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【转载】漆膜光泽测定技术及其应用  

2014-10-10 19:57:03|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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6.3.1 引言

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    漆膜光泽是漆膜表面的一种光学特征,以其反射光的能力来表示。光泽计则以数字量表征这一特性。

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漆膜的光泽是衡量漆膜外观质量的主要指标,高光泽漆膜不仅外观靓丽,对被涂物表面起到良好的装饰作用,而且也将对被涂物体起到一定的保护作用。涂装应用的实践表明,漆膜保护作用的降低,往往都是从其表面光泽下降开始的。

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6.3.2 漆膜光泽测定的技术基础

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    漆膜的光泽可分为有光、半光和无光。当一束光照射到漆膜表面时,有一部分光要由漆膜的表面反射回来,这些反射光杂乱无章,呈半球形分布,如图6-3-1所示。根据光的反射定律,当反射角等于入射角时,称其为镜面反射,而将镜面反射以外其它方向的反射称为漫反射。从镜面反射的方向上观察,若被测漆膜致密平滑、表面越“亮”,则镜面反射越强,其表面光泽度越高;反之,若漆膜粗糙凹凸、表面越“乌”,则镜面反射越弱,其表面光泽度越低。

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    对漆膜表面光泽度的测定,实际上是测量一定角度入射光照射在被测漆膜的反射光束φs通过规定通光孔的光通量与在相同下由标准板反射光束φos的光通量之比,其数学表达式为:

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Gs(θ)=φs/φos×100%

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式中:Gs-被测漆膜的光泽值;

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θ-入射光的角度;

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φs-被测漆膜反射光通量;

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φos-标准板反射光通量。

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    镜向光泽计是利用光电原理来测定镜面反射的常用仪器,目前虽有多种规格型号,但其测试原理基本相同,其光路系统通常如图6-3-2所示。

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              1、光源 2、滤光片 3、聚光透镜组 4、光源光栏 5、入射透镜 6、接收透镜 7、视场光栏 8、接收器

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    光源发出的光线通过聚光透镜会聚,将灯丝映象呈现在光源光栏的狭缝上(在入射光束中加滤光片,用以修正光源光谱特性),再通过入射透镜变成平行光束,这一平行光束照射在样品上,反射后通过接收透镜会聚在接收光栏狭缝上,形成一个清晰的灯丝映象,经硅光电池接收后,将光信号转变为电信号,再经放大、模数转换直至数字显示被测样品的光泽度值,或通过RS232接口输出,进行统计处理与数据打印。其电气原理方框图如图6-3-3所示。

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6.3.3 漆膜光泽测定的方法标准

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    1937年美国人Hunter等人做了大量的实验,总结了一整套数据,制定了有关光泽测定的第一个国家标准即ASTM D523-39J。半个多世纪以来,世界各先进工业国家先后对物体表面光泽测定技术开展了深入地研究,陆续制定了各自国家的相应标准,如表6-3-1所示。其中,用于漆膜光泽测定的方法标准主要包括:ISO2813、ASTM D523、JIS Z8741、DIN67530、BS3900、GB/T9754等,从而大大加速了其日臻完善、配套互补、科学严密、国际统一的标准化进程。

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表6-3-1 国内外物体表面光泽测定入射角 度、标准代号、应用范围对应表

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    据有关文献报导,1991年国际标准化组织开会决定对ISO漆膜光泽测定标准进行了重新修订,即标准板不变,但所规定的光泽值改为与ASTM标准相同,如表6-3-2所示。

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    根据ISO规定,60°角测定的漆膜光泽范围为30%-70%,但测高光泽时,必须要给出分别以60°角和20°角测定的两个数据。德国BYK-Gardner公司开发微型多角(20°、60°、85°)光泽计,其60°角可用于漆膜光泽范围在10%-70%之间的样品测量;当样品的光泽超过70%时要用20°角测量;而当样品光泽低于10%时则应用85°角测量。为便于精确测量,对以60°角所测光泽低于30%时,也可用85°角测量,如图6-3-4所示。在测量高光泽时,把仪器放在样品上,只要按下操作(oper-ate)钮,便可在同一位置上得到20°角和60°角测量的两个数据,并可测得平均值和标准偏差等。

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    迄今,我国已先后制定了两项漆膜测定的方法国标。在国家标准GB/T 1743-79(89)《漆膜光泽测定法》中,规定采用固定的45°角光电光泽计测量。在八十年代末制定的国家标准GB/T 9754-88《色漆和清漆 不含金属颜料的色漆漆膜之20°、60°和85°镜面光泽的测定》(等效采用ISO 2813-1978)中,规定了与ISO相一致、以20°、60°、85°的几何角度测定漆膜镜面光泽的方法,成为目前我国漆膜光泽测定的技术规范和光泽计开发的设计依据。标准中明确规定了对每种几何角度的光泽计必须至少配备经计量部门鉴定合格的两块光泽度不同的工作标准板,并对漆膜光泽测定的校准方式、测量次数、读数偏差、数据记录做出评实严格的规定。

