鄭洪連, 楊宇華, 顧 強(qiáng), 劉朝霞, 殷 俊

(常州檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證研究院,江蘇 常州 213164)

隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快,地板在各種場(chǎng)所的應(yīng)用愈加廣泛,地板性能的優(yōu)劣也越來越受到關(guān)注。表面耐磨性能直接影響產(chǎn)品的使用壽命,是地板產(chǎn)品重要的物理性能之一。地板表面耐磨性能大體分為三種檢測(cè)方法,即:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 34440—2017《硬質(zhì)聚氯乙烯地板》[1]中落砂法、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 2716—2016《聚氯乙烯片材飾面復(fù)合地板》[2]中200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 3303—2022《石木塑復(fù)合地板》[3]中500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法。落砂法是通過穩(wěn)定的落砂和磨輪的共同作用對(duì)地板進(jìn)行磨耗,從而計(jì)算出每100轉(zhuǎn)后的地板體積損耗量,評(píng)價(jià)方式是通過這個(gè)體積損耗量的值進(jìn)行耐磨等級(jí)的評(píng)價(jià);200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法主要通過砂紙對(duì)地板進(jìn)行一定圈數(shù)的磨耗,以出現(xiàn)一定規(guī)定范圍內(nèi)的表面損傷時(shí)的磨耗圈數(shù)作為耐磨性能評(píng)價(jià)結(jié)果,200轉(zhuǎn)換砂紙;500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法也是通過砂紙對(duì)地板進(jìn)行一定圈數(shù)的磨耗,以出現(xiàn)一定規(guī)定范圍內(nèi)的表面損傷時(shí)的磨耗圈數(shù)作為耐磨性能評(píng)價(jià)結(jié)果,500轉(zhuǎn)換砂紙。采用不同的試驗(yàn)方法對(duì)地板進(jìn)行耐磨性能試驗(yàn),會(huì)得到不同形式的結(jié)果和評(píng)價(jià),這幾種方法的差異也備受矚目。

筆者選取了不同規(guī)格的石塑地板產(chǎn)品分別按落砂法、500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法、200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法進(jìn)行試驗(yàn),記錄了樣品信息以及不同耐磨性能試驗(yàn)的結(jié)果、等級(jí)評(píng)定等,著重分析了三種表面耐磨性能試驗(yàn)的相互關(guān)系,旨在為實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)材料是從江蘇省各建材市場(chǎng)上購(gòu)買或生產(chǎn)企業(yè)提供的10種不同耐磨等級(jí)的石塑地板樣品,每種樣品按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制成尺寸為100 mm×100 mm的試件數(shù)塊。試驗(yàn)設(shè)備主要有:恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī),型號(hào)為ETH-080,量程為溫度范圍0～100 ℃,相對(duì)濕度30%～95%,精度為溫度±2℃,相對(duì)濕度±5%,巨孚儀器蘇州有限公司生產(chǎn);電子天平,型號(hào)為AL204-IC,量程為0～210 g,精度為0.000 1 g;滾動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī),型號(hào)為MGL-50B ,精度為±2 r/min、±0.2 N,濟(jì)南蘭博時(shí)代測(cè)試技術(shù)有限公司生產(chǎn);落砂耐磨儀,型號(hào)為GX-LS510,東莞市廣信科技有限公司生產(chǎn);P180粒度的砂紙,上海現(xiàn)代環(huán)境有限公司生產(chǎn);標(biāo)準(zhǔn)鋅板,TABER S-34;金剛砂等。

1.2 試驗(yàn)方法

落砂法:試驗(yàn)前,將試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下狀態(tài)調(diào)節(jié)至恒重,24 h質(zhì)量變化小于0.002 g,即認(rèn)為到達(dá)恒重。進(jìn)行耐磨層密度測(cè)試,用地板上取下的耐磨層試件,用浸漬法進(jìn)行密度測(cè)定,從而得到石塑地板耐磨層的密度值。分別稱重實(shí)驗(yàn)用10組共30個(gè)試件,記為試件初始質(zhì)量m0,精確至0.1 mg。將試件固定在試驗(yàn)臺(tái)上,再將兩個(gè)磨輪放置在試件上,施加9.8±0.1 N負(fù)荷,并將吸塵器放置在試件上方。在容器中放滿磨料,打開落砂管,磨料下落速度為21±3 g/min。在試驗(yàn)中應(yīng)及時(shí)添加磨料,保證試驗(yàn)正常進(jìn)行。將試件進(jìn)行 5 000轉(zhuǎn)耐磨試驗(yàn),若第一個(gè)試件在5 000轉(zhuǎn)之前耐磨層被磨穿,將其廢棄,測(cè)試另外兩個(gè)試件,每200轉(zhuǎn)暫停試驗(yàn),取下試件,用干燥和柔軟的布輕輕擦去試件表面的顆粒,將試件稱重,精確至0.1 mg。繼續(xù)磨至2 000轉(zhuǎn)或耐磨層被磨穿停止試驗(yàn)。分別對(duì)10組樣品進(jìn)行試驗(yàn),計(jì)算每個(gè)樣品耐磨100轉(zhuǎn)后試件體積損失Fv。

