耐划伤性测试方法

56　　　 　 耐划伤性测试方法 冯世芳 　 (国家涂料质量监督检验中心 ,江苏常州 213016) 　　摘 　要 :介绍了 ISO标准和 ASTM标准中漆膜耐划伤性的两种测试方法 ,即用弧形划针测定漆膜耐划伤性和用尖 顶划针测定漆膜耐划伤性的原理、仪器设备、测试步骤和结果表示等内容。给出了两种测试方法的主要差异。 关键词 :有机涂层 ;抗划伤性 ;弧形划针 ;尖顶划针 ;测试方法 中图分类号 : TQ 63017 + 2　　文献标识码 : B　　文章编号 : 0253 - 4312 (2006) 07 - 0056 - 03 作者简介 :冯世芳 (1961—) ,女 ,高级工程师 ,国家涂料质检中心常务副主任 ,长期从事涂料标准化和检测工作。 Test M ethod for M ar Resistance of Coa tings F ilm Feng Shifang (N ationa l Q uality Supervision and Test Center for Coatings, Changzhou 213016, J iangsu, China) 　　Abstract: This paper introduced two methods for determ ination of mar resistance of paint film in ISO standards and ASTM standards, which use curved stylus and pointed stylus respectively. The p rincip les, ap2 paratus, test p rocedures and the exp ressions of test results of the two methods were described in this paper, also the discrepancy of them were indicated. 　　Key W ords: organic coatings; mar resistance; curved stylus; pointed stylus; test method 0　引 　言 涂装好的产品在包装、运输和使用过程中免不了要受到 硬物的划擦 ,不耐划擦的漆膜常常会留下划痕 ,甚至被划破 , 这样既影响装饰效果又使漆膜丧失了保护作用。因此 ,漆膜 耐划伤性能的好坏受到了涂料制造商、涂料单位和涂装产品 使用者的普遍关注。 目前我国只有一个相关国家标准 GB /T9279—1988《色漆 和清漆划痕试验 》是测定漆膜抗划针划透性能的试验方法 , (参考 ISO1518: 1922制定 ) ,还没有测试漆膜耐划伤性的相关 方法 ,本文就检索到的 ISO标准和 ASTM标准中有关漆膜耐划 伤性测试方法的原理、仪器设备和测试步骤及结果表示等内 容作简单介绍 ,供业内人士参考。 1　相关标准 ISO标准和 ASTM标准中耐划伤性测试方法 : ISO 12137— 1: 1997《色漆和清漆 —耐划伤性的测定 —第 1部分 :用弧形划 针的方法 》。 ISO 12137—2: 1997《色漆和清漆 —耐划伤性的测 定 —第 2部分 :用尖顶划针的方法 》。ASTM D 5178—98《有机 涂层抗划伤性 》。其中 ISO 12137—1: 1997和 ASTM D 5178测 试方法相似。 2　定 　义 2. 1　 ISO 12137—1: 1997和 ISO 12137—2: 1997中 耐划伤性 是指漆膜表面耐由于规定划针推过其表面的作用而造成 的划痕或形成的其他缺陷的性能。划伤涉及的漆膜表面的缺 陷范围很大 ,包括 : ( a) 塑性变形 ———永久性的表面压痕 ,有或无任何表面 瑕疵或内聚的裂痕 ; ( b) 表面瑕疵 ———由试验线和临近表面之间光的散射差 异而造成的对外层表面外观的影响 ; ( c) 表面划痕 ———一种划透表面的连续切割痕或擦 伤痕 ; ( d) 内聚裂痕 ———存在的可见表面开裂或裂缝。 2. 2　ASTM D 5178—98中耐划伤性 涂层抵抗由轻度摩擦引起的损伤的能力。 3　测试原理 3. 1　 ISO 12137—1: 1997和 ASTM D 5178—98的测 试原理 将受试产品以均匀厚度施涂于具有均匀表面纹理的平整 试板上。干燥 /固化后 ,通过推动在弧形 (环形或圆环形 )划针 下的试板来测定耐划伤性 ,划针被安装成以 45°角下压至试板 第 36卷第 7期 涂 料 工 业 Vol. 36　No. 7 2006年 7月 PA INT & COATINGS INDUSTRY Jul. 2006 　 57　　　 表面上。以逐级增加压在试板上的负荷直至涂层被划伤 为止。 3. 2　 ISO 12137—2: 1997的测试原理 将受试产品以均匀厚度施涂于具有均匀表面纹理的平整 试板上。干燥 /固化后 ,通过推动在尖顶划针下的试板来测定 耐划伤性 ,划针被安装成以垂直方向下压至试板表面上。连 续增加压在试板上的负荷直至涂层被划伤为止。 4　仪器设备 4. 1　符合 ISO 12137—1: 1997和 ASTM D 5178—98 标准要求的测试仪器 如图 1所示 ,它是由一根上面固定有用来支撑负荷的台 架的配衡梁和一个装有划环的成 45°角放置的连杆组成 ,试板 置于能在划针下推动的滑动台上。划环负荷可高达 10 kg,并 且能逐级增加或减少 015 kg负荷 ,或者需要更高准确度时 ,在 接近划伤点时能逐级增加或减少 0125 kg或 011 kg负荷来进行 试验。环形或圆环形划环可以由镀铬、镀镍钢棒或经热处理 的抛光钢棒制做 ,钢棒直径为 116 mm,弯成外圈半径为 ( 3125 ±0105) mm 的“U ”形或圆环形 ,划环应淬硬至洛氏硬度 (HRC)为 56～58,且应进行光面修整 (粗糙度 < 0105μm)。 图 1　一种带平横梁的耐划伤试验仪 Fig. 1　A balanced - beam mar resistance tester 4. 2　符合 ISO 12137—2: 1997标准要求的测试仪器 如图 2所示 ,它主要由装置于一端的配衡梁和垂直固定的 尖顶划针组成 ,试板置于滑动台上 ,滑动台由电动机驱动 ,在划 针下以 600 mm /m in速度移动。当试板在划针下方通过时 ,装在 梁上的连续变载砝码加在划针上的载荷是连续增加的。划针 载荷范围可通过改变砝码给载范围 (例如 0～50 g, 0～100 g, 0 ～200 g)而改变。在划针上方安装了一个小秤盘 ,将砝码放于 秤盘上可扩大划针载荷范围 (例如 ,加 100 g砝码或将 0～200 g 的载荷范围变为 100～300 g)。划针最好用锥形蓝宝石或金刚 钻镶尖 ,尖顶磨圆至半径为 (0103 ±01005)mm (经过商定也可以 采用其他尖顶尺寸的蓝宝石或金刚钻划针 )。 图 2　尖顶划针型耐划伤试验仪 Fig. 2　Scratch tester with pointed stylus 只要能给出同样的相对级别 ,也可以使用其他类型的划 痕试验仪。例如 , ISO1518: 1992《色漆和清漆 —划痕试验 》所 述划痕仪经某些修改是适宜的。 5　测试步骤及结果的表示 5. 1　 ISO 12137—1: 1997和 ASTM D 5178—98标准 将试板涂层一面朝上固定在活动工作台上 ,调节平衡梁 以使当划环刚刚接触到试板表面时 ,平衡梁在水平面上保持 平衡。将预计与特定涂料相称的初始质量的负荷加到负荷支 架上 ,松开平衡梁并小心放下 ,直到划环刚好放至涂漆试板 上 ,所施加的全部负载都作用在环上。以 3～6 mm / s的速度慢 慢地推动活动工作台 ,移动至少 75 mm的距离。如果涂层被划 伤 ,依次用较小的负荷 (015 kg增量 )继续试验 ,直到涂层未被 划伤。如果初始划擦涂层未划伤 ,依次用较大的负荷 ( 015 kg 增量 )继续试验 ,直到涂层被划伤或者直到施加了最大负荷为 止。每一次划伤试验都应在试验表面新的区域进行。当临界 负荷大致确定时 ,则用高于、低于以及最初试验确定的负荷 3 种情况进行试验 ,每一种情况各进行 5次试验。涂层被 划伤的次数 ,结果以 5次测定中至少有 2次引起漆膜划伤的 最低载荷表示。 5. 2　 ISO 12137—2: 1997标准 将试板涂层一面朝上固定在滑动台上 ,调节配衡锤以使 当划针刚刚接触到试板表面时 ,划针的载荷为零。选定载荷 范围 ,如 0～50 g,以 10 mm / s速度启动试验仪 ,当滑动台移动 100 mm时仪器会自动停止。检查涂层是否被划伤 ,如果未被 划伤 ,则选用另外合适的载荷范围进行试验 ,直至发生划伤为 止。在同一块试板上以发生划伤的载荷范围至少再重复测定 两次 (即总共至少测定 3次 )。对 3次测定的每一次测量自最 终载荷点 (即划针停止移动的点 )至刚发生划伤点之间的距离 d,以 mm计。按下式计算刚发生划伤点外的载荷 ,即临界载 荷 ,以 g计。 临界载荷 = (100 - d) /100 ×( Ff - Fi ) 式中 : d———最终载荷点至刚发生划伤点之间的距离 ; 冯世芳 :耐划伤性测试方法 58　　　 　 Ff———所选定的划针载荷范围的初始载荷 ,以 g计 ; Fi———所选定的划针载荷范围的最终载荷 ,以 g计 ; 结果以 3次测定的平均临界载荷表示 ,得出结果准确 至 1 g。 6　两种测试方法的差异 两种测试方法的差异见表 1。 表 1　两种测试方法的差异 Table 1　D ifference of two test m ethods 内容 ISO 12137—1: 1997和 ASTM D 5178—98 ISO 12137—2: 1997 划针 材质 :镀铬、镀镍钢棒或经热处理的抛光钢棒形状 :环形或圆环形 材质 :蓝宝石或金刚钻 形状 :尖顶针状 加载方式 恒定载荷 在选定的载荷范围内 ,自动连续加载 试验台运行 方式 :手动 速度 : 3～6 mm / s 行程 : 75 mm 方式 :自动 速度 : 10 mm / s 行程 : 100 mm 结果的表示 以 5次测定中至少有 2次引起漆膜划伤的最低载荷表示 以 3次测定的平均临界载荷表示 收稿日期 　2006 - 04 - 13 (修改稿 ) (上接第 55页 ) 3. 2. 3　美式涂装流程之三 (仿古白 2) 表面破坏处理 (局部 ) 补砂光 (检验 ,局部砂磨 ) 素材着色 (NGR或 DURO STA IN) (全面喷涂 ) 白吐纳 ( TONER) (全面喷涂 ) 干燥 (全面轻砂 ) 白色格丽斯着色剂 (全面擦涂后用鬃刷干刷 ,刷出明暗 ) 画明暗 (H I—L ITE) (用钢丝绒按照标准色板 ,进一步做出明暗 ) 干燥 (15 m in左右 ) 第 1道二道底漆 (全面喷涂 ) 干燥 (全面轻砂 ) 布印或修色 (用 NGR STA IN) (全面擦涂或喷涂 ) 画明暗 (H I—L ITE) (用 0000#钢丝绒更进一步做出明暗 ) 喷苍蝇点 (用 NGR STA IN) (全面喷涂 ) 刷边、画牛尾 (用格丽斯 ) (局部 ) 第 1道面漆 (全面喷涂 ) 干燥 (全面轻砂 ) 第 2道面漆 (全面喷涂 ,干燥后包装 ) 4　结 　语 美式涂装是着色剂和硝基漆的完美结合 ,工艺复杂 ,难度 大 ,完成涂装全过程 ,至少需 12道工序 ,有的甚至要达 20多道 工序。采取多道涂装流程 ,是考虑在涂装过程中一旦发生错 误 ,能从其他流程中补救 ,避免“洗澡 ”返工。更重要的是 :这 种多道涂装工艺 ,可以增加涂膜的层次感、立体感 ,大大增加 产品的附加值。 美式涂装的好坏 ,与涂装材料、涂装工艺流程和涂装人员 的技术水平均有着密切的关系。为此 ,必须严格控制每道工 艺流程质量 ,涂料行业与家具行业必须密切配合 ,这样才能真 正地把美式家具做好 ! 参考文献 [ 1 ]　邹茂雄. 木材涂装 [M ]. 中国台湾 :淑馨出版社 , 1987. [ 2 ]　封凤芝. 外资木器家具涂料、涂装工艺评析 [ J ]. 涂料与应用 , 1995 (4) : 25 - 34. 收稿日期 　2006 - 03 - 23 (修改稿 ) (上接第 51页 ) 因此本色漆在进行局部抛光处理时需根据具体的情况 ,进行 充分的试验论证后选择合适的工艺来实施 ,避免出现抛光后 漆膜整体外观质量反而变差的情况。 4　结 　语 汽车车身涂装是一个比较复杂的工艺过程 ,油漆材料、涂 装工艺、涂装设备、管理等方面都会对最终的面漆涂层质量产 生影响 ,不断探索其与漆膜质量之间的内在联系是提高涂装 水平的关键。 参考文献 [ 1 ]　王锡春 ,杨必暖 ,林鸣玉. 最新汽车涂装技术 [M ]. 北京 :机械工 业出版社 , 1998. 收稿日期 　2006 - 04 - 08 (修改稿 ) 冯世芳 :耐划伤性测试方法