淺析家具表面漆膜附著力測試中的影響要素

尹英鋒，鄧有香

（江西省產品質量監督檢測院，南昌 330029）

漆膜附著力測試通常出現在涂料、家具和飾面人造板三個行業產品的表面理化性能項目中，是基本項目。目前，對該項的測定，不同的行業引用的方法標準不同，在很多企業和檢測機構的檢驗人員中，都存在有標準理解和技術掌握上的難度。為做好漆膜附著力這個項目的檢測，就必須分析其中各個檢測要素對結果的影響。

1 現狀

家具中漆膜附著力通常是指基材表面與漆膜或漆膜涂層間的結合程度，直接反映家具漆膜的抗脫落能力。該項目是家具表面理化性能中的基本質量項目。測試的標準主要是GB/T 4893.4—2013《家具表面漆膜理化性能試驗 第4部分：附著力交叉切割測定法》。但不少相關的檢測機構和企業在制定相關標準時通常會引用到另外的兩個標準：GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗》和GB/T 17657—2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》。造成這種現象的原因主要是這三個標準都是檢測漆膜附著力的方法，且這三個標準都一致的規定以直角網格圖形切割涂層穿透至底材時，來評定涂層從底材脫離的抗性[1-3]。其實，GB/T 4893.4—2013和GB/T 9286—1998都是采用了國際標準ISO 2409，不同之處是根據我國行業情況做了技術調整，前者是修改采用，后者是等效采用；而GB/T 17657—2013在漆膜附著力測定的部分章節也引用了GB/T 9286—1998這個標準，主要檢測步驟是一致的。此外，對金屬家具中金屬基材涂層附著力還有另外一個標準GB/T 1720—1979(1989)《漆膜附著力測定法》，這個測定方法一般不會有影響評定的中間因素[4]，在這里就不再贅述。

GB/T 4893.4—2013規定的試驗方法，是一種經驗性的試驗方法，除了取決于該漆膜對上道涂層或基材的附著力外，還取決于其他因素。所以這種試驗方法不是一種定量的測試方法[1]，其結果是評定結果。

2 家具表面漆膜附著力測試要素

采用GB/T 4893.4—2013《家具表面漆膜理化性能試驗 第4部分：附著力交叉切割測定法》進行家具表面漆膜附著力測試的關鍵要素在于刀具的選用、漆膜厚度的測定、劃格間距、劃斷深度和粘膠帶的選用，以及剝離面積的計算，其對評定的影響較大，往往會嚴重干擾結果的判定。該項目檢驗步驟較為繁雜，對設備的選用和質檢員的劃格技術要求較高，是很多檢測人員難于掌握的主要原因。為做好該項目檢測，按步驟對各要素做以下分析。

2.1 方法標準的適用范圍[1]

（1）適用硬質底材（鋼）和軟質底材（木材和塑料）上的漆膜；

（2）不適用于漆膜厚度大于250 μm的涂層；

（3）不適用有紋理的涂層。

2.2 制備試樣

制備試樣方式有兩種，根據產品特性進行選擇。一種是按GB/T 20777—2006《色漆和清漆 試樣的檢查和制備》的規定，制備試驗用的樣品[5]；另一種是直接在家具成品上平整處測試或從中取樣下來測試。

采用直接在家具成品上測試時，要選取家具中的主要面層，要求可檢測面部位表面平整，無鼓泡、劃痕、褪色、皺皮等缺陷。

以上試樣的基材必須要有一定厚度，以防用力切割時底材變形造成漆膜的損壞，一般要求軟底材（木材）最小厚度為10 mm，硬底材（金屬）最小厚度為0.25 mm。[2]

2.3 試樣的預處理

試樣在交叉切割之前，應確定試樣是涂飾7天后的試樣。并將試樣放入溫度為20℃±2℃、濕度為60%±5%的環境中處理24 h后，再在20℃～25℃的環境中展開后續的各項試驗工作。

