家具（层压板/刨花板/地板/装修板）涂膜硬度测试对比

　　涂膜硬度是表征涂膜机械强度的重要性能之一，其物理意义可理解为涂膜表面对作用于它的另一硬度较大的物体所表现的阻力，即在较小的涂膜接触平面上测定其抵抗变形的张力。涂料的应用，往往针对不同的目的与环境，对涂膜硬度提出不同的要求，而采用各种试验方法及配套仪器测定涂膜硬度，则是合理改良涂料配方，控制涂膜硬度，保证涂装质量的有效手段之一。笔者在本文中拟简要叙述目前国内外通用的涂膜硬度试验方法及相关仪器开发状况，供作涂料、涂装业界同仁应用选择之参考。国内外广泛采用的涂膜硬度试验方法主要包括摆杆硬度试验，斯华特(sward)硬度试验、克里曼(clemen)硬度试验、铅笔划痕硬度试验和巴克霍尔兹(Buchhelg)压痕硬度试验。

　　1、摆杆硬度试验

　　摆杆硬度试验利用摆杆在涂膜上规定振幅内的震减时间与在标准玻璃板上规定振幅内的震减时间之比来表征被测涂膜的硬度值。目前国产的摆杆硬度计分别采用M-3摆、科尼格(koenig)摆(以下简称K摆)和珀萨兹(Persog)摆(以下简称P摆)三种方式，各自主要技术参数列如表2。三者相比，虽工作原理相 同，但应用性能各有长短。如M-3摆摆条较长，且单 薄，试验中易抖动因而有可能影响测试精度。再者，由于结构上的欠缺和未采取自动记数显示手段，更易造成测定误差，因此在国内外M-3摆逐渐被K摆或P摆所取代。而QBY-Ⅱ型和QHB型则各有光电记数器，可自动记录试验数据和监视仪器工作状态。应用实践表明，新一代的摆杆阻尼试验仪具有结构紧凑，K摆与P摆互换方便，抛光合金球轴承耐磨损，测试精度大大提高等优点，因而得到迅速推广。其不足之点是试验需限定最小膜厚，且只在膜厚相同时才能进行比较。

　　2、斯华特硬度试验

　　软涂膜表面要比硬涂膜表面对摇摆轮的摆动阻尼作用大。基于此一原理的斯华特硬度试验是以金属环在涂膜上来回摆动，从始点到终点所需的摆动次数来表现该涂膜硬度的。德国BYK、ERICHSEN、英国Sheen 等公司早在上世纪七十年代开发的摇摆式硬度计均属斯华特硬度试验法。仪器的结构形式是两个不锈钢环形滑圈通过跨距为25mm的几根棒横向连结，并以重物调节环形滑圈的摆动频率。两个酒精水平仪分别刻有环状标记。试验时将试样置于调节板上调至水平状态，摇摆式硬度计放在试样表面拨其摇动，要使左侧酒精水平仪中的气泡超过刻线。当气泡下降其边缘到达刻线时开始计 摆动次数，至右侧酒精水平仪中的气泡一到环形刻线时，即停止计数。摇摆式硬度计结构简单，携带方便，操作容易，售价低廉，测试对试样无损伤，因而应用广泛。但试验时要求试样表面平整，且膜厚需大于30μm，而水平表面的粗糙度及其污物则会使试验结果存在较大偏差。近年，国外的改良型斯华特硬度计已实现光电跟踪自动记数。

　　3、克里曼硬度试验

　　该硬度试验是通过涂膜表面承受划针刻划的抗穿透能力大小，即变更负荷(0～2kg)以划针犁破涂膜时承载的(砝码)最小荷重来反映涂膜的硬度。试验仪器主要由划针架和工作台构成。划针应垂直地作用于涂膜表面，固定试样的工作台通过电动或手动应能保持匀速稳定地横向或纵向移动。国产的QHZ型和SY-154型的两种涂膜划痕仪属克里曼硬度试验的理想仪器。根据国家标准GB/T9279-88规定，划针的一直径1mm的淬火硬质钢的半球形针头，需用滚珠轴承中的钢珠(含1%C和1%Cr)焊接在钢质划针杆上制得。凭借导电性，这两种仪器均备有涂膜穿透时的电流指示器。与其它试验方法的仪器相比，该类似器调试方 便，显示直观，易于判断，但需经常检查半球状针头的磨损缺陷并及时更新。再者，由于划针载荷(砝码)的最小增量为50g，相对而言，其测量精度似显偏低。

　　4、铅笔划痕硬度试验

　　该硬度试验是通过变更(6H～6B)十三个不同硬度等级的铅笔笔芯，并在恒定(1kg)的载荷作用下，以犁破涂膜时其下一级笔芯硬度来标定被测涂膜的硬度。与克里曼硬度试验方法比较，该方法的不同特点在于：①只变更划痕铅笔的硬度等级而其载荷固定不变;②砝码重心的垂线必须调节在笔芯与涂面的交点上，而装铅笔的笔架则需调整到使笔尖与涂面成45°角。自上世纪八十年代中期始，该试验方法在中国迅速推广，应用实践表明，铅笔划痕硬度试验一是要求铅笔硬度等级的规格齐全;二是笔尖形状的修整要求严格;三是对于试验结果及其铅笔硬度等级的判断似显复杂。

　　5、巴克霍尔兹压痕硬度试验

　　当压痕仪在规定条件下施压涂膜时;即可产生压痕长度，并以压痕长度倒数的函数表示涂膜的抗压痕性能。依据这一原理，巴克霍尔兹压痕硬度试验，近年已在大陆广泛应用。压痕试验装置由矩形金属块、块痕器和两个尖角构成。整个装置重1000±5g;压痕器上的有效荷重为500±5g;压痕器是由硬质工具钢制成有尖锐刀刃的金属轮。压痕长度的测量装置由放大20倍的显微镜和配有能读到0.1mm刻度值的目镜组成。该试验方法的优点在于可广泛用于较软或较薄涂膜的硬度测定，而且压痕用重物和支架均由碳化钨制成，实际上属于非破坏性试验。缺点是需限制最小膜厚，且涂膜必须是非弹性的，只能在膜厚相等时进行对比。

　　国内外涂膜硬度试验技术的发展，将突出表现为如下三项基本特征：

　　1、全力推进国际间试验方法标准的技术协调与统一，加速已有标准的修订和新技术标准制订，并将大大促进中国标准化技术迅速与国际接轨。

　　2、每一试验方法的建立及配套仪器开发，体现着某一专业领域的技术进步和社会生产力的发展，但一经检测手段的应用，又都有其自身的局限性，因此检测技术发展日趋要求多种试验方法的相互补充，并应努力探索评价其试验结果的科学性。

　　3、从一定意义上说，试验仪器的进步成为反映专业试验技术水平的主要标志，因此强化以试验仪器为主体的检测手段，增加品种、拓展功能、提高精度，将成为试验技术发展的基础。