涂膜硬度及其測試方法
涂膜的硬度是表示漆膜機(jī)械強(qiáng)度的重要性能之一,也是衡量涂料產(chǎn)品質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。漆膜的硬度越高,相應(yīng)地其耐磨性能、抗壓強(qiáng)度、耐化學(xué)性能越好。漆膜的硬度與成膜樹脂等成分、干燥程度、漆膜厚度等因素相關(guān)。不同的樹脂,物理化學(xué)性能也有所差異,如環(huán)氧樹脂相對硬度較高,常被用來做耐磨地坪涂料、自流平等;涂層的固化程度也直接影響其硬度值,干燥程度越高,硬度越高,完全干燥的涂層才具有其特定的最高硬度。一些自干型涂料若能在適當(dāng)?shù)臏囟群婵?,亦能在一定程度上提高涂層硬度;漆膜的厚度越高,硬度越高。此外,提高樹脂涂料的硬度常會通過增加無機(jī)填料用量、增加固化劑用量、或者換用高官能度的樹脂或者固化劑來實現(xiàn)。但是,涂料的硬度并不是越高越好。因為大部分情況下,柔韌性和硬度是相矛盾的,硬度高的涂料,相應(yīng)的柔韌性、延展性也就不是很理想。柔韌性差的涂料不適合涂裝在經(jīng)常受膨脹、收縮的設(shè)備上,否則容易發(fā)生起皺、龜皮、脫落等現(xiàn)象。因此,好的涂料需要兼顧硬度和柔韌性的統(tǒng)一,能達(dá)到合理適用的性能指標(biāo)。關(guān)于涂層硬度的測試,國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法有:GB/T1730-2007《漆膜硬度測定法擺桿阻尼試驗》、GB/T6739-2006《涂膜硬度鉛筆測定法》、GB/T9275-2008 《色漆和清漆 巴克霍爾茲壓痕試驗》。而在實際應(yīng)用中最廣泛的三種方法是:鉛筆(劃痕)、擺桿和壓痕。
一、鉛筆硬度試驗
在鉛筆硬度試驗中,涂層按各種硬度的鉛筆劃痕或被損壞來定級。按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),鉛筆筆芯的硬度分為13級。從最硬的6H逐級遞減經(jīng)5H、4H、3H、2H、H,再經(jīng)軟硬適中的HB,然后從B、2B到最軟的6B。其中H代表硬度(hardness),B代表黑度(black)。從6H到6B硬度依次降低,鉛筆也越軟。測定涂膜鉛筆硬度時,可以將待試的涂膜樣板正面朝上固定在臺面上,鉛筆用細(xì)砂紙打磨磨尖,與涂膜的平面成45°角,讓鉛筆在涂膜上作推犁式劃動,每劃一次,換一支鉛筆,并保持相同的壓力和45°夾角,從最硬的鉛筆開始順序由硬到軟,逐個試驗,直到找出涂膜不被劃破的鉛筆,這支鉛筆的硬度即為被測試涂膜的硬度。
二、擺桿硬度試驗
用擺桿硬度計測得的涂膜硬度,稱為擺桿硬度。根據(jù)規(guī)定振幅內(nèi)需要的時間判定涂膜的硬度,所需時間長的涂膜硬度高。擺桿硬度計用擺桿振幅的衰減來測定涂膜阻力表示的硬度。通過擺桿橫桿下面嵌入的兩個鋼球接觸涂膜樣板,擺桿以一定周期擺動時,擺桿的固定質(zhì)量對涂膜產(chǎn)生壓迫,使涂膜產(chǎn)生抗力,以規(guī)定振幅所需要的時間判定涂膜的硬度。
三、壓痕硬度試驗
壓痕硬度試驗是根據(jù)涂層抵抗壓痕的程度來進(jìn)行評測的。其原理是應(yīng)用壓頭與表面成直角壓進(jìn)涂層。在做測試硬度時,使用一個精確的負(fù)荷,其結(jié)果可以表示為要達(dá)到壓痕的規(guī)定直徑時必要的負(fù)荷(克數(shù))。
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