聚氯乙烯電氣膠粘帶的性能測試標準及產(chǎn)品規(guī)范
摘要：本文介紹了測試聚氯乙烯電氣膠粘帶性能的有關(guān)標準：UL-510、ASTM D1000、IEC 60454—2、PSTC標準、CSA C22.2 No.197及我國的有關(guān)標準，著重闡述了各類標準在測試粘合力、腐蝕性、耐燃性、耐溫性及標準實驗條件等面存在的差異。本文還介紹了與聚氯乙烯電氣膠粘帶有關(guān)的國際國內(nèi)產(chǎn)品規(guī)范。

詳細分析了我國化工行業(yè)標準HG/T 3596-1999中存在的不足，提出了幾點修改建議。

前 言

電氣絕緣用聚氯乙烯壓敏膠粘帶是一種用途極廣的特種膠粘帶。它又被稱為聚氯乙烯電氣膠粘帶、聚氯乙烯絕緣膠粘帶及聚氯乙烯電工膠粘帶。聚氯乙烯電氣膠粘帶是由0.1mm～0.3mm厚的增塑型聚氯乙烯塑料薄膜(軟質(zhì)聚氯乙烯薄膜)和10～30微米的壓敏膠粘劑組成。聚氯乙烯電氣膠粘帶具有較高的電氣強度和絕緣電阻等電氣性能，其電氣擊穿強度高達60千伏／毫米，體積電阻率高達1×1014Ω·cm。聚氯乙烯電氣膠粘帶還具有柔軟且易拉伸等特點，其伸長率一般為150～300％，因而在使用過程中極易與不規(guī)則表形成良好的粘合。除此之外，它還具有耐酸堿、耐老化、耐寒、耐濕等特性。

聚氯乙烯電工膠粘帶是目前市場上廣為應用的優(yōu)良的絕緣材料。它廣泛應用于交直流電線的連接纏繞、絕緣保護，電氣設(shè)備的制造，電氣線束及電纜的包纏。除了絕緣用途之外，聚氯乙烯電工膠粘帶還可用于包纏、遮蔽、保護等許多其它的用途。據(jù)中國膠粘劑工業(yè)協(xié)會的調(diào)查，我國電氣膠粘帶的生產(chǎn)及銷售量已達1.8億平方米，其中出口約0.6億平方米，而且其市場需求量還在逐年上升，其中絕大部分為聚氯乙烯電氣膠粘帶。

近年來，隨著國際貿(mào)易的增多，業(yè)內(nèi)人士經(jīng)常為不能了解各國之間的標準而感到棘手。在國際進出口業(yè)務中，雙方常常為技術(shù)指標的溝通浪費不少時間與精力。我國目前已制訂的相關(guān)標準，還不能滿足生產(chǎn)與貿(mào)易的需要。已經(jīng)制訂的18個壓敏膠粘帶標準在國際上尚缺乏權(quán)威性。在這種情況下，這些少量的標準不為業(yè)內(nèi)人士所熟悉，更不被國外人士所了解。因此，充分了解與聚氯乙烯電氣膠粘帶有關(guān)的國際標準，對生產(chǎn)、貿(mào)易利標準化工作都是十分有意義的。

作者在另一文中介紹了我國壓敏膠粘帶標準的制定情況[1]。本文著重介紹與聚氯乙烯電氣膠粘帶有關(guān)的有名標準，即IEC(國際電工委)、ASTM(美國材料和檢驗學會)、CSA(加拿大標準協(xié)會)、PSTC(美國壓敏帶協(xié)會)、UL公司及中國標準化委員會等組織發(fā)布的有關(guān)測試標準及產(chǎn)品規(guī)范。對這些標準之間存在的差異進行了比較，以利于推動中國壓敏膠粘帶標準化工作的進程。

