Test del nastro ASTM D3359

Test del nastro ASTM D3359

Punti chiave

• La ASTM D3359 valuta l'adesione tagliando il rivestimento e strappando via un nastro sensibile alla pressione. È un test rapido, qualitativo e sensibile a come l'operatore taglia, applica e strappa il nastro.
• Il Metodo A (taglio a X) è pensato per l'uso in campo e per rivestimenti più spessi; il Metodo B (reticolo a quadretti) è per il laboratorio e per film sotto circa 125 µm (5 mil).
• Il nastro fa parte del metodo. Il 3M Scotch 610 originariamente specificato è stato dismesso e i risultati ottenuti con nastri diversi non sono confrontabili.
• Un risultato 5B dimostra che il rivestimento ha resistito a questo nastro oggi. Non dice nulla sulla durabilità: lo abbini a prove di abrasione, umidità o adesione dopo invecchiamento.

Test del nastro ASTM D3359

La ASTM D3359, Standard Test Methods for Rating Adhesion by Tape Test, è una procedura per valutare quanto bene un film di rivestimento aderisce al proprio substrato: si taglia il film, si applica e si rimuove un nastro sensibile alla pressione sui tagli e si valuta la quantità di rivestimento asportato su una scala da 0 a 5. Nata per le vernici su metallo, viene usata in tutto il settore delle materie plastiche come controllo quotidiano di inchiostri, rivestimenti e finiture decorative su componenti stampati e film, soprattutto perché richiede soltanto una lama, un righello, un rotolo di nastro e una tabella di riferimento.

La sua popolarità è anche il suo punto debole. Il test è qualitativo, il taglio e lo strappo sono eseguiti a mano e il nastro stesso è una variabile non controllata se non viene specificato e registrato. Usato con questa consapevolezza è un ottimo strumento di screening; usato come specifica di accettazione senza indicare nastro e metodo, genera contestazioni tra fornitore e cliente che nessuno dei due può vincere.

I due metodi

Metodo A: taglio a X

Si eseguono due tagli lunghi circa 40 mm attraverso il rivestimento fino al substrato, che si intersecano circa a metà con un angolo da 30 a 45 gradi. Si applica il nastro sull'intersezione, lo si fa aderire e lo si strappa. Il risultato è valutato da 5A (nessun distacco o asportazione) a 0A (asportazione oltre l'area della X). Il Metodo A è destinato a rivestimenti di spessore superiore a circa 125 µm (5 mil) e all'uso in campo, dove tagliare un reticolo preciso non è pratico.

Metodo B: reticolo a quadretti

Si esegue un reticolo di sei o undici tagli paralleli in ciascuna direzione, ottenendo una griglia di piccoli quadrati. La spaziatura dei tagli dipende dallo spessore del film secco: 1 mm per film fino a circa 50 µm (2 mil) e 2 mm per film tra 50 e 125 µm. I rivestimenti più spessi di 125 µm vanno invece provati con il Metodo A. Dopo lo strappo del nastro il reticolo viene ispezionato e valutato:

Dettagli di procedura che cambiano il risultato

• Il taglio deve raggiungere il substrato. Una lama smussata o un taglio superficiale lascia il rivestimento continuo sotto il reticolo e gonfia la valutazione. Sulle materie plastiche conta anche l'errore opposto: incidere in profondità un substrato morbido crea tensioni e innesca cricche che non hanno nulla a che vedere con l'adesione.
• Applicazione del nastro. Il nastro viene centrato sui tagli, fatto aderire con il dito e poi strofinato con decisione con una gomma da matita o simile per garantire il contatto completo. Aria intrappolata o una zona non strofinata danno uno strappo debole e un falso esito positivo.
• Tempo di attesa e rimozione. La norma prevede che il nastro venga rimosso entro una breve finestra dopo l'applicazione (circa 90 secondi), strappandolo rapidamente su sé stesso con un angolo il più vicino possibile a 180 gradi. Uno strappo lento o un angolo basso riduce la sollecitazione sul rivestimento e gonfia nuovamente la valutazione.
• Ispezione. Le valutazioni si assegnano per confronto con le illustrazioni di riferimento della norma in buone condizioni di illuminazione e, idealmente, da un operatore che non sappia quale campione sia quale.
• Rapporto di prova. Metodo, spessore del film secco, marca e prodotto del nastro, numero di repliche e valutazione di ciascuna. Una valutazione senza il nastro indicato accanto è incompleta.

Quale nastro: 3M 610, 600 o 810

Le edizioni precedenti della norma indicavano un prodotto specifico: il 3M Scotch 610, un nastro sensibile alla pressione semitrasparente largo 25 mm. Quando 3M ha dismesso il 610, il Permacel P-99 è diventato il sostituto più usato ed è stato citato a sua volta; anche questo non è più prodotto. Le edizioni attuali della D3359 non legano più il metodo a un unico prodotto. Il nastro deve essere concordato tra le parti e riportato insieme al risultato, e la norma precisa che la forza di adesione varia da un nastro all'altro, quindi i risultati ottenuti con nastri diversi non possono essere confrontati.

In pratica tre nastri coprono la maggior parte di quanto i laboratori usano davvero:

• Il 3M Scotch 600, un nastro trasparente lucido per uso generale, è la scelta attuale più comune per le prove formali D3359 ed è in genere il più aggressivo dei tre.
• Il 3M Scotch Magic 810, il nastro opaco «invisibile» presente su ogni scrivania, è molto usato per controlli informali dell'adesione dell'inchiostro sulla linea di produzione. La sua adesione è in genere inferiore a quella del 600, quindi un rivestimento che supera la prova con l'810 non necessariamente la supera con il 600.
• Il 610, dismesso, compare ancora in vecchie specifiche e istruzioni di lavoro. Una specifica che richiede il 610 dovrebbe essere aggiornata indicando un nastro reperibile, insieme ai dati di correlazione se si vogliono mantenere i risultati storici.

