कोटिंग्स और इंक के आसंजन व घिसाव-टिकाऊपन को मापने की तकनीकें – भाग 2

कोटिंग्स और इंक के आसंजन व घिसाव-टिकाऊपन को मापने की तकनीकें – भाग 2

यह कोटिंग्स और इंक के आसंजन व घिसाव-टिकाऊपन को मापने की तकनीकों पर 2-भाग वाली श्रृंखला का दूसरा भाग है। इस अंक में नए उपकरणों और मापन तकनीकों सहित घिसाव-टिकाऊपन (एब्रेज़न ड्यूरेबिलिटी) की जाँच की गई है।

जैसा कि भाग 1 आसंजन — Plastics Decorating ‘टेक्नोलॉजी फ़ीचर’ जनवरी/फ़रवरी 2005 में चर्चा की गई, क्योर्ड कोटिंग्स और इंक का आसंजन और घिसाव-टिकाऊपन दो महत्वपूर्ण प्रदर्शन गुण हैं। ये गुण परस्पर निर्भर हो सकते हैं, पर अक्सर परस्पर अनन्य होते हैं। यानी क्योर्ड कोटिंग्स और इंक में अच्छा आसंजन पर खराब घिसाव-प्रतिरोध, या खराब आसंजन पर अच्छा घिसाव-प्रतिरोध दिख सकता है। आसंजन और घिसाव की उचित जाँच और समझ विनिर्देशों के अनुपालन को सुनिश्चित करती है और कोटिंग व प्रिंटिंग की समस्याएँ हल करने में अमूल्य है। विफलता की क्रियाविधि की पहचान, आसंजन (संसंजन), घिसाव या दोनों, इंजीनियरिंग प्रक्रिया के समाधान को तय करेगी। यह लेख कई अलग-अलग परीक्षण विधियों और उपकरणों की चर्चा करता है। इनमें Taber Industries द्वारा निर्मित एक नया लीनियर एब्रेज़र भी है, जो समतल नमूनों के साथ-साथ उभार-गड्ढे वाली सतहों के वास्तविक उत्पाद आकारों का मूल्यांकन करने के लिए बनाया गया है। इस लेख में उद्धृत जैसी उन्नत मापन तकनीकें निर्माताओं को उत्कृष्ट उत्पाद प्रदर्शन और सिक्स-सिग्मा प्रक्रिया उत्कृष्टता प्राप्त करने में मदद कर रही हैं।

मुख्य बिंदु

• लीनियर एब्रेज़र वास्तविक उत्पाद आकारों — उत्तल, अवतल या समतल — का परीक्षण करता है, जबकि रोटरी एब्रेज़र को समतल नमूने चाहिए।
• एब्रेसिव पेपर भंडारण में खराब हो जाता है। छह महीने के उपयोग से अधिक न खरीदें; पुराना पेपर नमी सोख लेता है और कम घिसाव करता है।
• ASTM D4060, D6037, F1478, SAE J365 और Ford BN108-02 सभी Taber रोटरी एब्रेज़र का संदर्भ देते हैं।
• परिणाम भार में कमी, साइकिल गणना, या किसी विपरीत रंग वाली अंतर्निहित परत तक दृश्यमान ब्रेकथ्रू से प्राप्त होते हैं।
• फ़िक्सचरिंग उपयोगकर्ता की ज़िम्मेदारी है। उत्पाद को पकड़ने का कोई सार्वभौमिक मानक नहीं है; परीक्षण के दौरान कठोरता (रिजिडिटी) ही मायने रखती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या घुमावदार या उभार-गड्ढे वाले उत्पादों पर घिसाव का परीक्षण हो सकता है?

हाँ, लीनियर एब्रेज़र से। बदले जा सकने वाले अटैचमेंट एक फ्री-फ़्लोटिंग स्प्लाइन शाफ़्ट पर लगते हैं, जो ऊपर-नीचे होकर अटैचमेंट को उत्तल, अवतल या समतल आकृतियों का अनुसरण करने देता है। पारंपरिक रोटरी एब्रेज़र उभार-गड्ढे वाली ज्यामिति का सीधे परीक्षण नहीं कर सकता।

एब्रेसिव पेपर कितने समय तक उपयोग योग्य रहता है?

