Prüfung der Beschichtungshaftung gemäß ASTM D4541 - Sticky Business

Bei einem kürzlich durchgeführten Beschichtungsprojekt sollten Adhäsionstests gemäß ASTM D4541 durchgeführt werden. Die spezifizierten Anforderungen waren, dass mindestens ein Test pro 1.000 Quadratfuß Beschichtung und ein Test pro 100 Quadratfuß Beschichtungsreparatur durchgeführt werden muss. Die Beschichtungsspezifikation selbst erforderte eine Mindesthaftung von 1.000 psi. Die Beschichtungsspezifikation wurde jedoch auf bestimmte 100 zugeschnitten% Volumen Feststoffe Polyurethan, für die im Produktdatenblatt ein Haftwert von 2.000 psi angegeben ist. Vor Beginn der Arbeiten wurde entschieden, dass die Beschichtung bei mindestens 1.900 psi getestet werden musste. Es schien vernünftig, dass die Beschichtungshaftung mindestens 95 betragen sollte% des beworbenen Wertes (95% von 2.000 psi = 1.900 psi). Viele Tests waren bis zu 2.000 psi oder mehr ohne Haftungsfehler. Unglücklicherweise für den Auftragnehmer erfüllten viele Tests nicht die Mindestanforderung von 1.900 psi. Einige fehlgeschlagene Tests mit sehr kleiner Gesamtfläche bedeuteten, dass der Auftragnehmer die Beschichtung erneut strahlen und auf große Flächen auftragen musste. Junge, war er fest!

Es ist unbedingt erforderlich, dass eine Beschichtung gut auf dem Substrat haftet, und die Prüfung der Haftung scheint eine einfache Aufgabe zu sein. Die Haftung der Beschichtung ist jedoch äußerst komplex und wenig bekannt. Subjektive Adhäsionstests wie das Prüfen und der Versuch, die Beschichtung mit einem Spachtel oder Taschenmesser anzuheben, sind subjektiv. Die Prüfung der Zugzughaftung ist konzeptionell einfach und liefert eine einzige diskrete Größe - die Kraft, die erforderlich ist, um einen Bruch zu verursachen. Die Art des Beschichtungsbruchs in Bezug auf das Versagen von Klebstoff und Kohäsion sollte ebenso wie die relativen Flächen beachtet werden, und dies ist manchmal der Fall, aber es ist dieser diskrete quantitative Wert, den die Menschen begehren.

Obwohl das Testergebnis ein einzelner numerischer Wert ist, ist ein solcher Test nur ein Hinweis auf die relative Leistung. Das Testen der Beschichtungshaftung ist mehr als die Verwendung eines Werkzeugs, um ein numerisches Ergebnis zu erhalten, das als Bestanden / Nicht Bestanden-Kriterium verwendet werden kann. Die Testmethode ASTM D4541 wurde angegeben, enthält jedoch Informationen, die in diesem Projekt vollständig ignoriert wurden.

Der Test spiegelt sowohl materielle als auch instrumentelle Parameter wider. Unterschiedliche Werkzeuge und unterschiedliche Klebstoffe ergeben unterschiedliche Werte. Unterschiede in Temperatur, Luftfeuchtigkeit und anderen Faktoren erschweren die Sache. Auch die Steifigkeit des Substrats beeinflusst die Testergebnisse. Wenn alle anderen Werte gleich sind, sind die Testwerte bei 1 ⁄4 Zoll dickem Stahl im Allgemeinen höher als bei 1 ⁄8 Zoll dickem Stahl.

Das Hauptproblem besteht darin, dass die Testmethode unter einer mangelnden Reproduzierbarkeit leidet. In Abschnitt 6.1.1 von ASTM D4541 heißt es, dass normalerweise mindestens drei Replikationen erforderlich sind, um den Testbereich statistisch zu kategorisieren (verglichen mit der Auftragsanforderung eines Tests pro 1.000 Quadratfuß). Wie bei SSPC-PA 2 besteht das Ziel darin, ein Gebiet statistisch zu kategorisieren und keinen niedrigen Wert zu suchen und zu finden.

