我國自1987年建成第一條彩涂板生產(chǎn)線以來,彩涂板生產(chǎn)技術(shù)已有了長足的進步,生產(chǎn)能力大幅度提高,特別是近兩年發(fā)展很快,全國已建和再建生產(chǎn)線達140多條,生產(chǎn)能力約700萬t,是2000年產(chǎn)能的10多倍。目前,國內(nèi)彩涂產(chǎn)品的質(zhì)量檔次參差不齊,一方面原因是一些中小企業(yè)為了追求短期效益,采用質(zhì)量達不到涂裝要求的基板,減少涂層厚度,使用低檔次涂料,甚至采用白色、藍色漆作為底漆來降低成本。另一方面,有些用戶對彩涂板性能了解的不很全面,忽視了對產(chǎn)品質(zhì)量的要求,不注重產(chǎn)品的使用壽命,只注重價格,而沒有完全做到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。因此,規(guī)范和控制彩涂板的質(zhì)量顯得十分重要。綜合采用歐、美、日標(biāo)準(zhǔn),執(zhí)行嚴(yán)格的性能檢測,如:一次物性檢測:膜厚、色差、光澤、硬度、彎曲、反向沖擊、耐溶劑性;二次物性檢測:耐腐蝕性、耐候性等是保證彩涂板質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
1 一次物性檢驗
一次物性檢驗是從取樣到試驗結(jié)果用很短時間(大約20min)完成的試驗。在這些檢驗中,對于同一性能的彩涂板檢驗方法不同,所得出的試驗結(jié)果的精度不同。
1.1 膜厚的測定
彩涂板膜厚的測定通常有3種方法:重量測量法、非破壞性測定法(電磁式、X射線法、β線法)、破壞性測厚法(DJH法)。
重量法:取試樣57.3mm×57.3mm方形試樣,將背面用膠帶保護好,稱重(W1),正面用棉布蘸著CH2CL2溶液擦試,用塊狀白砂糖磨掉油漆,然后水洗并用電吹風(fēng)吹干、稱重(W2)。
計算公式:
膜的重量(gm2)=〔除膜前質(zhì)量(W1)-除膜后質(zhì)量(W2)〕/試樣面積
該方法測量起來比較費時間,但測量精度高。非破壞性測定法:分三種形式,電磁式、X射線法、β射線法。電磁式是先將磁性測厚儀在無涂層的金屬基板的幾個不同位置上調(diào)零,然后在試樣上均勻取三點進行涂層厚度的測量,取樣點距邊部25mm以上。若是熱鍍鋅基板則測出的為鋅層和涂層的總厚度,需用對鋅層無腐蝕作用的脫漆劑除去涂層,在同一地方測量鋅層的厚度,兩者之差,即為涂層的厚度。
電磁式測厚法便于操作,容易測量,但測量精度不高。X射線法通常應(yīng)用在在線測量膜厚,測膜厚儀安裝在精涂固化爐后,測量帶鋼左、中、右三點位置膜厚,取其平均值,根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整工藝參數(shù),達到精確控制涂層厚度的目的,減少因膜的厚度達不到規(guī)定而產(chǎn)生的廢品,并能為降低生產(chǎn)成本起到指導(dǎo)作用。β射線法和電磁式方法接近,但應(yīng)用較少。
破壞性測定膜厚(DJH法):用一定錐度的鉆頭在測試板上打一個破壞至基板的凹坑,放置顯微鏡下,在凹坑的邊緣均勻地取8個點,分別測定這8點底漆和面漆的厚度,取其平均值,根據(jù)已知鉆頭的角度,計算出膜厚。該測量方法優(yōu)點是簡單,快速,測量精確高,是目前仲裁涂層厚度的首選方法。在測量時應(yīng)多取些點,因為涂層表面涂料并不是均勻分布,其微觀顯示是波浪形的,因此,取多點的平均值,作為最終檢測結(jié)果。
1.2 涂膜耐加工性能的測定
彎曲性能(T彎)是評定涂料柔韌性能的重要指標(biāo),T彎愈小,涂料柔韌性能愈好,彩涂板愈容易加工成型。
檢測T彎性能通常有兩種方法:軸彎曲試驗儀(A法)、彎曲試驗機(B法)。
軸彎曲試驗儀(A法):取寬度為50mm,長度為100～150mm的試樣,將試樣被測面向下裝入儀器中,將試樣緊貼軸彎曲180°,檢查試樣緊貼彎曲面有無裂紋,用不同直徑的軸進行彎曲,找出彎曲部位不出現(xiàn)開裂或剝離的最小直徑的芯軸。抗開裂或剝離的能力用T值表示:T=最小軸直徑/涂層板的厚度。用這種方法測定基板的厚度不能超過1mm。
彎曲試驗機(B法):用試樣的本體來連續(xù)檢測。即把試樣一端插入臺鉗,彎曲試樣并將試樣的彎曲部分壓緊即完成“0”T彎曲,繼續(xù)做180°彎曲,折迭中央有一個試樣厚度得到“1T”彎曲,依次可得到“2T”、“3T”...彎曲,重迭部分不應(yīng)有明顯的空隙存在,使彎曲部分涂層不產(chǎn)生裂紋或剝離的最小T彎值即為涂層抗裂紋或剝離的T彎。用這種方法測定基板的厚度不能超過0.8mm。
A法和B法測量的效果基本上是一樣的,用A法測量時,用最小軸直徑/涂層板的厚度有一個換算關(guān)系,容易產(chǎn)生誤差;用彎曲試驗機測量T彎操作更方便,更精確。目前國內(nèi)涂料公司、彩涂板生產(chǎn)企業(yè)基本上使用B法測量T彎。
1.3 涂膜的抗沖擊性能測定
反向沖擊功是評定涂層在重錘的快速沖擊時,涂層抗開裂或剝離的能力,是一個動態(tài)檢驗。檢測方法通常有兩種:落球式和杜邦式。
落球式:取不小于75mm×150mm的試樣,落錘重量為1Kg,沖頭直徑為15.87mm,將試樣被檢測面向下放在沖模上,讓重錘從一定的高度落下,每次高度增加25mm進行試驗,一旦出現(xiàn)裂紋,在該高度、稍低于和稍高于該高度上做3個沖擊試驗,每個做5次,以評定裂紋的級別。沖擊區(qū)域不應(yīng)在同一位置連續(xù)沖擊,沖頭打在試樣上,形成凹陷,用放大鏡檢查涂層脫落情況。適用于基材變形極小(基板厚度通常小于1mm)沖擊試驗。
杜邦式:取不小于75mm×150mm的試樣,落錘重量500±1g,沖擊體的半徑為6.35±0.03mm,落錘高度為500mm,根據(jù)基板的厚度選擇不同的沖擊功。根據(jù)裂紋產(chǎn)生的情況評定級別。更適用于基材變形較大(基板厚度通常大于1mm)的沖擊試驗,
紋,確定沖擊高度,從而確定沖擊功。測量過程中容易產(chǎn)生誤差,測量精度不高;杜邦式是根據(jù)基板的不同厚度規(guī)定一定的沖擊功,來評價裂紋和剝離的級別,對涂料性能的描述更精確直觀,測量精度較高,但規(guī)定沖擊功較小。我國標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)基板的厚度分為兩檔(≤0.8mm >0.8mm)沖擊功分別規(guī)定9J、6J,規(guī)定不能產(chǎn)生脫落。
1.4 涂膜的硬度的測定
評價涂膜抵抗劃傷的能力,卷鋼鋼板的加工成型一般是輥壓成型或沖壓成型,因此,抗劃傷性是彩涂板很重要的性能。
涂膜硬度的檢測通常有兩種方法檢驗,即:鉛筆硬度和硬幣刮傷試驗。
鉛筆硬度:將規(guī)定的鉛筆消出5～6mm的長度、磨平,使鉛筆與試驗樣成45°角,然后由近向遠劃6.5mm,在同一區(qū)域內(nèi)進行5次劃傷操作,如破損不超過3處,即可將此測試區(qū)域的鉛筆硬度作為測試結(jié)果,測試時從高硬度向低硬度的順序進行。如:H※F
