Keycap Kevin: non tutto il materiale sintetico è uguale, nemmeno per rivestimenti di interruttori

L'interruttore rende meccanica una tastiera meccanica. Come suggerisce il nome, le parti si muovono e diverse forze interagiscono. Ho già spiegato quali componenti svolgono un ruolo importante nel seguente articolo.

In questo articolo, invece, parlo dei materiali di rivestimento più comuni policarbonato, POM, nylon e UHMWPE e della loro influenza sulla sensazione di digitazione e sul suono – o almeno ci provo.

Non tutti i materiali sintetici sono uguali

Quando ho iniziato la ricerca, pensavo che sarebbe stato un gioco da ragazzi. Tuttavia, dopo aver approfondito le proprietà dei materiali, posso dire che non è poi così semplice. A seconda delle informazioni, la gamma delle specifiche è molto ampia. Ciò è dovuto anche al fatto che i materiali sintetici di solito non sono puri, ma misti. Le informazioni che fornisco sui singoli materiali vanno quindi prese con le dovute cautele. Sono linee guida, e non fatti concreti. Ho ottenuto tutte le specifiche dei materiali da MatWeb e Omnexus.

Le caratteristiche decisive dei materiali di rivestimento sono la durezza, il modulo di elasticità, la rigidità specifica e il coefficiente di attrito.

La durezza, espressa in Shore D, indica la profondità con cui il durometro penetra nel materiale. Più alto è il valore, più duro è il materiale. Il modulo di elasticità descrive la relazione tra la sollecitazione e la conseguente distensione di un corpo ed è espresso in gigapascal (GPa). A parità di dimensioni, un materiale con un modulo di elasticità più alto è più rigido di uno con un modulo più basso. La rigidità specifica tiene conto non solo del modulo di elasticità, ma anche della densità di un materiale. Si calcola dividendo il modulo di elasticità per la densità. La densità è espressa in grammi per centimetro cubo (g/cm³). Il coefficiente di attrito radente è un valore privo di unità e descrive la scorrevolezza di un materiale rispetto a uno standard. Il valore è dato da una scala da 0 a 1, con un valore di 0 che corrisponde a un materiale «senza attrito».

Tutte le proprietà hanno un effetto sul suono. Più morbido è il materiale e maggiore è il suo modulo di elasticità, più silenzioso è il suono. E maggiore è il modulo di elasticità, minore è la frequenza del suono.

D'altra parte, anche la densità influisce sul suono, perché più la massa è densa, più è profondo il suono. Tuttavia, la densità e il modulo di elasticità sono solitamente in contraddizione. La rigidità specifica tiene conto di questo fatto. Una bassa rigidità specifica significa un suono più profondo.

Anche il coefficiente di attrito e la durezza influiscono sulla sensazione di digitazione. L'attrito produce un rumore graffiante che può essere fastidioso. Minore è l'attrito, più fluida e confortevole è la digitazione. La durezza ha un'influenza secondaria sulla sensazione che si prova quando si preme l'interruttore. Un materiale più morbido risulta meno duro quando lo stelo tocca la base dell'interruttore.

Policarbonato

Durezza: Shore D93
Modulo di elasticità: 2,35 GPa
Rigidità specifica: 1,96
Coefficiente di attrito radente: 0,31

Il policarbonato è probabilmente il materiale per eccellenza per il rivestimento degli interruttori. La maggior parte dei rivestimenti trasparenti è realizzata in materiale termoplastico. Molti rivestimenti per tastiera sono realizzati in policarbonato. C'è una buona ragione per questo: il materiale sintetico è relativamente facile da lavorare.

POM

Durezza: Shore D88
Modulo di elasticità: 2,5 GPa
Rigidità specifica: 1,77
Coefficiente di attrito radente: 0,25

Anche il poliossimetilene (POM) è uno dei materiali più comuni per interruttori. Tuttavia, per lo più non per il rivestimento, ma per lo stelo. Negli ultimi anni, però, sono usciti sempre più interruttori con rivestimenti in POM. Il materiale sintetico appartiene ai termoplastici tecnici.

Nylon

Durezza: Shore D70
Modulo di elasticità: 2,3 GPa
Rigidità specifica: 2
Coefficiente di attrito radente: 0,28

Il nylon, in realtà poliammide, come il policarbonato, è spesso utilizzato per il rivestimento degli interruttori. Questo perché è altrettanto relativamente facile da lavorare. La maggior parte dei rivestimenti dei pulsanti Cherry MX è in parte realizzata in fibra sintetica ricavata dal petrolio.

UHMWPE

Durezza: Shore D65
Modulo di elasticità: 5,3 GPa
Rigidità specifica: 5,6
Coefficiente di attrito radente: 0,14

Il polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE) non viene ancora utilizzato da molto tempo come materiale per interruttori. Questo nonostante il fatto che la termoplastica semicristallina e non polare sia in realtà il materiale sintetico più utilizzato. Tra tutti i materiali menzionati, è quello con il più basso coefficiente di attrito radente e il più alto modulo di elasticità.

Cosa significa tutto questo?

In realtà, in questo articolo ho voluto mostrare come il materiale del rivestimento influisca sul suono e sulla sensazione di digitazione. Purtroppo, però, non posso fare asserzioni universali, perché, come detto, la gamma di caratteristiche è ampia: non tutti i policarbonati sono uguali, non tutti i nylon sono uguali, etc.

Secondo le specifiche, il POM dovrebbe avere il suono più profondo, mentre il UHMWPE dovrebbe essere il più alto, ma il meno graffiante e molto silenzioso. Gli altri si trovano tra questi due estremi.

Nel video seguente mostro alcuni esempi. Ho usato gli interruttori MM di Wuque Studios, prodotti dal produttore JWK. MM sta per Mix and Match. Posso assemblare da solo le singole parti di un interruttore. Per le sezioni superiori e inferiori del rivestimento sono disponibili UHMWPE, Nylon modificato e POM modificato. Per lo stelo ne ho scelto uno in POM. Poiché Wuque Studios non offre un rivestimento in policarbonato, utilizzo Auqa Kings V3 di Everglide, realizzato interamente in policarbonato. Sostituisco lo stelo con uno in POM di Wuque Studios.

Durante la riprese, ho utilizzato sempre lo stesso microfono e l'ho posizionato alla stessa distanza e angolazione rispetto alla tastiera. In effetti, trovo che il policarbonato abbia il suono più profondo, seguito dal POM. Questo nonostante il fatto che il POM dovrebbe essere più profondo. Per le mie orecchie il UHMWPE ha un suono più profondo rispetto al nylon, il che non dovrebbe essere il caso. Tranne che per il UHMWPE, la mia percezione del livello sonoro e della sensazione graffiante dei materiali corrisponde alle specifiche date.

Naturalmente, ci sono altri fattori, oltre all'interruttore, che influiscono sul suono, come ad esempio la tastiera, la scrivania e l'acustica della stanza. Il fatto che acusticamente sia difficile distinguere le differenze può anche essere dovuto a differenze relativamente piccole. Si tratta pur sempre di materiali sintetici, con una differenza relativamente piccola nella rigidità specifica. Per la piastra di copertura, ad esempio, su cui sono montati gli interruttori, la rigidità specifica varia da circa 2 per la plastica a 96 per il carbonio. Questo dovrebbe quindi avere una maggiore influenza sul suono rispetto al rivestimento degli interruttori. Infine, ma non per questo meno importante, le registrazioni sonore devono sempre essere prese con le pinze, perché ogni orecchio è diverso. Tu potresti quindi percepire la digitazione in modo diverso da come la percepisco io.

In conclusione, posso dire di non aver capito molto di più dopo la mia ricerca. Ho un'idea della direzione che potrebbe prendere, ma sfortunatamente non posso dire in modo definitivo che suono ha un interruttore basandomi unicamente sui materiali di rivestimento.