CS241224B1

CS241224B1 - Device for determining the minimum film-forming temperature of paints

Info

Publication number: CS241224B1
Application number: CS835333A
Authority: CS
Inventors: Antonin Koukal; Lubos Forman; Zdenek Vanasek; Josef Kase
Original assignee: Antonin Koukal; Lubos Forman; Zdenek Vanasek; Josef Kase
Priority date: 1983-07-15
Filing date: 1983-07-15
Publication date: 1986-03-13
Also published as: CS533383A1

Abstract

Zařízení využívá k chlazení studené části podkladové desky pro hodnocené nátěrové filmy chladicích elementů pracujících na principu termoelektrického jevu. Sestává z podélné podkladové desky se zapuštěnými teplotními čidly v obou protilehlých koncových částech, kde k jedné koncové části přiléhá elektrické topné těleso a k části protilehlé chladicí element. Podstata zařízení spo čívá v tom, že chladicí element Je tvořen termoelektrickým chladicím článkem, k ně muž je připojen chladič. Chladicí článek í topné těleso jsou přitom samostatně elektricky propojeny pres regulátory teploty s jim příslušnými teplotními čidly a napojeny na společný zdroj elektrického proudu.The device uses cooling elements operating on the principle of thermoelectric effect to cool the cold part of the base plate for the evaluated coating films. It consists of a longitudinal base plate with embedded temperature sensors in both opposite end parts, where an electric heating element is adjacent to one end part and a cooling element is adjacent to the opposite part. The essence of the device is that the cooling element is formed by a thermoelectric cooling element, to which a cooler is connected. The cooling element and the heating element are separately electrically connected via temperature controllers with their respective temperature sensors and connected to a common source of electric current.

Description

Vynález se týká zařízení pro stanovení minimální filmotvorné teploty při hodnocení vlastností nátěrových hmot.The invention relates to a device for determining the minimum film-forming temperature in evaluating the properties of paints.

Vlastnosti nátěrových hmot se hodnotí z mnoha· hledisek, přičemž jedním z důležitých ukazatelů je minimální teplota, při které se během zasychání vrstvy nátěrové hmoty vytvoří povlak ještě dostatečně kvalitní a použitelný nebo při které ještě nedojde k jeho zbělení. Tato hodnota teploty je ve světě známa pod pojmem „minimální filmotvorná teplota“ nebo případně „bod zbělení“. Princip stanovení minimální filmotvorné teploty je znám již od r. 1960, kdy byla prvně publikována metoda i přístroj k jejímu měření v časopisu Journal of Applied Polymer Science, 1960, IV., Č. 10, str. 81. Zlepšený přístroj byl pak popsán v časopisu Journal of Oil, Colour and Chemical Association, 49, 1966, č. 12, str. 1034 až 1036.The properties of paints are evaluated in many respects, one of the important indicators being the minimum temperature at which, during the paint layer drying process, the coating will still be of sufficiently high quality and usable or will not whiten. This temperature value is known worldwide by the term "minimum film-forming temperature" or "whitening point". The principle of determining the minimum film-forming temperature has been known since 1960, when the method and apparatus for its measurement were first published in the Journal of Applied Polymer Science, 1960, IV., No. 10, p. 81. The improved apparatus was then described in Journal of Oil, Color and Chemical Association, 49, 1966, No. 12, pp. 1034-1036.

