陳 剛，周湘玲，管佳新 （中海油常州涂料化工研究院有限公司，江蘇常州 213016）

0 引言

涂膜硬度是表示涂膜機(jī)械強(qiáng)度的重要性能之一。涂膜硬度的測定實(shí)際上是各種性能的綜合結(jié)果，不僅與底材的材質(zhì)和涂膜厚度有關(guān)，還與環(huán)境的溫、濕度及涂層本身的彈性和黏彈性有關(guān)。在涂膜硬度的測定中，擺桿阻尼試驗(yàn)是比較經(jīng)典的使用時(shí)間來評定涂膜硬度的試驗(yàn)方法。GB/T 1730—2007《色漆和清漆 擺桿阻尼試驗(yàn)》中包括科尼格（Konig）擺桿式阻尼試驗(yàn)、珀薩茲（Persoz）擺桿式阻尼試驗(yàn)和雙擺桿式阻尼試驗(yàn)。雙擺桿式阻尼試驗(yàn)是國內(nèi)使用歷史最長的一種試驗(yàn)方法。科尼格擺桿式阻尼試驗(yàn)、珀薩茲擺桿式阻尼試驗(yàn)原分別為德國和法國標(biāo)準(zhǔn)，并在歐洲廣為使用，后成為ISO國際標(biāo)準(zhǔn)。

1 3種擺桿阻尼試驗(yàn)

（1） 科尼格擺

科尼格擺，見圖1。以直徑為（5±0.005）mm、鋼珠間距為（30±0.2）mm，硬度為HRC（63±3）或（1 600±32）HV 30的兩個(gè)分開的鋼珠軸承來支承，并且利用與橫桿連接的垂直桿上的滑動(dòng)重錘保持平衡，且可通過該重錘調(diào)節(jié)固有擺動(dòng)頻率。在一塊拋光的玻璃平板上的擺動(dòng)周期為（1.4±0.02）s，從位移6°到位移3°的阻尼時(shí)間為（250±10）s。擺的總質(zhì)量為（200±0.2）g。

圖1 科尼格擺Figure 1 Konig Pendulum

（2） 珀薩茲擺

珀薩茲擺，見圖2。以直徑為（8±0.005）mm、鋼球間距為（50±1）mm，硬度為HRC（59±1）的兩個(gè)分開的不銹鋼珠來支承，沒有平衡器。在一塊拋光的玻璃平板上的擺動(dòng)周期為（100±0.1）s，從位移12°到位移4°的阻尼時(shí)間為（430±10）s。擺的總質(zhì)量為（500±0.1）g，其靜止時(shí)的重心在支軸面下方（60±0.1）mm處，指針尖端在支軸面下方（400±0.2）mm處。

圖2 珀薩茲擺Figure 2 Persoz Pendulum

（3） 雙擺

雙擺，見圖3。擺的總質(zhì)量為（120±1）g，擺桿上端至下端的長度是（500±1）mm。擺桿橫桿下的2個(gè)鋼珠符合GB/T 308中8CⅢ的規(guī)格要求。在未涂漆玻璃板上擺桿擺動(dòng)角度從5°位移到2°的阻尼時(shí)間為（440±6）s。

圖3 雙擺Figure 3 Double Pendulum

2 擺桿阻尼試驗(yàn)的影響因素

影響擺桿硬度測定的因素，實(shí)際上即為影響阻尼時(shí)間的因素。在擺桿進(jìn)行擺動(dòng)時(shí)，妨礙擺動(dòng)的阻力有兩種：一種是擺動(dòng)的支撐鋼珠對玻璃板的摩擦力，其中包括滾動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦，這些摩擦與正壓力成正比。單擺（科尼格擺和珀薩茲擺）的正壓力高于雙擺的正壓力，這是因?yàn)閱螖[的擺桿質(zhì)量大而鋼球直徑小。另一種是空氣阻力，它與擺桿的形狀、運(yùn)動(dòng)速度、空氣密度有關(guān)。阻尼時(shí)間值實(shí)際上就是擺桿用來克服摩擦阻力和空氣阻力所花的時(shí)間。擺桿阻尼試驗(yàn)有以下幾個(gè)影響因素：

（1） 漆膜厚度的影響：漆膜厚度越大，其硬度值越低。這是因?yàn)槠崮ぴ胶?，摩擦阻力越大，?dǎo)致擺桿的擺動(dòng)時(shí)間減少。

（2） 漆膜表面平整度的影響：漆膜表面的顆粒、劃痕會(huì)影響擺桿的擺動(dòng)，導(dǎo)致擺桿的擺動(dòng)時(shí)間減少。

（3） 儀器鋼珠的影響：鋼珠如果有損傷，摩擦阻力增大，導(dǎo)致擺桿的擺動(dòng)時(shí)間減少。

（4） 溫、濕度的影響：溫度高會(huì)使漆膜發(fā)軟，濕度大會(huì)使漆膜發(fā)澀，這些都會(huì)造成漆膜表面的摩擦阻力增大，導(dǎo)致擺桿的擺動(dòng)時(shí)間減少。

（5） 氣流的影響：空氣流動(dòng)時(shí)會(huì)造成擺桿的晃動(dòng)，故操作時(shí)應(yīng)關(guān)閉儀器的玻璃罩。

3 擺桿阻尼試驗(yàn)的注意事項(xiàng)

擺桿阻尼試驗(yàn)的影響因素很多、很復(fù)雜，在進(jìn)行擺桿阻尼試驗(yàn)時(shí)各細(xì)節(jié)的差異都會(huì)影響阻尼時(shí)間。將注意事項(xiàng)歸納如下：

（1） 在（23±2）℃和相對濕度（50±5）%的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，并且測試樣板應(yīng)在此條件下調(diào)整至少16 h后才能進(jìn)行試驗(yàn)。

（五）落實(shí)信貸支持 結(jié)合國家建立現(xiàn)代農(nóng)村金融制度的要求，建立政府扶持、多方參與、市場運(yùn)作的農(nóng)村信貸擔(dān)保機(jī)制，大力發(fā)展小額信貸，建立新形勢下的信用評估方式，擴(kuò)大農(nóng)村有效擔(dān)保范圍，開辟支持生豬標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模化養(yǎng)殖的信貸“綠色通道”，解決投入不足的“瓶頸”問題。

（2） 底材應(yīng)滿足測試要求的尺寸，且平整，無任何可見的劃痕等缺陷。

（3） 樣板漆膜表面應(yīng)平整，完全干燥，且涂層表面不能有手印、灰塵或其它污染物。

（4） 試驗(yàn)時(shí)應(yīng)避免氣流和振動(dòng)，建議使用保護(hù)罩。

（5） 測試前要檢查鋼珠是否有磨損，如果有磨損，需更換鋼珠，也可轉(zhuǎn)動(dòng)鋼珠，使其與涂層的接觸點(diǎn)沒有損傷，并用柔軟的綢布沾取合適的溶劑將支承鋼珠擦干凈。

（6） 檢查儀器是否水平?？梢苑乓粋€(gè)水平儀，通過基座上的螺絲將玻璃平板調(diào)成水平。

（7） 檢查標(biāo)準(zhǔn)玻璃平板是否干凈，可用一塊柔軟的不起毛的綢布沾取合適的溶劑將標(biāo)準(zhǔn)玻璃平板擦拭干凈。

（8） 放好樣板后，抬高支軸，將擺桿偏轉(zhuǎn)合適的角度（科尼格擺為6°，珀薩茲擺為12°，雙擺為5°）并將它放到預(yù)定的停點(diǎn)處，注意觀察不允許支軸橫向位移。

4 儀器的校準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定科尼格擺從位移6°到位移3°的標(biāo)準(zhǔn)阻尼時(shí)間為（250±10）s，擺動(dòng)周期為（1.4±0.02）s；珀薩茲擺從位移12°到位移4°的標(biāo)準(zhǔn)阻尼時(shí)間為（430±10）s；雙擺從5°位移到2°的標(biāo)準(zhǔn)阻尼時(shí)間為（440±6）s。如果阻尼時(shí)間不在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，需要對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。

首先調(diào)整儀器的水平，檢查鋼球，并用柔軟的綢布沾取合適的溶劑（如無水乙醇）將支承鋼球擦拭干凈，再擦拭標(biāo)準(zhǔn)玻璃板后重新測試。如果阻尼時(shí)間仍舊不在規(guī)定的范圍內(nèi)，那么珀薩茲擺就要更換儀器了，而科尼格擺和雙擺還可以通過調(diào)整重錘進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。

（1） 科尼格擺的校正

其中：T—擺動(dòng)周期；

m1—支點(diǎn)下擺擺長總質(zhì)量；

m2—支點(diǎn)上擺擺長總質(zhì)量；

L1—支點(diǎn)下擺擺長；

L2—支點(diǎn)上擺擺長；

g—重力加速度。

由式（1）可以看出，將重錘上移使L2增大，則T增大。要增大阻尼時(shí)間，即增大擺動(dòng)周期T，就需將重錘上移一定距離。

（2） 雙擺的校正

其中：T—擺動(dòng)周期；

L—支點(diǎn)到重錘的距離；

g—重力加速度。

由式（2）可以看出，調(diào)整阻尼時(shí)間，即為調(diào)整擺動(dòng)周期T，T隨距離L的變化而變化。當(dāng)L增大，T增大，即為阻尼時(shí)間增大。因此要增大阻尼時(shí)間，就要使重錘向下移動(dòng)一定距離。但要注意，調(diào)整時(shí)擺桿上的兩個(gè)重錘應(yīng)同時(shí)移動(dòng)，使兩個(gè)重錘始終處于同一水平位置上。

5 結(jié)語

介紹了GB/T 1730—2007《色漆和清漆 擺桿阻尼試驗(yàn)》中3種阻尼試驗(yàn)儀的工作原理及校準(zhǔn)原理，并探討了試驗(yàn)時(shí)的影響因素及注意事項(xiàng)，對深入理解標(biāo)準(zhǔn)，及減少試驗(yàn)誤差起到一定的作用。