Test taśmowy ASTM D3359

Test taśmowy ASTM D3359

Kluczowe wnioski

• Norma ASTM D3359 ocenia przyczepność przez nacięcie powłoki i oderwanie od niej taśmy samoprzylepnej. Metoda jest szybka, jakościowa i wrażliwa na sposób nacinania, przyklejania i odrywania przez operatora.
• Metoda A (nacięcie w kształcie X) służy do badań terenowych i grubszych powłok; metoda B (siatka nacięć) – do badań laboratoryjnych i cienkich powłok poniżej ok. 125 µm (5 mils).
• Taśma stanowi część metody. Pierwotnie wskazana taśma 3M Scotch 610 została wycofana z produkcji, a wyniki uzyskane przy użyciu różnych taśm nie są porównywalne.
• Ocena 5B dowodzi jedynie, że powłoka wytrzymała test z tą taśmą w danym dniu. Nie mówi nic o trwałości, dlatego należy uzupełnić ją badaniami odporności na ścieranie, wilgoć lub przyczepności po starzeniu.

Test taśmowy ASTM D3359

ASTM D3359 (Standard Test Methods for Rating Adhesion by Tape Test) to procedura oceny przyczepności powłoki do podłoża: przecina się powłokę, przykleja i odrywa taśmę samoprzylepną na nacięciach, a następnie ocenia ilość usuniętej powłoki w skali od 0 do 5. Norma powstała z myślą o farbach na metalu, lecz w przemyśle tworzyw sztucznych jest powszechnie stosowana jako podstawowa kontrola farb drukarskich, powłok i wykończeń dekoracyjnych na wypraskach i foliach – głównie dlatego, że wymaga jedynie nożyka, linijki, rolki taśmy i wzorcowej tablicy ocen.

Popularność testu jest zarazem jego słabością. Test ma charakter jakościowy, nacięcie i oderwanie wykonuje się ręcznie, a sama taśma pozostaje niekontrolowaną zmienną, dopóki nie zostanie określona i odnotowana. Stosowany ze świadomością tych ograniczeń jest doskonałym narzędziem przesiewowym; stosowany jako kryterium „zaliczone/niezaliczone” bez podania taśmy i metody prowadzi do sporów między dostawcą a klientem, których żadna ze stron nie jest w stanie wygrać.

Dwie metody

Metoda A: nacięcie X

Wykonuje się dwa nacięcia o długości ok. 40 mm przez powłokę aż do podłoża, przecinające się mniej więcej w połowie długości pod kątem 30–45 stopni. Taśmę przykleja się na miejscu przecięcia, dociska i odrywa. Wynik ocenia się od 5A (brak odspojenia i usunięcia powłoki) do 0A (usunięcie poza obszarem znaku X). Metoda A jest przeznaczona do powłok grubszych niż ok. 125 µm (5 mils) oraz do zastosowań terenowych, gdzie wykonanie precyzyjnej siatki jest niepraktyczne.

Metoda B: siatka nacięć

W każdym kierunku wykonuje się sześć lub jedenaście równoległych nacięć, tworząc siatkę małych kwadratów. Rozstaw nacięć zależy od grubości suchej powłoki: 1 mm dla powłok do ok. 50 µm (2 mils) i 2 mm dla powłok o grubości od 50 do 125 µm. Powłoki grubsze niż 125 µm należy badać metodą A. Po oderwaniu taśmy siatkę ogląda się i ocenia:

