МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Единая система защиты от коррозии и старения ПОКРЫТИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫЕ
Метод определения режима горячей сушки
Unified system of corrosion and ageing protection.
Paint coatings. Method for determination of hot drying conditions
ГОСТ
9.405-83
МКС 25.220.60 87.020 ОКСТУ 0009
Дата введения 01.07.84
Настоящий стандарт устанавливает метод определения режима горячей сушки (конвективной, терморадиационной, терморадиапион но-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 (ТК6) 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).
Перепечатка воспрещена
Издание официальное
★
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 х 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 (I) 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—20 °С, 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) °С 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 (а), Вт/(м2 • °С), при нагреве образца (изделия) в сушильной упаковке вычисляют по формуле
где 3 — безразмерный коэффициент;
с — удельная теплоемкость материала образца (изделия), Дж/ (кг • °С); р — плотность материала образца (изделия), кг/м3;
а — отношение поверхности образца (изделия), участвующей в конвективном теплообмене, к объему образца (изделия), м2/м3;
т — 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 а — коэффициент теплообмена при нагреве образца в сушильной установке, вычисленный по формуле п. 5.1, Вт/(м2 • °С);
а — отношение поверхности образца, участвующей в конвективном обмене, к объему образца, м2/м3;
т — продолжительность сушки покрытия до заданной степени высыхания, с; с — удельная теплоемкость материала образца, Дж/ (кг • °С); р — плотность материала образца, кг/м3.
5.6. Вычисляют значение обобщенного безразмерного коэффициента (А{), характеризующего условия сушки покрытия изделия, по формуле
где а, — коэффициент теплообмена при нагреве изделия в сушильной установке, вычисленный по формуле п. 5.1, Вт/ (м2 • °С);
Oi — отношение поверхности изделия, участвующей в конвективном обмене, к объему изделия, м2/м3;
Xi — продолжительность сушки покрытия изделия, определяемая параметрами технологического оборудования, с;
с — удельная теплоемкость материала изделия, Дж/(кг • °С);
р — плотность материала изделия, кг/м3.
5.7. Температуру сушки покрытия изделия определяют по универсальной диаграмме, приведенной на 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 Еъ значение которой соответствует обобщенному безразмерному коэффициенту Аи 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 (Кх), учитывающей высыхание покрытия при остывании изделия после извлечения его из сушильной установки, по таблице.
Поправ-
Значение поправки, %, при отношении коэффициента А к Ау
ка |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
15 |
к |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
17 |
18 |
20 |
Кх |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
15 |
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 (и) вычисляют по формуле
где ? — критерий Стьюдента; о0 — значение дисперсии случайной величины;
8 — необходимая точность оценки измерения.
2. Значение дисперсии случайной величины вычисляют по формуле
7 О? + 02
°о = ^— ’
где О] — значение дисперсии случайной величины в первой выборке;
02 — значение дисперсии случайной величины во второй выборке.
3. Значение критерии Стьюдента (?) при различных доверительных вероятностях табулированы и приведены в табл. 1.
