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汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法解析

2017-10-07 11:48:49
由 chinates 发表

背景技术
[0002] 近年来随着人们对汽车品质要求的不断提高,汽车塑料内外饰件的耐刮擦性也逐渐提上日程。而要有效地开展相关的工作,就需要统一的标准来衡量。如果汽车公司的检测部门没有相关的测试仪器与统一的测试标准,就无法有效地检测耐刮擦性能的好坏,常常需要委外测试,周期较长,造成公司内部工作效率低,所以需要建立合适的检测汽车塑料内外饰件的耐刮擦性能的试验方法。

[0003] 国内目前并无汽车塑料内外饰件耐刮擦相关的专利和标准,世界上也还没有形成统一的汽车塑料内外饰件的耐刮擦性能的测试方法,但国外各大汽车生产商为满足耐刮擦工作要求都有自己的测试标准,总结现有的测试方案大概有三种:1、借用涂料、油漆附着力、纺织物色牢度等测试方法;2、采用五指刮擦测试仪模拟实际划伤形式,再使用显微镜测试划痕的宽度;3、采用十字 划格仪器模拟实际划伤形式,再使用分光测色计测试样品刮擦前后的色差变化。

[0004] 然而,上述三种测试方案均存在不足:1、关于第一种测试方法:涂料、油漆附着力主要针对涂覆物,但涂层厚度较薄,纺织物色牢度测试偏重耐磨测试,上述借用的测试方法都不适合用于对汽车塑料内外饰件的耐刮擦性能进行测试;2、关于第二种测试方法:汽车消费者比较关注目视感觉,测试划痕宽度并不能有效地表征目视效果,往往存在相同的划痕宽度,而目视效果相差较大的现象;3、关于第三种测试方法:实际的汽车塑料内外饰件的刮伤形式大部分比较随意,划痕十分稀疏,而此方法制得细密网格状划痕,模拟实际划伤的仿真性较差;且划痕间距较小,划痕之间的相互影响较大,不利于分光测色计进行测试,不利于测试的稳定性,另外,由于网格细密,刮擦行程较长,对刮指的损伤严重,并且测试成本较高。

发明内容

[0005] 本发明旨在解决现有的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中测试划痕宽度的测试方法并不能有效地表征目视效果,而采用十字划格仪器模拟实际划伤形式,划痕之间的相互影响较大,不利于分光测色计进行测试,不利于测试的稳定性,并且测试成本较高的技术问题。

[0006] 为了解决上述技术问题,本发明提供一种汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法,包括下述步骤:

步骤1:提供汽车塑料内外饰件样板;

步骤2:使用五指刮擦测试仪对所述汽车塑料内外饰件样板进行刮擦操作,在所述汽车塑料内外饰件样板的表面刮擦出垂直交叉点;步骤3:采用分光测试计测试以汽车塑料内外饰件样板的垂直交叉点为中心的区域,得出以所述垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的色差值,所述色差值的大小表征汽车塑料内外饰件的耐刮擦性能。

[0007] 在所述的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中,每种汽车塑料内外饰件产品每批次随机选取m块作为汽车塑料内外饰件样板进行测试,m的取值为1-10。

[0008] 在所述的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中,所述汽车塑料内外饰件样板为符合五指刮擦测试仪、分光测试计检测平台要求尺寸的汽车塑料内外饰件样板;所述汽车塑料内外饰件样板为平滑样板、纹路样板或者图案样板。

[0009] 在所述的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中,采用五指刮擦测试仪在所述汽车塑料内外饰件样板上刮擦出包括η个垂直交叉点的刮痕网格,η的取值大于等于9,相邻2个垂直交叉点之间的间距大于8_。

[0010] 在所述的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中,相邻2个垂直交叉点之间的间距为8-22mm。

[0011] 在所述的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中,所述五指刮擦测试仪的每根刮指的载荷相同,为10±0.5N或5±0.5N;刮擦速度为100±5mm/s。

[0012] 在所述的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中,在步骤2中,使用五指刮擦测试仪对所述汽车塑料内外饰件样板进行刮擦操作时,选择五指刮擦测试仪的五个刮指中的至少二个 进行刮擦操作。

