劉 彬

（東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430058）

汽車在行駛過(guò)程中，會(huì)濺起路面的泥沙、碎石，擊打在汽車涂層表面，造成汽車表面涂層的破壞，從而導(dǎo)致鋼板被腐蝕。目前，各汽車主機(jī)廠普遍采用抗石擊涂料對(duì)車體下部、底盤、輪罩等易被砂石擊打部位進(jìn)行保護(hù)，以緩沖砂石造成的強(qiáng)力沖擊，提高底板抗腐蝕性能，同時(shí)還能起到隔音減振的作用，改善乘坐舒適性[1]。

抗石擊涂料的抗石擊性能檢測(cè)是對(duì)抗石擊涂層力學(xué)性能的綜合評(píng)價(jià)，是抗石擊涂料最重要的性能指標(biāo)。但是，目前國(guó)內(nèi)各大汽車主機(jī)廠還沒(méi)有統(tǒng)一的試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)方法，國(guó)家尚未出臺(tái)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。

本文以PVC抗石擊涂料為同一試驗(yàn)對(duì)象，介紹了目前國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)使用較多的2種抗石擊涂料抗石擊性能試驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。

1 試驗(yàn)對(duì)象

抗石擊涂料主要由傳統(tǒng)瀝青系涂料發(fā)展到PVC系涂料再到水性丙烯酸抗石擊涂料。隨著相關(guān)環(huán)保法規(guī)的出臺(tái)，瀝青系抗石擊涂料已很少使用，PVC抗石擊涂料是目前使用比較廣泛的涂料，水性丙烯酸抗石擊涂料作為新型涂料已開始在汽車行業(yè)推廣使用[2]。

PVC涂料經(jīng)過(guò)不斷地應(yīng)用和改進(jìn)，在汽車抗石擊領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。通過(guò)添加或者改變不同物質(zhì)組分可以滿足不同的實(shí)際需求，如：在PVC抗石擊涂料中添加氣象白炭黑（主要成分SiO2），可以提高PVC抗石擊涂料的屈服強(qiáng)度；在涂料中添加空心玻璃微珠可以降低PVC抗石擊涂料密度，實(shí)現(xiàn)輕量化；采用增塑劑DINP（鄰苯二甲酸二異壬酯）取代增塑劑DOP（鄰苯二甲酸二辛酯），可以使PVC抗石擊涂料更環(huán)保。

本試驗(yàn)采用添加了氣象白炭黑和空心玻璃微珠的PVC抗石擊涂料作為試驗(yàn)對(duì)象。

2 抗石擊性能試驗(yàn)原理

抗石擊性能試驗(yàn)是通過(guò)抗石擊儀，在可以控制的溫度條件下、一定的時(shí)間內(nèi)將特定規(guī)格的鋼丸或碎石以一定的壓力或速度撞擊在抗石擊涂層表面。石擊結(jié)束后，用膠帶去除松散層，露出樣板上殘留的石擊點(diǎn)痕跡，通過(guò)分析抗石擊涂層的破壞程度來(lái)判斷抗石擊性能；或者以抗石擊涂層被擊穿的時(shí)間、剝落面積來(lái)判斷抗石擊性能。

鋼丸或碎石被壓縮空氣以一定的角度噴射在抗石擊涂層表面。抗石擊涂層的破壞程度由噴射角度、噴射壓力、鋼丸的質(zhì)量、沖擊持續(xù)時(shí)間等共同決定。

3 抗石擊性能試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法

目前，國(guó)內(nèi)抗石擊涂料的抗石擊性能試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法主要借鑒國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，其中ISO 20567—1《色漆和清漆涂層的耐石擊性的測(cè)定第1部分：多次沖擊試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)主要用來(lái)做油漆涂層抗石擊性能試驗(yàn)，部分企業(yè)也參考該標(biāo)準(zhǔn)做抗石擊涂料的抗石擊性能試驗(yàn)，部分歐系車抗石擊涂料性能試驗(yàn)采用該標(biāo)準(zhǔn)?？故瘬敉苛峡故瘬粜阅茉囼?yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)主要有以下2種。

美國(guó)汽車工程協(xié)會(huì)（SAE）制定的SAE J400“汽車表面涂層的抗碎石測(cè)試”[3]，多被美國(guó)通用、福特等汽車公司采用。日系汽車采用的抗石擊試驗(yàn)方法與SAE J400相似，但在碎石規(guī)格、試驗(yàn)溫度和評(píng)價(jià)方法等方面又有所不同，所以日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）的射石法也比較常用。

法國(guó)標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)（PSA）制定有專用的抗石擊涂料的抗石擊性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[4]，該標(biāo)準(zhǔn)主要用于抗石擊涂料、塑料、橡膠等材料的抗石擊性能測(cè)試。

