Твердость защитно-декоративного покрытия на мебели - одна из важных физико-механических характеристик, которая дает представление о его когезионной прочности, степени высыхания, механической прочности.

Оценка твердости покрытия позволяет нам определить возможность применения лакокрасочного материала или системы покрытий на различных поверхностях изделий мебели в зависимости от ее эксплуатации и функционального назначения.

Твердость покрытий сложно определить физически точно. Она является условным показателем и привязана к определенной методике определения.

В этой связи понятие термина твердость принято давать в сочетании с характеристикой использованного метода определения.

В зависимости от того, каким методом испытывается твердость - получаются и разные результаты. Поэтому для получения сравнимых результатов твердость покрытий надо определять одним и тем же методом.

Определение твердости лакокрасочных покрытий имеет свою особенность, связанную с тем, что, измерять приходится пленки сравнительно малой толщины (20…150 мкм), покрытия могут быть нанесены на различные подложки (массив древесины, МДФ и т. п.) и состоять из нескольких слоев различных лакокрасочных материалов.

Поэтому чаще всего измеряют относительную твердость какого-либо материала определенной толщины на общей для всех лаков, эмалей и грунтовок подложке – стекле. На этом основан метод определении твердости защитно-декоративных покрытий по маятниковому прибору ГОСТ 5233-89 (ИСО 1522-73).

Этим методом в основном пользуются чтобы оценить технологические параметры покрытий (твердость до шлифовки, складирования, сборки изделия и др.)

Твердость лакокрасочного покрытия также является важнейшим свойством, характеризующим его механическую прочность.

Если покрытие слишком твердое, то в условиях внутренних и внешних нагрузок, возникающих в период эксплуатации изделия на покрытии, могут образовываться трещины и царапины в течении короткого периода времени

Под покрытием начинается процесс коррозии, резко уменьшается адгезия, что в итоге приводит к полному разрушению защитно-декоративного покрытия.

Для оценки механической прочности покрытий используют методы, позволяющие оценить их устойчивость к механическому разрушению острыми предметами.

К таким методам можно отнести метод определения твердости защитно-декоративных покрытии по карандашу ГОСТ Р 54586-2011 (ИСО 15184:1998) и метод определения твердости защитно-декоративного покрытии царапаньем ГОСТ 27326-87 (СТ СЭВ 5093-85) которые основаны на определении усилия или работы, затрачиваемой при определенном механическом воздействии на покрытие (царапанье).

Эти методы используются для полностью отвержденных лакокрасочных покрытий, позволяют оценить возможность различных эксплуатационных нагрузок, определить возможность применении лакокрасочных материалов на различных поверхностях в изделиях мебели в определенных условиях ее эксплуатации.

Метод определения твердости покрытия по карандашу ГОСТ Р 54586-2011 (ИСО 15184:1998)

Настоящий стандарт устанавливает метод определения твердости лакокрасочных покрытий (однослойного покрытия или внешнего слоя лакокрасочной системы) с использованием карандашей различной твердости и применим только к гладким лакокрасочным покрытиям.

1. Термины и определения

В настоящем стандарте применен следующий термин с соответствующим определением:

Твердость покрытия по карандашу - сопротивление внешнего слоя лакокрасочного покрытия воздействию карандаша с грифелем определенных размера, формы и твердости.

Примечание - Виды повреждений, оставляемые карандашом на поверхности лакокрасочного покрытия:

a) пластическая деформация - вмятина на поверхности покрытия без когезионного разрушения;

b) когезионное разрушение - наличие видимых царапины, штриха или разрыва на поверхности покрытия, удаление слоя лакокрасочного покрытия (нарушение сплошности);

c) сочетание описанных выше видов повреждений.

2. Устройство для испытаний 2.1. Механическое устройство для испытаний, схематическое изображение которого представлено на рисунке, состоит из:

1 - резиновое уплотнительное кольцо; 2 - карандаш; 3 - окрашиваемая поверхность; 4 - уровень; 5 - небольшой подвижный груз; 6 - зажим; 7 - направление движения устройства; 8 - карандашный грифель; 9 - лакокрасочное покрытие.

- металлического блока, оснащенного двумя колесиками, по одному с каждой стороны. Посередине металлического блока имеется цилиндрическое отверстие, наклоненное под углом 45°±1°;

- зажима, с помощью которого карандаши в устройстве закрепляют таким образом, что они всегда находятся в одинаковом положении. В верхней части устройства имеется уровень, используемый для контроля горизонтального движения устройства. Устройство должно быть сконструировано таким образом, чтобы в горизонтальном положении кончик карандаша передавал на лакокрасочное покрытие нагрузку, равную (750±10) г.

Примечание

1. Можно использовать устройства другого типа, обеспечивающие получение аналогичных результатов.