[0013] 在所述的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中,采用分光测色计测试单个样板的以η个垂直交叉点为中心的区域,得出单个样板上η个以垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的色差值Λ L1、A L2…Λ Ln,然后计算单个样板的平均色差值Λ L, Λ L的大小表征单个样板的耐刮擦性。

[0014] 在所述的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中,每种汽车塑料内外饰件产品每批次随机选取m块作为汽车塑料内外饰件样板进行测试,m的取值为1-10 ;采用分光测色计分别测试m个样板,分别得出m个样板上以η个垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的平均色差值AL,计算m个样板的平均色差值ΛL' ,AL'的大小表征该批次汽车塑料内外饰件产品的耐刮擦性。

[0015] 在所述的汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法中,所述测试方法在实验室环境内进行,温度为23 ± 2°C,湿度为50%± 5%,所述汽车塑料内外饰件样板在刮擦前、刮擦后静置16小时以上。

[0016] 本发明的测试方法采用五指刮擦测试仪对所述汽车塑料内外饰件样板进行刮擦操作,在所述汽车塑料内外饰件样板的表面刮擦出垂直交叉点,得到具有合理划痕间距的划痕网格,模拟汽车内外饰件的刮擦过程;然后采用分光测试计测试以汽车塑料内外饰件样板的垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的色差值,本发明的测试方法是针对汽车塑料内外饰件开发的耐刮擦测试方法,通过测试色差变化,能够更有效地表征目视效果,并且具有高仿真性及测试的稳定性,相较于现有的十字划格法,保证了合理的划痕间距(8mm以上,优选8mm-22mm),模拟实际划伤的仿真性较强,划痕之间的相互影响较小,能够更准确地反映样板的耐刮擦性,另外,刮擦行程较短,对刮指的损伤较轻微,并且测试成本较低。具体实施方式

[0017] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

[0018] 本领域的技术人员知道,日系、美系车则多采用五指刮擦测试仪,测试划痕宽度(例如:GMNA GMN3943测试方法);欧系车多采用十字划格仪器,测试色差变化(例如:GMW14688测试方法)。五指刮擦测试仪是基于以下汽车标准设计(福特BN 108-13;通用GMN3943;戴姆勒克莱斯勒LP-463DD-18-01),由美国Taber公司生产,通常具有五个刮指,五指刮擦测试仪广泛用于汽车行业,主要用于检测汽车内外饰件中平滑、纹路塑料内外饰件的耐磨性;其包括台架、安装在台架上的气动的检测平台和五根独立轴杆的刮指(可根据需要更换不同的重量和可选择的刮指),测试时,将测试样品固定在气动的检测平台上?’五根独立轴杆的刮指恒定垂直作用在测试样品表面,刮指安装在台架上,操作人员可通过台架使选定的刮指固定在垂直测试样品表面的平衡位置,从而使宽度不规则的样品也可进行测试,通过操作刮指对样品进行刮擦操作。然而,现有的采用五指刮擦测试仪的测试方法,是采用五指刮擦测试仪在样品表面刮擦出五条划痕,模拟实际划伤形式,再使用显微镜测试划痕的宽度,测试划痕宽度能够较为有效的表征耐磨性,但是并不能有效地表征目视效果,往往存在相同的划痕宽度,而目视效果相差较大的现象。而在本发明中,则是采用五指刮擦测试仪中的 至少二个刮指在样板表面先刮擦出至少两条第一划痕,然后垂直于所述第一划痕再刮擦出至少两条第二划痕,从而在所述汽车塑料内外饰件样板的表面刮擦出垂直交叉点,可重复进行刮擦,以在所述汽车塑料内外饰件样板上刮擦出包括η个垂直交叉点的刮痕网格。在优选的情况下,η的取值大于等于9,相邻2个垂直交叉点之间的间距大于8mm,由于五指刮擦测试仪相邻二个刮指之间的间距为22mm,为了便于刮擦操作,在更优选的情况下,相邻2个垂直交叉点之间的间距为8-22_。然后再采用分光测试计测试以所述垂直交叉点为中心的区域,得出以所述垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的色差值。

