Come misurare la durezza del rivestimento in gomma?

Qual è la durezza della gomma?

La durezza della gomma si riferisce alla sua resistenza all'indentazione causata da una forza esterna, solitamente misurata utilizzando la durezza Shore o la durezza internazionale della gomma (IRHD). Numeri più alti indicano una maggiore durezza, mentre numeri più bassi indicano un materiale più morbido.

Ad esempio, la gomma 65A può presentare variazioni significative di elasticità a seconda della formulazione.

Unità e intervalli di durezza

Durezza Shore: suddivisa in Tipo A (gomma morbida, 20-95 gradi) (le cinghie piatte in gomma della nostra azienda rientrano in questo intervallo) e Tipo D (gomma dura, oltre 90 gradi)

Gli anelli di tenuta in genere utilizzano 20-50° (tipo A), mentre i rulli industriali possono raggiungere 80-95° (tipo A) o 50-90° (tipo D).

IRHD: applicabile all'intervallo 10-100 IRHD, misurato in base alla profondità di indentazione mediante un penetratore a sfera.

Come si misura la durezza del materiale?

Le scale Shore possono essere utilizzate come metodo per misurare e confrontare la durezza di gomme ed elastomeri. Sono comunemente utilizzate anche per materie plastiche più morbide come poliolefine, fluoropolimeri e vinile. Esistono circa quindici diverse scale di durezza Shore che possono essere utilizzate per misurare la durezza dei diversi materiali.

La scala Shore A è quella più comunemente utilizzata per misurare la durezza delle gomme e può essere determinata utilizzando un durometro. Il durometro è costituito da un penetratore metallico a tronco di cono, fissato a una piccola molla, come mostrato nel diagramma sopra. Il penetratore viene esteso di 2,5 mm nel materiale. Il materiale opporrà resistenza all'impronta, flettendo la molla. Ogni 0,001 pollici di flessione della molla corrisponde a 1 grado Shore A. I materiali più duri opporranno resistenza all'impronta, questo causerà una maggiore flessione della molla e si tradurrà in una lettura più alta.

Il vantaggio principale della scala di durezza Shore è che consente di misurare qualsiasi materiale. Questa scala è stata adattata per soddisfare le esigenze o i requisiti di misurazione di qualsiasi materiale.

Spiegazione della prova di durezza Shore

La prova di durezza Shore è ampiamente utilizzata per misurare la durezza di gomma e materie plastiche. Consiste nell'inserire un penetratore nel materiale e misurare la profondità dell'impronta. Esistono due scale Shore principali: Shore A per i materiali più morbidi e Shore D per i materiali più duri.

Shore A: utilizza un penetratore a tronco di cono con punta arrotondata per gomme più morbide.

Shore D: utilizza un penetratore conico affilato per gomme più dure e plastiche con un valore superiore a 90 gradi.

Ad esempio: 30 Shore A è molto più morbido di 80 Shore A. Una volta raggiunto lo Shore 95 A, il materiale avrà una consistenza simile a quella di una plastica su un materiale flessibile. In questo caso, le scale Shore A e Shore D si sovrapporranno brevemente. Quest'ultima si riferisce ai materiali rigidi, mentre la scala A si riferisce alle gomme flessibili.

Esistono altre scale di durezza Shore, come Shore 00, 0, B, C e H, ma sono rare nell'industria della plastica e della gomma. La scala Shore 00 viene utilizzata per testare prodotti con una durezza Shore inferiore a 10 gradi. La scala Shore C viene spesso utilizzata per testare la durezza della schiuma.

Tipo 'C' (Shore C). Questo durometro ha una sonda con cuscinetto a sfera che viene premuta contro la schiuma , ed è più adatto alla misurazione delle schiume rispetto al tradizionale durometro Shore 'A', utilizzato principalmente nell'industria della gomma. Il durometro Shore 'A' utilizza un perno caricato a molla, che tende a forare la schiuma, fornendo così una lettura falsata. Il cuscinetto a sfera del durometro Shore 'C' distribuisce il carico e consente la flessione senza forare la schiuma.

La forma del penetratore utilizzato sul durometro e la forza elastica variano a seconda della scala. Ad esempio, per la durezza Shore D si utilizza un penetratore appuntito e una forza elastica di 4,5 kg (10 libbre), mentre per la durezza Shore 00 il penetratore ha una punta smussata e una forza elastica di soli 113 g.

La prova di durezza Shore spesso lascia un'impronta permanente nel campione di prova. Un'altra considerazione da tenere presente è che il materiale deve avere uno spessore di almeno 6 mm ed essere posizionato su una superficie dura per ottenere una lettura accurata. Se il materiale è troppo sottile, il durometro misurerà la durezza della superficie su cui è posizionato. A causa dei limiti meccanici degli strumenti di prova, le misurazioni della durezza negli elastomeri sono normalmente espresse con incrementi di 5 gradi.

