我国自1987年建成第一条彩涂板生产线以来,彩涂板生产技术已有了长足的进步,生产能力大幅度提高,特别是近两年发展很快,全国已建和再建生产线达140多条,生产能力约700万t,是2000年产能的10多倍。目前,国内彩涂产品的质量档次参差不齐,一方面原因是一些中小企业为了追求短期效益,采用质量达不到涂装要求的基板,减少涂层厚度,使用低档次涂料,甚至采用白色、蓝色漆作为底漆来降低成本。另一方面,有些用户对彩涂板性能了解的不很全面,忽视了对产品质量的要求,不注重产品的使用寿命,只注重价格,而没有完全做到优质优价。因此,规范和控制彩涂板的质量显得十分重要。综合采用欧、美、日标准,执行严格的性能检测,如:一次物性检测:膜厚、色差、光泽、硬度、弯曲、反向冲击、耐溶剂性;二次物性检测:耐腐蚀性、耐候性等是保证彩涂板质量的重要环节。

1　一次物性检验

一次物性检验是从取样到试验结果用很短时间(大约20min)完成的试验。在这些检验中,对于同一性能的彩涂板检验方法不同,所得出的试验结果的精度不同。

1.1　膜厚的测定

彩涂板膜厚的测定通常有3种方法:重量测量法、非破坏性测定法(电磁式、X射线法、β线法)、破坏性测厚法(DJH法)。

重量法:取试样57.3mm×57.3mm方形试样,将背面用胶带保护好,称重(W1),正面用棉布蘸着CH2CL2溶液擦试,用块状白砂糖磨掉油漆,然后水洗并用电吹风吹干、称重(W2)。

计算公式:

膜的重量(gm2)=〔除膜前质量(W1)-除膜后质量(W2)〕/试样面积

该方法测量起来比较费时间,但测量精度高。非破坏性测定法:分三种形式,电磁式、X射线法、β射线法。电磁式是先将磁性测厚仪在无涂层的金属基板的几个不同位置上调零,然后在试样上均匀取三点进行涂层厚度的测量,取样点距边部25mm以上。若是热镀锌基板则测出的为锌层和涂层的总厚度,需用对锌层无腐蚀作用的脱漆剂除去涂层,在同一地方测量锌层的厚度,两者之差,即为涂层的厚度。

电磁式测厚法便于操作,容易测量,但测量精度不高。X射线法通常应用在在线测量膜厚,测膜厚仪安装在精涂固化炉后,测量带钢左、中、右三点位置膜厚,取其平均值,根据测量结果调整工艺参数,达到精确控制涂层厚度的目的,减少因膜的厚度达不到规定而产生的废品,并能为降低生产成本起到指导作用。β射线法和电磁式方法接近,但应用较少。

破坏性测定膜厚(DJH法):用一定锥度的钻头在测试板上打一个破坏至基板的凹坑,放置显微镜下,在凹坑的边缘均匀地取8个点,分别测定这8点底漆和面漆的厚度,取其平均值,根据已知钻头的角度,计算出膜厚。该测量方法优点是简单,快速,测量精确高,是目前仲裁涂层厚度的首选方法。在测量时应多取些点,因为涂层表面涂料并不是均匀分布,其微观显示是波浪形的,因此,取多点的平均值,作为最终检测结果。

1.2　涂膜耐加工性能的测定

弯曲性能(T弯)是评定涂料柔韧性能的重要指标,T弯愈小,涂料柔韧性能愈好,彩涂板愈容易加工成型。

检测T弯性能通常有两种方法:轴弯曲试验仪(A法)、弯曲试验机(B法)。

轴弯曲试验仪(A法):取宽度为50mm,长度为100～150mm的试样,将试样被测面向下装入仪器中,将试样紧贴轴弯曲180°,检查试样紧贴弯曲面有无裂纹,用不同直径的轴进行弯曲,找出弯曲部位不出现开裂或剥离的最小直径的芯轴。抗开裂或剥离的能力用T值表示:T=最小轴直径/涂层板的厚度。用这种方法测定基板的厚度不能超过1mm。

弯曲试验机(B法):用试样的本体来连续检测。即把试样一端插入台钳,弯曲试样并将试样的弯曲部分压紧即完成“0”T弯曲,继续做180°弯曲,折迭中央有一个试样厚度得到“1T”弯曲,依次可得到“2T”、“3T”...弯曲,重迭部分不应有明显的空隙存在,使弯曲部分涂层不产生裂纹或剥离的最小T弯值即为涂层抗裂纹或剥离的T弯。用这种方法测定基板的厚度不能超过0.8mm。

