خواص مکانیکی پلاستیک| سختی
سختی پلیمر و پلاستیکها از جمله شاخصهایی است که باید به خوبی درک شود. سختی به زبان بیان ساده به مقاومت یک جسم در برابر نفوذ جسم سخت تر در آن است. اما از نظر علمی و دقیق شاخص سختی پلاستیک با استانداردهای دقیقی اندازه گیری میشود. که در این مقاله به آن پرداخته شده است. باید توجه داشت سختی با مقاومت ضربه متفاومت است به طور مثال شیشه جسمی سخت است اما به راحتی شکسته میشود در مقابل پلاستیک پلی کربنات که به عنوان شیشه عینک استفاده میشود، سخت است و در مقابل میزان مقاومت ضربه (چقرمگی) بالایی نیز برخوردار است.
روش سنجش میزان سختی پلیمرها:
برای سنجش سختی از یک سوزن یا جسم نفوذ کننده استفاده شده که شکل آن بر اساس نوع ماده و استاندارد مربوطه متفاوت است. مثلا در فلزات و پلاستیک سخت از شکل هرمی استفاده شده و در لاستیک و پلاستیک نرم از شکل کروی استفاده میشود. سپس بر اساس میزان نیرو اعمال شده و زمان اعمل نیرو سختی اندازه گیری میشود. در مورد فلزات میزان فرورفتگی پس از اعمال نیرو معیار بوده و برای لاستیکها میزان فرورفتگی در هنگام اعمال نیرو معیار است. در مورد پلاستیکها با توجه با ماهیت پلاستیک میتواند هر دو روش معیار باشد. به طور کلی سنجش میزان سختی با سه رویکرد زیر قابل اندازه گیری است.
اعمال یک نیروی ثابت و اندازه گیری فرورفتگی حاصل
-سنجش نیروی لازم جهت ایجاد یک فرورفتگی مشخص و ثابت
-استفاده از یک فنر، که نتیجه آن تغییر نیرو با عمق نفوذ خواهد بود
دو مقیاس مطرح برای سنجش سختی پلاستیک مقیاس Shore و Rockwell میباشد.
شاخص Rockwell برای تعیین سختی پلیمر و پلاستیک
سختی راکول (E Rockwell ، Rockwell M & Rockwell R) معمولا برای مواد سخت تر از قبیل فولاد، پلی کربنات، پلی استایرن، پلی متاکریلات و استال انتخاب می شود که در آن خزش پلیمر اثر کمتری بر روی نتیجه دارد.
در مورد سختی راکول، یک نمونه از ضخامت حداقل 4/1 اینچ (6.35 میلی متر) توسط یک توپ فولادی سخت دندانه گذاری شده است. اول، پیش بارگذاری کوچک اعمال می شود و دستگاه صفر می شود، سپس یک بار بزرگتر اعمال می شود و حذف می شود. پس از یک مدت کوتاه با پیش بارگذاری هنوز اعمال می شود، باقی مانده دندانه گذاری از مقیاس خوانده شده است.
شاخص Shore برای تعیین سختی پلیمر و پلاستیک
در حالی که دورومتر SHORE اغلب برای مواد نرم تر مانند پلیمرهای نرم ، الاستومرها و رابر ها مورد استفاده قرار میگیرد.
در مورد سختی SHORE، یک سوزن در برابر لاستیک یا پلاستیکی قرار می گیرد و فشار اعمال می شود. پس از سوزن تا آنجا که ممکن است نفوذ کرده باشد، عمق دندانه سوزن که متناسب با سختی پلاستیک / لاستیک است اندازه گیری می شود.
عمق دندانه نه تنها به سختی مواد بستگی دارد، بلکه در خواص ویسکو الاستیک، شکل دندانه و مدت زمان آزمایش نیز بستگی دارد.
برای اندازه گیری سختی مواد مختلف چند مقیاس سختی Shore وجود دارد که معروف ترین آن مقیاس A و D میباشند.
