Hechting, essentiële eigenschap van het coatingsysteem

Het is geen geheim dat een goede hechting een basisvereiste is om optimaal te kunnen genieten van de functionaliteiten van een coating of verf. Afbladderende verflagen die hersteld dienen te worden betekenen voor bedrijven en overheden immers een hoog kostenplaatje. De hechting tussen verf en oppervlak is bepalend voor een kwaliteitsvolle afwerking.

Vaak treden verschijnselen zoals afbladderen pas op na enkele jaren en is het heel moeilijk om de vinger te wijzen naar de schuldige voor het vroegtijdige falen. Dit resulteert niet zelden in een langdurige procedure om te achterhalen wat de oorzaak kan zijn geweest: kwaliteit van de verf, kwaliteit van voorbehandeling, condities bij applicatie, aangebrachte laagdikte, parameters van het droogproces, etc.

Hechting = interactie

De juiste keuze van de verf in functie van de applicatie is een cruciale fase in een project. Vaak is deze gebaseerd op voorkennis uit andere opdrachten of wordt deze proefondervindelijk bepaald aan de hand van resultaten uit een voorstudie.

Toch vormt de selectie van de verf geen garantie voor een kwaliteitsvolle afwerking, maar wordt deze bepaald door de interactie tussen verf en het te coaten oppervlak. Het is net deze interactie die cruciaal is in een correct uitgevoerd coatingproces, maar deze wordt beïnvloed door factoren als de aanwezigheid van vervuilingen op het oppervlak, de kristalliniteit van kunststoffen, gevormde oxidehuid op metalen, … 

Een veel gebruikte term om de interactie op het grensvlak substraat-coating aan te geven is de wetting of mate van bevochtiging van het oppervlak, of ook wel de vloeistoffilm die kan gevormd worden door de verf op de te coaten ondergrond.

Processen die regelmatig toegepast worden in industriële toepassingen als voorbereiding van een lakproces zijn reiniging van het oppervlak, beitsen en passiveren, stralen, oppervlakteactivatie door processen als plasma en corona of het gebruik van conversie- of primerlagen.


(Bron: https://coatings.specialchem.com)

Vaak dragen deze processen ertoe bij de oppervlakte-energie van een oppervlak te verhogen of de oppervlaktespanning van de coating te doen dalen. De eigenschappen die een effect hebben op wetting kunnen perfect worden geanalyseerd door metingen als XRF, FTIR, oppervlakte-energiemetingen, contacthoekmetingen, … Deze resultaten laten echter enkel toe om een voorspelling te doen en geven geen uitsluitsel over de gevormde hechtingskracht.

Rol van correcte coatingapplicatie

Via spraycoaten worden coatings verneveld in kleine druppels die elk hun eigen interactie met het substraat vertonen, terwijl bij rakelcoating, slot- of rolcoating de coating op het oppervlak wordt gedrukt. Hierdoor is het mogelijk dat een coating wel aangebracht kan worden door een rolproces, maar niet kan gebruikt worden in een spuitapplicatie.

Ook de condities waarbij een coating wordt aangebracht, hebben een invloed op de wetting en de hechting van de coatinglaag. Indien buiten gewerkt wordt, dient men rekening te houden met het dauwpunt of het punt waarbij condensvorming optreedt. Ook moet men er op toe zien dat de tijden tussen voorbereiding en lakken en droogtijden gerespecteerd worden.

Meten is weten

Controle van de hechtingsterkte maakt in vele gevallen deel uit van coatingtesten binnen een kwaliteitscontrolesysteem, maar omwille van het destructieve karakter van de testen worden deze er vaak bij de oplevering aan voorbij gegaan. Bij grote opdrachten is de aanmaak van proefpanelen op de werf en toezicht door een erkende coatinginspecteur zeker aan te raden.

Er bestaan verschillende testen om de hechting te controleren, maar men dient steeds alert zijn bij de uitvoering ervan om een correcte beoordeling te kunnen doen.

De crosscut-test (ruitjesproef) of tape adhesion test is de meest toegepaste test omwille van zijn eenvoud, maar de beoordeling ervan berust op een relatieve schaal die een hechtingswaarde aangeeft van 0 tot 5. De test wordt nogal eens verkeerdelijk uitgevoerd doordat geen rekening wordt gehouden met de voorgeschreven afstand van de messen die het snijpatroon bepalen. Deze afstand is immers afhankelijk van de laagdikte van het totale verfsysteem. Voor een laagdikte tot 60 µm wordt een roosterkam met 1 mm afstand tussen de parallelle messen gebruikt, voor laagdikte 60-120 µm is dit 2 mm en hogere laagdikte tot 250 µm vereisen 3 mm afstand.

Ook dienen de krassen gemaakt te worden tot op het substraat, wat voor dikkere lagen de nodige kracht vraagt van de operator.

Verder dient een gestandaardiseerde tape te worden gebruikt met een gekende kleefkracht om vervolgens de coating trachten los te trekken. Bepaalde anti-kleef-, anti-graffiti- en easy-clean- coatings beletten echter dat de tape goed hecht, waardoor er een slechtere overdracht is van de krachten wat kan leiden tot valse positieven.

De dolly pull-off test is een tweede manier om de hechting van de coating te testen. De test bestaat erin een ‘dolly’ op de coating aan te brengen met een lijm en vervolgens de kracht op te meten die nodig is om de coating met loodrechte tractie ('pull-off') van het substraat te trekken. Belangrijk bij deze test is de juiste keuze van de lijm waarmee de dolly wordt bevestigd en ook dat het testoppervlak voldoende vlak is. De hechting wordt uitgedrukt als een kracht per oppervlakte-eenheid.

Afhankelijk van de toepassing zal vaak gekozen worden om de hechting te bepalen onder invloed van een belasting bijvoorbeeld met behulp van een impacttest, cupping-test of flexibiliteitstest.

Meer info over deze testen vindt u hier.

Conclusies

Het bekomen van een goede hechting tussen ondergrond en coatingsysteem kan enkel bekomen worden door een goede selectie van coating, gebruik van correcte applicatiemethode en een goed begrip van de interacties die bijdragen tot een goede hechting.

Sirris Smart Coating Lab is in staat u te begeleiden bij de keuze van de correcte coating, herformulering van de coatings, demonstratie van voorbehandelingstechnieken als plasma- en coronabehandeling en de uitvoering van testen met betrekking tot wetting en hechting om substraat-coating-interacties te bepalen.