汽车涂料涂层抗石击性标准与影响因素

1、汽车涂料涂层抗石击性标准与影响因素第46卷第3期2008年3月上海涂料SHANGHAIC0ATINGSVo1.46No.3Mar.2008汽车涂料涂层抗石击性标准与影响因素屠振文(上海涂料有限公司技术中心200062)0前言汽车涂料是涂料工业的一大支柱.自从1886年德国工程师卡尔?本茨制造了世界上第一辆汽车,作为户外交通工具,汽车极大地改变了人类的生活.作为汽车的装饰保护层,汽车涂料不仅保护汽车的金属结构,免受诸多外界介质腐蚀,更成为汽车装饰不可缺少的一部分.最早的汽车颜色和马车车厢一样色彩单调.而今的汽车颜色丰富多彩,每年,各大汽车涂料公司都会像时装公司一样,推出新一季的色彩流行趋势.如同

2、穿上花衣的汽车,为我们的生活添上了一抹亮色.汽车工业的发展,推动汽车涂料从质量,产量到品种上都获得了长足的进步.随着我国汽车工业近年来的发展,国产轿车生产量迅速增长,轿车进口量也急剧增加,国内汽车保有量与El俱增.据估计,2006年我国各类汽车涂料需求量突破2O多万t,包括汽车修补漆,农用车用涂料,需求量达3O万t.1我国汽车涂料质量检测标准现状我国现行的针对汽车漆性能规范的国家标准,是GB/T13492-1992各色汽车用面漆与GB/T1349319926汽车用底漆.这两个标准制定于1992年,是根据当时汽车漆的工艺发展水平而制定的.随着我国汽车工业的发展,外国先进的汽车技术,包括汽车涂料技

3、术的传人,汽车涂料先进的检测技术也进入我国,【收稿日期】2008一O123相较于这些检测方法,这两部标准的滞后性就逐渐显露出来.现在还在使用这两部标准的厂家,其产品多用于非高档汽车,厢式客车,甚至是低端的农用车,而各家大的汽车公司,对于自己使用的汽车涂料,往往制定企业标准,多采用外国先进的检测手段,更科学的模拟汽车在使用中可能遇到的情况,来测试汽车涂料的性能,规范汽车涂料的质量.本文将介绍其中的一项检测方法,汽车涂料涂层的抗石击性试验.2汽车涂料涂层抗石击性试验的意义车辆在行驶的过程中,不可避免会溅起路面上的碎石.这些飞溅起的碎石,击打在汽车涂层表面,会造成汽车表面涂层的破坏.这对于汽车的拥有

4、者而言,造成的汽车装饰性效果损失是不可接受的,当这样的破坏发生在汽车的前脸及侧面的时候,更是如此.碎石的击打,不仅会造成汽车装饰效果的损失,而且会对涂层对底材钢板的保护产生影响.据报道,一颗1Og的碎石在时速达8Okm时,其冲击力会达到自身重量的100倍,足以击破30岬以下的涂层.涂层一旦被击破,锈蚀便会从疵点处开始产生,并由此向钢板内部蔓延,进而导致底材被腐蚀.因此,对于汽车表面涂层系统而言,耐碎石击打对于涂层造成破坏的能力是一个重要的性能指标.在低温条件下,由于涂层变脆,柔韧性降低,会使得涂层耐碎石破坏性能相应降低.42上海涂料第46卷汽车涂料涂层抗石击性试验便是通过在一定的条件下,使用砾

5、石击打在涂层表面,通过分析涂层破坏的程度与形式,来评定涂层的抗石击性能.3国外汽车涂料涂层抗石击性的标准现状目前,对于汽车涂料涂层抗石击性试验,我国尚未出台专门的标准来规范.国外针对漆膜抗石击性试验,则有两大标准被广泛应用.其一是由美国汽车工程师协会(SAE)制定的SAEJ400(表面涂层抗碎石测试.另一个便是国际标准化组织(ISO)制定的ISO2056712005色漆和清漆涂层的耐石击性的测定第1部分:多次冲击试验).这个标准在欧洲被广泛采用,英国标准化协会,德国标准化协会,法国标准化协会,奥地利标准化协会等均引用这一标准,制定了本国的涂层抗石击性试验的方法标准.本文中介绍的,就是与这一IS

6、O标准有着颇多渊源的德国标准DINENISO205671:2006(色漆和清漆涂层的耐石击性的测定第1部分:多次冲击试验)o4抗石击性试验标准及其技术比较4.1抗石击性测试的原理汽车涂料涂层抗石击性的测定,是使用石击仪(GravelometerChipTester),在一定的温度条件下,以定值的空气压力,在规定的时间内,将定量的砾石(或其它介质,如冷铸铁丸)以规定的角度,投射到涂层试板上,在试验后,使用胶带彻底除去那些松动脱落的涂层碎屑,并根据标准对于试验部分受破坏的程度加以评价.4.2抗石击性试验的评价在抗石击性试验中,由于击打介质(砾石或冷铸铁丸)被压缩空气投射到涂层表面的分布具有任意性,

7、所以通常对于试验结果的评定,除了清点碎落点的大小,数量及其破坏程度外,常用的评价方法,是以试验后的试板与一系列的标准图像进行比对,比较破坏的程度,密度与破坏形式,来评价抗石击性的优劣.后一种方法更适用于工业生产的需要.评价结果时,可以把试板放入含硫酸或盐酸的硫酸铜溶液处理,能更好的观察和评定涂层与底材的剥离程度.对于复合涂层而言,有时涂层的破坏并不是直接破坏到底材,而是上层的涂层被破坏移除,使得下面的涂层暴露出来,这样的破坏由于也会产生不良的影响,所以应视为涂层损坏而计入评级.4.3标准的技术比较SAEJ400与DINENISO205671:2006的技术比较详见表1.表1标准比较比较项目Di

8、NEN2o567_1÷2o06待测样板状温度(23±2),相对湿度态调节条件(50±5)%下至少16h试板尺寸i00mm×200mm厚度为0.71.0mm试验条件温度(23±2),相对湿度(50±5)%,或商定空气压力/kPa100±5或200±10砾石尺寸/mm45(冷铸铁丸)砾石量500520g喷射时间/s10±2评级方法目视与评级标准比较群|#强谨J4oo试验条件下,至少15min目视与评级标准比较或物理计数,记录碎落点的大小,数量及破坏形式试验使用粘合力为6N/25mm10N/25mm100mm或

9、50mm宽,3M胶带的胶带,宽度至少为50mm公司#898胶带其中,DINENISO2056712006有3种不同的试验方法,详见表2.表2DINENISO2056712006的3种方法堡一一一_垦墨一塑100±52×(500+20)2×(10+2)200±102×(500+20)2×(.10+2)200±101×(500+20)1×(10+2)加载,如腐蚀或加速气候老化试验后200±101×(500+20)1×(10+2)其中方法c最为复杂,它采用了在第一次石击试验后,对经

10、过试验受损后的样板进行耐腐蚀试验(如温石嘛砾磨)2)跳纂(29Bc第3期屠振文:汽车涂料涂层抗石击性标准与影响因素43盐雾试验)或人工加速气候试验测试,再进行第二次石击试验.通过这样石击与腐蚀试验交替进行的方法,模拟实际情况下,在受到碎石击打后,涂层的破坏程度与对底材的影响,反映涂层耐久性,考验在长期使用中涂层的性能.5影响试验结果的因素5.1汽车涂料对于结果的影响5.1.1涂料使用的树脂涂料中所使用的树脂对于结果的影响最大,不仅要求涂层要有一定的强度,还要有相当的柔韧性和附着力.并非单纯的硬度高或者抗形变能力好就能解决抗石击的问题.此外,各道涂层之间的附着力也对复合涂层在石击试验中的表现有很

11、大的影响.5.1.2涂料的涂装与烘烤条件施工条件与干燥条件的不同,对于涂层的机械性能也会产生影响.比如,烘烤温度高,涂层的硬度会有所提高,却可能会降低柔韧性能.5.2试验条件对于结果的影响考虑到试验条件有几个变量,分别来讨论这些因素对于试验结果的影响.5.2.1温度由于在低温条件下,涂层会变脆,柔韧性下降,使得涂层抗石击能力下降.所以试验在低温条件下进行比常温条件下来的苛刻.5.2.2空气压力由于击打介质的动能由压缩空气赋予,而具有较大动能的介质,在击打时会产生较大的破坏.在其它条件相同的情况下,空气压力越大,条件越为苛刻.5.2-3试验介质在不同的标准中,使用的介质也有所不同.如经过水磨的砾

12、石,天然花岗岩,冷铸钢丸等.其中有棱角或密度较大的介质,对于涂层造成的破坏更严重.5.2.4冲击角度石击试验中,介质击打到涂层表面,有45.,90.等不同的冲击角度,分别模拟汽车的不同部位在遇到砾石击打时的情况.正面的冲击容易造成较深的破坏,而侧面的冲击则容易使复合涂层中的表面涂层发生位移而暴露下面的涂层.5.2.5喷射时间在喷射等量的击打介质时,喷射的时间越短,喷射的密度就越高.6结语随着我国汽车工业的发展,汽车涂料技术工艺水平也发展到了新的阶段,根据现有对于汽车涂料性能的要求,制定新的汽车用涂料的国家标准势在必行.在汽车涂料研发,生产质量的控制过程中,对于汽车涂料涂层的抗石击陛能,也会越来

13、越重视.汽车涂料涂层的抗石击性试验,模拟汽车在运行中遇到的碎石击打情况,能反映汽车涂料涂层的一种机械性能.对于汽车涂料的装饰以及底材的保护能力有着重要的影响.使用不同的测试方法,对于结果会产生不同的影响.应该根据汽车涂料的实际使用条件,选择有针对性的测试方法,才能较好地研制有良好抗石击性能的汽车涂料.(上接第2期第37页)参考文献1黄微波.喷涂聚脲弹性体技术M.北京:化学工业出版社,20052黄微波,王宝柱,陈酒姜.喷涂聚脲弹性体技术的发展历程J.上海涂料,2004,42(1):10153黄微波,王保柱,徐德喜,等.喷涂聚脲弹性体J.弹性体,2000(3):28344黄微波,杨宇润,王宝柱.喷涂聚脲弹性体涂料技术J.聚氨酯工业,1999,14(4):7-105黄微波,王宝柱,陈酒姜,等.喷涂