※HB※B※2B。用該方法評定漆膜的硬度,受鉛筆牌號和鉛筆質(zhì)量的影響,例如:美國產(chǎn)的鷹牌比日本產(chǎn)三菱牌鉛筆硬度高一個規(guī)格,我國的中華牌鉛筆的硬度和三菱牌鉛筆硬度相當(dāng)。不同生產(chǎn)批號的鉛筆的質(zhì)量差異也會給試驗結(jié)果帶來不同影響。另外,在試驗操作中應(yīng)使用儀器,使鉛筆的角度、所施加的力達到均勻、一致。以減少試驗帶來的誤差。
硬幣劃傷:用邊緣無磨損的一元硬幣,手持硬幣并和試板之間成45°,施加1公斤的力,以1cms的速度平行移動硬幣,移動距離為2cm,在同一區(qū)域平行劃三次,每條間隔大于5mm在三塊試驗板上做試驗。試驗結(jié)果兩道或兩道以上清楚看見基板,判定為“見底”,有兩道或兩道以上不能清楚看見基板,判定為“不見底”;三塊試驗板有兩塊或兩塊以上“見底”,判為“見底”;三塊試驗板中有兩塊或兩塊以上“不見底”則判定為“不見底”。
硬幣劃傷試驗操作簡便,不受儀器精度的限制,缺點是人為操作帶來試驗結(jié)果的誤差。
1.5 涂膜耐溶劑性能(MEK)的測定
耐溶劑性能(MEK)是一項很重要的指標(biāo),能夠評定涂料的固化和交聯(lián)程度,直接影響其涂層的性能。其測試方法是用粗紗布(3～4層)包住帶有橡膠指套的手指,浸入丁酮中,再充分?jǐn)D干(不允許有溶劑滴落),立即用浸透溶劑的粗紗布在試樣表面用力來回摩擦,來回形程至少150mm,摩擦壓力適中,速度約1次/秒(以一個來回計一次)。在整個過程中紗布始終保持濕潤,摩擦至漆膜損壞或規(guī)定的次數(shù)為止。檢查125mm中間區(qū)域的摩擦面積,和相鄰未摩擦區(qū)域的光澤、硬度、膜厚進行比較,并檢查紗布有無涂層脫落的痕跡。注意在擦拭時應(yīng)保持用力均勻,以減少試驗誤差。
1.6 色差
色差是檢驗彩涂板和標(biāo)準(zhǔn)板之間的顏色差異,色差值與涂料和工藝控制有關(guān),在生產(chǎn)中通過調(diào)整膜厚和固化溫度控制該項指標(biāo)。測量方法通常有兩種:目視比色法;色差儀測定法。
目視比色法是指正常視力的人員在天然散射光線下目測檢查所制試樣與標(biāo)準(zhǔn)板的顏色有無明顯的差別,當(dāng)試樣為無光和平光涂膜時,使入射照明光線與被測表面呈45°;當(dāng)觀測有明顯鏡面反射的試樣,調(diào)整入射光的角度,消除鏡面反射的影響,將樣板分別與標(biāo)準(zhǔn)板進行對比。目視比色法比儀器測量更直觀,精確,但受觀測者的主觀因素影響較大。
儀器測定法:通過色差儀在一定的光源下,分別測定樣板和標(biāo)準(zhǔn)板的色坐標(biāo)值,轉(zhuǎn)化成刺激值X、Y、Z,然后按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的顏色公式計算試樣、標(biāo)準(zhǔn)試樣的顏色數(shù)值,最后比較顏色的差異和變化情況。
色差儀應(yīng)用在在線檢測時,通常安裝在出口段的出口活套后面,能及時的測定彩涂板的色差,通過計算機反饋到精涂機控制室,在膜厚的公差范圍內(nèi)調(diào)整膜厚來消除這種色差。
1.7 光澤度
涂膜的光澤度是指涂膜表面把投射其上的光反射回來的比率。反射比率愈大,涂膜的光澤愈高。根據(jù)試樣的表面光澤程度,分別采用20°、60°、80°的入射角測量,中等光澤試樣采用60°的角度測量。將測試樣板放在光澤度計的底部測量光澤,測試板上如有線狀紋路(BrushMaRK),應(yīng)使入射角/反射角的軸與該紋路平行后進行測定,這樣測定的光澤度比較均勻、準(zhǔn)確。
2 二次物性試驗
從取樣到試驗結(jié)果需要很長時間完成的試驗,是檢驗彩涂板物化性能方面的試驗,也叫二次物性試驗。通常是生產(chǎn)廠家檢驗自己的產(chǎn)品的使用年限而做的試驗,不作為交貨的依據(jù)。
