В описании практически всех изделий из полиуретана ООО ПОЛИУРИТАН, чья продукция представлена на нашем сайте, регулярно упоминаются слова «Твёрдость по Шору: 65 единиц» или «Твёрдость по Шору: 80 единиц». Однако не все знают, что же такое эта самая твёрдость.
В данной статье ООО ПОЛИУРИТАН ответит на наиболее частые вопросы по этому поводу.
Что такое «твёрдость», и чем она отличается от «плотности»?
Многие наши клиенты путают твёрдость и плотность вещества — но это совершенно разные понятия.Твёрдость — свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела.Плотность — отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или площади.
Таким образом, плотностью могут обладать тела как в твёрдом, так и жидком или газообразном состояниях вещества, в то время как твёрдость свойственна лишь твёрдым телам.
Как и в чём измеряется твёрдость?
Твёрдость изменяется в условных единицах. Также обычно указывается метод измерения твёрдости (метод Бринелля, метод Виккерса, метод Шора, и т. д.)
Большая часть шкал твёрдости используется для работы с металлами или минералами.
Оперируя данным понятием в описании наших изделий, мы имеем в виду прежде всего твёрдость, как величину, измеряемую дюрометром.Дюрометр — это специальный прибор, оценивающий твёрдость материала в условных единицах в соответствии с методом вдавливания, созданным Альбертом Шором. Для оценки наших изделий мы использую введённую Шором же «шкалу А», предназначенную для более мягких материалов.
Значения глубины вдавливания поверхности у материалов разной твердости при усилии в 18 кг
| N | 67A | 70A | 75A | 80A | 87A | 98A |
| h | 3 мм | 2,5 мм | 2 мм | 1,5 мм | 1 мм | 0,5 мм |
Чтобы было наглядней, приведём в качестве примера твёрдости некоторых материалов по шкале А:
-
силиконовый герметик10-25 единиц -
стирательная резинка50-55 единиц -
автомобильная шина60-70 единиц -
эбонит100 единиц
Какова твёрдость изделий, производимых ООО «Полиуретан»?
Серийно нами производятся детали трёх типов твёрдости:
-
Тип 1твёрдость 72 -
Тип 2твёрдость 80
-
Тип 3твёрдость 87
- Таким образом мы обозначаем 3 диапазона твердости используемого материала:72 – от 68 до 76 единиц по Шору, шкала А80 – от 76 до 84 единиц по Шору, шкала А
- 87 – от 84 до 90 единиц по Шору, шкала А
Мы стараемся производить детали с твердостью, сопоставимой с твердостью оригинала, чтобы сохранить механические свойства подвески тех автомобилей, на которые устанавливаются наши детали без изменений.
А поскольку резина в запчастях, как правило, имеет твердость от 65 до 75 единиц по Шору (шкала А), то большая часть производимых нами сайлентблоков и втулок имеет твёрдость 72 и, соответственно, окрашены в наш любимый жизнерадостный фирменный оранжевый цвет.
Источник: ООО ПОЛИУРИТАН
Твердость по Шору
Твердостью называют способность материала сопротивляться проникновению в поверхностные слои. Существует несколько способов определения данного параметра, на основе которых созданы шкалы. Они отличаются направленностью на разные материалы и технологией измерения. Далее рассмотрена твердость по Шору.
Твердость по Шору
Принцип измерения
Рассматриваемый метод применяют для низкомодульных материалов, таких как полимеры, а именно каучуки, элистомеры, пластмассы, продукты их вулканизации. Он включает два способа: вдавливания и отскока.
Принцип первого способа Шора состоит в определении величины вдавливания в материал конкретного индентора. Твердость определяется упругостью и вязкоэластичными параметрами, она обратно зависима от глубины вдавливания. К тому же результаты зависят от формы индентора и приложенной силы.
Ввиду этого нет взаимосвязи данных, полученных с применением при измерениях различных приборов и даже устройств с разными параметрами. К тому же твердость, измеряемая рассматриваемым методом Шора, не связана с каким-либо параметром исследуемого материала, поскольку он является эмпирическим.
Шкала твердости по Шору
Рассматриваемая технология весьма распространена. Этому способствуют ее следующие достоинства:
- Она проста, в том числе благодаря конструкции прибора.
- Такой метод определения твердости обеспечивает быстроту измерений.
- Подходит для различных поверхностей, в том числе криволинейных, значительных радиусов, крупногабаритных предметов, готовых деталей. При этом технология характеризуется невысокой точностью вследствие значительного разброса значений.
Полученные результаты представлены числовым значением с буквой, соответствующей шкале.
Способ отскока состоит в определении твердости по величине отскока вертикально падающего бойка с заданной высоты после удара об исследуемую поверхность.
Примерное соотношение разных шкал
Для выражения твердости применяются условные единицы измерения. В основном данную технологию Шора применяют для твердых материалов.
К тому же, рассматриваемый метод Шора распространен в промышленности ввиду быстроты и простоты выполнения измерений. Тем его применяют, в основном, для контроля температурной обработки.
Подходит для определения твердости крупных предметов, криволинейных поверхностей, готовых деталей.
При этом, как и первый метод Шора, характеризуется низкой точностью ввиду того, что величина отскока бойка определяется, помимо твердости, многими прочими параметрами, а именно шероховатостью поверхности, структурой, толщиной и др.
Таким образом, несмотря на различные технологии осуществления, методы Шора близки по качествам: благодаря простоте они обеспечивают большую оперативность измерений, но с низкой точностью.
Проблема рассматриваемой технологии состоит в том, что твердость по Шору невозможно точно перевести в прочие величины твердости и прочности при растяжении. Это объясняется оторванностью твердости Шора от фундаментальных характеристик из-за эмпиричного характера метода.
Данная технология имеет преимущественно практическую направленность ввиду того, что определяемый ею показатель влияет на эксплуатационные характеристики. Например, таким методом измеряют твердость резины автомобильных шин.
Приборы
Оборудование для определения твердости по Шору было создано изобретателем самого метода. В зависимости от способа, используется дюрометр либо склероскоп.
Дюрометр Шора
Прибор, называемый дюрометром, применяют для определения твердости Шора вдавливанием. Данные устройства представлены несколькими типами. Приборы классов D и A включают следующие детали:
- Опорную поверхность. Площадь ее составляет от 100 мм2. Имеет отверстие 2,5 — 3,5 мм диаметром в 6 или более мм от края.
- Индентор. Представлен стержнем 1,1 — 1,4 мм диаметром из закаленной стали.
- Индикаторное устройство. Демонстрирует выход за опорную поверхность кончика индентора, выражая в условных единицах его величину.
- Калиброванную пружину. Служит для приложения усилия к индентору.
В качестве дополнительного оборудования, дюрометры оснащают приспособлением для фиксации груза. Оно центрировано по оси индентора и позволяет создавать определенное прижимное усилие.
Что касается типов дюрометров, их дифференцируют на основе шкал, применяемых для разных материалов. Всего существует 12 шкал. Наиболее распространены среди них варианты типов D и A.
Тип A отличается направленностью на более мягкие материалы. Приборы данного типа характеризуются, следовательно, меньшим прижимным усилием и большей точностью измерений.
Нужно отметить, что сила, создаваемая дюрометром, рассчитывается по специальным формулам.
Схема склероскопа Шора
Склероскопы представлены приборами, оснащенными сферическим бойком. Их также дифференцируют на несколько типов на основе шкал. Наиболее распространены C и D. Так, устройство типа C имеет установленную на штативе с предметным столиком полую трубку с окном. На последнее нанесена шкала.
Внутри трубки находится боек 2,5 г массой и 1,25 мм радиусом, удерживаемый фиксирующе-спусковым устройством, установленным сверху трубки. Высоту отскока фиксируют визуально. Устройства типа D имеют более тяжелый боек (36 г) и электронное или механическое устройство регистрации величины отскока.
Боек обычно бывает с алмазным наконечником, хотя для исследования мягких материалов применяют варианты со стальным тупым наконечником.
Отдельно следует отметить, что ввиду наличия нескольких шкал для каждого из приборов для определения твердости Шора, создана таблица перевода из одной в другую.
Осуществление измерений
Измерение твердости способом вдавливания выполняют на горизонтальной твердой поверхности. Дюрометр располагают вертикально. Опорную поверхность прибора быстро прижимают к исследуемому предмету и оказывают на него давление.
Спустя 15 секунд снимают показания. Далее выполняют вычисление среднего для пяти замеров в различных точках поверхности на взаимном удалении от 6 мм. В случае мгновенного замера показания снимают через секунду после оказания давления.
При этом учитывают максимальный результат.
Проведение измерений методом Шора
В случае получения на дюрометре типа D результатов менее 20, следует использовать прибор типа A, и наоборот, если дюрометр класса A дает значения более 90, переходят на устройство типа D.
Для повышения точности опорную поверхность прижимают к предмету с применением штатива и груза.
Для выполнения корректных измерений необходимо соблюдение следующих требований:
- Необходимо, чтобы толщина исследуемого предмета составляла от 6 мм. Для достижения данного значения допустимо совмещение нескольких слоев, однако вследствие недостаточно плотного их прилегания возможно отклонение результатов в сравнении с аналогичными цельными предметами.
