CN102207437A - 一种弹性涂料的测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种弹性涂料的测试方法，所述方法包括如下步骤：制备弹性涂料的涂膜；通过拉伸循环试验测定所述涂膜的理论弹性寿命；对所述涂膜进行人工老化处理，得到人工老化后的涂膜；通过拉伸循环试验测定所述人工老化后的涂膜的实际弹性寿命，从而测得所述弹性涂料的弹性性能。本发明还提供相应的装置。本发明的方法和装置可以快速有效的判断出弹性涂料在实际涂装后的弹性效果及寿命。

Description

一种弹性涂料的测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种涂料的测定装置及其方法，更具体地涉及一种弹性涂料的测定装置及其方法，更具体地包括测定防开裂弹性涂料的弹性延伸能力、抗拉强度及弹性寿命的装置及方法。

背景技术

目前在市场上各种用于防开裂弹性装饰材料越来越多，尤其是弹性涂料的发展，越来越快，大量中高端产品以及功能型产品的不断推出，让涂料产品的功能日趋丰富。弹性涂料的相关标准，也日趋完善。但是，弹性涂料的弹性与弥盖裂缝的能力，一直以来没有很好的检测方法来予以对应，现有的相关检测标准，并不能真实有效的反映弹性产品实际涂装后的弹性效果及寿命。

因此，本领域迫切需要一种有效模拟开裂基层裂缝的伸缩及频率(次)，测试弹性延伸能力、抗拉强度及弹性寿命，可以快速有效的判断出弹性涂料在实际涂装后的弹性效果及寿命的装置及相关的方法和标准。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种有效模拟开裂基层裂缝的伸缩及频率(次)，测试弹性延伸能力、抗拉强度及弹性寿命，可以快速有效的判断出弹性涂料在实际涂装后的弹性效果及寿命的方法或标准。

本发明的第二目的在于提供一种有效模拟开裂基层裂缝的伸缩及频率(次)，测试弹性延伸能力、抗拉强度及弹性寿命，可以快速有效的判断出弹性涂料在实际涂装后的弹性效果及寿命的装置。

本发明第一方面提供一种弹性涂料的测试方法，所述方法包括如下步骤：制备弹性涂料的涂膜；

通过拉伸循环试验测定所述涂膜的理论弹性寿命；

对所述涂膜进行人工老化处理，得到人工老化后的涂膜；

通过拉伸循环试验测定所述人工老化后的涂膜的实际弹性寿命，从而测得所述弹性涂料的弹性性能。

在一个优选例中、通过拉伸循环试验测定所述涂膜的理论弹性寿命之外，还测定弹性延伸能力或抗拉强度。

在本发明的一个具体实施方式中，所述涂膜的干膜厚度为70-80μm。

在本发明的一个具体实施方式中，所述拉伸循环试验中，拉伸距离为0.1mm～0.2mm。

在本发明的一个具体实施方式中，按照GB/T 1865中规定的方法对所述涂膜进行人工老化处理。

在本发明的一个具体实施方式中，所述理论弹性寿命S按照下式计算：

S＝C/E

其中；

S——理论弹性寿命(年)；

C——弹性涂料涂膜被拉断时的循环次数(次)

E——经验常数(次/年)。

在本发明的一个具体实施方式中，所述实际弹性寿命S’按照下式计算：

S’＝C’/E；

其中；

S’——人工老化后弹性寿命(年)

C’——人工老化后弹性涂料涂膜被拉断时的循环次数(次)

E——经验常数(次/年)。

在本发明的一个具体实施方式中，所述弹性性能通过弹性寿命率T进行表征，所述弹性寿命率T按下式计算：

T＝S’/S×100％。

在一优选例中，T值越高，表明样品的实际弹性寿命越好。

本发明的第二方面提供一种弹性涂料的测试装置，所述装置包括：

制备弹性涂料涂膜的测试样板的涂膜制备仪；

人工老化仪；以及

通过拉伸循环试验测定所述涂膜的理论弹性寿命以及实际弹性寿命的弹性测试仪。

在本发明的一个具体实施方式中，所述人工老化仪为符合GB/T 1865规定的人工气候老化仪。

在本发明的一个具体实施方式中，所述弹性测试仪包括：

固定所述测试样板的固定装置；

对所述测试样板进行伸缩拉伸的伸缩拉伸面板；

控制面板；所述控制面板包括拉伸距离控制器、拉力传感器以及循环计数器。

附图说明

图1为本发明的测试装置，图中标号含义如下；

1-伸缩拉伸面板；2-测试样板；3-测试样板固定装置；

4-伸缩拉伸仪；5-平行移动方向；

6-控制面板(包括循环计数器、拉力传感器，拉伸距离控制器，电源控制开关)