Il punto non è che un nastro sia quello corretto. È che il nastro è un parametro di prova, esattamente come la spaziatura dei tagli, e un risultato ha significato solo se riportato insieme ad esso.

Uso della D3359 su materie plastiche e inchiostri stampati

Su componenti stampati e film, il test del nastro è di solito un controllo del pretrattamento tanto quanto del rivestimento. Un pezzo che ottiene 0B o 1B, con interi quadrati che si staccano nettamente dal substrato, ha un problema di interfaccia: bassa energia superficiale, contaminazione, distaccante, affioramento di additivi o uno strato limite debole. Si tratta di un cedimento adesivo e il rimedio è a monte, nel pretrattamento superficiale o nella pulizia, non nell'inchiostro. Una sfogliatura limitata ai bordi dei tagli e alle intersezioni indica invece un film fragile o sovrapolimerizzato che cede per coesione nella concentrazione di tensioni creata dalla lama. La distinzione tra cedimento adesivo e coesivo è trattata nella nostra guida sul perché gli incollaggi falliscono sulle materie plastiche.

Per le plastiche stampate valgono altri due punti. Primo, gli inchiostri vengono comunemente provati subito dopo la stampa, di nuovo dopo la polimerizzazione completa e dopo l'esposizione ambientale, perché gli inchiostri polimerizzati a UV e quelli bicomponenti continuano a sviluppare o perdere adesione per ore o giorni. Secondo, per gli imballaggi flessibili stampati la ASTM F2252 descrive una pratica con nastro scritta appositamente per gli inchiostri su substrati flessibili ed è spesso il riferimento più appropriato. Quando serve un valore numerico anziché una valutazione, il test di strappo secondo ASTM D4541 o un provino a taglio per sovrapposizione sostituisce il test del nastro; i compromessi sono discussi in Techniques for Measuring Adhesion and Abrasion Durability of Coatings and Inks.

Interpretare un risultato

Le specifiche di produzione per inchiostri e rivestimenti decorativi su materie plastiche richiedono comunemente 4B o meglio, con 5B atteso su superfici ben pretrattate. Consideri la valutazione come uno screening: un 5B oggi Le dice che il rivestimento è aderente adesso, con questo nastro, a questa temperatura. Non Le dice cosa accade dopo 500 ore di umidità, un ciclo di lavastoviglie o un anno nell'abitacolo di un'auto. Abbini il test del nastro alle prove di abrasione, chimiche e ambientali a cui l'applicazione è realmente sottoposta e lo usi in fase di sviluppo per confrontare i pretrattamenti affiancati, dove la sua rapidità è un vantaggio reale.

Termini correlati e letture

• Techniques for measuring adhesion and abrasion durability of coatings and inks
• Energia superficiale
• Angolo di contatto
• Difetti di incollaggio sulle materie plastiche
• Stampa a getto d'inchiostro su materie plastiche

Applicazione in produzione

The Sabreen Group offre supporto ingegneristico indipendente per l'adesione di inchiostri e rivestimenti sulle materie plastiche, dalla scelta del pretrattamento alla specifica del metodo di prova e all'analisi dei guasti. Se sta redigendo una specifica di adesione, qualificando un pretrattamento o indagando su un guasto in campo, il nostro team dei servizi di ingegneria può aiutarLa. Ci contatti per discutere la Sua applicazione.

Domande frequenti

Che cos'è il test del nastro ASTM D3359?

Un metodo standard per valutare l'adesione di un rivestimento tagliandolo fino al substrato, applicando un nastro sensibile alla pressione sui tagli, strappandolo e valutando la quantità di rivestimento asportato su una scala da 0 a 5. È rapido, qualitativo e molto usato per inchiostri e rivestimenti su materie plastiche.

Quale nastro specifica la ASTM D3359?

Storicamente il 3M Scotch 610, poi il Permacel P-99, entrambi ora dismessi. Le edizioni attuali richiedono alle parti di concordare un nastro e di riportarlo insieme al risultato, perché l'adesione differisce da un nastro all'altro e i risultati non sono confrontabili. Il 3M 600 è la scelta formale più comune; il Magic Tape 810 è comune per i controlli informali.

Qual è la differenza tra Metodo A e Metodo B?

Il Metodo A usa un singolo taglio a X ed è destinato all'uso in campo e a rivestimenti più spessi di circa 125 µm. Il Metodo B usa un reticolo a quadretti con spaziatura di 1 mm o 2 mm ed è destinato alle prove di laboratorio su film più sottili.

Che cosa significa una valutazione 5B?

Nessun rivestimento è stato asportato e i bordi dei tagli sono perfettamente lisci. Il 4B ammette il distacco di piccole scaglie alle intersezioni, inferiore al 5% dell'area del reticolo. La maggior parte delle specifiche di produzione per inchiostri su materie plastiche richiede 4B o meglio.

Un test del nastro basta per qualificare un inchiostro o un rivestimento?

No. Conferma l'adesione al momento della prova con un solo nastro. La durabilità all'abrasione, agli agenti chimici, all'umidità e al calore va provata separatamente e, quando serve un valore quantitativo, si usa invece un metodo di strappo o di taglio per sovrapposizione.

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