Princip metody a zařízení spočívá v tom, že ve vodorovně uložené kovové desce obdélníkového tvaru o určité délce se ve směru délky vytvoří teplotní spád tím, že jeden konec desky se ohřívá a druhý ochlazuje. Při předem stanovených a na konstantní výši udržovaných teplotách obou konců desky se po jisté době ustálí mezi ohřívaným a chlazeným místem teplotní spád. Potom se povrch desky opatří zkušebním nátěrem, který sé nechá zaschnout a po zaschnutí se' vyhodnotí podle stanovených kritérií, například. lesku, zvrásnění, trhlin aj. Současně se určí místo, kde je nátěr ještě vyhovující' a zde se stanoví teplota ve °C, která pro danou nátěrovou hmotu je minimální filmotvornou teplotou. Obdobným způsobem se pro některé typy nátěrových hmot zjišťuje i bod zbělení.The principle of the method and apparatus is that a temperature gradient is created in a horizontally laid metal plate of rectangular shape of a certain length along the length direction by heating one end of the plate and cooling the other. At predetermined and constant temperatures maintained at both ends of the plate, after a certain period of time, a temperature gradient has stabilized between the heated and cooled points. The surface of the plate is then coated with a test coat which is allowed to dry and, after drying, is evaluated according to established criteria, for example. At the same time, the place where the paint is still satisfactory is determined and the temperature in ° C, which is the minimum film-forming temperature for the paint, is determined. Similarly, the bleaching point is determined for some types of paints.

Používané přístroje staršího typu jsou chlazeny přímo tuhým kysličníkem uhličitým, přístroje novější používají cirkulující chladicí kapalinu, která proudí kanálky v desce a tím je ochlazuje. Cirkulací kapalina se ochlazuje buď v laboratorních termosetech, které je nutno doplňovat kapalným dusíkem, nebo tuhým kysličníkem uhličitým, nebo v odděleném zařízení s kompresorovým chlazením. Uvedená zařízení jsou rozměrná a komplikovaná, regulace teploty složitá, přitom tepelný zisk cirkulačního potrubí· zpravidla silně snižuje účinnost chlazení.The older devices used are cooled directly by solid carbon dioxide, the newer devices use circulating coolant, which flows through the channels in the plate and thus cools them. The liquid is cooled by circulation either in laboratory thermosets that need to be supplemented with liquid nitrogen or solid carbon dioxide, or in a separate compressor-cooled device. These devices are bulky and complicated, temperature control is complicated, while the heat gain of the circulation pipe generally reduces the cooling efficiency.

Tyto nedostatky ve značné míře odstraňuje předložený vynález, jehož předmětem je nový typ zařízení ke stanovení minimální filmotvorné teploty nátěrových hmot, sestávající z podélné podkladové desky se zapuštěnými teplotními čidly v obou protilehlých koncových částech, přičemž k jedné koncové části podkladové desky přiléhá elektrické topné těleso a k protilehlé koncové části přiléhá chladicí element. Podstata vynálezu spočívá v tom, že chladicí element je tvořen termoelektrickým chladicím článkem, k němuž je připevněn chladič. Termoelektrický chladicí článek i elektrické topné těleso jsou *The present invention, which is based on a novel type of apparatus for determining the minimum film-forming temperature of paints, consists largely of these drawbacks, consisting of a longitudinal base plate with embedded temperature sensors in both opposite end portions, with an electrical heater adjacent to one end portion of the base plate. a cooling element adjoins the opposite end portion. The principle of the invention consists in that the cooling element is formed by a thermoelectric cooling element to which the heatsink is attached. Thermoelectric cooling element and electric heater are *

přitom samostatně elektricky propojeny pres regulátory teploty s jim příslušnými teplotnímu čidly a napojeny na společný zdroj elektrického proudu.separately electrically connected via temperature controllers to their respective temperature sensors and connected to a common power source.

