La Dureza en los Plásticos

Black Scratched Plastic TextureLa dureza es la medida de la resistencia de un material plástico a la compresión e indentación. Como se suele describir, la dureza es una propiedad compuesta que combina conceptos de resistencia a la penetración, rayado, maltrato, etc. La mayoría de las pruebas de dureza para plásticos se basan en la resistencia a la penetración de un indentor en la superficie de un plástico bajo una carga constante.

Las mediciones de dureza pueden ser muy valiosas, particularmente para comparar materiales similares. Las mediciones de dureza son a menudo indicativas de resistencia al rayado, desgaste y abrasión. También pueden usarse para determinar el grado relativo de curado, y de esta manera a veces se usan como herramientas de control de calidad.

La dureza de los plásticos es difícil de establecer y comparar porque existe una enorme gama de valores. La dureza medida por los indentadores también es difícil porque hay un efecto de recuperación elástico. Entre los métodos más importantes para probar esta propiedad están la dureza por bola, la dureza Rockwell y la dureza Shore. Otros métodos también se utilizan comúnmente.

La prueba de dureza Rockwell determina la dureza después de permitir la recuperación elástica en la muestra de prueba. Las pruebas de dureza por bola y Shore excluyen cualquier efecto de recuperación elástica.

Una serie de escalas se utilizan en la industria del plástico. El instrumento más comúnmente usado es el durómetro fabricado por Shore Instrument Co. Los valores de dureza Shore son números de escala resultantes de la indentación de un material plástico con una barra de acero definida. La norma ASTM D2240 describe las mediciones de dureza Shore. Hay varios instrumentos Shore, identificados por A a D y diseñados para dar diferentes lecturas desde espumados suaves hasta polímeros con carga de vidrio. Las lecturas del durómetro Shore A son las más comunes, y esas son las lecturas que aparecen en la mayoría de las especificaciones. En la escala Shore A, 0 sería suave y 100 duro. Por ejemplo, una liga de hule sería de aproximadamente 35 y una banda de rodadura de neumático de aproximadamente 70. El hule duro y los materiales termofijos y termoplásticos generalmente se leen en la escala Shore D. La mayoría de los productos caerán entre 40 y 90. No existe una relación simple entre este método de prueba y cualquier propiedad fundamental del material probado.

En la prueba de dureza por bola (ISO 2039-1), se presiona una bola de acero pulida en la superficie de la muestra de prueba. Después de 30 s de aplicación de carga, se mide la profundidad de la impresión. La dureza de la bola se calcula como la carga aplicada dividida por el área de superficie de la impresión (newtons por mm2). Los valores típicos para plásticos de ingeniería relativamente blandos y rígidos son 100 N/mm2 y 150 N/mm2, respectivamente.

La dureza Rockwell (ASTM D785) está directamente relacionada con la dureza de la indentación de un material plástico. El indentador, una bola de acero pulido, se presiona contra la superficie de una muestra de prueba. La muestra se carga con una carga menor, seguida de una carga mayor, y luego nuevamente con la misma carga menor. La medición real se basa en la profundidad total de penetración. Las escalas de dureza Rockwell aumentan la severidad de R a M (aumentando la dureza del material). Los termoefijos rígidos a menudo ofrecen dureza Rockwell en el rango de M100 – M120. Los termoplásticos de ingeniería a menudo están en el rango de R110 – R120.

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Ref: Rosato, D.V., Rosato’s Plastics Encyclopedia and Dictionary, Carl Hanser Verlag, Munich, 1993

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