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宁波市涂料与涂装行业协会

Ningbo Coating and Painting Industry Association


   
几项涂层性能测试方法简介
来源: | 作者:nbtltz | 发布时间: 2019-01-04 | 127 次浏览 | 分享到:


引 言

涂料不仅要有装饰性和功能性, 而且还要具备一定的理化综合性能。涂料的绝大部分理化性能检测都是在涂层上完成的。涂层理化性能检测数据, 可用于预测涂料的性能优劣, 同时也可有效地指导涂料配方的调整, 使之更加适合施工工艺对涂料的性能要求。涂层的理化性能检测是涂料产品开发、生产的重要环节。


1 、盐雾试验


盐雾试验是将试验样板(件)放置于盐雾箱中,在一定温度、湿度条件下, 保持电解质溶液成雾状, 进行循环腐蚀的实验室技术。


1. 1 盐雾试验注意事项


( 1)供试验用样板底材, 必须彻底清除锈迹和润滑油脂。无论是经喷砂、打磨还是磷化过的底材, 谨防暴露于潮湿空气中, 以防底材表面形成水膜造成再度生锈或因此而降低涂层与底材间的附着力。特别强调的是严禁用手指触摸底材有效部位, 因为手指上的油脂、汗渍会沾污板面, 造成涂层局部起泡和生锈。


( 2)盐雾试验的关键是配制电解质溶液的浓度,多种组分的溶质要按比例严格称量, 以确保pH 值的准确性。不然会直接影响检测结果。


( 3)制备涂层后的样板(件), 需用涂料封边和覆盖底材裸露部位, 否则, 造成锈痕流挂、污染板面, 给评定等级工作带来困难。


( 4)定期查板(件)时, 应保持板面呈湿润状态,尽量缩短板面暴露于空气中的时间。


( 5)完成试验后, 应立即对板面做出客观评价,包括: 起泡、变色、生锈、脱落。也可按客户要求增加附着力、划痕单边锈蚀距离的检测评定。


( 6)板面如需要划痕, 则应一次性划透涂膜, 并露出底材。不应重复施刀, 以免造成划痕处涂层翻边和加宽单边锈蚀距离。根据经验, 板面划痕通常为交叉状(X ) 

, 而圆柱工件则可划成平行线(Ⅱ )。但划痕距板(件) 缘应大于20mm, 并依据GB /T 9286)1998标准推荐的方法, 使用单刃切割器。


值得注意的是划痕处单边锈蚀距离的测定方法。根据作者多年工作经验, 在试验过程中, 周期性查板(件)应保持原始锈蚀状态记录单项等级评定结果。当试验结束后进行综合等级评定时, 首先选择划痕单边锈蚀最严重部位进行测量, 然后用一工具小心剥离锈斑, 尽量保持不要破坏涂层, 用水冲净后再测量锈蚀距离。


测量结果可能有3种情况: ①因涂层沿划痕边缘起泡, 底材锈蚀, 且涂层不完整, 

单边锈蚀距离大于规定要求。此种情况为涂层附着力不理想, 造成起泡、锈蚀; ②测量时看似锈斑较大, 清锈后涂层完整,附着力较好, 底材无锈蚀蔓延, 应以清锈后测定的单边锈蚀距离为准。锈斑较大, 可能是因划痕较宽造成锈迹局部堆积所致; ③清锈后, 涂层与底材剥离, 底材已有大面积锈蚀。此种情况往往发生在多道涂层厚膜中, 说明涂料润湿性、附着力差。


( 7)必须注意盐雾箱中板(件)应定期调整摆放位置, 定期测定盐雾沉降量以确保盐雾均匀分布于箱体中的各个部位。


2、 耐候性能试验


通常阳光中的紫外线同时伴随着温度、湿度、空气中的氧和酸性物质的协同作用, 导致产品和涂层中的物质分子结构破坏, 物理性能和机械性能严重下降。所以, 在涂料行业中, 涂层的耐候性能是一项很重要的技术指标。天然曝晒方法因试验周期长, 需要大量的实验数据积累过程, 无法适应瞬息万变的市场对涂料产品短期内作出快速响应的需要。现在多采用实验室加速老化试验, 模拟自然界气候条件, 创造短周期加速老化实验环境, 从中尽可能找出气候因素与产品涂层遭受破坏之间的关系, 用来预测产品的耐候性能。


2. 1 氙弧灯型耐候试验机


氙弧灯型耐候试验机简称为氙灯试验箱( XENONTEST CHAMBERS)是通过增加玻璃窗过滤器和日光过滤器来模拟阳光中290~ 800 nm波长范围的全光谱, 并实现温度、湿度、雨淋等不同环境条件, 考虑到光的辐射强度和光谱能量分布特点的诸多因素, 通过编制程序达到设置与控制。


氙灯试验箱很好地模拟了夏季重度曝晒、高温、高湿季节的有关条件, 并做到每天24 h, 一周7 d连续工作, 因而可有效地缩短老化试验周期, 

为产品性能预测、质量控制提供强有力的保证。虽然氙灯试验还不能与天然曝晒达成一致的相关性, 但在各种试验室加速老化设备中, 

仍是最可取的。氙灯试验箱构造与工作原理见图1。


氙灯试验箱


2. 2 紫外加速耐候试验机


紫外加速耐候试验机( ULTRA - V IOLETSCREEN ING DEV ICE )有紫外/凝露单功能型(见图2)和紫外/凝露# 喷淋双功能型。这两种紫外耐候试验机与氙灯试验箱设备的最大区别是使用能量分布较窄的荧光紫外灯UVA - 340、UVB - 313或FS-40灯管作光源。


