Badanie przyczepności powłok – metody pomiaru adhezji i znaczenie testów

Na czym polega test przyczepności powłoki?

Test przyczepności powłoki polega na ocenie, jak silnie dana powłoka (np. farba, lakier) trzyma się swojego podłoża. Innymi słowy, badanie sprawdza odporność powłoki na odwarstwienie od podłoża lub rozdzielenie między warstwami powłokowymi. W praktyce polega to na kontrolowanym uszkodzeniu powłoki – poprzez nacięcia lub odrywanie – i sprawdzeniu, przy jakim obciążeniu dojdzie do jej oderwania od podłoża. Istnieją metody niszczące powłokę (np. nacięcia) oraz metody mierzące siłę potrzebną do oderwania fragmentu powłoki. Ważne jest, że test wykonuje się zgodnie z określonymi normami, aby wyniki były miarodajne i porównywalne. Powszechnie stosuje się w tym celu specjalistyczne narzędzia i urządzenia pomiarowe, które gwarantują rzetelność badania.

Dzięki testom przyczepności można upewnić się, że powłoka jest dobrze przytwierdzona do podłoża – co ma krytyczne znaczenie w wielu zastosowaniach. Słaba adhezja prowadzi do przedwczesnego łuszczenia się i pękania powłok, co nie tylko pogarsza wygląd, ale przede wszystkim zmniejsza ochronę powierzchni (np. przed korozją czy czynnikami atmosferycznymi). Regularna kontrola adhezji pozwala wykryć ewentualne wady powłoki na wczesnym etapie i zapobiec poważniejszym problemom. Testy przyczepności są istotne zarówno przy odbiorze technicznym nowych powłok, jak i przy okresowej inspekcji istniejących zabezpieczeń. W obu przypadkach otrzymujemy cenne informacje o jakości przygotowania podłoża, poprawności procesu malowania oraz trwałości zastosowanego systemu powłokowego.

Jakie są metody badania przyczepności powłok malarskich?

Przyczepność powłok można określić dwiema głównymi metodami: metodą siatki nacięć oraz metodą odrywową (tzw. pull-off). Obie są znormalizowane i powszechnie stosowane do oceny adhezji, lecz różnią się sposobem wykonania i charakterem wyników. Poniżej przedstawiamy te metody badania przyczepności powłok wraz z ich zasadami działania:

1. Metoda siatki nacięć (cross-cut test) – polega na nacięciu powłoki w formie regularnej siatki ostrym nożem lub przyrządem wieloostrzowym, a następnie ocenie stopnia odwarstwienia się kwadratów powłoki w obszarze nacięć. Jest to szybka, niszcząca metoda oceny przyczepności, dająca wynik w postaci oceny jakościowej (skala od 0 do 5). Wykonuje się ją zwykle dla powłok o niedużej grubości (do ok. 250 µm).

2. Metoda odrywowa (pull-off test) – polega na przyklejeniu do powierzchni powłoki specjalnych stalowych lub aluminiowych stempelków (tzw. dolików/grzybków), a następnie oderwaniu ich przy użyciu urządzenia wywierającego kontrolowaną siłę prostopadłą do podłoża. Urządzenie pull-off mierzy siłę potrzebną do oderwania powłoki od podłoża, dzięki czemu wynik testu ma charakter ilościowy – podawany jest jako naprężenie (np. w MPa lub psi) odpowiadające wytrzymałości adhezji. Ta metoda pozwala precyzyjnie określić wartość siły odrywu i często stosuje się ją, gdy wymagana jest dokładna informacja o wytrzymałości przyczepności powłoki.

Powyższe metody uzupełniają się wzajemnie. Test siatki nacięć jest prosty w wykonaniu, nie wymaga skomplikowanego sprzętu (poza nożem do nacięć, szablonem i taśmą) i daje natychmiastowy obraz jakości przylegania powłoki. Test pull-off z kolei dostarcza twardych danych liczbowych o sile wiązania powłoki z podłożem, co jest istotne np. przy dokumentowaniu zgodności z wymaganiami technicznymi lub normami. W praktyce często stosuje się obie metody – test siatki nacięć jako badanie przesiewowe (wstępne), a test odrywowy jako szczegółową weryfikację przyczepności, zwłaszcza dla powłok konstrukcyjnych lub wtedy, gdy wyniki muszą być podparte konkretnymi wartościami.

Metoda siatki nacięć – badanie przyczepności powłoki przez nacięcia

Metoda siatki nacięć (ang. cross-cut test) jest opisana w normie PN-EN ISO 2409:2013. W teście tym wykonuje się serię prostopadłych nacięć na powierzchni powłoki, tworząc wzór kratki (siatki) o jednakowych polach. Nacięcia muszą przechodzić przez całą grubość powłoki aż do podłoża – w tym celu stosuje się specjalne nożyki do siatki nacięć (np. wieloostrzowy nóż typu Petersa lub noże krążkowe z ostrzami rozmieszczonymi w jednakowych odstępach). Ważne jest dobranie odpowiedniego odstępu między nacięciami do grubości powłoki: przykładowo dla powłok do ~60 µm stosuje się siatkę o odstępie 1 mm, do 120 µm – 2 mm, a do 250 µm – 3 mm między nacięciami. Jeżeli powłoka jest grubsza niż ~250 µm lub bardzo twarda, normy przewidują alternatywę w postaci pojedynczego nacięcia w kształcie X (norma ISO 16276-2), które również pozwala ocenić adhezję przy bardzo grubych powłokach.