2　測試標準

如前所述，聚氯乙烯電氣膠粘帶的用途極為廣泛。各種用途對電氣膠粘帶的性能要求又各不相同，因而對于不同的應用我們必須側(cè)重評價膠粘帶不同的性能指標。通常，評價聚氯乙烯電氣膠粘帶的主要性能指標有：粘合力，電氣強度，阻燃性，拉伸性等。檢測方法對于評價這些性能相當重要。國際上比較有影響的電氣膠粘帶測試標準有：UL-510[2],ASTMD1000[3],IEC60454—2[4]、PSTC系列標準[5]及CSA C22.2No.197[6]。表1列舉了聚氯乙烯電氣膠粘帶常見的性能指標以及測試這些性能的各類標準的條款。

從表1可知，電氣膠粘帶各項性能的測試方法在各類標準中形式各不相同。在IEC、UL、CSA及ASTM標準體系中，一個標準描述了所有指標的測試方法，如IEC60454—2、UL-510、C22.2No.197和ASTM D1000。而中國的標準與美國壓敏帶協(xié)會(PSTC)的標準則不同。每一個標準只規(guī)定某一項性能的測試方法。另一方面，各類標準所側(cè)重的測試項目也不完全一樣，其中IEC 60454—2和ASTM D1000中規(guī)定的測試方法*多。目前，我國的測試標準還不夠完善，適于聚氯乙烯電氣膠粘帶性能測試的標準數(shù)量較少，只有9個標準[7～15]。UL—510標準中的各項性能測試方法，大多數(shù)采用的是ASTM D1000中的方法，但UL—510也有一些特殊的性能指標要求及測試方法，如耐侯性、變形性試驗、儲存試驗等。

上述僅僅是標準之間直觀內(nèi)容上存在的差異。對于同一項指標，不同的標準之間測試方法也可能存在一定的差異，甚至完全不同。如UL-510和C22.2N0.197中都有耐候試驗及變形性試驗，但兩者之間還是有所區(qū)別。下面著重討論各類標準在測試腐蝕性、粘合力、燃燒性、耐熱性時，各標準之間存在的差異。由于實驗時的溫濕度對試驗結(jié)果有著重要影響，因此對各類標準中規(guī)定的標準溫濕度也一并作一比較。

2.1 標準試驗環(huán)境（恒溫恒濕試驗箱）

試驗溫濕度和樣品處理條件對測試結(jié)果有十分明顯的影響，尤其是在測試粘合力時，這種影響不能忽視。上述標準人多數(shù)規(guī)定標準溫度都為23±2℃，只有ASTM D1000和UL—510規(guī)定的標準溫度為23±1℃。UL—510、ASTM D1000(仲裁測試時)和PSTC標準規(guī)定的相對濕度為(50±2)％。IEC 60454—2及ASTM D1000(常規(guī)測試時)規(guī)定為(50±5)％：C22.2 N0.197則為(50±10)％。中國國家標準對標準相對濕度的規(guī)定有兩種，其中測定粘合力的GB/T 2792[10]和測定解卷力的GB／T 4850[15]，標準相對濕度為(65±5)％，其余標準中的相對濕度為(50±5)％。各類標準規(guī)定的樣品處理調(diào)節(jié)時間也不相同。IEC60454—2、PSTC標準、GB/T 7752及GB／T 14517規(guī)定測試前樣品卷必須在標準條件下放置24小時以上。中國其他標準則規(guī)定樣品膠帶在標準條件下調(diào)節(jié)2小時，UL—510和C22.2No．197規(guī)定樣品膠帶在標準條件下處理至平衡，而未規(guī)定具體時間。ASTM D1000則規(guī)定，常規(guī)測試時，樣品卷在20～25℃下處理24小時以上。進行仲裁測試時，樣品卷必須在23±1℃卜處理24小時以上。ASTM D1000、UL—510及C22.2No.197還規(guī)定測試試樣必須在標準條件下處理1小時。

