Phép thử băng dính ASTM D3359

Phép thử băng dính ASTM D3359

Những điểm chính

• ASTM D3359 đánh giá độ bám dính bằng cách rạch xuyên qua lớp phủ rồi bóc băng dính nhạy áp khỏi bề mặt. Phép thử nhanh, mang tính định tính và phụ thuộc vào cách người thực hiện rạch, dán và bóc.
• Phương pháp A (rạch chữ X) dùng cho hiện trường và lớp phủ dày hơn; phương pháp B (rạch ô lưới) dùng trong phòng thí nghiệm và cho màng mỏng dưới khoảng 125 µm (5 mils).
• Loại băng dính là một phần của phương pháp. Băng 3M Scotch 610 được quy định ban đầu đã ngừng sản xuất, và kết quả thu được với các loại băng khác nhau không thể so sánh với nhau.
• Kết quả 5B chỉ chứng tỏ lớp phủ chịu được loại băng này vào thời điểm thử. Kết quả đó không nói lên độ bền lâu dài, vì vậy cần kết hợp với các phép thử mài mòn, độ ẩm hoặc lão hóa độ bám dính.

Phép thử băng dính ASTM D3359

ASTM D3359, Phương pháp thử tiêu chuẩn để đánh giá độ bám dính bằng phép thử băng dính, là quy trình đánh giá mức độ bám của màng phủ lên vật liệu nền: rạch xuyên qua màng phủ, dán rồi bóc băng dính nhạy áp trên các đường rạch, sau đó đánh giá lượng lớp phủ bị bóc theo thang từ 0 đến 5. Tiêu chuẩn này ban đầu được viết cho sơn trên kim loại nhưng được ngành nhựa sử dụng rộng rãi như phép kiểm tra thường ngày đối với mực in, lớp phủ và lớp hoàn thiện trang trí trên chi tiết đúc và màng, chủ yếu vì chỉ cần một lưỡi dao, một thước kẻ, một cuộn băng dính và một bảng chuẩn tham chiếu.

Sự phổ biến ấy cũng chính là điểm yếu của phép thử. Phép thử mang tính định tính, việc rạch và bóc đều làm bằng tay, và bản thân băng dính là một biến số không được kiểm soát nếu không được quy định và ghi lại. Khi hiểu rõ điều đó, đây là công cụ sàng lọc rất tốt; còn nếu dùng làm tiêu chí đạt/không đạt mà không nêu rõ loại băng và phương pháp, nó sẽ dẫn đến những tranh cãi giữa nhà cung cấp và khách hàng mà không bên nào thắng được.

Hai phương pháp

Phương pháp A: rạch chữ X

Thực hiện hai đường rạch dài khoảng 40 mm xuyên qua lớp phủ đến tận vật liệu nền, giao nhau gần điểm giữa với góc từ 30 đến 45 độ. Băng dính được dán lên điểm giao, miết phẳng rồi bóc ra. Kết quả được đánh giá từ 5A (không bong tróc hay bị bóc) xuống 0A (bị bóc vượt quá vùng chữ X). Phương pháp A dành cho lớp phủ dày hơn khoảng 125 µm (5 mils) và cho sử dụng tại hiện trường, nơi việc rạch một ô lưới chính xác là không thực tế.

Phương pháp B: rạch ô lưới

Rạch sáu hoặc mười một đường song song theo mỗi hướng để tạo thành lưới các ô vuông nhỏ. Khoảng cách giữa các đường rạch phụ thuộc vào độ dày màng khô: 1 mm đối với màng đến khoảng 50 µm (2 mils) và 2 mm đối với màng từ 50 đến 125 µm. Lớp phủ dày hơn 125 µm nên được thử bằng phương pháp A. Sau khi bóc băng dính, ô lưới được kiểm tra và đánh giá như sau:

