Ensayos de adherencia de revestimientos de acuerdo con ASTM D4541 - Sticky Business

En un proyecto de revestimiento reciente, las pruebas de adherencia debían realizarse de acuerdo con ASTM D4541. Los requisitos especificados eran que se hiciera un mínimo de una prueba por cada 1,000 pies cuadrados de revestimiento y una prueba por cada 100 pies cuadrados de reparaciones de revestimiento. La especificación del recubrimiento en sí requería una adhesión mínima de 1,000 psi. Sin embargo, la especificación del revestimiento se adaptó a un 100% volumen de sólidos de poliuretano para el cual la hoja de datos del producto anunciaba un valor de adhesión de 2,000 psi. Antes de comenzar a trabajar, se decidió que el recubrimiento debía probarse a un mínimo de 1900 psi. Parecía razonable que la adherencia del revestimiento fuera de al menos 95% del valor anunciado (95% de 2000 psi = 1900 psi). Muchas pruebas se realizaron a 2000 psi o más sin fallas de adhesión. Desafortunadamente para el contratista, muchas pruebas no cumplieron con el requisito mínimo de 1900 psi. Unas pocas pruebas fallidas de un área total muy pequeña significaron que el contratista tuvo que reafirmar y volver a aplicar el revestimiento en áreas grandes. ¡Chico, estaba atrapado!

Es imperativo que un revestimiento se adhiera bien al sustrato y las pruebas de adhesión parecen una tarea sencilla. Pero la adhesión del revestimiento es extremadamente compleja y poco conocida. Las pruebas de adhesión simples, como sondear e intentar levantar el recubrimiento con una espátula o una navaja de bolsillo, son subjetivas. La prueba de tracción por tracción es conceptualmente simple y proporciona una sola cantidad discreta: la fuerza requerida para causar la fractura. Debe tenerse en cuenta la naturaleza de la fractura del recubrimiento en términos de falla adhesiva frente a falla cohesiva, así como las áreas relativas, y a veces lo es, pero es ese valor cuantitativo discreto lo que la gente codicia.

Aunque el resultado de la prueba es un valor numérico único, cualquier prueba de este tipo es solo una indicación del rendimiento relativo. Las pruebas de adherencia de recubrimientos implican más que usar una herramienta para obtener un resultado numérico que se pueda usar como criterio de aprobación / falla. Se especificó el método de prueba ASTM D4541, pero proporciona información que se ignoró por completo en este proyecto.

La prueba refleja parámetros tanto materiales como instrumentales. Diferentes herramientas y diferentes adhesivos dan valores diferentes. Las diferencias de temperatura, humedad y otros factores complican las cosas. Incluso la rigidez del sustrato afecta los resultados de la prueba. Por ejemplo, todo lo demás es igual, los valores de prueba son generalmente más altos en acero de 1 ⁄4 de pulgada de espesor en comparación con acero de 1 ⁄8 de pulgada de espesor.

El principal problema es que el método de prueba adolece de falta de reproducibilidad. La sección 6.1.1 de ASTM D4541 dice que por lo general se requieren al menos tres réplicas para categorizar estadísticamente el área de prueba (en comparación con el requisito de trabajo de una prueba por cada 1,000 pies cuadrados). Al igual que con SSPC-PA 2, el objetivo es categorizar estadísticamente un área, no buscar y encontrar un valor bajo.

ASTM D4541-02 contiene una sección que trata sobre la precisión y tiene una tabla que muestra la variación esperada para los resultados de las pruebas de laboratorio (intralaboratorio, realizado en el mismo laboratorio, así como entre laboratorios, una comparación entre diferentes laboratorios). La variabilidad se presenta en tres formas diferentes. El primero es el coeficiente de variación, que es un decimal o porcentaje que se determina dividiendo la desviación estándar de una muestra por la media (promedio). El segundo es en términos de grados de libertad, que se relaciona con la distribución t de la muestra. (Piense en términos de la conocida curva de campana). Estos son términos que solo un estadístico podría amar. Afortunadamente, el tercer enfoque es más sencillo y accesible para los profesionales de recubrimientos: una diferencia de porcentaje máxima aceptable.

La tabla muestra que, dependiendo del tipo de instrumento, la diferencia porcentual aceptable entre dos valores puede estar entre aproximadamente 25% y 58%. Eso proporciona una clara indicación de que la prueba es bastante variable, pero un ejemplo ayuda. Para un instrumento de tipo IV utilizado en el mismo laboratorio, la Tabla 1 de ASTM D4541-02 da el coeficiente de variación como 8.5%, hay 48 grados de libertad y la diferencia máxima aceptable es 29%. La diferencia en porcentaje relativa a dos resultados de prueba se determina mediante la ecuación simple a continuación.

Ahora considere dos valores de prueba: 2,100 psi y 1,600 psi. Insertarlos en la ecuación da un resultado de 27%, que es menor que el 29% diferencia máxima aceptable dada en la tabla ASTM. La precisión declarada del método de prueba es tan pobre que ninguno de estos dos valores, 2,100 psi o 1,600 psi, puede declararse como el correcto. Con una muestra muy pequeña de solo unas pocas mediciones, estos dos valores deberían considerarse como el mismo resultado. Eso no es sentido común, pero eso es precisión para ti, o falta de ella.

A veces se piensa que la exactitud y la precisión son más o menos lo mismo cuando, de hecho, son muy diferentes. La precisión es una cuestión de acertar. La precisión es una cuestión de repetibilidad y reproducibilidad. Por ejemplo, al lanzar dardos y apuntar a la diana, si uno lanza tres dardos con cada aterrizaje a una pulgada del centro de la diana pero espaciados en las esquinas de un triángulo equilátero, uno tiene buena precisión, pero la precisión es pobre. Los dardos están todos cerca del objetivo, pero no están cerca unos de otros. De hecho, están en todos los lados del objetivo. Por el contrario, si los tres dardos caen en la ranura doble 20, la precisión es pobre pero la precisión es excelente. Para una buena precisión y una buena precisión, es necesario poner los tres dardos cerca de la diana y cerca uno del otro.

Los diversos tipos de probadores de tracción por tracción se pueden calibrar para obtener una buena precisión. Sin embargo, el defecto del método de prueba es que la precisión no es muy buena. No es muy preciso en el laboratorio. No espere que mejore en condiciones de campo.

Especificando un valor mínimo de adherencia de tracción por tracción de 1900 psi en este proyecto para estar dentro de 5% de la adhesión anunciada de 2000 psi para el recubrimiento www.paintsquare.com JPCL / Abril de 2004 / PCE 19 parece razonable, si uno no sabe nada acerca de los recubrimientos como materiales, los instrumentos de prueba y el método de prueba estándar ASTM D4541 . La adhesión del revestimiento no se parece en nada a la resistencia a la tracción del acero oa la resistencia a la compresión del hormigón. Un revestimiento con un valor de adhesión de 2000 psi no es dos veces tan bueno como un revestimiento con un valor de adhesión de 1000 psi. De hecho, un recubrimiento con un valor de adherencia más bajo puede tener un mejor desempeño. PSI es una unidad de medida conveniente y familiar. Los revestimientos se pueden aplicar por pie cuadrado, pero no funcionan ni fallan por el cuadrado. No te quedes atascado persiguiendo números mágicos.