چسبندگی سامانه های پوششی

چسبندگی سامانه های پوششی

چسبندگی بین پوشش و زیرآیند از جمله مهمترین عوامل تعیین کننده درارزیابیسیستم پوششی برای یک کاربرد خاص است و در هر سامانه پوششی میزان چسبندگی باید متناسب با هدف تعیین شده در اجرای پوشش باشد.

مفهوم و مکانیزم

چسبندگی به روش های نظری و تجربی همیشه مورد مطالعه بوده است و شناخت اصول اولیه چسبندگی از نقطه نظر مولکولی رشد و توسعه یافته است. در سطح مولکولی، عامل چسبندگی بر هم کنش ها الکترومغناطیسی است. از میان این بر هم کنش ها، نیروهای واندروالس عامل مهم چسبندگی محسوب می شوند که البته با زیاد شدن فاصله مولکول ها ضعیف می شوند.

مکانیسم های چسبندگی و عوامل موثر در سامانه های پوششی

چسبندگی مولکولی می تواند تابع عوامل متعددی باشد که برخی از این عوامل می توانند به طور قابل ملاحظه موجب افزایش یا کاهش چسبندگی شوند. برای مثال، آلودگی ها اغلب موجب کاهش چسبندگی در سطح مشترک می شوند. آلودگی ها می توانند گردوغبار، آلودگی های آب و هوایی و برخی مولکول های کوچک باشند که از توده زیرآیند یا پوشش به سطح مشترک مهاجرت می کنند. مولکول های کوچک می توانند سورفکتانت ها، نرم کننده ها یا واکس ها باشند. عوامل چسبندگی را می توان به فرایندهای فیزیکی و شیمیایی تقسیم بندی نمود. فرایندهای فیزیکی می توانند توسط آلودگی ها، زبری سطح، تغییر شکل های الاستیک، غیر الستیک، پلاستیسیتی سطح، ترک ها و غیره تحت تاثیر قرار گیرند.

فرایندهای شیمیایی را پیوندهای شیمیایی نظیر کوالانسی، هیدروژنی، یونی و یا سایر پیوند های شیمیایی تحت تاثیر خود قرار می دهند.شناخت عوامل چسبندگی به بالا بردن دقت اندازه گیری کمک می کنند و لذا می توان کارایی کلی و چسبندگی سامانه های پوششی را اصلاح کرد.چسبندگی به زیرآیند ها و لایه های مختلف در سامانه های چندلایه از جمله مهمترین عوامل در تمام سامانه های پوششی محسوب می شود.

تست های چسبندگی رنگ و پوشش

تست های چسبندگی در صنایع رنگ و پوشش اغلب برای ارزیابی پیوند رنگ ویاپوششبرسطح رنگ آمیزی شده(Substrate)انجام می شود.روش های مختلف این تستبه شرح ذیل می‌باشد.

• اندازه گیری چسبندگی به روش نوارچسب

روشی برای تعیین مقاومت رنگ ها و پوشش با استفاده از یک ابزار برای برش به صورت یک الگویمشبکاست.با این روش می توان آزمون چسبندگی را در سریع ترین زمان انجام داد. در هنگام تست یک سیستم چند لایه، تعیین مقاومت در برابر جداسازی لایه های متفاوت از یکدیگر می تواند اندازه گیری شود.

این تست به دو روش انجام می‌شود1-روش آزمون (A ) X-cut-Test 2- روش آزمون (B) Cross-cut Test

 

1-1 روش آزمون (A ) X-cut-Test

در این روش آزمون یک برش به شکل X بر روی فیلم پوشش ایجاد می شود و سپس با نوار چسب حساس،بر روی محل برش فشار اعمال می شود و سپس با برداشتن نوار چسب با سرعت و به سمت اپراتور و با زاویه ˚180 ، چسبندگی بر اساس مقیاس صفر تا 5 گزارش می شود.

در این روش آزمون دو برش هر کدام به طول 40میلیمتر در روی فیلم ایجاد می شوند که تقریبا از مرکز پنل عبور می کنند و باید زاویه بین دو برش بین˚30 و˚45 باشد.

در سطوح فلزی باید مطمئن شویم برش به سطح رسیده است به این منظور محل برش بررسی می شودکه آیا در محل برش انعکاس نور وجود دارد یا خیر، اگر برش به زیرآیند نرسیده بود، مجددا یک برش X در محل دیگری ایجاد می شود،نباید برش قبلی عمیق‌تر شود،زیرا ممکن است بر روی چسبندگی در طول برشاثرگذارد.