- Измеряемые предметы должны иметь размеры, достаточные для осуществления измерений на расстоянии от 12 мм от краев поверхности.
- Исследуемая поверхность в радиусе хотя бы 6 мм от кончика индентора должна быть ровной. При наличии перепадов, шероховатостей, неровностей происходит существенное отклонение результатов.
- Материалы кондиционируют.
- Необходимо учитывать условия среды и исключить те из них, что влияют на параметры материала.
При исследовании методом отскока склероскоп устанавливают вертикально по отвесу или уровню. Измеряемый предмет фиксируют на его столике, зажимается.
Цилиндрические детали размещают в специальной подставке, а крупные предметы исследуют съемной частью прибора. В данном случае также проводят пять измерений твердости и результатом считают их среднее значение.
При этом удары выполняют с частотой до 5 в 10 секунд, а точки располагают в 2 мм или более друг от друга и от краев.
Таким образом, технология определения твердости методом Шора включает простые, но неточные методы, наиболее применимые для быстрых измерений.
Твердость по Шору. Метод и шкала Шора
Способность сопротивляться проникновению в поверхностные слои другого тела. Таково определение твердости. Но, как это определение определить, в каких цифрах зафиксировать? Над этим бились сотни ученых. Около 10 из них создали универсальные шкалы твердости.
Они направлены на разные материалы, разнятся в нюансах измерений. Одна из таких шкал – твердость по Шору. Кем он был, и как подошел к вопросу сопротивления одних материалов другим, расскажем далее.
Измерение твердости по Шору
Шора звали Альбертом. Он был американским промышленником, жил в 20 веке. Шкалу твердости разработал, дабы облегчить свой труд и сделать предприятие успешным.
Завод производил низкомодульные материалы. Их характеризует малая продольная упругость. Это приводит к высокой эластичности, даже при комнатных температурах. Таковы полимеры, продукты вулканизации, каучуки, некоторые пластмассы. Для них-то и создан метод Шора.
Твердость материалов по Шору – эмпирический метод. Это значит, что он опытный, направлен на изучение фактов, наблюдение.
Показатель получается «оторванным». Нет его связи с фундаментальными характеристиками испытуемого образца. Зато, его твердость влияет на эксплуатационные параметры. Так, твердость резины по Шору интересует, к примеру, автомобилистов.
Они ориентируются на шкалу, покупая покрышки. Стандарт их твердости – от 50 до 75 единиц Шора. Чем мягче резина, тем лучше ее сцепление с дорогой.
Однако, податливость материала приводит к его скорейшему изнашиванию, нагреву. Мягкая резина шумная и быстро теряет форму. Число Шора позволяет подобрать идеальные покрышки для конкретных условий и потребностей.
Только вот, указывают показатель шкалы на своих покрышках всего около 30% производителей. Наличие заметки указывает на ответственный подход к делу и качество товара. Проблемы в определении твердости по Шору нет. Было бы желание. Прибор для опытов прост, как и схема их проведения.
Единственный минус – приличный разброс значений результатов. Но, более удобного метода, пока, не придумано. Перейдем от теории к практике?
Принцип измерения по Шору
Прибор твердости Шору пришлось разработать самому. Это произошло в 1920. Называется аппарат дюрометром. У него есть опорная площадка с отверстием по центру, индентор, то есть вдавливатель, и калиброванная пружина, прилагающая к нему определенную силу.
Последний элемент машины – индикатор. Он определяет степень выдвижения «носика» индентора за пределы опорной поверхности.
Измерительных шкал у прибора несколько. Основных две, это A и D. Разбивка необходима для точности опытов, ведь испытуемыми становятся материалы с разной твердостью. Мягкие проверяют по шкале А, а более упругие – по D.
Измерение твердости по Шору требует внимания к внешним условиям. Часть полимеров реагируют, к примеру, на влажность воздуха, или размягчаются под воздействием прямых солнечных лучей. Нужно исключить факторы, влияющие на параметры материала. Для этого есть стандарты ISO.
Требования предъявляются и к толщине испытуемого образца. Она не должна быть меньше 6-ти миллиметров. Ширина материала должна позволять сделать отступ от любого из краев минимум в 12 миллиметров. Важна и гладкость испытуемого.
Шероховатые материалы могут неплотно прилегать к опорной поверхности, что искажает результаты измерений.
Чтобы определить, к примеру, твердость полиуретана по Шору, дюрометр устанавливают вертикально. «Носик» индентора, при этом, должен отстоять от края образца на те самые 12 миллиметров.
Прижать опорную поверхность к образцу нужно как можно быстрее, без толчка, держа параллель между плоскостями. Остается приложить к опорной поверхности давление, обеспечивающее надежный контакт с испытуемым материалом. Для этого используют груз. Но, допускается и ручной жим.