2.4 漆膜厚度的測定

這里指的是干膜厚度的測定。漆膜厚度的測定方法很多，無論是通過斜面切割、幾何計算來獲取厚度數據的方法，或使用千分表來測量，操作的局限性都很大，曾經對檢測人員產生極大的困擾，直至2013年全國家具標委會的相關標準中指定使用超聲波涂層測厚儀來測試。超聲波涂層測厚儀的設備精確度可達1μm，量程根據需要可選，測量數據準確可靠，是一種無損檢測的極好方法。測試方法標準是GB/T 4893.5—2013《家具表面漆膜理化性能試驗 第5部分：厚度測定法》[6]。

2.5 切割間距

切割間距取決于漆膜厚度和基材類型。標準規定：0μm～60μm，硬底材，1 mm間距；0μm～60μm，軟底材，2 mm間距；61μm～120μm，硬或軟底材，2 mm間距；121μm～250μm，硬或軟底材，3 mm間距。[1]

若切割間距選錯，會嚴重影響后面的評定結果。下面是同一漆膜厚度（210μm）的產品，采用不同間距做的試驗情況（見圖1、圖2和圖3）：

圖1 切割間距3mm

圖2 切割間距1mm

圖3 切割間距2mm

從圖1、圖2、圖3的試驗結果進行分析：圖1切割間距為3 mm，檢查切割線邊緣完全光滑，交叉處基本也無脫落現象，對照標準要求，結果評定為0級；圖2切割線間距為1 mm，檢查切割線內幾乎完全脫落，脫落面積92%，對照標準要求，結果評定為5級；圖3切割線間距為2 mm，切割線邊緣和交叉處有大碎片脫落，3個格子完全脫落，受影響脫落的面積約16%，對照標準要求，結果評定為3級。可見，同一產品在選用不同切割間距的情況下，帶來的結果評定是有很大差異的。

2.6 切割工具的選用及手法掌握

標準允許使用的刀具有：單刃刀具和多刃刀具。由于多刃刀具只適用于漆膜厚度小于120μm的漆膜[1]，且使用時因受力點多，容易出現施力不勻的現象，很難達到全部劃透漆膜。因此，推薦優先使用單刃刀具。

使用單刃刀具時必須將試件卡緊固定好，并配合一個導向間隔裝置，確保切割間距準確性。切割時注意刃口的銳利和切割力的大小，以正好切透漆膜，剛好觸及基材為施力標準，避免用力過大使切口過深，造成基材破壞而帶來的影響。目前，多以手工法切割涂層，這點對經驗要求較高，通常要配合其它手段來驗證這個度。

手工法切割涂層的步驟如下：

（1）為防止試驗過程中試件變形，將試件置于平整、堅硬的物面上；

（2）試驗前，檢查刀片的刃口，使其保持良好的銳利狀態；

（3）如果試樣是木質材料，則在與木紋方向呈約45°方向進行切割；

（4）選擇適宜間距的導向裝置緊貼試件表面，握住刀具，使刀垂直于試樣表面，對刀具均勻施力，并以均勻的切割速度移動刀具，使其在涂層上形成規定的切割數。所有切割都應劃透至基材表面；

（5）重復上述操作，與原先切割線成90°角相交切割相同數量的切割線，形成網格圖形；

（6）在網格區用軟毛刷沿網格對角線輕輕地向前、向后各掃幾次，除去刀具刻劃形成的塵屑；

（7）用膠粘帶撕扯網格區漆膜。膠粘帶的中心放在網格上方，與一組切割線平行。用手指把網格區上的膠粘帶壓平，指尖用力蹭膠帶使其接觸良好。在貼上膠帶5分鐘內，拿住懸空的一端，并盡可能與剝離方向接近60°的夾角的方向，在1秒內平穩撕離膠粘帶。特別注意環境溫度是否在20℃～25℃，溫度對膠帶的粘結力影響很大。