Uvedené zařízení má ve srovnání s dosud známými typy přístrojů pro měření minimální filmotvorné teploty nátěrových hmot některé přednosti. V důsledku použití termoelektrických chladicích elementů je celé zařízení bez pohyblivých částí, čímž je vyloučena možnost vzniku mechanického chvění, které v dosavadních zařízení s kompresorovým chlazením nebo s termostatem a cirkulačním čerpadlem narušuje tvorbu a zasychání zkušebního nátěru na podkladové desce, takže se tyto chladicí systémy musí umístit odděleně. Odstranění mechanického chvění u zařízení podle vynálezu umožňuje spojit vlastní podkladovou desku přímo s chladicí jednotkou v jediný kompaktní celek. Tím se jednak výrazně zmenší rozměr zařízení a jednak se podstatně sníží jeho hmotnost. Bezprostřední umístění termoelektrických chladicích elementů na podkladové desce zaručuje vysokou chladicí účinnost a odstraňuje nežádoucí ztráty chladu v cirkulačním okruhu chladicího média, který je nutnou, součástí dosavadních zařízení s odděleným zdrojem chladu.This device has some advantages over the known types of apparatus for measuring the minimum film-forming temperature of paints. As a result of the use of thermoelectric cooling elements, the entire device is free of moving parts, eliminating the possibility of mechanical vibration, which in previous compressor-cooled or thermostat-circulating pump systems interferes with the formation and drying of the test coat on the substrate. placed separately. The elimination of mechanical vibration in the device according to the invention makes it possible to connect the actual base plate directly to the cooling unit in a single compact unit. This greatly reduces the size of the device and significantly reduces its weight. The direct placement of the thermoelectric cooling elements on the base plate ensures high cooling efficiency and eliminates undesired cold losses in the refrigerant circuit, which is a necessary part of the existing systems with a separate cooling source.

Zařízení podle vynálezu využívá k chlazení podkladové desky termoelektrické chladicí elementy pracující na principu termoelektrického jevu, který spočívá v tom, že při průchodu elektrického proudu intermetalickým polovodičem typu PN se jedna strana polovodiče ohřívá a druhá ochlazuje. Pokud se zajistí dostatečně účinný odvod tepla ze strany vydávající teplo, lze druhou stranu využít k chlazení. Stykem ochlazované části termoelektrického elementu přímo s podkladovou deskou se dosáhne jejího ochlazování s relativně vysokou účinností za předpokladu účinného odvádění tepla v ohřívané části termoelektrického elementu, které je možno realizovat nejlépe pomocí kapalinového chladiče nebo vzduchového chladiče s případnou nucenou cirkulací vzduchu.The device according to the invention employs thermoelectric cooling elements for cooling the base plate, operating on the principle of thermoelectric effect, which consists in the fact that when the electric current passes through the PN-type intermetallic semiconductor, one side of the semiconductor heats and the other cools. If sufficient heat dissipation from the heat emitting side is ensured, the other side can be used for cooling. By contacting the cooled part of the thermoelectric element directly with the base plate, it is cooled with relatively high efficiency, provided that heat is effectively dissipated in the heated part of the thermoelectric element, which can preferably be realized by a liquid cooler or an air cooler with optional forced air circulation.

Postup měření na zařízení podle vynálezu ie následující: Nejprve se povrch podkladové desky očistí a odmastí a na regulátorech teploty se nastavví požadovaná maximální a minimální hodnota teplotního spádu na podkladové desce. Nejvýhodnější teplotní spád mezi ochlazovaným a ohřívaným koncem podkladové desky o délce 300 mm je 15 °C, což odpovídá 1°C na 20. mm délky. Tento teplotní spád je optimální z hlediska chladicího výkonu zařízení a přitom zaručuje dostatečnou přesnost při odečítání zjištěné hodnoty minimální filmotvorné teploty. Pokud se využívá vodního chlazení, připojí se zdroj chladicí vody a elektrickým spínačem se zařízení uvede do provozu. -Po indikaci dosažení na regulátorech nastavených teplot se přístroj ponechá ještě 30 až 40 minut bezThe measurement procedure on the apparatus according to the invention is as follows: First, the surface of the backing plate is cleaned and degreased and the desired maximum and minimum temperature gradient on the backing plate is set on the temperature regulators. The most preferred temperature gradient between the cooled and heated ends of the 300 mm base plate is 15 ° C, corresponding to 1 ° C per 20 mm length. This temperature gradient is optimal from the standpoint of the cooling capacity of the device and at the same time guarantees sufficient accuracy in reading the determined value of the minimum film-forming temperature. If water cooling is used, a cooling water source is connected and the device is put into operation with an electric switch. -After the set temperature has been reached, the appliance is left for 30 to 40 minutes

