Как измерить твердость резины

1. МЕТОД ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

1.1. Образец для испытания представляет собой пластинку или шайбу с параллельными плоскостями. При измерении расстояние между точками измерений должно быть не менее 5 мм, а расстояние от любой точки измерения до края образца не менее 13 мм.

При испытании изделий и образцов из них допускается другое расстояние от точки измерения до края, которое должно быть установлено в нормативно-технической документации на резиновые изделия и методы их испытаний.

1.2. Толщина образца должна быть не менее 6 мм.

При испытании изделий и образцов из них допускается применять образцы, состоящие из нескольких слоев одной и той же резины, но не более трех, толщина верхнего слоя должна быть не менее 2 мм; толщину образца указывают в нормативно-технической документации на изделия.

(Измененная редакция, Изм. № 4).

1.3. Поверхность образца должна быть гладкой, без впадин, трещин, пузырей, пор, царапин, шероховатостей, надрывов, посторонних включений и других дефектов, видимых невооруженным глазом.

1.4. Испытание проводят на одном образце.

Разд. 1. (Измененная редакция, Изм. № 1).

2. АППАРАТУРА

2.1. Прибор для определения твердости

2.1.1. Прибор должен иметь следующие основные части:

индентор из закаленной стали (чертеж);

пружину для приложения нагрузки к индентору;

шкалу единиц твердости от 0 до 100, при этом 0 должен соответствовать максимальному проникновению индентора (2,54 мм), а 100 – нулевому проникновению; расстояние между делениями шкалы должно быть не менее 1 мм, цена деления должна соответствовать одной единице.

2.1.2. Прибор должен иметь зависимость между твердостью по Шору А и нагрузкой в соответствии с таблицей.

Твердость по Шору А

Нагрузка, Н (гс)
(пред. откл. ±0,08 (±8)

Твердость по Шору Л

Нагрузка, Н (гс)
(пред. откл. ±0,08 (±8)

(Измененная редакция, Изм. № 4).

2.1.3. Поверхность опорной площадки прибора должна быть не менее 100 мм 2 .

2.1.4. Прибор для испытания должен обеспечивать: предварительную нагрузку на индентор 0,55 Н (56 гс) для установки его в исходное положение, соответствующее нулевому значению шкалы;

проверку показания твердомера по максимальной твердости при установке на стеклянную пли гладкую металлическую поверхность; при нажатии на головку прибора стрелка должна стоять против деления 100 ± 1 на шкале;

погружение индентора в резину перпендикулярно к образцу.

2.1.5. (Исключен, Изм. № 3).

2.1.6. Поверку прибора производят не реже одного раза в шесть месяцев по методике, указанной в нормативно-технической документации на прибор. После ремонта поверку повторяют.

2.2. Толщиномер по ГОСТ 11358-74 типа ТР10-60 с пределом измерения от 0 до 10 мм, ценой деления 0,01 мм, допускаемой погрешностью измерения ±0,018 мм.

2.3. Секундомер СОПр-3б-3-121 по ГОСТ 5072-79.

2.2 – 2.3. (Измененная редакция, Изм. № 4).

2.3а. Часы электрические вторичные показывающие по ТУ 25-07-1503-82 с погрешностью хода ± 60 с за 24 ч.

2.3б. Термометр стеклянный по ГОСТ 27544-87 с пределом измерения от минус 50 до плюс 100 °С, ценой деления ГС, допускаемой погрешностью измерения ± 1 °С.

2.3в. Допускается применять другие средства измерения, обеспечивающие точность измерения в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

2.3а – 2.3в. (Введены дополнительно, Изм. № 4).

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

3.1. После вулканизации образцы выдерживают в соответствии с требованиями ГОСТ 269-66.

3.2. Перед испытанием образцы кондиционируют при температуре (23 ± 2) °С не менее 1ч, при этом они должны быть защищены от воздействия прямых солнечных лучей.

3.3. Температура испытания должна быть равна (23 ± 2) °С. Измеряют толщину образца, округляя результат до целого числа.

3.4. Испытуемый образец помещают на гладкую горизонтальную поверхность. Твердомер устанавливают на образец без толчков и ударов в перпендикулярном положении так, чтобы опорная поверхность площадки соприкасалась с образцом.

Способ установки изделий и образцов из них, место измерения твердости и другие необходимые сведения должны быть приведены в нормативно-технической документации на резиновые изделия и методы их испытаний.

