Kaplama ve Mürekkeplerin Yapışma ve Aşınma Dayanımını Ölçme Teknikleri – 2. Bölüm

Kaplama ve Mürekkeplerin Yapışma ve Aşınma Dayanımını Ölçme Teknikleri – 2. Bölüm

Bu yazı, Kaplama ve Mürekkeplerin Yapışma ve Aşınma Dayanımını Ölçme Teknikleri konulu 2 bölümlük serinin ikincisidir. Bu sayıda yeni ekipman ve ölçüm teknikleri dahil olmak üzere aşınma dayanımı ele alınmaktadır.

1. Bölüm Yapışma — Plastics Decorating ‘Technology Feature’ Ocak/Şubat 2005 yazısında tartışıldığı gibi, kürlenmiş kaplama ve mürekkeplerin yapışması ve aşınma dayanımı iki kritik performans özelliğidir. Bu özellikler birbirine bağlı olabilir ancak çoğu zaman birbirini dışlar. Yani kürlenmiş kaplama ve mürekkepler iyi yapışma ile zayıf aşınma dayanımı veya zayıf yapışma ile iyi aşınma dayanımı gösterebilir. Yapışma ve aşınmanın doğru test edilmesi ve anlaşılması, şartnamelere uygunluğu güvence altına alır ve kaplama ile baskı sorunlarının çözümünde çok değerlidir. Hata mekanizmasının (yapışma (kohezyon), aşınma veya her ikisi) belirlenmesi, mühendislik proses çözümünü belirler. Bu makale çeşitli test yöntemlerini ve cihazlarını ele almaktadır. Bunlar arasında Taber Industries tarafından üretilen ve düz numunelerin yanı sıra konturlu yüzeylere sahip gerçek ürün şekillerini değerlendirmek üzere tasarlanmış yeni bir lineer aşındırıcı bulunmaktadır. Bu makalede anılan gibi ileri ölçüm teknikleri, üreticilerin üstün ürün performansı ve Altı Sigma proses mükemmelliğine ulaşmasına yardımcı olmaktadır.

Önemli çıkarımlar

• Lineer aşındırıcı, döner aşındırıcının düz numune gerektirdiği yerde gerçek ürün şekillerini (dış bükey, iç bükey veya düz) test eder.
• Aşındırıcı kağıt depolamada bozulur. Altı aylık kullanımdan fazlasını satın almayın; eski kağıt nem çeker ve daha az aşındırır.
• ASTM D4060, D6037, F1478, SAE J365 ve Ford BN108-02 standartlarının tümü Taber Döner Aşındırıcı'ya atıf yapar.
• Sonuçlar ağırlık kaybından, çevrim sayısından veya alttaki kontrast oluşturan tabakaya görsel olarak ulaşılmasından elde edilir.
• Bağlama düzeneği kullanıcının sorumluluğundadır. Ürünü tutmak için evrensel bir standart yoktur; önemli olan test sırasında rijitliğin korunmasıdır.

Sıkça sorulan sorular

Eğri veya konturlu ürünlerde aşınma test edilebilir mi?

Evet, lineer aşındırıcı ile. Değiştirilebilir aparatlar, yukarı ve aşağı hareket eden serbest yüzer bir kama milinin ucuna monte edilir; böylece aparat dış bükey, iç bükey veya düz konturları izler. Geleneksel döner aşındırıcı, konturlu geometrileri doğrudan test edemez.

Aşındırıcı kağıt ne kadar süre kullanılabilir durumda kalır?

Teknisyenler altı aylık kullanımdan fazlasının satın alınmamasını önerir. Eski kağıt nem çektiği için daha az aşındırıcıdır; bu nedenle serin ve kuru ortamda saklanmalıdır. Bir kılavuz olarak, 2 inç çekirdek üzerindeki 11/16 inç genişliğindeki kağıt yaklaşık 1.800 çevrim, 1/4 inç polyester bant makarası ise yaklaşık 3.400 çevrim sağlar.

Kaplamaların aşınma testinde hangi ASTM standartları geçerlidir?

Taber Döner Aşındırıcı; organik kaplamalar için ASTM D4060'da, yüksek parlaklıktaki kaplamaların kuru aşınma çizilme direnci için D6037'de, fotokopi ve yazıcı çıktılarının görüntüleri için F1478'de ve ayrıca SAE J365 ile Ford BN108-02'de anılır. Norman Tool aşındırıcı ise membran anahtarlar için ASTM F2357'ye uygundur.

