Làm thế nào để đo độ cứng của lớp phủ cao su?

Cao su có độ cứng như thế nào?

Độ cứng của cao su đề cập đến khả năng chống lại sự biến dạng do lực tác động từ bên ngoài, thường được đo bằng độ cứng Shore hoặc độ cứng cao su quốc tế (IRHD). Số càng cao cho thấy độ cứng càng lớn, trong khi số càng nhỏ biểu thị vật liệu mềm hơn.

Ví dụ, cao su 65A có thể thể hiện sự biến đổi đáng kể về độ đàn hồi tùy thuộc vào công thức pha chế.

Đơn vị và phạm vi độ cứng

Độ cứng Shore: Được chia thành Loại A (cao su mềm, 20-95 độ) — dây đai cao su phẳng của công ty chúng tôi nằm trong phạm vi này — và Loại D (cao su cứng, trên 90 độ)

Các vòng đệm kín thường sử dụng góc 20-50° (Loại A), trong khi các con lăn công nghiệp có thể đạt đến 80-95° (Loại A) hoặc Loại D 50-90°.

IRHD: Áp dụng cho dải IRHD từ 10 đến 100, được đo bằng độ sâu vết lõm sử dụng đầu đo hình cầu.

Độ cứng của vật liệu được đo như thế nào?

Thang đo Shore có thể được sử dụng như một phương pháp đo và so sánh độ cứng của cao su và chất đàn hồi. Chúng cũng thường được sử dụng cho các loại nhựa mềm hơn như polyolefin, fluoropolymer và vinyl. Có khoảng mười lăm thang đo độ cứng Shore khác nhau có thể được sử dụng để đo độ cứng của các vật liệu khác nhau.

Thang đo Shore A thường được sử dụng để đo độ cứng của cao su và có thể được xác định bằng thước đo độ cứng (durometer). Thước đo độ cứng bao gồm một đầu ấn hình nón cụt bằng kim loại, được gắn vào một lò xo nhỏ như trong sơ đồ ở trên; đầu ấn được kéo dài 2,5 mm vào vật liệu. Vật liệu sẽ chống lại sự ấn lõm, làm lò xo bị biến dạng. Cứ mỗi 0,001 inch độ biến dạng của lò xo tương ứng với 1 độ Shore A. Vật liệu cứng hơn sẽ chống lại sự ấn lõm, điều này sẽ làm cho độ biến dạng của lò xo lớn hơn và dẫn đến kết quả đo cao hơn.

Ưu điểm tuyệt vời của thang đo độ cứng Shore là bạn có thể đo bất kỳ vật liệu nào. Thang đo này đã được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu hoặc yêu cầu đo lường bất kỳ vật liệu nào.

Giải thích về phương pháp kiểm tra độ cứng Shore

Phương pháp đo độ cứng Shore được sử dụng rộng rãi để đo độ cứng của cao su và nhựa. Phương pháp này bao gồm việc ấn một đầu đo vào vật liệu và đo độ sâu của vết lõm. Có hai thang đo Shore chính: Shore A dành cho vật liệu mềm hơn và Shore D dành cho vật liệu cứng hơn.

Độ cứng Shore A: Sử dụng đầu đo hình nón cụt với đầu tròn, thích hợp cho các loại cao su mềm hơn.

Độ cứng Shore D: Sử dụng đầu đo hình nón sắc nhọn cho các loại cao su và nhựa cứng hơn, có góc nghiêng trên 90 độ.

Ví dụ: Độ cứng 30 Shore A mềm hơn nhiều so với 80 Shore A. Khi một vật liệu đạt đến Shore 95 A, cảm giác khi chạm vào sẽ giống như sự kết hợp giữa nhựa và vật liệu dẻo. Trong trường hợp này, thang đo Shore A và Shore D sẽ chồng chéo nhau trong một thời gian ngắn. Thang đo Shore D liên quan đến các vật liệu cứng, trong khi thang đo Shore A liên quan đến cao su có thể uốn cong.

Có các thang đo độ cứng Shore khác, chẳng hạn như Shore OO, O, B, C và H, nhưng chúng hiếm gặp trong ngành công nghiệp nhựa và cao su. Shore OO được sử dụng để kiểm tra các sản phẩm có độ cứng Shore dưới 10 độ. Shore C thường được sử dụng để kiểm tra độ cứng của bọt.

Loại 'C' (Shore C). Máy đo độ cứng này có đầu dò dạng bi được ấn vào bọt xốp , phù hợp hơn để đo độ cứng của bọt xốp so với máy đo độ cứng Shore 'A' truyền thống, chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp cao su. Máy đo Shore 'A' sử dụng một chốt lò xo, có xu hướng làm thủng bọt xốp, do đó cho kết quả đo sai. Đầu dò dạng bi của máy đo Shore 'C' phân tán lực và cho phép biến dạng mà không làm thủng bọt xốp.

Hình dạng của đầu đo được sử dụng trên máy đo độ cứng và lực lò xo thay đổi tùy theo thang đo. Ví dụ, thang đo Shore D sử dụng đầu đo nhọn và lực lò xo 10 lbs (4,5 kg) trong khi đầu đo cho thang Shore 00 có đầu cùn và lực lò xo chỉ 113 g.

Thử nghiệm độ cứng Shore thường để lại vết lõm vĩnh viễn trên mẫu thử. Một yếu tố cần xem xét nữa là vật liệu phải dày ít nhất 6mm và được đặt trên bề mặt cứng để có được kết quả đo chính xác. Nếu vật liệu quá mỏng, máy đo độ cứng sẽ đo độ cứng của bề mặt mà vật liệu được đặt lên. Do những hạn chế về mặt cơ học của các thiết bị đo, phép đo độ cứng trong chất đàn hồi thường được biểu thị theo gia số 5 độ.

Cách đo độ cứng của con lăn polyurethane (thang Shore-A)

1. Bề mặt con lăn:

Hãy đảm bảo bề mặt sạch sẽ, nhẵn mịn và không có chất bẩn. Các khuyết điểm có thể dẫn đến kết quả đo không chính xác.

2. Định vị:

Đặt máy đo độ cứng vuông góc với bề mặt con lăn, đảm bảo tiếp xúc hoàn toàn mà không bị nghiêng.

Bắt đầu đo từ vị trí cách mỗi đầu con lăn 25 mm (1 inch).

3. Tạo áp lực:

Nhấn nhẹ thước đo độ cứng xuống mà không ấn mạnh. Dùng lực khoảng 1 kg (2 pound).

Thực hiện đo ngay lập tức khi tiếp xúc hoàn toàn (trong vòng 2 giây).

4. Nhiệt độ:

Đo ở nhiệt độ phòng (khoảng 23°C hoặc 74°F). Sự thay đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến kết quả đo độ cứng của cao su.

Bằng cách tuân theo các hướng dẫn này, bạn có thể đo độ cứng của con lăn cao su và polyurethane một cách chính xác và tối ưu hóa hiệu suất.

Độ cứng của cao su có liên quan đến những đặc tính nào?

1. Độ bền kéo và độ bền xé

Độ cứng có mối tương quan thuận với độ bền kéo và độ bền xé, nhưng tồn tại một ngưỡng tới hạn. Khi độ cứng tăng từ 50A đến 70A, mật độ liên kết ngang của chuỗi phân tử tăng lên, giúp tăng cường khả năng chịu kéo và chịu xé. Tuy nhiên, vượt quá 90A, độ giòn của vật liệu tăng lên, khiến nó dễ bị gãy do sự tập trung ứng suất.

2. Bộ nén

Cao su có độ cứng thấp (dưới 40A) thể hiện khả năng phục hồi vượt trội sau khi nén, thích hợp cho các ứng dụng làm kín. Cao su có độ cứng cao (trên 70A) cho thấy tốc độ biến dạng nén cao hơn, dẫn đến hỏng gioăng dưới áp suất kéo dài.

3. Độ đàn hồi

Độ cứng tỷ lệ nghịch với độ đàn hồi:

- Cao su có độ cứng thấp (30-50A) mang lại độ đàn hồi tuyệt vời, lý tưởng cho bộ giảm xóc. Cao su có độ cứng cao (60-80A) tăng khả năng giảm chấn nhưng giảm độ đàn hồi, phù hợp cho các bộ phận chịu mài mòn.

4. Khả năng chống mài mòn

Độ cứng tăng giúp tăng khả năng chống mài mòn, ví dụ, dây đai kéo ép đùn đạt độ cứng 65A để chịu được sự mài mòn.

Tuy nhiên, độ đàn hồi phải được cân bằng để ngăn ngừa các vết nứt do mỏi gây ra bởi độ cứng quá mức.

5. Khả năng chống chịu thời tiết và hóa chất

Cao su có độ cứng cao, với cấu trúc phân tử dày đặc, mang lại khả năng chống chịu vượt trội với bức xạ tia cực tím, ozone và các chất hóa học (ví dụ: dầu).

Tuy nhiên, độ cứng của cao su giảm ở nhiệt độ cao (ví dụ, cao su nitrile mất 20% độ cứng ở 100°C), dẫn đến hiệu suất làm kín bị suy giảm; nhiệt độ thấp có thể gây ra hiện tượng giòn.

6. Hệ số ma sát

Cao su có độ cứng thấp (ví dụ: dây đai cấp giấy máy dán gấp 35°C) có độ bám dính bề mặt cao và ma sát đáng kể. Cao su có độ cứng cao (ví dụ: dây đai kéo ép đùn 65A) có hệ số ma sát thấp, khiến nó không phù hợp cho việc truyền tải giấy nhưng lý tưởng cho các ứng dụng kéo do khả năng chống mài mòn tuyệt vời.

Tóm tắt: Tầm quan trọng của việc đo độ cứng cao su

Việc đo độ cứng của cao su rất quan trọng đối với việc kiểm soát chất lượng và tối ưu hóa quy trình. Là một nhà sản xuất, Yonghang có thể điều chỉnh công thức, vì độ cứng tỷ lệ thuận với thành phần nguyên liệu thô (ví dụ: hàm lượng cao su, loại chất độn). Giảm 10% hàm lượng cao su thường làm tăng độ cứng khoảng 3-5 độ. Thử nghiệm độ cứng cho phép tối ưu hóa tỷ lệ công thức. Thông tin chi tiết về hiệu suất cơ học và động lực học: Sự thay đổi độ cứng theo thời gian phản ánh gián tiếp sự lão hóa của vật liệu, cung cấp cơ sở để dự đoán tuổi thọ sử dụng. Thử nghiệm độ cứng không chỉ là một bước cơ bản trong nghiên cứu và phát triển cũng như sản xuất cao su mà còn là một chỉ số cốt lõi để tối ưu hóa hiệu suất sản phẩm và đảm bảo độ tin cậy của ứng dụng.