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Die Prüfung der Haftungseigenschaften einer Endbeschichtung gewährleistet eine erfolgreiche Leistung des Produkts.
Um den ständig steigenden Erwartungen der anspruchsvollen Kunden von heute gerecht zu werden, werden hochkomplexe Oberflächenbehandlungen mit mehrstufigen, möbelähnlichen Veredelungssystemen in allen Bereichen der Holzveredelungsindustrie immer häufiger eingesetzt und sind nicht mehr die Ausnahme. Diese Trends in der Endbearbeitung erfordern den Einsatz von Lasuren, Shadern, Tonern und anderen Hochleistungsbeschichtungen. Bei diesen Veredelungssystemen müssen die Veredelungsbetriebe bei den Tests wachsamer sein, um sicherzustellen, dass die Haftungseigenschaften des verwendeten Systems die Erwartungen an die Leistung des Produkts erfüllen.
Die Haftung ist ein sehr umfassendes Thema, wobei den Haftungseigenschaften der Beschichtung in den Labors der Formulierer viel Aufmerksamkeit gewidmet wird. Aus der Sicht eines Veredlers ist es meine Absicht, ein funktionierendes Wissen über die Haftung von Beschichtungen und Methoden zur Prüfung der Haftfestigkeit von Beschichtungen zu vermitteln.
Adhäsion ist die Fähigkeit der Beschichtung, auf dem Substrat zu haften, was als "Substratadhäsion" bezeichnet wird, und die Fähigkeit der Beschichtung, auf mehreren Schichten im System zu haften, was als "Zwischenschichtadhäsion" bezeichnet wird.
Es gibt zwei Faktoren, die die Fähigkeit der Beschichtung, auf der Oberfläche zu haften, beeinflussen: die mechanische Haftung und die chemische Haftung.
Die mechanische Haftung entsteht dadurch, dass sich die Beschichtung an das Schleifkratzerprofil der Oberfläche anschmiegt und um die Fasern des Substrats herumfließt, um den Film mechanisch an der Oberfläche zu befestigen. Tiefere und größere Schleifprofile erhöhen die Haftung der Beschichtung, während flachere Profile und glattere Oberflächen die Fähigkeit der Beschichtung, ausreichend zu haften, beeinträchtigen.
Die chemische Haftung bezieht sich auf die Fähigkeit der Beschichtung, an der Chemie der Beschichtungsformulierung zu haften. Verschiedene Komponenten der Beschichtungschemie wirken sich auf die Adhäsion aus. Die Beschichtung muss über ausreichende Benetzungseigenschaften verfügen, um in die Poren der Oberfläche einzudringen und die Fasern des Substrats zu benetzen. Lösungsmittelmischungen des Beschichtungssystems ermöglichen das Einbrennen der Beschichtung in Beschichtungsschichten innerhalb des Systems. Die Harzeigenschaften der Beschichtung variieren und beeinflussen die Haftfähigkeit.
Generell gilt, dass sich die Klebeeigenschaften von Lacken und Konversionslacken über Zweikomponenten-Urethane bis hin zu Polyestern deutlich verbessern, wenn man sich auf der Skala der Beschichtungstechnologien nach oben bewegt.
Es darf jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass alle Produkte innerhalb jeder Kategorie gleich leistungsfähig sind. Jedes Produkt weist seine eigenen spezifischen Haftungseigenschaften auf. Der Veredler ist letztendlich dafür verantwortlich, dass das ausgewählte Beschichtungssystem die notwendigen Haftungsanforderungen für jedes spezifische Veredelungsprojekt erfüllt. Ein und dasselbe Beschichtungssystem weist auch bei verschiedenen Holzarten und Substraten unterschiedliche chemische Haftungseigenschaften auf. Holzharze, Pech und Öle im Holz wirken sich erheblich auf die chemische Haftfähigkeit der Beschichtung aus. Unter Berücksichtigung all dieser Faktoren, die sich auf die Haftfähigkeit auswirken, muss der Veredler eine fundierte Entscheidung über das zu verwendende Beschichtungssystem treffen.
Ein detaillierter Zeitplan für die Veredelung und ein Betriebsverfahren ( standard ) sollten dann erstellt und mit der Unterschrift des Vertreters des Lacklieferanten genehmigt werden. Um sicherzustellen, dass das gewählte Beschichtungssystem solide und sicher ist, muss der Veredler vor der Produktion stets eine angemessene Prüfung der Haftung des Films durchführen.
Es gibt drei verschiedene Verfahren, um die Widerstandsfähigkeit der Beschichtung gegen die Ablösung vom Substrat zu bewerten und eine unterschiedliche Haftungsanalyse des Films zu erstellen: Kreuzschraffur-Test, Schabehaftungstest und Abreißtest.
Bei der Schabemethode wird ein beschwerter Balken mit einem abgerundeten Stift oder einer Schlaufe verwendet, der/die an dem Balken befestigt ist. Die Platten mit dem trockenen Lackfilm werden unter den Taststift geschoben, und der Balken wird mit immer mehr Gewicht belastet, bis sich der Lack vom Substrat ablöst. Der Prüfer verwendet das Gewicht in Kilogramm, das erforderlich ist, um den Film zu entfernen, um einen Wert für die Hafteigenschaften der Beschichtung festzulegen. Dieses Verfahren folgt der amerikanischen standard Prüfmethode (ASTM) - D2197, D2248, D2454, 5178, je nach Beschichtung und zu prüfendem Substrat. Die vollständigen Prüfmethoden finden Sie auf der ASTM-Website.