2.2 腐蝕性（拉力試驗機）

由于聚氯乙烯電氣膠粘帶在使用時大多數(shù)與導體直接相接觸，因此腐蝕性是電氣膠粘帶十分重要的性能指標。大多數(shù)標準對此項性能都有要求。IEC 60454—2標準中提供了六種評價電氣膠粘帶腐蝕性的方法。這六種方法是①PH值法；②電導率法；③腐蝕性硫測試法；④絕緣電阻法；⑤拉伸強度法；⑥目測法。UL—510和ASTM D1000采用的是絕緣電阻法。CSA利PSTC標準沒有此項性能的測定方法。我國關(guān)于電氣膠粘帶電解腐蝕試驗的標準為GB／T 15333[8]，采剛的是拉伸強度法。

關(guān)于電氣膠粘帶的腐蝕性，測試方法的選擇依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范的要求而定。上述幾種方法各有其優(yōu)缺點。目測法雖沒有準確的目標值，但實踐證明，這種方法對膠帶中存在的腐蝕性雜質(zhì)*敏感。

2.3 粘合力

通常壓敏膠粘帶需要測試的膠粘性能有粘合力、初粘力和持粘力。對于聚氯乙烯電氣膠粘帶而言，初粘力和持粘力并不是特別重要，這兩個指標常常由于較低而未作規(guī)定。因而一般電氣膠粘帶只測試其粘合力，其中包括對鋼板的粘合力以及對基材的粘合力。由于反映電氣膠粘帶膠粘性能的指標只有粘合力一項，因此評價粘合力的測試方法十分重要。粘合力的大小直接影響膠帶的使用情況。從表1可見，不論哪類標準都有標準的粘合力的測試方法。粘合力的測試標準是壓敏膠粘帶的核心標準之一。各種測定電氣膠粘帶180°剝離粘合力的標準之間多少存在一些差異。其中壓輥的重量、試驗板的材質(zhì)、對試驗板表面處理以及測試時的剝離速率基本相同或相近。除我國GB/T 2792所規(guī)定的標準濕度偏高之外，其它標準中的標準溫濕度基本相同。

在將膠帶樣品粘貼在試樣板上時，除了IEC標準規(guī)定的壓輥滾壓速度較快之外(1000～1200毫米/分)，其他標準規(guī)定的滾壓速度均為300毫米/分，但各個標準規(guī)定的滾壓次數(shù)卻相差較大。GB／T 2792規(guī)定的滾壓次數(shù)*多，為來回三次，其次是IEC 60454—2，來回兩次。ASTM D1000、UL—510、C22.2****97和PSTC—1[5]均規(guī)定來回滾壓一次。樣件制備完成后，在標準環(huán)境下存放的時間各標準規(guī)定也不一致。PSTC—1要求樣件制備完成后必須在1分鐘內(nèi)測試。IEC 60454—2則要求樣件放置5分鐘后測試。ASTM D1000、UL—510及CSA標準則要求樣件放置20分鐘。我國GB／T 2792規(guī)定樣件放置20～40分鐘。

各標準普遍要求試驗板采用302＃及304#不銹鋼板材，只有IEC 60454—2規(guī)定試驗板的材質(zhì)組成不同。對試驗板的表面處理，各標準也基本相同。只有我國GB／T 2792未規(guī)定表面粗糙度的數(shù)據(jù)，只規(guī)定用P280耐水砂紙打磨。

六種標準中差別*大的是壓輥滾壓次數(shù)及樣件制備完成后的存放時間。這些實驗條件的差別是造成各種標準的測試結(jié)果無法比較的重要原因。隨著世界貿(mào)易的不斷加強，人們已經(jīng)開始意識到這一點。在PSTC舉辦的第三屆世界壓敏膠粘帶大會上，3M公司的Jensen.T.B．提出了《壓敏膠粘帶剝離粘合強度測試的國際標準方法》草案[16]。在此草案中，他建議180°剝離粘合力標準測試條件如下：

