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Tester les propriétés d'adhérence d'un revêtement de finition permet de s'assurer de la bonne performance du produit.
Pour répondre aux attentes toujours plus grandes des clients exigeants d'aujourd'hui, les finitions très complexes avec des systèmes de finition de style mobilier en plusieurs étapes deviennent plus courantes que l'exception, dans tous les secteurs de l'industrie de la finition du bois. Ces tendances en matière de finition nécessitent l'utilisation de glacis, d'ombres, de toners et d'autres revêtements à haute performance. Avec ces systèmes de finition, les finisseurs doivent être plus vigilants dans leurs essais pour s'assurer que les propriétés d'adhésion du système utilisé répondront aux attentes en matière de performance du produit.
L'adhérence est un sujet très vaste et les laboratoires des formulateurs accordent beaucoup d'attention aux propriétés d'adhérence des revêtements ; cependant, du point de vue des applicateurs, l'adhérence est souvent négligée ou mal comprise. Du point de vue du finisseur, mon intention est de fournir une connaissance pratique de l'adhérence des revêtements et des méthodes de test de l'intégrité de l'adhérence des revêtements.
L'adhésion est la capacité du revêtement à adhérer au substrat, appelée "adhésion au substrat", et la capacité du revêtement à adhérer à plusieurs couches du système, appelée "adhésion entre couches".
Deux facteurs influent sur la capacité du revêtement à adhérer à la surface : l'adhérence mécanique et l'adhérence chimique.
L'adhérence mécanique se produit par l'adhésion du revêtement au profil de rayures de ponçage de la surface et par son écoulement autour de la fibre du substrat pour fixer mécaniquement le film à la surface. Des profils de ponçage plus profonds et plus larges augmentent l'adhésion du revêtement, tandis que des profils moins profonds et des surfaces plus lisses empêchent le revêtement d'adhérer suffisamment.
L'adhésion chimique désigne la capacité du revêtement à adhérer à la chimie de la formulation du revêtement. Divers composants de la chimie du revêtement affectent l'adhérence. Le revêtement doit avoir des propriétés de mouillage suffisantes pour pénétrer dans les pores de la surface et pour mouiller autour des fibres du substrat. Les mélanges de solvants du système de revêtement permettent au revêtement de brûler dans les couches de revêtement du système. Les propriétés des résines du revêtement varient et affectent la capacité d'adhérence.
En règle générale, lorsque l'on monte en gamme dans les technologies de revêtement, des laques aux vernis de conversion, des uréthanes à deux composants aux polyesters, les propriétés adhésives augmentent de manière significative.
Il ne faut cependant pas supposer que tous les produits de chaque catégorie auront des performances égales. Chaque produit présente ses propres caractéristiques d'adhérence. Le finisseur est responsable en dernier ressort de vérifier que le système de revêtement choisi répondra aux exigences d'adhérence nécessaires pour chaque projet de finition spécifique. Le même système de revêtement présentera également différents niveaux d'adhérence chimique sur diverses espèces de bois et substrats. Les résines du bois, la poix et les huiles présentes dans le bois auront un impact significatif sur la capacité d'adhérence chimique du revêtement. En gardant à l'esprit tous les différents facteurs qui affectent la performance de l'adhérence, le finisseur doit prendre des décisions judicieuses sur le système de revêtement à utiliser.
Un calendrier de finition détaillé et un mode opératoire sur standard doivent ensuite être rédigés et approuvés avec la signature du représentant du fournisseur de revêtements. Pour vérifier que le système de revêtement sélectionné est sain et sûr, le finisseur doit toujours effectuer des tests adéquats d'adhérence du film avant la production.
Il existe trois procédures différentes pour évaluer la résistance du revêtement à se séparer du substrat et fournir une analyse différente de l'adhérence du film : le test de hachures croisées, le test d'adhérence par grattage et le test d'arrachement.
La méthode d'essai de raclage utilise une poutre d'équilibre lestée à laquelle est fixé un stylet arrondi ou une boucle. Les panneaux avec le film de finition sec sont poussés sous le stylet et la poutre est chargée d'une quantité croissante de poids jusqu'à ce que la finition se détache du substrat. L'évaluateur utilise le poids en kilogrammes nécessaire pour enlever le film, pour attribuer une valeur aux propriétés adhésives du revêtement. Cette procédure suit la méthode d'essai de l'American standard (ASTM) - D2197, D2248, D2454, 5178, selon le revêtement et le substrat à tester. Les méthodes d'essai complètes sont disponibles sur le site Web de l'ASTM.
