고무 경도계 측정
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고무 경도계
고무경도계란 고무, 플라스틱 등의 경도(딱딱함)을 측정하는 기기입니다.
누구나 이름만 들어도 쉽게 알 수 있지만, 그와는 다르게 연필경도계란 연필의 경도를 시험하는 것이 아니라 연필을 이용해서 필름의 경도를 시험하는 기기라고 할 수 있지요.
고무경도계는 우리가 흔히 사용하는 록크웰, 브리넬, 비커스 경도계와는 시험방법이 달라지지요.
둘다 뾰족하거나 둥근 압자(막대기)를 밀어 넣어 시험하는 것은 같지만 경도값을 산출하는 방법은 다르게 됩니다.
1. 소성변형 : 금속의 경우에는 압자로 표면에 자국(상처)를 내게되면 그 형태가 잘 아물지 않고 그 상처를 꾸준히 갖게 됩니다. 그 자국의 크기, 깊이 등으로 경도를 알아 볼 수 있지요.
물론 금속에 따라서 이 변화가 다르게 나타날 수 있습니다.
2. 탄성변형 : 고무의 경우를 예로 들어보면, 꼬챙이를 꾹 누르면 쑤--욱 가다가도 빼면 다시 원상 복구가 됩니다. 힘에는 빨리 반응하지만, 또한 복원력이 좋아서 남겨진 상처나 자국 등으로 경도를 알아볼 수 없고, 오히려 누르기가 얼마나 힘든가에 따라 경도를 아는 방법을 사용합니다. 이 방법을 이용한 것이 경도계입니다.
그런데 딱히 말해서 고무경도계는 고무의 경도만 시험하는 것이 아니라, 고무와 비슷한 성질이 있는 그러니까, 탄성변형으로 시험해야 할 물질의 경도를 시험하는 기기라고 정의해 볼 수 있겠네요. 그러니까 고무, 플라스틱 종류 등등....
고무나 플라스틱의 경도도 저마다 달라서 한가지 시험법으로 이러한 경도를 다 알수가 없습니다. 그래서 A 타입이니 D타입이니 이런 고무경도계가 쭈-욱 있는 것입니다.
아래 도표에서 보면 알겠지만, 한 가지의 고무경도계가 모든 고무류를 대표하지는 못하고 고무나 플라스틱의 종류에 맞는 고무경도계를 선택해야 합니다.
그렇다면
각각의 고무경도계는 구조적으로 어떻게 다르기에 특성이 다른 고무경도를 시험할 수 있나요?
답 : 1. 누르는 압자(막대기 끝)의 모양을 변형시켜서
2. 스프링의 누르는 힘의 세기를 조절해서.
가장 많은 경우의 고무경도계는 누르는 힘을 12.5N으로 정해놓고 압자의 형태를 둥글게, 또는 아주 뾰족하게, 조금 덜 뾰족하게 마들어서 시험합니다.
그리고 쇼어 D 타입의 경우는 고무 중에서는 아주 딱딱한 놈들을 시험하기 위한 기기인데, 아무래도 잘 들어가지 않으니까, 압자는 뾰족하게 하면서, 스프링의 힘도 50N으로 좀 더 세게 눌러주어서 시험하는 방식을 채택하고 있습니다.
압자의 생긴 모양별로 쇼어 A타입 무슨 타입 어떤 타입 ..... 등등이 정해집니다.
압자의 생긴 모양이 같은데 다른 재질을 시험한다면, 당연히 스프링의 누르는 힘이 달라지는 것이겠지요.
고무경도계의 구조 중에서 아주 좋은 품질의 스프링과 정밀한 압자를 사용한다고 하더라도, 어차피 사람이 눌러서 시험하는 것이기 때문에 일정한 힘으로 눌러, 항상 정밀한 측정을 한다는 것은 거의 불가능에 가깝다고 할 수 있습니다.
그래서 기구를 채용한 방식이 정밀시험에서는 주로 사용됩니다.
시험자가 비교적 일정한 힘으로 시험하는 방법으로 보다 높은 정밀도의 경도계가 없을까? 하는 의문점이 들지요.
그림을 참조.
위의 그림에서 빨간색 화살표가 보이지요. 그 화살표가 가리키는 데로 경도계 아래쪽에 보면 빨간색으로 동그랗게 테두리가 된 지점이 보일 겁니다.
빨간선을(화살표) 넘지도 말고, 모자라지도 않게 살포시 눌러 주세요, 그럼 항상 일정한 경도값을 산출할 수 있습니다.
이 기기의 장점으로는 시험하는 면적이 원형으로 비교적 넓다는 것입니다.
일부 제품들은 거의 좁고 길 다란 시험면적을 가지고 있어서, 제품 위에 수직으로 놓으면서 수직 방향으로 힘을 주기가 그렇게 쉽지는 않습니다. 이것이 개인적인 오차가 발생하는 가장 큰 요인 중의 하나가 됩니다. 비교적 넓은 면적으로 수직으로 누르기가 가능해져 한층 정밀도가 높아졌다고 할 수 있네요.
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