Jak jednoduše měřit tvrdost pryže?

Něco málo o základní mechanické vlastnosti v gumárenství

Různé druhy pryže se od sebe odlišují především svou tvrdostí. Tato důležitá vlastnost předurčuje možnosti využití a úzce souvisí se způsobem výroby tohoto materiálu, lidově označovaného jako guma. Nejčastěji se setkáváme s pryží vyrobenou buď z přírodního kaučuku získaného z rostliny Hevea brasiliensis nebo syntetického kaučuku, který je náhrada přírodního, případně pak s jejich směsmi. Syntetický kaučuk se vyrábí v chemických továrnách, kde se směšují různé monomery a polymerizační činidla. Výsledkem tohoto procesu je syntetický kaučuk, který může mít různé vlastnosti jako elasticita, tuhost a pevnost, odolnost vůči trhání, opotřebení, teplotním výkyvům, UV záření, chemickou odolnost a další.

Přírodní latex je i v současnosti důležitá surovina.

Měření tvrdosti pryže je v průmyslových aplikacích důležitým faktorem. Nejpoužívanější metodou měření tvrdosti pryže je metoda Shore. Tato metoda se používá k měření tvrdosti elastomerů, termoplastů, měkkých pryžových materiálů a dalších plastů v rozmezí od velmi měkké až po velmi (extra) tvrdou. Pro pryž je pak zejména vhodná stupnice A. Nejčastěji jsou k tomu využívány tvrdoměry s pružinovým zařízení, které se přikládají na povrch pryže.

Další metoda zkoušení tvrdosti používaná u pryže je metoda Knoop. Knoopova zkouška tvrdosti se používá k měření tvrdších pryžových materiálů, jako jsou pneumatiky nebo pryžová těsnění. Do povrchu materiálu se po určenou dobu vtlačuje špička diamantového jehlanu. Výsledkem měření je hloubka otisku diamantového hrotu na povrchu pryže.

Existuje také metoda měření tvrdosti pryže podle standardu ASTM D1415 a ISO 48, které se používají pro měkkou pryž. Tyto metody určují tvrdost pryže pomocí pístu s určitou velikostí a hmotností, který se aplikuje na povrch pryže. Na podobném principu je založena metoda IRHD (International Rubber Hardness Degree), která měří změnu tloušťky materiálu pod vlivem zátěže.

Výběr správné metody měření tvrdosti pryže tedy závisí na vlastnostech materiálu a požadované přesnosti měření. Tvrdost pryže je důležitým faktorem v mnoha provozech a je vhodné konzultovat vhodnost metody měření s odborníkem.

Vlastnosti nejčastěji používaných druhů pryží

Pryž NR (Natural Rubber) je přírodní kaučuk z latexu kaučukovníkových stromů. Jeden z nejstarších průmyslových materiálů dodnes zůstává významným artiklem. Má výbornou odolnost proti abrazi a chemikáliím a dobře se zpracovává. Na druhé straně je NR pryž citlivá na sluneční světlo, kyslík a ozon způsobující stárnutí a zhoršení požadovaných vlastností materiálu včetně její tvrdosti. Pro měření tvrdosti NR se obvykle používá metoda Shore A vhodná pro měkké a elastické materiály.

NR-SBR je zkratka pryž pryž ze směsi přírodního kaučuku a kopolymerního butadienu-styrenu (SBR). Používá se u výrobků jako jsou pneumatiky, dopravníkové pryžové pásy nebo podešve. Mají lepší odolnost proti opotřebení a vyšší tuhost než přírodní kaučuk, protože směs NR-SBR kombinuje výhody obou materiálů, tj. vysoká elasticita a odolnost vůči trhání a opotřebení. Pro měření tvrdosti NR-SBR se nejčastěji používá metoda Shore A (případně Shore D). Pro měření tvrdších a méně elastických materiálů NR-SBR je vhodná metoda IRHD.