2.7 膠粘帶的選用

膠粘帶采用透明的壓敏膠帶。粘著力應在（10±1）N/25 mm，粘膠帶寬度至少為50 mm。[1]粘著力是指用適當壓力和時間使粘膠和被粘物表面接觸后表現出來的界面分離的抵抗力。透明的壓敏膠帶粘著力可制作好試件后，用電子定速拉力試驗機驗證，符合要求后再使用。

粘著力的測試方法[7]：

（1）測試環境：溫度為20℃±2℃，相對濕度60%±5%；

（2）設備裝置：定速拉力試驗機，試驗板（不銹鋼板）寬度50 mm、長度150 mm、厚度約0.25 mm；

（3）制樣：截取寬度為25 mm和長度為250 mm的透明膠帶3根，保持涂膠面無任何污染；

（4）將試板用乙醇擦拭干凈。干燥后，以試板長向的中心線為準，從試板的一端與膠帶的一端對齊，順中心線向試板另一端粘過去125 mm，剩下的125 mm粘膠面與紙相貼，并將試板上的膠面壓緊。將與紙相貼部分180°反折超出試板上端25 mm。此端夾于試驗機上端夾頭，試板之下端夾于下面夾頭。以300 mm/min的速度勻速的連續拉開，記錄其最大負荷，單位為N/25 mm。取三條試件的平均值。

2.8 交叉切割脫落面積的計算

交叉切割后的試驗區用膠粘帶粘過后，對漆膜脫落面積進行計算，計算出的數值作為評定結果的參考數據。試驗結果的分級標準見表1。[1]

表1 試驗結果分級

表1中受影響面積，各級別量化為：1級≤5%、5%＜2級≤15%、15%＜3級≤35%、35%＜4級≤65%。到目前為止，GB/T 4893.4—2013標準中沒有給出具體計算方法，交叉切割脫落面積只能估算，估算的依據是數剝離格子數和格子間距。整片脫落的格子好計算，但有的只是不規則的小片或涂層間的脫落，則需要進行估算，而這種估算會給結果評定帶來很大的不確定性。可見，這個“受影響的面積”還有待商定，是指完全脫落面積，還是包含了邊緣其實已經剝離翹起但還與粘著部分連接且未脫落的部分，在相關標準修訂時應予以明確。

對一些不規則的漆膜脫落，確實存在脫落面積難于統計的情況。對此，為較準確地計算受損面積，在條件允許情況下應借助其它設備。下面是使用一款HIROX RH-2000顯微鏡測試的結果，其搭配的軟件有自動測量功能，會顯示實時倍數和標尺信息，可在指定范圍內自動測量出脫漆的面積大小和占總面積比例。

下面圖4、圖5是兩個不同試件的測試結果：

圖4 試件A測試結果圖

圖5 試件B測試結果圖

上圖中鏡頭使用的是HIROX-MXB 2016鏡頭，放大倍率為6倍，框內為指定區域，脫漆部分用灰底標出。從上圖可以看出圖4中試件A劃格間距為20 mm，漆膜脫落的面積為9.82%，漆膜脫落點有8個；圖5中試件B劃格間距為20 mm，漆膜脫落的面積為14.93%，漆膜脫落點有5個。因此，可以完全滿足我們在計算這種不規則漆膜脫落的要求，使受損面積的計算得到很好解決。

3 結語

綜上所述，家具漆膜附著力的測試各要素是一環扣一環的，任何一個環節都直接影響最后結果的評定。測試步驟中，使用刀具劃透漆膜而不傷到基材的掌握和漆膜脫落面積的計算存在較大的不確定性，需要有豐富的經驗積累和相關設備的輔助。因此，實現各環節的可操作性，一方面需要在掌握經驗的基礎上不斷提高；另一方面我們在測試中，或制修訂標準、編制作業指導書時，可在通過驗證的基礎上大膽采用現有的科技設備，減少試件制作程序、減輕制件強度，從而提高檢測效率和準確度，使家具漆膜附著力的評定更加的科學可控。