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涂層漆膜附著力測試標準及方法
涂層附著力的檢測方法主要有劃圈法、劃格法、劃X 法和拉開法。不同的檢測方法,
相應的標準見表1。其中劃圈法不適用于涂裝現(xiàn)場的涂膜附著力檢查,只適合于實驗室內(nèi)涂膜性能的檢測。
表1 涂層附著力的檢測方法和標準
1.劃圈法
劃圈法所采用的附著力測定儀是按照劃痕范圍內(nèi)的漆膜完整程度進行評定,以級表示。是按照制備好的馬口鐵板固定在測定儀上,為確保劃透漆膜,酌情添加砝碼,按順時針方向,以80-100r/min均勻搖動搖柄,以圓滾線劃痕,標準圓長7.5cm,取出樣板,評級。實驗中需要注意以下幾點:
(a)測定儀的針頭必須保持銳利,否則無法分清1,2級的分別,應在測定前先用手指觸摸感覺是否鋒利,或在測定若干塊試板后酌情理換。
(b)先試著刻劃幾圈,劃痕應剛好劃透漆膜,若未露底板,酌情添加砝碼;但不要加得過多,以免加大阻力,磨損針頭。
(c)評級時可以7級(*內(nèi)層)開始評定,也可以1級(*外圈)評級,按順序檢查各部位的漆膜完整程度,如某一部位的格子有705以上完好,則認為該部位是完好的,否則認為壞損。例如,部位1漆膜完好,附著力*佳,定為1級;部位1漆膜壞損而部位2完好的,附著力次之定為2級。依據(jù)類推,7級附著力*差。通常要求比較好的底漆附著力應達到1級,面漆的附著力可在2級左右。
2. 劃格法
劃格法測試標準主要有ASTM D3359 Method B 和ISO 2409,兩者的測試方法和描述基本相同,只是對于附著力級別的說明次序剛好相反。ASTM D3359 是5B~0B 為由好到壞,而ISO 2409 是0~5 為由好到壞。我國國家標準GB/T9286-1998 等效采用于ISO2409:1992。
這里主要介紹ISO 2409 的測試方法。
ISO 2409 劃格法測試中使用的刀具有多刃和單刃兩種,由于多刃刀具對>120μm 的干膜厚度或較硬的涂層不容易平穩(wěn)地切割漆膜,因此推薦使用單刃刀具。為了避免人為誤差,可以使用電動劃格法附著力測試儀,刀具壓力可以預先調(diào)校。有些儀器公司,如德國Erichzen儀器公司生產(chǎn)的430 型,可以進行單行、多行、星形及楔形等多種規(guī)格的試驗。使用單刃刀具,還需要具有不同間距的儀器。透明壓敏膠帶以及2倍或3倍的放大鏡也是不可缺少的試驗用輔助工具。
不同的漆膜決定了不同的劃格間距,底材的軟硬程度也對其有影響,見表2。
表2 不同漆膜厚度與底材相對應的劃格間距
0 - 60微米1 mm 間距硬質(zhì)底材 0 - 60微米2 mm 間距軟質(zhì)底材 61 – 120微米2 mm 間距硬質(zhì)或軟質(zhì)的底材 121 - 250微米3 mm 間距硬質(zhì)或軟質(zhì)的底材
劃格法測試程序如下:
(1)測量漆膜厚度,以確定適當?shù)那懈铋g距
(2)以穩(wěn)定的壓力,適當?shù)拈g距,勻速地切割漆膜,確保每刀切到底材表面
(3)重復以上操作,以90°角再次平行等數(shù)切割漆膜,形成井字格
(4)用軟刷輕掃表面。以穩(wěn)定狀態(tài)卷開膠帶,切下75mm 的長度
(5)把膠帶中間放在格子上,與劃線呈平行,至少留有20mm 長度在格子外以用手抓著,用手指摩平膠帶
(6)抓著膠帶一頭,在0.5~1.0s 內(nèi),以接近60°角撕開膠帶。保留膠帶作為參考,檢查切割部位的狀態(tài)
在ISO 12944 中規(guī)定,附著力須達到1 級才能認定為合格;在GB/T 9286-1998 中,前3級是令人滿意的,要求評定通過/不通過時也采用前3 級作為評判要求。
3. 劃X法
美國材料試驗協(xié)會制訂的ASTM D3359,適用于干膜厚度高于125 微米的情況,對*高漆膜厚度沒有作出限制,而相對應的劃格法通常適用于250 微米以下的干膜厚度。
測試所要有的工具比較簡單,鋒利的刀片,比如美工刀、解剖刀;25mm(1in.)的半透明壓敏膠帶;鉛筆一頭的橡皮擦以及照明燈源,比如手電等。
測試程序如下:
(1)涂層表面要清潔干燥,高溫和高濕會影響膠帶的附著力
(2)浸泡過的樣板要用溶劑清洗,但不能損害涂層,然后讓其干燥
(3)用刀具沿直線穩(wěn)定地切割漆膜至底材,夾角為30~45°,劃線長40mm(1.5 in.),交叉點在線長的中間
(4)用燈光照明查看鋼質(zhì)基底的反射,確定劃痕到底材沒有;如果沒有,則在另一位置重線切割
(5)除去壓敏膠帶上面的兩圈,然后以穩(wěn)定的速率拉開膠帶,割下75mm(3in.)長的膠帶
(6)把膠帶中間處放在切割處的交叉點上,用手指抹平,再用橡皮擦摩平膠帶,透明膠帶的顏色可以幫助我們看出與漆膜接觸的狀態(tài)密實程度。
(7)在90±30s 內(nèi),以180°從漆膜表面撕開膠帶,觀察涂層拉開后的狀態(tài),標準中定義了五種狀態(tài)供參考,其中5A-3A 為附著力可接受狀態(tài)。
5A:沒有脫落或脫皮
4A:沿刀痕有脫皮或脫落的痕跡
3A:刀痕兩邊都有缺口狀脫落達1.6mm
2A:刀痕兩邊都有缺口狀脫落達3.2mm
1A:膠帶下X 區(qū)域內(nèi)大部分脫落
0A:脫落面積超過了X 區(qū)域
4.拉開法
拉開法是評價附著力的*佳測試方法,鋁合金圓柱用膠黏劑膠在涂層表面,等膠黏劑**固化后,用相拉開法測試儀器進行附著力的測試。
應用的標準有GB5210(等同采用ISO 4624),以及ASTM D4514。
拉開法測試儀器有機械式和液壓/氣壓驅(qū)動兩種類型。典型的測試儀器有elcometer106型(機械式)和Elcometer108型(液壓型)。Elcometer106的手動機械拉開法測試儀,因為它由于手工操作的不穩(wěn)定性而影響測試結(jié)果的準確性,因此在海洋防腐工程標準NORSOK M501 規(guī)定中不再使用機械式拉開法測試儀。
拉開法附著力測試時,使用的膠黏劑有兩種,環(huán)氧樹脂膠黏劑和快干型氰基丙烯酸酯膠黏劑。環(huán)氧膠黏劑在室溫下要24 小時后才能進行測試,而快干型氰基丙烯酸酯膠黏劑室溫下15 分鐘后即能達到測試強度,建議在2 小時后進行測試。
透明膠帶的作用主要是用來固定剛黏上的鋁合金圓柱,以免膠黏劑沒有固化到一定牢度而使圓柱偏離原來的黏著位置。
切割刀具用來切割鋁合金圓柱周邊的涂層與膠黏劑,直至底材,這樣可以避免周邊涂層影響附著力的準確性。如果干膜厚度低于150μm 時,可以不進行切割處理。
為了便利起見,ISO4624 中規(guī)定了一系列符號來描述其狀態(tài):
A = 底材的內(nèi)聚力破壞
A/B = 底材與第1 道漆間的附著力破壞
B = 第1 道漆的內(nèi)聚力破壞
B/C = 第1 道涂層與第2 道涂層間的附著力破壞
n = 多道涂層系統(tǒng)中第n 道涂層的內(nèi)聚力破壞
n/m = 多道涂層系統(tǒng)中第n 道涂層與第m 道涂層系統(tǒng)的附著力破壞
-/Y = *后1 道涂層與膠黏劑間的附著力破壞
Y = 膠黏劑的內(nèi)聚力破壞
Y/Z = 膠黏劑與測試圓柱間的附著力破壞
附著力的強度以 N/mm2(MPa)來表示,在常用的Elcometer 108 上面顯示的是MPa。比如一個涂層系統(tǒng)的拉開應力為20MPa,在圓柱上面和**道涂層上有30%的涂層內(nèi)聚力破壞,**道涂層與**道涂層的附著力破壞達到70%的圓柱面積,則可以表述為:
20MPa,30%B,70%B/C
在NORSOK M501 中,對有機涂層的附著力測試規(guī)定要求必須使用自動拉開式儀器,而不能使用手動機械式。防腐蝕涂料體系通常至少要求達到5.0MPa。對于防火涂料,水泥型的要求達到2.0MPa,對于環(huán)氧類產(chǎn)品要求為3.0MPa認可為合格。
ISO 12944-6 中對于涂層系統(tǒng)(干膜厚度大于250微米時)的附著力要求為按照ISO 4624拉開法附著力測試,至少要達到5MPa。
對于舊涂層的維修,參考數(shù)值至少要達到2MPa,才能認定為原涂層具有一定的附著力,可以保留。否則舊涂層予以去除。
新建結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層與混凝土表面的附著力一般規(guī)定不得到小1.5MPa,GB5210-85參照采用國際標準ISO4624-1978制訂,涂層的附著力以kg/cm2為單位。
破壞形式的規(guī)定如下:
附著破壞:涂層與底材,復合涂層界面的破壞,以A表示;
內(nèi)聚破壞:涂層自身破壞,以B表示;
膠黏劑自身破壞或被測涂層的面漆部分被拉破,則表明涂層與底材的附著力或涂層間的界面附著力無大小所得數(shù)值,以C表示。
膠結(jié)失敗:膠黏劑與未涂層的試柱脫開,或與被測涂層的面漆**脫開,以D表示;破壞形式為A、B或C時,其測量結(jié)果是符合附著力測試要求的。如果出現(xiàn)兩種或兩種以上的破壞形式,則應注明破壞面積的百分數(shù),大于70%為有效。出現(xiàn)D時,應對膠粘劑的選用、工藝和質(zhì)量進行檢驗或更換。出現(xiàn)C時,則表明膠黏劑的強度不能滿足要求,可以更換強度更高的材料。
試驗結(jié)果用附著力與破壞形式表示,如75kg/cm2 ·A
拉開法是一種破壞性的涂層檢驗方法,為了不損壞涂層,在進行附著力拉開法試驗時可
以規(guī)定某一拉開強度為基本要求,只要達到這一強度就可停止試驗的試驗繼續(xù)進行,以避免
涂層上產(chǎn)生新的脆弱點,如果涂層被撕開,則說明不符合要求。這對于現(xiàn)場的涂層測試更為
合理有利。