EPDM (Ethylén-propylen-dien-kaučuk) je jedním z nejvšestrannějších představitelů syntetického kaučuku. Má vynikající odolnost vůči UV záření, ozonu a chemikáliím, a proto se často používá pro výrobu těsnění, hadic a krytů. Alternativa přírodního kaučuku NBR (Nitril-butadien-kaučuk) odolává olejům, mazivům a palivům, a proto se často používá pro výrobu těsnění a hadic v automobilovém průmyslu. Chloroprenový kaučuk CR je známý také jako neopren. CR má vynikající odolnost vůči ozonu, UV záření a teplu. Používá se často ve stavebnictví, vodním hospodářství a dal název obleku, který znají všichni vodní sportovci. IIR (Isobutylen-isopreno nebo také butylkaučuk) jako jediný elastomer je nerozpustný pro plyny. Pro sovu chemickou odolnost plynovou nepropustnost se často používá pro výrobu duší pneumatik, těsnění a hadic. SBR (Styren-butadienový kaučuk) - má vynikající pevnost, odolnost proti otěru a dobrou zpracovatelnost. Proto se často používá pro výrobu pneumatik, podrážek nebo hadic.

Měření tvrdosti pryže v praxi

S potřebou měření tvrdosti pryže se setkáváme jak u surovin na vstupu výrobních procesů, tak u finálních výrobků. Cílem měření je obvykle dodržení požadované kvality výrobků, ale také zajištění bezpečnosti provozů (např. u dopravníkových pásů) nebo dostatečná životnost a efektivita výrobních prostředků. Požadovaná tvrdost se často kontroluje při průběžných kvalitativních testech ve výrobě. Přitom určit tvrdost přímo na finálních tvarech výrobků může být složité a nevhodně zvolený přístroj může přinést nepřesné výsledky. Roli hraje velikost a tloušťka vzorku nebo jeho deformace.

V některých provozech (netemperované sklady) nebo při servisu v terénu, může být problém držet konstantní teplotu, aby byly výsledky měření co nejpřesnější. Stejně jako teplota, tak i vlhkost může ovlivnit tvrdost některých pryží. Vysoká vlhkost může mít za následek změkčení a nízká naopak ztvrdnutí pryže. Každá metoda měření tvrdosti pryže vyžaduje specifický typ přístroje, který je optimální pro danou metodu. Správná kalibrace měřícího přístroje je přitom klíčová.

Certifikovaný ruční elektronický tvrdoměr PosiTector® SHD od americké společnosti DeFelsko je určen pro měření nekovových materiálů na stupnicích Shore. K dispozici jsou dvě varianty přístroje (Shore A a Shore D). Nastavitelný čas měření s odpočítáváním na displeji zaručuje splnění mezinárodních standardů. Uživatelé ocení především ergonomii a přívětivost PosiTectoru (kvalitní dotykový displej, konektivita, nápověda, okamžité obnovení) a odolnost proti vodě a prachu (IP65).

PosiTector SHD vyhovuje standardům pro měření ASTM D2240, ISO 868/7267/7619 a DIN 53505. Přístroj umožňuje sofistikovaně pracovat s naměřenými daty (PosiSoft, Wi-Fi, USB), užitečnou funkcí je alarm s možností upozornění na překročení požadovaných hodnot a další užitečné funkce. DeFelsko navíc myslí i na bohaté příslušenství, které si lze volit s ohledem na konkrétní podmínky aplikace. Nechybí samozřejmě ani kalibrační etalony.

Příklady aplikací měření tvrdosti pryže v průmyslu

Nejčastěji se setkáme s měřením tvrdosti pryže v gumárenství a různých fázích výroby pneu. Přitom pneumatika může obsahovat i více než deset různých vrstev s různými vlastnostmi. Typickou aplikací je měření tvrdosti těsnění v mnoha oborech. Při výrobě zdravotnických pomůcek, kde je pryž hojně zastoupena, je nutné splňovat přísné standardy. Pryž se používá pro výrobu zdravotnických pomůcek, jako jsou rukavice, hadičky, podložky. Ovšem i při výrobě terapeutických nebo sportovních pomůcek musí splňovat specifické požadavky.