Szczegóły procedury, które zmieniają wynik

• Nacięcie musi sięgać podłoża. Tępe ostrze lub zbyt płytkie nacięcie pozostawia powłokę ciągłą pod siatką i zawyża ocenę. W przypadku tworzyw sztucznych istotny jest także błąd przeciwny: wcinanie się w miękkie podłoże powoduje naprężenia i inicjuje pęknięcia, które nie mają nic wspólnego z przyczepnością.
• Przyklejanie taśmy. Taśmę centruje się nad nacięciami, wygładza palcem, a następnie mocno dociera gumką do ołówka lub podobnym narzędziem, aby zapewnić pełny kontakt. Uwięzione powietrze lub niedociśnięty obszar dają łagodne oderwanie i fałszywy wynik pozytywny.
• Czas przylegania i odrywanie. Norma wymaga oderwania taśmy w krótkim czasie po przyklejeniu (ok. 90 sekund), szybkim pociągnięciem do tyłu pod kątem możliwie zbliżonym do 180 stopni. Powolne odrywanie lub zbyt mały kąt zmniejsza naprężenie w powłoce i ponownie zawyża ocenę.
• Oględziny. Oceny przypisuje się przez porównanie z ilustracjami wzorcowymi zawartymi w normie, przy dobrym oświetleniu, a najlepiej przez operatora, który nie wie, która próbka jest która.
• Raportowanie. Należy podać metodę, grubość suchej powłoki, markę i produkt taśmy, liczbę powtórzeń oraz ocenę dla każdej próbki. Ocena bez wskazanej taśmy jest niekompletna.

Jaka taśma: 3M 610, 600 czy 810

We wcześniejszych wydaniach normy wskazywano konkretny produkt: 3M Scotch 610, półprzezroczystą taśmę samoprzylepną o szerokości 25 mm. Gdy firma 3M wycofała 610 z produkcji, powszechnym zamiennikiem stała się Permacel P-99, do której również się odwoływano; ona także nie jest już produkowana. Aktualne wydania D3359 nie wiążą już metody z jednym produktem. Taśmę uzgadniają strony i podaje się ją wraz z wynikiem, a norma wprost stwierdza, że siła przyczepności różni się między taśmami, więc wyników uzyskanych przy użyciu różnych taśm nie można porównywać.

W praktyce większość taśm faktycznie używanych w laboratoriach to trzy produkty:

• 3M Scotch 600, przezroczysta, błyszcząca taśma ogólnego przeznaczenia, jest obecnie typowym wyborem do formalnych badań wg D3359 i zwykle jest najbardziej agresywna z całej trójki.
• 3M Scotch Magic 810, matowa „niewidoczna” taśma spotykana na każdym biurku, jest szeroko stosowana do nieformalnych kontroli przyczepności farb drukarskich na hali produkcyjnej. Jej przyczepność jest zazwyczaj niższa niż taśmy 600, więc powłoka, która przechodzi test z taśmą 810, niekoniecznie przejdzie go z taśmą 600.
• Wycofana taśma 610 nadal występuje w starszych specyfikacjach i instrukcjach roboczych. Specyfikację wymagającą taśmy 610 należy zaktualizować, wskazując taśmę dostępną w sprzedaży, wraz z danymi korelacyjnymi, jeśli wyniki historyczne mają być zachowane.

Nie chodzi o to, że jedna taśma jest właściwa. Chodzi o to, że taśma jest parametrem testu, dokładnie tak jak rozstaw nacięć, a wynik ma sens tylko w zestawieniu z nią.

Stosowanie D3359 na tworzywach sztucznych i nadrukowanych farbach

W przypadku wyprasek i folii test taśmowy jest zazwyczaj kontrolą obróbki wstępnej w takim samym stopniu jak samej powłoki. Część uzyskująca ocenę 0B lub 1B, z której całe kwadraty odrywają się czysto od podłoża, ma problem na granicy faz: niską energię powierzchniową, zanieczyszczenia, środek antyadhezyjny, wykwity dodatków lub słabą warstwę graniczną. Jest to uszkodzenie adhezyjne, a rozwiązanie leży wcześniej w procesie – w obróbce wstępnej powierzchni lub czyszczeniu, a nie w farbie. Łuszczenie ograniczone do krawędzi nacięć i miejsc przecięcia wskazuje natomiast na kruchą lub przeutwardzoną powłokę pękającą kohezyjnie w koncentracji naprężeń wytworzonej przez ostrze. Różnica między uszkodzeniem adhezyjnym a kohezyjnym została omówiona w naszym przewodniku o przyczynach utraty przyczepności połączeń klejowych na tworzywach sztucznych.