[0019] 相似地,本领域的技术人员知道分光测色计的工作原理,在现有技术中,分光测色计用于对采用十字划格仪器模拟实际划伤形式进行观察。所述分光测色计选用日本柯尼卡美能达型号为CM-2500d的分光测色计,CM-2500d选用SCI测试模式与D65光源,具体测试条件:1、选择的观察角为10° ,光源为日光光源;2、测量面积为8_ (直径),包含镜面反射光,光源发光包括脉冲氙弧灯所有的紫外线成分。在本发明中,采用分光测试计测试以汽车塑料内外饰件样板的垂直交叉点为中心的区域,得出以所述垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的色差值,与现有的十字划格测试法的区别在于,虽然十字划格测试法也测试色差变化,但采用细密划痕(2mm左右),由于分光测色计的测量直径为8mm,十字划格测试法的划痕之间会产生相互影响。本发明在刮擦过程中也采用划痕网格法,但保证了合理的划痕间距(大于8mm,优选8-22mm),可以采用分光测色计测色任意一个以垂直交叉点为中心的区域,模拟实际划伤的仿真性较强,划痕之间的相互影响较小,划痕能更准确地反映样板的耐刮擦性;并且采用五指刮擦测试仪进行刮擦的刮擦行程较短,十字划格仪只包括一个刮指,而采用五指刮擦测试仪可使用二个以上甚至五个刮指,相邻两个刮指之间的距离为22mm,因而对刮指的损伤较轻微,并且,本发明的测试成本较低(五指刮擦测试仪的价格为5-7万,十字划格仪的价格为30-40万)。[0020] 据此,本发明提供了一种汽车塑料内外饰件耐刮擦性能的测试方法,包括下述步骤:步骤1:提供汽车塑料内外饰件样板;具体来说,本领域的技术人员知道汽车塑料内外饰件产品包括通过注塑等工艺成型的塑料产品,例如:车轮盖、仪表盘、面板等;本步骤包括:A、取样:将汽车塑料内外饰件产品制作成符合五指刮擦测试仪、分光测试计检测平台要求尺寸的汽车塑料内外饰件样板,所述汽车塑料内外饰件样板为平滑样板、纹路样板或者图案样板等各种形式的塑料样板。每种汽车塑料内外饰件产品每批次随机选取m块作为汽车塑料内外饰件样板进行测试,m可根据具体的需要进行选择,取样越多则测试结果越趋于真实,但取样越多则耗时越长,在优选的情况下m=l-10 ;B、静置:在刮擦前,将选取好的样板放置在实验室环境中,温度为23±2°C,湿度:50±5%中,静置16小时以上,由于不同的温度和湿度对耐刮擦检测结果有影响,为了满足测试的稳定性,使样品有充足的时间静置在实验室环境下与实验室的温度和湿度达到平衡,同时也可以给部分未充分结晶的注塑件提供充足的结晶时间。

[0021] 步骤2:使用五指刮擦测试仪对所述汽车塑料内外饰件样板进行刮擦操作,在所述汽车塑料内外饰件样板的表面刮擦出垂直交叉点。

[0022] 如前所述,本发明采用的五指刮擦测试仪由美国Taber公司生产,包括台架、安装在台架上的气动的检测平台和五根独立轴杆的刮指。在本发明中,本步骤具体包括:A、调节五指刮擦测试仪的试验参数:根据实际情况选择合适载荷,使每根刮指承受的载荷相同,一般采用10±0.5N或5±0.5N ;调节刮指的刮擦速度,满足100±5mm/s ;B、划网格:将选取的样板(m个)依次固定在检测平台上,调整刮指与样板的相对位置,采用五指刮擦测试仪中的至少二个刮指在样板的表面先刮擦出至少两条第一划痕,然后垂直于所述第一划痕再刮擦出至少两条第二划痕,在样板上刮擦出包括η个垂直交叉点的刮痕网格。η可根据具体的需要进行选择,η值越多则测试结果越趋于稳定、越具有代表性,但垂直交叉点测试越多则耗时越长,一般来说,η的取值大于等于9时,测试结果已具有相对的代表性,因而,优选η的取值大于9。因为,分光测试仪的观察范围的直径为8mm,因而,在优选的情况下,相邻2个垂直交叉点之间的间距大于8mm,由于五指刮擦测试仪相邻二个刮指之间的间距为22mm,为了便于刮擦操作,在更优选的情况下,相邻2个垂直交叉点之间的间距为8-22mm。值得一提的是,为了在所述汽车塑料内外饰件样板上刮擦出所需的包括η个垂直交叉点的刮痕网格,上述刮擦操作根据需要可采用2-5个刮指,并可重复进行,即可以先刮擦出至少两条第一划痕,然后垂直于所述第一划痕再刮擦出至少两条第二划痕,再平行于所述第一划痕再刮擦出至少两条第三划痕,依次进行,相邻两个垂直交叉点之间的间距可以不相同,但需要保证大于8mm,以便于分光测试计进行测试。并且通过分别对m个样板进行刮擦,得到m个具有η个垂直交叉点的刮痕网格的样板。

