Hướng Dẫn Sử Dụng Máy Đo Độ Cứng Bút Chì (Chuẩn ASTM D3363)

Hướng Dẫn Sử Dụng Máy Đo Độ Cứng Bút Chì Chi Tiết (Chuẩn ASTM D3363)

Thiết bị đo độ cứng bút chì chuyên dụng cho phòng thí nghiệm ngành sơn

1. Nguyên Lý Của Phương Pháp Đo Độ Cứng Bút Chì

Phương pháp này (hay còn gọi là phương pháp Wolf-Wilborn) hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng các ngòi chì có độ cứng đã được phân cấp rõ ràng để tạo ra vết xước trên bề mặt vật liệu phủ (sơn, vecni, nhựa, màng phim). Thiết bị đo sẽ cố định bút chì ở một góc 45 độ và tạo ra một áp lực tĩnh không đổi (tải trọng) đè lên ngòi chì.

Người dùng sẽ trượt thiết bị trên bề mặt và thay đổi lần lượt các cây bút chì từ cứng đến mềm (hoặc ngược lại) cho đến khi tìm ra được cây bút chì cứng nhất không làm rách bề mặt màng sơn. Độ cứng của cây bút chì đó sẽ được lấy làm kết quả độ cứng của lớp phủ.

2. Tiêu Chuẩn Thử Nghiệm Đáp Ứng

Để đảm bảo kết quả đo lường có giá trị pháp lý và được các đối tác công nhận, quá trình thử nghiệm phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về chuẩn bị mẫu và thao tác trong 2 bộ tiêu chuẩn quốc tế sau:

• ASTM D3363: Tiêu chuẩn của Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ về phương pháp kiểm tra độ cứng màng phim bằng thử nghiệm bút chì.
• ISO 15184: Tiêu chuẩn quốc tế về sơn và vecni – Xác định độ cứng của màng bằng thử nghiệm bút chì.

3. Thông Số Kỹ Thuật Tiêu Chuẩn Của Thiết Bị Đo

Trước khi tiến hành đo, bạn cần nắm rõ thông số cơ khí của thiết bị mình đang sử dụng (như các dòng máy của hãng BEVS, Biuged hay TQC Sheen) để đảm bảo độ chính xác:

4. Hướng Dẫn Sử Dụng Máy Đo Độ Cứng Bút Chì Chi Tiết

Bước 1: Kiểm soát điều kiện môi trường

Các lớp phủ polymer có thể thay đổi tính chất vật lý theo nhiệt độ. Do đó, quá trình thử nghiệm phải được thực hiện trong môi trường tiêu chuẩn: Nhiệt độ phòng duy trì ở mức 23°C ± 2°C và Độ ẩm tương đối không vượt quá 50% ± 5%. Tấm mẫu sơn cũng cần được đặt trong môi trường này ít nhất 16 giờ trước khi tiến hành đo.

Bước 2: Gọt và mài ngòi bút chì (Bước quan trọng nhất)

Kết quả đo có chính xác hay không phụ thuộc hoàn toàn vào cách bạn chuẩn bị ngòi chì. Việc này yêu cầu sự cẩn thận tuyệt đối:

• Gọt gỗ: Sử dụng đồ gọt vỏ chuyên dụng đi kèm máy để gọt phần vỏ gỗ, làm lộ ra phần lõi than chì hình trụ có chiều dài khoảng 5 mm đến 6 mm. Không gọt chạm vào lõi than để tránh làm xước hoặc nứt lõi.
• Mài phẳng: Đặt một tờ giấy nhám siêu mịn (thường là loại 400 grit) lên một mặt phẳng kính hoặc đá. Cầm cây bút chì thẳng đứng (góc 90 độ) và mài nhẹ nhàng phần đầu ngòi chì trên giấy nhám theo các chuyển động tròn nhỏ.
• Kiểm tra: Dừng lại khi đầu ngòi chì tạo thành một mặt cắt phẳng hoàn hảo, có phần mép ngoài hình tròn sắc cạnh. Không để mặt cắt bị vát méo hoặc vỡ mẻ.

Bộ bút chì tiêu chuẩn (từ 6B đến 6H) cần được mài phẳng đầu ở góc 90 độ trước khi đo

Bước 3: Lắp đặt bút chì vào thiết bị

• Đặt thiết bị đo (khối kim loại) lên một mặt phẳng sạch.
• Nới lỏng ốc siết, nhẹ nhàng luồn cây bút chì (đã mài) qua lỗ cắm trên thân máy.
• Điều chỉnh sao cho phần gót của máy (bánh xe) và mặt phẳng cắt của ngòi chì cùng lúc chạm hoàn toàn vào mặt phẳng bên dưới. Lúc này, thiết kế cơ học của máy sẽ tự động tạo ra một góc chính xác 45 độ.
• Siết chặt ốc để cố định thân bút chì.

Bước 4: Thực hiện cào xước màng sơn

• Đặt thiết bị lên trên tấm mẫu sơn cần kiểm tra.
• Dùng ngón tay cầm nhẹ vào hai bên hông của máy và đẩy tịnh tiến về phía trước một khoảng từ 6.5 mm đến 10 mm. Tốc độ đẩy máy phải đều đặn (khoảng 0.5 – 1 mm/giây).
• Lưu ý cực kỳ quan trọng: Chỉ dùng lực đẩy máy tiến tới, tuyệt đối không dùng tay ấn lực đè máy xuống mặt sơn, điều này sẽ làm thay đổi tải trọng của quả nặng và làm sai kết quả.

5. Đánh Giá Kết Quả Và Xác Định Độ Cứng

Sau khi thực hiện vết trượt, hãy dùng một cục gôm (tẩy) mềm hoặc khăn lau sạch mạt than chì trên bề mặt tấm mẫu. Sử dụng mắt thường hoặc tốt nhất là kính lúp có độ phóng đại từ 6X đến 10X để quan sát rãnh cào.

Quy trình đánh giá chuẩn (Theo chiều giảm dần độ cứng):

• Thông thường, bài test sẽ bắt đầu từ cây bút có độ cứng cao nhất (6H).
• Nếu bút chì 6H làm đứt rách bề mặt màng sơn (có thể nhìn thấy lớp nền bên dưới), hãy ghi nhận kết quả thất bại.
• Thay sang cây bút chì mềm hơn một bậc (5H), mài lại đầu chì và thử nghiệm trên một đường trượt mới song song với đường cũ.
• Tiếp tục lùi dần độ cứng cho đến khi bạn tìm được cây bút chì không làm xước nứt hoặc đâm thủng màng sơn từ 3 mm trở lên. Cấp độ của cây bút chì đó chính là chỉ số độ cứng của màng sơn.

6. Các Lỗi Thường Gặp Cần Tránh

• Mép ngòi chì bị vỡ trong lúc đẩy: Do lõi chì bị tổn thương trong quá trình gọt hoặc mài. Hãy gọt lại một đoạn lõi mới và thực hiện lại.
• Máy bị nảy hoặc giật cục: Do thao tác đẩy quá nhanh hoặc bề mặt tấm mẫu bị cong vênh. Hãy cố định chặt tấm mẫu lên mặt bàn trước khi đẩy.
• Sử dụng lẫn lộn thương hiệu bút chì: Khuyến cáo chỉ nên sử dụng bộ bút chì tiêu chuẩn (như Mitsubishi) được cung cấp kèm theo thiết bị để đảm bảo tính đồng nhất về độ cứng của lõi chì.