La deuxième méthode d'essai, la plus couramment utilisée dans l'industrie du bois, est l'essai au cutter. Ce test est rapide et simple à réaliser à l'aide d'un kit de test peu coûteux, tel que le kit PosiTest CH. Un motif en treillis est découpé dans le film de finition jusqu'au substrat, à l'aide d'un cutter. La zone d'essai est ensuite brossée en diagonale cinq fois dans chaque direction afin d'éliminer toute particule de finition détachée du film.
Un ruban spécial pour tester l'adhérence est ensuite appliqué fermement sur la zone de test hachurée et retiré rapidement en tirant le ruban sur la zone de test pour révéler la quantité de revêtement soulevée par le ruban de test. La zone de test hachurée est ensuite comparée visuellement aux normes (ASTM) D3002 et D3359.
Dans les normes, il y a cinq tableaux avec des diagrammes visuels de différents degrés d'arrachement du film. La classe 5B de l'ASTM illustre l'absence d'arrachement du film, ce qui représente le plus haut niveau d'adhésion. La classe 1B de l'ASTM montre qu'entre 35 % et 65 % du film a été retiré, ce qui représente le niveau d'adhésion le plus faible. Les classes 2B-4B représentent des degrés d'adhésion variables se situant entre les classes 1B et 5B. Par la nature de cette comparaison visuelle, les résultats sont parfois quelque peu subjectifs et ne sont pas définitifs avec une valeur numérique associée à ce test.
La troisième méthode utilise un testeur d'arrachement hydraulique pour mesurer la contrainte de traction en livres par pouce carré (psi) nécessaire pour détacher le revêtement dans une direction perpendiculaire au substrat. Pour réaliser ce test, nous avons utilisé un testeur d'adhérence DeFelsko Positest , conforme à la norme ASTM D4541. Un chariot de chargement métallique est fixé perpendiculairement à la surface du film de revêtement sec au moyen d'un adhésif CA (cyanoacrylate ou "super glue") ou de l'adhésif fourni par le fabricant.
Lorsque l'adhésif est durci, le chariot est fixé à l'équipement d'arrachage hydraulique et la pression hydraulique est appliquée et augmentée progressivement jusqu'à ce que le chariot arrache le revêtement du substrat. Une jauge sur le testeur indique la quantité de pression (psi) nécessaire pour détacher le revêtement du substrat.
Le résultat est un chiffre définitif qui peut être attribué à la propriété adhésive du revêtement. Il peut y avoir des lectures différentes obtenues sur différentes zones du panneau d'essai en raison des densités variables du substrat de bois. La fourchette haute et basse de la pression d'arrachage qui est acceptable pour répondre aux attentes doit être attribuée à la valeur adhésive du revêtement.
D'après nos recherches, il n'existe pas de standard pour la pression d'arrachage attendue pour chaque catégorie de revêtement appliquée sur divers substrats et doit être déterminée par le finisseur pour le système de revêtement spécifique qui est évalué.
Combien de temps doit-il s'écouler entre le durcissement et le test d'adhérence ? Il est recommandé de vérifier le revêtement après le durcissement initial et après un durcissement à long terme. Les recommandations du fabricant du revêtement doivent être suivies pour savoir quand effectuer les tests d'adhérence. Des facteurs tels que le nombre de millièmes de pouce appliqués, le séchage à l'air ambiant ou la méthode de séchage forcé et le type de revêtement doivent être pris en compte pour déterminer quand les tests doivent être effectués.
Normalement, un deuxième test doit être effectué après 30 jours. Au fur et à mesure que les revêtements continuent à durcir, les propriétés adhésives changent. Certains revêtements améliorent leur adhérence au fur et à mesure de la réticulation du revêtement, d'autres systèmes de revêtement diminuent leur adhérence en raison des différents taux de rétraction entre le substrat ou les couches de revêtement au sein du système.
Les finisseurs ne doivent jamais baisser la garde contre une adhésion de qualité inférieure. Une seule défaillance majeure du produit peut entraîner la faillite et vous coûter votre emploi, en tant que finisseur.
Note de l'éditeur : Phil Stevenson est le fondateur de l'American Wood Finishing Institute à Vineland, N.J. Le tableau ATSM a été extrait, avec autorisation, de la norme D 3359-02 Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape test, © ASTM International. 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428
