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彩涂板涂層厚度測定方法研究

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彩涂板涂層厚度測定方法研究

0 引言
彩涂板作為一種廣泛應用于建筑、家電、交通運輸等行業的復合材料，既有金屬的機械強度和易成型等優點，又有有機涂層的裝飾性和耐腐蝕性的優點。彩涂板的涂層厚度將直接影響其加工和使用性能。涂層過薄，加工時極易劃傷涂層進而影響彩涂板的裝飾性和耐腐蝕性。對于過薄的涂層，即使能確保其加工時不被破壞，在使用時，其耐老化性和耐腐蝕性能也會大大降低［1］。但是，過厚的涂層又會造成彩涂板生產成本的增加，而且這也是產品質量過剩所造成的浪費。因此，對于彩涂板生產企業來說，準確測定和嚴格控制彩涂板的涂層厚度十分重要。本文對目前國際、國內已經和正在使用的測定涂層厚度的試驗方法進行了調查研究，針對不同類型的彩涂板提出了較合適的涂層厚度測定方法。

1 GB/T 13448—2006 方法
1.1 4 種涂層厚度檢測方法的比較
在GB/T 13448—2006《彩色涂層鋼板及鋼帶試驗方法》［2］中介紹了4 種彩涂板涂層厚度試驗方法：磁性測厚儀法、千分尺法、金相顯微鏡法和鉆孔破壞式顯微觀察法，其中金相顯微鏡法規定為仲裁方法。無論采用何種方法測定彩涂板的涂層厚度，彩涂板的基板和涂層都會直接影響測定結果。根據寶鋼多年的試驗經驗，這4 種方法的適用范圍、檢測精度和優缺點方面等的比較如表1 所示。
國標中涂層厚度檢測方法的比較
目前，我國彩涂板生產企業多采用千分尺法測定涂層厚度，而歐美企業則較多采用鉆孔破壞式顯微觀察法。造成這種差異的主要原因除國內人力成本低于歐美外，各種檢測方法本身的局限性也是主要原因。
1.2 基板的影響
彩涂板基板一般包括冷軋鋼板、電鍍鋅鋼板、熱鍍鋅鋼板和熱鍍鋁鋅鋼板。冷軋基板由于沒有鍍層，且生產工藝決定基板本身厚度和表面粗糙度的均勻性較好，因此無論采用哪種檢測方法，其涂層厚度的測定結果都比其他基板的檢測誤差小。有鍍層基板的厚度和表面粗糙度的波動決定了采用國標中磁性測厚儀法和千分尺法在進行單點厚度測定時，測定結果會受到較大影響。因為磁性測厚儀法先要測定涂鍍層總厚度，然后測定鍍層厚度；而千分尺法先要測定彩涂板總厚度，再測定基板厚度，這兩種方法的兩次分別測定厚度的操作無法確保測定位置在同一點上，因此都會受到基板和鍍層波動的影響，造成測定結果的波動，且厚度測定結果的波動與基板的波動成正比。金相顯微鏡法和DJH 法雖然能確保測定位置不變，但是由于基板的波動會造成檢測界面很難劃分清楚，從而也會影響單點測定結果的準確性。國標規定每個試樣以3 個點的平均值作為較終測定結果，但是由于單點測定結果本身的波動，因此采用平均值的方式也無法消除測定誤差。按照寶鋼的實
際檢測經驗，涂層厚度測定結果的離散性與基板波動的大小成正比。
1.3 涂層性能的影響
