เมื่อชิ้นส่วนหุ้มภายในรถยนต์เกิดขอบยกหรือแยกชั้น นอกจากตรวจสอบกาวแล้ว ยังต้องยืนยันด้วยว่ากาวสัมผัสกับพื้นผิววัสดุฐานแบบใด คราบน้ำมัน สารช่วยถอดแบบ พลังงานพื้นผิวต่ำ หรือชั้นผิวที่ยึดเกาะไม่แข็งแรง ล้วนมีผลต่อการยึดติดในขั้นตอนถัดไป การเตรียมพื้นผิววัสดุฐานควรกำหนดร่วมกับไพรเมอร์ กาว และเงื่อนไขการใช้งาน ไม่ควรตัดสินว่าชิ้นส่วนผ่านเกณฑ์จากการทดสอบด้วยปากกาไดน์เพียงครั้งเดียวหรือค่ามุมสัมผัสเพียงค่าเดียว
สำหรับโครงการหุ้มโครง PP สามารถจัดทำชิ้นงานทดลองโดยใช้ไพรเมอร์สำหรับ PP รุ่น 132 ของ RELANET ร่วมกับกาวที่จะใช้จริง ส่วนโครงการที่ต้องประเมินไพรเมอร์ดัดแปรด้วยไซเลน สามารถพิจารณา RELANET 162 โดยอิงรอยต่อระหว่างวัสดุจริง ก่อนเลือกผลิตภัณฑ์ ควรแยกให้ชัดว่าการทดสอบพื้นผิวบอกอะไรได้บ้าง แล้วจึงกำหนดวิธีเตรียมพื้นผิว ซึ่งมักช่วยให้หาแนวทางปรับปรุงที่ได้ผลได้ง่ายขึ้น
มุมสัมผัส ค่าไดน์ และความแข็งแรงของการยึดติดบอกอะไรได้บ้าง
มุมสัมผัสคือมุม ณ แนวที่ของแข็ง ของเหลว และก๊าซมาบรรจบกัน โดยเป็นมุมระหว่างเส้นสัมผัสเส้นรอบรูปของหยดของเหลวกับพื้นผิวของแข็ง วัดจากด้านของเหลว เมื่อใช้ของเหลวทดสอบชนิดเดียวกันและเงื่อนไขการวัดเดียวกัน มุมสัมผัสที่เล็กกว่ามักแสดงว่าของเหลวนั้นเปียกพื้นผิวนี้ได้ง่ายกว่า เมื่อรายงานมุมสัมผัส ควรระบุชนิดของเหลวทดสอบ สภาพพื้นผิว และเวลาที่อ่านค่า
ปากกาไดน์ใช้การสังเกตการแผ่กระจายและการหดตัวของของเหลวทดสอบที่ทราบค่าความตึงผิวบนพื้นผิว เพื่อประเมินค่าแรงตึงการเปียก (wetting tension) ตามวิธีที่กำหนด เหมาะสำหรับใช้ช่วยตรวจสอบความสม่ำเสมอของการปรับสภาพพื้นผิว แต่ค่าที่อ่านได้ไม่สามารถนำมาใช้เป็นค่าพลังงานอิสระของพื้นผิวของแข็ง (surface free energy) ที่แม่นยำได้โดยตรง
| รายการตรวจสอบ | ช่วยประเมินอะไรได้ | สิ่งที่ไม่สามารถยืนยันได้เพียงลำพัง |
|---|---|---|
| มุมสัมผัส | พฤติกรรมการเปียกของของเหลวที่กำหนดบนพื้นผิวปัจจุบัน และการเปลี่ยนแปลงก่อนกับหลังปรับสภาพ | กาวจริงจะเปียกพื้นผิวได้อย่างเพียงพอแน่นอน หรือยึดติดได้แน่นอนหลังบ่ม |
| ปากกาไดน์หรือของเหลวทดสอบ | ระดับค่าแรงตึงการเปียกภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดและความแปรปรวนระหว่างล็อต | องค์ประกอบเชิงขั้วของพื้นผิว การเกิดพันธะเคมีแล้ว หรือความเชื่อถือได้ของการยึดติดในระยะยาว |
