Měření tvrdosti u mikroporézních pryží

Má význam sledovat tvrdost u mikroporézních pryží?

Určitě ano. Stejně jako u ostatních typů materiálů (například u plastových desek, kompaktních pryží apod.) je i u mikroporézních pryží tvrdost jedna ze základních specifikací, které je třeba vzít v úvahu při výběru vhodné pryže. Tedy společně s barvou, tloušťkou, hustotou a dalšími mechanicko-fyzikálními vlastnostmi.

Při chybně zvolené tvrdosti totiž existuje riziko, že pryže nebudou plnit správně svoji funkci:

• Nižší tvrdost může vést při aplikaci až k deformaci pryže.
• Vyšší tvrdost může způsobit, že výrobky z této pryže nepůjdou správně zakomponovat do finálního použití.

Stupnice tvrdosti plastů a pryži

Základní stupnicí, kterou se měří tvrdost plastů a pryží, je stupnice Shore (°Sh), u níž rozlišujeme:
 

• Shore A – nejrozšířenější stupnice, kterou se měří tvrdost např. většiny plochých těsnicích kompaktních pryží, měkkých plastů, polyuretanu, kůže. Je rovněž využívána pro měření gumových hadic, podlahových krytin a dlaždic, pneumatik.
• Shore B – stupnice, kterou se měří specifické, tvrdší kaučuky než ve třídě A, v praxi se používá velmi zřídka.
• Shore C – pro měření ještě tvrdších pryží než ve stupnici Shore B a plastů, rovněž zřídka používaná.
• Shore D – pro měření tvrdé gumy a plastů, např. desek z teflonu, desek SIMONA z PP, PE, PE-HD, PVC, akrylového skla atd. Využívá se rovněž u tvrdých válců z velmi tvrdých plastů a u těsnění vhodného pro vysoký tlak.
• Shore 0 – zřídka používaná stupnice, kterou se měří velmi měkké materiály jako je třeba nylon, perlon, středně pevná tkanina.
• Shore 00 – pro extrémně měkké materiály, jako jsou například mikroporézní pryže a jiné pěnové materiály. Zde však existují výjimky: některé pěny, tedy mikroporézní pryže s otevřenými dutinkami, jako je například pryž 304/B/OPC z našeho sortimentu, nelze měřit ani ve stupnici 00, výrobce udává pouze hodnotu hustoty materiálu v kg/m³. Všeobecně se v tomto rozsahu tvrdosti měří gelové vložky, měkká těsnění, elastické materiály.

Předpokládáme, že čím je hmotnost menší, tím je materiál měkčí.

Měření tvrdosti

Tvrdost pryží se obvykle měří pomocí durometrů, které jsou rozděleny do několika stupnic v závislosti na typu materiálu.
 

Tip z praxe:
Naměřená tvrdost může být ovlivněna různými faktory:

• složením měřeného materiálu
• pracovní teplotou
• stářím materiálu

Vycházíme z následujícího přehledu:

Pozn.: * Durometr je norma pro měření tvrdosti gumy, plastů, pěnových a dalších nekovových materiálů;
** Běžně se nepoužívá

Hodnoty se mohou lišit v závislosti na konkrétním složení materiálu a výrobním procesu.

Zdroj: http://www.merenitvrdosti.cz/piblina-pevodni-tabulka-pro-durometry-shore.html; zkráceno a upraveno

Kde GUMEX údaje o tvrdosti pryží získává?

Tyto informace čerpáme z technických listů výrobců (dodavatelů).
Dále je ověřujeme za pomocí tvrdoměrů Sh°00 (durometrů), které máme na pobočkách.
Takto měříme mikroporézní pryže s uzavřenými dutinkami z našeho sortimentu, například  T75 EPS, T100 EPB, T130 EP, T160, T180 EP SOFT.

Čím se liší hustota × tvrdost pryže

Hustota a tvrdost jsou dvě různé fyzikální vlastnosti pryže:

Hustota je fyzikální veličina, která vyjadřuje hmotnost materiálu na jednotku objemu a měří se v jednotkách kilogramů na metr krychlový. Hustota materiálu závisí na jeho složení a struktuře.
Hustota je míra, která vyjadřuje, jak jsou atomy nebo molekuly uspořádány v materiálu, kolik hmoty je obsaženo v určitém objemu. Pryž má obvykle nižší hustotu než kovy, což znamená, že je lehčí.
 

Tvrdost je vlastnost materiálu, která určuje jeho odolnost vůči deformaci, zejména trvalé deformaci a pronikání jiných materiálů. Existuje několik metod a stupnic pro měření tvrdosti, v našich podmínkách výroby gumových a plastových výrobků se pohybujeme ve stupnici Shore (Sh).
Tvrdost je míra odolnosti materiálu vůči mechanickému poškození, například vlivem řezání, otěru nebo deformace.

Pryž je obvykle měkká a pružná. Má nižší tvrdost než většina kovů.

Při výběru vhodné pryže doporučujeme si pryž vždy vyzkoušet, například pomocí vzorníku, nebo si nechat vyrobit několik kusů vzorků od jednotlivých variant mikroporézních pryží.

