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涂料研磨細度測定技術及基應用


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研磨細度是涂料中顏料及體質顏料分散程度的一種量度,即在規(guī)定的試驗條件下,於刮板細度計上所獲得的讀數(shù)。該讀數(shù)表示了刮板細度計某處凹槽的深度,在該處用肉眼能清楚地看到被測樣品中突出於槽深的固體顆粒,間接表示涂料中顏料聚集體的最大粒徑。細度檢測中測得的數(shù)值并不是單個顏料或體質顏料粒子的大小,而是色漆在生產過程中顏料研磨分散后存在的凝聚團的大小。對研磨細度的測量可以評價涂料生產中研磨的合格程度,也可以比較不同研磨程序的合理性以及所使用研磨設備的效能。
  一、涂料研磨細度測定的目的和意義
  研磨細度是色漆重要的內在質量之一,它對於成膜質量,漆膜光澤,耐久性,涂料的貯存穩(wěn)定性等均有很大影響,因而成為涂料生產的常規(guī)性必檢項目之一。
  1、研磨細度影響漆膜光學性質
  顏料的遮蓋力和著色力取決於分散度,分散度越高,顏料的遮蓋力和著色力越大,這是因為顏料分散度越高,則顏料與漆料接觸的表面積越大,即顏料在漆料中的作用發(fā)揮得越充分,其著色力和遮蓋力也就越大。另外,色漆研磨得越細,所制備的漆膜越平整,因而漆膜光澤也越高。
  2、研磨細度影響漆膜耐久性
  一般認為,顏料顆粒的最大限度不應超過一次形成的漆膜厚度,如果顏料顆粒大於漆膜厚度,則漆膜表面將呈現(xiàn)粗糙而不平整狀態(tài),一方面會使漆膜光澤下降,同時由於顏料顆粒突出在漆膜之上,在受到外界日光風雨的侵蝕或機械力作用下,這些凸出的顆粒便會從漆膜中脫出,使漆膜表面殘留下細微針孔并因透水性作用漸變?yōu)橐赘g的中心,從而影響漆膜的耐久性,降低其對基材的保護性能。
  3、研磨細度影響色漆的貯存穩(wěn)定性
  顏料顆粒細、分散程度好的色漆在其長期貯存過程中不易發(fā)生沉淀結塊,從而提高了貯存穩(wěn)定性。但對顏料的研磨細度要求并非一概而論,過分地追求研磨細度,將會使漆膜的附著力下降,因此應根據(jù)涂料的不同品種與用途,合理選擇其研磨細度。
  通常對於醇酸、氨基類裝飾性要求較高的磁漆,規(guī)定其研磨細度不大於20μm;而對於各種底漆,考慮其附著力性能要求,研磨細度一般在50μm左右。
  二、涂料研磨細度的測定
  色漆研磨細度的測定,目前國內外普遍采用刮板細度計法。中國先后制訂的兩項試驗方法國家標準GB/T 1724-1979(1989)《涂料細度測定法》和GB/T 6753.1-1986《涂料研磨細度的測定》(等效采用國際標準ISO 1524-1983),分別對應用刮板細度計法測定涂料細度、俗稱國際刮板和國際刮板的測試原理、結構特征、操作方法、終點判定、結果表示和應用范圍,均作出明確的規(guī)定。
  1、測試原理
刮板細度計法的測試原理,是利用刮板細度計上打楔形溝槽將涂料刮出一個楔形層,用肉眼辨別濕膜內顆粒出現(xiàn)的顯著位置以得出細度讀數(shù)。
  2、結構特征
  GB/T 1724-1979(1989)中規(guī)定的國際刮板細度計由工具金鋼(牌號Cr12)的磨光平板制成,板上的楔形溝槽長155mm±0.5mm、寬12mm±0.2mm,依據(jù)不同規(guī)格的測定范圍,在150mm長度內分別刻有0~150μm、0~100μm、0~50μm的表示槽深的等分刻度線,其分度、溝槽傾斜度和推薦測試范圍如表1所示。三種規(guī)格細度計的正面槽底及反面平直度允許差0.003mm /全長,正面光潔度為10,分度值誤差為±0.001mm。刮刀則是由優(yōu)質工具碳素鋼(牌號T10A)制成,長為60mm±0.5mm、寬42mm±0.5mm,兩面刀刃均需磨光,刀刃平直度允許差0.002mm /全長,表面光潔度為8,刀刃研磨光潔度為10。
  GB/T 6753.1-1986中規(guī)定有100μm、50μm、25μm和15μm四種規(guī)格的國際標準刮板細度計,均由長約175mm、寬65 mm、厚13mm經淬火的磨光鋼板制成,其表面開有一條或兩條長約140mm、寬12.5mm的楔形溝槽,這類國際刮板細度計的分度和推薦測試細度范圍如表2所示。刮刀由長約90 mm、寬40mm、厚6mm的雙刃鋼片制成。