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6.3.4 镜向光泽计的开发现状

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    漆膜表面光泽测定技术的不断进步,赖于国际上新兴涂料开发、标准化事业进程和多种光、电元器件创新及微电子技术的发展与应用。因此,尤以近二十年来,光泽计的开发经历了如下技术沿革,主要体现在:

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1、入射角度由固定的单一角度发展为一机多角度测量。

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2、制式结构从台式向便携式、日趋微型化发展。

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3、测量值由表头指示、液晶数显拓展至数据打印。

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4、测控功能从单一测量、具有部分统计功能趋向智能化。

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5、检测方式从静态测定发展到在线监测,拓宽其应用范围。

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    英国sheen公司开发的160型三角度微型光泽计,涉足英、美、德、日等多国标准要求,拥有20°、60°、85°三个测量角度,也可在两个角度(20°/60°或60°/85°)同时显示测量值,它可自动校准,具有多项数据统计功能和存储7×999个读数,除液晶数显测量值外,还备有RS232输出接口。其外形尺寸为43mm×141mm×72mm,重500g。

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    该公司生产的155-SO型小孔光泽计(60°),可用于2mm2极小表面的测量,比标准60°光泽计在照射面积上测定更精确,并能自动计算出每批读数的最大值、最小值、平均值和标准偏差等。

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    德国BYK-Gardner公司研制的4550型镜面多角光泽计,采用高反射率样板,测量范围(60°角)为0~1000光泽单位,机上除备有RS232输出接口外,液晶式字母及数字可显示英、德、法三国语言,并用内置微处理机自动校正。

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    德国ERICHSON公司开发的521型Screen-master光泽计,其标准测定角度为20°,不仅可提供两个测量点的读数,还可专用于测量试样的曲面光泽。

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    至八十年代中期,我国已有几厂家依据国家标准GB/T 1743-79规定研制生产了固定为45°单一角度的光电光泽计,用于漆膜光泽测定。八十年代中期以来,国内开始研究等效采用ISO 2813-1978,继而制定了国家标准GB/T 9754-88,规定以20°、60°和85°入射角测量不含金属颜料色漆漆膜的镜面光泽。与之相适应,有关科研单位、高等院校先后成功开发出多角光泽计系列产品,从而结束了我国先前虽有生产或进口仪器,但因标准各异而影响测控质量的历史。如天津市科器高新技术公司的KGZ系列、南开大学信光公司的XGT和XGP系列、沈阳仪器仪表工艺研究所的SGY系列等。这些规格的主要技术指标已接近或相当于国外同类仪器水平,多年的应用实践证明,KGZ系列、XGT和XGP系列光泽计属国产仪器中技术水平领先、性能稳定可靠的高科技规格产品,受到行业用户青睐,并已赢得广阔的市场。

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6.3.5 影响漆膜光泽度因素的探讨

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1、油漆中颜料的粒度及在基料中的分散性将影响漆膜光泽。颜料细度越细,在基料中的分散均匀性越好,有助于形成平整光滑的漆膜。

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2、油漆中的颜基比对漆膜光泽产生影响。由于漆膜中颜料颗粒弱化了镜面反射致使光泽降低,而且随着颜料体积浓度(P.V.C)的增加光泽逐渐下降。

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3、颜基比一定时,颜料的吸油量越大,光泽越低。

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4、各色颜料对光的吸收和反射程度不同,由于黑漆对光完全吸收,而白漆对光完全反射,所以黑色漆比白色漆显示高光泽。

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5、油漆中选用的溶剂种类直接影响其挥发速度的快慢,而过快或过慢都会影响漆膜的平整程度,降低漆膜光泽。

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6、漆膜表面光泽高低,不仅取决于漆膜表面的平整和粗糙程度、光的入射角度也将对光泽产生影响,入射角越大,反射光的强度越高。

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7、标准板是测量和计算漆膜光泽的主要基准,将直接影响样品光泽测定的准确性,因此应精心保存,防止表面损伤。

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8、在中光泽区域,目测光泽与仪器测定光泽近似直线关系;而在高光泽区域,由于反射象的鲜明度决定了目测光泽往往低于仪器测定光泽;在低光泽区域,由于颜料(消光剂)加入量不同以及漆膜表面的粗糙程度,将会使目测光泽高于仪器实测结果。

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