Chi tiết quy trình làm thay đổi kết quả

• Đường rạch phải chạm tới vật liệu nền. Lưỡi dao cùn hoặc đường rạch nông làm lớp phủ vẫn liền mạch bên dưới ô lưới và khiến điểm đánh giá bị phóng đại. Trên nhựa, sai sót ngược lại cũng quan trọng: rạch quá sâu vào vật liệu nền mềm tạo ra ứng suất và gây nứt, không liên quan gì đến độ bám dính.
• Dán băng dính. Băng được đặt chính giữa các đường rạch, miết bằng ngón tay rồi chà mạnh bằng cục tẩy đầu bút chì hoặc vật tương tự để bảo đảm tiếp xúc hoàn toàn. Không khí bị kẹt hoặc vùng chưa được chà sẽ làm lực bóc yếu và cho kết quả đạt giả.
• Thời gian chờ và cách bóc. Tiêu chuẩn yêu cầu bóc băng trong một khoảng thời gian ngắn sau khi dán (khoảng 90 giây), giật nhanh ngược lại chính nó với góc càng gần 180 độ càng tốt. Bóc chậm hoặc góc thấp làm giảm ứng suất tác dụng lên lớp phủ và cũng làm điểm đánh giá bị phóng đại.
• Kiểm tra. Điểm đánh giá được xác định bằng cách so sánh với các hình minh họa tham chiếu trong tiêu chuẩn dưới ánh sáng tốt, và lý tưởng nhất là do người thực hiện không biết mẫu nào là mẫu nào.
• Báo cáo. Ghi rõ phương pháp, độ dày màng khô, nhãn hiệu và sản phẩm băng dính, số lần lặp và điểm đánh giá của từng lần. Kết quả đánh giá mà không nêu loại băng đi kèm là chưa đầy đủ.

Chọn loại băng nào: 3M 610, 600 hay 810

Các phiên bản trước của tiêu chuẩn nêu tên một sản phẩm cụ thể: 3M Scotch 610, băng nhạy áp bán trong suốt rộng 25 mm. Khi 3M ngừng sản xuất 610, Permacel P-99 trở thành sản phẩm thay thế được dùng rộng rãi và lần lượt được tham chiếu; loại này nay cũng không còn được sản xuất. Các phiên bản D3359 hiện hành không còn gắn phương pháp với một sản phẩm duy nhất. Loại băng do các bên thỏa thuận và được ghi cùng kết quả, và tiêu chuẩn nêu rõ rằng lực bám dính khác nhau giữa các loại băng nên kết quả thu được với các loại băng khác nhau không thể so sánh.

Trên thực tế, ba loại băng chiếm phần lớn những gì các phòng thí nghiệm thực sự sử dụng:

• 3M Scotch 600, băng đa dụng trong, bóng, là lựa chọn phổ biến hiện nay cho công việc D3359 chính thức và thường là loại mạnh nhất trong ba loại.
• 3M Scotch Magic 810, loại băng mờ "vô hình" có trên mọi bàn làm việc, được dùng rộng rãi cho các phép kiểm tra sơ bộ độ bám dính của mực in trên dây chuyền sản xuất. Độ bám dính của nó thường thấp hơn 600, nên lớp phủ đạt với 810 chưa chắc đã đạt với 600.
• Loại 610 đã ngừng sản xuất vẫn xuất hiện trong các quy cách và hướng dẫn công việc cũ. Quy cách nào yêu cầu 610 cần được cập nhật để nêu một loại băng có thể mua được, kèm dữ liệu tương quan nếu muốn tiếp tục sử dụng kết quả lịch sử.

Vấn đề không phải là một loại băng nào đó là đúng. Mà là loại băng là một thông số thử nghiệm, giống hệt khoảng cách rạch, và kết quả chỉ có ý nghĩa khi đi kèm với nó.

Áp dụng D3359 cho nhựa và mực in

Trên chi tiết đúc và màng, phép thử băng dính thường là phép kiểm tra tiền xử lý không kém gì kiểm tra lớp phủ. Chi tiết đạt 0B hoặc 1B với cả ô vuông bị bóc sạch khỏi vật liệu nền có vấn đề ở bề mặt tiếp xúc: năng lượng bề mặt thấp, nhiễm bẩn, chất chống dính khuôn, phụ gia di trú hoặc lớp biên yếu. Đó là lỗi bám dính, và cách khắc phục nằm ở khâu trước, tức tiền xử lý bề mặt hoặc làm sạch, chứ không nằm ở mực in. Ngược lại, hiện tượng bong tróc chỉ giới hạn ở mép rạch và điểm giao cho thấy màng giòn hoặc quá cứng bị phá hủy nội kết tại điểm tập trung ứng suất do lưỡi dao tạo ra. Sự khác biệt giữa phá hủy bám dính và phá hủy nội kết được trình bày trong hướng dẫn của chúng tôi về lý do mối dán keo trên nhựa bị hỏng.

