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涂布漆抗张强度检测应注意问题的探讨关鹏

关鹏    
2022年08月24日

涂布漆抗张强度检测应注意问题的探讨

0 前 言由硝酸和硫酸的混合物与纤维素酯化反应制得的硝酸纤维素,与酯、醇、芳香烃类等混合溶剂制成的涂装于飞机蒙布上的硝基涂布漆,具有干燥快、高黏度、色浅透明度好、拉伸强度、柔韧性及延伸性能好的特点。在蒙布上涂刷具有良好的收缩力,使蒙布具有不透气性、不透水性,并可提高其蒙布的抗张强度及收缩率。抗张强度是指涂膜抵抗拉力作用的强弱程度,即游离的涂膜经拉力试验而发生断裂或塑变时,对单位截面积的涂膜(试验前蒙布上的游离的涂膜)所施加的载荷;游离的涂膜是指涂布漆涂刷时具有一定的厚度,在没有完全干燥之前,会随蒙布布面的高低,具有一定的流动性中国涂料在线coatingol.com。

1 试验部分1.1 测定仪器及材料设备

电子天平:感量0.01~0.1 g,北京分析仪器厂;羊毛刷:宽50~ 65 mm;拉力试验机:测量范围0~ 200kg,上海纺织机械公司;木框架:560 mm×400 mm(按内边计算),每边木条宽25 mm,厚35 mm;蒙布:114号丝光线平布,石家庄飞机制造公司;金属针笔;一字改锥;玻璃板:500 mm×400 mm;直尺:20 cm,分度值为0.5 mm;500 mL不锈钢杯。

1.2 测定试剂

无水乙醇(GB/T678)、丁醇(GB/T12590)、乙酸乙酯(GB/T12589)、乙酸丁酯(HG/T3498),均为分析纯,天津北方天医化学试剂;甲苯(GB/T684)、丙酮(GB/T686),均为分析纯,天津科密欧化学试剂。由上述试剂按不同的比例配成的硝基混合稀释剂,混合溶剂的配制比例为:n(甲苯)∶n(乙醇)∶n(丁醇)∶n(醋酸乙酯)∶n(醋酸丁酯)=50∶7∶10∶11∶22。

1.3 测定步骤

首先按木框的长、宽尺寸,裁剪一块比木框的长、宽尺寸外边大3~5 cm的蒙布,平铺在木框上,在木框外边的两侧径向缩小4 mm处,上下纬向缩小3 mm处,各抽掉一根布丝,共计4根布丝,稍用力将抽丝缝对齐木框架外边沿,每4 cm处按一个图钉,绷紧蒙布上框后,蒙布要松紧适度,蒙布中心不能塌陷。蒙布上框后在天平上称重,称得涂漆前蒙布及框架重为W1(g),由于涂布漆黏度过高,用涂-1黏度计测定的黏度值通常为150 s以上,为了使涂刷在蒙布上的游离涂膜分布均匀,需加入适量的硝基稀释剂进行稀释后再涂刷,但加入硝基稀释剂量不得超过原漆量的20%,涂布漆使用量仍按原漆计算。在恒温恒湿条件下[(25±2) ℃,50%±5%]进行涂布漆的涂刷;用漆刷在蒙布的经向及纬向,交替各刷两层,漆刷不宜多次移动,每道涂布漆使用量(以湿膜计)为160~180 g/m2,每层涂漆量应小于涂刷后的实际增重18.75 g/m2(以干膜计)。每层间隔时间为:第一、二、三、四道涂布漆涂刷后的实际干燥时间分别为20~30 min、30~45 min、45~60 min、45~60 min。涂刷后,在恒温恒湿条件下涂膜干燥24 h后,称量得出涂漆后蒙布及框架质量为W2(g),蒙布涂漆后增重(g/m2)按1.4.1公式算出,即每层的涂漆量相加的总和应小于4道涂料涂刷后的实际增重75 g/m2(以干膜计)。

在恒温恒湿条件下涂膜干燥72 h后,将蒙布从框架上取下,平放在玻璃板上,用金属针笔分条,依照拉力试验所要求的经向及纬向,在蒙布的未涂漆面上,用尺量取长280 mm,宽52 mm的布样,然后用金属针笔按量好的尺寸,沿蒙布经向及纬向将涂布漆布条分开,分开的布条,准确量取50 mm宽,把两边多余的线条从头到尾抽掉,用剪刀剪去毛边。在拉力试验机上、下两夹具距离调节为20 cm,下夹头下降速度为100~110 mm/min。校准试条中心后,进行拉伸。当试条断裂时,立即记下指针读数。按同法分别做未涂漆的经向和纬向蒙布条的拉力试验。

1.4 计算方法

1.4.1 蒙布涂漆后增重量计算法

蒙布涂漆后增重X(g/m2)按式(1)计算

式中:W1 ——涂漆前蒙布及框架重,g;

W2 ——涂漆后蒙布及框架重,g;

S ——涂漆面积,cm2。

1.4.2 蒙布涂漆后抗张强度增加量计算法

(1)经向蒙布抗张强度增加量δ经(kg/m)按式(2)计算:

式中:F经—— 涂漆前经向蒙布条拉力,kg;

F′经—— 涂漆后经向试条拉力,kg;

b —— 试条宽(等于50 mm),mm。

F′经为3条数值相近的经向试条拉力的算术平均值,其中任一条所测得值与平均值之差,不大于平均值的3%。

(2)纬向蒙布抗张强度增加量δ纬(kg/m)按式(3)计算:

式中:F纬——涂漆前纬向蒙布条拉力,kg;

F′纬——涂漆后纬向试条拉力,kg;

b ——试条宽(等于50 mm),mm。

F′纬为3条数值相近的纬向试条拉力的算术平均值,其中任一条所测得值与平均值之差,不大于平均值的3%。

(3)蒙布涂漆后,抗张强度增加量δ(kg/m)按式(4)计算:

2 试验测定数据的筛选与分析

在测量范围0~200 kg的拉力试验机上进行拉力试验。平行测试5组空白试件,取其中经向、纬向数值相近的3组6个数据,分别计算出平均值,其中任一条所测得值与平均值之差,不大于平均值的3%,见表1。

经向、纬向空白试验数据

在此拉力试验机上对蒙布涂漆后的试件进行拉力试验。当试条发生塑变至断裂时,记下指针读数,取其中经向、纬向数值相近的3组6个数据,分别计算出经向、纬向蒙布抗张强度增加量(kg/m),然后计算出蒙布的总抗张强度(kg/m),其中任一条所测得值与平均值之差,不大于平均值的3%,见表2。

经向、纬向蒙布抗张强度增加量数据

经计算经向、纬向蒙布抗张强度增加量算术平均值分别为952.7、922.7,蒙布的总抗张强度算术平均值为1 875.3;每个结果与平均值之差均不大于平均值的3%,完全符合产品标准蒙布的总抗张强

度大于1 850 kg/cm的规定。

3 注意的问题及预防措施根据多年来用户反馈的意见及到全国各地大型企业的走访,发现检测过程中经常出现如下几种问题,针对所出现的问题现提出了相应的预防措施。

(1)刷涂后游离涂膜在蒙布涂漆面还没有流平就有部分凝结,分布不均匀。造成这种原因主要是:由于涂布漆属于挥发性涂料,表干时间很短,涂膜还没有流平就已表干,涂布漆产品标准规定黏度(涂-1黏度计)为120~180 s,由于涂布漆本身的特性决定了该涂料在储存过程中会出现返稀现象,为了防止贮存期内黏度降低至下限或以下,一般下线时的涂布漆黏度通常会大于160 s,所以检测过程中要根据涂布漆的黏度大小进行适量的稀释,但加入硝基稀释剂量不得超过原漆量的20%。

(2)变白、斑点、条纹。造成这种原因主要是由于施工现场潮湿,大气中含水分较多,溶剂挥发太快,周围温度剧降,水汽凝聚于涂膜上,使一少部分的硝酸纤维素析出形成变白、斑点、涂膜上形成条纹;预防措施:适量加入高沸点挥发速度慢的有机溶剂,施工现场温度应不低于12 ℃;同时注意施工现场的湿度及所用溶剂的挥发率,一般施工环境的相对湿度不宜大于70%,否则会出现发白现象,因而会降低蒙布的抗张强度。

(3)蒙布背面有点滴,气泡现象。造成这种原因主要是:涂料加稀释剂(挥发性液体)过多造成黏度过低,涂刷时用力过大,使黏度过低的漆样通过蒙布表面渗透至背面,形成点滴;另外试样还没有充分润湿蒙布,涂刷速度过快,在蒙布表面形成大量的气泡;预防措施:要根据产品黏度的大小严格控制稀释剂的加量,加入稀释剂后要充分搅拌均匀,不要使少部分稀释剂浮在涂布漆试样的上面。

(4)试验蒙布条出现斜纹。造成这种原因主要是:抽线没有抽齐,或有中断的线条存在,由于中断的线条存在,找不到缝隙,造成绷木框时经纬线出现斜纹,致使涂漆后的蒙布出现斜纹。

(5)做抗张强度拉伸试验条时,有时会在拉伸的初期突然出现一字断裂。造成这种原因主要是:由于蒙布试件涂漆厚薄不均匀,通常涂布漆成膜物含量较低,一般都在10%左右,故涂刷的道数最少需均匀涂刷4道;另外蒙布空白试验空缺,造成本身就达不到标准的蒙布应用到试验中,所以蒙布空白试验必须逐批做,没做空白试验的蒙布不准使用。

4 结 论抗张强度的测试结果对于涂布漆使用量的要求非常严格,经、纬向蒙布抗张强度测量结果会受到来自各方面的影响而产生误差。抗张强度试验的误差有来自蒙布上涂布漆使用量涂刷不均匀造成试验结果的误差、蒙布尺寸的误差、涂布漆批次之间黏度的误差、上木框时蒙布松紧度的误差、压力试验机的精度、试验环境的温湿度以及人员操作带来的误差。标准规定的蒙布涂漆面的尺寸为560 mm×400 mm,而参与试验蒙布条的尺寸仅为200 mm×50 mm,这些误差给这么小的蒙布条所测结果带来的影响不容小视。另外,蒙布的涂刷方法也决定着蒙布上游离涂膜并不是处处一样的均匀,不均匀的试片,很难代表试样抗张强度的质量水平。这就要求通过测定每层干膜使用量,将不符合试验区间的试片舍掉,这样综合误差影响相对减小,使检验的精度相对提高。

以上就是笔者多年来对涂布漆抗张强度检测过程中出现各种问题的探讨。希望品控人员在日常检验中,注意标准、方法与实际检验工作的融合,从而使品质检验工作更加科学,检验的成本更加经济,出具的数据更加可靠。

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