3.1 采用SAE標(biāo)準(zhǔn)抗石擊性能試驗(yàn)及評(píng)價(jià)

方法

3.1.1 SAE標(biāo)準(zhǔn)抗石擊性能試驗(yàn)方法

美國(guó)汽車工程協(xié)會(huì)（SAE）制定的SAE J400“汽車表面涂層的抗碎石測(cè)試”和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）的射石法試驗(yàn)方法，見表1。

表1 SAE抗石擊試驗(yàn)方法Tab.1 SAE methods for stone chip resistance test

3.1.2 SAE標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果

用同一種抗石擊涂料，制作成不同膜厚的試驗(yàn)樣板，采用SAE標(biāo)準(zhǔn)做抗石擊試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 抗石擊試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Results of stone chip resistance test

通過(guò)試驗(yàn)方法介紹及試驗(yàn)結(jié)果分析可知，試驗(yàn)結(jié)果會(huì)受到噴設(shè)壓力、噴射次數(shù)、噴射流量、噴射角度以及碎石的新舊程度等因素的影響。

SAE標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)主要依據(jù)石擊點(diǎn)尺寸和剝離面積的計(jì)算，依據(jù)計(jì)算出的石擊后的剝離面積評(píng)價(jià)抗石擊等級(jí)。該試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是：受石擊面積大，可以模擬車輛行駛過(guò)程中的路面石擊情況，可以利用圖像處理或面積測(cè)量?jī)x器測(cè)量剝離面積，消除人為評(píng)價(jià)誤差。缺點(diǎn)是：抗石擊強(qiáng)度比較低，對(duì)較厚的抗石擊涂層，規(guī)定的測(cè)量頻次內(nèi)無(wú)法擊穿，抗石擊性能具體值無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量。

對(duì)于較厚的抗石擊涂層，使用該方法測(cè)量抗石擊性能，可以通過(guò)增加噴射次數(shù)、噴設(shè)壓力、噴射流量、改變噴射角度等試驗(yàn)條件將其擊穿，再通過(guò)換算得到一個(gè)相對(duì)的抗石擊性能值，從而提高此種測(cè)試的普適性，每一個(gè)條件的變化對(duì)抗石擊性能值的影響有待進(jìn)一步研究。

3.2 采用PSA標(biāo)準(zhǔn)抗石擊性能試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法

3.2.1PSA標(biāo)準(zhǔn)抗石擊性能試驗(yàn)方法

法國(guó)雪鐵龍集團(tuán)制定有專用的抗石擊涂料的抗石擊性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)方法見表3。

表3 PSA抗石擊試驗(yàn)方法Tab.3 PSA method for stone chip resistance test

3.2.2 PSA標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果

用同一種抗石擊涂料，制作成不同膜厚的試驗(yàn)樣板，采用PSA標(biāo)準(zhǔn)做抗石擊試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 抗石擊試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Results of stone chip resistance test

通過(guò)試驗(yàn)方法介紹及試驗(yàn)結(jié)果分析可知，試驗(yàn)結(jié)果會(huì)受到噴設(shè)壓力、噴射時(shí)間、噴射流量、噴射角度以及鋼丸的新舊程度等因素的影響。

PSA標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果主要評(píng)價(jià)抗石擊涂料擊穿時(shí)間、擊穿后再石擊60 s后涂膜的剝離面積，通過(guò)剝離面積的測(cè)算來(lái)評(píng)價(jià)特性值級(jí)別。該試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是：石擊強(qiáng)度大，受石擊面積小，連續(xù)石擊直至擊穿，剝離面積可以用儀器測(cè)得，可以很明確地知道抗石擊涂料的抗石擊性能，也可以對(duì)比多種材料的抗石擊性能。缺點(diǎn)是：石擊主要集中在一點(diǎn)，不能模擬車輛行駛過(guò)程中的路面石擊情況。

4 結(jié)論

目前，無(wú)論是抗石擊涂料供應(yīng)商還是各汽車生產(chǎn)主機(jī)廠，都是根據(jù)抗石擊涂料應(yīng)用的實(shí)際情況，選擇適合的方法做抗石擊性能試驗(yàn)?？故瘬敉苛系目故瘬粜阅茉囼?yàn)檢測(cè)非常重要，我國(guó)急需制定相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

[1]廖大政,高成勇,王納新,等.石擊涂料在汽車涂裝上的應(yīng)用研究[A]//中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)涂裝技術(shù)分會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)[C].2013.

[2]李富強(qiáng),張愛(ài)平,李丹彤,等.底抗石擊防護(hù)膠在汽車上的應(yīng)用[J].粘接,2015,36(2):55-58.

[3]SAE J400:Test for Chip Resistance of Surface Coatings[S].

[4]PSA抗石擊標(biāo)準(zhǔn):Produits antigravillonnage plastiques-caoutchoucs resistance au grenaillage[S].