| การทดสอบการลอก แรงเฉือน และการเสื่อมสภาพ | สมรรถนะการยึดติดภายใต้วัสดุ การเตรียมชิ้นทดสอบ และเงื่อนไขการทดสอบที่กำหนด | วัสดุ กระบวนการ หรือสภาพแวดล้อมการใช้งานอื่นที่ยังไม่ผ่านการทวนสอบจะให้ผลเช่นเดียวกัน |
มุมสัมผัสใช้หน่วยมุม “°” และ θ เป็นสัญลักษณ์แทนมุม ค่าแรงตึงการเปียกมักใช้หน่วย mN/m หรือ dyn/cm ซึ่งมีค่าตัวเลขเท่ากัน การเขียน “มุมสัมผัส 100°” เป็น “พลังงานพื้นผิว 100” จะทำให้ปริมาณทางกายภาพที่ต่างกันสับสน
ปากกาไดน์เบอร์ 38 ไม่ใช่เกณฑ์ผ่านสำหรับทุกโครงการยึดติด
ปากกาไดน์เบอร์ 38 โดยทั่วไปหมายถึงของเหลวทดสอบที่มีค่าความตึงผิวระบุไว้ที่ 38 mN/m หากรอยของเหลวยังคงต่อเนื่องภายในเวลาที่กำหนด แสดงว่าของเหลวทดสอบนั้นมีความสามารถในการเปียกตามระดับดังกล่าวภายใต้เงื่อนไขของการทดสอบครั้งนี้ แต่ไม่สามารถยืนยันโดยตรงว่ากาวหุ้มชนิดใดชนิดหนึ่งเหมาะสมแล้ว และไม่สามารถใช้แทนการตรวจรับการยึดติดของชิ้นส่วนได้
ข้อความว่า “ผ่านเกณฑ์ที่ 38 mN/m” หรือ “มุมสัมผัสต่ำกว่า 60°” ต้องพิจารณาในบริบทของวัสดุ วิธีทดสอบ และระบบกาวที่เฉพาะเจาะจง หากโครงการได้สร้างความสัมพันธ์ระหว่างตัวชี้วัดพื้นผิวกับผลการยึดติดผ่านการทดสอบเปรียบเทียบแล้ว ตัวชี้วัดเหล่านี้สามารถใช้ควบคุมกระบวนการประจำวันได้ เมื่ออยู่นอกเงื่อนไขที่ผ่านการทวนสอบ ไม่ควรใช้ค่าตัวเลขใดเป็นเกณฑ์ทั่วไป
การทดสอบไดน์ควรกำหนดรุ่นของน้ำยาหรือปากกา สภาพที่ยังใช้ทดสอบได้ ตำแหน่งทดสอบ วิธีปฏิบัติ และเวลาอ่านผลให้คงที่ ของเหลวทดสอบต่างระบบอาจใช้เวลาสังเกตต่างกัน จึงไม่สามารถใช้เกณฑ์ “ไม่หดตัวภายในสองวินาที” กับปากกาทดสอบทุกชนิดได้ ควรทดสอบบนชิ้นทดสอบที่จัดไว้เฉพาะหรือบริเวณที่ไม่กระทบการยึดติดในขั้นตอนถัดไป เพื่อหลีกเลี่ยงสารตกค้างจากของเหลวทดสอบเข้าสู่บริเวณยึดติดจริง
ASTM D2578 ใช้สำหรับการวัดค่าแรงตึงการเปียกของฟิล์มพอลิเอทิลีนและพอลิโพรพิลีน ส่วน ISO 8296 ครอบคลุมฟิล์มและแผ่นพลาสติก ชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูปสามมิติ ผ้า และโฟมมีสภาพพื้นผิวต่างกัน จึงต้องประเมินความเหมาะสมเมื่อนำวิธีเหล่านี้มาใช้ ไม่ควรนำเกณฑ์ตัดสินสำหรับฟิล์มเรียบมาใช้โดยตรง
