我國(guó)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(zhǎng)足的進(jìn)步,生產(chǎn)能力大幅度提高,特別是近兩年發(fā)展很快,全國(guó)已建和再建生產(chǎn)線達(dá)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(guó)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(dá)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(lán)色漆作為底漆來降低成本。另一方面,有些用戶對(duì)彩涂板性能了解的不很全面,忽視了對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求,不注重產(chǎn)品的使用壽命,只注重價(jià)格,而沒有完全做到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)。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(cè),如:一次物性檢測(cè):膜厚、色差、光澤、硬度、彎曲、反向沖擊、耐溶劑性;二次物性檢測(cè):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(yàn)
一次物性檢驗(yàn)是從取樣到試驗(yàn)結(jié)果用很短時(shí)間(大約20min)完成的試驗(yàn)。在這些檢驗(yàn)中,對(duì)于同一性能的彩涂板檢驗(yàn)方法不同,所得出的試驗(yàn)結(jié)果的精度不同。
1.1 膜厚的測(cè)定
彩涂板膜厚的測(cè)定通常有3種方法:重量測(cè)量法、非破壞性測(cè)定法(電磁式、X射線法、β線法)、破壞性測(cè)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(hù)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(jì)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(cè)量起來比較費(fèi)時(shí)間,但測(cè)量精度高。非破壞性測(cè)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(cè)厚儀在無涂層的金屬基板的幾個(gè)不同位置上調(diào)零,然后在試樣上均勻取三點(diǎn)進(jìn)行涂層厚度的測(cè)量,取樣點(diǎn)距邊部25mm以上。若是熱鍍鋅基板則測(cè)出的為鋅層和涂層的總厚度,需用對(duì)鋅層無腐蝕作用的脫漆劑除去涂層,在同一地方測(cè)量鋅層的厚度,兩者之差,即為涂層的厚度。
電磁式測(cè)厚法便于操作,容易測(cè)量,但測(cè)量精度不高。X射線法通常應(yīng)用在在線測(cè)量膜厚,測(cè)膜厚儀安裝在精涂固化爐后,測(cè)量帶鋼左、中、右三點(diǎn)位置膜厚,取其平均值,根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整工藝參數(shù),達(dá)到精確控制涂層厚度的目的,減少因膜的厚度達(dá)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(cè)定膜厚(DJH法):用一定錐度的鉆頭在測(cè)試板上打一個(gè)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(gè)點(diǎn),分別測(cè)定這8點(diǎn)底漆和面漆的厚度,取其平均值,根據(jù)已知鉆頭的角度,計(jì)算出膜厚。該測(cè)量方法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,快速,測(cè)量精確高,是目前仲裁涂層厚度的首選方法。在測(cè)量時(shí)應(yīng)多取些點(diǎn),因?yàn)橥繉颖砻嫱苛喜⒉皇蔷鶆蚍植?其微觀顯示是波浪形的,因此,取多點(diǎn)的平均值,作為最終檢測(cè)結(jié)果。
1.2 涂膜耐加工性能的測(cè)定
彎曲性能(T彎)是評(píng)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(cè)T彎性能通常有兩種方法:軸彎曲試驗(yàn)儀(A法)、彎曲試驗(yàn)機(jī)(B法)。
軸彎曲試驗(yàn)儀(A法):取寬度為50mm,長(zhǎng)度為100～150mm的試樣,將試樣被測(cè)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(jìn)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(cè)定基板的厚度不能超過1mm。
彎曲試驗(yàn)機(jī)(B法):用試樣的本體來連續(xù)檢測(cè)。即把試樣一端插入臺(tái)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(gè)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(cè)定基板的厚度不能超過0.8mm。
A法和B法測(cè)量的效果基本上是一樣的,用A法測(cè)量時(shí),用最小軸直徑/涂層板的厚度有一個(gè)換算關(guān)系,容易產(chǎn)生誤差;用彎曲試驗(yàn)機(jī)測(cè)量T彎操作更方便,更精確。目前國(guó)內(nèi)涂料公司、彩涂板生產(chǎn)企業(yè)基本上使用B法測(cè)量T彎。
1.3 涂膜的抗沖擊性能測(cè)定
反向沖擊功是評(píng)定涂層在重錘的快速?zèng)_擊時(shí),涂層抗開裂或剝離的能力,是一個(gè)動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)。檢測(cè)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(cè)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(jìn)行試驗(yàn),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(gè)沖擊試驗(yàn),每個(gè)做5次,以評(píng)定裂紋的級(jí)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(yàn)。
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(píng)定級(jí)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(yàn),
紋,確定沖擊高度,從而確定沖擊功。測(cè)量過程中容易產(chǎn)生誤差,測(cè)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(píng)價(jià)裂紋和剝離的級(jí)別,對(duì)涂料性能的描述更精確直觀,測(cè)量精度較高,但規(guī)定沖擊功較小。我國(guó)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(cè)定
評(píng)價(jià)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(cè)通常有兩種方法檢驗(yàn),即:鉛筆硬度和硬幣刮傷試驗(yàn)。
鉛筆硬度:將規(guī)定的鉛筆消出5～6mm的長(zhǎng)度、磨平,使鉛筆與試驗(yàn)樣成45°角,然后由近向遠(yuǎn)劃6.5mm,在同一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行5次劃傷操作,如破損不超過3處,即可將此測(cè)試區(qū)域的鉛筆硬度作為測(cè)試結(jié)果,測(cè)試時(shí)從高硬度向低硬度的順序進(jìn)行。如:H※F
