СОДЕРЖАНИЕ

Настоящий стандарт устанавливает метод определения режима горячей сушки (конвективной, терморадиационной, терморадиационно-конвективной) лакокрасочных покрытий (далее - покрытия) на изделиях из черных и цветных металлов и их сплавов с толщиной стенок не более 15 мм.

Сущность метода заключается в определении режима сушки покрытия на образцах в лабораторных условиях и пересчете с помощью универсальной диаграммы на режим сушки покрытия изделия в производственных условиях.

Для проведения испытаний разрабатывают программу испытаний, в которой указывают порядок проведения работ, предполагаемый диапазон температур и продолжительностей сушки, материал образцов, их форму и размеры, способ подготовки поверхности, приборы и аппаратуру для оценки качества покрытий и др.

1. ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАЗЦАМ

1.1. Материал образцов, число, форму и размеры устанавливают в программе испытаний. Толщина образцов должна быть 0,8 - 1 мм.

1.2. Технология получения покрытия на образцах должна соответствовать технологии получения покрытия на изделии.

1.3. Толщина покрытия на образцах должна быть равномерной и не отличаться от толщины покрытия изделия более чем на 10 %.

1.4. Для определения коэффициента теплообмена и температуры сушки применяют образцы с термопарой или без термопары.

1.5. Образцы с оборотной стороны должны иметь маркировку.

2. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

Сушильные установки, снабженные приборами контроля и автоматического поддержания заданных параметров: температуры и скорости воздуха, температуры облучателей и образцов.

Потенциометры типа КСП-4 и другие.

Термометр контактный типа ТПК (ТК 6) по ГОСТ 9871 с магнитной регулировкой.

Анемометр ручной крыльчатый и чашечный типа А по ГОСТ 6376.

Толщиномеры типов МТ-41НЦ, ВТ-50НЦ, МТ-50НЦ и другие с погрешностью не более 10 %.

Микрометр по ГОСТ 4381.

Лакокрасочные материалы по стандартам или техническим условиям.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

3.1. К образцам: или пластинам из металла с большим коэффициентом теплопроводности прикрепляют термопару с помощью зачеканивания черт. 1 а, б, в, или сварки (пайки) черт. 1 г, д, е.

1 - образец; 2 - заклепка; 3 - электроды термопары; 4 - спай термопары; 5 - металлическая пластина

Черт. 1

Площадь пластины должна быть 20 × 30 мм, толщина 1 - 2 мм.

Диаметр термоэлектродов (d) не должен превышать 0,5 мм.

Глубина зачеканивания термопары (h) не должна превышать 1 мм.

Длина прокладки термоэлектродов (l) на поверхности образца должна быть равна 150 - 200 d.

Закрепление термопары в соответствии с черт. 1 в, е дает наиболее точные результаты.

3.2. На образцы наносят лакокрасочный материал.

3.3. Окрашенные образцы до помещения их в сушильную установку выдерживают в условиях, соответствующих условиям выдержки окрашенного изделия.

3.4. Устанавливают режим работы сушильной установки в соответствии с программой испытаний.

3.5. Рядом с образцами, которые не имеют термопары, помещают пластину с закрепленной термопарой.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.6. Для определения коэффициента теплообмена сушильной установки образец (изделие) нагревают в сушильной установке, фиксируя его температуру через определенные промежутки времени до момента достижения им постоянной температуры.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Образцы помещают в сушильную установку на теплоизолирующие подставки после установления заданного режима.

Способ подвода тепла к образцу должен быть аналогичен способу подвода тепла к изделию.

4.2. Образцы сушат при пяти различных значениях температуры с интервалами 10 - 20ºС, начиная с минимальной температуры, и различных продолжительностях.

4.3. За минимальную температуру сушки покрытия и максимальную продолжительность принимают температуру и продолжительность, установленные в стандартах или технических условиях на испытуемый лакокрасочный материал.