Мгновенное измерение проводят за 1 секунду. Однако, обычно, показатели снимают через 15 секунд. Для верности, проводят 5 замеров в разных местах поверхности.
Среднее значение – и есть число твердости. Оно может быть от 0 до 100. Такова шкала твердости Шора. Попробуем применить измерения не только при выборе автомобильных покрышек.
Применение измерения по Шору
Твердость по Шору – таблица, способная указать на нюансы использования товаров. Так, если показатель ластика равен 20 единицам, значит, он художественный. Творцам нужны мягкие резинки, не портящие бумагу для рисования, способные деликатно растушевывать, к примеру, карандашные наброски.
Для канцелярских же целей, школы, или офиса, лучше подходят ластики с твердостью около 50 единиц Шора. Покупая герметик для строительства, работ по дому, важно знать, легко ли будет его вскрыть. К примеру, фиксировали некоторые швы в ванной.
Если герметик потемнеет, или потрескается, его придется выскабливать. Это сложнее, чем вычистить обычную затирку. Чем мягче и податливее герметик, тем проще будет его, так скажем, демонтаж.
У герметика твердость по Шору должна лежать в пределах 10-25 единиц. Иначе, товар не качественный.
Для велосипедных камер приемлемые единицы твердости по Шору гораздо меньше, чем для автомобильных покрышек. Для велика достаточно показателя в 30 баллов.
В разрез идут колеса скейтбордов. Даже у мягких вариаций должно быть 75 единиц.
Для жестких колес скейтборда показатель, и вовсе, равен рекомендациям к цельнолитым шинам вилочных автопогрузчиков – 95-98 единиц.
Для сравнения, пластик строительных касок для защиты во время работ гарантирует лишь 75 баллов. Приобретение некачественного головного убора с твердостью по Шору этак в 40-60 может стоит жизни.
Какие материалы измеряются на твердость по Шору
Из вышесказанного понятно, что твердость по Шору – ГОСТ, действующий для силикона, каучука, эбонита, пластика, резины. Нормы, кстати, установлены еще Государственным Комитетом СССР. В первую очередь определили рамки для резины. ГОСТ получил код 263-75.
Исследования проводили в Министерстве Нефтеперерабатывающей промышленности. Стандарт утвержден 21 января 1975 года, несколько раз корректировался.
Измерять по Шору можно и металлические поверхности. Однако, в этом случае смотрят не на глубину погружения «носика» индентора, а на высоту отскока бойка. По сути, это отдельный метод и отдельная шкала. Однако, они тоже разработаны Шором в параллель с таблицей для низкомодульных материалов.
В промышленности к методу отскока прибегают редко. Есть шкалы, позволяющие измерить показатель твердости металлических изделий более точно, к примеру, схема Роквелла.
Перечень материалов, «подвластных» дюрометрам Шора, не дает полного представления о продукции, твердость которой, как говориться, имеет значение. Так, по шкале американского промышленника измеряют даже податливость бинтов Мартенса. Их используют для фиксации шин.
Так медики называют предметы, удерживающие кости в физиологически верном положении. По сути, шиной может служить даже доска, примотанная к сломанной голени, или бедру.
От качества бинта зависит надежность фиксации. Слишком мягкая резина будет излишне податливой, а твердая способна перетянуть кровеносные сосуды. Так что, показатель Шора может пригодиться в самых неожиданных местах и ситуациях.
Что такое шкала твердости по Шору?
Существуют различные шкалы твердости для измерения твердости различных материалов. Понятие «шкала твердости» было введено для того, чтобы можно было обсуждать эти материалы и иметь общую точку отсчета.
Шкалы твердости
В основном смысле твердость относится к тому, как материал реагирует на вторжение, а также на остаточную деформацию более твердого тела. Когда дело доходит до уплотнений, это свойство, которое имеет большое значение, особенно в отношении функции и спецификации.
Твердость уплотнительных материалов, таких как каучуки, пластмассы и эластомеры, измеряется в единицах Шора или IRHD (международных градусах твердости резины).
При сравнении двух материалов твердость по Шору является точкой отсчета, и существует 12 различных шкал, которые используются для измерения ряда веществ. Однако каждая шкала оценивает твердость вещества от 0 до 100. Чем выше значение, тем тверже материал.
Наиболее распространенными являются шкалы A и D, при этом шкала Шора A используется для эластомеров, а шкала Shore D — для измерения жестких пластиков.
Дюрометр
Для измерения твердости по Шору используется твердомер. Обозначение метода испытаний — ASTM D2240, в то время как родственные методы включают аналогичные ISO 7619.