Dla nadrukowanych tworzyw obowiązują jeszcze dwie uwagi. Po pierwsze, farby bada się zwykle bezpośrednio po druku, a następnie po pełnym utwardzeniu i po ekspozycji środowiskowej, ponieważ farby utwardzane UV i dwuskładnikowe rozwijają lub tracą przyczepność przez godziny, a nawet dni. Po drugie, dla drukowanych opakowań elastycznych norma ASTM F2252 opisuje praktykę taśmową przeznaczoną specjalnie dla farb na podłożach elastycznych i często jest właściwszym odniesieniem. Tam, gdzie wymagana jest wartość liczbowa, a nie ocena, test taśmowy zastępuje się pomiarem odrywania wg ASTM D4541 lub próbką zakładową ścinaną; kompromisy omówiono w artykule Techniki pomiaru przyczepności i odporności na ścieranie powłok i farb drukarskich.

Interpretacja wyniku

Specyfikacje produkcyjne dla farb i powłok dekoracyjnych na tworzywach sztucznych zazwyczaj wymagają oceny 4B lub lepszej, a na dobrze przygotowanych powierzchniach oczekuje się 5B. Ocenę należy traktować jako test przesiewowy: 5B dziś oznacza, że powłoka jest związana teraz, z tą taśmą i w tej temperaturze. Nie mówi, co stanie się po 500 godzinach w wilgoci, cyklu w zmywarce czy roku we wnętrzu samochodu. Test taśmowy warto łączyć z badaniami ścieralności, odporności chemicznej i środowiskowej właściwymi dla danego zastosowania, a w fazie rozwoju wykorzystywać go do porównywania obróbek wstępnych obok siebie, gdzie jego szybkość jest realną zaletą.

Powiązane terminy i lektury

• Techniki pomiaru przyczepności i odporności na ścieranie powłok i farb drukarskich
• Energia powierzchniowa
• Kąt zwilżania
• Uszkodzenia połączeń klejowych na tworzywach sztucznych
• Druk atramentowy na tworzywach sztucznych

Zastosowanie w produkcji

The Sabreen Group zapewnia niezależne wsparcie inżynieryjne w zakresie przyczepności farb i powłok na tworzywach sztucznych, od doboru obróbki wstępnej po określenie metody badań i analizę uszkodzeń. Jeśli opracowują Państwo specyfikację przyczepności, kwalifikują obróbkę wstępną lub badają awarię w eksploatacji, pomoże Państwu nasz zespół usług inżynieryjnych. Prosimy o kontakt, aby omówić Państwa zastosowanie.

Najczęściej zadawane pytania

Czym jest test taśmowy ASTM D3359?

Standardowa metoda oceny przyczepności powłoki: przecina się ją do podłoża, przykleja na nacięciach taśmę samoprzylepną, odrywa i ocenia ilość usuniętej powłoki w skali od 0 do 5. Jest szybka i jakościowa, a w przypadku farb i powłok na tworzywach sztucznych stosowana powszechnie.

Jaką taśmę wskazuje norma ASTM D3359?

Historycznie 3M Scotch 610, później Permacel P-99 – obie są obecnie wycofane z produkcji. Aktualne wydania wymagają, aby strony uzgodniły taśmę i podały ją wraz z wynikiem, ponieważ przyczepność różni się między taśmami, a wyniki nie są porównywalne. Taśma 3M 600 to typowy wybór formalny; taśma Magic 810 jest typowa dla kontroli nieformalnych.

Czym różni się metoda A od metody B?

Metoda A wykorzystuje pojedyncze nacięcie X i jest przeznaczona do zastosowań terenowych oraz powłok grubszych niż ok. 125 µm. Metoda B wykorzystuje siatkę nacięć o rozstawie 1 mm lub 2 mm i jest przeznaczona do badań laboratoryjnych cieńszych powłok.

Co oznacza ocena 5B?

Nie usunięto żadnej powłoki, a krawędzie nacięć są całkowicie gładkie. Ocena 4B dopuszcza odspojenie małych płatków w miejscach przecięcia, poniżej 5% powierzchni siatki. Większość specyfikacji produkcyjnych dla farb na tworzywach sztucznych wymaga 4B lub lepiej.

Czy test taśmowy wystarcza do kwalifikacji farby lub powłoki?

Nie. Potwierdza przyczepność w chwili badania przy użyciu jednej taśmy. Trwałość w warunkach ścierania, działania chemikaliów, wilgoci i ciepła trzeba badać osobno, a gdy wymagana jest wartość ilościowa, stosuje się metodę odrywania lub ścinania zakładkowego.

---