·樣品寬度：24毫米 ·壓輥滾壓次數(shù)(來回)：2次

·壓輥質(zhì)量：2.04千克 ·樣件放置時間：≤1分鐘

·壓輥表面：橡膠 ·試驗板材質(zhì)：302#或304#不銹鋼

·壓輥滾壓速度：10毫米／秒 ·試驗板表面：ASTM A666

·試驗溫度：23±1℃ ·剝離速度：5毫米／秒

·相對濕度：(50±5)％RH ·報告值：N／1OOmm

2.4 燃燒性能（燃燒試驗機）

阻燃性是阻燃型電氣膠粘帶十分重要的性能指標。電氣膠粘帶燃燒性有三種常見的測試方法：①水平燃燒法；②金屬棒垂直燃燒法；③膠帶懸掛燃燒法。三種方法所需的儀器和操作方法各不相同，對結(jié)果的評價也有差異。ASTMD 1000、C22.2 ****97和PSTC—57[5]采用的是水平燃燒法。它是以膠帶連續(xù)燃燒的時間長短，作為比較耐燃性的依據(jù)。UL-510和IEC 60454—2中的第20項試驗描述的是金屬棒垂直燃燒法。

利用這種方法得出的結(jié)果，也只能判定膠帶是否阻燃：并無阻燃等級之分。我國GB／T15903t”，和IEC 60454-2中的第19項試驗采用的是膠帶懸掛燃燒法。雖然GB/T 15903與IEC 60454-2(19)中的操作和儀器基本相同，但評價結(jié)果卻不同。GB／T 15903根據(jù)燃燒長度，將膠帶的耐燃性分為四個等級，即0級、1級、2級和3級。0級為阻燃，3級為可燃型。IEC 60454-2(19)則是根據(jù)燃燒情況將膠帶分為“不易燃”“白熄”和“可燃”三種級別。

2.5 耐溫性

耐溫性包括耐低溫性利耐高溫性。某些應用對膠帶的耐溫性有嚴格的要求。IEC 60454-3-1[17]規(guī)定聚氯乙烯電氣膠帶有四個低溫級別(0℃、-10℃、-18℃及-33℃)和三個耐高溫級別(60℃、90℃和105℃)。

按IEC 60454-2中的第9及第12項測定膠帶在相應低溫級別下的柔順性、耐電壓性及粘合力來判斷膠帶的耐低溫等級。耐高溫級別則必須按IEC 60454-2中的第21項進行實驗。ASTM D3005[18]規(guī)定聚氯乙烯電氧膠帶有-7℃和-18℃兩個耐低溫級別，按ASTM D1000的37～65條款中的方法測定低溫下的斷裂伸長率、粘合力及解卷力。ASTM標準中沒有規(guī)定聚氯乙烯電氣膠帶的耐高溫級別。耐高溫性測試方法見ASTM D1000中的97～103條款。CSA標準中則規(guī)定聚氯乙烯電氣膠帶有60℃、80℃、90℃和105℃四個耐高溫級別及0℃、-7C、-10℃、-18℃、-26℃、-33℃等六個耐低溫級別。耐高溫及耐低溫級別分別按C22.2 N0.197中的5.7和5.8條款進行實驗。

UL—510規(guī)定膠帶只適于-1O℃～80℃的應用場合，是否符合這一要求，按UL—510的第11和第12條款進行試驗。PSTC標準及我國標準中沒有耐低溫及耐高溫級別的試驗方法。

以上僅僅是幾種標準在測試聚氯乙烯電氣膠帶*重要的幾項性能時的比較。對于未提及的性能測試方法并不表示它們在各類標準中是相同的，請讀者予以注意。

3 產(chǎn)品規(guī)范

各個國家和國際標準對聚氯乙烯電氣膠帶的性能指標都有一定的要求?，F(xiàn)將常見的ASTM、UL、IEC、CSA及我國標準中關(guān)于聚氯乙烯電氣膠粘帶的技術(shù)要求列于表2和表3。IEC、ASTM及我國的標準體系中有專門的聚氯乙烯電氣膠粘帶產(chǎn)品規(guī)范，IEC60454-3-1[17]、ASTMD3005[18]、ASTMD2301[19]和HG/T 3596[20]。美國壓敏帶協(xié)會只制定測試方法的標準，而沒有膠粘帶產(chǎn)品規(guī)范的標準。美國UL公司和加拿大標準協(xié)會則將產(chǎn)品規(guī)范及檢測方法歸入同一標準中，即UL—510和C22.2 N0.197。