Таким образом, ASTM предусматривает, что метод испытаний фокусируется на проникновении индентора определенного типа, когда он вдавливается в выбранный материал при определенных условиях. В результате форма индентора и приложенная сила будут изменяться в зависимости от масштаба и испытания.
Измеритель твердости по Шору будет иметь иглу, установленную на пружине. Затем эту иглу помещают на материал перед приложением давления. После того, как датчик плотно прижат к материалу и игла проникнет как можно глубже, игла покажет твердость, которая будет соответствовать шкале твердости по Шору.
Итак, когда дело доходит до уплотнений, шкала твердости по Шору позволяет определить, какой материал следует использовать. Требуемая твердость определяется приложением.
Результаты измерения твердости по дюрометру по Шору — отличный способ измерить сопротивление ряда материалов. Несмотря на это, тест не используется для прогнозирования ряда других свойств, таких как прочность или устойчивость к царапинам, истиранию или износу, и поэтому, когда дело доходит до проектных спецификаций, не следует полагаться исключительно на него.
Таким образом, твердость уплотнения жизненно важна для проектировщиков гидравлических систем. Чем мягче уплотнение, тем легче оно растягивается, а это означает, что они проникают в мелкие дефекты поверхности, а также обеспечивают лучшее уплотнение на шероховатых поверхностях.
Это идеально подходит для систем с более низким давлением. Однако там, где давление выше, важна твердость уплотнения. Более твердое уплотнение будет иметь возможность противостоять истиранию и динамическому трению, а также противостоять выдавливанию зазора.
Следовательно, шкала твердости по Шору является обязательной, когда дело доходит до выбора правильного материала для области применения.
Руководство по шкале твердомера по Шору
Каучуковые материалы обладают целым рядом качеств, которые влияют на процесс уплотнения и его сложность. Существуют допуски, факторы окружающей среды, а также остаточная деформация при сжатии, но твердость также является важным компонентом.
Твердость измеряется дюрометром, который позволяет измерять твердость таких материалов, как полимеры, эластомеры и каучуки. Это свойство может оказаться трудным для определения, поскольку оно зависит от геометрии и требует тщательного тестирования.
Shore А
Шкала Шора А используется для измерения твердости материала. Следовательно, если материал имеет «0» по Шору А, это будет означать, что он мягкий и имеет гелеобразный вид, например, силикон. Однако любые жесткие эластомеры часто оказываются на другом конце шкалы, поэтому их рейтинг составляет около 90-95 А.
Полиуретаны часто используются в диапазоне твердости 80-95A, поскольку они обладают правильным сочетанием механических свойств. В результате они могут сгибаться и поглощать любые удары, выдерживая давление и сохраняя форму. Поэтому они идеально подходят для таких применений, как амортизаторы.
Shore D
Обычно эта шкала используется для пластмасс. Те материалы, которые имеют твердость выше 65D, будут полностью жесткими и не будут иметь гибкости или поверхностного изгиба, которые обычно наблюдаются с оценками по шкале А.
Эти более твердые материалы имеют более высокий уровень сопротивления изгибу, и это может означать, что они подходят для применений, которые включают защиту от ударов или замену металла. В результате они обычно используются в механических изделиях, которые могут включать зубчатые колеса, ролики и колеса.
Итак, шкала твердомера — это способ измерения твердости резинового материала. Приведенный ниже список даст вам представление о различных твердостях и о том, где их можно найти. В целом, большинство резиновых материалов подпадают под шкалу Шора A.
Однако при различных применениях и требованиях твердость материала может изменяться и измеряться на другом конце шкалы. Приведенный ниже список даст вам представление об общих материалах, которые активно измеряются с помощью шкалы Шора.
- Shore 20A — резинка
- Shore 40A — Ластик
- Shore 60A — Протектор автомобильных шин
- Shore 70A * — подошва беговой обуви
- Shore 80A — кожаный ремень
- Shore 100A — Кастор
Полиуретан. История создания. Исследования. Характеристика. — DRIVE2
ПОЛИУРЕТАНЫ – это целый класс синтетических эластомеров с программируемыми свойствами, значительно различающихся по своим потребительским свойствам. Полиуретаны – это эластичные полимеры, которые отличаются химическим составом и строением, но обязательно содержат уретановые группы –NHCOO–, от которых и получили своё название. Первоначально полиуретаны как коммерческий продукт появились в США и Германии в 30-е годы XX века, перед началом Второй мировой войны, и были предназначены для замены дорогостоящих натуральных каучуковых резин, а также пробки и даже стали использоваться в военной промышленности. Создателем первого полиуретана считается всемирно известный ученый Байер (Германия), который совместно со своими сотрудниками синтезировал первые полиуретановые эластомеры. Уже в 1944 году в Германии, а в 1957 году и в США началось промышленное производство полиуретанов на основе сложных полиэфиров. С тех пор полиуретаны навсегда заняли свою нишу в промышленности как резиновытесняющая продукция. В СССР исследования в этом направлении были начаты только в 60-х годах и велись в нескольких НИИ при Академии Наук СССР.