Die zweite und in der Holzindustrie am häufigsten verwendete Testmethode ist der Kreuzschraffur-Test. Dieser Test lässt sich schnell und einfach mit einem preiswerten Kreuzschraffur-Testkit, wie dem PosiTest CH, durchführen. Mit einem Kreuzschlitzmesser wird ein Gittermuster in den Lackfilm bis hinunter zum Untergrund geschnitten. Die Testfläche wird dann fünfmal in jeder Richtung diagonal gebürstet, um alle losen Lackpartikel zu entfernen.
Ein spezielles Klebeband zur Prüfung der Haftfestigkeit wird dann fest auf die kreuzschraffierte Testfläche geklebt und schnell entfernt, indem das Klebeband von der Testfläche abgezogen wird, um die Menge der durch das Klebeband abgehobenen Beschichtung zu ermitteln. Die kreuzschraffierte Testfläche wird dann visuell mit den (ASTM-)Normen D3002 und D3359 verglichen.
In den Normen gibt es fünf Diagramme mit visuellen Darstellungen verschiedener Grade des Filmabzugs. Die ASTM-Klasse 5B zeigt, dass sich keine Folie abziehen lässt, was dem höchsten Haftungsgrad entspricht. Die ASTM-Klasse 1B zeigt, dass zwischen 35 % und 65 % der Folie abgezogen werden, was der schlechtesten Haftung entspricht. Die Klassen 2B-4B zeigen unterschiedliche Haftungsgrade, die zwischen den Klassen 1B und 5B liegen. Aufgrund der Natur dieses visuellen Vergleichs sind die Ergebnisse manchmal etwas subjektiv und nicht endgültig mit einem numerischen Wert verbunden, der mit diesem Test verbunden ist.
Bei der dritten Methode wird ein hydraulisches Abziehprüfgerät verwendet, um die Zugspannung in Pfund pro Quadratzoll (psi) zu messen, die erforderlich ist, um die Beschichtung in einer Richtung senkrecht zum Substrat abzulösen. Zur Durchführung dieses Tests haben wir ein DeFelsko Positest Haftfestigkeitsprüfgerät nach ASTM D4541 verwendet. Ein Metall-Ladewagen wird senkrecht zur Oberfläche des trockenen Beschichtungsfilms mit einem CA-Klebstoff (Cyanacrylat oder "Superklebstoff") oder dem vom Hersteller gelieferten Klebstoff befestigt.
Wenn der Klebstoff ausgehärtet ist, wird der Dolly an der hydraulischen Abziehvorrichtung befestigt und der hydraulische Druck allmählich erhöht, bis der Dolly die Beschichtung vom Substrat abzieht. Ein Manometer am Prüfgerät zeigt den Druck (psi) an, der erforderlich ist, um die Beschichtung vom Substrat zu lösen.
Das Ergebnis ist eine eindeutige Zahl, die der Klebeeigenschaft der Beschichtung zugeordnet werden kann. Aufgrund der unterschiedlichen Dichte des Holzsubstrats kann es an verschiedenen Stellen der Prüfplatte zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen. Der obere und untere Bereich des Abziehdrucks, der den Erwartungen entspricht, sollte dem Haftwert der Beschichtung zugeordnet werden.
Nach unseren Recherchen gibt es keine standard für den zu erwartenden Abziehdruck für jede Kategorie von Beschichtungen, die auf verschiedenen Substraten aufgetragen werden, und muss vom Veredler für das spezifische Beschichtungssystem, das bewertet wird, bestimmt werden.
Wie lange sollte die Aushärtung dauern, bevor die Haftfestigkeit geprüft wird? Es wird empfohlen, die Beschichtung nach der ersten Aushärtung und nach der Langzeitaushärtung zu prüfen. Die Empfehlungen des Beschichtungsherstellers hinsichtlich des Zeitpunkts für die Durchführung der Haftfestigkeitsprüfung sollten befolgt werden. Faktoren wie die Anzahl der aufgetragenen Millimeter, die Lufttrocknung oder die forcierte Trocknungsmethode und die Art der Beschichtung müssen bei der Festlegung des Prüfzeitpunkts berücksichtigt werden.
Normalerweise sollte nach 30 Tagen ein zweiter Test durchgeführt werden. Mit fortschreitender Aushärtung der Beschichtung ändern sich die Hafteigenschaften. Bei einigen Beschichtungen verbessert sich die Haftung, da sich die Beschichtung weiter vernetzt, bei anderen Beschichtungssystemen nimmt die Haftung aufgrund unterschiedlicher Schrumpfungsraten zwischen den Substraten oder Beschichtungsschichten innerhalb des Systems ab.
Veredler dürfen niemals die Wachsamkeit gegenüber minderwertigen Klebstoffen vernachlässigen. Ein einziger größerer Produktfehler kann zum Bankrott führen und Sie als Veredler Ihren Job kosten.
Anmerkung der Redaktion: Phil Stevenson ist der Gründer des American Wood Finishing Institute in Vineland, N.J. Die ATSM-Tabelle wurde mit Genehmigung aus D 3359-02 Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape test, © ASTM International, entnommen. 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428
