Badanie Powłok

Ten pełny subiektywizm w ocenie cech produktów bardzo utrudniałby relacje pomiędzy dostawcą a odbiorcą, dlatego próbujemy pojęcie dobrej jakości ujednolicić poprzez zdefiniowanie cech, którymi taka jakość miałaby się charakteryzować. Takie zobiektywizowanie jakości możemy uzyskać np. poprzez szczegółowy opis przedmiotu i jego cech albo powołanie się na już definiowane cechy, ujęte np. w normach, zarówno ogólnych, jak i branżowych czy korporacyjnych. I zazwyczaj takie powołanie się na normy daje poczucie, że sprawę jakości mamy już jednoznacznie zdefiniowaną. Czy naprawdę tak jest? Spróbujmy przeanalizować to na podstawie dwóch norm dotyczących powłok.
Do ważniejszych cech powłok w przemyśle lakierniczym należy twardość. Twardość jako cecha mierzona czy oceniana, ale traktowana w kontekście czynnika mającego wpływ na odporność na uszkodzenia powłoki, np. na zarysowanie. Jedną z norm na badanie twardości jest norma ISO 15184-2020 „Farby i lakiery – Oznaczanie twardości powłoki metodą ołówkową”. Twardość według tej metody oceniana jest jako odporność powłoki na zarysowanie ołówkiem o określonej twardości. Zaletą tej metody jest to, że sposób badania – powstawanie rys – bardzo przypomina uszkodzenia powłoki, z jakimi mamy do czynienia w warunkach rzeczywistej eksploatacji. Tak na marginesie można zauważyć, że metodę tę z powodzeniem przyjął przemysł dotykowych ekranów urządzeń mobilnych. Znane wielu z nas określenie twardości szybki ekranu np. 9H wywodzi się dokładnie z tej normy. Parametrami określonymi przez normę do prawidłowego wykonania testu są:

• wózek testowy dający nacisk na styku ołówek-podłoże o sile 735 N ± 0,15 N,
• zestaw ołówków od 9B do 9H,
• normatywna temperówka (zwana gdzieniegdzie ostrzałką), ostrząca grafit ołówka testowego w walec, a nie w stożek,
• płaska, wypoziomowana powierzchnia,
• temperatura (23 ± 2)°C, wilgotność (50 ± 5)%.

