涂膜硬度及其测试方法
涂膜的硬度是表示漆膜机械强度的重要性能之一,也是衡量涂料产品质量好坏的重要指标。漆膜的硬度越高,相应地其耐磨性能、抗压强度、耐化学性能越好。漆膜的硬度与成膜树脂等成分、干燥程度、漆膜厚度等因素相关。不同的树脂,物理化学性能也有所差异,如环氧树脂相对硬度较高,常被用来做耐磨地坪涂料、自流平等;涂层的固化程度也直接影响其硬度值,干燥程度越高,硬度越高,完全干燥的涂层才具有其特定的最高硬度。一些自干型涂料若能在适当的温度烘烤,亦能在一定程度上提高涂层硬度;漆膜的厚度越高,硬度越高。此外,提高树脂涂料的硬度常会通过增加无机填料用量、增加固化剂用量、或者换用高官能度的树脂或者固化剂来实现。但是,涂料的硬度并不是越高越好。因为大部分情况下,柔韧性和硬度是相矛盾的,硬度高的涂料,相应的柔韧性、延展性也就不是很理想。柔韧性差的涂料不适合涂装在经常受膨胀、收缩的设备上,否则容易发生起皱、龟皮、脱落等现象。因此,好的涂料需要兼顾硬度和柔韧性的统一,能达到合理适用的性能指标。关于涂层硬度的测试,国家标准分析方法有:GB/T1730-2007《漆膜硬度测定法摆杆阻尼试验》、GB/T6739-2006《涂膜硬度铅笔测定法》、GB/T9275-2008 《色漆和清漆 巴克霍尔兹压痕试验》。而在实际应用中最广泛的三种方法是:铅笔(划痕)、摆杆和压痕。

一、铅笔硬度试验
在铅笔硬度试验中,涂层按各种硬度的铅笔划痕或被损坏来定级。按工业标准,铅笔笔芯的硬度分为13级。从最硬的6H逐级递减经5H、4H、3H、2H、H,再经软硬适中的HB,然后从B、2B到最软的6B。其中H代表硬度(hardness),B代表黑度(black)。从6H到6B硬度依次降低,铅笔也越软。测定涂膜铅笔硬度时,可以将待试的涂膜样板正面朝上固定在台面上,铅笔用细砂纸打磨磨尖,与涂膜的平面成45°角,让铅笔在涂膜上作推犁式划动,每划一次,换一支铅笔,并保持相同的压力和45°夹角,从最硬的铅笔开始顺序由硬到软,逐个试验,直到找出涂膜不被划破的铅笔,这支铅笔的硬度即为被测试涂膜的硬度。
二、摆杆硬度试验
用摆杆硬度计测得的涂膜硬度,称为摆杆硬度。根据规定振幅内需要的时间判定涂膜的硬度,所需时间长的涂膜硬度高。摆杆硬度计用摆杆振幅的衰减来测定涂膜阻力表示的硬度。通过摆杆横杆下面嵌入的两个钢球接触涂膜样板,摆杆以一定周期摆动时,摆杆的固定质量对涂膜产生压迫,使涂膜产生抗力,以规定振幅所需要的时间判定涂膜的硬度。
三、压痕硬度试验
压痕硬度试验是根据涂层抵抗压痕的程度来进行评测的。其原理是应用压头与表面成直角压进涂层。在做测试硬度时,使用一个精确的负荷,其结果可以表示为要达到压痕的规定直径时必要的负荷(克数)。
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