עומק חספוס בניקוי אברזיבי בפלדה – הגדרה ודרכי מדידה

עולם הצבעים, ובפרט עולם הצביעה התעשייתית, רשם התקדמות מרשימה בשנים האחרונות. צבעים וציפויים ייחודיים, בעלי תכונות משופרות ובעיקר עמידות ארוכת טווח, הולכים ונעשים נפוצים. קיימות מערכות ציפוי המיועדות לספק הגנה אנטיקורוזיבית לאורך עשרות שנים בתנאים קשים. עם זאת, ידוע שפעמים רבות מערכות הצבע והציפוי היוקרתיות לא משלימות את אורך החיים הצפוי ו"נכשלות" כעבור תקופה קצרה. קיימות סיבות רבות לכשלים, רובן נעוצות באופן יישום הצבע וטיב הכנת השטח. במקרים רבים פיקוח לא מקצועי ואי הכרה של התקנים הרלוונטיים הוא הגורם לאורך החיים הקצר של מערכת הצבע. נביא להלן דוגמה של נתון שמופיע בכל מפרט טכני ראוי, אך פעמים רבות יישומו לא נאכף כראוי.
 
בכל מפרט צביעה או ציפוי של פלדה, בסעיפי הכנת השטח, מופיע הנתון "עומק חספוס" או "פרופיל חספוס". נתון זה בא להגדיר את רמת החספוס הנדרשת (שמושגת בדרך כלל על ידי ניקוי אברזיבי) על מנת לקבל הידבקות מרבית של מערכת הצבע או הציפוי. מטרת הסקירה שלפנינו להגדיר את משמעותו של נתון זה ולהציג דרכים למדידת עומק החספוס.
 
מהו עומק חספוס
 
מפרט צבע מגדיר בדרך כלל טווח של עומק חספוס מקובל*, למשל 50-75 מיקרון. במקרה זה, חספוס נמוך מ-50 מיקרון יפגע באדהזיה של הצבע לתשתית, ואילו חספוס עמוק מדי, מעל 75 מיקרון, עלול לגרום במקרים קיצוניים לתופעות לא רצויות אחרות, כגון הופעת קורוזיה בשלב מוקדם. לכן מפרט הצבע אמור להגדיר טווח של עומק חספוס – ערך מינימום וערך מקסימום.
 
השיטה המקובלת להגדרת עומק חספוס במפרטי צבע מכונה Rz– "average maximum peak to valley". כלומר, מודדים במספר נקודות את הגובה בין שקע נמוך בתשתית לפסגה גבוהה בה ומחשבים את הממוצע.


 
אחד הגורמים הנפוצים לכך שלא מושג עומק החספוס הנכון, הוא שימוש במדיה לא מתאימה לניקוי אברזיבי, הרבה פעמים כתוצאה מחוסר ידע. לכן מדידת עומק חספוס כבר בשלבים הראשונים של העבודה, תמנע בעיות רבות.
 
ניתן באמצעות הטכנולוגיה הקיימת היום בתחום האופטיקה לבדוק פרופיל חספוס בעומק של 150 מיקרון ברמת דיוק של 0.005 מיליונית האינץ! כמובן שאין צורך ברמת דיוק כזו ובדיקה כזו אינה מעשית בשטח. אולם, מאחר שיש מספר אמצעים ומספר תקנים למדידת עומק חספוס, נכון להגדיר במפרט הצבע את השיטה למדידת עומק החספוס, את התקן ואת מספר הבדיקות שיש לבצע בהתאם לגודל האובייקט הנצבע.
 
שיטות למדידת עומק חספוס
על פי Nace, ISOו-SSPCקיימות שלוש דרכים מקובלות למדידות עומק חספוס בשטח:

1. קומפרטור
2. סרט רפליקה
3. מחט

 
נרחיב על כל אחת מן השיטות.
 
קומפרטור –לוחית המאפשרת להבחין ויזואלית (עם או בלי הגדלה) ועל ידי מגע בין מספר דרגות חספוס, בדרך כלל: עדין, בינוני וגס (Fine, Medium, Coarse).


 
אם החספוס בתשתית מתאים לסגמנט מס' 1 בלוחית או בין סגמנט 1 לסגמנט 2, ניתן להגדירו עדין. אם החספוס בתשתית מתאים לסגמנט 2 או בין סגמנט 2 ל-3 ניתן להגדירו בינוני, ואם הוא מתאים לסגמנט 3 או בין 3 ל-4, אזי הוא גס.
הקומפרטור זמין במספר ורסיות. חברת Elcometerלמשל מספק שתי ורסיות: Shotו-Grit. Shotמדמה תשתית שבוצעה בה הכנה באמצעות כדוריות (כגון shot blast) ולכן החספוס בפני השטח מעוגל (עשוי גומות גומות). Gritמדמה את כל שאר האמצעים לניקוי אברזיבי – חול, בזלת, גריט וכדומה, שבהם החספוס הוא חד וזוויתי (אנגולרי). ישנם קומפרטורים הזמינים ב-3 ורסיות: Shot, Gritו-חול. קומפרטורים אלה בנויים מ-5 סגמנטים וכל סגמנט מגדיר עומק חספוס שונה. קיימות בשוק ערכות של קומפרטורים עם זכוכית מגדלת מוארת המאפשרת להשוות בנוחות ובקלות בין דרגות החספוס השונות בקומפרטור לבין החספוס במשטח.
 
כפי שניתן להבין, לא מתקבלים ערכים מספריים בבדיקה זו וניתן להגדיר את התוצאה כסובייקטיבית, מה שעלול ליצור מחלוקות ואי הסכמה.
 
תקנים רלוונטיים: ASTM D 4417, ISO 8503
 
סרט רפליקה –סרט רפליקה מורכב מקצף פלסטי מעיך, המצופה שכבת פוליאסטר בעלת עובי אחיד במיוחד. מצמידים את הסרט לתשתית, ומהדקים באמצעות מקלון פלסטיק עד למעיכת השכבה הספוגית. לאחר הלחיצה, צורתה של תשתית הפלדה מוטבעת בקצף ונוצר מעין תבליט. מכיוון שלאחר ניקוי אברזיבי תשתית הפלדה נעשית משוננת בצפיפות גבוהה, ה"פיקים" של התשתית לא רק מועכים את הקצף, אלא גם דוחקים אותו הצידה עד שמתקבלת למעשה פיסת סרט בעובי כמעט אחיד. כל שנותר לנו לעשות הוא למדוד באמצעות מיקרומטר את עובי הסרט ולהפחית מן התוצאה את עובי הפוליאסטר (נתון קבוע שהיצרן מפרסם). קיבלנו Rz"average maximum peak to valley". על פי ASTM, הבדיקה צריכה להתבצע במספר מיקומים שיוגדר מראש במפרט, ובכל אחד מן המיקומים יש לבצע 3 בדיקות ולחשב את הממוצע.


 
שיטה זו נחשבת אמינה ומדויקת מאוד ונוחה לשימוש בשטח. לאחר השימוש ניתן להדביק את הסרט על יומן העבודה. יתרון נוסף של השיטה הוא האפשרות לבצע בדיקות בשטחים לא מישוריים כגון צינורות בקטרים קטנים.
 
תקנים רלוונטיים: NACE RP0287, ASTM D 4417, ISO 8503
 
 
 
מחט –זו השיטה הנפוצה בארץ. מכשיר דיגיטלי או אנלוגי בעל מחט
העשויה מחומר קשיח, כגון קרביד טונגסטן. מצמידים את המכשיר
לתשתית, ומחט דקה חודרת אל הנקודות הנמוכות בתשתית.
המכשיר מציג את המרחק בין הנקודה הנמוכה שהמחט הגיעה
אליה, לבין הנקודות הגבוהות שאליהן מוצמד למעשה המכשיר.
על פי ASTM, יש לבצע בדיקה זו במספר מיקומים, ובכל
מיקום יש לקחת 10 קריאות ולחשב את הממוצע שלהן. לבסוף יש
לחשב את הממוצע של כל המיקומים.


 
תקן רלוונטי: ASTM D 4417- B
 
 
סיכום
עומק חספוס הוא נתון קריטי לביצוע נכון של הכנת השטח ולמעשה לאורך החיים של מערכת הצבע או הציפוי. חשוב להגדיר נכון במפרט את עומק החספוס והשיטה למדידתו. ניתן כיום לבצע בדיקות של עומק חספוס במהירות, בקלות וברמת דיוק גבוהה. בדיקה כזו יכולה להאריך משמעותית את אורך חיי מערכת הצבע.

*חשוב להבחין בין עומק חספוס לדרגת ניקיון משטח (לדוגמה, Sa 2.5). דרגת ניקיון המשטח אינה קשורה לפרופיל החספוס!
 
כתבה זו הינה ראשונה בסדרת מאמרים בנושא פיקוח ובקרת איכות בצביעה תעשייתית.
 
 
הכותב: איתן צור-  יועץ טכני בתחום התעשייה ופוליאוריאה