彩涂板涂層表面的粗糙度同樣也會影響國標中4種檢測方法的準確性，而涂層本身的彈性會影響磁性測厚儀法和千分尺法的測定準確性。這兩種方法都使用檢測探頭，探頭對涂層或基板壓下的程度會影響到每次測量所得的厚度，從而影響測定結果。隨著彩涂板產品品種的不斷豐富，涂層表面不再是單一的光滑表面效果，出現表面有不同紋理效果的產品，這類產品用磁性測厚儀法和千分尺法根本無法測定涂層厚度。因為其紋理的深度較少能達到5~10 μm，磁性測厚儀法和千分尺法測定時把紋理的深度都計為涂層厚度，產生很大的系統誤差。金相顯微鏡法和DJH法可以用來測定這類產品，但是由于紋理的不規則波動，使判定測量界面受人為因素影響很大，測定結果波動也較大。
1.4 測量面積的影響
檢測面積越大，其檢測結果的代表性就越好，檢測精度也會隨之提高。磁性測厚儀的檢測探頭直徑一般為1.5 mm，千分尺的檢測探頭直徑為6.3 mm，金相顯微鏡法的測量長度一般不會超過1 mm，而DJH 法的測量直徑一般也在1 mm 左右。因此在相同條件下，這4 種檢測方法中千分尺法測定結果波動較小。
1.5 測定精度及其優缺點分析
通過對這4 種方法的測定結果和操作經驗的長期積累，我們以90 g 熱鍍鋅基板的測定結果為例，分析4 種方法的測定精度和優缺點，如表2 所示。
國標中測定方法的精度及其優缺點
有鑒于上述原因，國內較多采用檢測精度較高且速度較快的千分尺法作為彩涂板涂層厚度的檢測方法。而國外由于基板波動較小，DJH 法的測定波動也就較小，因此較多采用受人為因素影響小的DJH 法。
2 國際、國內其他方法
國際和國內對涂層厚度的其他測量方法主要包括楔切法、厚度差測量法、稱重法、X 射線熒光法、β 射線反射法、磁性測量法及渦流測量法等。彩涂板國標中的磁性測厚儀屬磁性測量法，千分尺法屬厚度差測量法，鉆孔破壞式顯微觀察法屬于楔切法，金相顯微鏡法為仲裁試驗方法。稱重法操作十分繁瑣，不適用于快節奏的工廠試驗室；X 射線熒光法和β 射線反射法是通過對涂層中某一特征元素含量的測定來計算涂層厚度，對于彩涂板這種涂料配方不固定的樣品不適用。在對渦流測量法進行了調研和試驗操作后，發現目前測定彩涂板涂層厚度較準確也較簡便的是一種將磁性測量法和渦流測量法結合在一起的設備，通過組合探頭同時測定涂鍍層總厚度和鍍層厚度，計算得到涂層厚度。這種測定方法由于測定的是同一點的涂鍍層總厚度和鍍層厚度，從而避免了磁性測厚儀法所受到的鍍層波動的影響，測定結果的精度得到明顯提高。對于基板波動越小的試樣，其檢測精度越高，例如，冷軋板和電鍍鋅基板的彩涂板，其涂層厚度檢測精度可達0.5 μm。
3 結語
（1） 對于國內彩涂板目前的基板波動現狀來說，千分尺法為較佳方法，具有設備便宜、操作簡單、檢測精度較高的優點。其缺點為：對試驗人員的操作技能要求較高；對于涂層表面有紋理效果的產品不能檢測；檢測結果只能精確至整數位。
（2） 對于表面有紋理效果的彩涂板，DJH 法為較佳方法，具有操作方便、快速、可以分別測定界面清晰的各個涂層的優點。其缺點為：設備采購和運行成本較高；檢測結果受檢測人員主觀影響較大；測定結果受基板波動影響較大；不能用于檢測冷軋基板的彩涂板。
（3） 磁性- 渦流相位法測定涂鍍層厚度方法也是一種很好的方法，具有設備成本合理、操作簡單、快速、單點測定精度高（可精確至0.5 μm）的優點。其缺點是受基板表面的平整性和均勻性影響較大。









