное температуре 0^оС, составляет

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

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

При температуре воздуха +20^оС . относительной влажности 70% и воздействии ультрафиолетового облучения эквивалентное время составляет
Следовательно, один цикл испытаний эквивалентен 37,32 сут при температуре 273^оК. 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%.

Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации» » модель старения

Прогнозирование срока службы лакокрасочных покрытий