Standardowe metody badań ASTM D968 dotyczące odporności powłok organicznych na ścieranie za pomocą środków ściernych

Norma „ASTM D968 Standardowe metody badania odporności powłok organicznych na ścieranie przez spadające media ścierne” opublikowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metody badawcze służące do określania odporności powłok organicznych na ścieranie wywołane spadającymi mediami ściernymi na powłoki nakładane na płaską, twardą powierzchnię, taką jak panele metalowe lub szklane.

Norma ta obejmuje dwie metody badań oparte na różnych materiałach ściernych:

• Metoda A: Test ścierania spadającego piasku
• Metoda B: Badanie zużycia spadającego węglika krzemu

Ze względu na niską powtarzalność metod wykorzystujących wartości liczbowe, metody te powinny być ograniczone do badań w obrębie jednego laboratorium. Zgodność międzylaboratoryjna jest znacznie większa, gdy stosuje się wartości porządkowe, a nie liczbowe.

Piasek krzemionkowy zapewnia wolniejsze zużycie powłok organicznych niż węglik krzemu. Może również zapewnić większe zróżnicowanie niektórych rodzajów powłok.

Chociaż skale odporności na ścieranie uzyskane tymi dwiema metodami różnią się, dają one w przybliżeniu taki sam wynik dla powłok pod względem odporności na ścieranie. Obie metody okazały się przydatne do oceny odporności na ścieranie określonych rodzajów powłok. Na przykład, metoda A (opadający piasek) została użyta do oceny powłok podłogowych, a metoda B (opadający węglik krzemu) do oceny powłok na pokładach statków.

W teście materiał ścierny jest nanoszony na powlekany panel przez rurkę prowadzącą z ustalonej wysokości, aż podłoże stanie się widoczne. Ilość materiału ściernego na jednostkę grubości warstwy jest podawana jako odporność powłoki na zużycie na panelu. Można użyć piasku kwarcowego lub węglika krzemu, zgodnie ze specyfikacją.

W świecie materiałoznawstwa i inżynierii materiałowej trwałość powłok ochronnych ma ogromne znaczenie. Powłoki organiczne, takie jak farby, lakiery i emalie, są szeroko stosowane do ochrony powierzchni przed zużyciem środowiskowym, korozją i uszkodzeniami mechanicznymi. Jednak jednym z najczęstszych rodzajów degradacji tych powłok jest ścieranie spowodowane tarciem, uderzeniami lub działaniem ściernym cząstek ściernych. Standardowe metody badań są niezbędne do pomiaru i porównywania tej odporności. W tym kontekście norma ASTM D968 zapewnia wiarygodne ramy do oceny odporności powłok na siły ścierne, pomagając producentom, inżynierom i specjalistom ds. kontroli jakości w podejmowaniu świadomych decyzji. Norma ta zapewnia spójność w różnych branżach, takich jak motoryzacja, przemysł morski, budownictwo i dobra konsumpcyjne.

Norma ASTM D968 obejmuje dwie podstawowe metody badań służące do oceny odporności na ścieranie powłok organicznych nakładanych na twarde, płaskie powierzchnie, takie jak panele metalowe lub szklane. Zasada jest prosta, ale skuteczna: symulacja rzeczywistego ścierania poprzez kontrolowany przepływ materiału ściernego z ustalonej wysokości na powlekaną powierzchnię. Ilość materiału ściernego potrzebna do zetarcia powłoki do podłoża jest bezpośrednią miarą jej trwałości.

Niniejsza norma ma zastosowanie do powłok organicznych na płaskich, twardych powierzchniach. Koncentruje się ona na ścieraniu przez spadające cząstki, a nie na ruchach ślizgowych lub trących (objętych innymi normami, takimi jak ASTM D4060 dla ścierania metodą Tabera).

Norma ta kładzie nacisk na bezpieczeństwo, wymagając od użytkowników wdrożenia odpowiednich praktyk zdrowotnych i przestrzegania limitów prawnych, ponieważ testy ścierności mogą powodować generowanie pyłu i cząsteczek.