彩鋼板，是指彩涂鋼板，彩涂鋼板是一種帶有有機涂層的鋼板。彩鋼板分為單板、彩鋼復合板、樓承板等。廣泛使用于大型公共建筑、公共廠房、活動板房、及集成房屋的墻面和屋面。
每噸出的平方數=1000÷7.85÷0.35=364平方/噸
彩鋼板的基本知識
什么叫彩板:指在鋼板上涂上有機涂料,涂料可以有各種不同的色,彩色涂層鋼板
由此而得名,簡稱彩板,也稱有機涂層鋼板。彩涂板有機涂層起了覆蓋隔離作用,可防止
鋼板生銹,使用壽命更長。彩涂板的表面狀態可以分成正常涂層板、壓花板、印花板,市
場用途主要分為建筑、家電和交通運輸。
1、鋼卷的產地
目前國內市場鋼卷產地種類繁多,國內生產鋼卷的廠家有:寶鋼、馬鋼、首鋼、鞍鋼
等;合資的鋼卷廠家有:博思格、江陰聯合、常熟燁輝等
2、鋼卷的顏色
以我司較常用的寶鋼板為例,常用的顏色:海藍、白灰、象牙白、本色、瓷藍、銀色、
緋紅等(色卡見附圖)
3、鋼卷的規格
彩鋼板的寬度可從700mm-1250m不等,我們經常用到的是寬度為1070m、1250mm、
1000mm、1200m、760m等;厚度可從0.35mm-1.2m不等,我們常用的是厚度為0.4mm、
0.45m、0.5m、0.53mm、0.55m、0.6mm等

2．面板選材及連接形式 彩鋼屋面一般采用彩鋼壓型板或彩鋼復合夾芯板。彩鋼壓型板是采用鍍鋅（或鍍鋁鋅）基板涂覆彩色涂層后形成的彩涂板軋制成型。單層彩鋼壓型板重量輕、強度高、制作安裝方便，但導熱系數大，隔音效果差；對有保溫、隔音要求的屋面，可采用雙層彩鋼壓型板中間填充保溫材料（如玻璃絲棉、巖棉等）或采用彩鋼復合夾芯板，彩鋼夾芯板為雙層彩鋼板與保溫材料在工廠通過粘結劑預先復合成型，因此具有抗彎剛度高、整體性能好等優點，使用范圍越來越廣。 彩鋼壓型板基板厚度一般為0.3mm～1.0mm，壓型后具有一定的剛度和承載能力，屋面外板應盡量選用厚度較大、鍍鋅基層質量好的彩板軋制，因為彩板過薄，經過一段時間的使用，外板腐蝕或受溫度影響變形，板材搭接縫增大，容易造成漏水；而壓型板基板鍍鋅基層質量不好時，涂層太薄，致使壓型板使用壽命短，易銹蝕損壞造成雨水滲漏。屋面常用的壓型鋼板規格有YX25-205-820、YX25-210-840、YX75-380-760、YX48-410-820等多種板型。屋面板的長向連接主要是搭接，即上坡板壓下坡板，搭接處設置專用防水密封膠；屋面板側向連接方式主要有搭接連接、暗扣式連接、咬合暗扣式連接。搭接連接是把壓型鋼板搭接邊重疊，并用自攻螺絲連成整體，屋面螺釘外露，波峰均比較低。暗扣式連接是先將壓型板固定支座固定在屋面檁條上，再將壓型板與固定支座扣合，屋面無螺釘外露，由于支座與檁條用螺釘連接而無法控制熱脹冷縮的變形。咬合暗扣式連接是比較先進的屋面板連接方式，屋面系統通過滑動支架來固定屋面板，既有利于屋面防水和保持屋面的整體性，又能有效的控制因熱脹冷縮引起的變形。

