Badanie Powłok

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 przeprowadza się popychając ze stałą prędkością przyrząd z zamocowanym ołówkiem. Uszkodzenia ocenia się w sposób opisany w normie. 
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.