4.4. После сушки образцы извлекают из сушильной установки, выдерживают при температуре (20 ± 2)ºС и относительной влажности (65 ± 5) % в течение 3 ч, если иное не указано в стандартах или технических условиях на лакокрасочный материал, и проводят оценку качества покрытия.

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. Коэффициент теплообмена (α), Вт/(м²·ºС), при нагреве образца (изделия) в сушильной упаковке вычисляют по формуле

,

где 3 - безразмерный коэффициент;

 - удельная теплоемкость материала образца (изделия), Дж/ (кг·ºС);

 - плотность материала образца (изделия), кг/м³;

 - отношение поверхности образца (изделия), участвующей в конвективном теплообмене, к объему образца (изделия), м²/м³;

 - продолжительность нагрева образца (изделия) до постоянной температуры, с.

5.2. Оценку качества покрытия (твердость, адгезию, эластичность и др.) проводят в соответствии с требованиями стандартов на конкретный метод испытания.

5.3. За режим сушки образцов принимают температуру и продолжительность, обеспечивающие получение заданного показателя качества покрытия.

5.4. Пример определения числа измерений, необходимых для обеспечения требуемой точности определения физико-механических свойств и других показателей качества покрытия, приведен в приложении 1.

5.5. Вычисляют значение обобщенного безразмерного коэффициента (А), характеризующего условия сушки покрытия образца, по формуле

,

где  - коэффициент теплообмена при нагреве образца в сушильной установке, вычисленный по формуле п. 5.1, Вт/(м²·ºС);

 - отношение поверхности образца, участвующей в конвективном обмене, к объему образца, м²/м³;

 - продолжительность сушки покрытия до заданной степени высыхания, с;

с - удельная теплоемкость материала образца, Дж/ (кг·ºС);

 - плотность материала образца, кг/м³.

5.6. Вычисляют значение обобщенного безразмерного коэффициента (А₁), характеризующего условия сушки покрытия изделия, по формуле

,

где  - коэффициент теплообмена при нагреве изделия в сушильной установке, вычисленный по формуле п. 5.1, Вт/ (м²·ºС);

 - отношение поверхности изделия, участвующей в конвективном обмене, к объему изделия, м²/м³;

 - продолжительность сушки покрытия изделия, определяемая параметрами технологического оборудования, с;

с - удельная теплоемкость материала изделия, Дж/(кг·ºС);

 - плотность материала изделия, кг/м³.

5.7. Температуру сушки покрытия изделия определяют по универсальной диаграмме, приведенной на
черт. 2.

Черт. 2

Через точку Е, значение которой соответствует обобщенному безразмерному коэффициенту А, проводят прямую, параллельную оси ординат до пересечения в точке В с кривой, соответствующей температуре, установленной по п. 5.3.

Через точку В проводят прямую, параллельную оси абсцисс.

Через точку Е₁, значение которой соответствует обобщенному безразмерному коэффициенту А₁, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с прямой, параллельной оси абсцисс в точке С.

Через точку С интерполируют кривую до пересечения с осью ординат, точка D.

Численное значение температуры, полученное на оси ординат в точке D уменьшают на значение поправки (К), учитывающей неравномерность нагрева изделия, по толщине и значение поправки (К₁), учитывающей высыхание покрытия при остывании изделия после извлечения его из сушильной установки, по таблице.

5.8. Пример расчета температуры сушки изделия приведен в приложении 2.

6. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

6.1. При изготовлении образцов для испытаний и при проведении испытаний должны соблюдаться требования пожарной безопасности и промышленной санитарии в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.005.

6.2. Метеорологические условия и содержание вредных примесей в рабочей зоне помещений не должны превышать норм, установленных ГОСТ 12.1.005.