तकनीशियन छह महीने के उपयोग से अधिक न खरीदने की सलाह देते हैं। पुराना पेपर नमी सोखने के कारण कम घिसाव करता है, इसलिए उसे ठंडी और शुष्क जगह पर रखना चाहिए। मार्गदर्शन के लिए, 2 इंच कोर पर 11/16 इंच चौड़ा पेपर लगभग 1,800 साइकिल देता है, और 1/4 इंच पॉलीएस्टर टेप रील लगभग 3,400 साइकिल।

कोटिंग्स के घिसाव परीक्षण पर कौन-से ASTM मानक लागू होते हैं?

Taber रोटरी एब्रेज़र का संदर्भ ऑर्गेनिक कोटिंग्स के लिए ASTM D4060, हाई-ग्लॉस कोटिंग्स के शुष्क घिसाव खरोंच-प्रतिरोध के लिए D6037, और कॉपियर व प्रिंटर की छवियों के लिए F1478 में है, साथ ही SAE J365 और Ford BN108-02 में भी। Norman Tool एब्रेडर मेम्ब्रेन स्विच के लिए ASTM F2357 के अनुरूप है।

घिसाव के परिणामों को कैसे मापा जाता है?

निर्दिष्ट साइकिल संख्या पर भार में कमी से, कोटिंग की एक इकाई मोटाई हटाने के लिए आवश्यक साइकिलों की संख्या से, या जब कोटिंग घिसकर सब्सट्रेट या किसी विपरीत रंग वाली परत तक पहुँच जाए तब पूर्व-निर्धारित मानकों से दृश्य तुलना द्वारा। परीक्षण से पहले कोटिंग्स का पूरी तरह क्योर होना आवश्यक है।

लीनियर घिसाव परीक्षण के लिए उत्पाद को कैसे फ़िक्स्चर करें?

परीक्षण योग्य उत्पादों की विविधता को देखते हुए कोई सार्वभौमिक मानक नहीं है। अंतिम उपयोगकर्ता उपयुक्त क्लैंप या फ़िक्सचर चुनता है — कभी सामान्य वाइस, तो कभी कुछ अधिक जटिल। मूल आवश्यकता यह है कि परीक्षण के दौरान उत्पाद कठोर स्थिति में बना रहे।

घिसाव परीक्षण विधियाँ

घिसाव परीक्षण की कई विधियाँ मौजूद हैं, और आसंजन परीक्षण की तरह ही प्रत्येक कंपनी को तय करना होता है कि कौन-सी विधि(याँ) उसके विशिष्ट उत्पाद का सबसे अच्छा मूल्यांकन करती हैं। कई उद्योग उत्पाद के बाज़ार अनुप्रयोग के आधार पर विशिष्ट ASTM आवश्यकताओं का उल्लेख करते हैं। Norman Tool Abrader प्रसिद्ध “RCA” एब्रेज़न वियर टेस्टर का मूल निर्माता है। 1964 से Norman Tool, Inc. पेंट किए हुए या प्लेटेड ऑर्गेनिक फ़िनिश, फ़ॉइल और इंक की गई कीपैड लेटरिंग के घिसाव व टूट-फूट के प्रतिरोध की जाँच के लिए एब्रेज़न वियर टेस्टर बना, वितरित और निर्यात कर रहा है। इसका उपयोग आम तौर पर ऑटोमोटिव, अप्लायंस, सेलुलर फ़ोन और प्लास्टिक कोटिंग उद्योगों में होता है। वर्षों में इस सिस्टम को सटीकता और उपयोग में सरलता के लिए लगातार उन्नत किया गया है।

यह उपकरण एक पॉइंट-कॉन्टैक्ट घिसाव परीक्षक है और समतल तथा अवतल (वास्तविक) उत्पादों का परीक्षण करने में सक्षम है। भार 55 ग्राम, 175 ग्राम और 275 ग्राम के हैं। परीक्षण का मूल कार्य-सिद्धांत और उद्देश्य भार (लोड) के माध्यम से किसी भी सब्सट्रेट पर लगाई गई फ़िनिश को घिसकर आर-पार करना है। ऊपरी कोट के धब्बे या घिस जाने के बिंदु पर, विपरीत रंग या शेड की दूसरी सतह या कोटिंग का उजागर होना ही घिसकर आर-पार होने का बिंदु होगा। संचालन विधि यह है कि जिस कोटेड नमूने को घिसना है, उसे टेस्टर की बेस प्लेट से जुड़े होल्डिंग उपकरण पर इस प्रकार रखा जाता है कि घिसाव के दौरान वह हिले नहीं। फिर घिसाव सामग्री, यानी पेपर, मशीन में पिरोकर वाइंडअप शाफ़्ट असेंबली में कस दिया जाता है। सेटअप निर्देश पूरे होने के बाद काउंटर को शून्य पर किया जाता है और परीक्षण चक्र शुरू करने के लिए मोटर चालू की जाती हैं। पूर्व-निर्धारित साइकिल गणना पर मशीन रोक दी जाती है और परीक्षित स्थान के मूल्यांकन के लिए ऊर्ध्वाधर शाफ़्ट ऊपर उठाया जाता है। मशीन को लगातार भी चलाया जा सकता है। दुनिया भर में ग्राहकों को भेजी जाने वाली प्रत्येक नमूना प्लेट, Norman Tool के “मास्टर RCA एब्रेज़न वियर टेस्टर” के आधार पर सटीकता और पुनरुत्पादनीयता के लिए पहले से सत्यापित होती है।