 

درجه بندی مقیاس استحکام و چسبندگی پوشش در روش آزمون X-cut

5A: بدون جداشدگی

4A: پوسته و یا جدا شدگی کم و جزئی یا بلند شدن در طول برش و یا در فصل مشترک برش ها

3A: جداشدگی شکاف طولی یا هر دو شکاف به اندازه 6/1 میلی متر

2A: جداشدگی در طول شکاف طولی یا هر دو شکاف به اندازه 2/3 میلی متر

1A: جداشدگی در بیشتر نواحی برش Xشکل

0A: جداشدگی بیشتر از اطراف سطح برش X شکل

1-2 روش آزمون(B) Cross-cut Test

در این روش الگویی بطور متقاطع از شش یا هفت خط به طور عمود برهم بر سطح فیلم ایجاد می‌شود.پوششهایجداشدهتوسط یک برس نرم برداشته می شود و سپس توسط چسب حساس روی شبکه ایجاد شده،  فشار اعمال شده و سپس چسب با زاویه 180 درجه از روی سطح جدا می شود و چسبندگی بر اساس مقیاس صفر تا 5 گزارش می شود.

در این روش آزمون طول همه برش ها باید 20 میلی مترباشد و با حرکتی یکنواخت و ثابت با فشار کافی به تیغه به صورتیکه برش ها به سطح زیرآیند برسند، برش های متقاطع اجرا گردند.

درجه بندی مقیاس استحکام و چسبندگی پوشش در روش آزمون Cross-cut

ناحیه مربعات ایجاد شده به کمک ذره بین و منبع نور بررسی می گردند و میزان چسبندگی طبق مقیاس‌های زیر درجه بندی میگردد:

 

5B: لبه های برش کاملا صاف هستند و هیچ یک از مربع ها از هم جدا نشده اند.

4B: پوسته‌های کوچکی از پوشش در فصل مشترک برش ها، جدا شده اند و سطح جدا شده از رنگ کمتراز 5% سطح کل رنگ آمیزی شده است.

3B:  پوسته های کوچکی از پوشش در طول لبه ها و در فصل مشترک برش ها جدا شده اند و سطح به میزان 5 تا 15 درصد آسیب دیده است.

2B: پوشش ها در طول لبه و در بعضی مربع ها جدا شده است. سطح به میزان 15 الی 35 درصد آسیب دیده است.

1B: پوشش ها در طول لبه های برش و هم در مربع ها جدا شده است نواحی آسیب دیده به میزان 35 تا 65 درصد است.

0B: جدا شدگی و آسیب دیدگی بیشتر از 1B است.

 

 

• قدرت چسبندگی پوشش ها به روشPULL OFF

به طور کلی در آزمون Pull off يك گيره به طور عمودي و با استفاده از چسب بر سطح پوشش چسبانده مي‌شود و پس از اينكه چسب خشك و يا پخت شد، با استفاده از يك دستگاه نيروي عمودي لازم براي جداكردن گيره از سطح محاسبه مي‌شود. نیروی کششی وارد شده بر روی سطح به صورت کنترل شده افزایش می یابد تا جایی که اتصال گيره و چسب و یا چسب و پوشش و یا از سطح زيرايند جدا شوند، یا اینکه نیروی وارد شده به مقدار تعیین شده رسيده و آزمون متوقف گردد. زمانی که گيره از سطح جدا شد، ظاهر سطح و محدوده قدرت پوششی مشخص می شود. به طور طبیعی شکست (جدا شدگی سطح) به صورت درصد چسبندگی و یا درصد شکست چسبندگی از سطح پوشش و سطح زیرايند بیان می‌شود. آزمون چسبندگی pull off، بر اساس حداکثر میزان قدرت چسبندگی بیان می شود و هم چنین نتایج بدست آمده از طریق دستگاه‌های مختلف متفاوت بوده و قابل مقایسه نمی باشد. در این روش آزمون باسد توجه شود که پس از چسباندن گيره به سطح، با توجه به شرایط محیطی از جمله دما و رطوبت و با توجه به توصیه سازندگان چسب، به اندازه کافی زمان داده شود تا چسب به وضعیت پخت كامل رسيده و کاملا سخت گردد. در هنگام فرایند پخت چسب، بهتر است فشار تماسی ثابتی بر روی گيره اعمال گردد. سیستم گیره های مکانیکی یا مغناطیسی در این مورد به خوبی عمل می کند باید مراقب بود و مطمئن شد که در اثر گذشت زمان، چسب باز نشده و هوا بین مهره اتصال و سطح پوشش وارد نشود.

 

مراجع:

• Yutao Yang, European Coating Journalنشریه انجمن تولیدکنندگان رنگ و رزین، شماره 70
• ASTM D 4541Standard Test Method forPull-Off Strength of Coatings Using Portable Adhesion Testers
• ASTM D 3359Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape Test

تنظیم و اقتباس خبر: ستاره عسگری