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、切划和渗透的能力。由于测试方法的侧重点不同,用不同的方法测试材料的硬度会得到不同的结果,每种方法都有其自身的尺度来确定材料的硬度特性。因为侧重点不同,所以没有一个绝对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和摆杆硬度法,对韧软的厚涂层也有人用邵氏A(Shore A)硬度来比较其硬度。本文主要介绍铅笔硬度法。
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,涂漆后一般干燥7 d。涂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4 H 、3 H 、2 H 、H 、F 、H B 、B 、2B、3B、4B、5B、6B共12支。F是中间硬度等级,“H”表示“硬度”(Hardness),“B”代表“黑度”(Blackness)。铅笔的硬度由制造铅芯时所用石墨和黏土的配比决定,石墨越多,越黑,越软；黏土越多,铅芯越硬。铅笔的硬度号就用来表示涂膜的硬度。
测试铅笔先削去木杆露出约3mm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2次将涂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,不能体现涂膜之间较小硬度的差别,也就是说,同样铅笔硬度的涂膜,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,有很大的实用性。
涂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 铅笔法测定涂膜硬度》和美国标准ASTM D 3363-05《Standard TestMethod for Film Hardnees by Pencil Test》。
