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漆膜耐冲击性测定方法的探讨

来源:江苏鸿业涂料科技产业有限公司 作者:虞莹莹 时间:2012-09-11 点击:
导读:讨论了漆膜耐冲击性测定时的影响因素,单位表示以及仪器和测试方法的进展。
耐冲击性也称冲击强度, 系指涂于底材上的涂膜在经受高速负荷作用下发生快速变形而不出现开裂或从金属底材上脱落的能力, 它表现了被试验漆膜的柔韧性和对底材的附着力。测试方法一般都是以固定质量的重锤落于试板上而不引起漆膜破坏的最大高度(cm)来表示。我国现有的国家标准G B / T1 7 3 2 - 9 3 漆膜耐冲击测定法, 是参照采用原苏联国家标准Γ OCT 4765-73漆膜耐冲击测定法制定的,几十年一直沿用至今。此法由于重锤质量(1Kg)、滑筒高度( 5 0 c m )和冲头直径(8 m m )都是固定不变的,因此在测试各种不同要求的漆膜时有一定的局限性。目前我国新制定标准已等同采用国际标准ISO 6272:2000 色漆和清漆——快速变形(耐冲击性)试验——第1 部分 落锤试验(大面积冲头)和第2 部分 落锤试验(小面积冲头),不久即将颁布执行。

1 耐冲击性测试及其影响因素
耐冲击性测试所用仪器为冲击试验仪,见图1 。

使用时, 可将涂漆面朝上(正冲)或朝下(反冲)放在冲模上, 将重锤提升到产品标准规定的高度自由落下, 观察样板冲击区域涂层的开裂或剥落情况。由于此方法的再现性差,当用数值表示时,最好限定在同一实验室测试,同时必须严格控制各种影响因素, 以尽可能提高数据的准确性。首先,漆膜在冲击负荷下往往表现为脆性破坏,而温、湿度将对漆膜的柔韧性产生影响,因此测定的试板必须在温度(2 3± 2 )℃和相对湿度5 0%±5 %的环境条件下至少调节1 6 h 以上才能进行。其次相同的底材, 经受不同的表面打磨处理, 对漆膜耐冲击测定值影响也很大, 一般底材打磨的越彻底, 漆膜与底材结合的越牢固,漆膜的耐冲击值比底材不处理或处理不彻底的漆膜图1 冲击试验仪耐冲击值高。此外不同的底材影响耐冲击性, 最早测定漆膜冲击强度规定采用薄钢板, 这与实际应用相一致,后改为马口铁板,经试验证明, 马口铁板耐冲击性若能通过, 用薄钢板则更容易通过。

2 耐冲击性的表示方法
I S O 国际标准以涂层变形引起开裂的k g ·m 表示,美国ASTM 以in lb(英寸磅) 表示, 欧洲卷涂协会ECCA 以冲击功J(焦耳)表示。以上表示方法虽然不同, 但冲击试验原理基本相同, 仅涉及仪器的不同结构和单位制的换算问题。我国最初以重锤质量与高度的乘积k g ·c m 来表示冲击强度, 后一度改为N ·m (牛顿·米)表示,由于国内使用的冲击试验器重锤的质量是固定的(1 k g ),因此按国际单位制要求, 统一为以不引起漆膜破坏的最大高度来表示,单位为c m 。虽然我国产品标准中冲击指标一般均订为50cm,但实质仍是1kg·50cm。由于1 公斤力= 9.81牛顿,故1kg·50cm= 9.81N·0.5m = 4.9 N·m。而焦耳的概念为1J = 1 N·m,故1kg·50cm 也为4.9J。

3 测试方法和仪器的改进
国家标准G B / T 1 7 3 2的冲击试验器, 其冲头上的钢球直径为8 m m ,冲入深度为2 m m ,重锤质量为1 k g ,该三项条件都是固定不变的, 可调节的只是下落高度,而国际标准I S O6 2 7 2 第一部分落锤试验( 大面积冲头), 除了其冲头直径为2 0 m m 是固定不变的以外,重锤质量、下落高度和冲入深度三个方面都是可以调节的。首先为了增加试验的强度, 除了主重锤1kg 外,还配置有副锤, 当主重锤升到仪器所允许的最大高度落下时仍未观察到漆膜开裂或剥落,则可以加上副锤, 作进一步试验。每个副锤的质量是1 k g,因此总负荷可以是1kg、2kg、3kg或最大值4kg。
其次冲击器的导管上配有止动装置,有不同的厚度,可用于控制重锤的冲入深度,见图2 。

仪器下部的夹紧装置可用来固定试板,而不必用手握持, 避免了样板受冲击时的跳动。美国 ASTM D 2794 93 有机涂层的抗快速形变(冲击)性标准,冲击直径为0 . 5 英寸(12.7mm)或0.625 英寸(15.9mm),导管长24~48英寸(0.6~1.2m),结果判定则增加了用酸性硫酸铜溶液和针孔探测仪的方法,即当观察裂纹有困难时,可用浸透硫酸铜溶液的白色法兰绒布在冲击变形区上放置至少1 5 分钟,移去布后分别检查试验区和布上有无铜析出或铁锈污染出现, 若有则说明涂层有裂纹。用针孔探测仪系用水润湿探测器上的海绵,慢慢地将探头放到冲击区的上方, 警报声可以指示是否出现裂纹。此A S T M 标准后被ISO 采纳,作为国际标准ISO 6272 第二部分落锤试验( 小面积冲头),其冲击器构造和试验方法基本相同。我国国家标准GB/T 13448-92 彩色涂层钢板及钢带试验方法中第四篇冲击试验, 内容与ASTM D 2794基本相同,冲头直径采用1 5 . 9 m m,结果判定增加了用透明胶带。当漆膜受冲击后, 将胶带贴于被测面上, 用手指将其压紧,然后迅速撕下,检查涂层是否剥落。如果观察裂纹有困难, 也采用硫酸铜溶液和白色法兰绒布或滤纸作进一步检查。最终结果以冲击功焦耳(J )表示。“耐冲击性”对于产品在制造和使用过程中, 涂在底材上的涂层所受到的破坏性撞击作用的预测是有一定意义的。近年来,由于冲击试验仪的发展, 通过可变换的重锤质量、下落高度、冲头直径和压入深度等不同组合可适应不同漆种的需要。需注意
是当比较不同类型的冲击试验仪时,冲头直径、铁钻孔径以及压入深度是主要因素, 它们之间的关系是通过试验和误差来确定的。
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