6.3. Электробезопасность при испытаниях должна обеспечиваться в соответствии с действующими «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем», утвержденными Госэнергонадзором.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛА ИЗМЕРЕНИЙ

1. Необходимое число измерений (n) вычисляют по формуле

,

где t - критерий Стьюдента;

 - значение дисперсии случайной величины;

 - необходимая точность оценки измерения.

2. Значение дисперсии случайной величины вычисляют по формуле

где  - значение дисперсии случайной величины в первой выборке;

 - значение дисперсии случайной величины во второй выборке.

3. Значение критерии Стьюдента (t) при различных доверительных вероятностях табулированы и приведены в табл. 1.

Таблица 1

4. В качестве примера вычислим число параллельных измерений при оценке твердости покрытия по ГОСТ 5233 на основе эмали МЛ-12. Результаты измерений приведены в табл. 2.

Таблица 2

5. Для первой выборки оценку математического ожидания вычисляют по формуле

дисперсию по формуле

;

дисперсию по формуле

.

6. Для второй выборки оценку математического ожидания вычисляют по формуле

;

дисперсию по формуле

.

7. Среднеарифметическое заданных оценок дисперсии равно

.

8. Твердость покрытия в данном примере должна быть вычислена с точностью  и доверительной вероятностью Р = 0,95.

9. По табл. 1 находят значение критерия Стьюдента (t) при доверительной вероятности , равной 0,475.

10. Число параллельных определений равно

.

После округления получаем и n = 6.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. (Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
ПРИМЕР РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРЫ СУШКИ ПОКРЫТИЯ ИЗДЕЛИЯ

1. Требуется определить температуру сушки покрытия в терморадиационной сушильной установке при продолжительности сушки 15 мин. Толщина стенок изделия 6 мм, материал - сталь, удельная теплоемкость материала 490 Дж/(кг·ºС), плотность - 7800 кг/м³.

1.1. В соответствии с п. 5.3 покрытие образца сушат 15 мин при температуре 100ºС.

1.1.1. (Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2. По формуле п. 5.1 вычисляют коэффициент теплообмена при сушке покрытия образца толщиной 1 мм

.

1.3. По формуле п. 5.5 вычисляют значение обобщенного безразмерного коэффициента при сушке покрытия образца

.

1.4. По формуле п. 5.1 вычисляют коэффициент теплообмена при сушке покрытия изделия

.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.5. По формуле п. 5.6 вычисляют значение обобщенного безразмерного коэффициента при сушке покрытия изделия

.

2. На универсальной диаграмме (черт. 2) через точку Е, соответствующую значению, полученному по п. 1.3, проводят прямую, параллельную оси ординат до пересечения в точке В с кривой, соответствующей температуре 100°С.

Через точку В проводят прямую, параллельную оси абсцисс.

Через точку Е₁, соответствующую значению, полученному по п. 1.5, проводят перпендикуляр до пересечения с прямой, параллельной оси абсцисс в точке С. Через точку С интерполируют кривую до пересечения с осью ординат, точка Д. По диаграмме значение температуры в точке Д соответствует 130°С.

3. Значение температуры, полученное в точке Д, снижают на значение поправок по п. 5.7.

Отношение  равно 5, по таблице К = 10 %, К = 5 %, следовательно, температура сушки может быть снижена на 10 % за счет неравномерности нагрева изделия

130-(130·0,10)=117ºC

и на 5 % за счет остывания изделия после извлечения его из сушильной камеры

117-(117·0,05)=112ºC

4. Для определения температуры сушки покрытия изделия со стенками различной толщины определяют по универсальной диаграмме значение температуры сушки покрытия отдельно для тонкой и для толстой стенок.

Значение температуры сушки покрытия изделия должно быть не менее значения температуры, определенной для тонкой стенки, и не более значения температуры, определенной для толстой стенки.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химической промышленности СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25.07.83 № 3434

3. ВЗАМЕН ОСТ 6-10-412-77

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5. ИЗДАНИЕ с Изменением № 1, утвержденным в феврале 1992 г. (ИУС 5-92)