كيفية قياس صلابة الطلاء المطاطي؟

ما هي صلابة المطاط؟

تشير صلابة المطاط إلى مقاومته للانضغاط بفعل قوة خارجية، ويتم قياسها عادةً باستخدام مقياس صلابة شور أو مقياس صلابة المطاط الدولي (IRHD). تشير الأرقام الأعلى إلى صلابة أكبر، بينما تشير الأرقام الأقل إلى مادة أكثر ليونة.

على سبيل المثال، قد يُظهر مطاط 65A اختلافات كبيرة في المرونة اعتمادًا على التركيبة.

وحدات ونطاقات الصلابة

صلابة شور: تنقسم إلى النوع أ (مطاط ناعم، 20-95 درجة) - تقع أحزمة المطاط المسطحة لشركتنا ضمن هذا النطاق - والنوع د (مطاط صلب، أعلى من 90 درجة).

تستخدم حلقات منع التسرب عادةً 20-50 درجة (النوع أ)، بينما يمكن أن تصل البكرات الصناعية إلى 80-95 درجة (النوع أ) أو النوع د 50-90 درجة.

IRHD: ينطبق على نطاق 10-100 IRHD، ويتم قياسه عن طريق عمق الانبعاج باستخدام أداة انبعاج كروية.

كيف يتم قياس صلابة المواد؟

تُستخدم مقاييس شور لقياس ومقارنة صلابة المطاط واللدائن المرنة. كما تُستخدم بشكل شائع لقياس صلابة أنواع البلاستيك الأكثر ليونة مثل البولي أوليفينات والفلوروبوليمرات والفينيل. يوجد حوالي خمسة عشر مقياسًا مختلفًا لصلابة شور، تُستخدم لقياس صلابة المواد المختلفة.

يُستخدم مقياس شور A بشكل شائع لقياس صلابة المطاط، ويمكن تحديده باستخدام جهاز قياس الصلابة. يتكون هذا الجهاز من رأس معدني مخروطي الشكل، متصل بنابض صغير كما هو موضح في الرسم التوضيحي أعلاه. يمتد الرأس 2.5 مم داخل المادة. تقاوم المادة الضغط، مما يؤدي إلى انحراف النابض. كل 0.001 بوصة من انحراف النابض تعادل درجة واحدة من مقياس شور A. المواد الأكثر صلابة تقاوم الضغط، مما يؤدي إلى زيادة انحراف النابض وبالتالي الحصول على قراءة أعلى.

ما يميز مقياس صلابة شور هو إمكانية قياس أي مادة. وقد تم تعديل هذا المقياس ليلبي احتياجات ومتطلبات قياس أي مادة.

شرح اختبار صلابة الشاطئ

يُستخدم اختبار صلابة شور على نطاق واسع لقياس صلابة المطاط والبلاستيك. ويتضمن هذا الاختبار الضغط بأداة ضغط على المادة وقياس عمق الانخفاض. يوجد مقياسان رئيسيان لصلابة شور: شور A للمواد الأكثر ليونة وشور D للمواد الأكثر صلابة.

شور أ: يستخدم أداة ضغط مخروطية مقطوعة ذات طرف مستدير للمطاط الأكثر ليونة.

شور دي: يستخدم أداة ضغط مخروطية حادة للمطاط والبلاستيك الأكثر صلابة بقيمة تزيد عن 90 درجة.

على سبيل المثال: مادة ذات صلابة 30 شور A أكثر ليونة بكثير من مادة ذات صلابة 80 شور A. عندما تصل صلابة المادة إلى 95 شور A، فإنها تُصبح أقرب إلى البلاستيك منها إلى مادة مرنة من حيث الملمس. في هذه الحالة، تتداخل مقاييس شور A وشور D لفترة وجيزة. يشير المقياس الأخير إلى المواد الصلبة، بينما يشير المقياس A إلى المطاط القابل للانحناء.

توجد مقاييس أخرى لصلابة شور، مثل شور OO وO وB وC وH، لكنها نادرة الاستخدام في صناعة البلاستيك والمطاط. يُستخدم مقياس شور OO لاختبار المنتجات ذات الصلابة الأقل من 10 درجات. أما مقياس شور C فيُستخدم غالبًا لاختبار صلابة الرغوة.

النوع "ج" (شور ج). يتميز هذا المقياس بوجود مسبار كروي يُضغط على الرغوة ، وهو أكثر ملاءمة لقياس الرغوات من مقياس الصلابة التقليدي شور "أ"، المستخدم بشكل أساسي في صناعة المطاط. يستخدم مقياس شور "أ" دبوسًا زنبركيًا، مما قد يؤدي إلى ثقب الرغوة، وبالتالي إعطاء قراءة خاطئة. أما المسبار الكروي في مقياس شور "ج" فيوزع الحمل ويسمح بالانحراف دون ثقب الرغوة.

يختلف شكل أداة الضغط المستخدمة في جهاز قياس الصلابة وقوة الزنبرك باختلاف المقياس. على سبيل المثال، يستخدم مقياس شور D أداة ضغط مدببة وقوة زنبرك تبلغ 10 أرطال (4.5 كجم)، بينما تتميز أداة الضغط المستخدمة في مقياس شور 00 برأس غير حاد وقوة زنبرك تبلغ 113 جم فقط.

