幾種地板產品表面耐磨性能測試方法的比較分析

鄭洪連, 楊宇華, 顧 強, 劉朝霞, 殷 俊

(常州檢驗檢測標準認證研究院,江蘇 常州 213164)

隨著我國現代化進程的不斷加快,地板在各種場所的應用愈加廣泛,地板性能的優劣也越來越受到關注。表面耐磨性能直接影響產品的使用壽命,是地板產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方法,即:國家標準GB/T 34440—2017《硬質聚氯乙烯地板》[1]中落砂法、行業標準LY/T 2716—2016《聚氯乙烯片材飾面復合地板》[2]中200轉換砂紙磨耗法和行業標準LY/T 3303—2022《石木塑復合地板》[3]中500轉換砂紙磨耗法。落砂法是通過穩定的落砂和磨輪的共同作用對地板進行磨耗,從而計算出每100轉后的地板體積損耗量,評價方式是通過這個體積損耗量的值進行耐磨等級的評價;200轉換砂紙磨耗法主要通過砂紙對地板進行一定圈數的磨耗,以出現一定規定范圍內的表面損傷時的磨耗圈數作為耐磨性能評價結果,200轉換砂紙;500轉換砂紙磨耗法也是通過砂紙對地板進行一定圈數的磨耗,以出現一定規定范圍內的表面損傷時的磨耗圈數作為耐磨性能評價結果,500轉換砂紙。采用不同的試驗方法對地板進行耐磨性能試驗,會得到不同形式的結果和評價,這幾種方法的差異也備受矚目。

筆者選取了不同規格的石塑地板產品分別按落砂法、500轉換砂紙磨耗法、200轉換砂紙磨耗法進行試驗,記錄了樣品信息以及不同耐磨性能試驗的結果、等級評定等,著重分析了三種表面耐磨性能試驗的相互關系,旨在為實驗室的試驗和標準的修訂提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設備

試驗材料是從江蘇省各建材市場上購買或生產企業提供的10種不同耐磨等級的石塑地板樣品,每種樣品按標準規定制成尺寸為100 mm×100 mm的試件數塊。試驗設備主要有:恒溫恒濕試驗機,型號為ETH-080,量程為溫度范圍0～100 ℃,相對濕度30%～95%,精度為溫度±2℃,相對濕度±5%,巨孚儀器蘇州有限公司生產;電子天平,型號為AL204-IC,量程為0～210 g,精度為0.000 1 g;滾動磨損試驗機,型號為MGL-50B ,精度為±2 r/min、±0.2 N,濟南蘭博時代測試技術有限公司生產;落砂耐磨儀,型號為GX-LS510,東莞市廣信科技有限公司生產;P180粒度的砂紙,上?，F代環境有限公司生產;標準鋅板,TABER S-34;金剛砂等。

1.2 試驗方法

落砂法:試驗前,將試件在標準試驗條件下狀態調節至恒重,24 h質量變化小于0.002 g,即認為到達恒重。進行耐磨層密度測試,用地板上取下的耐磨層試件,用浸漬法進行密度測定,從而得到石塑地板耐磨層的密度值。分別稱重實驗用10組共30個試件,記為試件初始質量m0,精確至0.1 mg。將試件固定在試驗臺上,再將兩個磨輪放置在試件上,施加9.8±0.1 N負荷,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。在試驗中應及時添加磨料,保證試驗正常進行。將試件進行 5 000轉耐磨試驗,若第一個試件在5 000轉之前耐磨層被磨穿,將其廢棄,測試另外兩個試件,每200轉暫停試驗,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。繼續磨至2 000轉或耐磨層被磨穿停止試驗。分別對10組樣品進行試驗,計算每個樣品耐磨100轉后試件體積損失Fv。

