Поверхностная твёрдость

Одной из наиболее важных технических характеристик облицовочных керамических материалов является поверхностная твёрдость. Согласно определению твёрдость – это свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела (индентера). Применимо к керамической плитке можно сказать, что поверхностная твёрдость – это способность поверхности облицовки противостоять механическому воздействию других материалов. Существует множество методов измерения твёрдости, как правило, они сводятся к испытанию эталонным прибором (алмазная пирамидка, стальной шарик, игла и т.д.) применяемым в определённом диапазоне нагрузок, результаты отпечатков (размеры и глубина) соответствуют делениям специальных шкал или таблиц. Поверхностную твёрдость керамических облицовочных материалов или натуральных камней, принято указывать в соответствии с минералогической шкалой твёрдости, так называемой шкалой Мооса, названной в честь немецкого минералога Фридриха Мооса, предложившего свой метод испытания в 1811 году. Суть этого метода заключается в том, что для определения относительной твёрдости объекта методом царапания предлагаются десять минералов – эталонов, расположенных в порядке от менее твёрдого к более твёрдому.

Твёрдость по Моосу	Эталонный минерал	Абсолютная твёрдость	Изображение
1 Царапается ногтём	Тальк Mg3Si4O10(OH)2	1
2 Царапается ногтём	Гипс CaSO4•2H2O	3
3 Царапается медной монетой	Кальцит CaCO3	9
4 Царапается ножом, оконным стеклом	Флюорит CaF2	21
5 Царапается ножом, оконным стеклом	Апатит Ca5(PO4)3(F, Cl, OH)	48
6 Царапается напильником	Ортоклаз KAlSi3O8	72
7 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло	Кварц SiO2	100
8 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло	Топаз Al2SiO4(F, OH)2	200
9 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло	Корунд Al2O3	400
10 Режет стекло	Алмаз C	1600

Исследование проводится путём последовательного подбора наименее твёрдого минерала способного поцарапать образец, либо, наоборот, наиболее твёрдого минерала, царапаемого этим образцом. Значение обычно представляют в виде диапазона, например 6-7, то есть, образец находится между ортоклазом и кварцем, или в виде единичного показателя, например 3, показывает, что материал тверже кальцита, но мягче флюорита.

Шкала Мооса представляет собой метод грубой сравнительной оценки твёрдости материалов по системе «твёрже - мягче», где испытываемый материал царапается эталонным минералом и его поверхностная твёрдость по шкале Мооса ниже, либо царапает эталонный минерал и его твёрдость выше. Таким образом, значения шкалы Мооса нельзя считать показателями абсолютной твёрдости минералов. Например, топаз (8) мягче корунда (9) в 2 раза, а тот в свою очередь уступает алмазу (10) почти в 4 раза. Значения абсолютной твёрдости минералов в таблице, приведённые в соответствие с показателями твёрдости по шкале Мооса, измерены склерометром, в соответствии с другими методами определения твёрдости, хотя различные шкалы твёрдости нельзя однозначно соотнести друг с другом. В практике же показателя по шкале Мооса вполне достаточно, для определения твёрдости облицовочного материала. Так, к примеру, мы можем сказать, что гранит – самый твердый и износостойкий материал из всех натуральных камней, используемых в отделке помещений (значение по шкале 6-7), но при этом он уступает керамическому граниту с показателем 8, самому прочному отделочному материалу на сегодняшний день, выше которого находятся только корунд и алмаз.

Следует подчеркнуть отличие керамических материалов от других отделочных материалов для пола и стен, таких как линолеум, пробковый материал и дерево. Как правило, глазурованная и неглазурованная керамическая плитка обладают относительной твёрдостью, и царапины отражаются лишь на эстетических свойствах облицовки, при этом не повреждаются её функциональные качества. Другие материалы менее устойчивы к таким повреждениям, зачастую порез проходит сквозь весь облицовочный слой, при этом материал теряет не только эстетические, но и функциональные свойства.

Изображения других минералов, приведённых в таблице: