卷钢型氟碳树脂涂层和聚酯涂层耐紫外线性能差异探讨_时巧云

卷钢型氟碳树脂涂层和聚酯涂层耐紫外线性能差异探讨时巧云,徐建明,赵　涛(宝钢股份公司　技术中心,上海　201900)

摘要:试验采用人工加速老化仪,利用其紫外线荧光灯所产生的人工光源,对宝钢股份冷轧厂CM09机组生产的两种不同类型涂层(氟碳树脂、聚酯树脂)的彩色钢板产品进行模拟自然曝晒试验。试验结果表明:照射时间对氟碳涂层的光泽、颜色、附着力影响较小,且不易粉化;而对聚酯涂层的光泽、颜色、粉化影响较大,特别是初期前段的失光、变色、粉化较明显,尤其是对较深颜色的聚酯涂层变色、粉化更明显。氟碳树脂涂层耐紫外线性能明显优于聚酯涂层。 关键词:紫外线;氟碳树脂涂层;聚酯涂层;彩色涂层钢板中图分类号:TF124.8+5　文献标识码:B　文章编号:1008-0716(2002)05-0017-05

DiscussiononDifferenceofUltravioletLightResistancePerformancebetweenFluorocarbonCoatingandPolyesterCoatingonPrecoatedSheetSteel

SHIQiao-yun　XUJian-ming　ZHAOTao(BaosteelTechnicalCenter,ShanghaiChina,201900) Abstract:Bymeansofanaccelerateweathertester,thenaturalexposuresimulatedtestiscarriedforprecoatedsheetsteelwiththetwokindsofcoatingmaterial,fluorocarbonresinandpolyesteron,ontheCM09lineoftheColdRollingPlantatBaosteel.Theresultshowsthattheeffectofirradiationtimeonpropertyofgloss,colour,adhesionandpowderingofthefluorocarbonresincoatingisnotevident.However,thereisanobviouseffectofirradiationtimeonthosepropertiesofpolyestercoating,especiallyattheinitialstageandforthedarkcolourpolyester.Theultravioletlightresistanceperformanceoffluorocar-bonresincoatingisobviouslysuperiortothatofpolyestercoating.KeyWords:Ultravioletlight;Fluorocarbonresincoating;Polyestercoating;PrecoatedSheetSteel

1　前言由氟碳树脂涂料生产的彩色钢板是宝钢CM09机组又一高附加值产品。它与传统的聚酯涂料生产的彩色钢板相比较,不仅具有有机涂层的耐腐蚀性和色彩鲜艳的优点,而且它那独特的强耐紫外线性能是其它类型涂料根本无法与之相媲美的。其较强的耐紫外线性能具体表现在:涂层本身不易失光、变色、粉化、剥离等,在一定程度上满足了用户的需求,彩色钢板被大量用于室外徐建明　高工　1958年生　1991年毕业于东北大学　现从事冶金设备及材料的研究工作　电话　26649343建筑,如屋顶、阳台、车库、冷库、售货亭的面板,通常受到风、雨、日光照射的侵害,特别是太阳光中的紫外线(波长300～400nm),对涂层具有加速氧化分解作用,光照强度越高,光化学反应越快。水和氧也是加速涂层氧化分解的因素,氧不仅会使涂层表面产生氧化分解作用,而且氧溶解水后渗透到涂层内会加速这一氧化分解作用,从而促使彩色钢板表面出现失光、变色、粉化、剥离等涂层老化现象。为了更好地满足用户的需求,现对氟碳树脂涂料和聚酯涂料生产的彩色钢板进行耐紫外线性能对比试验和探究。通常采用自然曝晒的方法考

172002年第5期 宝　钢　技　术 核产品的耐久性,所需试验时间长。而采用美国Q-PANEL公司生产的Q-U-V人工加速老化仪进行模拟自然曝晒试验,所需试验时间较短。采用紫外线荧光灯作为光源进行紫外线照射和照射停止的湿润结露循环试验,其短波长290～310nm的紫外线占光源总能量的85%以上,而且处于310nm以下的紫外线,试样照射面具有太阳光的数倍能量,极易引起彩色钢板表面产生变色、失光、粉化、剥离等涂层老化现象。因此,Q-U-V人工加速老化仪是一种被广泛用于短期性检验室外用涂料耐紫外线性能的老化试验装置。2　试验方法2.1　试样准备挑选板面平整、涂层表面无缺陷、无油污两组试样作为对比试验的研究对象,其试样规格为75mm×150mm,每组平行试样为3块,对比试样情况见表1。表1　对比试样情况Table1　Conditionofcomparisonsamples编号卷号颜色用途及类型11705259白灰外用聚酯21704502浅白外用氟碳树脂31704824深天蓝外用聚酯41707965深天蓝外用氟碳树脂2.2　试验设备耐紫外线试验用的Q-U-V人工加速老化仪,它主要由光源系统、热平衡系统、设定控制系统组成。试验所采用的光源是UVB313型紫外线荧光灯,其发射波长在290～310nm之间。2.3　试验步骤(1)将试样垂直放入箱内试样架上。(2)依照ASTMG53标准要求,对试样进行4h的60℃紫外线照射后,再进行4h的50℃冷凝结露,以8h为一试验周期进行循环试验。在整个试验过程中,每隔1个周期对试样进行上下、左右交替轮换,以避免来自水平方向或垂直方向上的紫外线或温度所引起的不利因素。(3)聚酯涂层试样分别经500h、1000h、1500h光水曝晒,氟碳树脂涂层试样分别经500h、1000h、1500h、2000h光水曝晒后,取出进行光泽、色差、粉化、附着力的测定,测定完毕后重新放入箱内继续进行循环试验,直至试验全部结束。(4)试验结束后,选出其中3#、4#试样进行热