[0023] 步骤3:采用分光测试计测试以汽车塑料内外饰件样板的垂直交叉点为中心的区域,得出以所述垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的色差值,所述色差值的大小表征汽车塑料内外饰件的耐刮擦性能。

[0024] 如前所述,本发明所采用的分光测色计为日本柯尼卡美能达型号为CM_2500d的分光测色计,CM-2500d选用SCI测试模式与D65光源,具体测试条件:1、选择的观察角为10°,光源为日光光源;2、测量面积为8mm(直径),包含镜面反射光,光源发光包括脉冲氙弧灯所有的紫外线成分。在本发明中,采用分光测试计测试以汽车塑料内外饰件样板的垂直交叉点为中心的区域,得出以所述垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的色差值。

[0025] 具体来说,包括下述步骤:A、静置:将刮擦过的m个样板放置在实验室环境,温度为23±2°C,湿度为50±5%中,静置16小时以上,由于样板上的刮痕在产生后的一段时间内会有因重结晶、形变导致愈合等变化,导致这段时间内的测试值不稳定,经实验验证,静置16h后,划痕较稳定,进而保证测试的稳定性。B、测试色差:采用分光测色计测试刮擦过的单个样板的η个垂直交叉点为中心的区域,得出单个样板上η个以垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的色差值Λ L1、A L2…Λ Ln,对m个样板进行重复操作可得到m组(Λ L1,Δ Ιν..Λ Ln)数据。C、整理数据:计算单个样板内的平均色差值Λ L,即Λ L1^A Ιν..Λ Ln的平均值,,Λ L的大小表征单个样板的耐刮擦性。对m组(Λ L1^A Ιν..Λ Ln)数据进行计算,得到m个样板的平均色差值Λ L' ,AL'的大小表征该批次汽车塑料内外饰件产品的耐刮擦性。

[0026] 需要说明的是,AL、AL'值越小,耐刮擦性能越好。样十字划格法以AL值为2为标准,低于2的刮擦性能较好,高于2的刮擦性能较差(十字划格法);本发明人根据长期的实验结果与目视效果,认为本发明的测试方法的AL、AL'的标准为:AL、AL'值小于1,则说明汽车塑料内外饰件产品的耐刮擦性能较好,Λ L、A U值在1-2之间,说明汽车塑料内外饰件产品的耐刮擦性能中等,Λ L、A L'值高于2,则说明汽车塑料内外饰件产品的耐刮擦性能差。

[0027] 综上所述,本发明采用五指刮擦测试仪刮擦样板得到合理划痕间距的划痕网格(大于8mm,优选为8-22mm),逼真地模拟汽车内外饰件的刮擦过程,然后采用分光测色计测试样板以任意一个以垂直交叉点为中心的区域在刮擦前后的色差变化,模拟目视效果,从而有效地表征 汽车内外饰件耐刮擦性能的优劣,达到了高仿真性、低成本、高效性的工业应用效果,可用来规范与支撑汽车塑料件耐刮擦性能的测试。具有下述特点:1、针对性,本发明是针对汽车塑料内外饰件开发的耐刮擦测试方法;2、有效性,此发明通过测试色差变化,更有效地表征目视效果;3、仿真性,刮擦过程中保证了合理的划痕间距,模拟实际划伤的仿真性较强,并采用模拟目视效果的测试方法;4、低成本,设备及测试成本较低。

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