Shore A عمدتا برای لاستیک، ژلها، و برخی پلاستیکهای نیمه سخت مورد استفاده قرار گرفته وشاخص Shore D برای پلاستیک نیمه سخت و سخت مورد استفاده قرار میگیرد.
. برخی از پلاستیک های نیمه سخت نیز می توانند در انتهای مقیاس بالا Shore A اندازه گیری شوند. مقیاس سختی SHORE D سختی پلاستیک نیمه سخت و پلاستیک سخت را اندازه گیری می کند
نوع پلاستیک |
میزان سختی
|
پلاستیک ABS گرید اکستروژن |
R75-115
|
آلیاژ ABS/PVC |
R100-106 D-73 |
آلیاژ ABS/PC |
R115-119
|
آلیاژ ABS با پلی آمید |
R93-105
|
گرید تزریقی ABS مقاوم در برار حرارت |
R100-115
|
گرید تزریقی ABS مقاومت متوسط در برابر ضربه |
R102-115
|
گرید تزریقی ABS با مقاومت ضربه بالا |
R85-106
|
گرید شفاف ABS |
R94
|
پلاستیک ABS پرشده با 20 درصد الیاف شیشه |
M85-98, R107
|
پلاستیک ABS پرشده با 30 درصد الیاف شیشه |
M75-85
|
پلاستیک ABS پرشده با 40 درصد الیاف شیشه بلند |
M90-100
|
میزان سختی انواع پلی متیل متاآکریلات یا آکریلیک
نوع پلاستیک |
میزان سختی |
ورق آکریلیک |
M80-102
|
ورق آکریلیک پوشش داده شده |
: M105
|
گرید اکستروژن پلی کربنات/آکریلیک |
M46-49
|
گرید اکستروژن آکریلیک |
M68-105
|
کو پلیمر اکریلیک با استارین |
M80-85
|
آکریلیک اصلاح ضربه شده |
M35-78
|
آکریلیک مقاوم به حرارت |
: M94-100
|
نوع پلی آمید |
میزان سختی |
پلی آمید6 |
M100-105
|
پلی آمید6 پر شده با15درصد الیاف شیشه |
M92M74d
|
پلی آمید6 پر شده با 15 درصد الیفا شیشه |
M95M83
|
پلی آمید6 پرشده با 30 تا 35 درصد الیاف شیشه |
M93-96; M78
|
پلی آمید اصلاح ضربه شده |
|
پلی آمید اصلاح ضربه شده با 33 درصد الیاف شیشه |
- |
پلی آمید66 |
M83-105 |
پلی آمید66 با 15 درصد الیاف شیشه |
M97 ; M87
|
پلی آمید66 با 30 تا 33 درصد الیاف شیشه |
R101-119; M101-102 ; M96
|
پلی آمید با 50 درصد الیاف شیشه |
M102 ; M98d
|
پلی آمید اصلاح ضربه شده |
R113;R114
|
پلی آمید اصلاح ضربه شده با 15 تا33 درصد الیفا شیشه |
Rockwell: R107 R115
|
میزان سختی انواع پلی کربنات
نوع پلی کربنات |
میزان سخت |
پلی کربنات با ویسکوزیته بالا |
: M70-M75
|
پلی کربنات با ویسکوزیته پایین |
M70-M75
|
پلی کربنات پر شده با 10 درصد الیفا شیشه |
M62-75; R118-122
|
پلی کربنات پر شده با 20 تا 30 درصد الیاف شیشه |
M85-95
|
پلی کربنات پر شده با 50 درصد الیاف بلند شیشه |
|
کوپلیمر پلی کربنات با پلی استایرن |
M74-92
|
میزان سختی انواع پلی استر
پلاستیک PBT پرنشده |
M68-78
|
پلاستیک PBT با 30 درصد الیاف شیشه |
M90
|
پلاستیک PBT با 40 درصد الیاف شیشه |
|
پلاستیک PBT با 60 درصد الیاف شیشه |
