鉛筆硬度試験とは何ですか？
鉛筆硬度試験は、Wolff-Wilborn試験とも呼ばれ、黒鉛鉛筆のさまざまな硬度値を用いて塗膜の硬度を評価します。鉛筆硬度試験は、材料表面の硬度を測定するためのシンプルで効果的な方法です。鉛筆をサンプルに押し込むと、その痕跡から塗膜の硬さがわかります。この試験は、その使いやすさと費用対効果の高さから、エレクトロニクスから自動車製造まで、さまざまな業界で広く利用されています。
鉛筆硬度試験の仕組み
鉛筆硬度試験では、9H（最も硬い）から9B（最も軟らかい）までの鉛筆を使用し、鉛筆の芯に含まれる粘土と黒鉛の量によって硬度を決定します。一般的には、鉛筆を試験面に45度の角度で当て、一定の力を加えます。鉛筆の跡が残れば、その表面は鉛筆ほど硬くありません。異なる鉛筆でこのプロセスを繰り返すことで、素材表面の正確な硬さを測定できます。
硬度の等級付け：数値とHB黒鉛スケール
鉛筆の芯の硬さには2つのスケールがあります。数字が大きいほど、芯は硬くなります。数値が低いほど芯は柔らかくなり、黒鉛がより多く素材に残り、マークが濃くなります。2つ目のスケールはHBグラファイトスケールで、"H "は硬度を、"B "は黒さを表します。これらのスケールを理解することは、テストのニーズに合った鉛筆を選ぶ上で非常に重要です。
鉛筆試験によるフィルム硬度の標準試験方法
ASTM D3363は、鉛筆や製図用の芯を使って塗膜の硬度を評価するために考案された標準試験法です。この方法は塗膜の硬化も評価し、ASTM D7869などの他の試験と組み合わせて、経時的な材料硬度の変化を特徴付けることができます。Interelectronix では、ASTM D3363を包括的な塗料試験サービスに組み込み、お客様の塗料が最高水準を満たしていることを保証します。
鉛筆硬度試験による塗膜硬度の評価
この試験プロトコルの目的は、鉛筆硬度測定によって塗膜の硬度を測定することです。この方法では、硬度が既知の鉛筆で45度の角度に一定の力を加えながら傷をつけ、塗膜の表面の美しさを評価します。このプロセスを硬度の低い鉛筆で繰り返し、皮膜を削らない最も硬い鉛筆と、試料に傷をつけない最も硬い鉛筆を特定します。
ASTM D3363試験における考慮要素
ASTM D3363試験を実施する際には、膜厚や使用する鉛筆の種類など、いくつかの要因を考慮する必要があります。試料の大きさは、実験を2回実施するのに十分な大きさが必要です。一般的な試験条件は、温度23±2 °C（73.5±3.5°F）、相対湿度50±5%です。鉛筆の硬度は6B（最も軟らかい）から6H（最も硬い）まであり、正確な試験を行うには正しい硬度を選ぶことが重要です。
様々な産業における鉛筆硬度試験の重要性
例えば、エレクトロニクス業界では、タッチスクリーンデバイスの耐久性は、ディスプレイ表面の硬度にかかっています。傷がつきにくい画面は、ユーザー体験を向上させるだけでなく、デバイスの寿命を延ばします。自動車メーカーは、ダッシュボードの素材や外装コーティングが日々の摩耗に耐えられるかどうかを確認するために、鉛筆硬度試験を利用しています。同様に、建築分野では、この試験はフロアコーティングやその他の材料の硬度を確認するのに役立ち、必要な耐久性基準を満たしていることを保証します。
セラミック・コーティングの硬度鉛筆引っかき9H硬度試験
コーティングは通常、下地に支えられた非常に薄い材料の層です。ワックス、ラッカー、アクリル、エナメル塗料など、下地の上に塗られるものはすべてコーティングです。硬い下地の上にコーティングを施せば、当然コーティングの硬度は増します。例えば、セラミックコーティングは車のクリアコートの上に保護層を形成し、有害な紫外線、花粉、鳥の糞、酸性雨、その他の有害な要素から保護します。
硬度とは？
硬度とは、固体材料に圧縮力が加わったときの変形に対する抵抗力のことです。特定の材料（金属など）は他の材料（プラスチックなど）よりも硬い。巨視的な硬さは、一般的に強い分子間結合によって特徴付けられますが、力を受けた固体材料の挙動はより複雑で、引っかき硬さ、圧痕硬さ、反発硬さなどが含まれます。硬度は、延性、弾性剛性、塑性、ひずみ、強度、靭性、粘弾性、粘性に大きく依存します。
スクラッチ硬さスケールの種類
ひっかき硬さ試験は、ひっかき傷や摩耗に対する材料の硬さを測定します。一般的なスケールは以下の通り：
- モース硬度スケール**：タルクを1、ダイヤモンドを10とした相対的なスクラッチ硬度。タルクを1とし、ダイヤモンドを10とします。
- Ridgwayのスケール**：モース硬度を修正し、ガーネットを10、ダイヤモンドを15としたもの。
- Wooddellの尺度**：Wooddellの尺度**：Ridgwayの尺度を耐摩耗性を用いて拡張したもので、南米産ブラウンダイヤモンドの硬度は42.4。
鉛筆硬度スケール：その仕組み
鉱物硬度計は、コーティングやフィルムには適していないため、鉛筆硬度計を用いたASTMの標準的な方法が採用されました。モース硬度で1～2Hの黒鉛鉛筆は、透明および顔料系有機塗膜の硬度測定に使用されます。この方法は、開発作業や生産管理には欠かせないものですが、鉛筆や使用するパネルの違いにより、試験所によって結果が異なることがあります。
鉛筆硬度試験の方法
この試験では通常、25.4～38.1ミクロンの膜厚で7日間乾燥させます。鉛筆を選び、約1/2インチの長さの線を引きます。鉛筆が表面を傷つけた場合は、コーティングを傷つけない最初の鉛筆が特定されるまで、より柔らかい鉛筆を使用します。一貫性を保つため、このテストを繰り返します。コーティングの中には、10Hの鉛筆でも傷がつかないほど硬いものもあり、10Hの評価が得られます。