หยดน้ำแผ่กระจายได้ง่าย ไม่ได้หมายความว่ากาวจริงจะยึดติดได้แข็งแรงเสมอ
เมื่อใช้น้ำเป็นของเหลวทดสอบ โดยทั่วไปพื้นผิวที่มีมุมสัมผัสของน้ำต่ำกว่า 90° จะเรียกว่าชอบน้ำ กาวพอลิยูรีเทนสูตรน้ำมีองค์ประกอบและสมบัติของเหลวต่างจากน้ำบริสุทธิ์ มุมสัมผัสของหยดน้ำจึงไม่สามารถใช้แทนการประเมินการเปียกของกาวจริงได้โดยตรง มุมสัมผัสของน้ำสามารถใช้เป็นตัวชี้วัดกระบวนการได้ แต่ต้องสร้างความสัมพันธ์กับผลการทดสอบของกาวที่ใช้ก่อน
ความขรุขระ โครงสร้างระดับจุลภาค และการดูดซับของเหลวของพื้นผิวมีผลต่อค่าที่อ่านได้เช่นกัน บนโฟม ผ้า หรือวัสดุพรุนชนิดอื่น การที่หยดของเหลวเล็กลงอาจเกิดจากการดูดซับและการแทรกซึมร่วมด้วย จึงไม่ได้หมายความว่ากาวปกคลุมพื้นผิวเป็นชั้นต่อเนื่องแล้วเสมอไป หยดน้ำที่มีมุมสัมผัสมากก็ไม่จำเป็นต้องกลิ้งหลุดได้ง่าย เมื่อประเมินการเคลื่อนที่ของหยดน้ำ ยังต้องแยกฮิสเทอรีซิสของมุมสัมผัส มุมเอียงที่ทำให้หยดกลิ้งหลุด และการตรึงแนวสัมผัสออกจากกัน
อีกกรณีที่อาจทำให้ตีความผิดได้ง่ายคือการตกค้างของน้ำยาทำความสะอาด สารลดแรงตึงผิว หรือสารอื่น หยดน้ำอาจแผ่กระจายบนชั้นสารตกค้างได้ดีมาก แต่ชั้นสารนั้นยึดเกาะกับวัสดุฐานไม่แข็งแรง ปรากฏการณ์การเปียกที่วัดได้ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องเป็น “การวัดผิด” สิ่งที่ต้องตรวจสอบจริง ๆ คือชั้นผิวที่กาวกำลังจะสัมผัสนั้นเชื่อถือได้หรือไม่
ดังนั้น การวัดมุมสัมผัสของน้ำเพียงครั้งเดียวหรือการทดสอบด้วยปากกาไดน์เพียงด้ามเดียว จึงไม่สามารถสรุปโดยตรงว่า “มีความเป็นขั้วเพียงพอ” การแยกองค์ประกอบเชิงขั้วกับองค์ประกอบจากแรงดิสเพอร์ชันของพลังงานอิสระของพื้นผิว ต้องเลือกแบบจำลองการวัดที่เหมาะสมและใช้ของเหลวทดสอบหลายชนิดที่ทราบสมบัติ ในงานวิศวกรรมยังต้องยืนยันผลด้วยการทดสอบการยึดติดจริง
เตรียมพื้นผิวโดยกำจัดสิ่งปนเปื้อนก่อน แล้วจึงเลือกการกระตุ้นพื้นผิวหรือไพรเมอร์
การทำความสะอาด การขัด การกระตุ้นพื้นผิว และไพรเมอร์มีหน้าที่ต่างกัน ควรจัดลำดับและเลือกใช้ตามวัสดุและตำแหน่งที่เกิดความเสียหาย
การทำความสะอาดมีหน้าที่หลักในการกำจัดคราบน้ำมัน ฝุ่น สารช่วยถอดแบบ และสิ่งปนเปื้อนอื่น น้ำยาทำความสะอาดต้องเข้ากันได้กับวัสดุ และหลังเช็ดทำความสะอาดยังต้องควบคุมสารตกค้างและการปนเปื้อนซ้ำ สำหรับ PP แม้เช็ดพื้นผิวสะอาดแล้ว ก็ยังอาจมีปัญหาการเปียกและการยึดเกาะ จึงต้องประเมินความเหมาะสมร่วมกับกาวต่อไป
