image107

108

4. Badanie podstawowych właściwości mechanicznych

twardości można przewidzieć zachowanie się wielu wyrobów, np. wykładzin podłogowych obciążonych meblami, uszczelek lub izolacji w budownictwie, podkładek pod śrubami lub nakrętkami, współpracujących części maszyn, np. kół zębatych, narażonych na lokalne naciski.

Twardość materiałów miękkich, gum, plastyfikatów PVC, poliuretanów w znacznym stopniu zależy od temperatury, a więc oprócz jednoznacznego podania sposobu pomiaru twardości konieczne jest też podawanie temperatury.

r

4.8. Ścieralność tworzyw sztucznych

4.8.1. Pojęcia podstawowe

Zużyciem ściernym nazywa się odrywanie tworzywa z dwu stykających i przesuwających się względem siebie powierzchni, spowodowane występującymi nierównościami lub obecnością twardych cząsteczek obcego materiału. Ten sam układ dwu tworzyw trących może dawać zupełnie inny obraz ścierania w zależności od prędkości przesuwu powierzchni trących, temperatury, sposobu usuwania tworzywa ścieranego, występujących równocześnie drgań itp.

Dla danego przypadku tarcia określonego szczegółowymi warunkami, współczynnik tarcia (zużycie właściwe) przez tarcie określa niemianowana wartość

(4.37)

h _ m ~L~ pSL

gdzie: h - ubytek grubości próbki, L - droga ścierania, m - ubytek masy próbki, p - gęstość, S - pole powierzchni ciernej.

W zależności od typu aparatu pomiarowego powyższy ogólny wzór musi być modyfikowany, lecz dane wstawiane w miejsce występujących w nim zmiennych są z reguły proporcjonalne (np. zamiast drogi ścierania L wstawia się czas próby t lub w miejsce masy m objętość v).

W celu porównania różnych tworzyw przy użyciu współczynnika V konieczne jest wykonanie każdorazowo pomiaru w tych samych warunkach. Poniżej zestawiono współczynniki zużycia na papierze ściernym i na siatce stalowej.

Tworzywo	Na papierze ściernym	Na siatce stalowej
Poliamid 6	10	0,03
Poliamid 6,8	16-40	0,012-0,33
Polietylen o małej gęstości	28	0,7
Polietylen o dużej gęstości	43	0,54
Polistyren	51	42
Poliwęglan	78	1,4

Tworzywo    Na papierze ściernym Na siatce stalowej

Teflon 4	92	0,46
Poli(metakrylan metylu)	100	1,0
Teflon 3	110	0,65
Rezotekst (wzdłuż włókien)	200	0,17
Rezotekst (prostopadle do włókien)	68	0,14
Rezit fenolowo-formaldehydowy	157	0,35
Wulkanizowany kauczuk nitrylowy SKN 26	48	0,7
Żywica epoksydowa Epidian 5	202	0,21
Ebonit	73	0,02
Drewno sosnowe (wzdłuż włókien)	310	31,0
Drewno sosnowe (w poprzek włókien)	460	40
Stal St 7	4	—

Powyższe dane zgodne z normą [31] ilustrują, do jak zaskakujących wniosków można dochodzić, porównując ścieralność na różnych podłożach: rezotekst wykazuje na papierze ściernym dwukrotnie większą ścieralność w porównaniu z poli(metakrylanem metylu), natomiast na siatce stalowej około pięciokrotnie mniejszą.

4.8.2. Metody badań

Metoda Schoppera. Aparat Schoppera [30] nadaje się do wszystkich tworzyw sztucznych, a nawet do oceny tworzyw gumopodobnych (rys. 4.43). Aparat wymaga arkuszy papieru ściernego Nr 60, korundowego, o wymiarach 50x50 cm. Papier mocuje się na walcu obracającym się z prędkością 40 obr/min. Jako wzorzec ścieralności stosuje się specjalnie zwulkanizowaną gumę o składzie podanym w normie i o twardości 66°IRHD. Wymieniony powyżej papier powinien ścierać 0,2 g gumy, praktycznie ściera 0,18-0,22 g. Guma nadaje się do pomiaru, jeśli uwzględni się odpowiedni współczynnik intensywności rj, czyli stosunek znalezionej ścieralności wzorca do 0,2. Próbki tworzywa w postaci walca o średnicy 10 mm i wysokości 10 mm są dociskane jedną z podstaw do papieru ściernego za pomocą obciążenia 10 N. Śruba pociągowa przesuwa uchwyt próbki z równomierną prędkością wzdłuż walca tak, aby próbka posuwała się cały czas po świeżym papierze. Przy każdym obrocie mechanizm podnosi próbkę, gdy mija złącze mocujące papier, i automatycznie unosi próbkę znad papieru po przebyciu 40 m drogi tarcia.

Wykonanie pomiaru. Próbki należy zważyć z dokładnością do 0,001 g. Trzeba też zmierzyć gęstość badanego materiału w g/cm³. Próbkę umieszcza się w uchwycie i śrubą mikrometryczną reguluje tak, by wystawała 2 mm z uchwytu. W przypadku tworzyw o dużej ścieralności można zastosować odpowiednią