作 者鄭順興

出 處《涂料與涂裝科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)》

摘 要

擺桿硬度

擺桿硬度是黏彈性的靜態(tài)測(cè)定法之一,在不同溫度下測(cè)量的硬度值是不能對(duì)比的。擺桿硬度測(cè)定中的阻尼主要來(lái)自漆膜對(duì)機(jī)械能的吸收,即損耗模量。損耗模量在玻璃區(qū)和橡膠區(qū)中都較低,在Tg處較高。擺桿硬度與漆膜厚度相關(guān),過(guò)薄時(shí),底材有影響。擺桿阻尼試驗(yàn)方法測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)是不破壞涂膜。

擺桿阻尼試驗(yàn)儀通用的有科尼格(Konig)擺,簡(jiǎn)稱(chēng)K擺;珀薩茲(Persoz)擺,簡(jiǎn)稱(chēng)P擺。這兩種試驗(yàn)儀都已被我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1730-88«漆膜硬度的測(cè)定擺桿阻尼試驗(yàn)»采用。

擺桿阻尼硬度法是通過(guò)擺桿橫桿下面嵌入的兩個(gè)鋼球接觸涂膜樣板,擺桿擺動(dòng)時(shí),擺桿的固定質(zhì)量壓迫涂膜,使涂膜產(chǎn)生抗力,根據(jù)從較大角度開(kāi)始擺動(dòng)阻尼到較小角度所需的時(shí)間(s)來(lái)判定涂膜的硬度,K擺從6°到3°,P擺從12°到4°。K擺在拋光平板玻璃板上的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為250s±10s,P擺為420s。這兩種試驗(yàn)儀都附有光電控制的計(jì)數(shù)裝置,自動(dòng)記錄阻尼時(shí)間。

用擺桿阻尼試驗(yàn)儀測(cè)定涂層時(shí),擺動(dòng)衰減的主要原因是涂層對(duì)機(jī)械能的吸收,擺動(dòng)衰減時(shí)問(wèn)和損耗模量成反比,損耗模量用來(lái)表示涂層吸收機(jī)械能的能力。損耗模量在T_g轉(zhuǎn)變區(qū)zui高,在遠(yuǎn)高于T_g和低于T_g的兩個(gè)區(qū)都低。因此,在玻璃態(tài)區(qū)域和橡膠態(tài)區(qū)域的損耗模量都比較低,在這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)衰減時(shí)間長(zhǎng),軟的橡膠涂層的衰減時(shí)間就變長(zhǎng)。漆膜一般越硬,衰減時(shí)間越長(zhǎng);但要注意,軟的、橡膠般漆膜衰減時(shí)間也較長(zhǎng)。

這兩種擺的測(cè)定結(jié)果之間不能建立起通用的換算關(guān)系。在產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)通常只規(guī)定使用其中一種擺桿儀器。擺桿阻尼試驗(yàn)的結(jié)果與測(cè)試時(shí)的環(huán)境有關(guān),應(yīng)在控制溫、濕度條件,無(wú)氣流影響的情況下進(jìn)行。涂膜厚度及底材材質(zhì)也對(duì)阻尼時(shí)間有影響。

美國(guó)ASTMD2134-66(80)所規(guī)定的斯華特硬度計(jì)(Swardrocker)與擺桿阻尼試驗(yàn)儀的原理相同。由兩個(gè)相距25mm的扁平金屬環(huán)連成的圓形,兩環(huán)間有玻璃的水平計(jì)。環(huán)與涂膜樣板接觸,沿環(huán)的邊緣可固定重物。測(cè)定時(shí),環(huán)滾過(guò)一定的角度然后釋放,在涂膜上擺動(dòng),搖擺到一定的、較小的角度所需揺擺次數(shù)的2倍值表示涂膜的硬度。用在拋光的平板玻璃上擺動(dòng)50次作為校正標(biāo)準(zhǔn),即玻璃的硬度值為100,涂膜的硬度值小于100,以數(shù)值表示涂膜硬度。

斯華德硬度計(jì)的擺動(dòng)衰減是由滾動(dòng)摩擦和機(jī)械損耗引起的,與膜厚和表面平滑度相關(guān)。這種硬度計(jì)觀察比較方便,相對(duì)誤差較少,測(cè)試速度較快,但靈敏度較差。它適于較軟的涂膜的測(cè)定。Sward揺擺儀宜用于跟蹤氣干涂料在干燥過(guò)程中的硬度,但對(duì)于不同涂料進(jìn)行硬度對(duì)比的有效性有限。