การขัดสามารถเปลี่ยนความขรุขระและกำจัดชั้นผิวที่ไม่แข็งแรงได้บางส่วน แต่ควรกำจัดสิ่งปนเปื้อนก่อน แล้วจึงขัด กำจัดฝุ่น และทำความสะอาด ไม่สามารถสรุปว่า PP เหมาะสำหรับการยึดติดแล้วเพียงเพราะพื้นผิวขรุขระขึ้น สำหรับชิ้นส่วนผนังบาง วัสดุหุ้มผิว และโฟม ยังต้องตรวจสอบว่าการปรับสภาพทำให้วัสดุเสียหายหรือไม่
สามารถนำการปรับสภาพด้วยเปลวไฟ โคโรนา หรือพลาสมามาร่วมประเมินความเหมาะสมได้ โดยต้องควบคุมระดับการปรับสภาพ ความสม่ำเสมอของการครอบคลุม และระยะเวลารอก่อนขั้นตอนถัดไป การปรับสภาพมากเกินไปอาจทำลายชั้นผิว และผลของการปรับสภาพอาจเปลี่ยนไปตามวัสดุและสภาวะการเก็บพัก ควรรวมการหยุดสายการผลิต การเปลี่ยนกะ การเก็บพักชั่วคราว และการทำงานแก้ไขซ้ำไว้ในการทวนสอบกระบวนการด้วย
แนวทางเลือกไพรเมอร์สำหรับ PP รุ่น 132 และไพรเมอร์ดัดแปรด้วยไซเลน 162 ให้เหมาะกับระบบยึดติด
การหุ้มโครง PP: เปรียบเทียบ 132 ร่วมกับกาวที่ใช้อยู่
สำหรับโครงการยึดติด PP ที่วางแผนเลือกใช้ไพรเมอร์ สามารถจัดทำชิ้นทดสอบจาก “วัสดุ PP จริง + ไพรเมอร์สำหรับ PP รุ่น 132 ของ RELANET + กาวที่วางแผนใช้” พร้อมคงกลุ่มควบคุมที่ไม่ใช้ไพรเมอร์ไว้ด้วย ระหว่างเปรียบเทียบให้ใช้วัสดุฐานจากล็อตเดียวกันและกำหนดเงื่อนไขการใช้งานในขั้นตอนถัดไปให้คงที่ แล้วสังเกตการเปลี่ยนแปลงด้านการเปียก ความแข็งแรงในการลอก และตำแหน่งที่เกิดการแยกขาดหลังเพิ่มไพรเมอร์
การใช้ไพรเมอร์เป็นแนวทางหนึ่งในการเลือกกระบวนการยึดติด PP กาวเฉพาะทางบางชนิดที่ออกแบบสำหรับพลาสติกพลังงานพื้นผิวต่ำสามารถยึดติดโดยตรงได้ภายใต้วัสดุและเงื่อนไขที่กำหนด การตัดสินใจว่าจะใช้ 132 หรือไม่ และต้องใช้ร่วมกับการปรับสภาพพื้นผิวอื่นหรือไม่ ควรพิจารณาเอกสารทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ ผลการทดสอบชิ้นงาน และเงื่อนไขการผลิตร่วมกัน
ไพรเมอร์ดัดแปรด้วยไซเลน: ตรวจสอบชั้นผิวจริงที่ 162 จะสัมผัสก่อน
