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符合ASTM D4541标准的涂料附着力测试 - 粘性业务

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在最近的一个涂料项目中,要按照ASTM D4541标准进行附着力测试。规定的要求是,每1000平方英尺的涂层至少要做一次测试,每100平方英尺的涂层维修要做一次测试。涂料规格本身要求至少有1000psi的附着力。然而,该涂料规格是为一种特定的100%体积固体的聚氨酯量身定做的,其产品数据表中宣传的附着力值为2000 psi。在开始工作之前,我们决定涂层需要在至少1900psi的条件下进行测试。看来,涂层的附着力应该至少达到宣传值的95%(2000 psi的95%=1900 psi)。许多测试都达到了2000磅/平方英寸或以上,而没有出现粘附失败。对承包商来说,不幸的是,许多测试没有达到1,900 psi的最低要求。一些总面积非常小的测试失败,意味着承包商不得不在大面积上重新喷砂和重新涂抹涂料。天啊,他被卡住了!

涂料必须很好地附着在基材上,而附着力测试似乎是一个简单的任务。但是,涂层的附着力是非常复杂的,而且人们对它的理解也不深。简单的附着力测试,如用油灰刀或小刀探测和尝试提升涂层是主观的。拉伸附着力测试在概念上很简单,它提供了一个单一的离散量--导致断裂所需的力。应该注意到涂层断裂的性质,即粘附性和粘着性破坏,以及相对的面积,有时也是如此,但这是人们梦寐以求的离散量值。

虽然测试结果是一个单一的数值,但任何这样的测试都只是一个相对性能的指示。涂层附着力测试有更多的内容,而不是用一个工具来得到一个可以作为合格/不合格标准的数字结果。ASTM D4541测试方法是指定的,但它提供的信息在这个项目上被完全忽略了。

该测试反映了材料和仪器的参数。不同的工具和不同的粘合剂给出不同的值。温度、湿度和其他因素的差异使问题复杂化。甚至基材的硬度也会影响测试结果。例如,在其他条件相同的情况下,1⁄4英寸厚的钢与1⁄8英寸厚的钢相比,测试值一般较高。

主要的问题是,该测试方法缺乏重复性。ASTM D4541的第6.1.1节指出,通常需要至少三次重复,才能对测试区域进行统计分类(而工作要求是每1,000平方英尺进行一次测试)。与SSPC-PA 2一样,目的是对一个区域进行统计分类,而不是寻找和发现一个低值。

ASTM D4541-02中有一节涉及到精度问题,并有一个表格显示了实验室测试结果的预期差异(实验室内--在同一实验室内完成,以及实验室间--不同实验室间的比较)。变异性以三种不同的形式呈现。第一种是变异系数,它是一个小数或百分比,通过将样品的standard 偏差除以平均值(平均数)来确定。第二种是自由度,它与样本的t分布有关。(用我们熟悉的钟形曲线来思考。)这些术语只有统计学家才会喜欢。值得庆幸的是,第三种方法更简单明了,适合于涂料专业人士--可接受的最大百分比差异。

该表显示,根据仪器类型,两个数值之间可接受的百分比差异可能在25%和58%左右。这清楚地表明,该测试的变异性相当大,但举个例子也有帮助。对于同一实验室使用的IV型仪器,ASTM D4541-02的表1给出的变异系数为8.5%,有48个自由度,最大可接受的差异为29%。相对于两个测试结果的百分比差异由下面的简单公式确定。

现在考虑两个测试值:2,100 psi和1,600 psi。将这些数值插入方程中,得出的结果是27%,低于ASTM表格中给出的29%的最大可接受差异。该测试方法所声明的精度很差,以至于这两个值,2100 psi或1600 psi,都不能被宣布为正确的值。在只有几个测量值的非常小的取样下,这两个值理应被认为是基本相同的结果。这不是常识,但这是你的精确性,或缺乏精确性。

准确性和精确性有时被认为是差不多的东西,而事实上,它们是非常不同的。准确度是一个在目标上的问题。精度是一个可重复性和可再现性的问题。例如,当投掷飞镖并瞄准牛眼时,如果一个人投掷三个飞镖,每个飞镖都落在离牛眼中心一英寸的地方,但间隔在一个等边三角形的四角,他有很好的准确性,但精度很差。飞镖都很接近目标,但是他们彼此之间并不接近。事实上,他们是在目标的四面八方。相反,如果三个飞镖都落在双20的位置上,准确度很差,但是精确度很高。为了获得好的准确性和好的精确度,需要把三个飞镖都放在靠近靶心的地方,并且相互靠近。

各种类型的拉伸拉断试验机都可以进行校准,以获得良好的精度。然而,该测试方法的缺点是,精度不是很好。在实验室里,它不是很精确。不要指望它在现场条件下会有更好的表现。

如果对作为材料的涂层、测试仪器和ASTM D4541standard 测试方法一无所知,那么在这个项目上规定最小拉伸拉断附着力值为1,900 psi,以使所使用的涂层在宣传的2,000 psi的附着力的5%之内,似乎是合理的。涂层附着力完全不像钢铁的抗拉强度或混凝土的抗压强度。一个附着力值为2000psi的涂层并不是一个附着力值为1000psi的涂层的两倍。事实上,附着力值较低的涂层可能是性能更好的。PSI是一个方便和熟悉的测量单位。涂料可能是以平方英尺为单位的,但它们的性能或失败并不以平方英尺为单位。不要拘泥于追求神奇的数字。

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