Kovuuden mittaaminen

Shore-kovuuden mittaaminen ISO 7619-1, ISO 868 ja ASTM D2240 mukaisesti onnistuu helposti kannettavalla kovuusmittarilla. Menetelmää käytetään laajasti laadunvalvonnassa, ja se kuuluu makrotason menetelmiin. Laboratoriokäytössä kovuusmittaria suositellaan käytettävän yhdessä telineen kanssa.

Koe mittaa painimen painumasyvyyttä materiaaliin. Paininta kuormitetaan määrätyt ominaisuudet omaavalla jousella. Testattavan materiaalin kovuus on sitä suurempi, mitä pienempi painumasyvyys on, sekä mitä kovempi kuormitus painimeen kohdistuu. Testauskuormitukset ovat 10 N Shore A:lle ja 50 N Shore D:lle.

Erilaisen muotoisille painimille ja ominaisuuksiltaan erilaisille painimen jousille on kehitetty lukuisia erilaisia Shore-asteikoita. Tunnetuimmat asteikot ovat Shore A ja D. Muita asteikoita, kuten Shore B, C, 0, 00, 000, ja D0 käytetään tietyissä käyttökohteissa. Käyttökohteet vaihtelevat pehmeistä elastomeereista (Shore A) kestomuoveihin (Shore D).

ZwickRoell tarjoaa Shore-kovuusmittareita analogisella tai digitaalisella näytöllä, sekä PC-liitäntämahdollisuuksilla.

Standardin ISO 2039-1 mukaista kuulatunkeumakovuutta käytetään laajasti eurooppalaisissa laboratorioissa. Pallomainen, halkaisijaltaan 5 mm painin painetaan muoviseen näytteeseen tasaisella kuormituksella. Kuormitettu painumasyvyys on kovuusarvon määräävä mittausarvo. Standardi määrittää testauskuormitukset niin, että painumasyvyys asettuu välille 0,15 mm – 0,35 mm.

Suuret kuormitukset ja syvät painumat mahdollistavat testaamisen suurella pinta-alalla, mikä auttaa tuottamaan tarkan keskimääräisen arvon. Tämä menetelmä soveltuu sekä täytettyjen että täyttämättömien muovien mittaamiseen.

ISO 2039-2 ja ASTM D785 määrittävät erilaisia Rockwell-kovuusasteikkoja muovien testaamiseen. Toisin kuin kuulatunkeumakovuudessa, jossa painumasyvyys mitataan kuormitettuna, Rockwell-menetelmissä painumasyvyys mitataan määrätyn esikuormituksen kanssa. Saatavilla on erilaisia Rockwell-asteikon mukaisia painimia.

Kovuusmittausmenetelmiä, joissa tallennetaan koko voima-painumiskäyttäytyminen, kutsutaan instrumentoiduiksi kovuusmittausmenetelmiksi.

Sen lisäksi että nämä menetelmät yhdistävät laajan tietoaineiston yhdeksi kovuusarvoksi, ne kykenevät tuottamaan tapahtumasta käyrän, joka antaa lisätietoa materiaalin ominaisuuksista. Instrumentoitu, tallennettu kovuusmittaus on perinteisen kovuusmittauksen laajennus.

Yleisesti ottaen instrumentoidut kovuusmittausmenetelmät soveltuvat niin nano-, mikro- kuin makrotasollekin. Painimet voivat olla erimuotoisia, esimerkiksi pyöreitä, kartiomaisia, nelisivuisen pyramidin muotoisia (Vickers), tai kolmisivuisen pyramidin muotoisia (Berkovic).

Alle mikronin kokoisia rakenteita omaavat materiaalit voidaan mitata mikrotason kovuusmittausmenetelmillä, joita voidaan käyttää muutamasta nanometristä yhteen mikrometriin. Täytetyt tai vahvistetut polymeerit ja polymeerisekoitukset mitataan makrotason menetelmillä, mikä tarkoittaa suurten kuormitusten käyttämistä. Tämä estää sen, että kuitujen tai täyteaineen matriisin käyttäytyminen dominoi kovuusarvoa, ja tuottaa liian laajasti hajallaan olevaa dataa.

Nämä menetelmät on standardoitu metalleille standardissa ISO 14577-1. Muovien vastaavasta ISO 19278 -standardista on olemassa alustava luonnos