Có thêm hai điểm áp dụng cho nhựa in. Thứ nhất, mực in thường được thử ngay sau khi in, rồi thử lại sau khi đóng rắn hoàn toàn và sau khi tiếp xúc môi trường, vì mực đóng rắn bằng UV và mực hai thành phần tiếp tục tăng hoặc mất độ bám dính trong nhiều giờ đến nhiều ngày. Thứ hai, đối với bao bì mềm in, ASTM F2252 mô tả quy trình băng dính được viết riêng cho mực trên vật liệu nền mềm và thường là tài liệu tham chiếu phù hợp hơn. Khi cần một con số thay vì điểm đánh giá, phép thử độ bám dính kéo đứt theo ASTM D4541 hoặc mẫu cắt trượt chồng mép sẽ thay thế phép thử băng dính; các ưu nhược điểm được thảo luận trong Kỹ thuật đo độ bám dính và độ bền mài mòn của lớp phủ và mực in.

Diễn giải kết quả

Quy cách sản xuất đối với mực in và lớp phủ trang trí trên nhựa thường yêu cầu 4B trở lên, và mong đợi 5B trên các bề mặt được tiền xử lý tốt. Hãy coi điểm đánh giá là phép sàng lọc: 5B hôm nay cho biết lớp phủ đang bám tốt, với loại băng này, ở nhiệt độ này. Nó không cho biết điều gì xảy ra sau 500 giờ trong môi trường ẩm, một chu kỳ máy rửa bát hay một năm trong nội thất ô tô. Hãy kết hợp phép thử băng dính với các phép thử mài mòn, hóa chất và môi trường mà ứng dụng thực tế phải chịu, và sử dụng nó trong giai đoạn phát triển để so sánh song song các phương pháp tiền xử lý, nơi tốc độ của nó là một ưu điểm thực sự.

Thuật ngữ và tài liệu liên quan

• Kỹ thuật đo độ bám dính và độ bền mài mòn của lớp phủ và mực in
• Năng lượng bề mặt
• Góc tiếp xúc
• Lỗi mối dán keo trên nhựa
• In phun trên nhựa

Ứng dụng trong sản xuất

The Sabreen Group cung cấp hỗ trợ kỹ thuật độc lập về độ bám dính của mực in và lớp phủ trên nhựa, từ lựa chọn phương pháp tiền xử lý đến quy định phương pháp thử và phân tích hư hỏng. Nếu quý khách đang soạn quy cách độ bám dính, đánh giá một phương pháp tiền xử lý hoặc điều tra lỗi phát sinh ngoài thực địa, đội ngũ dịch vụ kỹ thuật của chúng tôi có thể hỗ trợ. Liên hệ với chúng tôi để trao đổi về ứng dụng của quý khách.

Câu hỏi thường gặp

Phép thử băng dính ASTM D3359 là gì?

Đây là phương pháp tiêu chuẩn để đánh giá độ bám dính của lớp phủ bằng cách rạch xuyên qua lớp phủ đến vật liệu nền, dán băng dính nhạy áp lên các đường rạch, bóc băng ra và đánh giá lượng lớp phủ bị bóc theo thang từ 0 đến 5. Phép thử nhanh, mang tính định tính và được dùng rộng rãi cho mực in và lớp phủ trên nhựa.

ASTM D3359 quy định dùng loại băng nào?

Trước đây là 3M Scotch 610, sau đó là Permacel P-99, cả hai nay đều đã ngừng sản xuất. Các phiên bản hiện hành yêu cầu các bên thỏa thuận một loại băng và ghi cùng kết quả, vì độ bám dính khác nhau giữa các loại băng và kết quả không thể so sánh giữa chúng. 3M 600 là lựa chọn chính thức phổ biến; băng Magic 810 thường dùng cho các phép kiểm tra sơ bộ.

Phương pháp A và phương pháp B khác nhau như thế nào?

Phương pháp A dùng một đường rạch chữ X và dành cho sử dụng tại hiện trường và lớp phủ dày hơn khoảng 125 µm. Phương pháp B dùng ô lưới với khoảng cách 1 mm hoặc 2 mm và dành cho thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đối với màng mỏng hơn.

Điểm 5B có nghĩa là gì?

Không có lớp phủ nào bị bóc và mép các đường rạch hoàn toàn nhẵn. 4B cho phép các mảnh vảy nhỏ bong ra tại các điểm giao, dưới 5% diện tích ô lưới. Hầu hết quy cách sản xuất đối với mực in trên nhựa yêu cầu 4B trở lên.

Chỉ phép thử băng dính có đủ để đánh giá đạt mực in hoặc lớp phủ không?

Không. Phép thử chỉ xác nhận độ bám dính tại thời điểm thử với một loại băng. Độ bền đối với mài mòn, hóa chất, độ ẩm và nhiệt phải được thử riêng, và khi cần giá trị định lượng thì dùng phương pháp kéo đứt hoặc cắt trượt chồng mép.

---