Methode Bresle Patches – Directe steekproefprocedure
Blind meten met bresle patches
Als u een visueel gehandicapt persoon tegenkomt die probeert een visuele inspectie uit te voeren van de toestand van een coatingsysteem, dan zou u waarschijnlijk een beetje verrast zijn… toch?
Maar deze ietwat onhandige vergelijking is niet ver verwijderd van de manier waarop veel bedrijven hun bresle methodes testen met bresle patches.
In deze blog gaan we dieper in op het meten van oplosbaar zout met behulp van Bresle patches, omdat er veel verwarring kan ontstaan bij het interpreteren van de testresultaten. Je merkt ook dat organisaties fouten maken in het proces dat ze volgen en de apparatuur die ze gebruiken – wat allemaal kan leiden tot verminderde resultaten en kwaliteitsproblemen.
Welke problemen lossen Bresle patches op?
Het is algemeen bekend in de coatingindustrie dat elke zoutverontreiniging onder een coating in de komende jaren tot ernstige problemen kan leiden.
Dit komt door het hygroscopische karakter van zout: de neiging om water aan te trekken zorgt – in combinatie met de doorlaatbaarheid van een coating – voor een ophoping van watermoleculen tussen het substraat en de coating.
De aanwezigheid van deze watermoleculen, plus de insluiting en migratie van oxidatiemiddelen, creëert de ideale omgeving voor een elektrochemische verschuiving. Samen met de aanwezige zoutmoleculen veroorzaakt dit corrosie.
Stralen of mechanisch reinigen zal deze zoutmoleculen niet volledig verwijderen. Het kan feitelijk chloride-insluiting op het substraat veroorzaken, waardoor de situatie verergert. Het oppervlak wassen met gedeïoniseerd water is een gebruikelijke oplossing.
Een substraat dat vrij is van oplosbare zouten is van cruciaal belang in de huidige wereld van beschermende coatings en wordt in elke professionele verfspecificatie meegenomen. Regelgeving onder IMO PSPC heeft vastgesteld dat de maximale concentratie van oplosbare zouten (gemeten als natriumchloride) op een bepaald oppervlak beperkt moet worden tot 20 mg·m-2.
Het principe van een Bresle patch test
Bij het uitvoeren van de oplosbaarheidstest wordt water geïnjecteerd in een bresle patch die op het oppervlak wordt geplaatst. Dit geïnjecteerde water lost het zout op dat aan het oppervlak aanwezig is. De oplosbaarheid in het water is afhankelijk van het soort zout.
Keukenzout – ook wel natriumchloride genoemd – kan in koud water worden opgelost tot een concentratie van 357 g∙l-1. Niet alleen de oplosbaarheid verschilt tussen de zouten, maar ook de geleidbaarheid. Bij het uitvoeren van een meting wordt niet alleen het keukenzout opgelost, maar ook alle andere zouten die op het oppervlak aanwezig zijn. Dit mengsel van zouten wordt uiteindelijk gemeten met een geleidbaarheidsmeter of met andere middelen.
Misverstand over wat er wordt gemeten met bresle patches
Omdat het onmogelijk is om te voorspellen welke zouten aanwezig zijn aan het oppervlak, wordt er een veronderstelling gemaakt met de Bresle patch methode. De term ‘gemeten als natriumchloride ‘ geeft aan dat dit mengsel van zouten wordt geïnterpreteerd als natriumchloride .
Duidelijk aangeven hoe het geleidingsvermogen wordt geïnterpreteerd is essentieel bij het opstellen van een rapport. Momenteel zijn er verschillende interpretaties in gebruik. Sommigen spreken over natriumchloride, anderen spreken over gemengde zouten of alleen maar chloriden, elk met een andere rekenfactor.
Oplosbaarheid en bresle patch testen
Het nominale volume in de testkamer van onze TQC Bresle patch is 2,5 cm3. Gezien het volume en de oplosbaarheid van zout is het mogelijk om 892,5 mg keukenzout op te lossen in de bresle patch. Dit komt overeen met 7,29-105 mg-m-2 natriumchloride. Als je dit vergelijkt met de IMO-regelgeving van 20 mg·m-2, zit er een factor van ongeveer 36.000 tussen deze concentraties.
De oplosbaarheid van zout is geen probleem bij het uitvoeren van de bresle patch test. Een niveau van 20 mg·m-2 natriumchloride resulteert in slechts 0,025 mg natriumchloride in de pleister. Zelfs zouten die moeilijker oplosbaar zijn, zullen in dergelijke concentraties aanwezig zijn, maar dit mag niet tot oplosbaarheidsproblemen leiden.
Potentiële concentraties, waarbij de oplosbaarheid van deze zouten een probleem gaat opleveren, komen overeen met verontreinigingen aan het oppervlak die een factor 100 aan geen enkele richtlijn voldoen.
Verdunning en bresle patch testen
De verdunning is een andere belangrijke oorzaak van potentiële fouten bij het testen met bresle patches. Om het mogelijk te maken de oplosbare zouten te meten met een elektronische geleidbaarheidsmeter, meestal een volume van 15 ml. Er is monstervloeistof nodig om de sonde van het instrument volledig onder te dompelen.
Aangezien het werkelijke volume van de monstervloeistof in de bresle patch slechts 2,5 ml is, betekent dit dat het eindresultaat met een factor 6 moet worden vermenigvuldigd. Wat op zijn beurt suggereert dat eventuele fouten die tijdens bepaalde fasen van de test worden gemaakt, ook met een factor 6 kunnen worden vermenigvuldigd!
Effect van verdunning op de Bresle-testresultaten
Het gemiddelde residu van 0,15 ml testvloeistof dat in de pleister achterblijft – plus de onnauwkeurigheid en het onjuiste gebruik van spuiten – leidt tot enkele fouten. De meeste problemen met het testen met bresle patches ontstaan echter bij het verdunnen van de vloeistof van het monster, omdat dit vaak in een beker van 15 ml wordt gedaan.
Goede analytische bresle patches leren ons dat het aantal stappen dat nodig is om een definitief testresultaat te verkrijgen, zoveel mogelijk beperkt moet worden. Verdunning tot 15 ml was in het verleden vereist. Dit was om een voldoende hoeveelheid monsteroplossing te creëren om een geleidbaarheidssonde onder te dompelen en om extreme statische verstoring door de plastic maatbeker te voorkomen.
Alle geleidbaarheidsmeters op de markt worden beïnvloed door deze statische verstoring en dit kan leiden tot een verschil van 5 µS·cm-1 per meting. Het verdunnen van de monstervloeistof met een factor 6 impliceert automatisch dat het testresultaat ook met een factor 6 moet worden vermenigvuldigd. In de praktijk betekent dit wederom dat elke afwijking of fout met 6 wordt vermenigvuldigd. Dus als je de hierboven genoemde 5 µS·cm-1 neemt, zou je een fout van 30 µS·cm-1 kunnen krijgen!
Nieuwe technieken met bresle patches maken het mogelijk om in kleinere monsters te meten met behulp van de “direct sample procedure” (DSP).
Nauwkeurigheid van meters en bresle patches
Tijdens de evaluatie van de resultaten van de Bresle Patch studie bleek de behoefte aan een hogere nauwkeurigheid een hot issue te zijn. Gelukkig kan de nauwkeurigheid van de bresle patch test op twee manieren worden verhoogd.
Ten eerste door de meter eens nader te bekijken. Eerder verkrijgbare draagbare of mobiele geleidbaarheidsmeters hebben een resolutie van 1 µS·cm-1, met een nauwkeurigheid van 1 µS·cm-1. Berekening volgens ISO 8502-6 betekent dat het eindresultaat een resolutie heeft van 6 mg·m-2, met tevens een onnauwkeurigheid van 6 mg·m-1. Wanneer een meetresultaat 18 mg·m-1 oplosbare zouten bedraagt - gemeten als natriumchloride – schommelt de werkelijke waarde tussen de 12 en 24 mg·m-2. Hierdoor is er een kans van 33% dat de daadwerkelijke oplosbare zoutconcentratie boven de grens van 20 mg·m-2 ligt. Het verhogen van de resolutie van de meter naar 0,1 µS-cm-1 draagt bij aan een hogere nauwkeurigheid bij het bepalen van de concentratie oplosbaar zout tijdens het testen met bresle patches.
Dit is echter slechts een deel van de analyse…
Naast de meterresolutie is ook de verdunning van invloed op de meting. De eerder genoemde 0,15 ml residu dat achterblijft in de Bresle Patch veroorzaakt een fout tot 5% in de 15 ml verdunde oplossing. Als deze verdunning niet wordt toegepast en de meting direct op de pure oplossing van de Bresle patch wordt uitgevoerd, heeft het residu van 0,15 ml geen invloed op het eindresultaat. Nieuwe meters kunnen reeds meten in 2 ml oplossing met een resolutie van 0,1 µS-cm-1.
Bij meting in een volume van 2,5 ml, hetzelfde als het nominale volume van de Bresle Patch, is er een significante verandering in de berekeningsfactor. Het gebruik van een monster van 2,5 ml leidt tot het elimineren van de normale rekenfactor 6. De concentratie van oplosbare zouten, gemeten als natriumchloride, is gelijk aan het geleidingsvermogen in µS-cm-1. Dit maakt de bepaling niet alleen eenvoudiger, maar ook betrouwbaarder. Resultaten kunnen nu worden gegeven met een onzekerheid van 1 mg·m-2 en een resolutie van 0,1 mg·m-1 – waardoor de nauwkeurigheid 60 keer groter wordt!
TQC Bresle patch DSP
De nieuwe directe monsterprocedure (DSP) elimineert het gebruik van de 15 ml meetoplossing. Metingen kunnen nu direct worden uitgevoerd in de oplossing die is geëxtraheerd uit de bresle patch, waardoor de verdunningsstap niet meer nodig is. Dit verhoogt niet alleen de efficiëntie, maar elimineert ook het meest foutgevoelige deel van de oude procedure.
Injecteer hiervoor slechts 2,5 ml gedeïoniseerd water in de bresle patch. Dit brengt ook de berekeningsfactor terug tot 1. De waarde van de meter hoeft niet te worden vermenigvuldigd om het oplosbare zout te laten meten als natriumchlorideconcentratie in mg·m-1. Door de meting in de meetcel van de meter zelf wordt ook alle statische storing geëlimineerd, waardoor de betrouwbaarheid van de bresle patch analyses nog verder toeneemt.
Kwaliteitsmaterialen voor het testen van bresle patches
Er is een groot verschil tussen de variabele oplosbare zouttestkits op de markt. Niet alleen de maat, maar ook de bresle patches verschillen in kwaliteit. Een test patch moet zo schoon mogelijk zijn; alle zouten die tijdens het productieproces op de bresle patch achterblijven, zullen de test aanzienlijk beïnvloeden.
Sommige van de ronde Bresle patches op de markt dragen aanzienlijk bij aan de uiteindelijke meting. Tijdens tests leveren deze inferieure Bresle patches gemiddeld 0,7 mg-m-2 oplosbare zouten gemeten als natriumchloride per patch. Bresle patches van hoge kwaliteit, zoals de vierkante patches met latexmembraan, bevatten geen zoutresten. Deze Bresle patches ondergaan meerdere wascycli in een productiefabriek van cleanroomkwaliteit om ervoor te zorgen dat er geen verontreinigingen aanwezig zijn.
In bijlage A van de ISO 8502-6 norm staat dat alleen gecertificeerde Bresle patches mogen worden gebruikt. Deze bijlage beschrijft een stresstest om de hechting en wasbaarheid van bresle patches te garanderen.
In verhouding tot het nominale volume van de bresle patch moet deze met een overmaat water worden geïnjecteerd. De tijd tot lekkage moet worden bepaald en acht van de twaalf Bresle patches moeten doorstaan om het type patch goed te keuren. Deze test moet worden uitgevoerd door een geaccrediteerd laboratorium en de producent moet een certificaat van de test kunnen overleggen.
Bresle patches van hoge kwaliteit hebben deze tests doorstaan. De meeste inferieure ronde Bresle patches slagen voor 100% niet in deze test en er kan slechts een derde van het vereiste volume in de patch worden geïnjecteerd voordat er lekkage optreedt.
Als er tijdens de arbitrage metingen worden gedaan met niet-gecertificeerde Bresle patches, zijn de resultaten waarschijnlijk waardeloos. Alleen gecertificeerde Bresle patches mogen worden gebruikt. Sommige pleisters hebben ook problemen met een slechte en niet-reproduceerbare hechting, waardoor het testoppervlak onregelmatig wordt. Vaak wordt zo’n 20% extra oppervlak blootgelegd doordat het water onder de randen van de Bresle patch doorloopt. Deze waarde wordt niet gecorrigeerd en dit veroorzaakt nog grotere fouten in de uiteindelijke resultaten. Alle fouten die worden veroorzaakt door het gebruik van inferieure Bresle patches leiden tot hogere resultaten die bij elkaar optellen – en meestal een aanzienlijk hoger, foutief resultaat genereren.
Klimaat en bresle patch testen
Elk rapport over oplosbare zouten dat u genereert, moet de klimaatomstandigheden en de substraattemperatuur bevatten.
De ISO 8502-6 norm vereist dat de test moet worden uitgevoerd bij 23°C en een relatieve vochtigheid van 50%. Elke afwijking van de vastgestelde parameters moet worden gerapporteerd aan en goedgekeurd door zowel de inspecteur als de klant.
De oppervlaktetemperatuur heeft ook invloed op de test en dit is een andere parameter die moet worden vastgelegd. Tijdens arbitrage zal het ontbreken van deze geregistreerde waarden de resultaten ook ongeldig maken. Hoewel bovenstaande beschrijvingen aantonen dat er veel “wetenschap” zit achter de juiste tests voor zoutverontreiniging, kunnen inspecteurs hun voordeel doen met kant-en-klare testkits voor de Bresle patch-methode. Deze zijn direct verkrijgbaar en vereenvoudigen dit soort tests aanzienlijk.
De onlangs bijgewerkte TQC bresle patch kit was de eerste die deze nieuwe techniek ondersteunde en stelt inspecteurs in staat om sneller te werken en nauwkeurigere resultaten te produceren. Door deze nieuwe techniek te combineren met hoogwaardige meters en bresle patches kun je de ultieme inspectieset voor arbitrage samenstellen.
Nico Frankhuizen
