刮擦試驗(yàn)是汽車塑料內(nèi)外飾表面質(zhì)量控制的常規(guī)項(xiàng)目，因汽車內(nèi)外飾塑料零件所處的環(huán)境不同，部位不同，種類不同，形成了各種刮擦測(cè)試方法，塑料制造工業(yè)和汽車工業(yè)都在積極尋找更好的測(cè)試和表征高分子材料的耐刮擦性能的方法。本文主要闡述了五指刮擦實(shí)驗(yàn)法、硬度試驗(yàn)筆刮擦法、網(wǎng)格刮擦實(shí)驗(yàn)法、摩擦色牢度刮擦法等塑料生產(chǎn)廠商及汽車廠商常用的耐刮擦性測(cè)試方法，并闡述了影響測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵技術(shù)因素及評(píng)價(jià)方法。

  1、五指刮擦測(cè)試方法

  五指刮擦試驗(yàn)即以五個(gè)金屬手指狀的刮擦頭在不同載荷下劃過(guò)材料表面形成刮痕，目視比較劃痕的可見度。試驗(yàn)裝備主要包括試驗(yàn)臺(tái)、刮擦桿、刮擦頭、砝碼、驅(qū)動(dòng)五部分。實(shí)驗(yàn)前先將樣品固定在試驗(yàn)臺(tái)上，刮擦桿的一頂端固定碳化鎢制材質(zhì)的高度拋光刮擦頭，直徑為1mm或7mm，刮擦桿另一端固定砝碼，根據(jù)樣品尺寸及測(cè)試需求確定刮擦桿的安裝位置、數(shù)量和負(fù)載，刮擦距離一般設(shè)定為100mm~200mm，刮擦速度為100mm/s。

  測(cè)試完成后，要求在光線充足的環(huán)境下，通常為明亮的北方天空日光或D65標(biāo)準(zhǔn)光源，目測(cè)劃痕，可通過(guò)改變樣品與觀察者的角度使劃傷線以*清晰可見的角度呈現(xiàn)。評(píng)價(jià)時(shí)排除劃痕起點(diǎn)和終點(diǎn)兩端各10%的范圍，即僅取中部80%的范圍為有效評(píng)價(jià)區(qū)域。盡管五指刮擦測(cè)試方法簡(jiǎn)單，仍有一些需要引起注意的事項(xiàng)如：1)樣品表面平整，有效保證各處受力均勻;2)試驗(yàn)開始前將懸空的刮擦頭輕輕放下，否則刮擦頭可能會(huì)在砝碼的作用下在起點(diǎn)處形成凹痕;3)若樣品尺寸小于測(cè)試行程，需要在刮擦頭超出樣品邊緣后及時(shí)將其抬起至懸空狀態(tài)，避免刮擦頭與金屬臺(tái)面接觸而受到損傷。

  2、硬度試驗(yàn)筆刮擦測(cè)試方法

  硬度試驗(yàn)筆主要包括筆桿、彈簧、刮擦頭、壓力調(diào)節(jié)滑塊等，測(cè)試過(guò)程中可更換不同規(guī)格的彈簧達(dá)到所需的壓力范圍，刮擦頭一般為半球形尖端，直徑有1mm，0.75mm，0.5mm等。測(cè)試前安裝符合要求的刮擦頭、彈簧，將壓力調(diào)節(jié)塊定位到要求的壓力刻度，例如10N或其它規(guī)定值，然后手握試驗(yàn)筆垂直于試驗(yàn)樣品表面，將刮擦頭壓入到與筆桿前端口平齊或規(guī)定的深度，在樣品表面劃行一定距離，如100mm。一般采用目視法評(píng)價(jià)樣品表面劃痕，可根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)劃痕進(jìn)行評(píng)級(jí)。硬度試驗(yàn)筆刮擦測(cè)試基本原理同五指刮擦類似，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備更為簡(jiǎn)單，便于攜帶，可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)行快速直接的測(cè)試，同時(shí)可根據(jù)需要設(shè)定任意力值，因此硬度試驗(yàn)筆刮擦法更適合應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量控制，但是該方法也存在不可規(guī)避的缺陷，即手動(dòng)操作過(guò)程中存在人為因素的影響，刮擦速度不可控。

  硬度試驗(yàn)筆刮擦試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法同五指刮擦測(cè)試評(píng)價(jià)方法一致。

  3、網(wǎng)格刮擦測(cè)試方法

  網(wǎng)格刮擦試驗(yàn)是以固定載荷及間距在材料表面劃網(wǎng)格，測(cè)定刮痕處的顏色變化，用發(fā)白程度來(lái)表征材料的耐刮擦性能。目前各材料廠商及汽車廠商廣泛采用儀力信十字形切口試驗(yàn)機(jī)完成材料耐刮擦性能測(cè)試。刮擦頭為球形尖端，直徑1mm，通過(guò)杠桿在刮擦頭上面施加規(guī)定的載荷，如5N、10N、15N、20N等。以北美某汽車公司內(nèi)飾塑料零件耐劃傷測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GMW14688為例說(shuō)明網(wǎng)格刮擦測(cè)試方法：儀器的自動(dòng)引導(dǎo)刮擦頭運(yùn)動(dòng)，速度1000mm/min，劃痕間距2mm，長(zhǎng)度為40mm，一個(gè)方向至少刮擦20道劃痕，之后將樣品旋轉(zhuǎn)90度，在垂直的方向重復(fù)上述過(guò)程，*終形成縱橫交錯(cuò)狀網(wǎng)格痕刮擦。通過(guò)測(cè)色儀測(cè)試劃傷前和劃傷后的L值(L反應(yīng)顏色的深淺)，計(jì)算AL*，AL*值越大說(shuō)明刮擦后顏色發(fā)白越明顯，材料的耐刮擦效果越差。測(cè)試結(jié)果采用儀器測(cè)量法進(jìn)行評(píng)價(jià)更客觀，目前網(wǎng)格刮擦實(shí)驗(yàn)法己得到廣泛的應(yīng)用。

  刮擦頭狀態(tài)及負(fù)載是影響刮擦測(cè)試的關(guān)鍵因素。筆者分別使用新刮擦頭和己使用20000次的刮擦頭對(duì)同一車用聚丙烯塑料進(jìn)行網(wǎng)格刮擦實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明刮擦頭狀態(tài)對(duì)網(wǎng)格刮擦測(cè)試結(jié)果的影響。表1所示是按照標(biāo)準(zhǔn)GMW14688在10N負(fù)載進(jìn)行網(wǎng)格刮擦測(cè)試的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)使用新的刮擦頭時(shí)AL*無(wú)明顯變化，即材料沒(méi)有發(fā)白的現(xiàn)象，但使用20000次的刮擦頭得到的結(jié)果是AL*值明顯偏大，分析原因?yàn)楣尾令^在使用一定次數(shù)后球形尖端摩損嚴(yán)重，尺寸和形狀可能已經(jīng)發(fā)生了變化，不能滿足測(cè)試要求。所以，在測(cè)試過(guò)程中需記錄刮擦頭的使用次數(shù)并及時(shí)檢查刮擦頭的尺寸和形狀，在不能滿足要求時(shí)進(jìn)行更換。

  網(wǎng)格刮擦測(cè)試通過(guò)杠桿方式加載載荷，需要定期調(diào)整杠桿的平衡，更換刮擦頭之后也需要重新調(diào)整杠桿的平衡，保證加載至材料表面的力值符合要求。測(cè)試過(guò)程中需要根據(jù)材料性能選擇合適的載荷，因?yàn)樨?fù)載決定刮擦測(cè)試的嚴(yán)酷等級(jí)，過(guò)大或過(guò)小都不能有效表征材料耐刮擦性能的優(yōu)劣。表2數(shù)據(jù)是同一牌號(hào)車用聚丙烯材料在10N、15N、20N三種負(fù)載下的測(cè)試結(jié)果，由表2可以看出，10N載荷下材料的L基本沒(méi)有變化，材料沒(méi)有發(fā)白的現(xiàn)象，20N負(fù)載時(shí)L由28.47升高至32.39，AL*高達(dá)3.92，材料表面出現(xiàn)明顯發(fā)白現(xiàn)象。由此可知，在進(jìn)行網(wǎng)格刮擦測(cè)試時(shí)選擇合適的載荷非常重要。