कुछ तकनीशियन दृढ़ता से सलाह देते हैं कि पेपर छह महीने के उपयोग से अधिक के लिए न खरीदा जाए। पुराना पेपर नमी सोख लेने के कारण कम घिसाव करता है। पेपर को ठंडे, शुष्क वातावरण में रखें। 2” कोर पर 11/16” चौड़ा x 8” बाहरी व्यास वाला, बिना तेल लगा पेपर लगभग 1,800 साइकिल देता है। पेपर टेप 1/4” चौड़ी पॉलीएस्टर टेप रील लगभग 3,400 साइकिल देती है। पेपर केवल Norman Tool से ही मँगवाया जा सकता है। Norman Tool Abrader, ASTM F 2357 (Norman Tool “RCA” एब्रेडर द्वारा मेम्ब्रेन स्विच पर इंक और कोटिंग्स के घिसाव-प्रतिरोध का निर्धारण करने की मानक परीक्षण विधियाँ) के अनुरूप है। Norman Tool के पास एक नया न्यूमेटिक फ़िंगर टेस्टर उपकरण है।

Taber Industries 1941 से घिसाव और टूट-फूट के उपकरण बना रही है। मूल Taber रोटरी एब्रेज़र (नीचे दिखाया गया) पेंट, कोटेड या प्रिंटेड समतल नमूनों सहित, स्थिर गति पर समतल नमूनों का परीक्षण करने के लिए बनाया गया है। उभार-गड्ढे वाली ज्यामिति के उत्पादों का इस उपकरण से सीधे परीक्षण नहीं किया जा सकता।

घूमती टर्नटेबल पर लगे नमूने भारित एब्रेसिव पहियों की रगड़-घिसाव क्रिया के अधीन होते हैं। नमूने द्वारा चलाए जाने वाले पहिए घिसाव के निशान बनाते हैं, जो एक वृत्ताकार वलय पर एक-दूसरे को काटते चापों का पैटर्न बनाते हैं।

घिसाव-प्रतिरोध की गणना निर्दिष्ट घिसाव साइकिलों पर भार में कमी से, कोटिंग की एक इकाई मोटाई हटाने के लिए आवश्यक साइकिलों की संख्या के रूप में, या हटाई गई कोटिंग की मात्रा की पूर्व-निर्धारित मानकों से तुलना करके दृश्य रूप से की जा सकती है। सटीक परिणामों के लिए परीक्षण नमूनों पर कोटिंग्स या इंक का पूरी तरह क्योर होना आवश्यक है। इसके अतिरिक्त, प्रत्येक परीक्षण से पहले पहियों की उचित सतह-तैयारी की प्रक्रियाएँ भी वर्णित हैं।

रोटरी एब्रेज़र का संदर्भ कई मानकों में दिया गया है, जिनमें ASTM D 4060 (Taber एब्रेज़र द्वारा ऑर्गेनिक कोटिंग्स के घिसाव-प्रतिरोध की मानक परीक्षण विधि), ASTM D 6037 (हाई-ग्लॉस कोटिंग्स के शुष्क घिसाव खरोंच-प्रतिरोध की मानक परीक्षण विधियाँ), ASTM F 1478 (कॉपियर और प्रिंटर से बनी छवियों के घिसाव-प्रतिरोध के निर्धारण की मानक परीक्षण विधि (Taber विधि)), SAE J365 (ट्रिम सामग्रियों के खरोंच-प्रतिरोध की परीक्षण विधि) और Ford Motor Company परीक्षण विधि BN108-02 घिसाव-प्रतिरोध – Taber एब्रेज़र शामिल हैं।

