Zkouška tvrdosti polymerních kompozitů PEEK dle Rockwella

PEEK (polyetheretherketon) je vysoce výkonný kompozitní materiál vyrobený kombinací pryskyřice PEEK s výztužnými materiály, jako jsou uhlíková vlákna, skleněná vlákna a keramika. Materiály PEEK s vyšší tvrdostí mají lepší odolnost proti poškrábání a oděru, díky čemuž jsou vhodné pro výrobu otěruvzdorných dílů a součástí, které vyžadují vysoce pevnou oporu. Vysoká tvrdost PEEK mu umožňuje zachovat si svůj tvar beze změny i po mechanickém namáhání a dlouhodobém používání, což mu umožňuje široké využití v oblastech, jako je letecký a kosmický průmysl, automobilový průmysl a lékařská péče.

U materiálů PEEK je tvrdost důležitým ukazatelem schopnosti materiálu odolávat deformaci působením vnějších sil. Jeho tvrdost má rozhodující vliv na jejich výkon a použití. Tvrdost se obvykle měří podle Rockwella, zejména na stupnici HRR, která je vhodná pro středně tvrdé plasty. Zkouška je pohodlná a způsobuje jen malé poškození materiálu.

V Rockwellových standardech pro testování tvrdosti polymerních kompozitních materiálů Peek se široce používají stupnice R (HRR) a stupnice M (HRM), z nichž stupnice R je relativně běžněji používaná.

Pro většinu nevyztužených nebo málo vyztužených čistých materiálů Peek (např. obsah skleněných vláken ≤ 30 %) je obvykle preferovanou volbou stupnice R. Je to proto, že stupnice R je vhodná pro relativně měkké plasty, tvrdost čistých materiálů Peek se obvykle pohybuje od přibližně HRR110 do HRR120, což spadá do rozsahu měření stupnice R – což umožňuje přesné znázornění jejich hodnot tvrdosti. Data z této stupnice mají navíc v průmyslu větší univerzálnost při testování tvrdosti těchto materiálů.

U kompozitních materiálů Peek s vysokým obsahem výztuže (např. obsah skleněných/uhlíkových vláken ≥ 30 %) se často používá stupnice M kvůli jejich vyšší tvrdosti. Stupnice M aplikuje větší zkušební sílu, což může snížit vliv výztužných vláken na vtlačení a vést ke stabilnějším zkušebním datům.

Zkouška tvrdosti polymerních kompozitů PEEK dle Rockwella musí splňovat normy ASTM D785 nebo ISO 2039-2. Základní proces zahrnuje aplikaci specifického zatížení diamantovým vtlačovacím tělískem a výpočet hodnoty tvrdosti na základě hloubky vtlačení. Během testovacího procesu je třeba věnovat zvláštní pozornost kontrole přípravy vzorku a testovacímu prostředí, aby byla zajištěna přesnost výsledné hodnoty. Během testování je třeba dodržovat dva klíčové předpoklady:

1. Požadavky na vzorek: Tloušťka musí být ≥ 6 mm a drsnost povrchu (Ra) musí být ≤ 0,8 μm. Tím se zabrání zkreslení dat způsobenému nedostatečnou tloušťkou nebo nerovným povrchem.

2. Kontrola prostředí: Doporučuje se provádět testování v prostředí s teplotou 23 ± 2 ℃ a relativní vlhkostí 50 ± 5 %. Kolísání teploty může významně ovlivnit hodnoty tvrdosti polymerních materiálů, jako je Peek.

Různé normy mají mírně odlišná ustanovení pro zkušební postupy, takže níže uvedené základy, které je třeba dodržovat, musí být v reálném provozu jasně definovány.

Tvrdost některých vyztužených kompozitních materiálů PEEK může dokonce překročit HRC 50. Je nutné testovat jejich mechanické vlastnosti zkoumáním ukazatelů, jako je pevnost v tahu, pevnost v ohybu a rázová houževnatost. Standardizované testy by měly být prováděny v souladu s mezinárodními normami, jako jsou ISO a ASTM, aby byla zajištěna stabilita jejich kvality a výkonu a také aby byla zaručena bezpečnost a spolehlivost jejich použití v příslušných oblastech.