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La verifica delle proprietà di adesione di un rivestimento di finitura garantisce il successo del prodotto.
Per soddisfare le crescenti aspettative dei clienti più esigenti, in tutti i settori dell'industria della finitura del legno si stanno diffondendo finiture molto complesse con sistemi di finitura multistep in stile mobile, anziché essere un'eccezione. Queste tendenze di finitura richiedono l'uso di smalti, sfumature, toner e altri rivestimenti ad alte prestazioni. Con questi sistemi di finitura, i finitori devono essere più attenti ai test per garantire che le proprietà di adesione del sistema utilizzato soddisfino le aspettative di prestazione del prodotto.
L'adesione è un argomento molto vasto e nei laboratori dei formulatori si presta molta attenzione alle proprietà di adesione del rivestimento; tuttavia, dal punto di vista degli applicatori, l'adesione è spesso trascurata o fraintesa. Dal punto di vista del finitore, è mia intenzione fornire una conoscenza pratica dell'adesione del rivestimento e dei metodi di verifica dell'integrità dell'adesione del rivestimento.
L'adesione è la capacità del rivestimento di aderire al substrato, definita "adesione del substrato", e la capacità del rivestimento di aderire a più strati del sistema, definita "adesione tra gli strati".
Due sono i fattori che influenzano la capacità del rivestimento di aderire alla superficie: l'adesione meccanica e l'adesione chimica.
L'adesione meccanica si verifica quando il rivestimento aderisce al profilo di levigatura della superficie e scorre intorno alla fibra del substrato per fissare meccanicamente il film alla superficie. Profili di carteggiatura più profondi e ampi aumentano l'adesione del rivestimento, mentre profili meno profondi e superfici più lisce ostacolano la capacità del rivestimento di aderire sufficientemente.
L'adesione chimica si riferisce alla capacità del rivestimento di aderire alla chimica della formulazione del rivestimento. Vari componenti della chimica del rivestimento influiscono sull'adesione. Il rivestimento deve avere sufficienti proprietà umettanti per penetrare nei pori della superficie e bagnare le fibre del substrato. Le miscele di solventi del sistema di rivestimento consentono al rivestimento di bruciare negli strati di rivestimento all'interno del sistema. Le proprietà della resina del rivestimento variano e influenzano la capacità di adesione.
In generale, quando si sale nella scala delle tecnologie di rivestimento, dalle lacche alle vernici di conversione, agli uretani bicomponenti e ai poliesteri, le proprietà adesive aumentano in modo significativo.
Non si deve tuttavia presumere che tutti i prodotti di ciascuna categoria abbiano le stesse prestazioni. Ogni prodotto presenta caratteristiche di adesione specifiche. È responsabilità del finitore verificare che il sistema di rivestimento scelto soddisfi i requisiti di adesione necessari per ogni specifico progetto di finitura. Lo stesso sistema di verniciatura presenta inoltre livelli diversi di adesione chimica su varie specie di legno e substrati. Le resine del legno, la pece e gli oli presenti nel legno influiscono in modo significativo sulla capacità di adesione chimica del rivestimento. Tenendo conto di tutti i diversi fattori che influenzano le prestazioni di adesione, il rifinitore deve prendere decisioni oculate sul sistema di verniciatura da utilizzare.
A questo punto è necessario redigere e approvare un programma dettagliato di finitura e una procedura operativa standard con la firma del rappresentante del fornitore di rivestimenti. Per verificare che il sistema di rivestimento scelto sia solido e sicuro, il rifinitore deve sempre eseguire un'adeguata prova di adesione del film prima della produzione.
Esistono tre diverse procedure per valutare la resistenza del rivestimento a separarsi dal substrato e fornire un'analisi diversa dell'adesione del film: il test del tratteggio incrociato, il test di adesione per raschiamento e il test di distacco.
Il metodo di prova di raschiatura utilizza una trave di equilibrio ponderata con uno stilo arrotondato o un anello collegato alla trave. I pannelli con la pellicola di finitura asciutta vengono spinti sotto lo stilo e la trave viene caricata con quantità crescenti di peso fino a quando la finitura viene raschiata dal substrato. Il valutatore utilizza il peso in chilogrammi necessario per rimuovere la pellicola per assegnare un valore alle proprietà adesive del rivestimento. Questa procedura segue il metodo di prova americano standard (ASTM) - D2197, D2248, D2454, 5178, a seconda del rivestimento e del substrato da testare. I metodi di prova completi sono disponibili sul sito web dell'ASTM.