غالباً ما يترك اختبار صلابة شور أثراً دائماً في عينة الاختبار. ومن الاعتبارات الأخرى أن يكون سمك المادة 6 مم على الأقل وأن توضع على سطح صلب للحصول على قراءة دقيقة. إذا كانت المادة رقيقة جداً، فسيقيس جهاز قياس الصلابة صلابة السطح الذي توضع عليه. ونظراً للقيود الميكانيكية لأجهزة الاختبار، تُقاس صلابة المطاط عادةً بزيادات قدرها 5 درجات.

كيفية قياس صلابة أسطوانة البولي يوريثان (مقياس شور-أ)

1. سطح الأسطوانة:

تأكد من أن السطح نظيف وأملس وخالٍ من الملوثات. فالعيوب قد تؤدي إلى قراءات غير دقيقة.

2. تحديد الموقع:

ضع مقياس الصلابة بشكل عمودي على سطح الأسطوانة، مع التأكد من التلامس الكامل دون إمالة.

ابدأ القياس على بعد 25 مم (بوصة واحدة) من كل طرف من أطراف الأسطوانة.

3. اضغط:

اضغط برفق على مقياس الصلابة دون صدمه. استخدم ضغطًا مقداره حوالي 1 كجم (2 باوند).

قم بأخذ القراءة فورًا عند التلامس الكامل (في غضون ثانيتين).

4. درجة الحرارة:

قم بالقياس في درجة حرارة الغرفة (حوالي 23 درجة مئوية أو 74 درجة فهرنهايت). قد تؤثر تغيرات درجة الحرارة على قراءات صلابة المطاط.

باتباع هذه الإرشادات، يمكنك قياس صلابة بكرات المطاط والبولي يوريثان بشكل موثوق وتحسين الأداء.

ما هي الخصائص المرتبطة بصلابة المطاط؟

1. قوة الشد وقوة التمزق

تُظهر الصلابة ارتباطًا إيجابيًا بقوة الشد وقوة التمزق، ولكن يوجد حد حرج. فمع ازدياد الصلابة من 50 إلى 70 أنغستروم، ترتفع كثافة الترابط الجزيئي، مما يُحسّن مقاومة الشد والتمزق. إلا أنه عند تجاوز 90 أنغستروم، تزداد هشاشة المادة، مما يجعلها عرضة للكسر نتيجة لتركيز الإجهاد.

2. مجموعة الضغط

يتميز المطاط منخفض الصلابة (أقل من 40A) بقدرة فائقة على استعادة شكله بعد الضغط، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات منع التسرب. أما المطاط عالي الصلابة (أكثر من 70A) فيُظهر معدلات تشوه أعلى بعد الضغط، مما يؤدي إلى فشل منع التسرب تحت الضغط لفترات طويلة.

3. المرونة

ترتبط الصلابة بالمرونة عكسياً:

- يوفر المطاط منخفض الصلابة (30-50A) مرونة ممتازة، وهو مثالي لممتصات الصدمات. أما المطاط عالي الصلابة (60-80A) فيزيد من التخميد ولكنه يقلل من المرونة، وهو مناسب للمكونات المقاومة للتآكل.

4. مقاومة التآكل

تؤدي زيادة الصلابة إلى تعزيز مقاومة التآكل، على سبيل المثال، تصل أحزمة السحب بالبثق إلى صلابة 65A لتحمل الاحتكاك.

ومع ذلك، يجب تحقيق التوازن في المرونة لمنع حدوث تشققات الإجهاد الناتجة عن الصلابة المفرطة.

5. مقاومة العوامل الجوية ومقاومة المواد الكيميائية

يوفر المطاط عالي الصلابة، ببنيته الجزيئية الكثيفة، مقاومة فائقة للأشعة فوق البنفسجية والأوزون والمواد الكيميائية (مثل الزيوت).

ومع ذلك، تنخفض صلابة المطاط عند درجات الحرارة العالية (على سبيل المثال، يفقد مطاط النتريل 20٪ من صلابته عند 100 درجة مئوية)، مما يؤدي إلى تدهور أداء منع التسرب؛ وقد تتسبب درجات الحرارة المنخفضة في التقصف.

6. معامل الاحتكاك

يتميز المطاط منخفض الصلابة (مثل أحزمة تغذية الورق في آلات طي ولصق الورق عند درجة حرارة 35 درجة مئوية) بالتصاق سطحي عالٍ واحتكاك كبير. أما المطاط عالي الصلابة (مثل أحزمة سحب الورق في آلات البثق 65A) فيتميز بمعامل احتكاك منخفض، مما يجعله غير مناسب لنقل الورق ولكنه مثالي لتطبيقات الجر نظرًا لمقاومته الممتازة للتآكل.

ملخص: أهمية قياس صلابة المطاط

يُعد قياس صلابة المطاط أمرًا بالغ الأهمية لمراقبة الجودة وتحسين العمليات. وبصفتها شركة مصنعة، تستطيع يونغ هانغ تعديل التركيبات، حيث ترتبط الصلابة ارتباطًا مباشرًا بتكوين المواد الخام (مثل نسبة المطاط ونوع الحشو). وعادةً ما يؤدي انخفاض نسبة المطاط بنسبة 10% إلى زيادة الصلابة بمقدار 3-5 درجات تقريبًا. ويتيح اختبار الصلابة تحسين نسب التركيبات. رؤى حول الأداء الميكانيكي والديناميكي: تعكس تغيرات الصلابة بمرور الوقت بشكل غير مباشر تقادم المادة، مما يوفر أساسًا للتنبؤ بعمر الخدمة. ولا يُعد اختبار الصلابة خطوة أساسية في البحث والتطوير وإنتاج المطاط فحسب، بل هو أيضًا مقياس رئيسي لتحسين أداء المنتج وضمان موثوقية التطبيق.