           表1 國際刮板細度計主要技術特征

          

           表2 國際刮板細度計主要技術特征

          

  3、操作方法
  將符合產品標準粘度指標的試樣,滴入預先徹底洗凈乾燥的細度計溝槽的最深部位,用兩手的大拇指和食指捏住刮刀,將刮刀的刀口放在細度計溝槽最深一端,在3秒鐘內用刮刀垂直地把試樣刮過溝槽的整個長度,并立即以15°~30°角觀察,找出判斷點的刻度值即為試樣的細度。
  4、終點判定
  國家標準GB/T 1724-1979(1989)中規(guī)定,對於采用國際刮板細度計測試的判定方法,是在對光觀察溝槽中顆粒均勻顯露處記下讀數(shù),以μm表示。而在GB/T 6753.1-1986中規(guī)定,對於采用國際刮板細度計測試的判定方法,則是觀察試樣首先出現(xiàn)密集顆粒點之處,特別是在橫跨溝槽3 mm寬的條帶內包含有5~10個顆粒的位置,即顆粒點密集處記下讀數(shù),并以μm表示。由此可見,對於采用兩類細度計測試的終點判定,其讀數(shù)方法完全不同,測定時應予區(qū)別,充分注意。
  5、結果表示
  國產的刮板細度計以微米(μm)表示被測試樣的研磨細度,如圖1所示。國外的細度計也有采用密耳(mil)(1mil=25.4μm)、海格曼(Hegmann)等級(0~8級)和FSPT規(guī)格(0~10級)來表示的,它們的換算關系如圖2所示。


      


          1-磨光平板;2-刮刀
        圖1 刮板細度計(0~150μm)

      

            海格曼等級
         圖2 研磨細度換算圖

  關於測試精度,國際刮板細度計要求平行試驗三次,試驗結果取兩次相近讀數(shù)的算數(shù)平均值,而兩次讀數(shù)的誤差不應大於儀器的最小分度值。國際制板國度計則規(guī)定計算三次測定的平均值,并以與初始讀數(shù)相同的精度(對100μm細度計為5μm,對50 μm細度計為2μm,對25μm細度計為1 μm,對15μm細度計為0.5μm)記錄其結果。
  6、應用范圍
  上述兩類細度計的各種規(guī)格,適用於所有含顏料的色漆和色漿細度測定,也可用於檢查清漆中微小的機械雜質。
   三、影響細度測定的主要因素
  1、被測產品的取樣必須具有代表性。如對於三輥機漆幕應分別對中間和兩邊采樣,對成品應在包裝前實施多次細度監(jiān)測。
  2、被測漆液的粘度將會影響細度測定。通常涂料的粘度與細度成反比,因此對於成品的細度檢驗應在符合其粘度標準的試驗條件下進行。
  3、溶劑的揮發(fā)速度會影響涂料的細度測定。溶劑的快速揮發(fā),將導致被測漆液的細度變化,所以測定其細度時,必須在規(guī)定的時間內讀出細度值。
  4、被測漆液中存在氣泡也會影響細度測定。因此涂料經攪拌后應稍加放置使氣泡逸出,取樣滴入細度板溝槽時,更要注意避免氣泡。
  5、冬季生產的水性漆,由於氣溫過低,有時會使漆液中乙醇胺和水凝析出來,因此應將漆液用水加熱40℃~50℃再冷卻至室溫后測定細度,以保證測定結果準確。
  6、每次測定完畢后應立即用適宜的溶劑仔細清洗細度計和刮刀,長期不用時要用中性礦物油將其涂抹保護,以免細度板表面受蝕而影響使用。
  7、通常因刮刀硬度比細度板硬度低,長期使用后刮刀刃易受磨損,造成測定細度值偏高的誤差,故需由計量部門定期檢定,使用過程中則要隨  時注意檢查。當以刮刀刀刃與細度板面垂直接觸時,要經常觀察刮刀與細度板溝槽的最淺位置之間是否透光,一旦發(fā)現(xiàn)透光即表明刮刀刀刃磨損嚴重,則此刮刀不能繼續(xù)使用,否則將會損傷細度板的溝槽。
  1996年7月1日由國家技術監(jiān)督局頒布實施的刮板細度計國家計量檢定規(guī)程(JJG 905-96),應當成為全國各地計量部門定期對新制造、使用中和修理后,測量范圍為0~15μm、0~25μm、0~50μm、0~100μm和0~150μm刮板細度計進行檢定的技術規(guī)范。
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