几种地板产品表面耐磨性能测试方法的比较分析

郑洪连, 杨宇华, 顾 强, 刘朝霞, 殷 俊

(常州检验检测标准认证研究院,江苏 常州 213164)

随着我国现代化进程的不断加快,地板在各种场所的应用愈加广泛,地板性能的优劣也越来越受到关注。表面耐磨性能直接影响产品的使用寿命,是地板产品重要的物理性能之一。地板表面耐磨性能大体分为三种检测方法,即:国家标准GB/T 34440—2017《硬质聚氯乙烯地板》[1]中落砂法、行业标准LY/T 2716—2016《聚氯乙烯片材饰面复合地板》[2]中200转换砂纸磨耗法和行业标准LY/T 3303—2022《石木塑复合地板》[3]中500转换砂纸磨耗法。落砂法是通过稳定的落砂和磨轮的共同作用对地板进行磨耗,从而计算出每100转后的地板体积损耗量,评价方式是通过这个体积损耗量的值进行耐磨等级的评价;200转换砂纸磨耗法主要通过砂纸对地板进行一定圈数的磨耗,以出现一定规定范围内的表面损伤时的磨耗圈数作为耐磨性能评价结果,200转换砂纸;500转换砂纸磨耗法也是通过砂纸对地板进行一定圈数的磨耗,以出现一定规定范围内的表面损伤时的磨耗圈数作为耐磨性能评价结果,500转换砂纸。采用不同的试验方法对地板进行耐磨性能试验,会得到不同形式的结果和评价,这几种方法的差异也备受瞩目。

笔者选取了不同规格的石塑地板产品分别按落砂法、500转换砂纸磨耗法、200转换砂纸磨耗法进行试验,记录了样品信息以及不同耐磨性能试验的结果、等级评定等,着重分析了三种表面耐磨性能试验的相互关系,旨在为实验室的试验和标准的修订提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验设备

试验材料是从江苏省各建材市场上购买或生产企业提供的10种不同耐磨等级的石塑地板样品,每种样品按标准规定制成尺寸为100 mm×100 mm的试件数块。试验设备主要有:恒温恒湿试验机,型号为ETH-080,量程为温度范围0～100 ℃,相对湿度30%～95%,精度为温度±2℃,相对湿度±5%,巨孚仪器苏州有限公司生产;电子天平,型号为AL204-IC,量程为0～210 g,精度为0.000 1 g;滚动磨损试验机,型号为MGL-50B ,精度为±2 r/min、±0.2 N,济南兰博时代测试技术有限公司生产;落砂耐磨仪,型号为GX-LS510,东莞市广信科技有限公司生产;P180粒度的砂纸,上海现代环境有限公司生产;标准锌板,TABER S-34;金刚砂等。

1.2 试验方法

落砂法:试验前,将试件在标准试验条件下状态调节至恒重,24 h质量变化小于0.002 g,即认为到达恒重。进行耐磨层密度测试,用地板上取下的耐磨层试件,用浸渍法进行密度测定,从而得到石塑地板耐磨层的密度值。分别称重实验用10组共30个试件,记为试件初始质量m0,精确至0.1 mg。将试件固定在试验台上,再将两个磨轮放置在试件上,施加9.8±0.1 N负荷,并将吸尘器放置在试件上方。在容器中放满磨料,打开落砂管,磨料下落速度为21±3 g/min。在试验中应及时添加磨料,保证试验正常进行。将试件进行 5 000转耐磨试验,若第一个试件在5 000转之前耐磨层被磨穿,将其废弃,测试另外两个试件,每200转暂停试验,取下试件,用干燥和柔软的布轻轻擦去试件表面的颗粒,将试件称重,精确至0.1 mg。继续磨至2 000转或耐磨层被磨穿停止试验。分别对10组样品进行试验,计算每个样品耐磨100转后试件体积损失Fv。

