家具（層壓板/刨花板/地板/裝修板）涂膜硬度測(cè)試對(duì)比

　　涂膜硬度是表征涂膜機(jī)械強(qiáng)度的重要性能之一，其物理意義可理解為涂膜表面對(duì)作用于它的另一硬度較大的物體所表現(xiàn)的阻力，即在較小的涂膜接觸平面上測(cè)定其抵抗變形的張力。涂料的應(yīng)用，往往針對(duì)不同的目的與環(huán)境，對(duì)涂膜硬度提出不同的要求，而采用各種試驗(yàn)方法及配套儀器測(cè)定涂膜硬度，則是合理改良涂料配方，控制涂膜硬度，保證涂裝質(zhì)量的有效手段之一。筆者在本文中擬簡(jiǎn)要敘述目前國(guó)內(nèi)外通用的涂膜硬度試驗(yàn)方法及相關(guān)儀器開(kāi)發(fā)狀況，供作涂料、涂裝業(yè)界同仁應(yīng)用選擇之參考。國(guó)內(nèi)外廣泛采用的涂膜硬度試驗(yàn)方法主要包括擺桿硬度試驗(yàn)，斯華特(sward)硬度試驗(yàn)、克里曼(clemen)硬度試驗(yàn)、鉛筆劃痕硬度試驗(yàn)和巴克霍爾茲(Buchhelg)壓痕硬度試驗(yàn)。

　　1、擺桿硬度試驗(yàn)

　　擺桿硬度試驗(yàn)利用擺桿在涂膜上規(guī)定振幅內(nèi)的震減時(shí)間與在標(biāo)準(zhǔn)玻璃板上規(guī)定振幅內(nèi)的震減時(shí)間之比來(lái)表征被測(cè)涂膜的硬度值。目前國(guó)產(chǎn)的擺桿硬度計(jì)分別采用M-3擺、科尼格(koenig)擺(以下簡(jiǎn)稱K擺)和珀薩茲(Persog)擺(以下簡(jiǎn)稱P擺)三種方式，各自主要技術(shù)參數(shù)列如表2。三者相比，雖工作原理相 同，但應(yīng)用性能各有長(zhǎng)短。如M-3擺擺條較長(zhǎng)，且單 薄，試驗(yàn)中易抖動(dòng)因而有可能影響測(cè)試精度。再者，由于結(jié)構(gòu)上的欠缺和未采取自動(dòng)記數(shù)顯示手段，更易造成測(cè)定誤差，因此在國(guó)內(nèi)外M-3擺逐漸被K擺或P擺所取代。而QBY-Ⅱ型和QHB型則各有光電記數(shù)器，可自動(dòng)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)和監(jiān)視儀器工作狀態(tài)。應(yīng)用實(shí)踐表明，新一代的擺桿阻尼試驗(yàn)儀具有結(jié)構(gòu)緊湊，K擺與P擺互換方便，拋光合金球軸承耐磨損，測(cè)試精度大大提高等優(yōu)點(diǎn)，因而得到迅速推廣。其不足之點(diǎn)是試驗(yàn)需限定最小膜厚，且只在膜厚相同時(shí)才能進(jìn)行比較。

　　2、斯華特硬度試驗(yàn)

　　軟涂膜表面要比硬涂膜表面對(duì)搖擺輪的擺動(dòng)阻尼作用大�；�于此一原理的斯華特硬度試驗(yàn)是以金屬環(huán)在涂膜上來(lái)回?cái)[動(dòng)，從始點(diǎn)到終點(diǎn)所需的擺動(dòng)次數(shù)來(lái)表現(xiàn)該涂膜硬度的。德國(guó)BYK、ERICHSEN、英國(guó)Sheen 等公司早在上世紀(jì)七十年代開(kāi)發(fā)的搖擺式硬度計(jì)均屬斯華特硬度試驗(yàn)法。儀器的結(jié)構(gòu)形式是兩個(gè)不銹鋼環(huán)形滑圈通過(guò)跨距為25mm的幾根棒橫向連結(jié)，并以重物調(diào)節(jié)環(huán)形滑圈的擺動(dòng)頻率。兩個(gè)酒精水平儀分別刻有環(huán)狀標(biāo)記。試驗(yàn)時(shí)將試樣置于調(diào)節(jié)板上調(diào)至水平狀態(tài)，搖擺式硬度計(jì)放在試樣表面撥其搖動(dòng)，要使左側(cè)酒精水平儀中的氣泡超過(guò)刻線。當(dāng)氣泡下降其邊緣到達(dá)刻線時(shí)開(kāi)始計(jì) 擺動(dòng)次數(shù)，至右側(cè)酒精水平儀中的氣泡一到環(huán)形刻線時(shí)，即停止計(jì)數(shù)。搖擺式硬度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攜帶方便，操作容易，售價(jià)低廉，測(cè)試對(duì)試樣無(wú)損傷，因而應(yīng)用廣泛。但試驗(yàn)時(shí)要求試樣表面平整，且膜厚需大于30μm，而水平表面的粗糙度及其污物則會(huì)使試驗(yàn)結(jié)果存在較大偏差。近年，國(guó)外的改良型斯華特硬度計(jì)已實(shí)現(xiàn)光電跟蹤自動(dòng)記數(shù)。