घिसाव परीक्षण मशीनों की नवीनतम पीढ़ी Taber Linear Abraser Model 5700 है (बाईं ओर दिखाया गया)। इस नए लीनियर एब्रेज़र को वास्तविक उत्पादों का परीक्षण संभव बनाने के लिए विकसित किया गया था।

पारस्परिक रैखिक गति का उपयोग करते हुए, बदले जा सकने वाले अटैचमेंट एक फ्री-फ़्लोटिंग स्प्लाइन शाफ़्ट के सिरे पर लगाए जाते हैं। जैसे-जैसे आर्म चक्र करती है, शाफ़्ट ऊपर या नीचे होता है, जिससे अटैचमेंट उत्पाद आकृति – उत्तल, अवतल या समतल – के उभारों का अनुसरण करता है।

Taber Industries ने हाल ही में अपने लीनियर एब्रेज़र का नया संस्करण, Model 5750, प्रस्तुत किया है। इसमें कई नई और उन्नत सुविधाएँ जोड़ी गई हैं, जिनमें a) डिजिटल डिस्प्ले, b) लेज़र गाइड अलाइनमेंट, c) 60 ग्राम का न्यूनतम भार, d) छह प्रीसेट बटन के साथ 2-75 की परिवर्तनीय स्ट्रोक गति, और e) परीक्षण की बहुमुखी प्रतिभा के लिए नए अटैचमेंट शामिल हैं।

उद्योग-मानक Taber व्हील सामग्रियों का उपयोग करके, प्लास्टिक सहित सामग्रियों के घिसाव-प्रतिरोध का परीक्षण रैखिक गति से किया जाता है। Taber रोटरी एब्रेज़र, Wearaser™ की तरह, उपयोग से पहले सामग्री की सतह पुनः तैयार (रीफ़ेस) करनी होती है। मशीन मॉडल 5700/5750 में स्वचालित प्रोग्राम करने योग्य रीफ़ेस मोड है।

किसी भी परीक्षण के लिए स्ट्रोक की लंबाई, गति और भार को अनुकूलित किया जा सकता है। प्रोग्राम करने योग्य नियंत्रण, पूर्व-निर्धारित स्ट्रोक साइकिल संख्या तक या कोटिंग/प्रिंटिंग के हटने तक लगातार परीक्षण करने में सक्षम बनाते हैं। यूनिवर्सल अटैचमेंट हेड उपयोगकर्ता को ASTM-प्रमाणित एब्रेसिव मीडिया चुनने देता है, या उपयोगकर्ता अपनी ही घिसाव सामग्री का उपयोग कर सकता है, जो किसी विशिष्ट उद्योग के लिए विशेष हो सकती है। लीनियर एब्रेज़र मॉडल 5700/5750 को स्क्रैच, रब, कॉइन (डाइम, निकल आदि) और क्रॉकमीटर परीक्षण के लिए भी कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। कई घिसाव परीक्षकों की तरह, परिणाम भार में कमी या दृश्य मानकों से निर्धारित किए जा सकते हैं, जब सतह की कोटिंग घिसकर सब्सट्रेट सामग्री या उसके किसी भाग तक पहुँच जाए (ब्रेकथ्रू)।

क्रॉक (रंग स्थानांतरण) में क्रॉकिंग कपड़े का मूल्यांकन किया जाता है ताकि पता चले कि कपड़े पर कितना रंग स्थानांतरित हुआ है, और यह ASTM D 6279 (हाई-ग्लॉस कोटिंग्स के रब घिसाव-प्रतिरोध की मानक परीक्षण विधि) और ASTM F 1319 (बिज़नेस कॉपी उत्पादों से बनी छवियों के घिसाव व स्मज-प्रतिरोध के निर्धारण की मानक परीक्षण विधि) में शामिल है। Taber वर्तमान में लीनियर एब्रेज़र मॉडल 5700/5750 के लिए अतिरिक्त ASTM प्रमाणन प्राप्त करने का प्रयास कर रही है।

लीनियर एब्रेज़र पर परीक्षण किए जा सकने वाले उत्पादों की विविधता के कारण, परीक्षण के लिए उत्पाद को स्थिति में फ़िक्स्चर करने का कोई सार्वभौमिक मानक नहीं है। अंतिम उपयोगकर्ता उत्पाद के अनुरूप उपयुक्त क्लैंप या फ़िक्सचर उपकरण तय करता है। कुछ मामलों में सामान्य वाइस का उपयोग किया जाता है। अन्य उत्पादों के लिए अधिक जटिल फ़िक्सचर उपकरणों की आवश्यकता हो सकती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि परीक्षण के दौरान उत्पाद कठोर स्थिति में बना रहे।

