Test durezza vernici (matita, indentazione)

I test di durezza per vernici comprendono diverse tecniche specifiche per la valutazione della resistenza di film di vernici, smalti e rivestimenti decorativi a sollecitazioni meccaniche superficiali: durezza a matita (pencil hardness), durezza per indentazione Buchholz, durezza per pendolo Persoz e König, prove di resistenza al graffio. Sono metodi qualitativi e semi-quantitativi che caratterizzano proprietà funzionali importanti del rivestimento: resistenza all’abrasione, alla compressione, ai danni meccanici tipici dell’uso del prodotto rivestito. Sono particolarmente utilizzati nel settore dei rivestimenti per automotive, mobili, elettrodomestici, packaging, ferramenta.

Pencil hardness test

Il pencil hardness test (ISO 15184, ASTM D3363, JIS K 5600-5-4) utilizza matite di scrittura di durezza graduata standardizzata (da 9B – molto morbida – a 9H – molto dura, attraverso B, HB, F, H, 2H, …). Lo strumento di prova è un supporto meccanico (pencil hardness tester) che mantiene la matita con angolo di 45° rispetto alla superficie e applica un carico costante di 750 g (per ISO) durante il movimento di scorrimento. Si parte da matite morbide aumentando progressivamente la durezza fino a quando la matita lascia un graffio permanente nel film; la durezza del rivestimento è classificata come la durezza della matita più morbida che lascia un graffio (gouge) o come la più dura che non lascia graffio (scratch).

Buchholz indentation test

Il test Buchholz (ISO 2815) utilizza un dispositivo dedicato che applica per 30 secondi un cilindro affilato (con bordo tagliente di larghezza calibrata) sulla superficie verniciata sotto un peso di 500 g. L’impronta lasciata è una sottile linea il cui lunghezza viene misurata con un microscopio a lente da 20×; il valore di durezza Buchholz è dato dal rapporto 100/L (dove L è la lunghezza dell’impronta in mm). Maggiore è la durezza, minore è l’impronta e maggiore è il valore Buchholz. Il test è particolarmente utilizzato per rivestimenti automotive, smalti per elettrodomestici, vernici per legno.

König e Persoz pendulum hardness

Il test del pendolo Persoz (ISO 1522, metodo Persoz) e König utilizza un pendolo oscillante che appoggia su due piccoli sferette (zaffiro o acciaio) sulla superficie verniciata. Il pendolo viene fatto oscillare da un angolo definito; per attrito interno tra le sferette e il film di vernice, l’ampiezza dell’oscillazione decresce nel tempo. Il valore di durezza è il tempo (in secondi) necessario perché l’ampiezza scenda da un’angolazione iniziale a una finale prefissata. Rivestimenti duri smorzano poco l’oscillazione (tempi lunghi, durezza alta); rivestimenti morbidi smorzano rapidamente (tempi brevi, durezza bassa). I metodi Persoz e König differiscono nei parametri geometrici e nei limiti di ampiezza.

Applicazioni

I test di durezza per vernici sono utilizzati: nel controllo qualità di nuove formulazioni di vernici e smalti (R&D), nella caratterizzazione di rivestimenti automotive (clearcoat, basecoat), nei coatings per elettrodomestici e mobili, nelle vernici per pavimenti, nei rivestimenti per packaging metallico (lattine alimentari), nelle finiture per legno. La durezza è un parametro chiave delle specifiche commerciali del rivestimento e influisce sulla resistenza all’usura del prodotto finito.

Norme e taratura

Le norme principali sono: ISO 15184 (matita), ASTM D3363 (USA matita), ISO 2815 (Buchholz), ISO 1522 (pendolo Persoz e König), ASTM D4366. Le matite per pencil hardness devono essere di marca certificata (per esempio matite Mitsubishi, Mars Lumograph) con durezza definita secondo standard di matite tecniche. Il pendolo richiede campioni di taratura in vetro e in rivestimenti di riferimento per la verifica periodica della corretta operatività dello strumento. La temperatura e umidità dell’ambiente di prova (23°C, 50% RH tipicamente) sono prescritte dalle norme.