Rozhodně neplatí, že čím vyšší hustota, tím vyšší je i tvrdost.
Mikroporézní pryž s výrazně vyšší hustotou může být měkčí než mikroporézní pryž s nižší hustotou, a to z důvodu:

• Hustota: měří hmotnost na jednotku objemu a souvisí s tím, jak „těžký“ materiál je.
• Tvrdost: měří odolnost materiálu vůči pronikání, nebo deformaci a souvisí s tím, jak „odolný“ materiál je.

Tolerance naměřených hodnot tvrdosti

U tvrdosti je vždy potřeba vzít v úvahu, že se tolerance pohybuje (stejně jako u rozměrů) v tolerančním poli – například u deklarované hodnoty 50° Sh 00 +/- 10°Sh 00 se může tvrdost pryže pohybovat v tolerančním poli 40°Sh 00–60°Sh 00.

Rozdíl měření ve stupnici Sh°00 oproti ostatním stupnicím

Každá stupnice Sh°A, Sh°D, Sh°00 má svůj přenosný analogový nebo digitální tvrdoměr. Těmito tvrdoměry rovněž měříme v GUMEXU. Pro měření mikroporézní pryže používáme tvrdoměr Sh°00, pro kompaktní pryž používáme tvrdoměr Sh°A, v případě plastových výrobků tvrdoměr Sh°D.

U každého tvrdoměru je jiná „vpichová jehla“ (hrot durometru). Vidíme zřetelný rozdíl mezi stupnicí Sh°D – je tu ostrá vpichová jehlu, která dokáže proniknout i tvrdými plastovými deskami a naproti tomu „zaoblená“ vpichová jehla u stupnice Sh°00 slouží k proniknutí do měkčích mikroporézních materiálů, viz fotografie níže:

Pochopitelně existují i sofistikovanější stacionární tvrdoměry, které jsou však spíše využívány v akreditovaných laboratořích.

Postup měření:

• Při měření tvrdosti přiložíme durometr k povrchu pryže a postupně zatlačujeme jeho hrot do měřeného materiálu, dokud se nezastaví proces měření.
• Měření provádíme na rovné a hladké ploše materiálu.
• Výsledky měření zaznamenáváme po určité době od aplikace síly (tzn. obvykle za 1-3 sekundy).
• Naměřená číselná hodnota ukazuje tvrdost materiálu.
• Měření opakujeme na několika místech, abychom zajistili přesnost výsledků.

Podle jakých standardů měříme v GUMEXU tvrdost mikroporézních pryží?

• Norma ISO 868 – zabývá se měřením tvrdosti převážně Sh°A a Sh°D, kdy se tvrdost odečítá na stupnici po uplynutí 15 +/- 1 sekundy, provede se pět měření od sebe vzdálených minimálně 6 mm, výsledná hodnota je aritmetický průměr těchto naměřených hodnot. Měření probíhá minimálně 9 mm od okraje. Tloušťka zkušebního tělesa musí být minimálně 4 mm.
• Norma ASTM D 2240 – zabývá se komplexním měřením tvrdosti pryží, tedy i na stupnici Sh°00, největší rozdíl oproti měření na stupnici Sh°A a Sh°D je v tloušťce testovaného materiálu, která musí být minimálně 6 mm (nikoliv 4,00 mm, jako je tomu u plastů a kompaktních pryží – protože je materiál měkčí, je potřeba větší tloušťka testovaného materiálu, aby nedošlo ke zkreslení výsledků v důsledku promáčknutí). Obecně měření ve stupnici 00 není tak často normativně popsáno, jako A a D.

Tvrdoměr ve stupnici Sh°A (vlevo), digitální tvrdoměr ve stupnici Sh°00 (vpravo)

Shrnutí na závěr
Důvody pro zjišťování tvrdosti u mikroporézních pryží:

• Tvrdost ovlivňuje mechanické vlastnosti pryže, tedy například odolnost proti opotřebení, pevnost a pružnost. U mikroporézních pryží je důležité zajištění optimální kombinace pružnosti a pevnosti pro specifické aplikace.
• Naměřená tvrdost materiálu naznačí i to, jak dobře bude zvolená pryž absorbovat nárazy.
• U těsnicích prvků je důležitá správná tvrdost k zajištění dobrého utěsnění a dlouhé životnosti těsnění. Příliš tvrdý materiál může selhat v těsnění kvůli nedostatečné přilnavosti, zatímco příliš měkký materiál může být velmi snadno stlačen, rychle „vymačkán“ a ztrácí tak své těsnící schopnosti.
• Tvrdost může ovlivnit i další možnosti zpracování konkrétní pryže během procesu výroby konkrétních výrobků na míru. Tvrdší materiály mohou být obtížněji tvarovatelné, zatímco příliš měkké materiály mohou vyžadovat speciální výrobní postupy.
• Zjišťování tvrdosti je součástí výsledné kontroly kvality, která deklaruje, že výrobek splňuje stanovené specifikace a požadavky. Tím je zaručena i spolehlivost a trvanlivost finálních produktů.