Твердомер устанавливают в специальное приспособление, позволяющее создавать прижимное усилие от 10,0 до 12,5 Н, или на него монтируют центрированный по оси индептора груз массой от 1,00 до 1,25 кг.

Допускается твердомер нагружать вручную.

3.3, 3.4. (Измененная редакция, Изм. № 4).

3.5. Отсчет значения твердости производят по шкале прибора по истечении (3) с с момента прижатия прибора к образцу.

3.6. Для образцов, у которых наблюдается дальнейшее отчетливое погружение индептора, показатель отсчитывают по истечении (15 ± 1) с, что оговаривают в нормативно-технической документации на резины, резиновые изделия и методы их испытаний.

3.7. Исключен, Изм. № 3).

3.8. Твердость измеряют не менее, чем в трех точках в разных местах образца.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. За результат испытания принимают среднее арифметическое всех измерений, округленное до целого числа.

Допускаемое отклонение каждого измерения от среднего арифметического значения не должно превышать ± 3 единицы.

4.2. Несопоставимыми являются результаты, полученные при испытании:

образцов, изготовленных разными способами;

образцов разной толщины;

образцов, состоящих из разного числа слоев;

образцов и изделий при отсчете показателя через 3 и 15 с.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

4.3. Результаты испытаний оформляют протоколом, в котором указывают:

обозначение резины или резинового изделия;

толщину образца; способ изготовления образца;

результат каждого измерения твердости в единицах Шора А и ее среднее арифметическое значение; дату испытания;

обозначение настоящего стандарта.

(Измененная редакция, Изм. № 3, 4).

Разд. 4. (Измененная редакция, Изм. № 1).

5. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

5.1. Помещение для испытаний должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией и соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.004-85 и ГОСТ 12.1.005-88 .

5.2. При подготовке и проведении испытаний должно соблюдаться правила пожарной безопасности промышленных предприятий, утвержденные ГУПО МВД СССР и ГОСТ 12.3.002-75 .

5.3. Аппаратура должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.019-79 и ГОСТ 12.1.030-81 .

Разд. 5. (Введен дополнительно, Изм. № 4).

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР

Л. А. Вишницкая, Л. П. Федюкина, Б. Ф. Кришталь, В. Д. Сокольская, Р.К. Гольнева, О. Н. Беззаботнова

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 21.01. № 115.

3. Стандарт содержит все требования СТ СЭВ 1198-78

4. ВЗАМЕН ГОСТ 263-53

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Твердость резины и как ее измерить

Есть множество характеристик, по которым оценивается резина и резинотехнические изделия. Одним из важных показателей выступает твердость материала, ее измеряют специальным прибором под названием твердомер (дюрометр). Именно он применяется для определения степени твердости эластомеров и синтетических каучуков.

Измерение твердости – сложный процесс, так как необходимо учитывать геометрические особенности изделий и проводить неоднократные испытания. По своей сути уровень твердости определяют по степени погружения подпружиненного элемента (закаленной стальной иглы) внутрь образца. Чем мягче образец, тем дальше сможет проникнуть инородное тело, соответственно, тем меньше твердость.

Как измеряют степень твердости резины?

Обрезинивание валов в СПб производится с тщательным подбором резиновой смеси для условий эксплуатации механизмов, и твердость материала также играет свою роль. Как же выразить величину погружения одного упругого тела в другое в числах? Для этого была создана шкала твердости. Немало ученых «бились» над этой задачей, и на сегодняшний момент имеется около 10 стандартных универсальных шкал, каждая из которых обладает своими особенности и подходит для определенных материалов. Для полимеров наибольшее распространение получило измерение твердости по Шору. Термин получил свое название в честь изобретателя Альберта Шора. Именно он был первым, кто определил значение шкал и изобрел первый измерительный прибор. Произошло это в 1920-х годах, и с тех пор дюрометры регулируются международным стандартом ISO 868.

В международной практике твердость материала принято обозначать буквой H, после которой указывается тип шкалы (HA, HB, HC и т.д.). В российской официальной документации встречаются обозначения «твердость по Шору тип А» или же «твердость по Шору тип D».

В чем заключаются различия дюрометров Шора?

