聚氯乙烯電氣膠粘帶的性能測試標準及產(chǎn)品規范
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(zhù)重闡述了各類(lèi)標準在測試粘合力、腐蝕性、耐燃性、耐溫性及標準實(shí)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)的國際國內產(chǎn)品規范。

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(diǎn)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(chēng)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(diǎn)，其伸長(cháng)率一般為150～300％，因而在使用過(guò)程中極易與不規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(chǎng)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(xiàn)的連接纏繞、絕緣保護，電氣設備的制造，電氣線(xiàn)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。據中國膠粘劑工業(yè)協(xié)會(huì )的調查，我國電氣膠粘帶的生產(chǎn)及銷(xiāo)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(chǎng)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(lái)，隨著(zhù)國際貿易的增多，業(yè)內人士經(jīng)常為不能了解各國之間的標準而感到棘手。在國際進(jìn)出口業(yè)務(wù)中，雙方常常為技術(shù)指標的溝通浪費不少時(shí)間與精力。我國目前已制訂的相關(guān)標準，還不能滿(mǎn)足生產(chǎn)與貿易的需要。已經(jīng)制訂的18個(gè)壓敏膠粘帶標準在國際上尚缺乏權威性。在這種情況下，這些少量的標準不為業(yè)內人士所熟悉，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(zhù)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(xué)會(huì ))、CSA(加拿大標準協(xié)會(huì ))、PSTC(美國壓敏帶協(xié)會(huì ))、UL公司及中國標準化委員會(huì )等組織發(fā)布的有關(guān)測試標準及產(chǎn)品規范。對這些標準之間存在的差異進(jìn)行了比較，以利于推動(dòng)中國壓敏膠粘帶標準化工作的進(jìn)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重評價(jià)膠粘帶不同的性能指標。通常，評價(jià)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(jià)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(jiàn)的性能指標以及測試這些性能的各類(lèi)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(lèi)標準中形式各不相同。在IEC、UL、CSA及ASTM標準體系中，一個(gè)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(huì )(PSTC)的標準則不同。每一個(gè)標準只規定某一項性能的測試方法。另一方面，各類(lèi)標準所側重的測試項目也不完全一樣，其中IEC 60454—2和ASTM D1000中規定的測試方法*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量較少，只有9個(gè)標準[7～15]。UL—510標準中的各項性能測試方法，大多數采用的是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(guān)內容上存在的差異。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別。下面著(zhù)重討論各類(lèi)標準在測試腐蝕性、粘合力、燃燒性、耐熱性時(shí)，各標準之間存在的差異。由于實(shí)驗時(shí)的溫濕度對試驗結果有著(zhù)重要影響，因此對各類(lèi)標準中規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果有十分明顯的影響，尤其是在測試粘合力時(shí)，這種影響不能忽視。上述標準人多數規定標準溫度都為23±2℃，只有ASTM D1000和UL—510規定的標準溫度為23±1℃。UL—510、ASTM D1000(仲裁測試時(shí))和PSTC標準規定的相對濕度為(50±2)％。IEC 60454—2及ASTM D1000(常規測試時(shí))規定為(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(lèi)標準規定的樣品處理調節時(shí)間也不相同。IEC60454—2、PSTC標準、GB/T 7752及GB／T 14517規定測試前樣品卷必須在標準條件下放置24小時(shí)以上。中國其他標準則規定樣品膠帶在標準條件下調節2小時(shí)，UL—510和C22.2No．197規定樣品膠帶在標準條件下處理至平衡，而未規定具體時(shí)間。ASTM D1000則規定，常規測試時(shí)，樣品卷在20～25℃下處理24小時(shí)以上。進(jìn)行仲裁測試時(shí)，樣品卷必須在23±1℃卜處理24小時(shí)以上。ASTM D1000、UL—510及C22.2No.197還規定測試試樣必須在標準條件下處理1小時(shí)。

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(shí)大多數與導體直接相接觸，因此腐蝕性是電氣膠粘帶十分重要的性能指標。大多數標準對此項性能都有要求。IEC 60454—2標準中提供了六種評價(jià)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(méi)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產(chǎn)品規范的要求而定。上述幾種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。目測法雖沒(méi)有準確的目標值，但實(shí)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(gè)指標常常由于較低而未作規定。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(jià)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(jiàn)，不論哪類(lèi)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(shí)的剝離速率基本相同或相近。除我國GB/T 2792所規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(shí)，除了IEC標準規定的壓輥滾壓速度較快之外(1000～1200毫米/分)，其他標準規定的滾壓速度均為300毫米/分，但各個(gè)標準規定的滾壓次數卻相差較大。GB／T 2792規定的滾壓次數*多，為來(lái)回三次，其次是IEC 60454—2，來(lái)回兩次。ASTM D1000、UL—510、C22.2****97和PSTC—1[5]均規定來(lái)回滾壓一次。樣件制備完成后，在標準環(huán)境下存放的時(shí)間各標準規定也不一致。PSTC—1要求樣件制備完成后必須在1分鐘內測試。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未規定表面粗糙度的數據，只規定用P280耐水砂紙打磨。