|
پلی بوتیلن ترفتالات اصلاح ضربه شده |
|
پلی اتیلن ترفتالات پر نشده |
M94-101; R111
|
پلی اتیلن ترفتالات پر شده با 15 درصد الیاف شیشه |
: R121
|
پلی اتیلن ترفتالات پر شده با30 درصد الیاف شیشه |
M90; M100
|
پلی اتیلن ترفتالات پرشده با 40 تا 45درصد الیاف شیشه |
R118; R119
|
مقایسه میزان سختی انواع پلی اتیلن
پلی اتیلن شاخه دار شده |
D44-50 |
پلی اتیلن خطی |
D55-56 |
کوپلیمر اتیلن با وینیل استات |
D17-45 |
کوپلیمر اتیلن با ونیل استات |
D27-38 |
کوپلیمر اتیلن با متیل آکریلات |
|
پلی اتیلن HDPE |
D66-73 |
پلی اتیلن سنگین اصلاح شده با لاستیک |
D55-60 |
کوپلیمر پلی اتیلن سنگین با وزن مولکولی پایین تا متوسط |
D58-70 |
کوپلیمر پلی اتیلن سنگین با وزن مولکولی بالا |
D63-65 |
پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیا بالا |
R50 D61-63 |
پلی اتیلن سنگین با 30 درصد الیاف شیشه |
R75-90
|
پلی اتیلن کراس لینک شده |
D55-80 |
PEX گرید سیم و کابل |
D30-65 |
سختی انواع پلی پروپیلن
نوع پلی پروپیلن |
میزان سختی |
پلی پروپیلن کوپلیمر پر نشده |
R80-102
|
پلی پروپیلن هموپلمیر پر شده با 10 تا 40 درصد تالک |
R85-110
|
پلی پروپیلن هموپلیمر پر شده با 10 تا 40 درصد کربنات کلسیم |
R78-99
|
پلی پروپیلن هموپلیمر پر شده با10 تا 30درصد الیاف شیشه |
R92-115
|
پلی پروپیلن هموپلیمر پر شده با 10 تا50 درصد میکا |
R82-100 066-78 |
پلی پروپیلن هموپلیمر با 40 درصد الیاف شیشه |
R102-111
|
پلی پروپیلن هموپلیمر با 20 تا 30 درصد الیاف شیشه بلند |
R105-117
|
پلی پروپیلن هموپلیمر با 40 درصد الیاف شیشه بلند |
|
پلی پروپیلن هموپلیمر اصلاح ضربه شده با 40درصد میکا |
|
پلی پروپیلن کوپلیمر پر نشده |
R65-96 Shore D70-73 |
پلی پروپیلن کوپلیمر اصلاح ضربه شده |
R50-60 D45-55 |
پلی پروپیلن کوپلیمر با 10 تا 20 درصد الیاف شیشه |
R100-103
|
پلی پروپیلن کوپلیمر با 10 تا 40 درصد تالک |
R83-88
|
میزان سختی انواع پلی استایرن
پلی استایرن هموپلیمر با جریان متوسط تا بالا |
M60-75
|
پلی استایرن هموپلیمر با مقاومت حرارتی |
M75-84
|
پلی استایرن هموپلیمر با 20 درصد الیاف شیشه |
M80-95, R119 : |
پلی استایرن هموپلیمر ضد شعله با UL-V0 |
: R38-65
|
پلی استایرن مقاوم ضربه |
R50-82; L-60
|
میزان سختی انواع پلی وینیل کلراید
نوع پی وی سی |
میزان سختی |
پی وی سی سخت |
D65-85 |
پی وی سی نرم |
A50-100 |
پی وی سی نرم پر شده |
A50- 100 |
پی وی سی کلرینه شده یا CPVC |
R109-117 Shore/Barcol: 82-88 |
پلاستیک PVB |
A10-100
|
آلیاژ پی وی سی با آکریلیک |
R106-110
|