¿Cómo medir la dureza del revestimiento de caucho?

¿Cuál es la dureza del caucho?

La dureza del caucho se refiere a su resistencia a la indentación por fuerzas externas, generalmente medida mediante la dureza Shore o la Dureza Internacional del Caucho (IRHD). Los valores más altos indican mayor dureza, mientras que los valores más bajos indican un material más blando.

Por ejemplo, el caucho 65A puede presentar variaciones significativas en elasticidad dependiendo de la formulación.

Unidades y rangos de dureza

Dureza Shore: Dividida en Tipo A (caucho blando, 20-95 grados)—las correas planas de caucho de nuestra empresa se encuentran dentro de este rango—y Tipo D (caucho duro, por encima de 90 grados)

Los anillos de sellado suelen utilizar 20-50° (Tipo A), mientras que los rodillos industriales pueden alcanzar 80-95° (Tipo A) o Tipo D 50-90°.

IRHD: Aplicable para el rango IRHD 10-100, medido por la profundidad de sangría utilizando un penetrador de bola.

¿Cómo se mide la dureza del material?

Las escalas Shore se pueden utilizar para medir y comparar la dureza de cauchos y elastómeros. También se utilizan comúnmente para plásticos más blandos, como poliolefinas, fluoropolímeros y vinilo. Existen alrededor de quince escalas de dureza Shore diferentes que permiten medir la dureza de los diferentes materiales.

La escala Shore A se utiliza con mayor frecuencia para medir la dureza de cauchos y se puede determinar con un durómetro. Este consiste en un penetrador metálico de cono truncado, conectado a un pequeño resorte, como se muestra en el diagrama superior. El penetrador se introduce 2,5 mm en el material. El material resistirá la indentación, desviando el resorte. Cada 0,001 pulgadas de deflexión del resorte corresponde a 1 grado Shore A. Los materiales más duros resistirán la indentación, lo que provocará una mayor deflexión del resorte y una lectura más alta.

Lo mejor de la escala de dureza Shore es que permite medir cualquier material. Esta escala se ha adaptado para satisfacer las necesidades de medición de cualquier material.

Explicación de la prueba de dureza Shore

La prueba de dureza Shore se utiliza ampliamente para medir la dureza del caucho y los plásticos. Consiste en presionar un penetrador en el material y medir la profundidad de la indentación. Existen dos escalas Shore principales: Shore A para materiales más blandos y Shore D para materiales más duros.

Shore A: Utiliza un penetrador de cono truncado con una punta redondeada para cauchos más blandos.

Shore D: utiliza un penetrador cónico afilado para cauchos y plásticos más duros con un valor de más de 90 grados.

Por ejemplo: 30 Shore A es mucho más blando que 80 Shore A. Una vez que un material alcanza Shore 95 A, su tacto se asemeja al de un plástico sobre un material flexible. En este caso, las escalas Shore A y Shore D se superponen brevemente. Esta última se refiere a materiales rígidos, mientras que la escala A se refiere a cauchos flexibles.

Existen otras escalas de dureza Shore, como Shore OO, O, B, C y H, pero son poco comunes en la industria del plástico y el caucho. La escala Shore OO se utiliza para probar productos con una dureza Shore inferior a 10 grados. La escala Shore C se utiliza a menudo para probar la dureza de la espuma.

Tipo 'C' (Shore C). Este durómetro cuenta con una sonda con cojinetes de bolas que se presiona contra la espuma . Es más adecuado para medir espumas que el medidor de dureza Shore 'A' tradicional, utilizado principalmente en la industria del caucho. El medidor Shore 'A' utiliza un pasador con resorte, que tiende a perforar la espuma, dando como resultado una lectura falsa. El cojinete de bolas del medidor Shore 'C' distribuye la carga y permite la deflexión sin perforar la espuma.

La forma del penetrador utilizado en el durómetro y la fuerza del resorte varían según la escala. Por ejemplo, el penetrador Shore D utiliza un penetrador de punta afilada y una fuerza de resorte de 4,5 kg (10 lb), mientras que el penetrador Shore 00 tiene una punta roma y una fuerza de resorte de tan solo 113 g.

Las pruebas de dureza Shore suelen dejar una marca permanente en la muestra. Otra consideración es que el material debe tener al menos 6 mm de espesor y estar colocado sobre una superficie dura para obtener una lectura precisa. Si el material es demasiado delgado, el durómetro medirá la dureza de la superficie sobre la que se coloca. Debido a las limitaciones mecánicas de los instrumentos de prueba, las mediciones de dureza en elastómeros se expresan normalmente en incrementos de 5 grados.

