Сравнение твердости TPE по Шору и Роквеллу для выбора материала

При проектировании продуктов, требующих как мягкого прикосновения, так и долговечности, таких как чехлы для телефонов, рукоятки для спортивного оборудования или медицинские устройства, термопластичные эластомеры (TPE) часто выступают в качестве идеального материала.ОднакоВ этой статье рассматривается измерение твердости ТПЭ и его последствия для производительности продукции.

Твердость измеряет сопротивление материала локальным деформациям.Твердость не только влияет на ощущение, но и коррелирует с важными параметрами конструкции, такими как модуль тяги и модуль изгибаРазнообразие методов испытания твердости и шкалы измерения может создать путаницу.

Разработанная в 1920-х годах Альбертом Фердинандом Шором, твердость Шора остается наиболее распространенным методом измерения твердости резины и эластомера.Испытательное устройство использует пружинный индентер для проникновения в поверхность материала, с значениями твердости в диапазоне от 0 (самый мягкий) до 100 (самый твердый).

• Берег А:Наиболее широко используемая шкала использует отрезанный конусовый вход и умеренную силу пружины, идеально подходит для TPE средней твердости, таких как чехлы для телефонов, подошвы обуви и уплотнения.В то время как стандарт для большинства спецификаций TPE, его точность снижается выше 90 берега А.
• Берег D:Разработанная для более жестких материалов, эта шкала использует более острый втягиватель с большей силой пружины, подходящий для инженерных TPE и автомобильных компонентов.Высокие значения D на берегу указывают на повышенную жесткость и износостойкость.
• Берег 00:Эта специализированная шкала измеряет очень мягкие материалы, такие как гели и пеновые резины, используя сферический втягиватель с минимальной силой.

Для более жестких пластмассовых соединений испытания твердости Роквелла обеспечивают другой вариант измерения.Роквелл измеряет разницу глубины между начальным и окончательным вмятием под нагрузкойЭтот метод требует более крупных образцов и оставляет более заметные следы, что делает его менее подходящим для мягких TPE.

На результаты испытаний на твердость влияют несколько переменных.

ТПЭ проявляют вискоэластичное поведение под постоянным напряжением, они испытывают ползание (увеличение деформации с течением времени), в то время как под постоянным напряжениемони демонстрируют ослабление стресса (снижение стресса с течением времени)Время измерения значительно влияет на показания:

• Мгновенные показания фиксируют более высокие значения, поскольку материал не полностью расслаблен
• Задержанные показания (обычно 5-10 секунд) лучше отражают истинную твердость и эластичность

Твердость ТПЕ демонстрирует сильную зависимость от температуры. Материалы смягчаются при нагревании и затвердевают при охлаждении.и спецификации продукции должны учитывать диапазоны эксплуатационных температур.

Точные измерения требуют гладких плоских образцов с достаточной толщиной (минимум 5 мм).

Хотя твердость служит важной спецификацией материала, она не существует в изоляции.

• Более низкая твердость обычно улучшает подушку и комфорт
• Более высокая твердость обычно повышает долговечность и износостойкость
• Для оптимальной производительности необходимо сбалансировать твердость с прочностью на растяжение, стойкостью к разрыву и стабильностью окружающей среды

Например, рукоятки медицинских устройств могут быть мягкими для комфорта пациента, а рукоятки промышленных инструментов могут быть твердыми для долговечности.

Твердость ТПЭ является ценным руководством, но не должна быть единственным критерием отбора.и оценивать, как твердость взаимодействует с другими свойствами материалаПрименяя этот комплексный подход, инженеры могут определить TPE, которые обеспечивают как оптимальную производительность, так и удовлетворенность пользователей.