硬度是涂层最重要的物理性能之一。涂料硬度反映的是涂层抵抗一个硬物体造成的恒定压陷、刮擦、切线和渗透的能力。用不同的方法测试材料的硬度会得到不同的结果,因为测试方法针对的是材料不同的量,每种方法都有其自身的尺度能将不同方法测得的硬度统一起来,但是一种方法得到的结果是有可比性的。
木器涂料常用的硬度测定方法有铅笔硬度法。铅笔硬度测定法测得的硬度侧重点在于体现涂层的耐压陷、抗刮擦和耐划伤能力。尽管有人认为铅笔硬度的技术含量很低,但由于其简便实用,可直接在木材上测定,所以铅笔硬度法在涂料界仍得到广泛应用。试样制备前木材要先打磨平整并清理干净,涂层干膜厚度应在25-40 μm之间,涂漆后一般干燥7 d。漆膜厚度和干燥时间长短影响硬度的测试结果。
测试用的一组铅笔由最硬的9H到最软的6B组成。常用的是4H、3H、2H、H、F、HB、B、2B、3B、4B、5B、6B共12支。F是中间硬度等级,“H”表示“硬度”(Hardness),“B”表示“黑度”(Blackness)。铅笔的硬度由制造铅芯时所用的石墨和粘土的配比决定,石墨越多越黑,就越软;黏土越多,制成的铅芯越硬。铅笔的硬度号就用来表示漆膜的硬度。
测试铅笔先削去木杆露出约3 mm长的铅芯,铅笔垂直在砂纸上画圈磨成平面,边缘要锐利。手握铅笔使其与待测漆面呈45°角,施加压力,以铅笔芯不断为度,在漆面上向前推划。每个硬度的铅笔在试样上测定5次,每次都用新的边缘锐利的铅芯,找出5次试验中至少两次将漆膜擦伤或划破的铅笔号,再用软一号的铅笔测试,如果得到不多于1次的擦伤或划破痕,就将后者的铅笔号定为涂层的硬度。为了消除手握铅笔用力不均匀和角度不准造成的偏差,已有各种铅笔硬度试验仪面市。
铅笔硬度等级之间差别范围较大,不能体现漆膜之间较小硬度的差别,也就是说,同样铅笔硬度的漆膜,实际软硬度可能有明显差别。但铅笔硬度综合考虑了涂层耐压陷和抗刮擦性能,有好大的实用性。
漆膜的铅笔硬度测定方法可参考中国标准GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》。