Т аблица 1
Доверительная вероятность (1) |
Значение критерия Стьюдента (?) |
Доверительная вероятность (Я |
Значение критерия Стьюдента (?) |
0,450 |
1,64 |
0,475 |
1,96 |
0,455 |
1,70 |
0,480 |
2,05 |
0,460 |
1,75 |
0,485 |
2,18 |
0,465 |
1,81 |
0,490 |
2,32 |
0,470 |
1,88 |
0,495 |
2,57 |
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
Твердость покрытия в условных единицах Щ |
Число повто рений Щ |
Первая выборка |
Твер-дость покрытия в условных единицах Щ |
Число повто рений Щ |
Вторая выборка |
||||||
Щ’Ц |
Ц-Н |
(Я,–Я)2 |
ЧЦ-Щ2 |
пг ‘ Щ |
Ц-Н |
(Ц-Н)2 |
ЧЦ-Н)2 |
||||
0,525 |
1 |
0,525 |
0,017 |
0,000289 |
0,000289 |
0,430 |
2 |
0,860 |
0,032 |
0,001024 |
0,002048 |
0,520 |
1 |
0,520 |
0,012 |
0,000144 |
0,000144 |
0,425 |
1 |
0,425 |
0,027 |
0,000729 |
0,000729 |
0,510 |
5 |
2,550 |
0,002 |
0,000004 |
0,000020 |
0,410 |
4 |
1,640 |
0,012 |
0,000144 |
0,000576 |
0,505 |
4 |
2,200 |
-0,003 |
0,000009 |
0,000036 |
0,400 |
4 |
1,600 |
0,002 |
0,000004 |
0,000016 |
0,495 |
4 |
1,980 |
-0,013 |
0,000169 |
0,000676 |
0,395 |
3 |
1,185 |
-0,003 |
0,000009 |
0,000027 |
0,485 |
3 |
1,455 |
-0,023 |
0,000529 |
0,001587 |
0,380 |
2 |
0,760 |
-0,018 |
0,000324 |
0,000648 |
0,475 |
1 |
0,475 |
-0,033 |
0,001089 |
0,001089 |
0,375 |
3 |
1,125 |
-0,023 |
0,000529 |
0,001587 |
0,465 |
1 |
0,465 |
-0,043 |
0,001849 |
0,001849 |
0,365 |
1 |
0,365 |
-0,033 |
0,001089 |
0,001089 |
£20 |
£10,170 |
£0,005690 |
£20 |
£7,960 |
£0,006720 |
5. Для первой выборки оценку математического ожидания вычисляют по формуле
i= 1 ЮД70
п 20
= 0,508;
дисперсию по формуле
а\ = —хЪ{Н1-Н) = 0’°вд690 = 0,000299. п – 1 19
6. Для второй выборки оценку математического ожидания вычисляют по формуле
дисперсию по формуле
Н2 = —— = ^^ = 0,398; z п 20
2 1 71ч 0,006720 п ППП1СИ
02 = -—- х 2 (X- И) = ’ ^— = 0,000354.
7. Среднеарифметическое заданных оценок дисперсии равно
2 °1 + °2 0,000299 + 0,000354 n nnnw
Oq = —^-2””^-= 0,000326 .
8. Твердость покрытия в данном примере должна быть вычислена с точностью 8 = 0,015 и доверительной вероятностью Р = 0,95.
9. По табл. 1 находят значение критерия Стъюдента (?) при доверительной вероятности ^ j, равной 0,475.
10. Число параллельных определений равно
1,962 ■ 0,000326 г
п = —2=-= 5,6.
0,0152
После округления получаем п = 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 ■ °С), плотность — 7800 кг/м3.
1.1. В соответствии с п. 5.3 покрытие образца сушат 15 мин при температуре 100 °С.
1, 1.1. (Измененная редакция, Изм. № 1).
1.2. По формуле п. 5.1 вычисляют коэффициент теплообмена при сушке покрытия образца толщиной
1 мм
_ „ 490 ■ 7800 “ 2000 ■ 197
29,1 Вт/(м2 3 4 ■ °С).
1.3. По формуле п. 5.5 вычисляют значение обобщенного безразмерного коэффициента при сушке покрытия образца
, 29,1 ■ 2000 ■ 900 490 ■ 7800
13,7.
1.4. По формуле п. 5.1 вычисляют коэффициент теплообмена при сушке покрытия изделия
_ „ 490 ■ 7800 Kl 333,3 ■ 965
35,5 Вт/(м2 ■ °С).
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.5. По формуле п. 5.6 вычисляют значение обобщенного безразмерного коэффициента при сушке покрытия изделия
. 35,5 ■ 333,3 -900 „ п
1” 490 ■ 7800 ” ’ ‘
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 Е\, 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 А\
снижена на 10 % за счет неравномерности нагрева изделия
130 -(130 0,10) = 117 °С
и на 5 % за счет остывания изделия после извлечения его из сушильной камеры
117—(117 ■ 0,05) = 112 “С.
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
Обозначение НТД, на который дана ссылка |
Номер раздела, пункта, приложения |
ГОСТ 12.1.005-88 |
6.2 |
ГОСТ 12.3.005-75 |
6.1 |
ГОСТ 4381-87 |
Разд. 2 |
ГОСТ 5233-89 |
Приложение 1 |
ГОСТ 6376-74 |
Разд. 2 |
ГОСТ 9871-75 |
Разд. 2 |
5. ИЗДАНИЕ с Изменением № 1, утвержденным в феврале 1992 г. (НУС 5—92)