A法和B法测量的效果基本上是一样的,用A法测量时,用最小轴直径/涂层板的厚度有一个换算关系,容易产生误差;用弯曲试验机测量T弯操作更方便,更精确。目前国内涂料公司、彩涂板生产企业基本上使用B法测量T弯。

1.3　涂膜的抗冲击性能测定

反向冲击功是评定涂层在重锤的快速冲击时,涂层抗开裂或剥离的能力,是一个动态检验。检测方法通常有两种:落球式和杜邦式。

落球式:取不小于75mm×150mm的试样,落锤重量为1Kg,冲头直径为15.87mm,将试样被检测面向下放在冲模上,让重锤从一定的高度落下,每次高度增加25mm进行试验,一旦出现裂纹,在该高度、稍低于和稍高于该高度上做3个冲击试验,每个做5次,以评定裂纹的级别。冲击区域不应在同一位置连续冲击,冲头打在试样上,形成凹陷,用放大镜检查涂层脱落情况。适用于基材变形极小(基板厚度通常小于1mm)冲击试验。

杜邦式:取不小于75mm×150mm的试样,落锤重量500±1g,冲击体的半径为6.35±0.03mm,落锤高度为500mm,根据基板的厚度选择不同的冲击功。根据裂纹产生的情况评定级别。更适用于基材变形较大(基板厚度通常大于1mm)的冲击试验,

纹,确定冲击高度,从而确定冲击功。测量过程中容易产生误差,测量精度不高;杜邦式是根据基板的不同厚度规定一定的冲击功,来评价裂纹和剥离的级别,对涂料性能的描述更精确直观,测量精度较高,但规定冲击功较小。我国标准中根据基板的厚度分为两档(≤0.8mm　>0.8mm)冲击功分别规定9J、6J,规定不能产生脱落。

1.4　涂膜的硬度的测定

评价涂膜抵抗划伤的能力,卷钢钢板的加工成型一般是辊压成型或冲压成型,因此,抗划伤性是彩涂板很重要的性能。

涂膜硬度的检测通常有两种方法检验,即:铅笔硬度和硬币刮伤试验。

铅笔硬度:将规定的铅笔消出5～6mm的长度、磨平,使铅笔与试验样成45°角,然后由近向远划6.5mm,在同一区域内进行5次划伤操作,如破损不超过3处,即可将此测试区域的铅笔硬度作为测试结果,测试时从高硬度向低硬度的顺序进行。如:H※F

※HB※B※2B。用该方法评定漆膜的硬度,受铅笔牌号和铅笔质量的影响,例如:美国产的鹰牌比日本产三菱牌铅笔硬度高一个规格,我国的中华牌铅笔的硬度和三菱牌铅笔硬度相当。不同生产批号的铅笔的质量差异也会给试验结果带来不同影响。另外,在试验操作中应使用仪器,使铅笔的角度、所施加的力达到均匀、一致。以减少试验带来的误差。

硬币划伤:用边缘无磨损的一元硬币,手持硬币并和试板之间成45°,施加1公斤的力,以1cms的速度平行移动硬币,移动距离为2cm,在同一区域平行划三次,每条间隔大于5mm在三块试验板上做试验。试验结果两道或两道以上清楚看见基板,判定为“见底”,有两道或两道以上不能清楚看见基板,判定为“不见底”;三块试验板有两块或两块以上“见底”,判为“见底”;三块试验板中有两块或两块以上“不见底”则判定为“不见底”。

硬币划伤试验操作简便,不受仪器精度的限制,缺点是人为操作带来试验结果的误差。

1.5　涂膜耐溶剂性能(MEK)的测定

耐溶剂性能(MEK)是一项很重要的指标,能够评定涂料的固化和交联程度,直接影响其涂层的性能。其测试方法是用粗纱布(3～4层)包住带有橡胶指套的手指,浸入丁酮中,再充分挤干(不允许有溶剂滴落),立即用浸透溶剂的粗纱布在试样表面用力来回摩擦,来回形程至少150mm,摩擦压力适中,速度约1次/秒(以一个来回计一次)。在整个过程中纱布始终保持湿润,摩擦至漆膜损坏或规定的次数为止。检查125mm中间区域的摩擦面积,和相邻未摩擦区域的光泽、硬度、膜厚进行比较,并检查纱布有无涂层脱落的痕迹。注意在擦拭时应保持用力均匀,以减少试验误差。

1.6　色差

色差是检验彩涂板和标准板之间的颜色差异,色差值与涂料和工艺控制有关,在生产中通过调整膜厚和固化温度控制该项指标。测量方法通常有两种:目视比色法;色差仪测定法。

目视比色法是指正常视力的人员在天然散射光线下目测检查所制试样与标准板的颜色有无明显的差别,当试样为无光和平光涂膜时,使入射照明光线与被测表面呈45°;当观测有明显镜面反射的试样,调整入射光的角度,消除镜面反射的影响,将样板分别与标准板进行对比。目视比色法比仪器测量更直观,精确,但受观测者的主观因素影响较大。

