ISO 48 Guma, wulkanizowana lub termoplastyczna – Oznaczanie twardości

Norma ISO 48 „Guma wulkanizowana lub termoplastyczna – Oznaczanie twardości”, opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), składa się z szeregu podrozdziałów opublikowanych pod tym samym tytułem:

• Norma „ISO 48-1 Część 1: Wprowadzenie i wytyczne” opisuje procedurę określania twardości gumy wulkanizowanej i termoplastycznej. Celem niniejszej normy jest ułatwienie zrozumienia znaczenia twardości jako właściwości materiału oraz pomoc w wyborze odpowiedniej metody badania.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Międzynarodowe oceny twardości gumy (IRHD): odnoszą się do skali twardości wybranej w taki sposób, że „0” oznacza twardość materiału o zerowym module Younga, a „100” oznacza twardość materiału o nieskończonym module Younga. Poniższe warunki są spełnione w większości normalnego zakresu twardości:
  • Międzynarodowa klasa twardości gumy zawsze przedstawia w przybliżeniu taką samą proporcjonalną różnicę w module Younga.
  • W przypadku gum o wysokiej elastyczności skale IRHD i Shore A są porównywalne.
• Twardość standardowa odnosi się do twardości uzyskanej przy zastosowaniu procedur opisanych w normie ISO 48-2 na próbkach o standardowej grubości i nie mniejszej niż określone minimalne wymiary boczne, w międzynarodowych klasach twardości gumy.
• Twardość pozorna odnosi się do twardości uzyskanej w międzynarodowych klasach twardości gumy przy użyciu procedur opisanych w normie ISO 48-2 na próbkach o niestandardowych wymiarach.

Termin twardość w odniesieniu do gumy oznacza miarę twardości uzyskaną w badaniu wciskania. W gumę wciska się wgłębnik z określoną siłą, a następnie mierzy się powstałe wgłębienie. W odróżnieniu od metod stosowanych do innych materiałów, wgniecenie mierzy się poprzez przyłożone obciążenie. W większości testów wgłębnik otoczony jest stopką, która opiera się na badanym elemencie pod określoną siłą. W testach obciążenia statycznego mierzonym wgłębieniem jest różnica między wgłębieniem spowodowanym przez małą siłę początkową i wgłębieniem spowodowanym przez większą siłę końcową.

• Norma „ISO 48-2 Część 2: Twardość w zakresie od 10 IRHD do 100 IRHD” opisuje cztery metody określania twardości gumy wulkanizowanej lub termoplastycznej na płaskich powierzchniach (standardowe metody określania twardości) oraz cztery metody określania pozornej twardości powierzchni zakrzywionych (metody pozornej twardości).

Twardość wyrażana jest w międzynarodowych stopniach twardości gumy (IRHD). Metody te obejmują zakres twardości od 10 IRHD do 100 IRHD. Metody te różnią się przede wszystkim średnicą wciskanej kulki i wielkością siły wciskania, które dobiera się w zależności od konkretnego zastosowania. Zakres stosowalności każdej metody przedstawiono na rysunku zamieszczonym w normie.

W niniejszej normie określono następujące cztery metody określania twardości standardowej:

• Metoda N (test normalny): odpowiednia dla gum o twardości w zakresie od 35 IRHD do 85 IRHD, ale można ją stosować także dla gum o twardości w zakresie od 30 IRHD do 95 IRHD.
• Metoda H (badanie wysokiej twardości): Nadaje się do gum o twardości w zakresie od 85 IRHD do 100 IRHD.
• Metoda L (badanie niskiej twardości): Nadaje się do gum o twardości w zakresie od 10 IRHD do 35 IRHD.
• Metoda M (mikrotestowanie): W zasadzie pomniejszona wersja standardowej metody testowej N, umożliwiająca testowanie cieńszych i mniejszych elementów testowych. Nadaje się do gum o twardości od 35 IRHD do 85 IRHD, ale można go stosować również do gum o twardości od 30 IRHD do 95 IRHD.

W normie opisano również cztery metody określania twardości pozornej powierzchni zakrzywionych, mianowicie CN, CH, CL i CM. Metody te stanowią modyfikację metod N, H, L i M i stosuje się je, gdy badana powierzchnia gumowa jest pochyła. W tym przypadku są dwie możliwości:

• Badany element lub produkt jest wystarczająco duży, aby można go było oprzeć na twardościomierzu
• Badany element lub produkt jest na tyle mały, że zarówno element testowy, jak i przyrząd spoczywają na wspólnym podłożu.

Zasadniczo badanie twardości polega na pomiarze różnicy między głębokością wgniecenia, na jaką piłka wnika w gumę przy małej sile nacisku, a dużą siłą całkowitą. Z tej różnicy uzyskuje się twardość w stopniach bardzo niskiej twardości gumy (VLRH), którą odczytuje się bezpośrednio jako bardzo niską twardość gumy, obliczając ją z tabel i dopasowując do przyrządu do pomiaru odcisków, korzystając z tabeli podanej w normie lub wykresów albo skali opartej na tej tabeli.

• Norma „ISO 48-4 Część 4: Twardość wciskana metodą durometru (twardość Shore’a)” opisuje metodę określania twardości wciskanej (twardości Shore’a) gumy wulkanizowanej lub termoplastycznej przy użyciu twardościomierzy o następujących skalach:
  • Skala dla gum w normalnym zakresie twardości
  • Skala D dla gum w wysokim zakresie twardości
  • Skala AO dla gum o niskiej twardości i gum komórkowych
  • Skala AM do cienkich próbek gumowych w normalnym zakresie twardości.

Zasadniczo w tym teście w próbkę testową wciska się wgłębienie o określonych wymiarach pod określonym obciążeniem, a następnie mierzy się głębokość wgłębienia. Wgłębienie to jest przekształcane na wartość twardości za pomocą określonego związku.

• Norma „ISO 48-5 Część 5: Pomiar twardości metodą wciskania metodą pomiaru kieszeniowego IRHD” opisuje metodę określania twardości metodą wciskania gumy wulkanizowanej lub termoplastycznej za pomocą twardościomierza kieszonkowego skalibrowanego w IRHD. Zasadniczo norma ta określa metodę określania twardości wciskanej gumy wulkanizowanej lub termoplastycznej przy użyciu kieszonkowego twardościomierza skalibrowanego w IRHD. Tego typu liczniki służą przede wszystkim celom kontrolnym, a nie specyfikacyjnym. Możliwe jest zwiększenie czułości poprzez zamocowanie kieszonkowego twardościomierza do podłoża.
• Norma „ISO 48-6 Część 6: Pozorna twardość cylindrów wyłożonych gumą metodą IRHD” opisuje metodę określania pozornej twardości wulkanizowanych lub termoplastycznych pokryw cylindrów gumowych, wyrażonej w międzynarodowych klasach twardości gumy (IRHD). Zasada działania tej metody jest podobna do metod określania twardości gumy opisanych w normie ISO 48-2. Metoda ta polega na pomiarze głębokości penetracji kulistego wgłębnika, działającego pod wpływem określonej siły. Stosowany aparat jest podobny do tego opisanego w normie ISO 48-2 i posiada podstawę specjalnie zaprojektowaną do stosowania na głowicach cylindrów i podobnych zakrzywionych powierzchniach. W niektórych cylindrach mogą występować znaczne różnice w grubości gumy na powierzchni cylindra, co może mieć wpływ na mierzoną pozorną twardość.
• Norma „ISO 48-7 Część 7: Pomiar twardości pozornej cylindrów wyłożonych gumą metodą twardościomierza typu Shore’a” opisuje metodę określania twardości pozornej wulkanizowanych lub termoplastycznych gumowych pokryw cylindrów, wyrażonej jako twardość Shore’a, w przypadku pomiarów, w których wymagana jest jedynie umiarkowana dokładność. Zastosowana metoda i aparat są zasadniczo takie same jak opisane w normie ISO 48-4, przy czym pomiary są wykonywane na pochyłej powierzchni kondycjonowanego cylindra pokrytego gumą, a nie na płaskiej próbce testowej. Określono przyrządy typu Shore A i typu D, przy czym te drugie stosuje się do pomiarów na cylindrach o dużej twardości. W niektórych cylindrach mogą występować znaczne różnice w grubości gumy na powierzchni cylindra, co może mieć wpływ na mierzoną pozorną twardość.
• Norma „ISO 48-8 Część 8: Twardość pozorna cylindrów wyłożonych gumą metodą Puseya i Jonesa” opisuje metodę określania twardości pozornej wulkanizowanych lub termoplastycznych gumowych pokryw cylindrów, wyrażonej jako wartość wgniecenia Puseya i Jonesa. Plastometr Puseya i Jonesa służy do pomiaru głębokości wgłębienia powstałego w powierzchni gumy, gdy wciska się w niego wgłębnik pod wpływem zadanej siły. Wartość wgniecenia nie jest taka sama, jak wartość zmierzona międzynarodową metodą pomiaru twardości gumy zgodną z normą ISO 48-2, ponieważ w tej metodzie guma bezpośrednio sąsiadująca z wgnieceniem jest wstępnie ściskana. Wartość wgłębienia Puseya i Jonesa jest odwrotną miarą twardości, tzn. im twardsza guma, tym niższa wartość wgłębienia Puseya i Jonesa.
• Norma „ISO 48-9 Część 9: Kalibracja i weryfikacja przyrządów do pomiaru twardości” opisuje procedury kalibracji i weryfikacji twardościomierzy typu A, D, AO i AM, kieszonkowych twardościomierzy IRHD, przyrządów IRHD z obciążeniem stałym oraz przyrządów z obciążeniem stałym wykorzystujących skalę twardości gumy o bardzo niskiej twardości.
• Norma ISO 48-10 „Oznaczanie twardości” jest nadal w fazie rozwoju. Niniejsza norma zastąpi normę „ISO 3387 Guma – Oznaczanie skutków krystalizacji poprzez pomiary twardości”.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście świadczone są również usługi badawcze dla przedsiębiorstw zgodnie z normą „ISO 48 Guma wulkanizowana lub termoplastyczna - Oznaczanie twardości”.