Adhesion and Hardness Testing | การทดสอบแรงยึดเกาะและความแข็ง

Adhesion and Hardness Testing | การทดสอบแรงยึดเกาะและความแข็งของสารเคลือบผิว

Adhesion Testing และ Hardness Testing เป็นกระบวนการสำคัญในการตรวจสอบคุณภาพของสี สารเคลือบผิว และวัสดุในงานอุตสาหกรรม ช่วยประเมินความสามารถในการยึดเกาะกับพื้นผิว ความแข็งของวัสดุ และความต้านทานต่อการขีดข่วน เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติตามข้อกำหนดและเหมาะสมกับการใช้งาน

Adhesion Testing

Adhesion Testing หรือการทดสอบแรงยึดเกาะ คือการประเมินความสามารถของสารเคลือบในการยึดติดกับพื้นผิววัสดุ หรือยึดติดระหว่างชั้นสารเคลือบในระบบเคลือบหลายชั้น เช่น สีบนโลหะ สีบนคอนกรีต และสารเคลือบบนพลาสติก

การทดสอบนี้มีความสำคัญต่อการควบคุมคุณภาพ เนื่องจากสารเคลือบที่มีแรงยึดเกาะไม่เพียงพออาจเกิดการลอก พอง หรือหลุดร่อน ส่งผลต่อความทนทานและประสิทธิภาพในการปกป้องพื้นผิว

Adhesion Testing | วิธีการทดสอบแรงยึดเกาะของสารเคลือบ

1. Knife Test — การทดสอบด้วยมีด

ใช้มีดกรีดและพยายามแซะสารเคลือบออกจากพื้นผิว เพื่อประเมินความสามารถในการยึดเกาะโดยพิจารณาจากความยากง่ายในการลอกและปริมาณสารเคลือบที่หลุดออก

วิธีนี้อาศัยประสบการณ์ของผู้ตรวจสอบและเหมาะกับการประเมินเบื้องต้น

2. Tape Test — การทดสอบด้วยเทปกาว

กรีดสารเคลือบตามรูปแบบที่กำหนด แล้วติดเทปกาวลงบนบริเวณที่กรีด ก่อนดึงเทปออกเพื่อตรวจสอบปริมาณสารเคลือบที่หลุดออกจากพื้นผิว วิธีนี้มีทั้งรูปแบบ X-cut และ Cross-hatch โดยการเลือกวิธีขึ้นอยู่กับลักษณะงานและมาตรฐานที่ใช้ เช่น ASTM D3359

3. Pull-Off Adhesion Test — การทดสอบแรงยึดเกาะแบบดึงหลุด

เป็นวิธีทดสอบเชิงปริมาณ โดยติดตั้งอุปกรณ์ทรงกลมหรือดอลลี่ (Dolly) เข้ากับพื้นผิวสารเคลือบด้วยกาว จากนั้นใช้เครื่องทดสอบออกแรงดึงดอลลี่ออกจากพื้นผิวในทิศทางตั้งฉากกับชิ้นงาน จนเกิดการหลุดออก

แรงที่ใช้ในการดึงหลุดนำมาคำนวณเป็นค่าความต้านทานแรงดึงหรือแรงยึดเกาะ โดยรายงานได้ในหน่วย MPa หรือ psi ทั้งนี้ผลการทดสอบขึ้นอยู่กับเครื่องมือ ขนาดดอลลี่ สภาพชิ้นงาน และขั้นตอนการทดสอบที่ใช้

4. Scrape Test — การทดสอบด้วยการขูด

ใช้หัวกดหรือหัวขูดที่มีลักษณะโค้งกดลงบนชิ้นงานเคลือบผิว โดยเพิ่มแรงอย่างต่อเนื่องจนสารเคลือบหลุดออกจากพื้นผิว วิธีนี้มักใช้กับแผ่นทดสอบที่เรียบและแบนในห้องปฏิบัติการ

Pull-Off Adhesion Test และการเลือกขนาด Dolly

การทดสอบแบบ Pull-Off เป็นวิธีที่ช่วยประเมินแรงยึดเกาะของสารเคลือบได้ในเชิงปริมาณ โดยค่าที่วัดได้สะท้อนความสามารถของระบบที่ทดสอบในการรับแรงดึงจนเกิดการแตกหักหรือหลุดออก

เครื่องทดสอบแรงยึดเกาะ DeFelsko PosiTest AT มีให้เลือกทั้งรุ่น Manual และ Automatic สำหรับการทดสอบสารเคลือบบนพื้นผิว เช่น โลหะ ไม้ คอนกรีต และวัสดุแข็งอื่น ๆ

PosiTest AT-A Automatic	PosiTest AT-M Manual

ขนาด Dolly มีผลต่อการทดสอบอย่างไร

การเลือกขนาด Dolly เป็นปัจจัยสำคัญ เพราะพื้นที่หน้าตัดของดอลลี่สัมพันธ์กับแรงดึงที่ต้องใช้และช่วงการวัดของเครื่องมือ