Zdj. 2. Tester twardości TQC Sheen z kompletem ołówków

Wydawałoby się, że mając te wszystkie elementy, jesteśmy w stanie wykonać normatywny test w sposób powtarzalny, za każdym razem tak samo. Czy aby na pewno? Przeanalizujmy kilka aspektów.
Przyrząd. Siła 735 N ± 0,15 N jest naciskiem normatywnym i stosując prawidłowe urządzenie, zgodne z aktualną normą, możemy mieć pewność jego poprawności. Jednak w starszych wersjach normy nacisk normatywny wynosił 750 N ± 0,15 N. Czyli, powołując się na normę ISO 15184, musimy wyraźnie zaznaczyć wersję normy. Większe trudności mogą wygenerować normy zakładowe czy korporacyjne. Bardzo często wykorzystują one do swoich wytycznych metody normatywne. Jeśli w dużej międzynarodowej korporacji, posiadającej kilkanaście zakładów produkcyjnych, w standardzie zakładowym wpisano, np. w roku 1998, metodę zgodną z normą ISO 15184, bez podania wersji normy, to de facto powinna się ona zmienić wraz ze zmianą normy. A podwykonawcy i dostawcy muszą wiedzieć, którą wersją normy należy się posługiwać. W przypadku odwrotnym, gdy badanie określono na konkretnej wersji normy (np. ISO 15184:1998, tej z siłą 750 N), to po zmianie normy może dojść do sytuacji, że kontrola jakości stosuje nowo zakupione urządzenia (jak najbardziej zgodne z normą, ale najnowszą), nie mając pojęcia, że bada swoje próbki innym, mniejszym obciążeniem niż dotychczas. A inne obciążenie podczas testów może generować inne wyniki.
Ołówki. Normatywne ołówki również mogą przysporzyć trochę trudności. Norma wyraźnie stwierdza, że ołówki różnych producentów mogą dawać odmienne wyniki, czyli zalecane jest stosowanie tych samych ołówków. Jest to o tyle istotne, że chociaż norma w punkcie 5.2 wymienia sześć przykładowych typów ołówków, jednak nie ogranicza testu wyłącznie do nich. Ponadto przy badaniach porównawczych zwraca uwagę, że nawet poszczególne partie produkcyjne ołówków tego samego producenta mogą różnić się od siebie, dając w rezultacie odmienne wyniki. Rozwiązaniem jest stosowanie każdorazowo tych samych ołówków, szczególnie w badaniach porównawczych.
Przeprowadzenie testu. Chociaż w rozdziale 8 norma dosyć precyzyjnie opisuje procedurę badawczą, to w niektórych punktach można sobie wyobrazić brak pełnego doprecyzowania. Punkt 8.5 nakazuje „pchnąć wolno w sposób ciągły” urządzenie, w celu uzyskania możliwości wizualnej interpretacji. Pojęcie „wolno” jest pojęciem mocno nieprecyzyjnym. Czy wolno to jest 30 mm/s czy 5 mm/s? Czy prędkość przenoszenia obciążenia na badaną powłokę może mieć wpływ na wynik? Tego norma nie określa. Kolejną rzeczą niesprecyzowaną w normie jest sposób pchnięcia urządzenia. Często spotykanym sposobem jest pchnięcie wózka testowego opuszkiem palca, przykładając siłę do tylnej pionowej ścianki i unikając obciążenia pionowego. Metoda ta wydaje się najwłaściwsza. Ale część operatorów bierze wózek, a właściwie jego boczne krawędzie w dwa palce i delikatnie popycha go do przodu. Czy metoda ta jest prawidłowa? Norma nic nie wspomina, że nie. Jeśli obciążenie pionowe palców przenoszone na wózek nie przekracza 0,15 N to trudno tej metodzie cokolwiek zarzucić. Ale jak określić wielkość tego obciążenia? Wydaje się to rzeczą niemożliwą, a uchwyt urządzenia przez operatora o mocno atletycznej posturze może rodzić wątpliwości, ile wynosił rzeczywisty nacisk na testowaną powłokę.
Ocena wizualna. W punkcie 8.6 norma podaje warunki oceny wizualnej. I o ile czas potrzebny na relaksację powłoki (30 s), po jakim należy dokonać oceny, oraz sugestia używania normalnej korekcji wzroku są właściwymi wytycznymi, to nie ma ani słowa o odległości, kącie i oświetleniu. Wszyscy zgodzimy się z tym, że odległość od obserwowanego detalu wpływa na zdolność postrzegania szczegółów, a takim jest z pewnością rysa. Obserwowana z odległości 20 cm może być zauważalna, a z odległości 50 cm już nie. Norma tego nie precyzuje. Kąt obserwacji też jest bardzo istotny. Każdy z nas prawdopodobnie zna to doświadczenie, gdy drażniąca nas rysa na ulubionym przedmiocie jest widoczna tylko pod określonym kątem. I chociaż inni obserwatorzy jej nie widzą, my, wiedząc, gdzie ona jest, zawsze się jej doszukamy. Ale kąta obserwacji norma też nie precyzuje. Podobnie jak temperatury barwowej oświetlenia. Wydaje się być właściwą obawa, że rysy próbek o różnej barwie mogą uwidaczniać się w różny sposób, w zależności od rodzaju oświetlenia. Może się zdarzyć, że rysa widoczna na danym kolorze powłoki w oświetleniu neutralnym 6500 K jest trudna do zauważenia w oświetlaniu ciepłym 2700 K. Tego aspektu norma też nie porusza. A na przykład jedna z niemieckich norm meblarskich zaleca oceniać wynik testu na zarysowanie po 24 godzinach, prostopadle, z odległości 20 cm, w oświetleniu białym 6500 K.