ค่าความแข็งคือผลจากการวัดที่มีรูปแบบภายใต้เงื่อนไขของการใช้แรงและชนิดของหัวกดกระทำลงบนพื้นที่ผิงของวัสดุ ได้รับการบรรจุเข้าสู่ระบบมาตรวิทยาและมีความหลากหลายของระบบและ
หน่วยของการวัด ซึ่งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุเป็นสำคัญ ใช้เป็นตัวชี้บอกถึงคุณภาพของผลิตภัณฑ์และใช้เป็นเครื่องมือหลักในการควบคุมคุณภาพการผลิต จึงเกิดเป็นนิยามที่มาจากพื้นฐาน
การตรวจสอบที่หลากหลายในปัจจุบัน ซึ่งสามารถสรุปเป็นข้อกำหนดในทางฟิสิกส์ได้ดังนี้
- เป็นการต้านมานการเคลื่อนที่ของแรงกด หรือน้ำหนักที่กดลงโดยเครื่องมือ
- เป็นการดูดกลืนพลังงานภายใต้การอัดและการสะท้อนอันเนื่องมาจากความแข็งของวัสดุ
- เป็นการต้านทานการขูดขีด, ตัด หรือ เจาะ
- เป็นการต้านทานการทำให้เกิดรอย
เครื่องวัดความแข็งในปัจจุบันมีหลายชนิดข้นกับลักษณะการใช้งานและการเลือกชนิดที่ใช้ต้องมีความถูกต้องและเหมาะสม
กับระบบการวัดวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์เครื่องวัดความแข็งของยางชนิด เอ (Type A) เป็นเครื่องวัดวิเคราะห์อีกชนิดหนึ่งที่ใช้เป็นตัวชี้บอก
ค่าความแข็งทางด้านยาง ที่ใช้เป็นมาตรฐานในปัจจุบันและได้รับการผลิตตามมาตรฐาน ASTM D 2240 , JIS K 6253 กับมาตรฐาน
JIS K 6301 ซึ่งในข้อกำหนดที่เป็นมาตรฐานสากลเครื่องวัดความแข็งชนิดเดียวกันจะต้องแสดงหรือพิสูจน์ให้เห็นว่ามีความสอดคล้อง
ของค่าบ่งชี้ และเป็นไปตามข้อกำหนดของคุณลักษณะเฉพาะของเครื่องมือชนิดนั้นๆ ซึ่งเครื่องวัดความแข็งของยางชนิด เอ แสงให้เห็นดังภาพ
ภาพที่ 1 : แสดงคุณลักษณะหัวกดเครื่องวัดความแข็งของยางชนิด เอ
ชนิด |
การใช้/วัสดุ |
มาตรฐาน |
แรงสปริง นิวตัน (กรัม) ความแข็ง 0-100 |
ขนาดของหัวกด (มม.) ขนาด/ความสูง |
A |
สำหรับยางทั่วไป/วัสดุที่มีความยืดหยุ่น |
ASTM D 2240 JIS K 6253 |
0.550-8.050 N (56.1-821.1 gf) |
ทรงรูปกรวยปลายตัด เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.79 มม. , ทำมุม 35 องศา / 2.50 +/-0.04 |
A |
สำหรับยางทั่วไป/วัสดุที่มีความยืดหยุ่น |
JIS K 6301 |
0.539-8.379 N (55-855 gf) |
ทรงรูปกรวยปลายตัด เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.79 มม. , ทำมุม 35 องศา / 2.50 +/-0.04 |
ตารางที่ 1 : แสดงคุณสมบัติเครื่องวัดความแข็งชนิด เอ
และถ้าได้พิจารณาคุณสมบัติในตารางที่ 1 จะเห็นได้ว่ามีสิ่งที่แตกต่างกันของมาตรฐานการผลิต คือ แรงของสปริงจะมีผลทำให้ค่าบ่งชี้แตกต่างกันไปด้วย
สามารถแสดงให้เห็นได้ด้วยสมการ
ASTM D 2240 , JIS K 6253 , แรง (นิวตัน) = 0.550+0.075 Hx JIS K 6301 , แรง (นิวตัน) = 0.539+0.0784 Hx
Hx คือค่าความแข็งของยางชนิด เอ เมื่อแทนค่า ค่าความแข็งลงในสูตรการคำนวณสามารถแสดงความแตกต่างของแรงให้เห็นได้ตามตารางที่ 2
ค่าความแข็ง (0-100) |
ASTM D 2240 และ JIS K 6253 แรง (นิวตัน) |
JIS K 6301 แรง (นิวตัน) |
0 |
0.550 |
0.539 |
10 |
1.300 |
1.323 |
20 |
2.050 |
2.107 |
30 |
2.800 |
2.945 |
40 |
3.550 |
3.675 |
50 |
4.300 |
4.459 |
60 |
5.050 |
5.243 |
70 |
5.800 |
6.027 |
80 |
6.550 |
6.811 |
90 |
7.300 |
7.595 |
100 |
8.050 |
8.379 |
ตารางที่ 2 : เปรียบเทียบค่าของแรงที่มีความแข็งเดียวกันระหว่างมาตรฐาน ASTM D 2240 , JIS K 6253 กับ JIS K 6301
ถึงแม้ว่าในปัจจุบันมาตรฐาน JIS K 6301 จะได้รับการปรับปรุงแก้ไขใหม่ในเดือนสิงหาคมปี ค.ศ.1998 หลังจากมีการประชุมร่วมกันของคณะทำงาน แต่ยังคงมีเครื่องมือวัดที่ผลิตตามาตรฐานนี้อยู่และผลของการวัดค่าความแข็งจะถูกใช้เพื่อการคาดคะเนและใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงข้อตกลงของมาตรฐาน
ทั้ง 2 ฝ่าย ดังนั้นการเลือกที่จะซื้อเครื่องมือเพื่อการใช้งานต้องพิจารณาถึงมาตรฐานการผลิตของเครื่องมือ, รุ่นที่ผลิตแล้วจะต้องพิจารณาถึงความถูกต้องเป็นสำคัญ
ยังคงมีหลายๆ หน่วยงานของโรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้เครื่องมือวัดความแข็งของยางชนิด เอ ๙งได้รับการผลิตตามมาตรฐาน JIS K 6301 หรืออาจมีเครื่องที่ผลิตตามมาตรฐานทั้ง 2 ระบบแล้วเข้าใจว่าค่าความแข็งของเครื่องเป็นค่าเดียวกันกับมาตรฐาน ASTM D 2240 หรือ JIS K 6253 เพราะเป็นเครื่องที่มีรูปแบบลักษระเหมือนกันและยังแสดงชนิดของการวัดเหมือนกันอีกด้วย จากความแตกต่างของแรงสปริงในแต่ละมาตรฐานสามารถแสดงการเปรียบเทียบค่าความถูกต้องของค่ามาตรฐานที่ใช้ในปัจจุบันตามตารางที่ 3
มาตรฐานที่ใช้ในปัจจุบัน ASTM D 2240 , JIS K 6253 (ค่าความแข็ง) |
มาตรฐาน JIS K 6301 (ค่าความแข็ง) |
10.0 |
9.8 |
20.0 |
19.5 |
30.0 |
28.5 |
40.0 |
38.6 |
50.0 |
48.2 |
60.0 |
57.8 |
70.0 |
67.4 |
80.0 |
76.9 |
90.0 |
86.5 |
100.0 |
96.1 |
ตารางที่ 2 : เปรียบเทียบความแข็งระหว่าง ASTM D 2240 , JIS K 6253 และมาตรฐาน JIS K 6301 ที่แรงสปริงเดียวกัน
จากค่าความแข็งที่แสดงให้เห็นในตารางที่ 3 จะเห็นได้ว่า เมื่อนำเครื่องวัดความแข็งที่ผลิตตามมาตรฐาน JIS K 6301 มาใช้งานค่าที่วัดได้จะต่ำกว่าค่าความเป็นจริงเมื่อเทียบกับมาตรฐาน ASTM D 2240 , JIS K 6253 และจะทำให้ค่าเบี่ยงเบนมากขึ้นเมื่อค่าของการวัดสูงขึ้น ดังนั้นการเลือกซื้อเพื่อการใช้งานควรพิจารณาถึงมาตรฐานการผลิตเป็นสำคัญแล้วควรศึกษาถึงคู่มือรายละเอียดของการใช้งานเพื่อให้แน่ใจได้ว่าเครื่องมือที่
ได้จัดซื้อนั้นถูกต้องและเหมาะสมตามจุดประสงค์ของการใช้งาน
ที่มา : คัดลอกบางส่วนของเนื้อหามาจากสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย ( ประวิทย์ จงนิมิตรสถาพร)