Aşınma sonuçları nasıl nicelendirilir?

Belirli bir çevrim sayısındaki ağırlık kaybıyla, birim kaplama kalınlığını gidermek için gereken çevrim sayısıyla veya kaplama altlık malzemeye ya da kontrast oluşturan bir tabakaya kadar aşındığında önceden belirlenmiş standartlara göre görsel olarak. Kaplamalar testten önce tamamen kürlenmiş olmalıdır.

Lineer aşınma testi için ürün nasıl bağlanmalıdır?

Test edilebilen ürünlerin çeşitliliği nedeniyle evrensel bir standart yoktur. Son kullanıcı uygun bir kelepçe veya bağlama düzeneği seçer; bazen standart bir mengene, bazen daha ayrıntılı bir düzenek. Temel gereklilik, ürünün test boyunca rijit kalmasıdır.

Aşınma test yöntemleri

Çok sayıda aşınma test yöntemi mevcuttur ve yapışma testinde olduğu gibi, her şirket kendi ürününü en iyi hangi yöntem(ler)in değerlendirdiğine karar vermelidir. Birçok sektör, ürünün pazar uygulamasına göre belirli ASTM gerekliliklerini esas alır. Norman Tool Abrader, tanınmış “RCA” Aşınma Testi Cihazı'nın orijinal üreticisidir. Norman Tool, Inc. 1964'ten beri boyalı veya kaplanmış organik yüzeyleri, folyoyu ve mürekkeple basılmış tuş takımı yazılarını aşınmaya ve yıpranmaya karşı direnç açısından test etmek için kullanılan Aşınma Testi Cihazlarını üretmekte, dağıtmakta ve ihraç etmektedir. Otomotiv, beyaz eşya, cep telefonu ve plastik kaplama sektörlerinde yaygın olarak kullanılır. Yıllar içinde sistem doğruluk ve kullanım kolaylığı açısından sürekli geliştirilmiştir.

Bu cihaz bir nokta temaslı aşınma test cihazıdır ve düz ve iç bükey (gerçek) ürünleri test edebilir. Ağırlıklar 55 gram, 175 gram ve 275 gramdır. Testin çalışma prensibi ve amacı, herhangi bir altlık malzeme üzerindeki uygulanmış bir kaplamayı ağırlık (yük) yoluyla aşındırarak delmektir. Üst kaplamada bir kusur veya aşınarak delinme noktasında, kontrast renk veya tonda ikinci bir yüzey ya da kaplamanın açığa çıkması aşınarak delinme noktası olacaktır. Çalışma yöntemi şöyledir: aşındırılacak kaplamalı numune, aşındırma sırasında hareket etmemesi için Test Cihazı'nın taban plakasına bağlı bir tutucu üzerine yerleştirilir. Ardından aşındırıcı malzeme olan kağıt makineden geçirilir ve sarma mili düzeneğine sabitlenir. Kurulum talimatları tamamlandıktan sonra sayaç sıfırlanır ve test çevrimini başlatmak için motorlar çalıştırılır. Önceden belirlenen çevrim sayısında makine durdurulur ve test edilen nokta alanının değerlendirilmesi için dikey mil yukarı kaldırılır. Makine ayrıca sürekli çevrim yapacak şekilde de çalıştırılabilir. Dünya çapındaki müşterilere gönderilen her numune plakası, Norman Tool'un “Master RCA Aşınma Testi Cihazı” esas alınarak doğruluk ve tekrarlanabilirlik açısından önceden doğrulanır.

Bazı teknisyenler, kağıdın altı aylık kullanımdan fazlası için satın alınmamasını şiddetle önerir. Eski kağıt nem çektiği için daha az aşındırıcıdır. Kağıdı serin ve kuru bir ortamda saklayın. 2” çekirdek üzerinde 11/16” genişliğinde x 8” dış çaplı, yağlanmamış kağıt yaklaşık 1.800 çevrim sağlar. 1/4” genişliğindeki Polyester Bant Makarası kağıt bant yaklaşık 3.400 çevrim sağlar. Kağıt yalnızca Norman Tool'dan temin edilebilir. Norman Tool Abrader, Norman Tool “RCA” Abrader kullanılarak Membran Anahtarlar Üzerindeki Mürekkep ve Kaplamaların Aşınma Direncinin Belirlenmesine ilişkin ASTM F 2357 Standart Test Yöntemleri'ne uygundur. Norman Tool'un yeni bir pnömatik parmak test cihazı düzeneği vardır.