從表2和表3可見，IEC 60454—3—1規(guī)定的要求*多，其次是UL-510、ASTM D2301及ASTM 93005。我國HC/T 3596規(guī)定的項目*少。從表2可見，IEC 60454—3—1未規(guī)定膠帶的標準厚度。UL—510和CSA標準則要求厚度必須大于0.15毫米，而美國的標準厚度為0.178毫米、0.216毫米和0.254毫米三種(表3)。ASTM D2301和ASTM D3005共規(guī)定了六種標準類型，其中有-7℃和-18℃兩個耐低溫級別(表3)。如2.5中所述，IEC 60454-3-1和CSA標準中都有產(chǎn)品耐溫級別的規(guī)定，只有我國標準HG／T 3596中對耐溫性一項未作要求。UL公司按UL-510的標準實施UL認證，產(chǎn)品符合UL—510規(guī)定的，生產(chǎn)商或經(jīng)銷商有權(quán)使用UL標記。加拿大標準協(xié)會也作CSA認證，只要產(chǎn)品符合C22.2 ****97的規(guī)定，生產(chǎn)商在其產(chǎn)品上可使用CSA標記通過UL或CSA認證的產(chǎn)品可銷往美國、加拿大。銷往歐洲的聚氯乙烯電氣膠粘帶必須通過CE認證。由于歐共體的成員國采用的都是IEC 60454系列標準，因此，只要經(jīng)權(quán)威機構(gòu)檢測，產(chǎn)品符合IEC 60454-3-1的規(guī)定，生產(chǎn)商就可有權(quán)使用CE標識。

4 我國的產(chǎn)品標準

由于我國的標準化工作滯后，直到1999年，聚氯乙烯電氣膠粘帶的行業(yè)標準HG／T 3596才發(fā)布，這一標準是根據(jù)日本工業(yè)標準JISC 2336—1991制訂的。目前日本己發(fā)布JISC 2336-1999[21]。JIS C2336—1999完全采用了IEC 60454-3-1。日本的JIS C2107—1999[22](電氣絕緣用膠粘帶試驗方法)也采用了IEC 60454-2。由此可見，我國膠粘劑標準委員會與外界尚缺乏溝通。從表2可以看出，HG／T 3596規(guī)定的指標只有六項，因此此標準還不能很好地指導企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量。

就目前的HG／T 3596而言，我認為存在以下值得商榷的地方：

(1)標準以0.2毫米為基本厚度，實際上我國很少使用0.2毫米厚的聚氯乙烯電氣膠帶。顯然，此標準厚度不符合中國國情。我認為IEC 60454-3-1中對厚度的描述值得借鑒。IEC 60454-3-1要求膠帶的厚度為各廠家所標明的厚度±0.025mm或±15％。

(2)標準規(guī)范中規(guī)定拉伸強度必須大于15牛頓／厘米?？紤]到標準中規(guī)定的膠帶厚度(0.2毫米)，則15牛頓／厘米的拉伸強度值太低。

(3)膠帶的耐腐蝕性是聚氯乙烯電氣膠帶十分重要的性能。在標準規(guī)范中應增加對此項性能的要求。此項指標的測試可采用GB／T 15333進行。

(4)聚氯乙烯電氣膠帶有阻燃型和非阻燃型。HG／T 3596對阻燃性未作規(guī)定。規(guī)范中應對阻燃性膠帶的阻燃等級作出規(guī)定。檢測方法為GB／T 15903。

(5)聚氯乙烯電氣膠帶易發(fā)生凸卷現(xiàn)象(望遠鏡現(xiàn)象)。雖然膠帶發(fā)生凸卷后，其物性并未改變，但影響用戶的使用。目前，所有標準對凸卷均未作出具體要求及規(guī)定。尤其是膠帶在運輸及儲存過程中是否會發(fā)生凸卷，尚無標準的判斷方法。建議制定評價聚氯乙烯電氣膠帶潛在凸卷性的標準方法，并在產(chǎn)品規(guī)范中對此項目加以要求。

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