Два вида измерения по Шору используются одинаково часто. Первый тип А изначально разработан для измерения образцов с минимальной толщиной, плоских или параллельных. Диаметр стального стержня составляет 1,25 мм, при этом диаметр вершины по канону равен 0,79 мм. Дюрометр типа D необходим в том случае, если измерить образец первым вариантом невозможно, этот микротвердометр оптимально подходит для колец. Правда, есть ограничение – толщина образца должна быть больше, чем 1,27 мм, иначе точность измерения невозможно предсказать. В этом случае инструмент имеет стержень такого же диаметра (1,22 мм), однако радиус острия равен лишь 0,1 мм.

На практике один и тот же образец эластомера, измеренный твердомерами типа А и типа D, может показать разные результаты. Это связано с толщиной резины и ее формой. К примеру, если нужно узнать твердость поверхности при обрезинивании валов в СПб, на тонком материале прибор будет считывать и материал под образцом (сталь), а значит, показатели твердости будут чрезмерно завышены. Чтобы получить надежные результаты на мягких резиновых изделиях, необходимо обеспечить толщину образца 2,55 мм и больше.

Помимо измерения по Шору, распространение получили также способы измерения по Аскеру (японский метод, отличающийся другим набором игл и пружин) и Роквеллу (подходит для металлов, вместо конусообразного стержня используются стальные шарики).

Обрезинивание валов в СПб – основная специализация нашей компании ООО «ПК Техновал». Помимо гуммирования изделий, мы предлагаем также изготовление, шлифовку и ремонт валов по самым доступным ценам. В качестве исходных материалов наши мастера применяют высококачественные европейские смеси, или же инновационные резины и силиконы собственного изготовления.

Твердость по Шору. Метод и шкала Шора

Способность сопротивляться проникновению в поверхностные слои другого тела. Таково определение твердости. Но, как это определение определить, в каких цифрах зафиксировать? Над этим бились сотни ученых. Около 10 из них создали универсальные шкалы твердости.

Они направлены на разные материалы, разнятся в нюансах измерений. Одна из таких шкал – твердость по Шору. Кем он был, и как подошел к вопросу сопротивления одних материалов другим, расскажем далее.

Измерение твердости по Шору

Шора звали Альбертом. Он был американским промышленником, жил в 20 веке. Шкалу твердости разработал, дабы облегчить свой труд и сделать предприятие успешным.

Завод производил низкомодульные материалы. Их характеризует малая продольная упругость. Это приводит к высокой эластичности, даже при комнатных температурах. Таковы полимеры, продукты вулканизации, каучуки, некоторые пластмассы. Для них-то и создан метод Шора.

Твердость материалов по Шору – эмпирический метод. Это значит, что он опытный, направлен на изучение фактов, наблюдение.

Показатель получается «оторванным». Нет его связи с фундаментальными характеристиками испытуемого образца. Зато, его твердость влияет на эксплуатационные параметры. Так, твердость резины по Шору интересует, к примеру, автомобилистов.

Они ориентируются на шкалу, покупая покрышки. Стандарт их твердости – от 50 до 75 единиц Шора. Чем мягче резина, тем лучше ее сцепление с дорогой.

Однако, податливость материала приводит к его скорейшему изнашиванию, нагреву. Мягкая резина шумная и быстро теряет форму. Число Шора позволяет подобрать идеальные покрышки для конкретных условий и потребностей.

Только вот, указывают показатель шкалы на своих покрышках всего около 30% производителей. Наличие заметки указывает на ответственный подход к делу и качество товара. Проблемы в определении твердости по Шору нет. Было бы желание. Прибор для опытов прост, как и схема их проведения.

Единственный минус – приличный разброс значений результатов. Но, более удобного метода, пока, не придумано. Перейдем от теории к практике?

Принцип измерения по Шору

Прибор твердости Шору пришлось разработать самому. Это произошло в 1920. Называется аппарат дюрометром. У него есть опорная площадка с отверстием по центру, индентор, то есть вдавливатель, и калиброванная пружина, прилагающая к нему определенную силу.

Последний элемент машины – индикатор. Он определяет степень выдвижения «носика» индентора за пределы опорной поверхности.

Измерительных шкал у прибора несколько. Основных две, это A и D. Разбивка необходима для точности опытов, ведь испытуемыми становятся материалы с разной твердостью. Мягкие проверяют по шкале А, а более упругие – по D.