2. Можно проводить испытания вручную, при этом карандаш держат под углом 45° и надавливают на поверхность покрытия с нагрузкой (750±10) г.

2.2. Набор деревянных чертежных карандашей Карандаши должны обладать следующей твердостью:

9В-8В-7В-6В-5В-4В-3В-2В-В-НВ-F-Н-2Н-3Н-4Н-5Н-6Н-7Н-8Н-9Н

Мягче------------------------------------------------------------------------------Тверже

Примечание

Карандаши, изготовленные разными производителями, можно использовать по согласованию между заинтересованными сторонами при условии получения аналогичных результатов.

2.3. Специальная механическая точилка, которая снимает только дерево, оставляя цилиндрический карандашный грифель целым

2.4 Абразивная (наждачная) бумага, зернистость N 400.

2.5 Мягкая ткань или тампон из хлопковой ваты для очистки пластинок после испытания с использованием растворителя, инертного к покрытию.

3.Отбор проб

Отбирают среднюю пробу каждого лакокрасочного материала (ЛКМ) в соответствии с ГОСТ 9980.2. Контроль и подготовка каждой пробы для испытания - по ГОСТ 9980.2.

4.Пластинки для испытаний

Если другие условия не оговорены или не согласованы, то пластинки для испытания должны быть в соответствии с ГОСТ 8832, предпочтительно использовать материал для пластинок, аналогичный применяемому на практике. Пластинки для испытания должны быть плоскими и недеформированными. Размеры и форма пластинок должны быть такими, чтобы устройство для испытаний в процессе испытаний оставалось в горизонтальном положении.

Если другие условия не оговорены, пластинку для испытания подготавливают в соответствии с ГОСТ 8832 и окрашивают в соответствии с указаниями для данного ЛКМ или системы покрытия. Окрашенные пластинки высушивают в естественных условиях (или подвергают горячей сушке с последующей выдержкой) в течение установленного времени и в условиях в соответствии с указаниями для испытуемого ЛКМ или системы покрытия. Перед испытанием пластинки выдерживают при температуре (23±2) °С и относительной влажности (50±5)%, если другие условия не оговорены, не менее 16 ч. Толщину высушенного покрытия определяют любым методом по ГОСТ Р 51694.

5.Проведение испытаний.

Проводят два параллельных испытания.

-Испытания проводят при температуре (23±2) °С и относительной влажности (50±5)%, если другие условия не оговорены.

-Специальной механической точилкой снимают приблизительно 5-6 мм дерева от кончика карандаша таким образом, чтобы грифель оставался нетронутым, неповрежденным, гладким, в форме цилиндра.

-Кончик грифеля должен иметь гладкое круглое поперечное сечение без крошек и зазубрин по кромке. Для этого, удерживая карандаш под углом 90° (перпендикулярно) к абразивной бумаге, его перемещают по ней взад-вперед до получения требуемого качества сечения(эту операцию повторяют перед каждым использованием карандаша).

-Помещают окрашенную пластинку на ровную твердую горизонтальную поверхность. -Вставляют карандаш в устройство для испытаний и зажимают в нужном положении. Устройство должно быть расположено горизонтально на пластинке, а кончик грифеля должен упираться в поверхность покрытия

-Сразу после того, как кончик грифеля упрется в покрытие, толкают испытуемую пластинку в направлении от оператора со скоростью (0,5-1) мм/с на расстояние не менее 7 мм.

-Покрытие через 30 сек осматривают невооруженным глазом для обнаружения воздействия, оставленного карандашом, если другие условия не оговорены. Виды повреждения лучше видны после удаления с покрытия фрагментов карандашного грифеля с помощью мягкой ткани или ватного тампона с инертным растворителем. При использовании инертного растворителя необходимо следить за тем, чтобы он не влиял на твердость покрытия на испытуемом участке. Для оценки повреждений по согласованию можно использовать лупу или микроскоп (с 6- или 10-кратным увеличением). Использование лупы или микроскопа должно быть отражено в протоколе испытаний. Если повреждения не обнаружены, испытание повторяют на новых участках пластинки, используя карандаши большей твердости (увеличивая твердость карандаша), до тех пор, пока не будет обнаружено повреждение размером не менее 3 мм. После обнаружения повреждения повторяют испытание, снижая твердость, пока не перестанет оставаться след повреждения.

6.Обработка результатов

За твердость покрытия по карандашу принимают твердость самого твердого карандаша с грифелем определенных размера и формы, который не оставил повреждений на поверхности испытуемого лакокрасочного покрытия. За результат испытаний на твердость покрытия по карандашу принимают результат двух параллельных испытаний, которые не отличаются друг от друга. В случае, если результаты двух параллельных испытаний отличаются более чем на одну единицу твердости по карандашу, испытания повторяют.