اختبار تآكل البلاستيك المزيَّن ومقاومته الكيميائية

اختبارات مقاومة التآكل والمواد الكيميائية وواقي الشمس للبلاستيك المزيَّن

أبرز النقاط

• اختبار الالتصاق لا يتنبأ بالتآكل. فقد يجتاز الرسم كل اختبارات الشريط اللاصق ثم يختفي تحت إبهام اليد خلال ستة أشهر.
• واقي الشمس ومعقّم اليدين هما المادتان الكيميائيتان الحقيقيتان للمنتجات التي تُمسَك باليد، ونادراً ما تُدرجان في المواصفة.
• طابقوا نمط التآكل مع الخدمة: فاختبارات التآكل الدوراني والخطي والفرك تتلف السطح بطرق مختلفة.
• اختبروا السطح المزيَّن النهائي بما فيه أي طبقة علوية، لأن الطبقة العلوية توفّر معظم المتانة.

نادراً ما تفشل الأسطح البلاستيكية المزيَّنة بالتقشر. بل تفشل بالتآكل أثناء التعامل، أو بالتليّن حين ينظفها أحدهم بمنتج غير مناسب، أو بالذوبان حيث لمستها يد تحمل واقي الشمس مراراً. وبرامج التأهيل المبنية على اختبار الالتصاق تقيس خاصية ليست هي المعرضة للخطر.

الالتصاق والمتانة خاصيتان مختلفتان

يسأل اختبار الشريط اللاصق أو الشبكة المتقاطعة عما إذا كان الطلاء ملتصقاً بالركيزة. وهذه خاصية ضرورية لكنها مؤشر ضعيف على عمر الخدمة، لأن مسار الفشل الشائع لا يتضمن الانفصال أصلاً: فالغشاء يُزال تدريجياً من الأعلى إلى الأسفل بالتآكل، أو يتدهور كيميائياً حتى يمكن مسحه.

وهكذا يمكن لرسم مطبوع أن يجتاز كل اختبار التصاق أُجري عليه، في كل مراحل التأهيل، ثم يصبح غير مقروء بعد ثمانية أشهر على منتج يمسكه الناس. أي أن المواصفة كانت تقيس الشيء الخطأ طوال الوقت.

اختيار نمط التآكل

التآكل ليس ظاهرة واحدة، والطرق القياسية تتلف الأسطح بطرق مختلفة.

يطبّق التآكل الدوراني بعجلات محمّلة مزيجاً من التماس الانزلاقي والدحرجي على مسار دائري، فينتج نتيجة تآكل عامة قابلة للتكرار ومستخدمة على نطاق واسع. وهو يناسب المناطق المسطحة والأعمال المقارنة.

يحرّك التآكل الخطي مادة كاشطة ذهاباً وإياباً على مسار، وهو يمثّل أفضل المسح والتماس الانزلاقي والتآكل الاتجاهي، ويمكن تطبيقه على مناطق أصغر وأكثر تقوساً.

أما اختبار الفرك المضبوط بقطعة قماش محددة وحمل ووسط وعدد أشواط محدد فيمثّل التنظيف والتماس اليدوي بأقرب صورة، خاصة حين يكون الوسط هو منتج التنظيف الفعلي وليس مادة كاشطة جافة.

اختيار النمط الذي يشبه الضرر الحقيقي أمر مهم، لأن النتائج لا تنتقل بين الأنماط. فالطلاء الذي يؤدي جيداً أمام التآكل الدوراني قد يؤدي ضعيفاً أمام الفرك المحمّل بالمذيب، والمنتج سيواجه أياً منهما يطبّقه مستخدموه.

المواد الكيميائية التي تصل فعلاً إلى المنتج

تميل جداول المقاومة الكيميائية إلى سرد المذيبات والسوائل الصناعية مع إغفال المواد التي تسبب معظم حالات الفشل الميداني في المنتجات الاستهلاكية والطبية ومنتجات داخل السيارات.

واقي الشمس هو الأشهر سوءاً. فمكوناته تهاجم كثيراً من الطلاءات والأغشية المطبوعة بعنف، ويصل على الأيدي وينتقل إلى الأسطح ويبقى عليها. وتلاقيه بانتظام المنتجات المستخدمة في الخارج أو التي تُمسَك في الصيف.

أصبح معقّم اليدين منتشراً في البيئات الطبية والضيافة والاستهلاكية، وتلين الصيغ عالية الكحول كثيراً من أنظمة الأحبار والطلاءات، خاصة مع التماس المتكرر.

ومادة الطرد المحتوية على DEET شديدة الضرر للبلاستيك والطلاءات على السواء.

