埃克塞特先进技术(X-AT)

Exeter Advanced Technologies 的材料表征专家使用 EZ20 试验机测量油漆涂层的行为。
油漆涂层试验
简介
外墙涂料涂层的最坏情况是在苛刻环境条件下很早就失效。虽然商家可以在长期具有挑战性的气候测试样品,也有可能通过在实验室模拟条件下研究产品的性能在更短的时间内来探讨该问题。位于埃克塞特大学的埃克塞特先进技术(X-AT)的材料表征专家正在通过三年的研究计划检查环境条件对从贝克尔工业涂层(BIC)取得的标准卷材涂层的机械特性的影响。

什么是卷材涂层?
卷材涂层是在小心控制的条件下,施加到金属连续条带如镀锌钢或铝的液体涂层。喷涂是使用高效节能烤炉在短至20秒的时段内固化,并且以环保的方式处理掉任何蒸发的溶剂。涂覆的条带然后反卷并送至辊轧成形机或加工,完成涂料金属的后期成形。卷材涂层的优越机械性能允许终端用户切割并加工成最终产品,而且不会导致涂料表面裂开或其它损坏。测试这样的产品是至关重要的,为了表面涂层不会在金属条带卷曲、弯曲或异形时破裂。

高需求的应用
卷材涂层用于保护建筑内部和外部的包层、家用电器外壳、汽车车身面板和许多其它工业的最终用途。建筑物可以暴露于任何的环境条件,例如:极端的热和冷、高和低湿度以及易于腐蚀的条件。最差的情况发生在沿海岸线的地区。

因此,该外部涂料必须是耐腐蚀性,在暴露于强紫外光时具有色彩稳定性和良好的耐用性包括涂层抗剥落。在世界的一些地区,耐沾污性是外部涂层使用的另一个重要需求。对于家用电器,涂料必须是耐撞击和污渍的,并具有可轻柔地弯曲成形但不裂开的能力。

BIC 制造商的涂层范围主要是在世界各地的工业和建材市场。他们的卷材涂层产品已非常成功,以至多年来BIC是该类型涂料在欧洲的头号供应商。

项目情况
为了充分了解该外部涂层的性能,不管它们在世界任何地方暴露,不管是什么气候,最好是需要在该位置检测和检查涂料。然而,这并非总是可能的,所以在指定的情况下获得关于所述性能的品质良好信息是至关重要的。 

Beckers 尤其注重在极端环境条件下对它的产品,尤其是卷材涂层的影响的研究。公司的长期开发(LTD)实验室决定通过支持大学开发环境控制箱来实现该目标。拉伸试验机的样品放置在该温度控制箱中。对于这样的专业知识和设备,公司希望设在埃克塞特大学的埃克塞特先进技术(X-AT)参与并提出一个解决方案。 

X-AT的材料表征实验室拥有各种材料表征设备,如LLOYD仪器的 EZ20 万能试验机 。除了拥有强大的 20kN 负载量程,这款机器还设具有无与伦比的 1000Hz 数据采样率的精确度,用以测试 BIC 要求的薄膜涂料样品。此外,稳健的双柱框架意味着与公司自身的温度箱和环境箱结合使用时,精确度不会受影响。因此,能够在精确控制的湿度和介于 -30 至 +60℃ 之间的温度范围内对薄膜涂层进行拉伸至断裂测试。

目标
BIC 希望实验室测试将:
• 揭示湿度对使用中涂层系统的机械性能的影响性质和程度。
• 关联涂覆线圈在处理过程中困难和特性变化,例如成形时的裂纹、涂料层彼此互相粘附的反冲带(阻塞)和差劲的耐磨损性。
• 关联在现场的特性和特性变化,例如在潮湿环境的风化和耐沾污性。
• 在拉伸测试数据、玻璃化转变温度和脆韧转变之间建立相关性。

解决方案
通过与环境箱和温度箱连接的附件,在埃克塞特实验室的专家能够准确地复制最终用户面临的环境条件。可以预测湿度和液浸对系统的物理性质的影响,以便可在极端条件下的湿度、温度、紫外线强度和大气污染曝光前进行调整。

为了模拟不同的湿度条件以及变化温度条件,样品将被放置在专门设计的湿度箱中,而它也是安装在温度箱内的。此外还有特殊设计充满水的炉体以便模拟潮湿的环境。

样品可使用特殊的浸没容器在水中的拉伸下进行测试。埃克塞特也在使用LLOYD仪器功能强大的NexygenPlus 材料测试软件 来控制 EZ20。完全与 Windows® 兼容,这广受好评且灵活的软件包拥有庞大的国际标准测试方法库满足生产兼容性要求。 

卷材涂层检测是进行两种类型的测试:拉伸测试和剥离测试。长度只有 30 微米的拉伸样品制备包括不粘表面的涂覆、常规固化、除去样品并使用专门设计的拉伸夹具夹持住样品。测试方法包括拉伸至断裂和在受控的负载下蠕变的测试。在不同环境条件下重复测试和存储数据,并使用 NEXYGENPlus 材料测试软件内的标准拉伸测试设置进行分析。涂层薄膜也可进行剥离测试。

符合标准
BIC 正在设立一个专用的内部标准。该项目将最终确定经过验证的内部测试标准,将来由本公司未来生产的卷材涂层配方需要符合该标准。

油漆、清漆和涂层物理测试的国际标准包括:
• ISO4624:1978 - 色漆和清漆:拉断测试
• BS EN24624:1993 - 色漆和清漆:粘附力的拉断测试
• ASTM D4541 - 涂层:粘附力的拉断测试

摘要
这种以实验室检测的灵活方法是非常适用于任何油漆、涂层和印刷油墨制造商或任何其他行业的。该强大和敏感的材料测试解决方案将有利于他们的产品开发。BIC 继续发送面板到全球各地的露天站点,但这种更接近家庭的环境条件再现能力,公司能够比以往任何时候都更快、更具成本效益地推动其研发计划。

到目前为止该项目已经证明湿度对涂层系统的玻璃化转变温度有相当大的影响,这反过来会影响机械性能。最终是希望数据可以用来针对所有其它可能会被测试的产品确定测试协议。