图2示出了不同地区不同温差时裂缝宽度变化数据曲线图；

图3示出了不同膜厚时开裂循环次数对比数据曲线图；

图4示出了不同搭配方案开裂循环次数对比数据曲线图；所述数据从左至右对应以下样品：

图5示出了老化前后弹性能力对比数据曲线图；所述数据从左至右对应以下样品：

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题是模拟开裂基层裂缝的伸缩及频率(次)，测试弹性延伸能力、抗拉强度及弹性寿命。

本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

测试方法

本发明提供一种弹性涂料的测试方法，所述方法包括如下步骤：制备弹性涂料的涂膜；

通过拉伸循环试验测定所述涂膜的理论弹性寿命；

对所述涂膜进行人工老化处理，得到人工老化后的涂膜；

通过拉伸循环试验测定所述人工老化后的涂膜的实际弹性寿命，从而测得所述弹性涂料的弹性性能。

在本发明的一个具体实施方式中，所述弹性性能通过弹性寿命率T进行表征，所述弹性寿命率T按下式计算：

T＝S’/S×100％。

T的绝对值越高，表明样品的实际弹性寿命越好。

也可以将不同产品的弹性寿命率进行比较，从而估算其相对弹性性能。例如，将一种产品的弹性寿命率设定为标准值，高于该标准值为合格，低于标准值为不合格。

在一个优选例中、通过拉伸循环试验测定所述涂膜的理论弹性寿命之外，还测定弹性延伸能力或抗拉强度。所述弹性延伸能力或抗拉强度的测定可以根据现有技术的方式；具体例如，可以通过增加拉伸距离的方法，快速检测涂膜的弹性效果。拉伸距离越长，表明涂膜的弹性效果越好。

所述弹性延伸能力或抗拉强度的测定数据可以作为判定弹性涂料的弹性性能的辅助数据。例如，当两个或多个产品的弹性寿命率接近时(例如差值不超过10％，甚至不超过5％时)可以采用所述弹性延伸能力或抗拉强度对样品的弹性性能高低进行评判。

在本发明的一个具体实施方式中，所述涂膜的干膜厚度为70-80μm。而在实际涂装时，一般乳胶漆施工2遍的湿膜厚度约为150μm，干膜厚度约为70-80μm。因此，制备涂膜时必须充分考虑到实际涂装时的膜厚，结合实际情况选择合适的膜厚。

在本发明的一个具体实施方式中，所述拉伸循环试验中，拉伸距离为0.1mm～0.2mm。上述范围是根据实际情况评定的，1年中温差超过40℃的时间约有1个多月的时间，此时裂缝宽度的变化约为0.1mm左右，最极端温差超过50℃的情况并不多，此时的裂缝宽度变化也不超过0.2mm。

假设设定拉伸距离为0.1mm，如果样品经测试可以达到30-40个循环，表明该样品在该地区的弹性寿命可以维持约1年左右的时间。当然，在不同的地区，温差情况不同，实际的弹性寿命也会有所差异，需要根据所在地区的实际情况进行判断。

测试方法中的拉伸距离的设置，优选不超过0.2mm，否则与实际情况不符，导致测试结果缺乏代表性。

所述拉伸距离也可以在0.1mm～0.2mm以外的范围，但此时获得数据尽可用于判定不同涂料之间的相对弹性性能，不适合判断其绝对弹性性能。

在本发明的一个具体实施方式中，按照GB/T 1865中规定的方法对所述涂膜进行人工老化处理。

在本发明的一个具体实施方式中，所述理论弹性寿命S按照下式计算：

S＝C/E

其中；

S——理论弹性寿命(年)；

C——弹性涂料涂膜被拉断时的循环次数(次)

E——经验常数(次/年)。

在本发明的一个具体实施方式中，所述实际弹性寿命S’按照下式计算：

S’＝C’/E；

其中；

S’——人工老化后弹性寿命(年)

C’——人工老化后弹性涂料涂膜被拉断时的循环次数(次)