После многолетних исследований было создано множество марок полиуретанов, значительно различающихся по своим характеристикам, возможностям и сферам применения.
На настоящее время можно уверенно сказать, что современный полиуретан может успешно заменять как резины различных марок, каучуки, пластики так и металл.
Одной из главных характерных особенностей полиуретанов является широкий диапазон твердости получающихся изделий (от 40 до 98 единиц по Шору, шкала А). Так, полиуретан твёрдостью 40 единиц по Шору будет мягким и эластичным, а твердостью 98 единиц – твёрдым как сталь.
Полиуретановые изделия имеют отличные механические характеристики – высокую абразивную стойкость (в 3-5 раз выше, чем у резины), эластичность (выдерживают растяжение до 1000%), прочность (в 20-25 раз превышает прочность резины), высокое сопротивление разрывам и многократным деформациям, прекрасную адгезию к металлам (прочность связи полиуретан-металл значительно выше, чем в аналогичных резинометаллических соединениях), вибростойкость и упругость при низких температурах, высокую стойкость к значительным неравномерным нагрузкам (до 105 МПа).
Полиуретаны мало подвержены старению, имеют низкую температуру стеклования. Они характеризуются стойкостью к агрессивным средам, в том числе, к минеральным маслам, бензину, щелочам, кислотам, к большинству органических растворителей, к озону и ультрафиолетовым лучам, к морской воде. Полиуретаны обладают высокими диэлектрическими свойствами.
Там, где присутствуют большие знакопеременные механические нагрузки, большие диапазоны рабочей температуры (рабочая температура для большинства полиуретанов от –60°C до +80°C), полиуретаны обладают неоспоримыми преимуществами перед аналогичными изделиями на основе резин, пластиков и даже металлов. Так, полиуретановые валы применяют в линиях по производству холоднокатаной стали, а литьевой полиуретан используют для изготовления форм для штамповки из металла.
Для получения изделий из полиуретана применяется широкий спектр технологических методов: экструзия, прессование, литьё в открытые формы. Широкое применение в промышленности получили изделия из литьевого полиуретана. Литьевым способом можно изготавливать как крупногабаритные изделия, так и изделия средних и малых размеров.
Это могут быть и шины для внутризаводского транспорта (надежность таких шин в 6-7 раз больше, чем шин из углеводородных каучуков), и листовые элементы (от тонких пленок до массивных полиуретановых пластин; опорные, демпфирующие элементы различного оборудования, уплотнительные кольца, манжеты и втулки; покрытия металлических валов, колес и роликов; детали устройств для транспортирования абразивного шлама, флотационных установок и гидроциклонов, применяемых в горнодобывающей промышленности. Литьевые полиуретаны используют также при изготовлении приводных ремней для ткацких машин, конвейерных лент, разнообразных уплотнительных деталей, деталей станков и машин, валиков для текстильной и бумажной промышленности, уплотнений гидравлических устройств и масляно-пневматических амортизаторов железнодорожного транспорта. Полиуретаны широко применяются в автомобилестроении. Из них изготавливают подшипники скольжения рулевого механизма, элементы подвески автомобилей, вкладыши рулевых тяг, самосмазывающиеся уплотнения, бензостойкие клапаны и маслостойкие детали.
И, напоследок, хотелось бы сделать несколько замечаний относительно качества и стоимости полиуретанов. В продаже имеются различные полиуретаны, которые существенно отличаются сферами применения, качеством, и ценой.
Каждая марка полиуретана имеет свою сферу применения, и правильно определить, какой полиуретан нужно использовать в каждом отдельном случае, может только опытный специалист. При этом на отечественном рынке встречаются изделия из дешевого полиуретана, произведенного по устаревшим технологиям и несоответствующего современным требованиям и стандартам.
Хороший, современный полиуретан — это достаточно дорогой материал, и он будет работать с неизменными физическими свойствами существенно дольше, чем дешевые аналоги.
Цвет
Собственно полиуретан – практически бесцветен, либо имеет незначительную окраску пастельных оттенков.
Окраска полиуретана производится путём добавления специальных пигментов разных цветов и при производстве автозапчастей имеет в основном коммерческую цель, а именно — различие производителей.
При этом один и тот же производитель может использовать несколько цветов для удобства различия изделий или партий изделий, выполненных из материала с разными свойствами.