กลไกการเชื่อมประสานของไซเลนโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับเคมีของพื้นผิว ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม ไซลานอลที่เกิดจากไฮโดรลิซิสสามารถมีปฏิสัมพันธ์กับหมู่ไฮดรอกซิลบนพื้นผิวอนินทรีย์บางชนิดได้ ส่วนหมู่ฟังก์ชันอินทรีย์ต้องเหมาะสมกับระบบเรซิน กลไกประเภทนี้ไม่สามารถนำไปใช้กับ PP ที่ยังไม่ผ่านการปรับสภาพได้โดยตรง และไม่ควรสรุปว่าไพรเมอร์ชนิดหนึ่งใช้ได้กับวัสดุทุกชนิดเพียงเพราะมีคำว่า “ดัดแปรด้วยไซเลน”
เมื่อประเมินไพรเมอร์ดัดแปรด้วยไซเลน RELANET 162 ควรจัดเตรียมวัสดุฐานจริงพร้อมข้อมูลสภาพชั้นผิว และยืนยันกาวที่จะใช้ในขั้นตอนถัดไปด้วย สำหรับชิ้นส่วนที่มีสารเคลือบ ต้องตรวจสอบความเข้ากันได้ระหว่างไพรเมอร์กับชั้นเคลือบ รวมถึงการยึดเกาะระหว่างชั้นเคลือบกับวัสดุด้านล่าง ขอบเขตการใช้งานและเงื่อนไขการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงให้ยึดตามเอกสารทางเทคนิคของรุ่นนั้นและผลการทวนสอบด้วยชิ้นงาน
ควรเลือก 132 และ 162 แยกกันตามรอยต่อระหว่างวัสดุที่แต่ละผลิตภัณฑ์จะสัมผัส หากต้องใช้การปรับสภาพหลายวิธีร่วมกัน ต้องทวนสอบกระบวนการผสมผสานนั้นแยกต่างหาก ไม่ควรทาไพรเมอร์ทั้งสองซ้อนกันหรือใช้แทนกันโดยอาศัยเพียงชื่อผลิตภัณฑ์
หลังใช้ไพรเมอร์แล้ว ยังต้องควบคุมเงื่อนไขใดในขั้นตอนการใช้กาว
เมื่อเพิ่มไพรเมอร์ โครงสร้างยึดติดจะมีทั้งรอยต่อ “วัสดุฐานกับไพรเมอร์” และรอยต่อ “ไพรเมอร์กับกาว” ต้องตรวจสอบสภาพการก่อตัวเป็นฟิล์มของไพรเมอร์เองด้วย การที่ไพรเมอร์ยึดเกาะกับวัสดุฐานได้ ไม่ได้หมายความว่ารอยต่อกับชั้นกาวที่ตามมาได้รับการทวนสอบแล้ว
บันทึกการจัดทำชิ้นงานทดลองและการผลิตควรมีข้อมูลอย่างน้อยดังต่อไปนี้:
- วิธีทาไพรเมอร์ ปริมาณที่ใช้ และการครอบคลุมพื้นผิว โดยเฉพาะร่อง มุม และขอบ
- เงื่อนไขที่ทำให้ไพรเมอร์แห้งหรือเกิดปฏิกิริยาถึงสภาวะที่กำหนด และช่วงเวลาที่อนุญาตให้เข้าสู่ขั้นตอนการทากาว
- ปริมาณกาวที่ทา ช่วงเวลาที่กาวยังสามารถใช้งานในกระบวนการได้ และเงื่อนไขการกดประกบ สำหรับกาวสองส่วนประกอบต้องวัดปริมาณและผสมตามข้อกำหนดด้วย
- ข้อกำหนดด้านการทำให้กาวแห้ง การกระตุ้นด้วยความร้อน หรือการบ่ม การเลือกใช้ขั้นตอนใดและต้องควบคุมถึงระดับใด ให้กำหนดตามระบบกาวและกระบวนการจริง