• Dolly ขนาด 10 mm: เหมาะกับงานที่ต้องการวัดแรงยึดเกาะในช่วงค่าสูง โดยพื้นที่หน้าตัดที่เล็กกว่าจะช่วยเพิ่มช่วงแรงยึดเกาะที่วัดได้ของเครื่องมือ

• Dolly ขนาด 14 mm: ใช้กับงานทดสอบตามความเหมาะสมของรุ่นเครื่องมือและข้อกำหนดการทดสอบ

• Dolly ขนาด 20 mm: เหมาะกับการทดสอบสารเคลือบบนพื้นผิวทั่วไป เช่น โลหะ พลาสติก และไม้

• Dolly ขนาด 50 mm: เหมาะกับสารเคลือบที่มีแรงยึดเกาะต่ำบนพื้นผิวก่อสร้าง เช่น คอนกรีตและวัสดุก่ออิฐ

การเลือกขนาดดอลลี่ต้องพิจารณาร่วมกับรุ่นเครื่องมือ ช่วงการวัด และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ไม่ควรเลือกจากขนาดเพียงอย่างเดียว

Self-Aligning Technology คืออะไร

เทคโนโลยี Self-aligning ช่วยให้แรงดึงที่กระทำต่อ Dolly อยู่ในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวและกระจายแรงได้อย่างเหมาะสม ลดผลกระทบจากการดึงที่เอียงหรือไม่สมดุล ซึ่งช่วยเพิ่มความสม่ำเสมอในการทดสอบ

การวิเคราะห์ลักษณะการแตกหัก (Failure Mode)

หลังการทดสอบ ควรตรวจสอบบริเวณที่เกิดการแตกหักเพื่อระบุลักษณะความเสียหาย ได้แก่

• Adhesive Failure: การแยกตัวบริเวณรอยต่อระหว่างสารเคลือบกับพื้นผิว หรือระหว่างชั้นวัสดุ

• Cohesive Failure: การแตกหักภายในเนื้อสารเคลือบหรือภายในวัสดุพื้นผิว

• Glue Failure: การแยกตัวบริเวณกาวที่ใช้ยึด Dolly

การบันทึกลักษณะการแตกหักช่วยให้การแปลผลมีความสมบูรณ์มากขึ้น เพราะค่าที่วัดได้อาจสะท้อนความแข็งแรงของส่วนที่อ่อนที่สุดในระบบทดสอบ ไม่ใช่แรงยึดเกาะระหว่างสารเคลือบกับพื้นผิวเพียงอย่างเดียว

Hardness Testing

Hardness Testing หรือการทดสอบความแข็ง คือการประเมินความต้านทานของวัสดุต่อการกด การเสียรูป หรือการขีดข่วน ขึ้นอยู่กับวิธีทดสอบที่เลือกใช้

สำหรับงานสารเคลือบ การทดสอบความแข็งช่วยประเมินคุณสมบัติของฟิล์มเคลือบ รวมถึงใช้เป็นข้อมูลประกอบในการตรวจสอบระดับการแข็งตัวของสารเคลือบในบางการใช้งาน

อย่างไรก็ตาม ค่าความแข็งไม่ใช่ค่าความหนาของฟิล์มแห้ง และไม่สามารถใช้แทนค่าความแข็งแรงในการยึดเกาะแบบ Pull-Off ได้โดยตรง

DeFelsko มีเครื่องมือทดสอบความแข็งหลายประเภท โดยแต่ละรุ่นออกแบบมาสำหรับวัสดุและวิธีการทดสอบที่แตกต่างกัน

Hardness Testing | เครื่องมือทดสอบความแข็งของ DeFelsko

1. PosiTector SHD — Shore Hardness Durometer

PosiTector SHD เป็นเครื่องวัดความแข็งแบบ Shore สำหรับประเมินความแข็งจากการกดของวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ยาง พลาสติก อีพ็อกซี และสารเคลือบบางประเภทที่มีความหนาเหมาะสมกับวิธีทดสอบ

เครื่องมือมีให้เลือก 2 สเกลหลัก ได้แก่

• Shore A: เหมาะกับวัสดุที่มีความอ่อนถึงความแข็งระดับหนึ่ง เช่น ยางอ่อน อีลาสโตเมอร์ นีโอพรีน และซิลิโคน

• Shore D: เหมาะกับวัสดุที่มีความแข็งมากขึ้น เช่น ยางแข็ง อีพ็อกซี พลาสติกแข็ง PVC และอะคริลิก

การเลือกสเกลควรพิจารณาจากความแข็งของวัสดุและข้อกำหนดการทดสอบ ไม่ควรเลือกสเกลเดียวสำหรับวัสดุทุกประเภท