Измерение твердости по Шору требует внимания к внешним условиям. Часть полимеров реагируют, к примеру, на влажность воздуха, или размягчаются под воздействием прямых солнечных лучей. Нужно исключить факторы, влияющие на параметры материала. Для этого есть стандарты ISO.

Требования предъявляются и к толщине испытуемого образца. Она не должна быть меньше 6-ти миллиметров. Ширина материала должна позволять сделать отступ от любого из краев минимум в 12 миллиметров. Важна и гладкость испытуемого.

Шероховатые материалы могут неплотно прилегать к опорной поверхности, что искажает результаты измерений.

Чтобы определить, к примеру, твердость полиуретана по Шору, дюрометр устанавливают вертикально. «Носик» индентора, при этом, должен отстоять от края образца на те самые 12 миллиметров.

Прижать опорную поверхность к образцу нужно как можно быстрее, без толчка, держа параллель между плоскостями. Остается приложить к опорной поверхности давление, обеспечивающее надежный контакт с испытуемым материалом. Для этого используют груз. Но, допускается и ручной жим.

Мгновенное измерение проводят за 1 секунду. Однако, обычно, показатели снимают через 15 секунд. Для верности, проводят 5 замеров в разных местах поверхности.

Среднее значение – и есть число твердости. Оно может быть от 0 до 100. Такова шкала твердости Шора. Попробуем применить измерения не только при выборе автомобильных покрышек.

Применение измерения по Шору

Твердость по Шору – таблица, способная указать на нюансы использования товаров. Так, если показатель ластика равен 20 единицам, значит, он художественный. Творцам нужны мягкие резинки, не портящие бумагу для рисования, способные деликатно растушевывать, к примеру, карандашные наброски.

Для канцелярских же целей, школы, или офиса, лучше подходят ластики с твердостью около 50 единиц Шора. Покупая герметик для строительства, работ по дому, важно знать, легко ли будет его вскрыть. К примеру, фиксировали некоторые швы в ванной.

Если герметик потемнеет, или потрескается, его придется выскабливать. Это сложнее, чем вычистить обычную затирку. Чем мягче и податливее герметик, тем проще будет его, так скажем, демонтаж.

У герметика твердость по Шору должна лежать в пределах 10-25 единиц. Иначе, товар не качественный.

Для велосипедных камер приемлемые единицы твердости по Шору гораздо меньше, чем для автомобильных покрышек. Для велика достаточно показателя в 30 баллов.

В разрез идут колеса скейтбордов. Даже у мягких вариаций должно быть 75 единиц.
Для жестких колес скейтборда показатель, и вовсе, равен рекомендациям к цельнолитым шинам вилочных автопогрузчиков – 95-98 единиц.

Для сравнения, пластик строительных касок для защиты во время работ гарантирует лишь 75 баллов. Приобретение некачественного головного убора с твердостью по Шору этак в 40-60 может стоит жизни.

Какие материалы измеряются на твердость по Шору

Из вышесказанного понятно, что твердость по Шору – ГОСТ, действующий для силикона, каучука, эбонита, пластика, резины. Нормы, кстати, установлены еще Государственным Комитетом СССР. В первую очередь определили рамки для резины. ГОСТ получил код 263-75.

Исследования проводили в Министерстве Нефтеперерабатывающей промышленности. Стандарт утвержден 21 января 1975 года, несколько раз корректировался.

Измерять по Шору можно и металлические поверхности. Однако, в этом случае смотрят не на глубину погружения «носика» индентора, а на высоту отскока бойка. По сути, это отдельный метод и отдельная шкала. Однако, они тоже разработаны Шором в параллель с таблицей для низкомодульных материалов.

В промышленности к методу отскока прибегают редко. Есть шкалы, позволяющие измерить показатель твердости металлических изделий более точно, к примеру, схема Роквелла.

Перечень материалов, «подвластных» дюрометрам Шора, не дает полного представления о продукции, твердость которой, как говориться, имеет значение. Так, по шкале американского промышленника измеряют даже податливость бинтов Мартенса. Их используют для фиксации шин.

Так медики называют предметы, удерживающие кости в физиологически верном положении. По сути, шиной может служить даже доска, примотанная к сломанной голени, или бедру.

От качества бинта зависит надежность фиксации. Слишком мягкая резина будет излишне податливой, а твердая способна перетянуть кровеносные сосуды. Так что, показатель Шора может пригодиться в самых неожиданных местах и ситуациях.