E——经验常数(次/年)。

测试装置

本发明还提供一种弹性涂料的测试装置，所述装置包括：

制备弹性涂料涂膜的测试样板的涂膜制备仪；

人工老化仪；以及

通过拉伸循环试验测定所述涂膜的理论弹性寿命以及实际弹性寿命的弹性测试仪。

在本发明的一个具体实施方式中，所述人工老化仪为符合GB/T 1865规定的人工气候老化仪。

在本发明的一个具体实施方式中，所述弹性测试仪包括：

固定所述测试样板的固定装置；

对所述测试样板进行伸缩拉伸的伸缩拉伸面板；

控制面板；所述控制面板包括拉伸距离控制器、拉力传感器以及循环计数器。

本发明的优点在于：

弹性涂料的弥盖基层裂缝的能力，与涂料自身的弹性性能以及涂刷厚度有关。但气候环境以及温度变化的影响，基层的热胀冷缩，裂缝的伸缩及频率(次)会不断变化。涂膜的降解和老化也会影响到涂层的弹性能力和寿命。而本发明公布了一种测定弹性涂料的弹性延伸能力、抗拉强度及弹性寿命的方法。本发明通过模拟开裂基层裂缝的伸缩及频率(次)，测试用于防开裂弹性涂料的能力及弹性寿命，为弹性涂料的研发及改进提供相关的技术参数和依据。

以下结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于重量，除非特别说明。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

实施例

测试设备包括以下仪器组成：

(1)涂膜制备仪：包括各种不同的膜厚的制备仪；

(2)人工老化仪：符合GB/T 1865中规定的人工气候老化仪；

(3)弹性测试仪：为本发明设计的配套测试装置，参见图1。

1-伸缩拉伸面板；2-测试样板；3-测试样板固定装置；

4-伸缩拉伸仪；5-平行移动方向；

6-控制面板(包括循环计数器、拉力传感器，拉伸距离控制器，电源控制开关)

测试方法：

1、样板底材的处理：将2块大小、厚度、材质相同的底板用专用夹具固定，使其相互平行连接成为一体；

2、涂膜制备：将弹性涂料使用一定膜厚的涂膜制备仪涂刷在样板正面；

涂膜厚度制备依据说明：《JG/T 172-2005弹性建筑涂料》中规定测试涂膜的干膜厚度要求为1.0±0.2mm，而在实际涂装时，一般乳胶漆施工2遍的湿膜厚度约为150μm，干膜厚度约为70-80μm，即使施工10遍，干膜厚度也达不到标准中规定的膜厚。因此，制备涂膜时必须充分考虑到实际涂装时的膜厚，结合实际情况选择合适的膜厚。

3、样板养护：将制备好的样板放入指定的环境中进行养护；

4、人工老化：根据测试需要，按照GB/T 1865中规定的方法对试样进行人工老化处理；

5、弹性检测：

5.1将保养完毕的样板安装到弹性涂料测试装置表面，去除样板固定夹具，注意必须保证漆膜完好无损(若不慎将漆膜弄裂，需更换新的样板后重新安装测试)；

5.2设定每次的拉伸距离；

拉伸距离的依据说明：

《JG/T 172-2005弹性建筑涂料》中规定标准状态下弹性内墙乳胶漆的拉伸率要达到150％，弹性外墙乳胶漆更是要求达到200％。在测试过程中，涂膜是脱离底材，单独进行拉伸测试的。而在实际情况中，涂膜的拉伸是结合底材裂缝的热胀冷缩同步进行的，因此单独评估两者是不科学的，必须结合起来进行评估。此外，任何底材裂缝的热胀冷缩，也不可能达到150％，为了制订一个科学的拉伸距离，有必要对底材裂缝的变化情况，进行跟踪分析。

因此，我们在不同的城市，分别选取裂缝宽度为0.3-0.5mm之间的裂缝，进行了长达多年时间的跟踪记录，结果如下：

所测得的数据见图2。

通过以上图表，我们可以清楚的看到，裂缝宽度的热胀冷缩，与所处的地区关系不大，但是与温差有密切关系，温差越大，裂缝宽度变化也越大。

为此，我们进一步观测了不同地区的温差情况，我们发现，当极端高温天时，室外底材表面的最低温度在25℃左右，而最高时可以达到75℃左右，温差高达50℃以上。经过多年的跟踪记录，结果如下：

通过以上图表，我们可以看到，1年中温差超过40℃的时间约有1个多月的时间，此时裂缝宽度的变化约为0.1mm左右，最极端温差超过50℃的情况并不多，此时的裂缝宽度变化也不超过0.2mm。

假设设定拉伸距离为0.1mm，如果样品经测试可以达到30-40个循环，表明该样品在该地区的弹性寿命可以维持约1年左右的时间。当然，在不同的地区，温差情况不同，实际的弹性寿命也会有所差异，需要根据所在地区的实际情况进行判断。