Taber Industries, 1941'den beri aşınma ve yıpranma cihazları üretmektedir. Orijinal Taber Döner Aşındırıcı (aşağıda gösterilmiştir), boyanmış, kaplanmış veya basılmış olanlar dahil düz numuneleri sabit hızda test etmek üzere tasarlanmıştır. Konturlu geometriye sahip ürünler bu cihazla doğrudan test edilemez.

Dönen bir tabla üzerine monte edilen numuneler, ağırlıklı aşındırıcı tekerleklerin sürtünme aşınması etkisine maruz bırakılır. Test numunesi tarafından sürülen tekerlekler, dairesel bir halka üzerinde çapraz yaylardan oluşan bir desen meydana getiren aşınma izleri oluşturur.

Aşınma direnci; belirli bir aşınma çevrimi sayısındaki ağırlık kaybıyla, birim kaplama kalınlığını gidermek için gereken çevrim sayısıyla veya giderilen kaplama miktarının önceden belirlenmiş standartlarla karşılaştırılmasıyla görsel olarak hesaplanabilir. Doğru sonuçlar için test numunelerindeki kaplama veya mürekkepler tamamen kürlenmiş olmalıdır. Ayrıca her denemeden önce tekerleklerin doğru şekilde yüzeylenmesine ilişkin prosedürler tanımlanmıştır.

Döner Aşındırıcı, çok sayıda standartta anılmaktadır; bunlar arasında ASTM D 4060 Taber Aşındırıcı ile Organik Kaplamaların Aşınma Direnci için Standart Test Yöntemi, ASTM D 6037 Yüksek Parlaklıklı Kaplamaların Kuru Aşınma Çizilme Direnci için Standart Test Yöntemleri, ASTM F 1478 Fotokopi ve Yazıcılardan Elde Edilen Görüntülerin Aşınma Direncinin Belirlenmesi için Standart Test Yöntemi (Taber Yöntemi), SAE J365 Döşeme Malzemelerinin Sürtünme Direncini Test Etme Yöntemi ve Ford Motor Company Test Yöntemi BN108-02 Aşınmaya Direnç – Taber Aşındırıcı yer alır.

Aşınma test makinelerinin en yeni neslini Taber Lineer Aşındırıcı Model 5700 (solda gösterilmiştir) oluşturur. Bu yeni lineer aşındırıcı, gerçek ürünlerin test edilmesine olanak vermek üzere geliştirilmiştir.

Gidip gelen lineer hareket kullanılarak, değiştirilebilir aparatlar serbest yüzer bir kama milinin ucuna monte edilir. Kol çevrim yaptıkça mil yukarı veya aşağı hareket eder; böylece aparat ürün şeklinin konturlarını – dış bükey, iç bükey veya düz – izler.

Taber Industries yakın zamanda lineer aşındırıcısının yeni bir versiyonunu, Model 5750'yi tanıttı. a) dijital ekran, b) lazer kılavuzlu hizalama, c) 60 gram minimum yük, d) altı hazır ayar düğmesiyle 2-75 arasında değişken strok hızı ve e) test çok yönlülüğü için yeni aparatlar dahil birçok yeni ve gelişmiş özellik eklenmiştir.

Sektör standardı Taber tekerlek malzemeleri kullanılarak, plastikler dahil malzemelerin aşınma direnci lineer hareketle test edilir. Taber Döner Aşındırıcı Wearaser™'da olduğu gibi, malzemenin kullanımdan önce yeniden yüzeylenmesi gerekir. 5700/5750 makine modellerinde otomatik, programlanabilir bir Yeniden Yüzeyleme modu vardır.

Strok uzunluğu, hız ve yük her test için özelleştirilebilir. Programlanabilir kontroller, önceden belirlenmiş strok çevrimi sayısına kadar veya kaplama/baskı giderilene kadar sürekli test yapılmasını sağlar. Evrensel aparat başlığı, kullanıcının ASTM sertifikalı aşındırıcı ortam seçmesine veya belirli bir sektöre özgü olabilecek kendi aşındırıcı malzemesini kullanmasına olanak tanır. Lineer Aşındırıcı Modelleri 5700/5750 ayrıca çizik, sürtme, bozuk para (Dime, Nickel vb.) ve crockmeter testleri için yapılandırılabilir. Birçok aşınma test cihazında olduğu gibi, yüzey kaplaması altlık malzemeye veya bir kısmına kadar aşındığında (delinme) sonuçlar ağırlık kaybı veya görsel standartlarla belirlenebilir.