Твердость
Одной из главных характерных особенностей полиуретанов является широкий диапазон твердости получаемых изделий.
Их свойства варьируются от высокоэластичных мягких резин (от 15 единиц по Шору, шкала А) до жёстких пластиков (97 единиц по Шору, шкала D).
Причем данный параметр является программируемым, то есть можно спроектировать и затем получить изделие с наиболее подходящей твердостью, в зависимости от назначения и сферы применения изделий
- Цвет: оранжевый Твердость: 72Цвет: зеленый Твердость: 80Цвет: синий Твердость: 87Таким образом мы обозначаем 3 диапазона твердости используемого материала:72 – от 67 до 75 единиц по Шору, шкала А80 – от 75 до 83 единиц по Шору, шкала А
- 87 – от 83 до 91 единиц по Шору, шкала А
- Помимо этого при изготовлении индивидуальных заказов мы используем еще два типа твердости: 65 и 98.
Что такое твердость по Шору полиуретана?
Твердость – это способность оказывать сопротивление внедрению в поверхностные слои другого более упругого тела – индентора. Чтобы выразить эту величину в числовых значениях, необходимо было создать шкалу твердости.
Над этим вопросом работало немало ученых. В итоге было создано около десяти универсальных шкал. Каждая имеет свои особенности, предназначена для определенных материалов, выражается в собственных значениях.
Одна из них – шкала Шора.
Измерение твердости методом Шора
Но при этом показатели, получаемые с помощью прибора Шора, имеют высокое практическое значение. Их использование широко распространено в различных отраслях. К примеру, автомобилистов интересует твердость по Шору резины, используемой для изготовления покрышек. Оптимальные показатели варьируются от 50 до 75. Чем мягче резина, тем лучше она сцепляется с дорогой. Однако чрезмерно мягкие образцы имеют малый срок службы, так как быстро истираются. А еще слишком мягкие шины больше шумят. Учитывая условия эксплуатации, можно подобрать подходящие по твердости шины, используя число Шора.
К сожалению, не каждый производитель покрышек указывает твердость, хотя определить ее совсем не сложно. Наличие отметки говорит об ответственном подходе к производству и отличных показателях качества.
Метод больше всего подходит для достаточно мягких материалов. Измерять твердость полиуретана по Шору удобно и быстро.
Как измеряется твердость полиуретана по Шору
Определение твердости дюрометром
Существует несколько шкал твердости. Чаще всего применяются A и D. Разные шкалы необходимы для большей точности, ведь измерения проводятся для различных материалов. Шкала A оптимальна для мягких, а D подходит для более упругих.
Также использование этого метода требует учета условий окружающей среды. Перед тем, как определить твердость изделий из полиуретана, важно отметить влажность среды, температуру, наличие прямого солнечного излучения. Для истинных показателей следуют исключить факторы, искажающие результаты. Помочь в этом могут стандарты ISO.
Также существуют особые требования к виду образца для испытаний. Толщина его должна превышать 6 мм. Ширина же должна быть такой, чтобы до каждого из краев при измерении оставалось не менее 12 мм. Образец должен быть гладким, так как шероховатая текстура приводит к получению искаженных результатов.
Метод определения твердости
Чтобы определить твердость материала, дюрометр устанавливается вертикально, от носика индентора до любого из краев должно оставаться не меньше 1,2 см. Опорная панель быстро, но без толчка прижимается к поверхности образца. При этом необходимо сохранять параллель между плоскостями. Давление может оказываться с помощью специального груза или же ручным жимом.
При мгновенных измерениях показатели снимают через 1 секунду. Но чаще выдерживают интервал в 15 секунд. Для большей точности измерения проводятся пять раз на различных участках образца. Из полученных значений высчитывается среднее арифметическое. Результат может быть от нуля до ста. Это и есть показатель твердости полиуретана по таблице Шора.
Где применяются показатели твердости по Шору
Области применения показателей, полученных методом Альберта Шора, разнообразны. Так, художники, выбирая ластики, отдадут предпочтение изделиям с маркировкой 20, а не 50. Для творчества больше подходят мягкие резинки, позволяющие деликатно поправить рисунок или растушевать карандаш. А вот в школе, офисе актуальнее резинки более упругие. Там цель – бесследно стереть недочеты.
Важны показатели упругости у герметика. Так, в случае, если его придется вскрывать, например, из-за того, что он потемнел, потрескался, более низкие показатели твердости окажутся выгоднее. Мягкий герметик удобнее демонтировать. Оптимальные показатели 10-25. Большие величины говорят о низком качестве герметика.