وتتضمن منتجات التنظيف والتطهير في البيئات الطبية تماساً متكرراً مع مركبات الأمونيوم الرباعية والكحولات والبيروكسيدات ومحاليل التبييض، وغالباً عدة مرات يومياً لسنوات.

وتنتقل كريمات اليدين ومستحضرات التجميل وزيوت الطعام بانتظام إلى المنتجات التي تُمسَك باليد.

إضافة هذه المواد إلى الجدول لا تكلّف شيئاً تقريباً، وتقرّب برنامج الاختبار كثيراً من الواقع. وطريقة الاختبار مهمة أيضاً: فالتعرّض النقطي لمدة ثابتة يختبر أمراً واحداً، بينما المسح المتكرر بقطعة قماش محمّلة يختبر مزيج الهجوم الكيميائي والفعل الميكانيكي الذي يحدث فعلاً.

اختبروا السطح الذي سيُشحَن

عندما يحمل السطح المزيَّن طبقة علوية واقية، فإن هذه الطبقة توفّر معظم مقاومة التآكل والمقاومة الكيميائية للمنتج. واختبار الطبقة المطبوعة بدونها يقيس سطحاً لن يلمسه أي عميل، ويعطي نتائج متشائمة إلى حد عدم الجدوى.

وبالمقابل، يجب أن يشمل الاختبار المواضع التي تكون فيها الطبقة العلوية أرق ما يكون، من حواف وزوايا ومعالم بارزة وحدود المنطقة المزيَّنة، لأن الفشل يبدأ من هناك. أما المناطق المركزية المسطحة من لوح الاختبار فتبالغ في تقدير الأداء بصورة منهجية.

تحديد الشروط ليكون للنتائج معنى

تترك معايير اختبار التآكل والمقاومة الكيميائية أموراً كثيرة مفتوحة، والخيارات المختلفة تنتج أرقاماً مختلفة. والمواصفة التي تذكر طريقة دون تثبيت خياراتها ستنتج خلافات بين مختبري المورّد والعميل تكون مشروعة تماماً من الجانبين.

الشروط التي يلزم ذكرها هي: نوع المادة الكاشطة أو القماش وجدول استبداله أو إعادة تأهيله؛ والحمل المطبّق؛ وعدد الدورات أو المدة؛ وطول الشوط وسرعته في الطرق الخطية؛ وتهيئة العينة قبل الاختبار؛ والمادة الكيميائية وتركيزها وطريقة التماس؛ ومعيار التقييم، أي هل يُعرَّف الفشل بتغيّر مرئي أم بخاصية بصرية مقيسة أم بإمكانية القراءة.

وتستحق حالة المادة الكاشطة عناية خاصة. فالعجلات والأقمشة تتدهور بالاستخدام، والمختبر الذي يستخدم مادة كاشطة مستهلكة كثيراً سينتج نتائج أفضل بصورة منهجية من آخر يستخدم مادة جديدة. وتحديد فترات الاستبدال هو ما يجعل النتائج قابلة للمقارنة عبر الزمن وبين المواقع.

بناء برنامج يميّز بين الخيارات

الغرض من اختبار المتانة أثناء التطوير هو الاختيار بين الخيارات، وهذا يتطلب اختبارات تفرّق بينها. والبرنامج الذي تجتازه كل البدائل لم يفِد القرار بشيء.

الاختبار حتى الفشل بدلاً من نقطة نهاية ثابتة هو التغيير الأكثر فاعلية: فتقرير عدد الدورات التي يصبح عندها كل مرشح غير مقبول يرتّبها ويقدّر الهامش، بينما اجتياز الثلاثة جميعاً عند 500 دورة لا يخبركم بشيء. وحيث يلزم معيار قبول ثابت للإنتاج، يمكن تحديده لاحقاً مع معرفة موضع الانهيار الفعلي.

والثاني هو دمج الإجهادات: فتقادم العينة ثم كشطها ثم تعريضها لمادة كيميائية يعيد إنتاج التسلسل الذي يمر به المنتج الحقيقي أفضل بكثير من ثلاثة اختبارات مستقلة على عينات جديدة. والطلاءات التي تجتاز كل اختبار منفرداً وتفشل في التسلسل شائعة، واكتشاف ذلك أثناء التطوير أرخص بكثير من اكتشافه بعده.

تقييم النتيجة بصورة متسقة

أضعف حلقة في معظم برامج المتانة ليست التعرّض بل الحكم الذي يصدر بعده. فكلمة "غير مقبول" مجرد رأي ما لم يُعرَّف المعيار، ويرسم المقيّمون المختلفون الخط في أماكن مختلفة على الرسوم المتآكلة تدريجياً.

