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塑料划痕试验没有国家标准依据,可参考这项国际标准_拜恩检测-专业第三方检测机构

发表时间:2021-08-27   来源:

在我国,塑料产品想要检测划痕性能,是没有相关权威的国家标准或行业标准可供依据的。其实有关划痕试验的检测方法标准也较少,大多都是针对陶瓷、涂料这些产品制定的方法标准。我们为什么要重视塑料的划痕性能呢?大家都知道塑料是高分子材料,被广泛用于建材、包装、汽车等领域。对于应用在这些领域的产品,如果表面划痕性能较差,一旦与尖锐物体相互作用就容易造成产品外观缺陷,或影响产品的耐久性、安全性能。所以,塑料检测划痕试验在此就显得尤为必要。

塑料

 

一、划痕行为对塑料产品性能产生的三方面影响

 

1.外观质量影响:塑料划痕所引起的“白化”现象是影响产品表面质量和美观的重要因素,例如汽车内外饰件、电子产品外壳、包装及标签、眼镜镜片、手表表镜等都是由塑料高分子材料加工成型的配件,极易因人为的划痕行为而影响产品整体的美观和价值。

 

2.产品耐久性影响:塑料材料在紫外光辐射、热、氧、水(酸碱)、高低温交替、填埋等恶劣的环境因素下使用时,其老化及失效的速度会大大加快,有效服役区间也会明显缩短。虽然,我们通常的防护手段是在材料表面覆盖高分子涂层,但是一旦高分子涂层遭受外力划痕,其防护作用失效,就不能有效保证内层材料的正常使用寿命。

 

3.产品安全性影响:食品包装材料,特别是高温蒸煮型多层复合高阻隔包装膜、袋,因其可以大大延长食品的货架期而被广泛采用。多层复合高阻隔包装膜、袋的阻隔性能主要由外层高阻隔高分子材料保障,包装材料在食品封装、蒸煮加工、运输过程中受外界作用产生划痕,导致其外层材料阻隔性能下降,进而影响食品货架期,危害消费者安全。除此之外,对于存储设备,如光盘、硬盘等,由于高速旋转引起的划痕,可能导致重要数据的丢失,带来不可挽回的损失。

划痕类型

二、当前塑料划痕性能检测相关的试验方法分析

由于划痕试验是汽车内外饰件表面质量控制的常规检测项目,所以当前广泛使用的各种塑料制品划痕性能的测试方法基本由汽车行业发展而来。这些划痕试验主要是检查各种汽车内外饰件表面受到硬物(钥匙、硬币等)划痕等环境应力时发生的变化情况,例如在塑料表面留下刮痕,引起变色、光泽改变。工业界常用的塑料划痕测试方法主要有五指划痕试验、十字划痕试验、硬度试验笔划痕、摩擦色牢度划痕、Taber 摩擦仪划痕等。

 

1.五指划痕试验法:即以 5 个金属手指状的划痕头在不同载荷下划过材料表面形成刮痕,测试完成后在光线充足的环境下目视比较刮痕的可见度;

 

2.十字划痕试验:以固定载荷及间距在材料表面划网格,测定刮痕处的颜色变化,用 ΔL*值代表的发白程度来表征材料的耐划痕性能,ΔL*值越大说明材料的耐划痕性能越差;

 

3.硬度试验笔划痕法:通过采用硬度笔不同规格的弹簧达到所需的载荷,其评价方法同五指划痕测试评价方法一致;

 

4.摩擦色牢度划痕法:将干摩擦布和湿摩擦布(水、酒精、肥皂水和汽油等)在一定的载荷下与着色塑料制件进行摩擦,然后参照沾色灰度卡对摩擦布的沾色程度进行评级;

 

5.Taber 摩擦仪划痕法:采用 Taber 摩擦试验仪安装专用划痕头,测试时将开孔圆形样品固定在样品台上划痕规定的圈数,然后采用目视评价法检查样品表面的损伤程度。