Cómo medir la dureza de un rodillo de poliuretano (escala Shore-A)

1. Superficie del rodillo:

Asegúrese de que la superficie esté limpia, lisa y libre de contaminantes. Las imperfecciones pueden provocar lecturas inexactas.

2. Posicionamiento:

Coloque el durómetro perpendicular a la superficie del rodillo, asegurando un contacto total sin inclinación.

Comience a medir 25 mm (1 pulgada) desde cada extremo del rodillo.

3. Aplicar presión:

Presione suavemente el durómetro hacia abajo, sin golpearlo. Aplique aproximadamente 1 kg (2 libras) de presión.

Tome la lectura inmediatamente después del contacto completo (dentro de los 2 segundos).

4. Temperatura:

Medir a temperatura ambiente (alrededor de 23 °C o 74 °F). Las variaciones de temperatura pueden afectar la dureza del caucho.

Siguiendo estas pautas, podrá medir de manera confiable la dureza de sus rodillos de caucho y poliuretano y optimizar el rendimiento.

¿Qué propiedades están relacionadas con la dureza del caucho?

1. Resistencia a la tracción y al desgarro

La dureza muestra una correlación positiva con la resistencia a la tracción y al desgarro, pero existe un umbral crítico. A medida que la dureza aumenta de 50 A a 70 A, la densidad de reticulación de la cadena molecular aumenta, lo que mejora la resistencia a la tracción y al desgarro. Sin embargo, por encima de 90 A, la fragilidad del material aumenta, haciéndolo propenso a fracturarse debido a la concentración de tensiones.

2. Conjunto de compresión

El caucho de baja dureza (inferior a 40A) presenta una recuperación superior tras la compresión, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de sellado. El caucho de alta dureza (superior a 70A) presenta tasas de deformación por compresión más altas, lo que provoca fallos en el sello bajo presión prolongada.

3. Elasticidad

La dureza está inversamente relacionada con la elasticidad:

El caucho de baja dureza (30-50A) ofrece una excelente elasticidad, ideal para amortiguadores. El caucho de alta dureza (60-80A) aumenta la amortiguación, pero reduce la elasticidad, ideal para componentes resistentes al desgaste.

4. Resistencia al desgaste

Una mayor dureza mejora la resistencia al desgaste, por ejemplo, las correas de arrastre por extrusión alcanzan una dureza de 65 A para soportar la abrasión.

Sin embargo, la elasticidad debe equilibrarse para evitar grietas por fatiga causadas por una dureza excesiva.

5. Resistencia a la intemperie y resistencia química

El caucho de alta dureza, con su estructura molecular densa, ofrece una resistencia superior a la radiación UV, al ozono y a los medios químicos (por ejemplo, aceites).

Sin embargo, la dureza del caucho disminuye a altas temperaturas (por ejemplo, el caucho de nitrilo pierde un 20 % de dureza a 100 °C), lo que produce un rendimiento de sellado degradado; las bajas temperaturas pueden provocar fragilización.

6. Coeficiente de fricción

El caucho de baja dureza (p. ej., las bandas de alimentación de papel de las plegadoras encoladoras de 35 °C) presenta una alta adhesión superficial y una fricción significativa. El caucho de alta dureza (p. ej., las bandas de arrastre de extrusión de 65 A) tiene un bajo coeficiente de fricción, lo que lo hace inadecuado para la transmisión de papel, pero ideal para aplicaciones de tracción debido a su excelente resistencia al desgaste.

Resumen: La importancia de medir la dureza del caucho

Medir la dureza del caucho es crucial para el control de calidad y la optimización de procesos. Como fabricante, Yonghang puede ajustar las formulaciones, ya que la dureza se correlaciona directamente con la composición de la materia prima (p. ej., contenido de caucho, tipo de relleno). Una reducción del 10 % en el contenido de caucho suele aumentar la dureza entre 3 y 5 grados. Las pruebas de dureza permiten optimizar las proporciones de la formulación. Información sobre el rendimiento mecánico y dinámico: Los cambios de dureza con el tiempo reflejan indirectamente el envejecimiento del material, lo que proporciona una base para predecir su vida útil. Las pruebas de dureza no solo son un paso fundamental en la I+D y la producción de caucho, sino también una métrica clave para optimizar el rendimiento del producto y garantizar la fiabilidad de la aplicación.