仪器测定法:通过色差仪在一定的光源下,分别测定样板和标准板的色坐标值,转化成刺激值X、Y、Z,然后按照标准规定的颜色公式计算试样、标准试样的颜色数值,最后比较颜色的差异和变化情况。

色差仪应用在在线检测时,通常安装在出口段的出口活套后面,能及时的测定彩涂板的色差,通过计算机反馈到精涂机控制室,在膜厚的公差范围内调整膜厚来消除这种色差。

1.7　光泽度

涂膜的光泽度是指涂膜表面把投射其上的光反射回来的比率。反射比率愈大,涂膜的光泽愈高。根据试样的表面光泽程度,分别采用20°、60°、80°的入射角测量,中等光泽试样采用60°的角度测量。将测试样板放在光泽度计的底部测量光泽,测试板上如有线状纹路(BrushMaRK),应使入射角/反射角的轴与该纹路平行后进行测定,这样测定的光泽度比较均匀、准确。

2　二次物性试验

从取样到试验结果需要很长时间完成的试验,是检验彩涂板物化性能方面的试验,也叫二次物性试验。通常是生产厂家检验自己的产品的使用年限而做的试验,不作为交货的依据。

对于建筑用涂层钢板,彩涂板使用性能主要体现在安全性能、居住性能、耐久性能,国外标准更注重彩涂板的应用方面性能,即规定检验彩涂板的耐腐蚀性能、耐候性等项目。

2.1　耐腐蚀性能试验包括盐水喷雾试验、耐潮湿试验等

盐水喷雾试验是将试样放入35℃,5%食盐的喷雾装置中,一定时间后观察涂膜状态的变化,评定平面、切割、弯曲部位的起泡、腐蚀的情况。并评定起泡、腐蚀剥落的级别。

耐潮湿试验用来评估涂层在潮湿环境下贮存时,抵抗起泡及性能劣化的能力。通常将试样在50℃、98%～100%湿度的气氛中放置规定的时间后,检查涂膜表面变化情况。

宜选用空气气氛,采谱条件还取决于同时测定的几个元素和基体成分的综合考虑。

(3)谱处理是从谱中提取以强度表示的每一个指定元素的峰面积,由于定量测定的基础是元素发射线的强度或峰面积,EDXRF的自动数字滤波—最小二乘拟合法可以扣除背景,拨离重叠和测得静的峰强度,这就为优化计数率,降低本底并提高分析精密度提供了保证,它同时也是一种校正方法,主要包括:谱线重叠校正、逸出峰校正、背景校正,这都可以通过分析软件来实现。一般来说,原子系数11～56号元素选用K线。对于强度提取方式GROSS这种最直接的方法,它取能量限内X射线强度的计数总值进行谱处理,感兴趣区的高低限定在峰谷和本底的交界处,这就为进一步扣除本底提供了方便;对于NET,选高底限就更为重要了,因为它是用高低限计数的平均值来扣除本底的,NET适用于峰无重叠而本底值随样品而异的情况,XML用于峰有重叠或需作本底校正的情况,DERIVATIVE除了校正重叠和本底外,还改变参考谱与样品谱之间的峰位。

(4)影响文件的设置,可以确定每个元素计算的校正项,本法中影响系数的计算采用了多元综合回归的方法,适用于校正元素的交叉影响,通过对比校正前后的曲线线性可以得到验证,此功能仅用于强度校正或浓度校正法,而且在设置影响表之前,必须在硬盘中存有标准文件,由于工业硅中含量最高元素是Si,对于其他元素影响甚大,因此标准文件中Si的含量必须标出,影响文件设置时也必须考虑。

(5)经验系数是通过对标样的回归分析求得的,回归法是一种数学统计学方法,计算的校正系数无一定的物理意义,其精度主要取决于标样的个数,标准样品强度和浓度数据的质量。因此在计算校正系数时必须有足够数量的标准样品和准确的回归数据。在校正过程中,校正项的选择应根据标准系列浓度分布情况,质量吸收系数的差别,以及元素间的交叉影响等因素进行。过多引入校正项反而导致校正过度而造成更大的分析误差。

(6)精密度和准确度测试

用同一样品制成8个样片在不同时间进行精密度测试,结果见表3,可见,Si的精密度相对于其他几个元素稍差一些,可能是Si由差减法得到,与实际值不能完全吻合,但少量的差异对其他元素几乎没有影响。准确度测试见表4。