Po wykonaniu siatki nacięć należy usunąć luźne fragmenty powłoki powstałe na krawędziach nacięć. Standardowo robi się to poprzez delikatne szczotkowanie powierzchni, zastosowanie taśmy samoprzylepnej (przyklejanej i odrywanej w określony sposób) lub użycie sprężonego powietrza. Następnie ocenia się wizualnie, jak bardzo powłoka się odłupała na przecięciu linii – wynik badania przyczepności metodą siatki nacięć klasyfikuje się w skali od 0 do 5, zgodnie z kryteriami normy. Ocena 0 oznacza najwyższą przyczepność (brak odprysków, krawędzie nacięć są gładkie), a ocena 5 – całkowity brak przyczepności (oderwanie powłoki na ponad 65% pola siatki). Pośrednie stopnie (1–4) odpowiadają różnym poziomom odpryskiwania farby od podłoża w obszarze nacięć. Dzięki temu wynik testu dostarcza szybkiej informacji, czy powłoka trzyma się dostatecznie mocno: np. klasy 0–1 zazwyczaj uznaje się za dobrą adhezję, klasy 4–5 wskazują na poważne problemy z przyczepnością.

Metoda siatki nacięć ma wiele zalet: jest szybka, tania i prosta do wykonania nawet w terenie. Sprzęt potrzebny do jej przeprowadzenia jest niewielki – typowy zestaw do testu siatki nacięć składa się z ostrego noża (lub zestawu ostrzy), prowadnicy lub szablonu, taśmy testowej o odpowiedniej sile klejenia (zgodnej z wymaganiami normy) oraz lupy i szczoteczki do oceny. Takie zestawy i akcesoria (noże, taśmy itp.) dostępne są również w ofercie anticorr.pl. Warto jednak pamiętać, że jest to metoda niszcząca – pozostawia na badanej powierzchni uszkodzenie w postaci kratki. Dlatego często wykonuje się ją na próbkach testowych przed właściwym malowaniem lub w mało widocznym miejscu konstrukcji. Mimo to test siatki nacięć jest niezastąpiony przy szybkiej ocenie jakości przyczepności farb i lakierów, zwłaszcza w warsztatach lakierniczych, na liniach produkcyjnych czy podczas kontroli powykonawczej powłok malarskich.

Badanie przyczepności typu pull-off – pomiar siły odrywania powłoki

Badanie przyczepności typu pull-off (metoda odrywowa) jest opisane w normie PN-EN ISO 4624. W tej metodzie przytwierdza się do powierzchni powłoki za pomocą specjalnego kleju stalowe stempelki (grzybki pomiarowe) o określonej średnicy (najczęściej 20 mm, zgodnie z normą). Po całkowitym utwardzeniu kleju każdy stempel oddziela się od otaczającej powłoki poprzez wykonanie nacięcia dookoła jego obwodu. Następnie zakłada się urządzenie pomiarowe (tzw. miernik pull-off) na przygotowany stempel i rozpoczyna próbę odrywania. Urządzenie to stopniowo generuje siłę ciągnącą prostopadle do powierzchni, którą precyzyjnie mierzy podczas próby odrywu. Wynikiem pomiaru jest maksymalna siła (ciśnienie) przypadająca na jednostkę powierzchni, przy której doszło do oderwania stempelka wraz z powłoką od podłoża. Wynik ten wyrażany jest najczęściej w megapaskalach (MPa) i obrazuje wytrzymałość przyczepności badanej powłoki.

Co istotne, test pull-off dostarcza nie tylko liczbowej wartości siły adhezji, ale również informacji o sposobie zniszczenia powłoki. Po przeprowadzeniu próby ocenia się miejsce pęknięcia/odspojenia – czy nastąpiło ono na granicy powłoki i podłoża (adhezja), wewnątrz samej powłoki (kohezja powłoki), czy też w warstwie kleju. Często uszkodzenie ma charakter mieszany, co również jest odnotowywane. Analiza rodzaju uszkodzenia pozwala lepiej zrozumieć, gdzie tkwi najsłabsze ogniwo systemu powłokowego.

Metoda odrywowa uchodzi za bardzo wiarygodną i dokładną, ale wymaga nieco więcej czasu i przygotowania niż test siatki nacięć. Konieczne jest użycie odpowiedniego sprzętu – urządzenia typu pull-off z dynamometrem – oraz właściwych akcesoriów (stempli o wymaganej średnicy i kleju spełniającego normy). Urządzenia pull-off dostępne są zarówno w wersjach ręcznych (mechanicznych), gdzie zwiększanie ciśnienia realizuje operator, jak i automatycznych, które same dozują przyrost obciążenia zgodnie z procedurą. Przykładem sprzętu z oferty anticorr.pl jest PosiTest AT – dostępny w wariancie manualnym (AT-M) oraz automatycznym (AT-A) – który pozwala na precyzyjny pomiar siły adhezji w MPa i zapis wyników.

Zaletą badania pull-off jest otrzymanie ilościowej wartości przyczepności powłoki, co bywa wymagane np. w dokumentacji technicznej projektów czy przy certyfikacji wyrobów. Test ten pozwala też badać grubsze powłoki i dowolne podłoża (metal, beton, tworzywa itp.), o ile tylko da się do nich przykleić stempel. Trzeba pamiętać, że wynik pull-off może być nieco zależny od warunków (np. rodzaju kleju, czasu jego utwardzania, przygotowania powierzchni stempla), dlatego ważne jest przestrzeganie wytycznych normy podczas badania. Mimo tych wymagań, metoda odrywowa jest niezastąpiona, gdy chodzi o dokładną ocenę przyczepności – np. w badaniach naukowych, ekspertyzach technicznych czy kontroli jakości powłok na konstrukcjach, od których wymaga się najwyższej niezawodności.