В данной статье мы рассмотрим важную эксплуатационную характеристику террасных досок, изготовленных из древесно-полимерного композита (ДПК) – износостойкость (истираемость). Про эту характеристику не упоминает практически ни один производитель изделий из ДПК, не говоря уже о проведении каких-либо испытаний на этот счет. В своих рекламных проспектах и на интернет ресурсах, производители данной продукции лишь ограничиваются фразой «наши изделия обладают высокой износостойкостью». Следует более подробно рассмотреть понятие износостойкость (истираемость), зависимость этого показателя от ряда факторов и методы определения этой характеристики.
Истираемость – свойство материала уменьшаться в объёме и массе под действием истирающих усилий. Истираемость оценивают потерей первоначальной массы образца материала, отнесенной к площади поверхности истирания F, и вычисляют по формуле:
где m1 и m2 – масса образца до и после истирания соответственно.
Сопротивление материала истиранию определяют, пользуясь стандартными методами: кругом истирания и абразивами (кварцевыми песком и наждаком). Это свойство важно для оценки эксплуатации полов, ступеней лестницы, террасных покрытий и т.п.
Износом называют свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов (см. статью «Стойкость к удару террасных досок компании Savewood», опубликованную на сайте компании Savewood). Износ определяют на образцах материалов. Показателем износа служит потеря массы пробы материала в результате проведенного испытания.
Одной из основных причин износа является истирание вследствие внешнего трения материала о другие поверхности, которое сопровождается уменьшением его массы. В соответствии с современными представлениями о трении истирание представляет собой результат многократного нарушения фрикционных связей между контактирующими поверхностями при их смещении относительно друг друга. При нарушении молекулярно-фрикционных связей, возникающих на участках касания поверхностей, происходят отрыв микрочастиц, разрушение поверхностных пленок. При нарушении связей механического зацепления микро- и макронеровностей характер истирания зависит от соотношения жесткости элементов контактирующих поверхностей.
Если материал контактирует с более жесткой поверхностью, то внедрение твердого элемента на глубину менее половины диаметра древесного волокна (волокна входят в состав ДПК) может при смещении привести к микросрезанию волокон. При более глубоком внедрении твердого элемента (более половины диаметра волокна) может произойти разрыв древесного волокна либо вытаскивание его на поверхность в зависимости от прочности закрепления волокна в структуре материала. Такого рода разрушения могут произойти уже при первом нарушении фрикционной связи.
При трении материала о гладкую поверхность или в случае, когда твердость взаимодействующих поверхностей примерно одинакова (материал по материалу), наблюдается усталостный износ. Перемещение внедрившегося элемента истирающей поверхности вызывает переменные деформации микроучастков материала: на участке перед элементом – сжатие и изгиб, сзади элемента – растяжение. Если возникшие деформации после прохождения элемента исчезают, имеет место упругое оттеснение материала. Однако при повторном многократном воздействии переменных деформаций появляется пластическое оттеснение, что вызывает утомление материала и его разрушение. Выступающие на поверхности кончики древесных волокон при истирании испытывают многократные изгибы в разных направлениях, вследствие чего происходит их разрушение в местах закрепления.
Испытание на истираемость (износ) террасной доски компании Savewood проводилось в соответствии с договором о научно-техническом сотрудничестве с Институтом элементоорганических соединений им. Несмеянова РАН, лабораторией наполненных полимерных систем. Испытание проводилось в соответствии с «ГОСТ 11529-86 Материалы поливинилхлоридные для полов. Методы контроля». Сущность метода заключается в определении величины уменьшения толщины и массы материала при истирании в течение заданного количества циклов испытания. Испытание проводили на образце диаметром (24,0±0,5) мм, вырубленном штанцевым ножом. Эксперимент проводился на машине барабанного типа, схема которой показана на рисунке 1. Конструкция машины должна обеспечивать: скорость вращения барабана (0,085±0,015) м/с; массу патрона с держателем (1,00±0,05) кг; перемещение держателя с образцом вдоль образующей барабана на расстояние (16,0±0,5) мм за один оборот; полный поворот держателя с образцом вокруг своей оси в течение двух оборотов барабана (одного рабочего цикла машины).
1 – полый цилиндр; 2 – шлифовальная шкурка; 3 – образец; 4 – держатель; 5 – патрон; 6 – каретка.
Держатель образца должен быть самоустанавливающимся. Шлифовальная шкурка – бумажная из нормального электрокорунда марок (15А-13А) зернистостью 8Н и легированного электрокорунда марок (94А-91А) зернистостью 8Н по ГОСТ 6456-82. В нашем случае использовалась шкурка марки Р500. Измеряют диаметр образца штангенциркулем, в данном случае диаметр образца составлял 24 мм. Образец приклеивают к основанию держателя и взвешивают. Далее, держатель с образцом закрепляют в патроне машины, опускают его на поверхность барабана и включают электродвигатель. Давление образца на барабан составляло 0,05 МПа, а скорость вращения барабана – 0,5 м/с. Истирание образца проводят каждый раз по не истертому участку поверхности шлифовальной шкурки в течение одного рабочего цикла машины. Если количество рабочих циклов отличается от принятого, то это должно быть указано в нормативно-технической документации на материал конкретного вида. По окончании испытания держатель с образцом вынимают из патрона, очищают кистью или щеткой от продуктов износа и взвешивают. Полученные результаты представлены на рисунке ниже:
Эксперимент показал, что износ за время испытания (потеря массы) составил 0,0042 г. Истираемость образца в соответствии с формулой, приведенной выше, составила 9,29Х10-5 г/см2. Как можно видеть, значения потери массы (износостойкость) и истираемости ничтожно малы. Переводя на обывательский язык все вышеизложенное, изделия из ДПК компании Savewood обладают очень высокой износостойкостью и значительно пониженной истираемостью. Наши покупатели могут быть абсолютно уверены в том, что все изделия (террасные доски, ступени, полы и т.д.) не будут иметь проплешин, «залысин», потёртостей и других неприятных явлений, вызванных частым передвижением мебели, интенсивного хождения в различной обуви по поверхности и т.п.
