Agar coating dapat berfungsi dengan baik, lapisan tersebut harus memiliki adhesi yang kuat terhadap substrat tempat coating diaplikasikan. Terdapat berbagai metode yang diakui untuk menentukan seberapa baik coating melekat pada substrat. Metode yang umum digunakan antara lain pengujian menggunakan pisau (knife test) dan pull-off adhesion tester.
Setelah pengujian dilakukan, penting untuk mencatat jenis kegagalan ikatan (failure mode) yang terjadi, yaitu:
- Adhesive failure – kegagalan terjadi pada antarmuka antara coating dan substrat.
- Cohesive failure – kegagalan terjadi di dalam lapisan coating atau di dalam material substrat.
- Glue failure – kegagalan terjadi pada lapisan perekat, yaitu perekat terpisah atau mengalami kerusakan pada dirinya sendiri.
Banyak standar nasional maupun internasional mensyaratkan agar jenis dan lokasi kerusakan setelah pengujian adhesi dicatat sebagai bagian dari hasil inspeksi. Informasi ini penting karena nilai adhesi saja belum cukup untuk menggambarkan kualitas ikatan coating secara keseluruhan.
Apa Itu Knife Test?
Knife test adalah metode sederhana untuk mengevaluasi adhesi coating menggunakan pisau atau utility knife. Pengujian ini digunakan untuk mengetahui apakah adhesi coating terhadap substrat atau terhadap lapisan coating lainnya dalam sistem multilayer berada pada tingkat yang memadai.
Penilaian didasarkan pada tingkat kesulitan coating untuk dilepaskan serta luas coating yang terangkat selama pengujian. Prosedurnya dilakukan dengan membuat potongan berbentuk X (X-cut) hingga mencapai substrat. Pada titik pertemuan potongan, ujung pisau digunakan untuk mencoba mengangkat coating dari substrat atau lapisan di bawahnya.
Namun, knife test bersifat sangat subjektif dan hasilnya sangat bergantung pada pengalaman inspector. Coating dengan kekuatan kohesif tinggi dapat terlihat memiliki adhesi yang lebih buruk dibandingkan coating yang rapuh dan mudah retak ketika diuji menggunakan pisau. Selain itu, tidak terdapat korelasi yang diketahui secara langsung antara hasil knife test dengan metode pengujian adhesi lainnya seperti pull-off adhesion test atau tape test.
Metode standar untuk pelaksanaan dan evaluasi knife test tersedia dalam ASTM D6677 – Standard Test Method for Evaluating Adhesion by Knife.
Apa Itu Tape Test?
Pada substrat logam, metode yang lebih formal dibandingkan knife test adalah tape test. Pada metode ini, pressure-sensitive tape ditempelkan dan kemudian dilepaskan dari permukaan coating yang telah dibuat potongan. Terdapat dua metode utama, yaitu:
- X-Cut Tape Test
- Cross-Hatch Tape Test
X-Cut Tape Test
X-cut tape test terutama digunakan untuk pengujian di lapangan. Pisau tajam, razor blade, atau scalpel digunakan untuk membuat potongan berbentuk X melalui coating hingga mencapai substrat. Penggaris logam atau straightedge yang keras digunakan untuk memastikan potongan tetap lurus.
Selanjutnya, tape ditempelkan pada bagian tengah persilangan X, ditekan dengan kuat, kemudian dilepaskan dengan cepat. Area X-cut kemudian diperiksa untuk menentukan apakah terdapat coating yang terangkat dari substrat atau lapisan di bawahnya.
Hasil pengujian kemudian dinilai berdasarkan jumlah dan tingkat coating yang terlepas, sehingga dapat memberikan indikasi mengenai kualitas adhesi coating terhadap substrat atau lapisan sebelumnya.
Cross-hatch tape test terutama digunakan di laboratorium untuk menguji coating dengan ketebalan kurang dari 5 mil (125 mikron). Berbeda dengan X-cut, metode ini menggunakan pola kotak-kotak (cross-hatch) pada permukaan coating.
Untuk menghasilkan potongan yang memiliki jarak dan posisi sejajar secara konsisten, digunakan cutting guide atau cross-hatch cutter dengan beberapa mata pisau yang telah diatur jaraknya. Setelah pola potongan dibuat hingga mencapai substrat, tape adhesi ditempelkan pada area pengujian dan kemudian dilepaskan. Area yang telah dipotong kemudian diperiksa dan diberi nilai berdasarkan jumlah coating yang terangkat.
Metode standar untuk pelaksanaan dan penilaian pengujian ini adalah ASTM D3359 – Standard Test Methods for Rating Adhesion by Tape Test.
Apa Itu Pull-Off Adhesion Test?
Pull-off adhesion test merupakan metode pengujian adhesi yang lebih kuantitatif. Pada metode ini, sebuah loading fixture yang umumnya disebut dolly atau stub direkatkan pada permukaan coating menggunakan adhesive. Setelah adhesive mengeras, alat portable pull-off adhesion tester, seperti PosiTest AT, digunakan untuk memberikan gaya tarik yang semakin meningkat hingga dolly terlepas dari permukaan.
Gaya yang diperlukan untuk menarik dolly hingga terlepas, atau gaya maksimum yang mampu ditahan oleh dolly, dinyatakan sebagai kekuatan tarik adhesi dalam satuan psi (pounds per square inch) atau MPa (megapascal).
Kegagalan akan terjadi pada bidang terlemah dalam sistem yang terdiri dari dolly, adhesive, sistem coating, dan substrat. Permukaan patahan yang terbentuk kemudian dapat diperiksa untuk menentukan jenis dan lokasi kegagalan.
Faktor yang Memengaruhi Hasil Pull-Off Test
Pull-off test menghasilkan tegangan tarik yang lebih dominan dibandingkan tegangan geser yang digunakan pada metode seperti scrape test atau knife test. Oleh karena itu, hasil dari metode-metode tersebut tidak selalu dapat dibandingkan secara langsung.
Nilai pull-off adhesion juga dapat dipengaruhi oleh:
- Jenis dan karakteristik alat yang digunakan.
- Jenis adhesive dan kondisi curing.
- Jenis serta kondisi coating.
- Material dan kekakuan (stiffness) substrat.
- Arah gaya tarik terhadap permukaan.
Hasil dari alat yang berbeda, atau hasil pengujian coating yang sama pada substrat dengan tingkat kekakuan berbeda, belum tentu dapat dibandingkan secara langsung.
Jenis Pull-Off Adhesion Tester
Portable pull-off adhesion tester umumnya menggunakan salah satu dari tiga sistem pembangkit gaya:
- Mechanical – gaya diberikan secara mekanis dengan memutar alat menggunakan tangan.
- Hydraulic – menggunakan tekanan oli untuk menghasilkan gaya tarik.
- Pneumatic – menggunakan tekanan udara.
Berdasarkan kemampuan alat dalam mempertahankan arah gaya, tester juga dapat dikategorikan sebagai fixed-aligned atau self-aligning.
Untuk mendapatkan repeatability terbaik, gaya pull-off harus bekerja tegak lurus terhadap permukaan coating yang diuji. Dengan demikian, arah gaya dapat dikontrol dan pengaruh gaya samping atau geser dapat diminimalkan.
Ketersediaan berbagai model pull-off adhesion tester memungkinkan pengujian adhesi coating pada hampir semua jenis substrat kaku. Pemilihan ukuran dolly perlu disesuaikan dengan karakteristik coating dan substrat yang diuji.
- Dolly 20 mm umumnya sesuai untuk coating dengan kekuatan adhesi tipikal pada substrat logam, plastik, dan kayu.
- Dolly 50 mm lebih sesuai untuk coating dengan kekuatan adhesi lebih rendah pada substrat masonry, seperti beton.
- Ukuran dolly lainnya dapat digunakan untuk kebutuhan pengukuran khusus.
- Mengurangi ukuran dolly dari 20 mm menjadi 10 mm dapat meningkatkan rentang pengukuran pull-off hingga 4 kali lipat, sehingga beberapa produsen dapat mengukur kekuatan adhesi hingga lebih dari 12.000 psi (82 MPa).
Penggunaan dolly yang relatif murah juga memungkinkan dolly tidak perlu digunakan kembali. Hal ini menyederhanakan persiapan pengujian sekaligus memungkinkan dolly hasil pengujian disimpan sebagai bukti fisik atau dokumentasi hasil pull-off test untuk referensi di kemudian hari.
PosiTest AT Adhesion Tester
PosiTest AT Adhesion Tester dari DeFelsko dirancang untuk melakukan pengujian adhesi coating secara akurat pada berbagai substrat kaku, termasuk logam, kayu, beton, dan material lainnya.
PosiTest AT tersedia dalam dua model:
- PosiTest AT-M – model manual.
- PosiTest AT-A – model otomatis.
Dengan pilihan ukuran dolly dan model tester yang sesuai, pengujian pull-off dapat disesuaikan dengan karakteristik coating, kekuatan adhesi, serta jenis substrat yang digunakan.
Apa Itu Scrape Test?
Scrape test umumnya dilakukan di laboratorium dan terbatas pada permukaan panel yang halus dan datar. Adhesi coating ditentukan dengan mendorong panel yang telah dilapisi ke bawah stylus atau loop berbentuk bulat yang diberi beban secara bertahap hingga coating terlepas dari permukaan substrat.
Pengujian ini menggunakan alat yang disebut balanced-beam scrape-adhesion tester. Semakin besar beban yang diperlukan untuk melepaskan coating, semakin tinggi ketahanan adhesinya terhadap gaya gesek atau pengikisan.
Metode standar untuk pelaksanaan pengujian ini adalah ASTM D2197 – Standard Test Method for Adhesion of Organic Coatings by Scrape Adhesion.
Metode Pengujian Adhesi Lainnya
Selain knife test, tape test, pull-off test, dan scrape test, terdapat berbagai metode lain untuk mengevaluasi adhesi coating, tergantung pada jenis coating, substrat, dan karakteristik yang ingin diuji.
1. Tensile Test
Beberapa metode menggunakan tensile testing machine. Pada salah satu metode, coating diaplikasikan pada substrat dengan strip tekstil yang tertanam di dalam coating. Mesin kemudian menarik substrat dan kain untuk mengevaluasi kekuatan coating.
Metode lainnya menggunakan coating yang diaplikasikan di antara dua lembar substrat, kemudian kedua bagian substrat ditarik berlawanan arah untuk mengevaluasi sifat mekanis dan adhesinya.
ASTM D2370 mencakup pengujian elongation, tensile strength, dan stiffness pada lapisan coating organik dalam bentuk free film. Sementara itu, ASTM D5179 mencakup pengujian adhesi coating organik pada substrat plastik dengan menggunakan stud aluminium yang kemudian ditarik menggunakan tensile tester.
2. Bending Test
ASTM D4145 menjelaskan metode pengujian bending untuk menentukan fleksibilitas dan adhesi coating pada substrat logam yang telah dilapisi sebelumnya (prepainted metallic substrates).
Coating dapat mengalami tekanan ketika material dibentuk melalui proses seperti:
- Roll forming
- Brake bending
- Proses deformasi lainnya
Tekanan tersebut dapat melebihi fleksibilitas atau kekuatan adhesi coating sehingga menyebabkan retak, terbukanya substrat, atau hilangnya adhesi. Bending test digunakan untuk mengevaluasi kemampuan sistem coating dalam menahan tekanan selama proses fabrikasi.
3. Formability dan Adhesion Test
ASTM D4146 digunakan untuk mengevaluasi formability dan adhesi pada zinc-rich primer/chromate complex coatings yang diaplikasikan di pabrik pada baja.
Dalam pengujian ini, spesimen yang telah dilapisi diregangkan secara biaxial hingga jarak tertentu menggunakan mesin yang sesuai. Adhesive tape kemudian ditempelkan pada area yang mengalami deformasi atau membentuk dome, lalu dilepaskan.
Jumlah coating yang terangkat dibandingkan dengan standar fotografi untuk menentukan nilai adhesi coating.
4. Pengujian Kekerasan dan Ketahanan Mekanis
Adhesi coating juga dapat memberikan informasi melalui beberapa pengujian kekerasan atau ketahanan mekanis, seperti:
- Pencil hardness test
- Gravelometer test
- Impact test, termasuk falling dart
- Mandrel bend test
Apabila terjadi coating chip-off atau lapisan coating terkelupas selama pengujian, kondisi tersebut sebaiknya dicatat sebagai bagian dari hasil inspeksi.
5. Pengujian Ketahanan Kimia
Kehilangan adhesi juga dapat diamati selama chemical resistance testing. Paparan bahan kimia tertentu dapat menyebabkan coating mengalami:
- Blistering
- Pembentukan gelembung
- Pengelupasan
- Kehilangan adhesi terhadap substrat
Karena itu, evaluasi adhesi tidak selalu harus dilakukan melalui pengujian adhesi secara langsung. Perubahan kondisi coating selama pengujian mekanis maupun kimia juga dapat memberikan indikasi penting mengenai ketahanan dan integritas sistem coating.
Rekomendasi alat uji daya rekat cat: PosiTest AT
PosiTest AT adalah alat uji daya rekat cat (pull-off adhesion testers) profesional yang dirancang untuk mengukur kekuatan rekat lapisan pelindung pada berbagai substrat kaku seperti logam, kayu, beton, dan lainnya. Menggunakan metode cabut (pull-off) dengan dolly aluminium yang dapat menyesuaikan diri secara mandiri, alat ini memastikan hasil pengujian yang akurat dan andal sesuai standar internasional.
Kesimpulan
Pengujian adhesi coating merupakan bagian penting dalam memastikan kualitas, ketahanan, dan keandalan sistem coating. Tidak ada satu metode yang cocok untuk semua kondisi karena setiap metode memiliki prinsip, tingkat objektivitas, dan area aplikasi yang berbeda.
Knife test, tape test, scrape test, dan pull-off test merupakan beberapa metode yang umum digunakan. Di antaranya, pull-off test memberikan hasil kuantitatif berupa kekuatan adhesi dalam psi atau MPa, sedangkan knife dan tape test lebih banyak memberikan penilaian berdasarkan tingkat coating yang terlepas. Scrape test umumnya digunakan pada panel datar dan halus di laboratorium.
Pemilihan metode harus mempertimbangkan jenis coating, material substrat, ketebalan lapisan, kondisi pengujian, serta standar yang berlaku seperti ASTM D3359, ASTM D4541, ASTM D6677, dan ASTM D2197. Selain nilai hasil pengujian, jenis kegagalan (adhesive, cohesive, atau glue failure) juga harus dicatat karena memberikan informasi penting mengenai lokasi dan karakteristik kegagalan.
Dengan menerapkan metode pengujian yang sesuai dan mendokumentasikan hasil secara lengkap, inspector dapat memperoleh gambaran yang lebih akurat mengenai integritas adhesi coating serta mengidentifikasi potensi kegagalan sebelum berdampak pada kinerja dan umur layanan sistem pelindung.