對于建筑用涂層鋼板,彩涂板使用性能主要體現(xiàn)在安全性能、居住性能、耐久性能,國外標(biāo)準(zhǔn)更注重彩涂板的應(yīng)用方面性能,即規(guī)定檢驗彩涂板的耐腐蝕性能、耐候性等項目。
2.1 耐腐蝕性能試驗包括鹽水噴霧試驗、耐潮濕試驗等
鹽水噴霧試驗是將試樣放入35℃,5%食鹽的噴霧裝置中,一定時間后觀察涂膜狀態(tài)的變化,評定平面、切割、彎曲部位的起泡、腐蝕的情況。并評定起泡、腐蝕剝落的級別。
耐潮濕試驗用來評估涂層在潮濕環(huán)境下貯存時,抵抗起泡及性能劣化的能力。通常將試樣在50℃、98%～100%濕度的氣氛中放置規(guī)定的時間后,檢查涂膜表面變化情況。
宜選用空氣氣氛,采譜條件還取決于同時測定的幾個元素和基體成分的綜合考慮。
(3)譜處理是從譜中提取以強度表示的每一個指定元素的峰面積,由于定量測定的基礎(chǔ)是元素發(fā)射線的強度或峰面積,EDXRF的自動數(shù)字濾波—最小二乘擬合法可以扣除背景,撥離重疊和測得靜的峰強度,這就為優(yōu)化計數(shù)率,降低本底并提高分析精密度提供了保證,它同時也是一種校正方法,主要包括:譜線重疊校正、逸出峰校正、背景校正,這都可以通過分析軟件來實現(xiàn)。一般來說,原子系數(shù)11～56號元素選用K線。對于強度提取方式GROSS這種最直接的方法,它取能量限內(nèi)X射線強度的計數(shù)總值進行譜處理,感興趣區(qū)的高低限定在峰谷和本底的交界處,這就為進一步扣除本底提供了方便;對于NET,選高底限就更為重要了,因為它是用高低限計數(shù)的平均值來扣除本底的,NET適用于峰無重疊而本底值隨樣品而異的情況,XML用于峰有重疊或需作本底校正的情況,DERIVATIVE除了校正重疊和本底外,還改變參考譜與樣品譜之間的峰位。
(4)影響文件的設(shè)置,可以確定每個元素計算的校正項,本法中影響系數(shù)的計算采用了多元綜合回歸的方法,適用于校正元素的交叉影響,通過對比校正前后的曲線線性可以得到驗證,此功能僅用于強度校正或濃度校正法,而且在設(shè)置影響表之前,必須在硬盤中存有標(biāo)準(zhǔn)文件,由于工業(yè)硅中含量最高元素是Si,對于其他元素影響甚大,因此標(biāo)準(zhǔn)文件中Si的含量必須標(biāo)出,影響文件設(shè)置時也必須考慮。
(5)經(jīng)驗系數(shù)是通過對標(biāo)樣的回歸分析求得的,回歸法是一種數(shù)學(xué)統(tǒng)計學(xué)方法,計算的校正系數(shù)無一定的物理意義,其精度主要取決于標(biāo)樣的個數(shù),標(biāo)準(zhǔn)樣品強度和濃度數(shù)據(jù)的質(zhì)量。因此在計算校正系數(shù)時必須有足夠數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)樣品和準(zhǔn)確的回歸數(shù)據(jù)。在校正過程中,校正項的選擇應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列濃度分布情況,質(zhì)量吸收系數(shù)的差別,以及元素間的交叉影響等因素進行。過多引入校正項反而導(dǎo)致校正過度而造成更大的分析誤差。
(6)精密度和準(zhǔn)確度測試
用同一樣品制成8個樣片在不同時間進行精密度測試,結(jié)果見表3,可見,Si的精密度相對于其他幾個元素稍差一些,可能是Si由差減法得到,與實際值不能完全吻合,但少量的差異對其他元素幾乎沒有影響。準(zhǔn)確度測試見表4。
