Comment mesurer la dureté d'un revêtement en caoutchouc ?

Quelle est la dureté du caoutchouc ?

La dureté du caoutchouc désigne sa résistance à l'indentation par une force extérieure, généralement mesurée à l'aide de l'indice de dureté Shore ou de l'indice international de dureté du caoutchouc (IRHD). Plus l'indice est élevé, plus le matériau est dur ; plus il est faible, plus il est mou.

Par exemple, le caoutchouc 65A peut présenter des variations importantes d'élasticité en fonction de sa formulation.

Unités et plages de dureté

Dureté Shore : divisée en type A (caoutchouc souple, 20 à 95 degrés) — les courroies plates en caoutchouc de notre entreprise se situent dans cette plage — et en type D (caoutchouc dur, supérieur à 90 degrés).

Les bagues d'étanchéité utilisent généralement 20-50° (Type A), tandis que les rouleaux industriels peuvent atteindre 80-95° (Type A) ou 50-90° (Type D).

IRHD : Applicable à la plage IRHD de 10 à 100, mesurée par la profondeur d'indentation à l'aide d'un pénétrateur à bille.

Comment mesure-t-on la dureté des matériaux ?

L'échelle de dureté Shore permet de mesurer et de comparer la dureté des caoutchoucs et des élastomères. Elle est également couramment utilisée pour les plastiques plus souples tels que les polyoléfines, les fluoropolymères et le vinyle. Il existe une quinzaine d'échelles de dureté Shore différentes, utilisables pour mesurer la dureté des divers matériaux.

L'échelle Shore A est couramment utilisée pour mesurer la dureté des caoutchoucs et se détermine à l'aide d'un duromètre. Ce dernier se compose d'un pénétrateur métallique en forme de cône tronqué, relié à un petit ressort (voir schéma ci-dessus). Le pénétrateur est enfoncé de 2,5 mm dans le matériau. La résistance du matériau à la pénétration provoque la déformation du ressort. Chaque millième de pouce de déformation correspond à 1 degré Shore A. Plus le matériau est dur, plus la résistance à la pénétration est importante, ce qui entraîne une déformation plus grande du ressort et, par conséquent, une valeur de dureté plus élevée.

L'avantage principal de l'échelle de dureté Shore est qu'elle permet de mesurer la dureté de n'importe quel matériau. Cette échelle a été adaptée pour répondre aux besoins de mesure de tous les matériaux.

Explication du test de dureté Shore

L'essai de dureté Shore est largement utilisé pour mesurer la dureté du caoutchouc et des plastiques. Il consiste à enfoncer un pénétrateur dans le matériau et à mesurer la profondeur de l'empreinte. Il existe deux échelles Shore principales : Shore A pour les matériaux tendres et Shore D pour les matériaux durs.

Shore A : Utilise un poinçon conique tronqué à pointe arrondie pour les caoutchoucs plus tendres.

Shore D : Utilise un pénétrateur conique pointu pour les caoutchoucs et plastiques plus durs, valeur supérieure à 90 degrés.

Par exemple : un matériau de dureté Shore A de 30 est beaucoup plus souple qu’un matériau de dureté Shore A de 80. À partir de 95 Shore A, sa texture se rapproche davantage de celle d’un plastique que d’un matériau flexible. Dans ce cas, les échelles Shore A et Shore D se chevauchent brièvement. L’échelle Shore D concerne les matériaux rigides, tandis que l’échelle A concerne les caoutchoucs souples.

Il existe d'autres échelles de dureté Shore, telles que Shore OO, O, B, C et H, mais elles sont rares dans l'industrie des plastiques et du caoutchouc. L'échelle Shore OO est utilisée pour tester les produits dont la dureté Shore est inférieure à 10. L'échelle Shore C est souvent utilisée pour tester la dureté des mousses.

Dureté de type C (Shore C). Ce duromètre est équipé d'une sonde à roulement à billes qui est pressée contre la mousse . Il est plus adapté à la mesure de la dureté des mousses que le duromètre Shore A traditionnel, principalement utilisé dans l'industrie du caoutchouc. Le duromètre Shore A utilise une tige à ressort qui a tendance à perforer la mousse, faussant ainsi la mesure. Le roulement à billes du duromètre Shore C répartit la pression et permet une déformation sans perforer la mousse.

La forme du pénétrateur utilisé sur le duromètre et la force du ressort varient selon l'échelle. Par exemple, l'échelle Shore D utilise un pénétrateur pointu et une force de ressort de 4,5 kg (10 lbs), tandis que l'échelle Shore 00 utilise un pénétrateur à pointe arrondie et une force de ressort de seulement 113 g.