يزيل التقييم بالأجهزة الغموض حيثما يتوافر. فالكثافة البصرية أو التباين المقاس قبل التعرّض وبعده يقيس الفقد مباشرة. وقياس اللمعان يلتقط تدهور السطح الذي يسبق التآكل المرئي. وقياس اللون يحدد كمّياً التحول تحت الأشعة فوق البنفسجية والتعرّض الكيميائي. وبالنسبة للرموز المقروءة آلياً، فإن درجة التحقق قبل التعرّض وبعده هي المقياس الطبيعي وهي موحّدة أصلاً.

وحيث لا مفر من التقييم البصري، فهو يحتاج إلى الانضباط نفسه الذي يخضع له أي قياس صفة: عينات مرجعية تحدد حد القبول، وظروف مشاهدة ومسافة مضبوطة، وأكثر من مقيّم، وفحص دوري لاتفاق المقيّمين مع بعضهم ومع أنفسهم. وبدون ذلك، يمكن لبرنامج المتانة أن يولّد كمّاً كبيراً من البيانات دون أن يفرّق بموثوقية بين طلاء سيدوم وآخر لن يدوم.

قراءات ذات صلة

• قياس الالتصاق ومتانة التآكل
• قياس الالتصاق ومتانة التآكل، الجزء 2
• التشقق الإجهادي البيئي
• تصميم بروتوكول التقادم المتسارع
• كتابة مواصفة قابلة للإنفاذ

هل تحتاجون إلى مساعدة في هذا الموضوع؟

تقدّم The Sabreen Group دعماً هندسياً مستقلاً في برامج اختبار المتانة للأسطح البلاستيكية المطبوعة والمطلية والمزيَّنة. ويعمل فريق الخدمات الهندسية لدينا مع المصنّعين في تطوير العمليات وتأهيل المواد واستكشاف مشكلات الإنتاج وإصلاحها. اتصلوا بنا لمناقشة تطبيقكم.

الأسئلة الشائعة

لماذا لا يكفي اختبار الالتصاق للأسطح المزيَّنة؟

لأنه يقيس ما إذا كان الطلاء ملتصقاً، وليس ما إذا كان سيصمد أمام اللمس والتنظيف والفرك لسنوات. فالتآكل يزيل المادة تدريجياً من غشاء جيد الالتصاق، والهجوم الكيميائي يليّنه أو يذيبه. وكلاهما يسبب فقد الرسم بالكامل على أسطح كانت ستجتاز اختبار الشريط اللاصق طوال الوقت.

أي اختبار تآكل ينبغي استخدامه؟

الذي يشبه ضرر الخدمة. فالتآكل الدوراني بعجلة محمّلة يناسب البلى العام في المناطق المسطحة؛ والتآكل الخطي يمثّل أفضل المسح والفرك في اتجاه واحد؛ واختبار الفرك المضبوط بقماش وحمل ووسط محددة يمثّل التنظيف والتعامل أفضل تمثيل. وتشغيل النمط الخطأ يعطي رقماً لا يرتبط بالأداء الميداني.

ما المواد الكيميائية التي ينبغي تضمينها؟

تلك التي يلاقيها المنتج فعلاً، وهي كثيراً ما تتجاوز ما في المواصفة. فبالنسبة للمنتجات الاستهلاكية والطبية التي تُمسَك باليد، تعني واقي الشمس ومادة طرد الحشرات ومعقّم اليدين وكريم اليدين وبخاخات التنظيف ومناديل التطهير. وبالنسبة لداخل السيارات، تُضاف منتجات التنظيف والمُلدِّنات المهاجرة من المواد المجاورة.

هل يُجرى الاختبار على الطبقة العلوية أم على الرسم؟

على السطح النهائي كما سيُشحَن، بما فيه أي طبقة علوية واقية، لأن الطبقة العلوية توفّر معظم مقاومة التآكل والمقاومة الكيميائية. واختبار طبقة مطبوعة غير محمية يقيس شيئاً لن يلمسه العميل أبداً، وسيقلّل من تقدير المتانة بدرجة كبيرة.

كيف تصبح النتائج قابلة للمقارنة بين المختبرات؟

بتحديد كل شرط يتركه المعيار مفتوحاً: نوع المادة الكاشطة وجدول استبدالها، والحمل المطبّق، وعدد الدورات، وطول الشوط وسرعته، والتهيئة، ومعيار التقييم. فاختلاف دفعات المادة الكاشطة وحده قد يغيّر النتائج بصورة ملحوظة، ولهذا تكون المقارنة بين المختبرات دون مطابقة كاملة للشروط غير موثوقة.

---