Come misurare la durezza del rullo in poliuretano (scala Shore-A)

1. Superficie del rullo:

Assicurarsi che la superficie sia pulita, liscia e priva di contaminanti. Le imperfezioni possono causare letture imprecise.

2. Posizionamento:

Posizionare il durometro perpendicolarmente alla superficie del rullo, assicurandosi che sia completamente a contatto senza inclinarlo.

Iniziare a misurare 25 mm (1 pollice) da ciascuna estremità del rullo.

3. Applicare pressione:

Premere delicatamente il durometro verso il basso senza sbatterlo. Esercitare una pressione di circa 1 kg (2 libbre).

Effettuare la lettura immediatamente dopo il contatto completo (entro 2 secondi).

4. Temperatura:

Misurare a temperatura ambiente (circa 23°C o 74°F). Le variazioni di temperatura possono influenzare le letture della durezza della gomma.

Seguendo queste linee guida, è possibile misurare in modo affidabile la durezza dei rulli in gomma e poliuretano e ottimizzarne le prestazioni.

Quali proprietà sono correlate alla durezza della gomma?

1. Resistenza alla trazione e resistenza allo strappo

La durezza presenta una correlazione positiva con la resistenza alla trazione e alla lacerazione, ma esiste una soglia critica. All'aumentare della durezza da 50A a 70A, la densità di reticolazione delle catene molecolari aumenta, migliorando la resistenza alla trazione e alla lacerazione. Tuttavia, oltre i 90A, la fragilità del materiale aumenta, rendendolo soggetto a fratture dovute alla concentrazione di stress.

2. Compressione

La gomma a bassa durezza (inferiore a 40A) presenta un recupero elastico superiore dopo la compressione, rendendola adatta per applicazioni di tenuta. La gomma ad alta durezza (superiore a 70A) presenta tassi di deformazione permanente (compression set) più elevati, con conseguente rottura della guarnizione in caso di pressione prolungata.

3. Elasticità

La durezza è inversamente proporzionale all'elasticità:

- La gomma a bassa durezza (30-50A) offre un'eccellente elasticità, ideale per gli ammortizzatori. La gomma ad alta durezza (60-80A) aumenta lo smorzamento ma riduce l'elasticità, adatta per componenti resistenti all'usura.

4. Resistenza all'usura

Una maggiore durezza aumenta la resistenza all'usura, ad esempio le cinghie di estrusione raggiungono una durezza pari a 65A per resistere all'abrasione.

Tuttavia, l'elasticità deve essere bilanciata per evitare cricche da fatica causate da una durezza eccessiva.

5. Resistenza alle intemperie e agli agenti chimici

La gomma ad alta durezza, grazie alla sua densa struttura molecolare, offre una resistenza superiore ai raggi UV, all'ozono e agli agenti chimici (ad esempio, gli oli).

Tuttavia, la durezza della gomma diminuisce ad alte temperature (ad esempio, la gomma nitrilica perde il 20% di durezza a 100°C), con conseguente riduzione delle prestazioni di tenuta; le basse temperature possono causare fragilità.

6. Coefficiente di attrito

La gomma a bassa durezza (ad esempio, cinghie di alimentazione carta per piega-incolla a 35°C) presenta un'elevata adesione superficiale e un attrito significativo. La gomma ad alta durezza (ad esempio, cinghie di traino per estrusione 65A) ha un basso coefficiente di attrito, il che la rende inadatta alla trasmissione della carta ma ideale per applicazioni di trazione grazie alla sua eccellente resistenza all'usura.

Riepilogo: L'importanza della misurazione della durezza della gomma

La misurazione della durezza della gomma è fondamentale per il controllo qualità e l'ottimizzazione dei processi. In qualità di produttore, Yonghang può adattare le formulazioni, poiché la durezza è direttamente correlata alla composizione della materia prima (ad esempio, contenuto di gomma, tipo di riempitivo). Una diminuzione del 10% del contenuto di gomma aumenta in genere la durezza di circa 3-5 gradi. I test di durezza consentono di ottimizzare i rapporti di formulazione. Approfondimenti sulle prestazioni meccaniche e dinamiche: le variazioni di durezza nel tempo riflettono indirettamente l'invecchiamento del materiale, fornendo una base per prevedere la durata utile. I test di durezza non sono solo un passaggio fondamentale nella ricerca e sviluppo e nella produzione di gomma, ma anche una metrica fondamentale per ottimizzare le prestazioni del prodotto e garantire l'affidabilità dell'applicazione.