Artur Pałasz, dyrektor R&D laboratorium Spektrochem, podczas kalibracji wahadła Königa.
Oznaczanie twardości ołówkowej wg ISO 15184 i ASTM D3363
Test twardości ołówkowej prowadzony jest wg niedawno zmienionej normy ISO 15184 (wersja oryginalna ISO z 2020 r.). Zgodnie z definicją w niej zawartej, twardość ołówkowa jest to odporność powierzchni powłoki na powstanie śladu lub innej wady w wyniku działania ołówka, popychanego po powierzchni rysika o określonych wymiarach, kształcie i twardości.
W metodzie testowej ISO 15184 ołówek jest zamocowany w uchwycie pod kątem 45° w taki sposób, aby rysik wywierał na powłokę siłę 7,35 N ±0,15 N (poprawka w nowej wersji z 2020 r., w poprzedniej wersji 7,5 N). Ołówki przed testem struga się specjalną strugaczką, aby rysik miał kształt cylindra, a nie stożka. Następnie ołówek ściera się na powierzchni papieru ściernego „400”, aby długość rysika wynosiła 5–6 mm.
Test twardości ołówkowej jednak jest bardzo mało precyzyjny, jak wynika z doświadczeń nabytych podczas testów w laboratorium Spektrochem, szczególnie przy powłokach miękkich (poniżej 2B). Podczas testów na miękkich powłokach, np. kilkudniowych farb alkidowych, ołówek już po jego położeniu na powłoce wywiera nacisk powodujący zagłębianie się rysika w powłokę. Powoduje to trudności z przesunięciem przyrządu, gdyż powłoka jest nadmiernie miękka i plastyczna.
Na precyzję bardzo duży wpływ ma również rodzaj zastosowanych ołówków oraz rysików. Jak pokazują dane porównawcze ołówków, stosowanie tej samej serii ołówków, lecz z innych partii powoduje bardzo duże wahania w uzyskiwanych wynikach na tych samych powłokach, szczególnie w przypadku powłok miękkich. Różnice między ołówkami różnych firm (również tych wskazanych w ISO 15184) są tak znaczące, że również wpływają na uzyskiwane wyniki. W laboratorium Spektrochemu są stosowane rysiki z oznaczoną powtarzalnością jakości w zakresie twardości.
Kolejnym czynnikiem wpływającym na precyzję testu jest różnica w stosowaniu ołówków, np. Koh-I-Noor serii 1500 – drewnianych (wskazanej w ISO 15184), a odpowiadającej jej serii rysików serii 4190 do ołówków automatycznych, z korzyścią na większą precyzję w przypadku stosowania rysików i uchwytu ołówka automatycznego. W 2020 r. wprowadzona została zmiana normy ASTM D3363 dotyczącej oznaczania twardości metodą ołówkową, w której wprowadzono zapis, iż średnica rysika musi wynosić 2 mm. Jest to istotny zapis, gdyż zachowanie odpowiedniej średnicy ołówka wpływa na zwiększenie powtarzalności. Zgodnie z ASTM D3363 zapewniona musi być precyzja w zakresie pomiaru nieprzekraczająca jednej jednostki twardości rysika. W ISO 15184, niestety, takiej precyzji nie ustalono.
Podsumowanie
Kolejny z cyklu artykuł porównujący metody testowe dla powłok malarskich opisane w standardach ISO oraz ASTM pokazał znaczące różnice między metodami oznaczania twardości. Najważniejsze z nich są zapisy dotyczące precyzji, a zatem powtarzalności między operatorami w tym samym laboratorium, jak i odtwarzalności, czyli między wynikami uzyskanymi przez różnych operatorów w różnych laboratoriach. Są to najważniejsze szczegóły świadczące o dopracowaniu metody, gdyż wyniki testów laboratoryjnych muszą być precyzyjne w określonym poziomie ufności i z zachowaniem określonej spójności pomiarowej.
Przed wyborem metody testowej oraz laboratorium świadczącym usługi testowania powłok warto jest sprawdzić, jakie poziomy precyzji są przez nie osiągane. Laboratorium Spektrochem, jako członek ASTM International oraz aktywny uczestnik posiedzeń normalizacyjnych w Stanach Zjednoczonych, dba o zachowanie najwyższych standardów wykonywanych testów, stąd w portfolio testów laboratoryjnych 90% stanowią metody ASTM International.
Artur Pałasz, Ph.D.
Niezależne Laboratorium R&D Farb i Powłok Architektonicznych SPEKTROCHEM
Członek ASTM International (USA)
E-mail: artur.palasz@spektrochem.pl
Materiały odniesienia:
ASTM D16-19 Standard Terminology for Paint, Related Coatings, Materials and Applications
ASTM D4366 Standard Test Method for Hardness of Organic Coatings by Pendulum Damping Test
ASTM D3363-20 Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test
ISO 4618:2014(E/F) Paints and varnishes – Terms and definitions
ISO 1522:2006(E) Paints and varnishes – Pendulum damping test
ISO 15184:2020(E) ) Paints and varnishes – Determination of film hardness by pencil test
PN-EN ISO 4618:2014-11 Farby i lakiery – Terminy i definicje
PN-EN ISO 1522:2008 Farby i lakiery – Badanie metodą tłumienia wahadła