इस लेख में चर्चित Norman RCA एब्रेज़न वियर टेस्टर और Taber रोटरी व लीनियर एब्रेज़र के अलावा, उद्योग कैटलॉग और साहित्य में आसंजन और घिसाव के असंख्य परीक्षण उपकरण मिलते हैं। इन अंतरराष्ट्रीय स्तर पर स्वीकृत विधियों में ASTM D 3363 (पेंसिल परीक्षण द्वारा फ़िल्म कठोरता की मानक परीक्षण); ASTM D 2197 (स्क्रैप आसंजन द्वारा ऑर्गेनिक कोटिंग्स के आसंजन की मानक परीक्षण विधि) और D5178-98(2002) (ऑर्गेनिक कोटिंग्स के खरोंच-प्रतिरोध की मानक परीक्षण विधि) के लिए बैलेंस्ड बीम स्क्रैप आसंजन और मार टेस्टर; तथा DIN EN 60068-2-70 के अनुसार अनुकरणित उँगली/हाथ के संपर्क की गति के माध्यम से विभिन्न द्रवों (पसीना, लोशन, तेल) के प्रभाव में मुद्रित/कोटेड सतहों पर ABREX® घिसाव परीक्षण शामिल हैं। ABREX® एक नया उपकरण है, जिसके बारे में यह आलेख लिखे जाने के समय सीमित जानकारी उपलब्ध थी।

इन परीक्षणों के अलावा, कई कंपनियाँ Com-Ten और Instron उपकरण जैसे परिष्कृत डिजिटल परीक्षण सिस्टम का उपयोग करके, कई ASTM प्रक्रिया विधियों को शामिल करते हुए, अपनी आंतरिक प्रक्रियाएँ विकसित करती हैं। उत्पाद के इच्छित उपयोग के आधार पर, प्रदर्शन परीक्षण में रसायन और विलायक प्रतिरोध परीक्षण, पानी में डुबोने के बाद टेप परीक्षण, डिशवॉशर और वॉशिंग मशीन परीक्षण आदि भी शामिल हो सकते हैं। कंपनियाँ उत्पाद विकास और विनिर्माण के दौरान अक्सर कई परीक्षण विधियों का उपयोग करती हैं।

परीक्षण मानक और प्रक्रिया उत्कृष्टता

कई कंपनियाँ इस लेख में चर्चित कुछ परीक्षण विधियों का उपयोग आवश्यकतावश करती हैं, अर्थात् यह दर्शाकर व्यवसाय हासिल करने के लिए कि उनकी विनिर्माण प्रक्रियाएँ विशिष्ट उद्योग मानकों के अनुरूप हैं। दुर्भाग्य से, निर्माताओं को अक्सर फ़ील्ड विफलता की समस्याओं का पता तभी चलता है जब उनके ग्राहक अनुपालन न करने वाले उत्पाद लौटाते हैं। डिफ़ॉल्ट रूप से “खराब आसंजन” को दोष दिया जाता है। आसंजन बनाम घिसाव विफलताओं के कई संभावित कारणों की उचित समझ से इंजीनियर मूल कारणों की कुशलता से पहचान कर सुधारात्मक कार्रवाई लागू कर सकते हैं।

परीक्षण केवल उत्पाद विकास और समस्या-निवारण तक सीमित नहीं रहना चाहिए। प्रस्तुत विधियों और तकनीकों तथा सिक्स सिग्मा तकनीकों से उत्पादों का सतत इन-लाइन परीक्षण सुदृढ़ विनिर्माण सुनिश्चित करेगा।

आभार

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

Scott R. Sabreen The Sabreen Group, Inc. (TSG) के संस्थापक और अध्यक्ष हैं। TSG एक वैश्विक इंजीनियरिंग कंपनी है, जो द्वितीयक प्लास्टिक विनिर्माण प्रक्रियाओं – सतह पूर्व-उपचार, बंधन, डेकोरेटिंग व फिनिशिंग, लेज़र मार्किंग और उत्पाद सुरक्षा – में विशेषज्ञता रखती है। अधिक जानकारी के लिए टोल-फ़्री (888)-SABREEN पर कॉल करें या www.sabreen.com और www.plasticslasermarking.com पर जाएँ।

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