500转换砂纸磨耗法:将试件和砂纸置于温度23±2 ℃,相对湿度50%±5%的恒温恒湿试验机处理72 h。用脱脂纱布将试件表面擦净,并将其等分为4个象限。将试件装饰面向上安装在磨耗试验机上,并将研磨轮安装在支架上,施加在研磨轮上的外力为4.9±0.2 N,每磨耗500转更换一次砂纸。记录试件在3个象限的装饰花纹都出现破损,且破损面积均不少于0.6 mm2时的磨耗转数,精确至100转。

200转换砂纸磨耗法:每磨耗200转更换一次砂纸,其余同500转换砂纸磨耗法。

将试验材料锯制成100 mm×100 mm大小的3组试件,其中A组采用落砂法、B组采用500转换砂纸磨耗法、C组采用200转换砂纸磨耗法进行试验。试验结果处理如表1所示。

2 结果与分析

2.1 三种试验方法试验结果

采用三种试验方法进行表面耐磨试验的试验数据如表1所示。

2.2 检测结果分析

从三种试验方法的试验数据结果可以看出,耐磨层厚度越大,500转换砂纸磨耗法和200转换砂纸磨耗法的耐磨转数均越高。耐磨层厚度相同时,落砂法的体积损失值越低,500转换砂纸磨耗法和200转换砂纸磨耗法的耐磨转数均越高。体积损失值的大小与500转换砂纸磨耗法和200转换砂纸磨耗法的耐磨转数无相关性。

从图1可以看出,200转换砂纸磨耗法耐磨转数和500转换砂纸磨耗法耐磨转数自然对数之间存在一定的线性相关性,相关系数R2为0.967 4。

图1 200转换砂纸磨耗法耐磨转数和500转换砂纸磨耗法耐磨转数自然对数的相关性

落砂法的原理是由持续的落砂、磨轮与旋转着的试件共同造成地板的磨耗过程,通过耐磨前后的质量损失,结合耐磨层本身的密度以及旋转的圈数来计算出一定圈数后的体积损耗量,根据这个量的大小来评定该地板的耐磨性能,而判定耐磨性能的方式分为T级、P级、M级、F级,T级是最好等级,代表了耐磨性能好。这种实验方法通过地板本身旋转、施加磨耗的主体磨轮的滚动摩擦、以及下落作用在磨轮和地板表面的砂料的共同作用,来模拟地板在日常使用中由于各类摩擦,并夹带沙粒产生磨耗的情况,通过计算出地板的体积损失,可以看出地板耐磨层的磨耗性好坏,有利于发现在改性过程中性能的变化趋势,具有研究意义。落砂法每次试验要消耗大量金刚砂,金刚砂不能循环利用,飘落的金刚砂对试验环境有一定影响。不同设备因金刚砂下落速度及落到试件上的范围不同可能对试验结果有一定影响。

磨耗法为由一对粘附砂布的研磨轮与旋转着的试件摩擦,观察摩擦过程中地板表面耐磨层的破坏情况,将整个地板的耐磨层表面划分为均等的四个象限,当耐磨层的任意三个象限经过一定圈数额磨耗后露出基材时的旋转圈数,即体现了该地板的耐磨性能,根据转数的多少评估耐磨性程度。磨耗法实际体现通过磨耗后表面因为磨耗损失的情况,对评价产品性能具有实际意义。

3 结论与建议

3.1 结论

(1)耐磨层厚度相同时,落砂法的体积损失值越低,500转换砂纸磨耗法和200转换砂纸磨耗法的耐磨转数均越高。

(2)200转换砂纸磨耗法耐磨转数和500转换砂纸磨耗法耐磨转数自然对数之间存在一定的现行相关性,测定系数R2为0.967 4。

3.2 建议

(1)与500转换砂纸磨耗法相比,200转换砂纸磨耗法用时很短,大大提高了试验效率,加上浸渍纸层压木质地板国际标准中采用200转换砂纸磨耗法,建议采用200转换砂纸磨耗法测定石塑地板的耐磨性能。

(2)落砂法每次试验要消耗大量金刚砂,金刚砂不能循环利用,飘落的金刚砂对试验环境有一定影响。金刚砂下落速度及落到试件上的范围对试验结果有一定影响。采用落砂法测定石塑地板的耐磨性能,建议多进行实验室间比对或能力验证。