ASTM D4541-02 enthält einen Abschnitt, der sich mit Präzision befasst, und eine Tabelle, in der die erwartete Varianz für Labortestergebnisse angegeben ist (Intra-Labor - durchgeführt im selben Labor sowie Inter-Labor - Vergleich zwischen verschiedenen Labors). Die Variabilität wird in drei verschiedenen Formen dargestellt. Der erste ist der Variationskoeffizient, der eine Dezimalstelle oder ein Prozentsatz ist, der durch Teilen der Standardabweichung einer Stichprobe durch den Mittelwert (Durchschnitt) bestimmt wird. Der zweite betrifft die Freiheitsgrade, die sich auf die t-Verteilung für die Probe beziehen. (Denken Sie an die bekannte Glockenkurve.) Dies sind Begriffe, die nur ein Statistiker lieben kann. Glücklicherweise ist der dritte Ansatz für Beschichtungsfachleute einfacher und zugänglicher - ein maximal akzeptabler prozentualer Unterschied.

Die Tabelle zeigt, dass je nach Gerätetyp die akzeptable prozentuale Differenz zwischen zwei Werten zwischen etwa 25 liegen kann% und 58%. Das gibt einen klaren Hinweis darauf, dass der Test ziemlich variabel ist, aber ein Beispiel hilft. Für ein Instrument vom Typ IV, das im selben Labor verwendet wird, gibt Tabelle 1 von ASTM D4541-02 den Variationskoeffizienten als 8,5 an%Es gibt 48 Freiheitsgrade und der maximal zulässige Unterschied beträgt 29%. Die prozentuale Differenz zu zwei Testergebnissen wird durch die folgende einfache Gleichung bestimmt.

Betrachten Sie nun zwei Testwerte: 2.100 psi und 1.600 psi. Wenn Sie diese in die Gleichung einfügen, erhalten Sie ein Ergebnis von 27%, das ist weniger als die 29% maximal zulässige Differenz in der ASTM-Tabelle angegeben. Die angegebene Genauigkeit der Testmethode ist so schlecht, dass keiner dieser beiden Werte, 2.100 psi oder 1.600 psi, als korrekt deklariert werden kann. Bei einer sehr kleinen Stichprobe von nur wenigen Messungen sollten diese beiden Werte zu Recht als ziemlich dasselbe Ergebnis angesehen werden. Das ist kein gesunder Menschenverstand, aber das ist Präzision für Sie oder ein Mangel daran.

Genauigkeit und Präzision werden manchmal als mehr oder weniger dasselbe angesehen, obwohl sie tatsächlich sehr unterschiedlich sind. Genauigkeit ist eine Frage des Ziels. Präzision ist eine Frage der Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit. Wenn man zum Beispiel Pfeile wirft und auf das Bullauge zielt, wenn man drei Pfeile wirft, wobei jede Landung einen Zentimeter von der Mitte des Bullauge entfernt ist, aber an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks beabstandet ist, hat man eine gute Genauigkeit, aber die Präzision ist schlecht. Die Pfeile sind alle nahe am Ziel, aber sie sind nicht nahe beieinander. Tatsächlich befinden sie sich auf allen Seiten des Ziels. Wenn im Gegensatz dazu alle drei Pfeile im Doppel-20-Slot landen, ist die Genauigkeit schlecht, aber die Präzision ist ausgezeichnet. Für eine gute Genauigkeit und Präzision müssen alle drei Pfeile nahe am Bullauge und nahe beieinander platziert werden.

Die verschiedenen Arten von Zugabzugstestern können für eine gute Genauigkeit kalibriert werden. Das Manko der Testmethode ist jedoch, dass die Präzision nicht sehr gut ist. Im Labor ist es nicht sehr genau. Erwarten Sie nicht, dass es unter Feldbedingungen besser ist.

Angabe eines Mindestwerts für die Zugfestigkeit von 1.900 psi bei diesem Projekt, um innerhalb von 5 zu gelangen% von der beworbenen Haftung von 2.000 psi für die verwendete Beschichtung www.paintsquare.com JPCL / April 2004 / PCE 19 erscheint vernünftig, wenn man nichts über Beschichtungen als Materialien, die Testinstrumente und die Standardtestmethode ASTM D4541 weiß . Die Haftung der Beschichtung entspricht in keiner Weise der Zugfestigkeit von Stahl oder der Druckfestigkeit von Beton. Eine Beschichtung mit einem Adhäsionswert von 2.000 psi ist nicht doppelt so gut wie eine Beschichtung mit einem Adhäsionswert von 1.000 psi. Tatsächlich kann eine Beschichtung mit einem niedrigeren Adhäsionswert die bessere Leistung erbringen. PSI ist eine bequeme und vertraute Maßeinheit. Beschichtungen können durch den Quadratfuß aufgebracht werden, aber sie funktionieren nicht oder versagen durch den Quadratfuß. Bleib nicht stecken und jage magische Zahlen.