综上：测试方法中的拉伸距离的设置，不应该超过0.2mm，否则与实际情况不符，导致测试结果缺乏代表性。

6、开启装置，进行拉伸循环实验；

7、记录覆盖在样板表面的弹性涂料被拉断的循环次数，同时记录每次拉伸的作用力情况；

应用举例一：乳胶漆弹性的测试

1、准备底材，清理干净，备用；

2、用不同膜厚的制备仪分别制备弹性涂料样品，每种膜厚各制板至少10块；

3、在23℃±2℃、50％±5％条件下保养7天

4、将保养完毕的样板安装到弹性涂料测试装置表面，注意必须保证漆膜完好无损(若不慎将漆膜弄裂，需更换新的样板后重新安装测试)；

5、设定拉伸距离为0.1±0.01mm；

6、开启装置，进行拉伸循环实验；

7、记录覆盖在样板裂缝表面的弹性涂料被拉断的循环次数，同时记录每次拉伸的作用力情况；

测试结果如下：

所得到的数据示于图3。通过以上图表，我们可以看到，样品D完全没有弹性，不管膜厚是多少，只要底材有轻微的伸缩，涂膜就会开裂；样品C也不是合格的弹性产品，只具有轻微的柔韧性，遇到底材伸缩变化，也很容易开裂；样品B具备一定的弹性，具有一定的抵抗底材伸缩的能力，但即使涂刷到正常膜厚的3倍左右(干膜约200μm)，短时间内也会出现开裂；而样品A具备良好的弹性，但是正常涂刷2遍的情况下，短时间内也会出现开裂，必须增加膜厚到正常膜厚的3倍以上，才能抵御住因底材热胀冷缩而导致的细微开裂。

根据以上结论，我们可以发现，即使是弹性最好的涂料，也无法很好的抵御住底材的开裂，因此，光靠涂料来解决底材的开裂问题是不现实的，必须结合多种材料来处理裂缝。

应用举例二：多种弹性材料叠加后的测试

在相同的样板上，分别使用不同的弹性材料搭配方案进行处理后，再涂刷弹性涂料样品A，按照相同的方法制板保养后进行测试，结果如下：

所述数据示于图4通过以上图表，我们可以看到，只要根据实际情况，选用合理的搭配方案，弹性寿命可以有效维持3-5年甚至是更长的时间。

应用举例三：人工老化后的测试

按照举例二中方法制备样板并保养后，将所有样板统一进行人工老化600小时后，再进行弹性测试，结果如下：

所述数据示于如5。通过以上图表，我们可以看到，样品A具备优异的耐侯性能，经过人工老化之后，产品的弹性寿命并没有明显的下降，是比较理想的弹性产品。

通过以上试验表明，利用该方法可以快速有效的来判断样品的弹性延伸能力、抗拉强度及弹性寿命，为弹性产品的研发及改进提供更多的科学依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种弹性涂料的测试方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：制备弹性涂料的涂膜；

通过拉伸循环试验测定所述涂膜的理论弹性寿命；

对所述涂膜进行人工老化处理，得到人工老化后的涂膜；

通过拉伸循环试验测定所述人工老化后的涂膜的实际弹性寿命，从而测得所述弹性涂料的弹性性能。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂膜的干膜厚度为70-80μm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拉伸循环试验中，拉伸距离为0.1mm～0.2mm。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照GB/T 1865中规定的方法对所述涂膜进行人工老化处理。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述理论弹性寿命S按照下式计算：

S＝C/E

其中；

S——理论弹性寿命(年)；

C——弹性涂料涂膜被拉断时的循环次数(次)

E——经验常数(次/年)。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述实际弹性寿命S’按照下式计算：

S’＝C’/E；

其中；

S’——人工老化后弹性寿命(年)

C’——人工老化后弹性涂料涂膜被拉断时的循环次数(次)

E——经验常数(次/年)。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述弹性性能通过弹性寿命率T进行表征，所述弹性寿命率T按下式计算：

T＝S’/S×100％。

8.一种弹性涂料的测试装置，其特征在于，所述装置包括：

制备弹性涂料涂膜的测试样板的涂膜制备仪；

人工老化仪；以及

通过拉伸循环试验测定所述涂膜的理论弹性寿命以及实际弹性寿命的弹性测试仪。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述人工老化仪为符合GB/T 1865规定的人工气候老化仪。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述弹性测试仪包括：

固定所述测试样板的固定装置；

对所述测试样板进行伸缩拉伸的伸缩拉伸面板；

控制面板；所述控制面板包括拉伸距离控制器、拉力传感器以及循环计数器。

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