จุดเด่นของ PosiTector SHD

• มีตัวตั้งเวลาทดสอบในตัว พร้อมแสดงเวลานับถอยหลัง เพื่อควบคุมช่วงเวลาในการอ่านค่าตามวิธีทดสอบ

• มีฟังก์ชัน Auto Ignore สำหรับละเว้นค่าที่ต่ำกว่า 20 และสูงกว่า 90 ตามเงื่อนไขที่กำหนดไว้ในมาตรฐานที่รองรับ

• มีหน่วยความจำสำหรับจัดเก็บผลการวัด

• มีหน้าจอสีระบบสัมผัสขนาด 2.8 นิ้ว

• รองรับการเชื่อมต่อและจัดการข้อมูลผ่านซอฟต์แวร์ PosiSoft ตามความสามารถของรุ่น

2. PosiTector BHI — Barcol Hardness Impressor

PosiTector BHI เป็นเครื่องวัดความแข็งแบบ Barcol สำหรับวัสดุ เช่น อะลูมิเนียม อะลูมิเนียมอัลลอย ทองแดง ทองเหลือง พลาสติกแข็ง และพลาสติกเสริมเส้นใย (Fiber-Reinforced Plastics)

เครื่องมือนี้ใช้ประเมินความต้านทานต่อการกดของวัสดุ โดยเหมาะกับงานตรวจสอบคุณภาพวัสดุและงานตรวจสอบชิ้นงานที่ต้องการประเมินความแข็งด้วยวิธี Barcol

จุดเด่นของ PosiTector BHI

• ออกแบบสำหรับวัดความแข็งของโลหะอ่อนและวัสดุแข็งบางประเภทที่เหมาะกับวิธี Barcol

• ใช้งานได้กับวัสดุ เช่น อะลูมิเนียมอัลลอยและพลาสติกเสริมเส้นใย

• มีระบบดิจิทัลสำหรับแสดงผลการวัด

• ช่วยสนับสนุนการตรวจสอบคุณภาพวัสดุและการประเมินชิ้นงาน

PosiTector BHI แตกต่างจาก PosiTector SHD เพราะใช้วิธีวัดความแข็งคนละระบบ จึงควรเลือกเครื่องมือตามชนิดวัสดุและมาตรฐานที่ต้องการใช้งาน

3. PosiTest PT — Pencil Hardness Tester

PosiTest PT เป็นเครื่องทดสอบความแข็งของฟิล์มเคลือบด้วยดินสอ ตามวิธี Pencil Hardness (Wolff-Wilborn) ซึ่งใช้ประเมินความต้านทานต่อการขีดข่วนและความแข็งสัมพัทธ์ของสารเคลือบ เช่น สี ฟิล์ม แลกเกอร์ และเรซิน

การทดสอบใช้ดินสอกราไฟต์หลายระดับความแข็ง โดยชุดทดสอบมีเกรดตั้งแต่ 6B ถึง 6H ตามรุ่นและชุดอุปกรณ์ที่เลือกใช้

หลักการทดสอบ

1. เตรียมพื้นผิวและดินสอตามขั้นตอนของมาตรฐานที่ใช้

2. ใช้ดินสอทดสอบกับสารเคลือบภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

3. ตรวจสอบรอยที่เกิดขึ้นบนพื้นผิว เช่น รอยขีดข่วนหรือการแตกหักของฟิล์มเคลือบ

4. เปรียบเทียบผลจากดินสอแต่ละระดับความแข็ง

5. รายงานเกรดดินสอที่มีความแข็งที่สุดซึ่งไม่ทำให้สารเคลือบเกิดตำหนิตามเกณฑ์ของวิธีทดสอบ

PosiTest PT รองรับวิธีทดสอบตามมาตรฐาน เช่น ISO 15184 และ ASTM D3363 โดยรายละเอียดขั้นตอนและการประเมินผลควรเป็นไปตามมาตรฐานที่เลือกใช้

การเลือกเครื่องมือ Adhesion และ Hardness Testing ให้เหมาะกับงาน

สรุป

Adhesion Testing และ Hardness Testing เป็นส่วนสำคัญของการควบคุมคุณภาพสารเคลือบและวัสดุในภาคอุตสาหกรรม โดยการทดสอบแรงยึดเกาะช่วยประเมินความสามารถในการยึดติดของสารเคลือบกับพื้นผิว ขณะที่การทดสอบความแข็งช่วยประเมินความต้านทานต่อการกดหรือการขีดข่วนตามวิธีที่เลือกใช้

เครื่องมือ DeFelsko ได้แก่ PosiTest AT, PosiTest CH, PosiTector SHD, PosiTector BHI และ PosiTest PT ครอบคลุมวิธีทดสอบที่แตกต่างกัน ช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถเลือกแนวทางตรวจสอบให้เหมาะสมกับวัสดุ ลักษณะงาน และข้อกำหนดด้านคุณภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพ