Porównanie twardości TPE Shore vs Rockwell przy wyborze materiału

Przy projektowaniu produktów wymagających zarówno miękkiego dotyku, jak i trwałości, takich jak obudowy telefonów, uchwyty sprzętu sportowego lub urządzeń medycznych, elastomery termoplastyczne (TPE) są często idealnym materiałem.JednakżeW tym artykule omówiono pomiar twardości TPE i jego konsekwencje dla wydajności produktu.

Twardość mierzy odporność materiału na lokalne deformacje.twardość nie tylko wpływa na czucie dotykowe, ale również koreluje z kluczowymi parametrami projektowymi, takimi jak moduł rozciągania i moduł gięciaRóżnorodność metod badań twardości i skal pomiarowych może powodować zamieszanie.

Stworzona w 1920 roku przez Alberta Ferdinanda Shore'a, twardość Shore'a pozostaje najczęstszą metodą pomiaru twardości gumy i elastomerów.Urządzenie badawcze wykorzystuje wiosenny wkładnik do przenikania powierzchni materiału, o wartościach twardości w zakresie od 0 (najmiękki) do 100 (najtwardszy).

• Brzeg A:Najczęściej stosowana skala wykorzystuje skróconą wtyczkę stożkową i umiarkowaną siłę sprężynową, idealną do TPE o średniej twardości, takich jak obudowy telefonów, podeszwy butów i uszczelki.Podczas gdy standard dla większości specyfikacji TPE, jego dokładność zmniejsza się powyżej 90 Shore A.
• Brzeg D:Zaprojektowana do twardszych materiałów, skala ta wykorzystuje ostrzejszy wkład z większą siłą sprężyny, nadającą się do TPE inżynieryjnych i komponentów samochodowych.Wyższe wartości D na brzegu wskazują na zwiększoną sztywność i odporność na zużycie.
• Brzeg 00:Ta wyspecjalizowana skala mierzy bardzo miękkie materiały, takie jak żele i gumy piankowe, przy użyciu kulistego wtykacza z minimalną siłą.

W przypadku twardszych związków plastycznych, badania twardości Rockwell zapewniają inną opcję pomiaru.Rockwell mierzy różnicę głębokości pomiędzy początkowym i końcowym wgłębieniem pod obciążeniemMetoda ta wymaga większych próbek i pozostawia bardziej widoczne ślady, co czyni ją mniej odpowiednią do miękkich TPE.

Wyniki badań twardości wpływają na kilka zmiennych. Projektanci powinni wziąć pod uwagę te czynniki przy określaniu materiałów:

TPE wykazują zachowanie wiśkoelastyczne pod stałym naprężeniem, występują wkręcanie (wzrost deformacji w czasie), podczas gdy pod stałym naprężeniemwykazują relaks stresowy (zmniejsza się stres z czasem)Czas pomiaru wpływa istotnie na odczyty:

• Natychmiastowe odczyty odbierają wyższe wartości, ponieważ materiał nie jest całkowicie rozluźniony.
• Opóźnione odczyty (zwykle 5-10 sekund) lepiej odzwierciedlają prawdziwą twardość i elastyczność

Trwałość TPE wykazuje silną zależność od temperatury.i specyfikacji produktu powinny uwzględniać zakresy temperatury pracy.

Dokładne pomiary wymagają gładkich, płaskich próbek o wystarczającej grubości (minimum 5 mm).

Wprawdzie twardość służy jako ważna specyfikacja materiału, ale nie istnieje w izolacji.

• Mniejsza twardość zazwyczaj poprawia amortyzację i komfort
• Większa twardość zwiększa trwałość i odporność na zużycie
• Optymalna wydajność wymaga równowagi między twardością a wytrzymałością na rozciąganie, odpornością na rozrywanie i stabilnością środowiska

Na przykład uchwyty urządzeń medycznych mogą być miękkie dla komfortu pacjenta, podczas gdy uchwyty narzędzi przemysłowych mogą być twardymi dla długotrwałego użytku.

Trwałość TPE stanowi cenne wskazówki, ale nie powinna być jedynym kryterium wyboru.i oceny interakcji twardości z innymi właściwościami materiałuPrzyjmując to kompleksowe podejście, inżynierowie mogą określić TPE zapewniające zarówno optymalną wydajność, jak i zadowolenie użytkownika.