※HB※B※2B。用該方法評(píng)定漆膜的硬度,受鉛筆牌號(hào)和鉛筆質(zhì)量的影響,例如:美國(guó)產(chǎn)的鷹牌比日本產(chǎn)三菱牌鉛筆硬度高一個(gè)規(guī)格,我國(guó)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(hào)的鉛筆的質(zhì)量差異也會(huì)給試驗(yàn)結(jié)果帶來不同影響。另外,在試驗(yàn)操作中應(yīng)使用儀器,使鉛筆的角度、所施加的力達(dá)到均勻、一致。以減少試驗(yàn)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(dòng)硬幣,移動(dòng)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(yàn)板上做試驗(yàn)。試驗(yàn)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(yàn)板有兩塊或兩塊以上“見底”,判為“見底”;三塊試驗(yàn)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(yàn)操作簡(jiǎn)便,不受儀器精度的限制,缺點(diǎn)是人為操作帶來試驗(yàn)結(jié)果的誤差。
1.5 涂膜耐溶劑性能(MEK)的測(cè)定
耐溶劑性能(MEK)是一項(xiàng)很重要的指標(biāo),能夠評(píng)定涂料的固化和交聯(lián)程度,直接影響其涂層的性能。其測(cè)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(gè)來回計(jì)一次)。在整個(gè)過程中紗布始終保持濕潤(rùn),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(jìn)行比較,并檢查紗布有無涂層脫落的痕跡。注意在擦拭時(shí)應(yīng)保持用力均勻,以減少試驗(yàn)誤差。
1.6 色差
色差是檢驗(yàn)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(xiàng)指標(biāo)。測(cè)量方法通常有兩種:目視比色法;色差儀測(cè)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(cè)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(shí),使入射照明光線與被測(cè)表面呈45°;當(dāng)觀測(cè)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(jìn)行對(duì)比。目視比色法比儀器測(cè)量更直觀,精確,但受觀測(cè)者的主觀因素影響較大。
儀器測(cè)定法:通過色差儀在一定的光源下,分別測(cè)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(jì)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(cè)時(shí),通常安裝在出口段的出口活套后面,能及時(shí)的測(cè)定彩涂板的色差,通過計(jì)算機(jī)反饋到精涂機(jī)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(cè)量,中等光澤試樣采用60°的角度測(cè)量。將測(cè)試樣板放在光澤度計(jì)的底部測(cè)量光澤,測(cè)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(jìn)行測(cè)定,這樣測(cè)定的光澤度比較均勻、準(zhǔn)確。
2 二次物性試驗(yàn)
從取樣到試驗(yàn)結(jié)果需要很長(zhǎng)時(shí)間完成的試驗(yàn),是檢驗(yàn)彩涂板物化性能方面的試驗(yàn),也叫二次物性試驗(yàn)。通常是生產(chǎn)廠家檢驗(yàn)自己的產(chǎn)品的使用年限而做的試驗(yàn),不作為交貨的依據(jù)。
對(duì)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(guó)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(yàn)彩涂板的耐腐蝕性能、耐候性等項(xiàng)目。
2.1 耐腐蝕性能試驗(yàn)包括鹽水噴霧試驗(yàn)、耐潮濕試驗(yàn)等
鹽水噴霧試驗(yàn)是將試樣放入35℃,5%食鹽的噴霧裝置中,一定時(shí)間后觀察涂膜狀態(tài)的變化,評(píng)定平面、切割、彎曲部位的起泡、腐蝕的情況。并評(píng)定起泡、腐蝕剝落的級(jí)別。
耐潮濕試驗(yàn)用來評(píng)估涂層在潮濕環(huán)境下貯存時(shí),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(shí)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(shí)測(cè)定的幾個(gè)元素和基體成分的綜合考慮。
(3)譜處理是從譜中提取以強(qiáng)度表示的每一個(gè)指定元素的峰面積,由于定量測(cè)定的基礎(chǔ)是元素發(fā)射線的強(qiáng)度或峰面積,EDXRF的自動(dòng)數(shù)字濾波—最小二乘擬合法可以扣除背景,撥離重疊和測(cè)得靜的峰強(qiáng)度,這就為優(yōu)化計(jì)數(shù)率,降低本底并提高分析精密度提供了保證,它同時(shí)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(shí)現(xiàn)。一般來說,原子系數(shù)11～56號(hào)元素選用K線。對(duì)于強(qiáng)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(qiáng)度的計(jì)數(shù)總值進(jìn)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(jìn)一步扣除本底提供了方便;對(duì)于NET,選高底限就更為重要了,因?yàn)樗怯酶叩拖抻?jì)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(gè)元素計(jì)算的校正項(xiàng),本法中影響系數(shù)的計(jì)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(duì)比校正前后的曲線線性可以得到驗(yàn)證,此功能僅用于強(qiáng)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(duì)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(shí)也必須考慮。
(5)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)是通過對(duì)標(biāo)樣的回歸分析求得的,回歸法是一種數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,計(jì)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(gè)數(shù),標(biāo)準(zhǔn)樣品強(qiáng)度和濃度數(shù)據(jù)的質(zhì)量。因此在計(jì)算校正系數(shù)時(shí)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(xiàng)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(jìn)行。過多引入校正項(xiàng)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(cè)試
用同一樣品制成8個(gè)樣片在不同時(shí)間進(jìn)行精密度測(cè)試,結(jié)果見表3,可見,Si的精密度相對(duì)于其他幾個(gè)元素稍差一些,可能是Si由差減法得到,與實(shí)際值不能完全吻合,但少量的差異對(duì)其他元素幾乎沒有影響。準(zhǔn)確度測(cè)試見表4。