Norma ta stosuje dwie różne metody, z których każda wykorzystuje inny materiał ścierny i zapewnia różną szybkość zużycia. Ta dwoistość pozwala testerom wybrać metodę najlepiej dopasowaną do rodzaju powłoki lub potrzeb zastosowania:

• Metoda A – metoda zrzucania piasku kwarcowego
  • Materiał ścierny: Jednorodnie uziarniony piasek kwarcowy (zwykle zgodny z normą ASTM E11, wielkość cząstek pomiędzy 20 i 30 mesh).
  • Montaż: Powlekany panel umieszczany jest poziomo w maszynie wytrzymałościowej. Piasek jest wyładowywany z leja przez lej i spada pionowo na powierzchnię powłoki z kontrolowaną prędkością z wysokości około 61 cm.
  • Procedura: Piasek jest w sposób ciągły wdmuchiwany, aż powłoka wniknie w podłoże w ustalonej liczbie punktów (zwykle 5–10). Mierzy się objętość użytego piasku.
  • Właściwości: Piasek krzemionkowy charakteryzuje się wolniejszym tempem zużycia niż ostrzejsze materiały ścierne, dzięki czemu idealnie nadaje się do grubszych lub trwalszych powłok. Często zapewnia lepszą separację między podobnymi formulacjami.
• Metoda B – Metoda opadającego węglika krzemu
  • Materiał ścierny: Ziarno węglika krzemu o kształcie kątowym (zgodne z normą ANSI B74.12 lub równoważną, zazwyczaj o wielkości oczek 120–220).
  • Montaż: Podobnie jak w metodzie A, ale węglik krzemu podawany jest z wysokości 61 cm w tempie około 1,8–2,2 litra na minutę.
  • Procedura: Erozja trwa do momentu zarejestrowania objętości węglika krzemu. Aby zapewnić wiarygodność statystyczną, badanie może obejmować wiele paneli.
  • Cechy: Ta metoda przyspiesza zużycie dzięki ostrości ziarna, co przekłada się na szybsze rezultaty. Jest szczególnie przydatna do sortowania powłok w warunkach dużego zużycia.

Obie metody wykorzystują standardowe urządzenie testowe, takie jak opadający aparat ścierny z piaskiem opisany w normie. Urządzenie to zawiera lejek, regulator przepływu i tacę zbiorczą. Panele są wstępnie kondycjonowane w celu zapewnienia powtarzalności (np. w temperaturze 23°C i przy wilgotności względnej 50%). Odporność na ścieranie oblicza się według wzoru podanego w normie. Wyższe wartości oznaczają wyższą odporność. Na przykład, wykładzina podłogowa może wymagać 200–500 l/mil, aby spełnić wymagania jakościowe określone w metodzie A.

Odporność na ścieranie jest kluczowym wskaźnikiem jakości nawierzchni w trudnych warunkach. Niska odporność na ścieranie może prowadzić do przedwczesnego zużycia, wzrostu kosztów konserwacji i zagrożeń dla bezpieczeństwa, takich jak blaknięcie znaków drogowych pod wpływem ścierania opon i piasku.

Zgodnie z tą normą, piasek kwarcowy (metoda A) zapewnia większą rozróżnialność niektórych powłok, natomiast węglik krzemu (metoda B) umożliwia szybsze testowanie. Obie metody zapewniają podobne wyniki, ale różnią się skalą bezwzględną.

Główne zastosowania przemysłowe tej normy to:

• Powłoki morskie i pokładowe: Metodę B zaleca się w przypadku pokładów statków, gdzie ostre materiały ścierne symulują uderzenia soli i zanieczyszczeń.
• Powłoki podłogowe i przemysłowe: Metoda A ocenia farby odporne na ruch uliczny w magazynach lub garażach.
• Motoryzacja i lotnictwo: Zapewnia odporność powłok bezbarwnych na żwir i czynniki środowiskowe.
• Budownictwo: testowanie powłok ochronnych na mostach i rurociągach w celu zabezpieczenia ich przed nawiewanym piaskiem.

Norma ASTM D968, poza zapewnieniem zgodności, wspomaga również opracowywanie receptur. Chemicy powłok wykorzystują ją do optymalizacji rodzajów żywic, wypełniaczy lub środków sieciujących w celu zwiększenia trwałości. Stanowi ona również integralną część kontroli jakości, wpływając na certyfikację produktów i gwarancje.

W rezultacie norma ASTM D968 stanowi kamień węgielny w ocenie powłok organicznych, łącząc laboratoryjną precyzję z niezawodnością w warunkach rzeczywistych. Poprzez pomiar odporności na ścieranie, norma ta umożliwia przedsiębiorstwom opracowywanie trwałych i długotrwałych rozwiązań.

Nasza organizacja, działająca od wielu lat i skrupulatnie śledząca globalny rozwój nauki i technologii, zatrudnia wykwalifikowany zespół i dysponuje rozbudowaną infrastrukturą do przeprowadzania testów, pomiarów i analiz w szerokim zakresie dziedzin dla firm ze wszystkich sektorów. W tym kontekście świadczymy również usługi testowania zgodnie z normą ASTM D968 dotyczącą metod badania odporności powłok organicznych na ścieranie przez spadające materiały ścierne.