Le test de dureté Shore laisse souvent une empreinte permanente sur l'échantillon. Il est également important que le matériau ait une épaisseur minimale de 6 mm et soit positionné sur une surface dure pour obtenir une mesure précise. Si le matériau est trop fin, le duromètre mesurera la dureté de la surface sur laquelle il repose. En raison des limites mécaniques des instruments de mesure, les mesures de dureté des élastomères sont généralement exprimées par incréments de 5 degrés.

Comment mesurer la dureté d'un rouleau en polyuréthane (échelle Shore A)

1. Surface du rouleau :

Assurez-vous que la surface est propre, lisse et exempte de contaminants. Les imperfections peuvent entraîner des mesures inexactes.

2. Positionnement :

Placez le duromètre perpendiculairement à la surface du rouleau, en assurant un contact total sans l'incliner.

Commencez à mesurer 25 mm (1 pouce) à partir de chaque extrémité du rouleau.

3. Appliquer une pression :

Appuyez doucement sur le duromètre sans le frapper. Utilisez une pression d'environ 1 kg (2 livres).

Effectuez la lecture immédiatement après le contact complet (dans les 2 secondes).

4. Température :

Mesurer à température ambiante (environ 23 °C ou 74 °F). Les variations de température peuvent affecter les mesures de dureté du caoutchouc.

En suivant ces instructions, vous pourrez mesurer avec précision la dureté de vos rouleaux en caoutchouc et en polyuréthane et optimiser leurs performances.

Quelles sont les propriétés liées à la dureté du caoutchouc ?

1. Résistance à la traction et résistance à la déchirure

La dureté présente une corrélation positive avec la résistance à la traction et la résistance au déchirement, mais il existe un seuil critique. Lorsque la dureté augmente de 50A à 70A, la densité de réticulation des chaînes moléculaires s'accroît, améliorant ainsi la résistance à la traction et au déchirement. Cependant, au-delà de 90A, la fragilité du matériau augmente, le rendant plus susceptible de se rompre en raison de la concentration des contraintes.

2. Ensemble de compression

Le caoutchouc de faible dureté (inférieure à 40A) présente une excellente capacité de récupération après compression, ce qui le rend adapté aux applications d'étanchéité. Le caoutchouc de haute dureté (supérieure à 70A) présente des taux de déformation rémanente plus élevés, ce qui peut entraîner une défaillance du joint sous une pression prolongée.

3. Élasticité

La dureté est inversement proportionnelle à l'élasticité :

Le caoutchouc de faible dureté (30-50A) offre une excellente élasticité et est idéal pour les amortisseurs. Le caoutchouc de haute dureté (60-80A) augmente l'amortissement mais réduit l'élasticité ; il convient aux composants résistants à l'usure.

4. Résistance à l'usure

Une dureté accrue améliore la résistance à l'usure, par exemple, les courroies de traction par extrusion atteignent une dureté de 65A pour résister à l'abrasion.

Cependant, l'élasticité doit être équilibrée afin d'éviter les fissures de fatigue causées par une dureté excessive.

5. Résistance aux intempéries et résistance chimique

Le caoutchouc à haute dureté, grâce à sa structure moléculaire dense, offre une résistance supérieure aux rayons UV, à l'ozone et aux milieux chimiques (par exemple, les huiles).

Cependant, la dureté du caoutchouc diminue à haute température (par exemple, le caoutchouc nitrile perd 20 % de sa dureté à 100 °C), ce qui entraîne une dégradation des performances d'étanchéité ; les basses températures peuvent provoquer une fragilisation.

6. Coefficient de frottement

Le caoutchouc à faible dureté (par exemple, les courroies d'alimentation papier des plieuses-colleuses à 35 °C) présente une forte adhérence de surface et un frottement important. Le caoutchouc à haute dureté (par exemple, les courroies d'entraînement des extrudeuses 65A) possède un faible coefficient de frottement, ce qui le rend inadapté au transport du papier, mais idéal pour les applications de traction grâce à son excellente résistance à l'usure.

Résumé : L'importance de la mesure de la dureté du caoutchouc

La mesure de la dureté du caoutchouc est essentielle au contrôle qualité et à l'optimisation des procédés. En tant que fabricant, Yonghang peut ajuster ses formulations, la dureté étant directement liée à la composition des matières premières (par exemple, la teneur en caoutchouc et le type de charge). Une diminution de 10 % de la teneur en caoutchouc augmente généralement la dureté de 3 à 5 degrés. Les tests de dureté permettent d'optimiser les proportions des formulations. Analyse des performances mécaniques et dynamiques : l'évolution de la dureté au fil du temps reflète indirectement le vieillissement du matériau et permet d'estimer sa durée de vie. Les tests de dureté constituent non seulement une étape fondamentale de la R&D et de la production de caoutchouc, mais aussi un indicateur clé pour optimiser les performances des produits et garantir leur fiabilité.