ISO 4624 – Próba siły przyczepności powłok do podłoża

Jest to najpopularniejsza metoda badania przyczepności powłok. Bardzo często na nowo budowanej konstrukcji zleceniodawca zapisuje taki test w kontrakcie. Z reguły klient w specyfikacji określa kryterium akceptowalności wyników i czasem wymaga mniejszą lub większą ilości klejonych stempli pomiarowych tzw. grzybków w porównaniu z zaleceniami normy.

Metoda odrywowa często nazywana jest pull-off testem, co swoje źródło ma z angielskiej nazwy badania. Test służy do pomiaru adhezji. Badanie jest niszczące więc z reguły wykonuje się je na panelach testowych. Po utwardzeniu się powłoki, przyjęło się że oczekujemy 14 ale najczęściej 21 dni od wymalowania. Naklejamy na powierzchnię stemple pomiarowe, a po utwardzeniu się kleju zrywamy grzybki. W wyniku przeprowadzonego testu odczytujemy wartość w MPa, przy której doszło do zerwania i opisujemy jego rodzaj (określenie najsłabszych sił kohezji i adhezji).

Do badania używamy zrywarki lub innego przyrządu o napędzie mechanicznym, pneumatycznym, ręcznym lub hydraulicznym. Na czym polega badanie? Test polega na równomiernym przyłożeniu siły rozciągającej prostopadle do powierzchni wymalowanej i stopniowym zwiększaniu jej z prędkością nie większą niż 1 MPa/s. Zerwanie stempla powinno przebiec w ciągu 90 s.

Panele testowe przygotowujemy najczęściej na grubych, sztywnych blachach. Czyścimy i malujemy jedną ze stron próbki. Jeśli podłoże jest odkształcające się, to grzybki kleimy współosiowo z dwóch stron panelu lub możemy przygotować powłokę na stemplu. Norma opisuje dokładnie kiedy i w jakich okolicznościach stosujemy te niestandardowe rozwiązanie.

Zazwyczaj stosowane są stemple pomiarowe tzw. grzybki o średnicy 20 mm, należy przykleić 6 sztuk, z jednej strony panela testowego celem otrzymania sześciu badanych układów. Stosować można też średnice 7 mm wtedy przygotowujemy 10 układów. Spotkać można również stemple pomiarowe o średnicy 10 i 14 mm ale norma nie podaje w jakiej ilości je kleić do paneli. Grzybki o średnicy 50 mm są używane przy badaniu betonów i tworzyw sztucznych.

W przypadku gdy zastosowanie najpopularniejszych stempli nie daje efektu zerwania i wychodzimy poza skalę urządzenia (czyli np. 24 MPa dla PosiTector AT-A) zalecana jest zmiana grzybków na mniejsze. Przykładowo grzybki o średnicy 10 mm mają maksymalną siłę zerwania 70 MPa. Stemple naklejamy po całkowitym utwardzeniu systemu powłokowego, w punkcie ze zmierzoną grubością, na powierzchnię czystą i zmatowioną.

Klej należy tak dobrać aby jego właściwości kohezyjne i adhezyjne były lepsze od badanej powłoki ponieważ zerwanie stempli głównie w warstwie kleju unieważnia badanie. Przed zerwaniem, powierzchnię wokół grzybka należy naciąć nożem do podłoża. Najczęściej stosowane są dwuskładnikowe kleje na bazie żywicy epoksydowej lub szybkoschnące cyjanoakrylowe. Należy pamiętać o czasie utwardzenia i czas ten brać również pod uwagę. Klej epoksydowy utwardza się w ciągu 24 godzin, a cyjanoakrylowy po godzinie. Przed zastosowaniem należy jednak zawsze sprawdzić zalecenia producenta.

Interpretacja wyników…o ile spisać wartość zrywu z urządzenia to nie problem, to prawidłowy opis z jakim rodzajem oderwania się spotykamy to często kłopot. Rozróżniamy pęknięcie adhezyjne czyli na granicy dwóch ośrodków np. między powłoką a podłożem oraz pęknięcie kohezyjne w objętości jednego ośrodka np. w warstwie kleju lub powłoki. Opis pęknięć podajemy szacunkowo z zaokrągleniem do 10%. Należy pamiętać, że zerwanie może przebiec w sposób mieszany.

Oznaczenia ośrodków według normy:

• A – podłoże,
• B….N – kolejne warstwy,
• Y – klej,
• Z – stempel pomiarowy.

Rodzaje pęknięć:

• A – oderwanie kohezyjne w podłożu,
• B – oderwanie kohezyjne w pierwszej warstwie (analogicznie C – oderwanie w drugiej warstwie… i N w N-tej warstwie powłoki),
• B/C – oderwanie adhezyjne między pierwszą i drugą warstwą itd.
• -/Y – oderwanie adhezyjne ostatniej powłoki od kleju,
• Y – oderwanie kohezyjne w kleju,
• Y/Z – oderwanie adhezyjne między klejem a stemplem pomiarowym.

Przykładowe typy zerwań

Jak podaje norma, jeśli stosujemy grzybki o średnicy 20 mm, to wyciągamy średnią arytmetyczną z sześciu pomiarów zadanych przez normę. Dla opisanych pęknięć również wyciągamy średnią arytmetyczną.

Dla rozjaśnienia zagadnienia, poniżej umieszczona jest fotorelacja z przeprowadzonego badania na podłożu sztywnym z zastosowaniem jednego stempla pomiarowego. Użyty został jednoskładnikowy, szybkoschnący klej cyjanoaktylowy. Testowany był trójwarstwowy system powłokowy.

Uśredniony rezultat pomiarów dla badanej próbki:

1. naprężenie rozciągające 12,1 MPa
2. rodzaj oderwania 82% D; 10% Y/Z; 8% Y

Kryterium akceptowalności wyników z reguły określa zleceniodawca w specyfikacji. Przyjmuje się jednak, że osiągnięcie wyniku 2 MPa, to powłoka dobrze przylegająca.

Po co prowadzić takie badanie i jakie informacje za sobą niesie? Test pozwala określić najsłabsze punkty systemu powłokowego. Przy słabych wynikach wskazuje warstwy, przy których można coś poprawić np. warunki nakładania i utwardzania lub czystość przy aplikacji tego samego systemu malarskiego w produkcji seryjnej. Może podpowiedzieć gdzie szukać popełnionych błędów przy nakładaniu badanego wymalowania. Dobre wyniki, zadane przez klienta mogą być potwierdzeniem odpowiednio dobranych produktów i dobrze wykonanych prac przy aplikacji systemu antykorozyjnego.

Uwaga! Należy pamiętać, że w czasie badania na próbkę działają siły rozciągające natomiast przy stosowaniu metod nacięciowych (siatki nacięć wg ISO 2407 czy nacięcia krzyżowego wg ISO 16276-2) powłoka poddawana jest ekspozycji na siły ścinające. Efekty badania przyczepności jednego systemu malarskiego dwoma metodami mogą dawać różne efekty.