Hechting is een complex begrip, dat bij verftoepassing veel onbegrip kent. De verschillende testmethoden zijn onderwerp van discussie en worden steeds meer verfijnd op een moment dat er steeds weer nieuwe verfproducten op de markt komen. In dit artikel wordt een poging ondernomen duidelijkheid te scheppen. Eerst omschrijven we het begrip hechting, vervolgens behandelen we de testmethoden en beschouwen de praktijk.
In de praktijk worden veelal eenvoudige hechtingstesten uitgevoerd, waardoor de discussie over wat ‘goed’ of ‘slecht’ kan worden genoemd, toeneemt. Om dit objectief te kunnen beoordelen, is het nodig je eerst te verdiepen in wat verfhechting nu eigenlijk precies is. We staken tevens ons licht op over de verschillende testmethoden bij dr. Ben Alblas, werkzaam bij het Advies- en onderzoeksbureau COT te Haarlem.
Fysisch
Hechting is het resultaat van een verbinding tussen twee lagen of twee materialen, die tot stand komt door fysische en/of chemische krachten. Een fysische kracht komt tot stand door verankering, door de ruwheid of door een profiel van het oppervlak, waardoor een verbinding stand ontstaan. Vandaar dat schuren van het oppervlak altijd goed is om een verbinding tot stand te brengen. Ook de porositeit van het oppervlak geeft een fysische kracht aan de verbinding, door bijvoorbeeld de lijm of de verf in het oppervlak te kunnen laten dringen, waardoor een verankering kan plaatsvinden.
Chemisch
Moeilijker is het om de chemische krachten bij een verbinding te beschrijven. Tussen de verschillende atomen van de moleculen in de materialen of stoffen (ondergrond en verf) die worden gebruikt, komen drie verschillende krachten voor. De eerste heet een ‘dispersiekracht’ (ook wel London-kracht of soms Van der Waalskracht genoemd) die vooral bij koolstofatomen optreedt. In veel materialen en stoffen zitten koolstofatomen die elkaar aantrekken, vandaar dat olie of alkyd goed hechten op hout of papier. Een tweede kracht treedt op bij zuurstof- en stikstofatomen en wordt ‘dipoolkracht’ genoemd. Deze atomen komen veel voor in polyurethanen en epoxies, vandaar dat deze bindmiddelen uitstekende hechtingseigenschappen hebben. Ten slotte hebben we krachten tussen waterstofatomen, die ‘waterstofbruggen’ worden genoemd, en die eveneens in heel veel stoffen en materialen voorkomen. Wanneer deze chemische krachten worden verbroken, spreken we van het oplossen van stoffen door bijvoorbeeld oplosmiddelen en water. Wanneer deze krachten worden aangelegd, bijvoorbeeld door een lijm of verf te gebruiken, worden deze krachten versterkt om een verbinding tot stand te brengen. In veel organische materialen, zoals lijm en verf, komen altijd de vier genoemde atomen voor, zodat de drie verschillende krachten in meer of mindere mate aanwezig zijn. Vandaar dat er grote verschillen zijn tussen de hechting van alkydharsen en acrylaten (koolstof- en waterstofverbindingen) en polyurethanen en epoxies (waarin veel zuurstof- en stikstofatomen zijn verwerkt).
Hechtingskrachten
Een kracht wordt uitgedrukt in ‘Newton’, vernoemd naar Isaac Newton, de uitvinder van een methode om de zwaartekracht te meten. De zwaartekracht in Nederland is 9,81 Newton per kilogram (10N/kg), wat betekent dat aan een voorwerp van 1 kg een zwaartekracht van ongeveer 10N trekt. Inmiddels zijn allerlei krachtmeters ontwikkeld om trek- en drukkrachten te meten, waarbij zoveel kracht wordt uitgeoefend dat een breuk plaatsvindt. Bij het meten van de hechting van een verf of lijm worden dan ook trek- en duwinstrumenten gebruikt (trekbank) om een verbinding, die aangebracht is tussen twee klemmen, tot breuk te brengen. Deze precisie-instrumenten zijn kostbaar en alleen in laboratoriumsituaties te gebruiken. De pull-off test (ISO 4624) is een gestandaardiseerde methode die primair in een laboratorium wordt uitgevoerd, maar ook in het veld is te gebruiken.
Ruitjestest
Door de jaren heen zijn eenvoudige hechtingstesten ontwikkeld gebaseerd op plakband, dat op de betreffende laag wordt aangebracht en daarna met kracht wordt verwijderd. Als de onderliggende laag blijft zitten, wordt de hechting als goed beoordeeld. Een meer systematische methode is ontwikkeld met de ‘ruitjestest’; een mesje waarmee de laag kruislings (onder een hoek van 90 graden) wordt ingesneden, waardoor een ruitjespatroon ontstaat van 5×5 hokjes. Daarna worden met plakband de eventuele ruitjes verwijderd. Hoe meer ruitjes loslaten, des te slechter is de hechting. Deze methode is internationaal vastgelegd in de ISO 2409, die onlangs in april 2013 is herzien. Hierbij worden de toegepaste handelingen om tot een ruitjesproef te komen systematisch beschreven, zoals het gebruik van de mesjes, de gebruikte tape en de hoek waaronder de tape losgetrokken dient te worden. Ook borstelen of het gebruik van perslucht om de ruitjes te verwijderen is toegestaan. De gebruikte middelen dienen sterk genoeg te zijn om de losgekomen schilfers te verwijderen, en niet zo sterk dat het vastzittende delen verwijdert. De ruimte tussen de verschillende insnijdingen is afhankelijk van de laagdikte en type ondergrond. Zo is de ruimte van 1 mm alleen geschikt voor harde ondergronden, zoals metaal, en mag de laagdikte niet groter zijn dan 60 micron. De maximale ruimte is 3 mm en geldt voor laagdiktes tot 250 micron.
HPK-methode
In Nederland is naast deze ruitjestest een aparte methode ontwikkeld (Hechtings Proef Kit) die uitgaat van een kruis (met een hoek van 60 graden) van twee insnijdingen op een afstand van 10 mm. Daarbij wordt ook een aantal klassen aangegeven van eventuele onthechting van verflagen. De HPK is samen met verschillende marktpartijen tot stand gekomen, zoals de schilderorganisatie OnderhoudNL, de verfindustrie, de timmerindustrie en verschillende onderzoeks- en adviesbureaus. Deze methode is in de praktijk makkelijker uitvoerbaar, maar heeft nog geen erkenning gekregen door NEN of ISO.
Praktijk
De ISO 2409 is in de praktijk gevoelig om toe te passen. De ondergrond dient vlak te zijn en de uitvoerder dient zich exact aan de regels te houden. Dit betekent dat er discussie kan ontstaan over de uitvoering en resultaten van deze testmethoden. De HPK-methode is daarentegen gemakkelijker uitvoerbaar, maar geeft soms ook andere resultaten. Het geheel wordt ondersteund door leveranciers die instrumenten leveren om deze hechtingstesten uit te voeren. Een bekende leverancier, TQC uit Capelle aan den IJssel, levert een standaard inspectiekoffer voor het meten aan bouwverven. Hierin is de genormeerde tape opgenomen evenals een masterplate om sneden te maken en diverse andere hulpmiddelen om een goede beoordeling te kunnen uitvoeren.
Discussie
De discussie in de praktijk wordt gevoed door het feit dat er steeds weer verschillende verfproducten worden ontwikkeld en nieuwe houtsoorten en substraten op de markt komen. De trend in de verfindustrie van de afgelopen veertig jaar is om steeds te zoeken naar betere bindmiddelen, waarbij de laatste twintig jaar de bindmiddelen ook weinig of geen oplosmiddelen mogen bevatten. Minder oplosmiddel betekent minder fysische hechting (indringing), en betekent voor het bindmiddel dat minder grote moleculen worden gebruikt om een verwerkingsviscositeit mogelijk te maken. Daardoor nemen de risico’s op verminderde hechting iets toe, maar er blijven genoeg mogelijkheden over om goede verfsystemen aan te brengen.