六種標準中差別*大的是壓輥滾壓次數及樣件制備完成后的存放時(shí)間。這些實(shí)驗條件的差別是造成各種標準的測試結果無(wú)法比較的重要原因。隨著(zhù)世界貿易的不斷加強，人們已經(jīng)開(kāi)始意識到這一點(diǎn)。在PSTC舉辦的第三屆世界壓敏膠粘帶大會(huì )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(來(lái)回)：2次

·壓輥質(zhì)量：2.04千克 ·樣件放置時(shí)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(jiàn)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，對結果的評價(jià)也有差異。ASTMD 1000、C22.2 ****97和PSTC—57[5]采用的是水平燃燒法。它是以膠帶連續燃燒的時(shí)間長(cháng)短，作為比較耐燃性的依據。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果，也只能判定膠帶是否阻燃：并無(wú)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(jià)結果卻不同。GB／T 15903根據燃燒長(cháng)度，將膠帶的耐燃性分為四個(gè)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]規定聚氯乙烯電氣膠帶有四個(gè)低溫級別(0℃、-10℃、-18℃及-33℃)和三個(gè)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(lái)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(jìn)行實(shí)驗。ASTM D3005[18]規定聚氯乙烯電氧膠帶有-7℃和-18℃兩個(gè)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(cháng)率、粘合力及解卷力。ASTM標準中沒(méi)有規定聚氯乙烯電氣膠帶的耐高溫級別。耐高溫性測試方法見(jiàn)ASTM D1000中的97～103條款。CSA標準中則規定聚氯乙烯電氣膠帶有60℃、80℃、90℃和105℃四個(gè)耐高溫級別及0℃、-7C、-10℃、-18℃、-26℃、-33℃等六個(gè)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(jìn)行實(shí)驗。

UL—510規定膠帶只適于-1O℃～80℃的應用場(chǎng)合，是否符合這一要求，按UL—510的第11和第12條款進(jìn)行試驗。PSTC標準及我國標準中沒(méi)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(shí)的比較。對于未提及的性能測試方法并不表示它們在各類(lèi)標準中是相同的，請讀者予以注意。

3 產(chǎn)品規范

各個(gè)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將常見(jiàn)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(zhuān)門(mén)的聚氯乙烯電氣膠粘帶產(chǎn)品規范，IEC60454-3-1[17]、ASTMD3005[18]、ASTMD2301[19]和HG/T 3596[20]。美國壓敏帶協(xié)會(huì )只制定測試方法的標準，而沒(méi)有膠粘帶產(chǎn)品規范的標準。美國UL公司和加拿大標準協(xié)會(huì )則將產(chǎn)品規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(jiàn)，IEC 60454—3—1規定的要求*多，其次是UL-510、ASTM D2301及ASTM 93005。我國HC/T 3596規定的項目*少。從表2可見(jiàn)，IEC 60454—3—1未規定膠帶的標準厚度。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共規定了六種標準類(lèi)型，其中有-7℃和-18℃兩個(gè)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(shí)施UL認證，產(chǎn)品符合UL—510規定的，生產(chǎn)商或經(jīng)銷(xiāo)商有權使用UL標記。加拿大標準協(xié)會(huì )也作CSA認證，只要產(chǎn)品符合C22.2 ****97的規定，生產(chǎn)商在其產(chǎn)品上可使用CSA標記通過(guò)UL或CSA認證的產(chǎn)品可銷(xiāo)往美國、加拿大。銷(xiāo)往歐洲的聚氯乙烯電氣膠粘帶必須通過(guò)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)權威機構檢測，產(chǎn)品符合IEC 60454-3-1的規定，生產(chǎn)商就可有權使用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(jiàn)，我國膠粘劑標準委員會(huì )與外界尚缺乏溝通。從表2可以看出，HG／T 3596規定的指標只有六項，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(shí)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(chǎng)家所標明的厚度±0.025mm或±15％。

(2)標準規范中規定拉伸強度必須大于15牛頓／厘米?？紤]到標準中規定的膠帶厚度(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(jìn)行。

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

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

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