500轉換砂紙磨耗法:將試件和砂紙置于溫度23±2 ℃,相對濕度50%±5%的恒溫恒濕試驗機處理72 h。用脫脂紗布將試件表面擦凈,并將其等分為4個象限。將試件裝飾面向上安裝在磨耗試驗機上,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轉更換一次砂紙。記錄試件在3個象限的裝飾花紋都出現破損,且破損面積均不少于0.6 mm2時的磨耗轉數,精確至100轉。

200轉換砂紙磨耗法:每磨耗200轉更換一次砂紙,其余同500轉換砂紙磨耗法。

將試驗材料鋸制成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轉換砂紙磨耗法、C組采用200轉換砂紙磨耗法進行試驗。試驗結果處理如表1所示。

2 結果與分析

2.1 三種試驗方法試驗結果

采用三種試驗方法進行表面耐磨試驗的試驗數據如表1所示。

2.2 檢測結果分析

從三種試驗方法的試驗數據結果可以看出,耐磨層厚度越大,500轉換砂紙磨耗法和200轉換砂紙磨耗法的耐磨轉數均越高。耐磨層厚度相同時,落砂法的體積損失值越低,500轉換砂紙磨耗法和200轉換砂紙磨耗法的耐磨轉數均越高。體積損失值的大小與500轉換砂紙磨耗法和200轉換砂紙磨耗法的耐磨轉數無相關性。

從圖1可以看出,200轉換砂紙磨耗法耐磨轉數和500轉換砂紙磨耗法耐磨轉數自然對數之間存在一定的線性相關性,相關系數R2為0.967 4。

圖1 200轉換砂紙磨耗法耐磨轉數和500轉換砂紙磨耗法耐磨轉數自然對數的相關性

落砂法的原理是由持續的落砂、磨輪與旋轉著的試件共同造成地板的磨耗過程,通過耐磨前后的質量損失,結合耐磨層本身的密度以及旋轉的圈數來計算出一定圈數后的體積損耗量,根據這個量的大小來評定該地板的耐磨性能,而判定耐磨性能的方式分為T級、P級、M級、F級,T級是最好等級,代表了耐磨性能好。這種實驗方法通過地板本身旋轉、施加磨耗的主體磨輪的滾動摩擦、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,并夾帶沙粒產生磨耗的情況,通過計算出地板的體積損失,可以看出地板耐磨層的磨耗性好壞,有利于發現在改性過程中性能的變化趨勢,具有研究意義。落砂法每次試驗要消耗大量金剛砂,金剛砂不能循環利用,飄落的金剛砂對試驗環境有一定影響。不同設備因金剛砂下落速度及落到試件上的范圍不同可能對試驗結果有一定影響。

磨耗法為由一對粘附砂布的研磨輪與旋轉著的試件摩擦,觀察摩擦過程中地板表面耐磨層的破壞情況,將整個地板的耐磨層表面劃分為均等的四個象限,當耐磨層的任意三個象限經過一定圈數額磨耗后露出基材時的旋轉圈數,即體現了該地板的耐磨性能,根據轉數的多少評估耐磨性程度。磨耗法實際體現通過磨耗后表面因為磨耗損失的情況,對評價產品性能具有實際意義。

3 結論與建議

3.1 結論

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

(2)200轉換砂紙磨耗法耐磨轉數和500轉換砂紙磨耗法耐磨轉數自然對數之間存在一定的現行相關性,測定系數R2為0.967 4。

3.2 建議

(1)與500轉換砂紙磨耗法相比,200轉換砂紙磨耗法用時很短,大大提高了試驗效率,加上浸漬紙層壓木質地板國際標準中采用200轉換砂紙磨耗法,建議采用200轉換砂紙磨耗法測定石塑地板的耐磨性能。

(2)落砂法每次試驗要消耗大量金剛砂,金剛砂不能循環利用,飄落的金剛砂對試驗環境有一定影響。金剛砂下落速度及落到試件上的范圍對試驗結果有一定影響。采用落砂法測定石塑地板的耐磨性能,建議多進行實驗室間比對或能力驗證。