Il secondo metodo di prova più comunemente utilizzato nell'industria del legno è il test con la taglierina a tratteggio incrociato. Questo test è rapido e semplice da eseguire con un kit di prova economico, come il PosiTest CH. Con una taglierina a croce si incide un reticolo nel film di finitura fino al substrato. L'area di prova viene quindi spazzolata in diagonale per cinque volte in ogni direzione per rimuovere eventuali particelle di finitura sciolte.
Un nastro speciale per testare l'adesione viene quindi applicato saldamente sull'area di prova del tratteggio incrociato e rimosso rapidamente tirando il nastro dall'area di prova per rivelare la quantità di rivestimento sollevata dal nastro di prova. L'area del test a tratteggio incrociato viene quindi confrontata visivamente con gli standard (ASTM) D3002 e D3359.
Le norme contengono cinque grafici con diagrammi visivi dei vari gradi di distacco della pellicola. La classe ASTM 5B illustra l'assenza di distacco della pellicola, che rappresenta il massimo livello di adesione. La classe ASTM 1B mostra una rimozione del film compresa tra il 35% e il 65%, che rappresenta l'adesione più scarsa. Le classi 2B-4B rappresentano vari gradi di adesione che si collocano tra le classi 1B e 5B. Per la natura di questo confronto visivo, i risultati sono talvolta soggettivi e non definitivi con un valore numerico associato a questo test.
Il terzo metodo utilizza un tester di distacco idraulico per misurare lo sforzo di trazione in libbre per pollice quadrato (psi) necessario per staccare il rivestimento in direzione perpendicolare al substrato. Per eseguire questo test abbiamo utilizzato un tester di adesione DeFelsko Positest , conforme alla norma ASTM D4541. Un carrello di carico metallico viene fissato perpendicolarmente alla superficie del film di rivestimento asciutto mediante un adesivo CA (cianoacrilato o "supercolla") o l'adesivo fornito dal produttore.
Quando l'adesivo è polimerizzato, il carrello viene collegato all'apparecchiatura di estrazione idraulica e la pressione idraulica viene applicata e aumentata gradualmente finché il carrello non stacca il rivestimento dal substrato. Un indicatore sul tester mostra la quantità di pressione (psi) necessaria per staccare il rivestimento dal substrato.
Il risultato è un numero definitivo che può essere assegnato alla proprietà adesiva del rivestimento. Le letture ottenute su aree diverse del pannello di prova possono essere diverse a causa della diversa densità del substrato di legno. L'intervallo alto e basso di pressione di distacco accettabile per soddisfare le aspettative deve essere assegnato al valore di adesione del rivestimento.
Secondo le nostre ricerche, non esiste un sito standard per la pressione di distacco prevista per ogni categoria di rivestimento applicato a vari substrati e deve essere determinata dal finitore per lo specifico sistema di rivestimento che si sta valutando.
Quanto tempo deve trascorrere prima di effettuare il test di adesione? Si raccomanda di controllare il rivestimento dopo l'indurimento iniziale e dopo l'indurimento a lungo termine. Per quanto riguarda il momento in cui eseguire i test di adesione, è necessario seguire le raccomandazioni del produttore del rivestimento. Per stabilire il momento in cui eseguire i test occorre considerare fattori quali il numero di millimetri applicati, il metodo di essiccazione ad aria ambiente o a polimerizzazione forzata e il tipo di rivestimento.
Di norma, dopo 30 giorni è necessario eseguire un secondo test. Man mano che i rivestimenti continuano a polimerizzare, le proprietà adesive cambiano. Alcuni rivestimenti migliorano l'adesione man mano che il rivestimento continua a reticolare, mentre altri sistemi di rivestimento diminuiscono l'adesione a causa dei diversi tassi di ritiro tra il substrato o gli strati di rivestimento all'interno del sistema.
I finitori non devono mai abbassare la guardia contro un'adesione inferiore agli standard. Un solo grave errore di prodotto può portare alla bancarotta e costare il posto di lavoro al finitore.
Nota dell'editore: Phil Stevenson è il fondatore dell'American Wood Finishing Institute di Vineland, N.J. Il grafico ATSM è stato estratto, con il permesso, da D 3359-02 Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape test, © ASTM International. 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428