  4、摩擦色牢度刮擦測(cè)試方法

  摩擦色牢度測(cè)試是紡織品*基本的色牢度考核指標(biāo)，試驗(yàn)方法是將干摩擦布和濕摩擦布在一定的載荷下與著色紡織品進(jìn)行摩擦，然后參照沾色灰度卡對(duì)摩擦布的沾色程度進(jìn)行評(píng)級(jí)，其中五級(jí)*好，一級(jí)*差。摩擦色牢度測(cè)試方法簡(jiǎn)便，但應(yīng)用范圍日益廣泛，很多汽車廠商將該方法并將其應(yīng)用到塑料制品耐刮擦性能的測(cè)試中，并建立了相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。以法國(guó)某汽車廠商的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)D451010為例對(duì)車用內(nèi)外飾塑料零件的耐刮擦測(cè)試方法進(jìn)行說(shuō)明，具體參數(shù)如表3所示。標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了摩擦頭、載荷、速度等各關(guān)鍵參數(shù)，除干態(tài)摩擦外還規(guī)定了在水、酒精、肥皂水和汽油等液體存在的情況下進(jìn)行的濕態(tài)摩擦色牢度測(cè)試方法，即首先在標(biāo)準(zhǔn)摩擦布上浸漬不同種類的液體再進(jìn)行摩擦色牢度測(cè)試。濕態(tài)摩擦可以更好的模擬塑料零件在受到液體影響時(shí)的摩擦磨損情況，例如蒸餾水濕態(tài)摩擦可模擬雨雪天氣情況下塑料外飾件的耐刮擦性能，肥皂水摩擦可模擬在清洗車輛過(guò)程中塑料零件受到的摩擦磨損情況。濕態(tài)摩擦色牢度測(cè)試法彌補(bǔ)了其他類型耐刮擦測(cè)方法的不足，強(qiáng)化了液體對(duì)材料耐刮擦性能的影響。塑料制品測(cè)試后的評(píng)價(jià)包括兩個(gè)部分，分別是摩擦布的沾色評(píng)級(jí)和材料表面狀態(tài)評(píng)價(jià)，而后者是評(píng)價(jià)的重點(diǎn)內(nèi)容，使用色差計(jì)及光澤度計(jì)測(cè)量材料受試前后顏色變化和光澤度變化，同時(shí)可以采用變色灰卡對(duì)測(cè)試后樣品給予評(píng)級(jí)，五級(jí)*優(yōu)，一級(jí)*差。

  在進(jìn)行濕態(tài)摩擦色牢度刮擦測(cè)試時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照要求取出規(guī)定體積的液體作用于標(biāo)準(zhǔn)摩擦布，對(duì)于酒精、汽油等易揮發(fā)液體，建議將標(biāo)準(zhǔn)摩擦布固定在摩擦頭上之后再進(jìn)行浸漬，避免液體的過(guò)度揮發(fā)影響試驗(yàn)結(jié)果。

  5、其他刮擦測(cè)試方法

  回形針刮擦法，刮擦頭為回形針，樣品尺寸一般為152mmx152mm，負(fù)載為O.75kg，測(cè)試時(shí)將試樣放置在測(cè)試裝置的底板上，4個(gè)邊緣分別與底板平行，釋放裝有載荷的回形針，以穩(wěn)定的速度慢慢拉動(dòng)樣品進(jìn)行刮擦，刮擦痕跡平行于樣品邊緣，滑動(dòng)距離至少為100mm，可用直尺引導(dǎo)樣品以保證刮擦痕與樣品邊緣相平行，同時(shí)可以記錄劃痕距離。完成一個(gè)方向的刮擦后將樣品旋轉(zhuǎn)90度，沿著另一邊緣拉動(dòng)樣品直至4個(gè)方向全部劃完。采用目視法評(píng)價(jià)樣品劃傷程度。

  TABER摩擦試驗(yàn)儀刮擦法，分為直線型往復(fù)刮擦測(cè)試法和圓周型摩擦試驗(yàn)法，可根據(jù)需要配置不同的刮擦頭，并且載荷和速度可調(diào)，整個(gè)測(cè)試過(guò)程設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，測(cè)試的重復(fù)性和再現(xiàn)性較理想。

  結(jié)論

  車用塑料零件的耐刮擦性能的測(cè)試方法眾多，刮擦頭、負(fù)載、樣品與刮擦頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等是決定測(cè)試方法的關(guān)鍵技術(shù)要素，評(píng)價(jià)塑料耐刮擦性的方法分為目視法及儀器測(cè)量法。五指刮擦試驗(yàn)法及硬度試驗(yàn)筆刮擦法測(cè)試原理及評(píng)價(jià)方法相似，五指刮擦試驗(yàn)法儀器化更強(qiáng)，測(cè)試速度可控，試驗(yàn)重復(fù)性和再現(xiàn)性更強(qiáng)，而硬度試驗(yàn)筆刮擦測(cè)試更便捷，適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的快速測(cè)試;網(wǎng)格刮擦實(shí)驗(yàn)法使用電動(dòng)劃格試驗(yàn)儀，整個(gè)測(cè)試過(guò)程儀器自動(dòng)運(yùn)行，形成網(wǎng)格狀刮擦痕跡，使用色差儀測(cè)量材料刮擦后的發(fā)白程度，測(cè)試結(jié)果更為客觀;摩擦色牢度刮擦法將紡織品色牢度測(cè)試成功應(yīng)用到塑料零件耐摩擦測(cè)試中，濕態(tài)摩擦可快速測(cè)定在不同液體存在的情況下塑料零件的耐摩擦性能，彌補(bǔ)了其它耐刮擦測(cè)試方法的不足，可以更好的模擬實(shí)際應(yīng)用。