重分析(TGA)和傅立叶变换红外分析(FT-IR),根据这两种树脂所反映的TGA曲线以及成分变化的红外图谱来探究氟碳树脂涂层的优越性所在。

3　检测方法3.1　涂层的光泽测定用日本スガ试验机株式会社生产的型号为UGV-4Dデジタル变角光泽计,按JISZ8741标准要求,对UV人工加速老化试验前后的试样表面进行涂层的光泽度测定。3.2　涂层的色差测定用美国HunterLab公司生产的型号为Hunter-LabUniversal测色仪,按ASTMD2244标准要求,测量条件选用D65光源(自然光光源)、10°视场,运用CIELAB色标系统对UV人工加速老化试验前后的试样表面进行涂层色差值的测定,变色评价按GB/T1766要求进行。3.3　涂层的粉化度测定粉化度的测定按GB/T14826标准要求进行,评定按GB/T1766标准。3.4　涂层的热重分析用美国的PERKIN-ELMER公司生产的7系列热重分析仪进行TG分析,分析测量条件选用以空气为介质,升温速度为10℃/min,升温范围为50～500℃,被测试样重量为10mg左右。分别测量经UV人工加速老化试验前后试样受热影响的稳定性程度。3.5　涂层的组成结构分析用傅立叶变换红外光谱仪测定试样经紫外线照射试验前后的膜层成分变化。

4　结果与讨论4.1　紫外线对涂层光泽的影响紫外线照射时间对涂层光泽的影响见图1。氟碳树脂涂层在整个光水曝晒时期的光泽度下降很少,平均下降率仅为1.45%左右。聚酯涂层在500h初期前段光泽下降明显,平均下降率为80%左右,以后呈平缓下降趋势。

18 宝　钢　技　术 2002年第5期图1　紫外线照射时间对涂层光泽的影响Fig.1　Influenceofirradiationtimewithultravioletraysonthecoatinggloss

4.2　紫外线对涂层颜色的影响紫外线照射时间对涂层颜色变化的影响见图2、图3。在整个光水曝晒阶段中,紫外线照射时间对氟碳树脂涂层颜色变化影响很小,仅在500h初期前段有少许变化,以后始终保持稳定。对聚酯涂层颜色有明显影响,白灰聚酯涂层在500h初期前段有所上升,变色等级为1级,500～1000h阶段呈较稳定阶段,经1000h光水曝晒后色差值、变色等级就明显发生改变,色差值从原先0.79上升为1.63,变色等级从1级上升为2级;深天蓝聚酯涂层每一阶段都在呈上升趋势,且上升趋势明显,色差值从原先1.70、3.32直线上升为6.12,变色等级也在相应增大,从2级、3级上升为4级,肉眼可见明显变色。这在一定程度上反映了聚酯涂层抗紫外线的能力较弱,特别是

图2　紫外线照射时间对涂层色差的影响Fig.2　Influenceofirradiationtimewithultravioletraysonthecoatingchromaticaberration

图3　紫外线照射时间对涂层变色的影响Fig.3　Influenceofirradiationtimewithultravioletraysonthecoatingchromaticchange

颜色较深的聚酯涂层抗紫外线的能力更弱。4.3　紫外线对涂层质量的影响通常而言,涂层的粉化开始,就意味着涂层的质量受到了一定的影响。紫外线照射时间对涂层粉化的影响见图4。

图4　紫外线照射时间对涂层粉化的影响Fig.4　Influenceofirradiationtimewithultravioletraysonthecoatingpulverization

氟碳树脂涂层在整个光水曝晒时期无粉化现象产生,只有浅白色氟碳树脂(2#试样)经1380h光水曝晒后,涂层表面出现了少量微裂及少量泡破损引起的漆膜脱落(锈点),深天蓝氟碳树脂涂层(4#试样)仅在1872h光水曝晒时期后,出现肉眼不易察觉的呈密集型分布的细微裂纹,对涂层外观质量影响较小。微裂是一种发生在涂层表层的比较轻度的裂纹,少量泡破损引起的漆膜脱落(锈点),估计是由于涂层内部含有微量杂质引起。而聚酯涂层在经约500h光水曝晒后,涂层

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