紫外/凝露加速耐候试验机


UVA - 340可较好地模拟临界短波波长范围的阳光光谱, 波长范围295~ 360 nm, 只产生在阳光中能找到的紫外光谱, 极大值是UV 340 nm。UVB - 313 和FS - 40 则用于最大程度加速试验, 它所形成的短波长UV 313 nm比阳光中的UV 光波更为强烈。尽管有时会给出不符合实际的实验结果, 但能满足特别耐用材料质量控制要求和提供最苛刻的实验条件。


紫外加速耐候试验机, 可有效地进行温度、湿度、UV 光辐照度控制, 并可进行UV 光照和黑暗水汽凝露交替试验。黑暗状态水汽凝聚于涂层表面, 形成露滴, 

用以模拟自然界晚上高温、潮湿的气候条件。由于该机价格便宜, 操作、维护简单, 是目前全球范围内应用最为广泛的实验室加速老化实验设备。


2. 3 影响因素


( 1) 氙灯试验箱做耐候性试验采用的标准是GB /T1865) 1997等效ISO11341) 1994试验方法; 紫外加速耐候性试验采用的是国际通用标准ASTMG53试验方法。


( 2)氙灯使用寿命1 600 ~ 2 000 h, 使用寿命长短与辐照度水平有关。而荧光紫外灯管UVA340、UVB313、FS- 40的使用寿命一般为1600 h。由于辐照度和波长能量决定了灯管的使用寿命,为了得到有价值的检测数据或者达到实验室检测数据具有可比性, 当灯管已达到有效使用寿命时, 最好予以更换, 因为灯管的紫外线能量已达不到有效寿命的水平。更换灯管时一定要戴手套, 以防手指上的油脂、汗渍粘污灯管。


( 3)涂层的耐候性试验涉及到多项等级评定, 如失光率、变色、粉化、裂纹(开裂)、起泡、长霉、斑点、沾污、生锈、脱落等。


值得注意的是粉化项目检测评定。为了避免在板面同一位置反复擦拭, 导致错误评判, 根据经验, 在做老化试验之前, 先按有效板面大小裁剪一张透明纸, 在透明纸上按查板周期次数等分出长方格来。查板时只须覆盖透明纸, 依次检查对应方格的板面即可。每次在方格内做记号, 这样即不会在板面同一位置擦拭, 又不会污染板面, 可反映出随着老化时间的推移, 涂层粉化程度的真实性。


3、 雾影


雾影是指涂层中颜料分散得不均匀, 形成微小纹理结构, 产生低强度散射光, 形成雾状或乳状的视觉外观。雾影是高光泽漆表面的特有现象。雾影值是以对数形式表示的, 读数越低则表面质量越好。产生雾影的光学原理见图3。


产生雾影光学原理示意图


采用20º角光路, 在光泽仪探头旁边附加两个探头用来测量代表雾影的漫射光的强度。这样, 镜面反射光和漫射光被同时测量。雾影的产生与颜料的种类和分散程度、颗粒的大小和形状、树脂和添加剂种类、涂装工艺、气候风化和抛光痕迹等因素有关。总之, 只要控制好涂层表面在入射光形成镜面反射的同时, 尽量少产生光的散射和漫射, 形成的雾影就小。测定雾影采用ASTME430, ISOD IS13803标准。


4 、鲜映性


鲜映性是指涂层表面反映影象的清晰程度, 以DO I值表示。它能表征与涂层装饰性相关的一些性能(如: 光泽、平滑度、丰满度等) , 是涂层细微纹理造成的光散射和漫反射的综合结果, 且以散射光为主。国产鲜映性测定仪是在鲜映性数码板上标注一系列标准数码表示等级的, 分为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、2.0共13 个等级, 称为DO I值。每个DO I值旁印有几个数字, 随着DO I值升高, 旁边印的数字越来越小, 肉眼越不容易辨认。观察被测表面并读取清晰可辨的DO I旁的数字时, 即为相应的鲜映性。


5、 附着力


鉴于附着力现象的复杂性, 要想设计出合适的附着力测试方法是较为困难的。测试附着力的方法有很多, 经过多年应用,目前常用的有下述几种方法用来评价涂层在底材上抗剥离的能力。


5. 1 十字划格法


采用单面多刃切割器在涂层上划出十字方格图形, 切口要裸露出底材, 用毛刷对角线方向清理后,再用压敏胶带贴紧方格切口处, 并接近60b的角度撕开胶带。根据涂膜脱落面积所占比例进行等级评定。十字划格法操作简便, 应用得最为广泛。它适用于快速区分涂层附着力是好还是差, 但对于高强度附着力等级的划分就不适用了。


5. 2 刮杆划痕法


将试板置于划针或划环下, 使样板向固定臂方向直线移动, 通过不断增加质量直至划破涂层露出底材来测量附着力。这种方法, 也只能对一系列存在着明显附着力差异的涂层作相对分级。


5. 3 圆滚划圈法


将试板固定在板夹上, 按规定加砝码至砝码盘上, 放下划针, 使针尖端接触涂膜,试板固定夹向转针方向推进, 划出圆滚划痕。


5. 4 拉开法


试样为两个金属试柱的对接件, 在一个试柱的表面按其相应涂料产品的技术条件进行涂装。用胶粘剂与另一个试柱结胶, 形成对接组件。在拉力机上施加垂直、均匀的拉力, 涂层脱离底材时所需要的力, 以kg /cm2表示。该法存在相当多的实验误差, 因此必须试验多次, 尽管这样, 拉开法应用于研究目的, 仍然是最有用的方法。



来源:涂料油漆圈
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