漆膜的摆杆硬度测试说明

作 者郑顺兴

出 处《涂料与涂装科学技术基础》

摘 要

摆杆硬度

摆杆硬度是黏弹性的静态测定法之一,在不同温度下测量的硬度值是不能对比的。摆杆硬度测定中的阻尼主要来自漆膜对机械能的吸收,即损耗模量。损耗模量在玻璃区和橡胶区中都较低,在Tg处较高。摆杆硬度与漆膜厚度相关,过薄时,底材有影响。摆杆阻尼试验方法测试的优点是不破坏涂膜。

摆杆阻尼试验仪通用的有科尼格(Konig)摆,简称K摆;珀萨兹(Persoz)摆,简称P摆。这两种试验仪都已被我国国家标准GB1730-88«漆膜硬度的测定摆杆阻尼试验»采用。

摆杆阻尼硬度法是通过摆杆横杆下面嵌入的两个钢球接触涂膜样板,摆杆摆动时,摆杆的固定质量压迫涂膜,使涂膜产生抗力,根据从较大角度开始摆动阻尼到较小角度所需的时间(s)来判定涂膜的硬度,K摆从6°到3°,P摆从12°到4°。K摆在抛光平板玻璃板上的标准时间为250s±10s,P摆为420s。这两种试验仪都附有光电控制的计数装置,自动记录阻尼时间。

用摆杆阻尼试验仪测定涂层时,摆动衰减的主要原因是涂层对机械能的吸收,摆动衰减时问和损耗模量成反比,损耗模量用来表示涂层吸收机械能的能力。损耗模量在T_g转变区zui高,在远高于T_g和低于T_g的两个区都低。因此,在玻璃态区域和橡胶态区域的损耗模量都比较低,在这两个区域内摆动衰减时间长,软的橡胶涂层的衰减时间就变长。漆膜一般越硬,衰减时间越长;但要注意,软的、橡胶般漆膜衰减时间也较长。

这两种摆的测定结果之间不能建立起通用的换算关系。在产品检测时通常只规定使用其中一种摆杆仪器。摆杆阻尼试验的结果与测试时的环境有关,应在控制温、湿度条件,无气流影响的情况下进行。涂膜厚度及底材材质也对阻尼时间有影响。

美国ASTMD2134-66(80)所规定的斯华特硬度计(Swardrocker)与摆杆阻尼试验仪的原理相同。由两个相距25mm的扁平金属环连成的圆形,两环间有玻璃的水平计。环与涂膜样板接触,沿环的边缘可固定重物。测定时,环滚过一定的角度然后释放,在涂膜上摆动,摇摆到一定的、较小的角度所需揺摆次数的2倍值表示涂膜的硬度。用在抛光的平板玻璃上摆动50次作为校正标准,即玻璃的硬度值为100,涂膜的硬度值小于100,以数值表示涂膜硬度。

斯华德硬度计的摆动衰减是由滚动摩擦和机械损耗引起的,与膜厚和表面平滑度相关。这种硬度计观察比较方便,相对误差较少,测试速度较快,但灵敏度较差。它适于较软的涂膜的测定。Sward揺摆仪宜用于跟踪气干涂料在干燥过程中的硬度,但对于不同涂料进行硬度对比的有效性有限。