　　3、克里曼硬度試驗(yàn)

　　該硬度試驗(yàn)是通過(guò)涂膜表面承受劃針刻劃的抗穿透能力大小，即變更負(fù)荷(0～2kg)以劃針犁破涂膜時(shí)承載的(砝碼)最小荷重來(lái)反映涂膜的硬度。試驗(yàn)儀器主要由劃針架和工作臺(tái)構(gòu)成。劃針應(yīng)垂直地作用于涂膜表面，固定試樣的工作臺(tái)通過(guò)電動(dòng)或手動(dòng)應(yīng)能保持勻速穩(wěn)定地橫向或縱向移動(dòng)。國(guó)產(chǎn)的QHZ型和SY-154型的兩種涂膜劃痕儀屬克里曼硬度試驗(yàn)的理想儀器。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9279-88規(guī)定，劃針的一直徑1mm的淬火硬質(zhì)鋼的半球形針頭，需用滾珠軸承中的鋼珠(含1%C和1%Cr)焊接在鋼質(zhì)劃針桿上制得。憑借導(dǎo)電性，這兩種儀器均備有涂膜穿透時(shí)的電流指示器。與其它試驗(yàn)方法的儀器相比，該類似器調(diào)試方 便，顯示直觀，易于判斷，但需經(jīng)常檢查半球狀針頭的磨損缺陷并及時(shí)更新。再者，由于劃針載荷(砝碼)的最小增量為50g，相對(duì)而言，其測(cè)量精度似顯偏低。

　　4、鉛筆劃痕硬度試驗(yàn)

　　該硬度試驗(yàn)是通過(guò)變更(6H～6B)十三個(gè)不同硬度等級(jí)的鉛筆筆芯，并在恒定(1kg)的載荷作用下，以犁破涂膜時(shí)其下一級(jí)筆芯硬度來(lái)標(biāo)定被測(cè)涂膜的硬度。與克里曼硬度試驗(yàn)方法比較，該方法的不同特點(diǎn)在于：①只變更劃痕鉛筆的硬度等級(jí)而其載荷固定不變;②砝碼重心的垂線必須調(diào)節(jié)在筆芯與涂面的交點(diǎn)上，而裝鉛筆的筆架則需調(diào)整到使筆尖與涂面成45°角。自上世紀(jì)八十年代中期始，該試驗(yàn)方法在中國(guó)迅速推廣，應(yīng)用實(shí)踐表明，鉛筆劃痕硬度試驗(yàn)一是要求鉛筆硬度等級(jí)的規(guī)格齊全;二是筆尖形狀的修整要求嚴(yán)格;三是對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果及其鉛筆硬度等級(jí)的判斷似顯復(fù)雜。

　　5、巴克霍爾茲壓痕硬度試驗(yàn)

　　當(dāng)壓痕儀在規(guī)定條件下施壓涂膜時(shí);即可產(chǎn)生壓痕長(zhǎng)度，并以壓痕長(zhǎng)度倒數(shù)的函數(shù)表示涂膜的抗壓痕性能。依據(jù)這一原理，巴克霍爾茲壓痕硬度試驗(yàn)，近年已在大陸廣泛應(yīng)用。壓痕試驗(yàn)裝置由矩形金屬塊、塊痕器和兩個(gè)尖角構(gòu)成。整個(gè)裝置重1000±5g;壓痕器上的有效荷重為500±5g;壓痕器是由硬質(zhì)工具鋼制成有尖銳刀刃的金屬輪。壓痕長(zhǎng)度的測(cè)量裝置由放大20倍的顯微鏡和配有能讀到0.1mm刻度值的目鏡組成。該試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)在于可廣泛用于較軟或較薄涂膜的硬度測(cè)定，而且壓痕用重物和支架均由碳化鎢制成，實(shí)際上屬于非破壞性試驗(yàn)。缺點(diǎn)是需限制最小膜厚，且涂膜必須是非彈性的，只能在膜厚相等時(shí)進(jìn)行對(duì)比。

　　國(guó)內(nèi)外涂膜硬度試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，將突出表現(xiàn)為如下三項(xiàng)基本特征：

　　1、全力推進(jìn)國(guó)際間試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，加速已有標(biāo)準(zhǔn)的修訂和新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂，并將大大促進(jìn)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)迅速與國(guó)際接軌。

　　2、每一試驗(yàn)方法的建立及配套儀器開(kāi)發(fā)，體現(xiàn)著某一專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，但一經(jīng)檢測(cè)手段的應(yīng)用，又都有其自身的局限性，因此檢測(cè)技術(shù)發(fā)展日趨要求多種試驗(yàn)方法的相互補(bǔ)充，并應(yīng)努力探索評(píng)價(jià)其試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性。

　　3、從一定意義上說(shuō)，試驗(yàn)儀器的進(jìn)步成為反映專業(yè)試驗(yàn)技術(shù)水平的主要標(biāo)志，因此強(qiáng)化以試驗(yàn)儀器為主體的檢測(cè)手段，增加品種、拓展功能、提高精度，將成為試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。