500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法:將試件和砂紙置于溫度23±2 ℃,相對(duì)濕度50%±5%的恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)處理72 h。用脫脂紗布將試件表面擦凈,并將其等分為4個(gè)象限。將試件裝飾面向上安裝在磨耗試驗(yàn)機(jī)上,并將研磨輪安裝在支架上,施加在研磨輪上的外力為4.9±0.2 N,每磨耗500轉(zhuǎn)更換一次砂紙。記錄試件在3個(gè)象限的裝飾花紋都出現(xiàn)破損,且破損面積均不少于0.6 mm2時(shí)的磨耗轉(zhuǎn)數(shù),精確至100轉(zhuǎn)。

200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法:每磨耗200轉(zhuǎn)更換一次砂紙,其余同500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法。

將試驗(yàn)材料鋸制成100 mm×100 mm大小的3組試件,其中A組采用落砂法、B組采用500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法、C組采用200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果處理如表1所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種試驗(yàn)方法試驗(yàn)結(jié)果

采用三種試驗(yàn)方法進(jìn)行表面耐磨試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

2.2 檢測(cè)結(jié)果分析

從三種試驗(yàn)方法的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出,耐磨層厚度越大,500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法和200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法的耐磨轉(zhuǎn)數(shù)均越高。耐磨層厚度相同時(shí),落砂法的體積損失值越低,500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法和200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法的耐磨轉(zhuǎn)數(shù)均越高。體積損失值的大小與500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法和200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法的耐磨轉(zhuǎn)數(shù)無相關(guān)性。

從圖1可以看出,200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法耐磨轉(zhuǎn)數(shù)和500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法耐磨轉(zhuǎn)數(shù)自然對(duì)數(shù)之間存在一定的線性相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)R2為0.967 4。

圖1 200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法耐磨轉(zhuǎn)數(shù)和500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法耐磨轉(zhuǎn)數(shù)自然對(duì)數(shù)的相關(guān)性

落砂法的原理是由持續(xù)的落砂、磨輪與旋轉(zhuǎn)著的試件共同造成地板的磨耗過程,通過耐磨前后的質(zhì)量損失,結(jié)合耐磨層本身的密度以及旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)來計(jì)算出一定圈數(shù)后的體積損耗量,根據(jù)這個(gè)量的大小來評(píng)定該地板的耐磨性能,而判定耐磨性能的方式分為T級(jí)、P級(jí)、M級(jí)、F級(jí),T級(jí)是最好等級(jí),代表了耐磨性能好。這種實(shí)驗(yàn)方法通過地板本身旋轉(zhuǎn)、施加磨耗的主體磨輪的滾動(dòng)摩擦、以及下落作用在磨輪和地板表面的砂料的共同作用,來模擬地板在日常使用中由于各類摩擦,并夾帶沙粒產(chǎn)生磨耗的情況,通過計(jì)算出地板的體積損失,可以看出地板耐磨層的磨耗性好壞,有利于發(fā)現(xiàn)在改性過程中性能的變化趨勢(shì),具有研究意義。落砂法每次試驗(yàn)要消耗大量金剛砂,金剛砂不能循環(huán)利用,飄落的金剛砂對(duì)試驗(yàn)環(huán)境有一定影響。不同設(shè)備因金剛砂下落速度及落到試件上的范圍不同可能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定影響。

磨耗法為由一對(duì)粘附砂布的研磨輪與旋轉(zhuǎn)著的試件摩擦,觀察摩擦過程中地板表面耐磨層的破壞情況,將整個(gè)地板的耐磨層表面劃分為均等的四個(gè)象限,當(dāng)耐磨層的任意三個(gè)象限經(jīng)過一定圈數(shù)額磨耗后露出基材時(shí)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù),即體現(xiàn)了該地板的耐磨性能,根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)的多少評(píng)估耐磨性程度。磨耗法實(shí)際體現(xiàn)通過磨耗后表面因?yàn)槟ズ膿p失的情況,對(duì)評(píng)價(jià)產(chǎn)品性能具有實(shí)際意義。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

(1)耐磨層厚度相同時(shí),落砂法的體積損失值越低,500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法和200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法的耐磨轉(zhuǎn)數(shù)均越高。

(2)200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法耐磨轉(zhuǎn)數(shù)和500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法耐磨轉(zhuǎn)數(shù)自然對(duì)數(shù)之間存在一定的現(xiàn)行相關(guān)性,測(cè)定系數(shù)R2為0.967 4。

3.2 建議

(1)與500轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法相比,200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法用時(shí)很短,大大提高了試驗(yàn)效率,加上浸漬紙層壓木質(zhì)地板國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中采用200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法,建議采用200轉(zhuǎn)換砂紙磨耗法測(cè)定石塑地板的耐磨性能。

(2)落砂法每次試驗(yàn)要消耗大量金剛砂,金剛砂不能循環(huán)利用,飄落的金剛砂對(duì)試驗(yàn)環(huán)境有一定影響。金剛砂下落速度及落到試件上的范圍對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定影響。采用落砂法測(cè)定石塑地板的耐磨性能,建議多進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)或能力驗(yàn)證。