 

以上划痕实验方法虽被工业界广泛采用,但其评价结果因多采用定性参数,只能加载恒定载荷,载荷不能连续变化,不能定量地得到导致破坏的载荷和速率,难以对塑料材料的表面划痕行为进行深入探测和分析。

各种划痕试验设备

 

三、国内外可供参考的塑料划痕试验方法标准

除了以上各大汽车制造商制定的划痕试验外,国内外相关的参考标准如下:

 

ASTM D 7027 - 20 Standard Test Method for Evaluation of Scratch Resistance ofPolymeric Coatings and Plastics Using an Instrumented ScratchMachine

EN 438-2:2016 High-pressure decorative laminates (HPL) - Sheets basedon thermosetting resins (usually called laminates) - Part 2:Determination of properties

SN/T 4449-2016 汽车内饰材料耐刮擦试验方法

 

 

类似的标准还有:

EN 16094:2021Laminate floor coverings - Test method for the determinationof micro-scratch resistance

ISO 20502:2005 Fine ceramics(advanced ceramics, advanced technical ceramics) —Determination of adhesion of ceramic coatings by scratchtesting

ISO 1518-1:2019 Paints and varnishes — Determination of scratch resistance — Part 1:Constant-loading method

ISO 1518-2:2019 Paints and varnishes — Determination of scratch resistance — Part 2:Variable-loading method

GB/T 9279.1-2015 色漆和清漆 耐划痕性的测定 第 1 部分 负荷恒定法

GB/T 9279.2-2015 色漆和清漆 耐划痕性的测定 第 2 部分 负荷改变法

GB/T 6739-2006 色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度。

 

在这些国内外的划痕性能测试方法中,除了 ASTM D 7027 - 20外,也只有ISO 19252:2008 是通过线性递增地施加法向力载荷,从而在材料表面的划痕路径上形成持续变化的损伤形貌。该标准中采用仪器化的划痕机试验,通过加载连续载荷或调节划痕速度测试试样表面开始破坏或产生划痕的临界负荷条件。ISO 19252:2008 将划痕可见性、划痕破坏类型与试验载荷、切向划痕力、划痕距离、临界法向载荷等参数建立了对应关系,从而建立了一种新的划痕测试方法。该方法采用恒定载荷和线性增长载荷 2 种模式,可以获得划痕破坏类型、划痕视图和临界法向载荷,并借助其他辅助设备进一步评估划痕,试验结果客观、准确、可重现。具体试验方法如下:

 

1.将硬质刮头垂直于试样表面施加载荷,并以恒定的速度在试样长度方向沿着试样轴线移动。

2.划痕过程中,刮头和试样水平方向的相互作用力(切向划痕力)、刮头垂直方向的位移(刮头位移)、划痕距离等参数可以连续测量并记录。

3.划痕过程中绘制的切向划痕力-划痕距离、刮头位移-划痕距离曲线图可以描述试样的划痕破坏类型。

4.采用恒定载荷试验的基本方法时,在一系列试验条件下(载荷和速度),可以测定划痕破坏类型,并以划痕相图表示。

5.采用线性增长载荷试验的取代方法时,在设定的试验速度下可以测定划痕的临界法向载荷。

6.切向划痕力-划痕距离曲线中斜率和/或曲线波动的变化可以表示划痕破坏类型的转变(例如:从光滑划槽到重复性破坏或材料剥离)。

 

划痕机示意图

综上所述,在国内标准尚未出台塑料划痕试验的情况下,我们完全可以参考国际标准组织出台的ISO 19252:2008 《塑料 划痕性能的测定》来评价塑料材料的耐划痕性能,为改善产品划痕性能提供必要的检测数据,当然塑料材料在划痕性能的定量表征、设计、评估和生产,都可以借鉴ISO 19252:2008 给出的参数、模量。

 

 

 

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