刮擦试验是汽车塑料内外饰表面质量控制的常规项目,因汽车内外饰塑料零件所处的环境不同,部位不同,种类不同,形成了各种刮擦测试方法,塑料制造工业和汽车工业都在积极寻找更好的测试和表征高分子材料的耐刮擦性能的方法。本文主要阐述了五指刮擦实验法、硬度试验笔刮擦法、网格刮擦实验法、摩擦色牢度刮擦法等塑料生产厂商及汽车厂商常用的耐刮擦性测试方法,并阐述了影响测试结果的关键技术因素及评价方法。
五指刮擦测试方法
五指刮擦试验即以五个金属手指状的刮擦头在不同载荷下划过材料表面形成刮痕,目视比较划痕的可见度。试验装备主要包括试验台、刮擦杆、刮擦头、砝码、驱动五部分。实验前先将样品固定在试验台上,刮擦杆的一顶端固定碳化钨制材质的高度抛光刮擦头,直径为1mm或7mm,刮擦杆另一端固定砝码,根据样品尺寸及测试需求确定刮擦杆的安装位置、数量和负载,刮擦距离一般设定为100mm~200mm,刮擦速度为100mm/s。
测试完成后,要求在光线充足的环境下,通常为明亮的北方天空日光或D65标准光源,目测划痕,可通过改变样品与观察者的角度使划伤线以清晰可见的角度呈现。评价时排除划痕起点和终点两端各10%的范围,即仅取中部80%的范围为有效评价区域。尽管五指刮擦测试方法简单,仍有一些需要引起注意的事项如:1)样品表面平整,有效保证各处受力均匀;2)试验开始前将悬空的刮擦头轻轻放下,否则刮擦头可能会在砝码的作用下在起点处形成凹痕;3)若样品尺寸小于测试行程,需要在刮擦头超出样品边缘后及时将其抬起至悬空状态,避免刮擦头与金属台面接触而受到损伤。
理化性能:生物相容性、降解性能、表观密度、透光、率雾度、黄色指数、白度、溶胀比、含水量、酸值、比重、硬度、刚性、密度、树脂含量、吸水性、尺寸稳定性等
机械性能:冲击性能、拉伸性能、弯曲性能、电性能、耐磨性能、摩擦系数、低温性能、回弹性能、撕裂性能、蠕变、三综合测试、振动、冲击、疲劳、应力松弛等
防火性能:防火等级、垂直燃烧、水平燃烧、烟密度、烟毒性、氧指数、火焰蔓延速率等
环境可靠性:寿命评估、老化测试(紫外、氙灯、碳弧灯、臭氧)、盐雾试验、耐油等液体测试、高低温冲击、高低温循环等
电学性能:表面电阻率、体积电阻率、击穿电压、介电常数、损耗角正切等
塑料分析:成分分析、模仿生成、配方还原及改进、成本控制、质量诊断、供应商评价、有毒有害检测等
材质鉴定 含量检测 配方还原 成分分析
检测标准
GB10010 医用软聚氯乙烯管材
GB/T4169.11 塑料注射模具零件 圆锥定位件
GB/T 11547 塑料耐液体化学药品(包括水)性能测定方法
GB/T 4217 流体输送用热塑性塑料管材 公称外径和公称压力
GB/T19280 流体输送用热塑性塑料管材 耐快速裂纹扩展(RCP)的测定
食品接触用塑料树脂的范围:适用于制作食品接触用塑料材料及制品的树脂及树脂共混物,包括未经硫化的热塑性弹性体树脂及其共混物。
树脂:以低相对分子质量的单体及其他起始物为主要原料,通过加成聚合、缩合聚合、微生物发酵聚合等聚合反应合成的大分子物质以及化学改性的天然大分子物质,又称聚合物。
树脂共混物:两种或两种以上具有相同或不同化学结构、物理状态的聚合物,通过物理和/或化学方法进行混合而形成的宏观上均匀连续的固体高分子材料,且每种聚合物均可作为树脂材料及其制品的主要结构组分或相,又称聚合物共混物或聚合物合金。
中国针对食品容器也出台了新的法规,针对食品接触用塑料材料及制品可以参考GB 4806.7-2016.
改性塑料成分的分析
主要是采用微谱分析的方法,运用NMR核磁、IR红外、热重分析法、GC-MS等仪器,经过评估、前处理、仪器分析、谱图库匹配、逆向分析的五大步骤,可以得到一些准确的谱图信息。专家结合着丰富的开发经验,还原塑料配方的成分。
改性塑料用途
一、高强度高刚性尼龙的市场对这种材料需求越来越大,新的增强材料例如无机晶须增强,碳纤维增强PA成为重要的品种,主要是用于汽车发动机部件,机械部件以及航空设备部件。
二、尼龙合金化将成为改性工程塑料发展的主流。尼龙合金化是实现尼龙高性能的重要途径,也是制造尼龙料、提高尼龙性能的主要手段。通过掺混其他高聚物,来改善尼龙吸水性,提供制品的尺寸稳定性,以及低温脆性、耐热性和耐磨性。从而,适用车种不同要求的用途。
三、纳米尼龙的制造技术与应用得到迅速发展。纳米尼龙的优点在于其热性能,力学性能、阻燃性、阻隔性比纯尼龙高,而制造成本与背通尼龙相当。因而,具有很大的竞争力。
四、用于电子、电气、电器的阻燃尼龙与日俱增,绿色化阻燃尼龙越来越受到市场的重视:
五、抗静电、导电尼龙以及磁性尼龙成为电子设备、高性能化的进程。
六、加工助剂的研究与应用,将推动改性尼龙的功能化、高性能化的进程。
七、综合技术的应用,产品的精细化是推动其产业发展的动力。
硬度试验笔刮擦测试方法
硬度试验笔主要包括笔杆、弹簧、刮擦头、压力调节滑块等,测试过程中可更换不同规格的弹簧达到所需的压力范围,刮擦头一般为半球形尖端,直径有1mm,0.75mm,0.5mm等。测试前安装符合要求的刮擦头、弹簧,将压力调节块定位到要求的压力刻度,例如10N或其它规定值,然后手握试验笔垂直于试验样品表面,将刮擦头压入到与笔杆前端口平齐或规定的深度,在样品表面划行一定距离,如100mm。一般采用目视法评价样品表面划痕,可根据相应标准对划痕进行评级。硬度试验笔刮擦测试基本原理同五指刮擦类似,优点是设备更为简单,便于携带,可以在任何时间、地点进行快速直接的测试,同时可根据需要设定任意力值,因此硬度试验笔刮擦法更适合应用于生产现场的质量控制,但是该方法也存在不可规避的缺陷,即手动操作过程中存在人为因素的影响,刮擦速度不可控。
硬度试验笔刮擦试验评价方法同五指刮擦测试评价方法一致。
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