วิธีการวัดความแข็งของสารเคลือบยางทำอย่างไร?

ยางมีความแข็งเท่าไร?

ความแข็งของยางหมายถึงความต้านทานต่อการกดด้วยแรงภายนอก ซึ่งโดยทั่วไปจะวัดโดยใช้ค่าความแข็ง Shore หรือค่าความแข็งของยางสากล (IRHD) ตัวเลขที่สูงกว่าแสดงถึงความแข็งที่มากกว่า ในขณะที่ตัวเลขที่ต่ำกว่าแสดงถึงวัสดุที่อ่อนกว่า

ตัวอย่างเช่น ยาง 65A อาจแสดงความยืดหยุ่นที่แตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับสูตรการผลิต

หน่วยและช่วงความแข็ง

ความแข็งของยางตามค่า Shore: แบ่งออกเป็นประเภท A (ยางอ่อน ความแข็ง 20-95 องศา) ซึ่งสายพานแบนยางของบริษัทเราอยู่ในช่วงนี้ และประเภท D (ยางแข็ง ความแข็งมากกว่า 90 องศา)

โดยทั่วไปแล้ว แหวนซีลจะใช้มุม 20-50° (แบบ A) ในขณะที่ลูกกลิ้งอุตสาหกรรมสามารถใช้มุมได้ถึง 80-95° (แบบ A) หรือแบบ D ที่ 50-90°

IRHD: ใช้ได้กับช่วง IRHD 10-100 ซึ่งวัดจากความลึกของการกดโดยใช้หัวกดทรงกลม

วัดความแข็งของวัสดุได้อย่างไร?

มาตราส่วนชอร์ (Shore scale) สามารถใช้เป็นวิธีการวัดและเปรียบเทียบความแข็งของยางและวัสดุอีลาสโตเมอร์ได้ นอกจากนี้ยังนิยมใช้กับพลาสติกที่อ่อนกว่า เช่น โพลีโอเลฟิน ฟลูออโรโพลีเมอร์ และไวนิล มีมาตราส่วนความแข็งชอร์ประมาณสิบห้าแบบที่สามารถใช้ในการวัดความแข็งของวัสดุต่างๆ ได้

มาตราส่วน Shore A เป็นมาตราส่วนที่ใช้กันทั่วไปในการวัดความแข็งของยาง และสามารถวัดได้โดยใช้เครื่องวัดความแข็งแบบดูโรมิเตอร์ เครื่องวัดความแข็งนี้ประกอบด้วยหัวกดรูปกรวยตัดที่ทำจากโลหะ ติดอยู่กับสปริงขนาดเล็ก ดังแสดงในแผนภาพด้านบน หัวกดจะยื่นเข้าไปในวัสดุ 2.5 มิลลิเมตร วัสดุจะต้านทานการกด ทำให้สปริงเบี่ยงเบน ทุกๆ การเบี่ยงเบนของสปริง 0.001 นิ้ว จะสัมพันธ์กับความแข็ง Shore A 1 องศา วัสดุที่แข็งกว่าจะต้านทานการกดมากขึ้น ซึ่งจะทำให้การเบี่ยงเบนของสปริงสูงขึ้น และส่งผลให้ค่าที่วัดได้สูงขึ้น

ข้อดีอย่างยิ่งของมาตรวัดความแข็งชอร์คือสามารถใช้วัดวัสดุได้ทุกชนิด มาตรวัดนี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมกับความต้องการหรือข้อกำหนดสำหรับการวัดวัสดุทุกประเภท

คำอธิบายเกี่ยวกับการทดสอบความแข็งแบบ Shore

การทดสอบความแข็งแบบ Shore เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดความแข็งของยางและพลาสติก โดยใช้วิธีกดหัวกดลงบนวัสดุและวัดความลึกของรอยกด มีมาตราส่วน Shore หลักสองแบบ คือ Shore A สำหรับวัสดุที่อ่อนกว่า และ Shore D สำหรับวัสดุที่แข็งกว่า

Shore A: ใช้หัวกดรูปทรงกรวยตัดที่มีปลายมนสำหรับยางที่นุ่มกว่า

Shore D: ใช้หัวกดรูปกรวยแหลมสำหรับยางและพลาสติกที่มีความแข็งมากกว่า 90 องศา

ตัวอย่างเช่น: ความแข็งระดับ 30 Shore A นั้นนุ่มกว่าระดับ 80 Shore A มาก เมื่อวัสดุมีความแข็งถึงระดับ 95 Shore A มันจะให้ความรู้สึกคล้ายพลาสติกมากกว่าวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ ในกรณีนี้ ระดับความแข็ง Shore A และ Shore D จะทับซ้อนกันเล็กน้อย โดยระดับ Shore D นั้นเกี่ยวข้องกับวัสดุที่แข็ง ในขณะที่ระดับ Shore A นั้นเกี่ยวข้องกับยางที่งอได้

นอกจากค่าความแข็ง Shore 10 องศาแล้ว ยังมีค่าความแข็ง Shore อื่นๆ อีก เช่น Shore 00, 00, 00 B, 00 C และ 00 H แต่ไม่ค่อยพบเห็นในอุตสาหกรรมพลาสติกและยาง Shore 00 ใช้ในการทดสอบผลิตภัณฑ์ที่มีค่าความแข็ง Shore ต่ำกว่า 10 องศา ส่วน Shore 00 C มักใช้ในการทดสอบความแข็งของโฟม

เครื่องวัดความแข็งแบบ 'C' (Shore C) นี้มีหัววัดแบบลูกปืนที่กดลงบน โฟม เหมาะสำหรับการวัดความแข็งของโฟมมากกว่าเครื่องวัดความแข็งแบบ Shore 'A' แบบดั้งเดิม ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมยาง เครื่องวัด Shore 'A' ใช้หมุดที่มีสปริง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเจาะโฟม ทำให้ได้ค่าที่ผิดพลาด ลูกปืนของเครื่องวัด Shore 'C' จะกระจายแรงกดและช่วยให้เกิดการโก่งตัวโดยไม่เจาะโฟม

รูปทรงของหัวกดที่ใช้ในเครื่องวัดความแข็งและแรงสปริงจะแตกต่างกันไปตามมาตราส่วน ตัวอย่างเช่น มาตราส่วน Shore D ใช้หัวกดปลายแหลมและแรงสปริง 10 ปอนด์ (4.5 กิโลกรัม) ในขณะที่หัวกดสำหรับมาตราส่วน Shore 00 มีปลายทู่และแรงสปริงเพียง 113 กรัม

การทดสอบความแข็งแบบ Shore มักจะทำให้เกิดรอยบุ๋มถาวรบนชิ้นงานทดสอบ อีกประเด็นที่ควรพิจารณาคือ วัสดุต้องมีความหนาอย่างน้อย 6 มิลลิเมตร และวางบนพื้นผิวที่แข็งเพื่อให้ได้ค่าที่แม่นยำ หากวัสดุบางเกินไป เครื่องวัดความแข็งจะวัดความแข็งของพื้นผิวที่วางวัสดุนั้นไว้ เนื่องจากข้อจำกัดทางกลของเครื่องมือทดสอบ การวัดความแข็งในวัสดุอีลาสโตเมอร์จึงมักแสดงเป็นค่าเพิ่มขึ้นทีละ 5 องศา

วิธีการวัดความแข็งของลูกกลิ้งโพลียูรีเทน (มาตราส่วน Shore-A)

1. พื้นผิวลูกกลิ้ง:

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นผิวสะอาด เรียบ และปราศจากสิ่งปนเปื้อน ความไม่สมบูรณ์อาจทำให้การวัดค่าไม่ถูกต้อง

2. การจัดวางตำแหน่ง:

วางเครื่องวัดความแข็งให้ตั้งฉากกับพื้นผิวลูกกลิ้ง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสัมผัสกันอย่างเต็มที่โดยไม่เอียง

เริ่มวัดจากปลายลูกกลิ้งแต่ละด้านลงมาที่ 25 มิลลิเมตร (1 นิ้ว)

3. ออกแรงกด:

ค่อยๆ กดเครื่องวัดความแข็งลงเบาๆ โดยไม่ต้องกระแทก ใช้แรงกดประมาณ 1 กิโลกรัม (2 ปอนด์)

ทำการอ่านค่าทันทีเมื่อสัมผัสเต็มๆ (ภายใน 2 วินาที)

4. อุณหภูมิ:

วัดที่อุณหภูมิห้อง (ประมาณ 23°C หรือ 74°F) การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอาจส่งผลต่อค่าความแข็งของยางที่วัดได้

ด้วยการปฏิบัติตามคำแนะนำเหล่านี้ คุณจะสามารถวัดความแข็งของลูกกลิ้งยางและโพลียูรีเทนได้อย่างแม่นยำ และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้เหมาะสมที่สุด

คุณสมบัติใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับความแข็งของยาง?

1. ความแข็งแรงต่อแรงดึงและความแข็งแรงต่อแรงฉีกขาด

ความแข็งมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับความแข็งแรงดึงและความแข็งแรงฉีกขาด แต่มีค่าวิกฤตอยู่ค่าหนึ่ง เมื่อความแข็งเพิ่มขึ้นจาก 50A เป็น 70A ความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามสายโซ่โมเลกุลจะเพิ่มขึ้น ทำให้ความต้านทานต่อแรงดึงและแรงฉีกขาดดีขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อความแข็งเกิน 90A วัสดุจะเปราะมากขึ้น ทำให้แตกหักได้ง่ายเนื่องจากความเข้มข้นของความเค้น

2. ชุดบีบอัด

ยางที่มีความแข็งต่ำ (ต่ำกว่า 40A) จะคืนตัวได้ดีเยี่ยมหลังการอัด ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในการซีล ส่วนยางที่มีความแข็งสูง (สูงกว่า 70A) จะมีอัตราการเสียรูปถาวรสูงกว่า ทำให้ซีลเสียหายได้ภายใต้แรงดันที่ยาวนาน

3. ความยืดหยุ่น

ความแข็งแปรผกผันกับความยืดหยุ่น:

- ยางที่มีความแข็งต่ำ (30-50A) มีความยืดหยุ่นดีเยี่ยม เหมาะสำหรับโช้คอัพ ส่วนยางที่มีความแข็งสูง (60-80A) ช่วยลดแรงกระแทกได้ดีขึ้น แต่ลดความยืดหยุ่นลง เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความทนทานต่อการสึกหรอ

4. ความทนทานต่อการสึกหรอ

ความแข็งที่เพิ่มขึ้นช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ ตัวอย่างเช่น สายพานดึงขึ้นรูปโลหะมีความแข็งถึง 65A เพื่อทนต่อการเสียดสี

อย่างไรก็ตาม ความยืดหยุ่นต้องอยู่ในสมดุลเพื่อป้องกันรอยแตกร้าวจากความล้าที่เกิดจากความแข็งมากเกินไป

5. ความทนทานต่อสภาพอากาศและความทนทานต่อสารเคมี

ยางที่มีความแข็งสูง ด้วยโครงสร้างโมเลกุลที่หนาแน่น ทำให้ทนทานต่อรังสี UV โอโซน และสารเคมีต่างๆ (เช่น น้ำมัน) ได้ดีเยี่ยม

อย่างไรก็ตาม ความแข็งของยางจะลดลงที่อุณหภูมิสูง (เช่น ยางไนไตรล์จะสูญเสียความแข็งไป 20% ที่อุณหภูมิ 100°C) ส่งผลให้ประสิทธิภาพการปิดผนึกลดลง ในขณะที่อุณหภูมิต่ำอาจทำให้ยางเปราะได้

6. สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน

ยางที่มีความแข็งต่ำ (เช่น สายพานลำเลียงกระดาษสำหรับเครื่องพับและติดกาวที่อุณหภูมิ 35°C) มีการยึดเกาะพื้นผิวสูงและมีแรงเสียดทานมาก ในขณะที่ยางที่มีความแข็งสูง (เช่น สายพานดึงกระดาษสำหรับเครื่องอัดรีด 65A) มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการลำเลียงกระดาษ แต่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการแรงดึง เนื่องจากมีความทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม

สรุป: ความสำคัญของการวัดความแข็งของยาง

การวัดความแข็งของยางมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมคุณภาพและการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิต ในฐานะผู้ผลิต ยงฮังสามารถปรับสูตรได้ เนื่องจากความแข็งมีความสัมพันธ์โดยตรงกับองค์ประกอบของวัตถุดิบ (เช่น ปริมาณยาง ชนิดของสารเติมแต่ง) โดยทั่วไปแล้ว การลดปริมาณยางลง 10% จะทำให้ความแข็งเพิ่มขึ้นประมาณ 3-5 องศา การทดสอบความแข็งช่วยให้สามารถปรับอัตราส่วนของสูตรให้เหมาะสมได้ ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสมรรถนะเชิงกลและไดนามิก: การเปลี่ยนแปลงความแข็งเมื่อเวลาผ่านไปสะท้อนถึงการเสื่อมสภาพของวัสดุโดยอ้อม ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการคาดการณ์อายุการใช้งาน การทดสอบความแข็งไม่เพียงแต่เป็นขั้นตอนพื้นฐานในการวิจัยและพัฒนาและการผลิตยางเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวชี้วัดหลักสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และรับประกันความน่าเชื่อถือในการใช้งานอีกด้วย