2412.24 měření, aby se teplotní spád v podkladové desce ustálil a pak se na podkladovou desku podélně ve směru teplotního spádu nanesou pomocí stíracího pravítka 3 až 4 pruhy hodnocené nátěrové hmoty o definované tloušťce. Přitom šířka nanesených pruhů a šířka mezer mezi nimi není pro průběh měření rozhodující. Přístroj se uzavře víkem a zkušební nátěr se nechá zasychat. Po dobu zasychání, která je závislá na typu nátěrové hmoty a pohybuje se obvykle v rozmezí 1 až 24 hodin, si zařízení samočinně udržuje teploty nastavené na regulátorech. Pod víkem přístroje jsou umístěny vložky s vysoušecím prostředkem, například silikagelem, a vzduch nad podkladovou deskou je cirkulován pomocným ventilátorkem rychlostí 50 až 100 mm/s. Po uplynutí doby zasychání se podle stanovených kritérií, například lesku, zvrásnění, trhlin, mléčného zbarvení apod. určí místo, kde je zkušební nátěr ještě vyhovující a zde se změří teplota podkladové desky, nejlépe kontaktním teploměrem. Tato teplota je pro danou nátěrovou hmotu minimální filmotvornou teplotou.2412.24 measurements in order to stabilize the temperature gradient in the base plate and then apply 3 to 4 stripes of the rated thickness of the paint to the base plate longitudinally in the direction of the temperature gradient. The width of the strips applied and the width of the gaps between them are not decisive for the measurement. The instrument is closed with a lid and the test coat is allowed to dry. During the drying time, which is dependent on the type of paint and is usually in the range of 1 to 24 hours, the device automatically maintains the temperatures set on the controllers. Inserts with a desiccant such as silica gel are placed under the lid of the apparatus and the air above the backing plate is circulated through an auxiliary fan at a speed of 50 to 100 mm / s. After the drying time has elapsed, the place where the test coat is still satisfactory and the temperature of the base plate is measured, preferably by contact thermometer, is determined according to established criteria, such as gloss, wrinkling, cracks, milk coloring, etc. This temperature is the minimum film-forming temperature for a given paint.

Jedno z možných konkrétních provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiloženém výkresu, kde obr. 1 představuje princip celého zařízení, včetně elektrického zapojení, s použitím vodního chladiče, na obr. 2 je zakreslena ochlazovaná část podkladové desky s termoelektrickým chladicím elementem opatřeným vzduchovým chladičem.One possible embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the accompanying drawing, in which Fig. 1 represents the principle of the whole device, including electrical connection, using a water cooler. Fig. 2 shows the cooled part of the base plate with a thermoelectric cooling element .

Zařízení na obr. 1 sestává z podélné podkladové desky 1 se zapuštěnými teplotními čidly 2 v obou protilehlých koncových částech. K jedné koncové části podkladové desky 1 přiléhá termoelektrický chladicí element 3, k němuž je připevněn vodní chladič 4 napojený na zdroj chladicí vody 8. K protilehlé koncové části podkladové desky 1 přiléhá elektrické topné těleso S. Termoelektrický chladicí element 3 i elektrické topné těleso 5 jsou samostatně elektricky propojeny přes regulátory teploty 6 s jím příslušnými teplotními čidly 2 a napojeny na společný zdroj 7 elektrického proudu.The device in FIG. 1 consists of a longitudinal backing plate 1 with embedded temperature sensors 2 in both opposite end portions. A thermoelectric cooling element 3 adjoins one end portion of the base plate 1, to which a water cooler 4 connected to a cooling water source 8 is attached. An electrical heater S adjoins the opposite end portion of the base plate 1. The thermoelectric cooling element 3 and the electric heater 5 are separately electrically connected via temperature controllers 6 to its respective temperature sensors 2 and connected to a common power source 7.

Na obr. 2 je zakreslena ochlazovaná část podkladové desky 1 s termoelektrickým chladicím elementem 3, k němuž je připevněn vzdušný chladič 4.FIG. 2 shows the cooled part of the base plate 1 with the thermoelectric cooling element 3 to which the air cooler 4 is attached.

Funkce zařízení znázorněného na obr. 1 a 2 je následující:The operation of the device shown in Figures 1 and 2 is as follows:

Přístroj se nejprve připojí ke zdroji 7 elektrického proudu a v případě použití vodního chladiče i ke zdroji chladicí vody. Potom se regulátory teploty obou koncových částí podkladové desky 1 nastaví na požadované hodnoty, a to tak, že na regulátoru napojeném na teplotní čidlo 2 umístěné v koncové části podkladové desky 1, k níž přiléhá termoelektrický chladicí element 3, se nastaví minimální teplota, například —5 °C, a na druhém regulátoru, který přísluší k ohřívané koncové Části podkladové desky 1, ^e nastaví požadovaná maximální teplota, například 10 °C. Po zapojení elektrického proudu se samočinně udržují teploty koncových částí podkladové desky 1 na zvolených hodnotách a mezi nimi se na podkladové desce 1 vytvoří teplotní spád závislý na dosažených teplotách obou koncových částí podkladové desky 1. Po jisté době, stanovené experimentálně, se tento teplotní spád ustálí a pak se na povrch podkladové desky 1 nanese ve směru teplotního spádu vrstva určité tloušťky jedné nebo více nátěrových hmot v podobě několika souběžných pásů, která se nechá volně zasychat. Po zaschnutí se podle stupně zvrásnění vytvořeného povlaku, tvorby trhlin, vzhledu· povrchu nátěru a dalších kritérií určí rozhraní vyhovujícího a nevyhovujícího povrchu nátěrové hmoty a na tomto místě se dotykovým teploměrem změří teplota povrchu podkladové desky 1, která je minimální filmotvornou teplotou zkoušené nátěrové hmoty.The device is first connected to a power source 7 and, if a water cooler is used, to a cooling water source. Thereafter, the temperature regulators of the two end portions of the base plate 1 are set to the desired values by setting a minimum temperature on the regulator connected to the temperature sensor 2 located in the end part of the base plate 1 adjacent the thermoelectric cooling element 3, e.g. 5 ° C, and on the second regulator, which belongs to the heated end portion of the base plate 1, sets the desired maximum temperature, for example 10 ° C. After the electric current is connected, the temperatures of the end portions of the base plate 1 are automatically maintained at selected values and a temperature gradient is formed on the base plate 1 depending on the reached temperatures of the two end portions of the base plate 1. After some time, experimentally determined, this temperature gradient and then a layer of a certain thickness of one or more paints in the form of a plurality of parallel strips, which is allowed to dry freely, is applied to the surface of the base plate 1 in the direction of the temperature gradient. After drying, the interface of the satisfactory and unsatisfactory surface of the coating composition is determined according to the degree of creasing of the coating formed, the crack formation, the appearance of the coating surface and other criteria and at this point the surface temperature of the substrate plate 1 is measured.

Po ukončení měření se přeruší přívod chladicí vody i elektrického proudu, podkladová deska 1 se očistí a přístroj je připraven pro další použití.At the end of the measurement, the cooling water and electric current are cut off, the base plate 1 is cleaned and the instrument is ready for further use.

Pokud se u ochlazované koncové části podkladové desky 1 nepožadují příliš nízké teploty, lze pro chlazení termoelektrického chladicího elementu 3 použít místo vodního chladiče chladič vzdušný, například podle obr. 2.If the cooled end portion of the backing plate 1 is not required to have too low temperatures, an air cooler may be used instead of the water cooler to cool the thermoelectric cooling element 3, for example as shown in Fig. 2.

Claims

PREDMST

Apparatus for determining the minimum film-forming temperature of paints, consisting of a longitudinal backing plate with embedded temperature sensors at both opposite end portions, wherein an electrical heater is adjacent to one end portion of the back plate and a cooling element adjacent the opposite end portion of the back plate.

INVENTION in that the cooling element is formed by a thermoelectric cooling element (3) to which the radiator (4) is attached, wherein both the thermoelectric cooling element (3) and the electric heater (5) are electrically connected via temperature controllers (6) to temperature sensors (2) and connected to a common power source (7J).