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上海志辰實業有限公司 張振興


隨著國內預涂金屬卷材行業的發展,高耐候性卷材面漆涂料所占比例逐年增加。現在卷材行業高耐候面漆涂料品種已有氟碳面漆、硅改性聚酯面漆和高耐候聚酯面漆等。相對氟碳面漆和硅改性聚酯面漆而言,高耐侯聚酯面漆具有更好的成本優勢,原料的選擇面較寬,而且沒有氟碳面漆回收對環境產生污染的問,因此高耐候聚酯面漆具有廣闊的市場前景。高耐候聚酯一般采用脂肪族及脂環族多元酸、多元醇單體合成,以實現樹脂耐候性、加工性及成本的平衡,而不選擇芳香族的多元醇和多元酸,以減少樹脂對UN的吸
收,實現樹脂的高耐候性。本文通過分步合成法與一步合成法的對比,確定了分步合成得到的樹脂具有更優越的綜合性能四氫苯酐(THPA、錫催化劑H-4100:;二甲苯:國產工業品。(2)合成工藝步法:在裝有攪拌、溫度計、回流冷凝管、分水器的1000mL三口燒瓶中,依次加入1,6-H00、NPG1.4-CHDM、TMPD、TMP、THPA、HHPA、1,4-CHDA等全部原料,加入錫催化劑H-4100,回流溶劑二甲苯;緩慢升溫至物料熔融,開動攪拌,繼續升溫;160~170℃保溫約8~9h后升溫至240,保溫至酸價<8 mako/g,抽真空脫出樹脂中的二甲苯、少量水和小分子殘留物,降溫至80℃以下,加入兌稀溶劑,過濾得到聚酯樹脂HDP。分步法:第一步:在裝有攪拌、溫度計、回流冷凝管、分水器的三口1000mL燒瓶中,依次加入1,6-HD0、NPG1,4-CHDM、TMPD、THPA、HHPA、1,4-CHDA等原料,加入錫催化劑H-4100,回流溶劑二甲苯,緩慢升溫至物料熔融開動攪拌,繼續升溫;在60-170℃保溫脫水,當出水量達到理論出水量時初步判斷酯化反應是否完全;進而測量酸價100mgK0Hg左右時,降溫至80℃,準備加入
二步料。
第二步:在上述燒瓶中,加入TMP、適量回流溶劑二甲苯;逐步升溫,當溫度升至240℃,保溫至酸價<8
maKO/g,抽真空脫出樹脂中的二甲苯、少量水和小分子殘留物,降溫至80℃以下,加入兌稀溶劑,過濾得到聚酯樹脂HDP。

(3)聚酯樹脂參考配方

聚酯樹脂參考配方見表1。
1.2配漆
(1)配漆原材料
聚酯樹脂HDP:自制,65%; Cyme-303氨基樹脂:98%,
(3)配漆工藝
按表2在拉缸中加入聚酯樹脂HDP、分散劑、A-200、混合溶劑,高速分散攪拌均勻后加入鈦白粉,攪拌均勻后用臥式砂磨機研磨至細度<15μm,出料,得到分散好的白漿按表3在白漿中加入聚酯樹脂HDP、氨基樹脂和預先分散在聚酯樹脂HDP制成的消光粉漿、蠟漿,再加入助劑和溶劑,用高速分散攪拌均勻得到面漆,面漆的固含量約為70‰。1.3制板底材:鍍鋅鋼板,厚度為0.5mm,規格為8mm×15mm。線棒:底涂用Rs13棒,膜厚5~7μm;面漆用RDs24棒,膜厚18-20μm。涂料:底漆為HY-E-101聚氨酯底漆,中海油常州環保涂料有限公司。面漆:本項目自制。烘烤溫度:28035s,PMT:232℃。
2結果與討論
21兩種合成工藝的比較(1)GPC色譜分析一步法、分步法聚酯樹脂HDP的GPC圖譜分別見圖1
圖2。用凝膠滲色譜法(GPC測定聚酯樹脂HDP的相對分子質量及其相對分子質量分布,結果顯示,采用“分步法”合成的高耐候聚酯與采用“一步法”合成的高耐候聚酯相


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