Crock (renk transferi), kroking bezine ne kadar rengin geçtiğini belirlemek için bezin değerlendirilmesini kapsar ve ASTM D 6279 Yüksek Parlaklıklı Kaplamaların Sürtme Aşınma Direnci için Standart Test Yöntemi ile ASTM F 1319 İş Kopyası Ürünlerinden Elde Edilen Görüntülerin Aşınma ve Bulaşma Direncinin Belirlenmesi için Standart Test Yöntemi'nde yer alır. Taber şu anda Lineer Aşındırıcı Modelleri 5700/5750 için ek ASTM sertifikaları almaya çalışmaktadır.

Lineer aşındırıcıda test edilebilen ürünlerin çeşitliliği nedeniyle, bir ürünü test için konumuna sabitlemeye yönelik evrensel bir standart yoktur. Son kullanıcı, ürüne uygun bir kelepçe veya bağlama düzeneği belirler. Bazı durumlarda standart bir mengene kullanılır. Diğer ürünler için daha ayrıntılı bağlama düzenekleri gerekebilir. Önemli olan, ürünün test sırasında rijit bir konumda kalmasıdır.

Bu makalede ele alınan Norman RCA Aşınma Testi Cihazı ile Taber Döner ve Lineer Aşındırıcıların yanı sıra, sektör kataloglarında ve literatürde sayısız yapışma ve aşınma test cihazı bulunabilir. Uluslararası kabul görmüş bu yöntemler arasında Kalem Testi ile Film Sertliği için ASTM D 3363 Standart Testi; Kazıma ile Organik Kaplamaların Yapışması için ASTM D 2197 Standart Test Yöntemi ve Organik Kaplamaların Çizilme Direnci için D5178-98(2002) Standart Test Yöntemi'ne yönelik Dengeli Kiriş Kazıma Yapışması ve Çizilme Test Cihazı; ve DIN EN 60068-2-70'e göre simüle edilmiş parmak/el teması hareketiyle farklı sıvıların (ter, losyon, yağlar) etkisi altında basılı/kaplı yüzeylerde ABREX® aşınma testi yer alır. ABREX®, bu makalenin yazıldığı sırada sınırlı bilginin bulunduğu yeni bir cihazdır.

Bu testlere ek olarak, birçok şirket birçok ASTM prosedür yöntemini içeren Com-Ten ve Instron ekipmanı gibi gelişmiş dijital test sistemlerini kullanarak şirket içi prosedürler geliştirir. Ürünün kullanım amacına bağlı olarak performans testleri kimyasal ve solvent direnci testini, suya daldırma sonrası bant testini, bulaşık makinesi ve çamaşır makinesi testlerini vb. de içerebilir. Şirketler ürün geliştirme ve üretim sırasında sıklıkla birden fazla test yöntemi kullanır.

Test standartları ve proses mükemmelliği

Birçok şirket, bu makalede ele alınan test yöntemlerinden bazılarını zorunluluktan kullanır; yani üretim proseslerinin belirli sektör standartlarına uygun olduğunu göstererek iş kazanmak için. Ne yazık ki üreticiler, müşterileri uygunsuz ürünleri iade edene kadar sahadaki hata sorunlarından çoğu zaman habersiz olabilir. Varsayılan olarak suç “zayıf yapışma”ya yüklenir. Yapışma ile aşınma hatalarının olası birçok nedeninin doğru anlaşılmasıyla mühendisler kritik kök nedenleri ustalıkla belirleyip düzeltici eylemleri uygulayabilir.

Test yalnızca ürün geliştirme ve sorun giderme için ayrılmamalıdır. Sunulan yöntem ve teknikler ile Altı Sigma tekniklerinin kullanıldığı ürünlerin sürekli hat içi testi, sağlam bir üretimi güvence altına alır.

Teşekkürler

• American Society of Testing and Materials International
• BYK Gardner
• Gardner Company
• Norman Tool, Inc
• Taber Industries

Scott R. Sabreen, The Sabreen Group, Inc. (TSG)'in kurucusu ve başkanıdır. TSG; yüzey ön işlemleri, yapıştırma, dekorasyon ve yüzey işleme, lazer markalama ve ürün güvenliği gibi plastik ikincil işleme proseslerinde uzmanlaşmış küresel bir mühendislik şirketidir. Daha fazla bilgi için ücretsiz (888)-SABREEN numarasını arayın veya www.sabreen.com ve www.plasticslasermarking.com adreslerini ziyaret edin.

---