หากผลการทดสอบพื้นผิวดีขึ้นแล้วแต่ยังเกิดการหลุดของรอยยึดติด ควรตรวจสอบชั้นกาวและขั้นตอนการใช้งานต่อไป ทั้งสภาพการแห้งของกาวสูตรน้ำ การที่ชั้นกาวซึ่งต้องกระตุ้นด้วยความร้อนถึงสภาวะตามข้อกำหนดของกระบวนการหรือไม่ และการสัมผัสจริงกับการกดประกบว่าเพียงพอหรือไม่ ควรบันทึกแยกจากการปรับสภาพพื้นผิว การเพิ่มปริมาณไพรเมอร์หรือปริมาณกาวเพียงอย่างเดียวไม่สามารถใช้แทนการตรวจหาสาเหตุได้
ยืนยันแนวทางการเตรียมพื้นผิวด้วยวัสดุจริงและผลการทดสอบการเสื่อมสภาพ
การทดสอบเปรียบเทียบควรใช้วัสดุฐาน วัสดุหุ้มผิว หรือโฟมที่ใช้ในการผลิตจริง และกำหนดเงื่อนไขอื่นให้คงที่มากที่สุด สำหรับกระบวนการ PP ที่ผู้จัดจำหน่ายยืนยันว่าดำเนินการได้ สามารถเปรียบเทียบการทากาวโดยตรงหลังทำความสะอาด การใช้ไพรเมอร์ 132 หลังทำความสะอาด การทากาวหลังการกระตุ้นพื้นผิวด้วยวิธีทางกายภาพ และการกระตุ้นพื้นผิวร่วมกับไพรเมอร์ที่ยืนยันแล้วว่าเข้ากันได้ ส่วนโครงการที่วางแผนใช้ 162 ให้จัดกลุ่มเปรียบเทียบที่สอดคล้องกันบนวัสดุฐานและระบบกาวที่เหมาะกับผลิตภัณฑ์นั้น
ในการประเมิน ควรบันทึกแยกกันทั้งการยึดตรึงในระยะแรก ความแข็งแรงหลังบ่มตามเงื่อนไขที่กำหนด และสมรรถนะหลังการทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยความร้อน ความชื้น หรือการเปลี่ยนสภาวะเป็นรอบตามข้อกำหนดของโครงการ พร้อมบันทึกตำแหน่งที่รอยต่อแยกออก ชั้นกาวเสียหายภายใน และวัสดุฐานเสียหาย แม้การลอกด้วยมือจะทำให้โฟมฉีกขาด ก็ยังต้องพิจารณาร่วมกับความแข็งแรงและข้อกำหนดของโครงการ ควรกำหนดเงื่อนไขการทดสอบ จำนวนชิ้นทดสอบซ้ำ และเกณฑ์ผ่านก่อนเริ่มทดสอบ
เมื่อสร้างความสัมพันธ์ระหว่างตัวชี้วัดพื้นผิวกับผลการยึดติดแล้ว การทดสอบไดน์หรือมุมสัมผัสจึงจะเหมาะสมยิ่งขึ้นสำหรับการติดตามแต่ละล็อต เมื่อเกรดวัสดุ สูตรของชั้นผิว วิธีถอดแบบ หรือกาวเปลี่ยนไป ควรประเมินความสัมพันธ์นี้ใหม่
เมื่อติดต่อ RELANET เพื่อปรึกษาเรื่องไพรเมอร์สำหรับ PP รุ่น 132 หรือไพรเมอร์ดัดแปรด้วยไซเลน 162 แนะนำให้ส่งข้อมูลเกรดวัสดุฐาน โครงสร้างชั้นผิว กาวที่ใช้อยู่ ขั้นตอนการใช้งาน และชิ้นงานที่เกิดความเสียหายมาพร้อมกัน ข้อมูลเหล่านี้จะช่วยกำหนดแนวทางจัดทำชิ้นงานทดลอง และนำชุดวัสดุกับเงื่อนไขกระบวนการที่ผ่านการทวนสอบไปใช้ ณ สถานที่ผลิต
เอกสารอ้างอิงวิธีทดสอบการเปียก
มาตรฐานต่อไปนี้ใช้เพื่ออธิบายวัสดุที่อยู่ในขอบข่ายการทดสอบการเปียกและข้อจำกัดของวิธีทดสอบ ไม่ใช่หลักฐานยืนยันสมรรถนะของไพรเมอร์ 132 หรือ 162