Определение твердости лкп царапаньем

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 защитно-декоративных покрытий царапаньем ГОСТ 27326-87 (СТ СЭВ 5093-85).

Настоящий стандарт распространяется на защитно-декоративные покрытия толщиной более 30 мкм на древесине и древесных материалах и устанавливает методы определения твердости царапаньем для характеристики их эксплуатационных свойств.

Сущность метода 1 заключается в определении ширины царапины, оставленной иглой склерометра под действием нагрузки. Метод применяется при типовых испытаниях.

Сущность метода 2 заключается в определении нагрузки, под воздействием которой игла склерометра оставляет царапину шириной 50 мкм. Метод применяется при сравнительных испытаниях покрытий.

1. ОТБОР ОБРАЗЦОВ

- Определение твердости производят на образцах, вырезанных из деталей (изделий) или на образцах, изготовленных из тех же материалов, что и детали (изделия).

- Для проведения испытаний берут три образца размером 100х100 мм.

- Образцы, предназначенные для испытаний по методу 1, предварительно выдерживают не менее 3ч в помещении при температуре воздуха (20±2) °С и относительной влажности (55-70)%. - Образцы, предназначенные для испытаний по методу 2, предварительно выдерживают не менее 3 дней в помещении при температуре воздуха (23±3) °С и относительной влажности (50±5)%.

2. СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ

2.1. Для проведения испытаний применяются:

- склерометр (черт.1);

- игла алмазная с углом (45+10)° и радиусом R=15±3 мкм;

- набор гирь массой 5; 10; 20; 50; 100 г по ГОСТ 7328-82;

- микроскоп измерительный с общим увеличением не менее 50 (см. Приложение 1);

- микрометр окулярный винтовой типа МОВ-1-15 по ГОСТ 7865-77.

1 - каретка; 2 - испытуемый образец; 3 - игла; 4 - держатель иглы; 5 - груз; 6 - коромысло; 7 - противовес; 8 - центр вращения коромысла; 9 - подставка.

Черт. 1

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

3.1. Испытуемый образец 2 помещают на каретку 1 до упора о ее поперечный бортик, ориентируя его так, чтобы царапание производилось поперек волокон древесины или печатного рисунка.

3.2. Иглу 3 осматривают под микроскопом. Сфера вершины иглы должна иметь гладкую без раковин поверхность. Для сравнения рекомендуется рядом помещать иглу, не бывшую в употреблении. Затем иглу закрепляют в держателе 4.

3.3. Коромысло 6 уравновешивают вращением противовесов 7 так, чтобы острие иглы без нагрузки касалось испытуемой поверхности, но не оказывало на нее давление. Для регулирования касания иглы рекомендуется на поверхность под острие иглы подложить лезвие бритвы, которая обеспечит плавное начало движения иглы по поверхности образца.

4. МЕТОД 1

Проведение испытания

4.1 Коромысло приподнимают и нагружают грузом 5, после чего плавно опускают на поверхность образца. Величина груза устанавливается в нормативно-технической документации на конкретные виды покрытий.

4.2. Каретку с образцом приводят в движение с равномерной скоростью (10±5) мм/с, чтобы образовалась царапина длиной от 50 до 60 мм.

4.3. Образец снимают с каретки, протирают мягкой тканью и замеряют ширину царапины под микроскопом.

4.4. Ширину царапины измеряют последовательным совмещением нити винтового окулярного микрометра микроскопа с границами царапины по всей ее длине в поле зрения микроскопа (черт.2). При этом получают соответствующие значения L показаний окулярного микрометра, в делениях шкалы барабана, правой L1 левой L2 границ царапины и заносят их в протокол (см. приложение 2).

Черт. 2

4.5. Ширину царапины измеряют на трех участках по всей длине: предпочтительно в середине и на расстояниях 5 мм от середины. Если значения единичных измерений отличаются от среднего арифметического более чем на 15%, результаты измерений не учитывают и измерения проводят на других участках царапины.

Обработка результатов

4.1. Ширину царапины (В) в мкм вычисляют по формуле

где L1 и L2 - показания окулярного микрометра соответственно для правой и левой границ царапины, в делениях шкалы;

- цена деления барабана окулярного микрометра, мкм.

4.2. Величину твердости покрытия характеризуют шириной царапины (Вср), вычисленной как среднее арифметическое результатов трех измерений. Результат округляют с точностью до целого числа.

5. МЕТОД 2

Проведение испытания

5.1. Коромысло нагружают грузом. Нагрузку Р подбирают так, чтобы на испытуемой поверхности образовалась царапина шириной от 40 до 50 мкм. Коромысло осторожно опускают до соприкосновения иглы с покрытием и выполняют операции по пп.4.2-4.5.

5.2. Ширину царапины (В1ср), в мкм, вычисляют по формуле:

5.3. Испытания повторяют на том же образце, причем выбирают такую нагрузку Р2, чтобы образовывалась царапина шириной от 50 до 60 мкм (В2ср).

Обработка результатов

5.1. Твердость покрытия Hc в ньютонах определяют графически или расчетным путем.

5.2. При графическом определении твердости покрытия для каждого испытуемого образца строят график в логарифмическом масштабе в соответствии с приложением 3, представляющий собой прямую, проведенную через две точки, соответствующие значениям ширины царапины (Bср), полученным при испытании. На графике определяют величину твердости.

5.3. Величину твердости покрытия (Нс) в ньютонах расчетным путем вычисляют по формуле