Твердость покрышек для велосипедов, конечно, должна быть ниже, чем для автомобильных колес. Но все же минимальные показатели около 30. А вот для скейтбордов необходимы твердые колеса. Минимальный порог – 75, а если нужны жесткие колеса, то отметка должна быть в районе 95, что схоже с требованиями к твердости шин вилочных погрузчиков.
Даже выбирая каски для рабочих строительной площадки, важно учитывать показатели твердости. Минимальные показатели – 75 единиц. Использовать защитные головные уборы из более мягкого пластика, с показателями 40-60, опасно для жизни и здоровья.
Твердость каких материалов измеряется c помощью шкалы Шора
Показатели твердости по этому методу являются государственными стандартами для таких материалов, как резина, каучук, эбонит, силикон, пластик, полиуретан. Впервые подобные нормы были утверждены для резины. Стандарт появился еще в 1975 году, после чего неоднократно корректировался.
Измерять методом Шора можно и твердость металлических изделий. Но технология при этом немного другая. При измерении твердости заведомо жестких материалов отслеживают не глубину погружения индентора, а высоту отскока носика. Для показателей, получаемых методом отскока, также есть отдельная шкала. Но в промышленности чаще применяются другие более точные способы определения.
Несмотря на это, места и ситуации, где используется метод Шора, очень разнообразны и порой неожиданны.
Так, на показатели твердости обращают внимание медики, когда подбирают специальные резиновые бинты для фиксации шин. Последние необходимы при оказании помощи после травмы костей.
Слишком мягкие бинты не могут достаточно качественно фиксировать шину, а слишком жесткие могут пережать сосуды и нарушить кровоток.
Таким образом, метод, изобретенный американским промышленником еще в прошлом веке, до сих пор актуален во многих областях благодаря объективности и доступности применения.
Что такое твердость полиуретана по шору?
Термин «твердость по шору» носит имя изобретателя способа, который широко используется для определения твердости полимеров, – Альберта Ф. Шора. Шор также разработал шкалы твердости и прибор для ее измерения – дюрометр.
Дюрометр применяется для определения твердости материала методом вдавливания, который показывает степень сопротивления полимера при попытке внедрить в него более твердое тело, в качестве которого выступает стержень из закаленной стали. Чем эластичнее полиуретан, тем меньше его твердость.
Несмотря на то, что данному методу измерения твердости уже почти 100 лет и у него есть определенные недостатки, он до сих пор актуален по причине своей простоты, оперативности замеров и того, что использовать дюрометр можно с изделиями разных форм и размеров.
Шкалы твердости по шору
Так что же все-таки означают фразы «твердость по шору A80» или «твердость по шору 60 по шкале D»? Цифровые показатели – это условные обозначения по определенной шкале. Наиболее распространенными шкалами, предложенными Альбертом Шором, являются A и D.
Шкала A предназначена для более мягких материалов, а D – для более твердых. При этом значения по разным шкалам не совпадают друг с другом. К примеру, для полиуретана марки Adipol твердость 95 по шкале A соответствует твердости 51 по шкале D.
Это следует помнить при подборе изделия из Адипола или других эластомеров.
Стоит также отметить, что шкалы A и D – далеко не единственные из существующих, равно как и рассматриваемый нами метод измерения твердости путем вдавливания не является единственным. Однако он наиболее популярен и соответствует международному стандарту ISO 868 и некоторым другим национальным стандартам.
Твердость и плотность – не одно и то же
Итак, из всего вышесказанного очевидно, что приравнивать твердость полимера к его плотности неправильно. Средняя плотность материала определяется отношением его массы и занимаемого объема.
Плотностью могут обладать как твердые, так и жидкие или газообразные вещества, тогда как характеристика твердости относится только к твердым телам, которые могут быть очень эластичными, но не вязкими и не жидкими.
При этом плотность и твердость обычно все же связаны между собой. Например, плотность Адипола с твердостью A70 составляет 1,15 Мг/м3, тогда как для твердости A98 этот показатель уже выше: 1,19 Мг/м3.
Влияние твердости на характеристики полиуретана
Важно знать, что какой-то прямой зависимости между твердостью по шору и фундаментальными свойствами полиуретана нет.
Это объясняется тем, что метод вдавливания, по сути, является эмпирическим, и его результаты зависят от условий, в которых проводятся измерения.
Однако за счет стандартизации шкал и общепринятого порядка проведения опыта метод позволяет получить определенную информацию о качествах материала.
В частности для Адипола с увеличением твердости по шору увеличиваются и другие характерные показатели, такие как предел прочности, степень сопротивления разрыву и т.д.
Компания STAMO предлагает изделия из полиуретана марки Adipol, отличающиеся друг от друга как твердостью, так и иными свойствами, и предназначенные для решения различных задач.
Загрузка...
