Pomiar twardości aparatem Shore’a

Twardość gumy definiowana jest jako łatwość, z jaką igła o specjalnym kształcie zagłębia się w próbkę gumy. Istnieje kilka skal twardości, które używane są zależnie od rodzaju badanej gumy. W większości przypadków stosowana jest skala twardości według Shore’a. Skala A według Shore’a używana jest do gum miękkich, natomiast skala D przeznaczona jest do gum i tworzyw twardych i bardzo twardych. „0” w skali A wg Shore’a oznacza materiał miękki jak woda, a „100” – twardy jak beton.

Pomiarów twardości dokonuje się za pomocą przyrządu zwanego twardościomierzem. Często korzysta się z twardościomierzy ręcznych, jednakże dopiero w warunkach laboratoryjnych możliwe jest znormalizowanie siły i czasu penetracji. Coraz częściej stosowane są twardościomierze cyfrowe, gwarantujące wysoką precyzję pomiaru.

Pomiary twardości zawsze narażone są na relatywnie duże odchylenia. Większość norm przewiduje odchylenia od wartości nominalnej ±5 stopni w skali Shore’a. W zastosowaniach krytycznych uchyb pomiarowy może zostać ewentualnie zredukowany do ±3 stopnie w skali Shore’a. Ten sam pomiar twardości może dać różne wyniki nie tylko dlatego, że wykonywany jest przez różne osoby, ale również z powodu lepko-sprężystych własności gumy.

Aparat mieszczący się w dłoni przyciska się podstawą do tworzywa. Tępy pręt wystający z podstawy wypychany odpowiednią sprężyną wgniata się w tworzywo, przy czym ustala się równowaga pomiędzy naciskiem sprężyny a reakcją tworzywa. Ponieważ pręt jest połączony odpowiednim mechanizmem ze wskazówką aparatu, w momencie równowagi wskazówka zatrzymuje się na odpowiednim zakresie skali, co umożliwia odczytanie twardości w stopniach Shore’a (°Sh). Skala aparatu obejmuje zakres 0-100°Sh, jest więc skalą umowną. Wszystkie tworzywa na tyle twarde, że pod naciskiem sprężynki aparatu nie wykazują wgłębienia pręta, a więc zarówno diament jaki i np. winidur (nieplastyfikowany PVC) wykazują na skali tego aparatu twardość 100°Sh.

Fabryczny typ aparatu Shore’a zbudowany jest na statywie. Zawsze jednakowy docisk próbki uzyskuje się przez podniesienie stolika za pomocą odpowiedniej dźwigni.

Do badań gumy jest zalecany aparat Shore’a zaopatrzony w iglicę o kącie stożkowym 35° lub iglicę o tych samych wymiarach, zakończoną zaokrągleniem o promieniu 0,1 mm, zamiast tępego wgłębnika. Komplikacje polegają na tym, że istnieją twardościomierze typu A do materiałów miękkich oraz typu C i D do twardych, zaś wyniki uzyskiwane z pomiarów prowadzonych przy użyciu różnych typów twardościomierzy nie są porównywalne.

Zagadnienie sprowadza się więc do stwierdzenia, że przy pomiarze twardości metodą Shore’a konieczne jest podawanie zawsze typu twardościomierza. Należy więc podawać, że tworzywo ma twardość np. 70°Sh A lub 80°Sh C, co oznacza 70°Sh przy użyciu twardościomierza typu A, lub 80°Sh stosując twardościomierz typu C. Jeżeli temperatura pomiaru jest różna od 20°C, podaje się ją w wyniku w sposób następujący: 70°Sh A/28°C lub 80°Sh C/25°C.

Skomentuj: Pomiar twardości aparatem Shore’a