OZNACZANIE TWARDO CI GUMY 

 

Celem  wiczenia jest poznanie metody oznaczania twardo ci gumy według skali 

mi dzynarodowej — International Rubber Hardness (IRH). 

 

 

 

3.1. WPROWADZENIE 

 

 

Z uwagi na specyficzne wła ciwo ci (du a podatno  na odkształcenia, nie ci liwo , 

wła ciwo ci izolacyjne, tłumi ce itp.) guma znalazła szerokie zastosowanie w przemy le. Łatwo  

kształtowania wyrobów gumowych sprawiła,  e mamy do czynienia z du  ró norodno ci  elementów 

konstrukcyjnych zawieraj cych gum  (ogumienie, uszczelki, w e, pasy klinowe, ł czniki spr yste 

itp.); w pojazdach samochodowych mo na np. wyró ni  kilkaset elementów gumowych. Gumowe 

ł czniki spr yste o ró norodnych kształtach stanowi  te  bardzo cz sto elementy składowe sprz gieł 

podatnych, wibroizolatorów, tłumików drga  skr tnych, zderzaków itp. 

W przeciwie stwie do innych materiałów konstrukcyjnych, cechy gumy zmieniaj  si  w 

bardzo szerokim zakresie. Przez zmian  składu mieszanki gumowej (kauczuk naturalny, syntetyczny, 

napełniacze) oraz warunki przerobu (wulkanizacji) mo na uzyska  gum  o ró nych wła ciwo ciach 

fizycznych — od bardzo mi kkiej a  do bardzo twardej o wysokiej wytrzymało ci mechanicznej, 

sztywno ci itp. Mo na zmienia  odporno  gumy na  cieranie, na nisk  i wysok  temperatur , 

starzenie, odporno  na działanie olejów i smarów i wiele innych wła ciwo ci. 

W ród wielu wła ciwo ci fizycznych gumy jedn  z najwa niejszych jest twardo . Mimo  e 

nie ma  cisłej z punktu widzenia fizyki jej definicji, twardo  stanowi wygodne kryterium 

szacunkowej oceny gumy, stopnia jej zwulkanizowania, doboru dopuszczalnych warto ci 

odkształcenia itp. 

Twardo  gumy zwi ksza si  w niskiej temperaturze. Po osi gni ciu tzw. temperatury 

krucho ci guma traci elastyczno , staje si  krucha i łamliwa. Temperatura ta dla gumy z kauczuku 

naturalnego wynosi około -60°C. Twardo  zwi ksza si  te  w miar  starzenia gumy. Badania 

do wiadczalne wykazuj ,  e ze wzrostem twardo ci gumy wzrastaj  jej wła ciwo ci 

wytrzymało ciowe. 

 

 

3.2. OZNACZANIE TWARDO CI GUMY 

 

 

W normie PN-80/C-01604.02 twardo  gumy H zdefiniowana jest jako opór, jaki stawia 

badany materiał podczas wciskania w niego okre lonego wgł bnika działaj cego na bardzo małej 

powierzchni. 

Twardo  jest oznaczana zwykle przez pomiary oporu przy wciskaniu w badany materiał z 

oznaczon  sił  kulki. Do symbolu H dodaje si  indeks okre laj cy metod  pomiaru. Praktycznie, 

wska nikiem twardo ci jest gł boko  zagł bienia wgł bnika pod działaniem stałego obci enia dla 

okre lonego czasu zagł biania, przy czym wi kszemu zagł bieniu odpowiada mniejsza twardo  i na 

odwrót. Stosowane twardo ciomierze pozwalaj  na ogół odczytywa  bezpo rednio warto  twardo ci 

w danej skali. 

W ród ró nych metod oznaczania twardo ci gumy, jeszcze kilka lat temu najpopularniejsz  

była metoda Shore'a, w której miar  było zagł bienie iglicy obci onej spr yn  o okre lonej 

charakterystyce. Twardo ciomierze były tak wyskalowane,  e zagł bieniu iglicy 2,5 mm odpowiadała 

twardo  H = 0, a zagł bieniu 0 — twardo  H = 100° Sh. Szczegóły dotycz ce tej metody mo na 

znale  w normie PN-80/C-04238. 

Obecnie powszechnie stosowan  metod  jest metoda oznaczania twardo ci gumy według skali 

IRH, zgodnie z norm : 

PN-81/C-04203     - w zakresie 30 do 85 IRHD (stopni wg IRH) i  

PN-77/C-04204     - w zakresach 10 do 35 oraz 85 do 100 IRHD.  

Omówione w tych normach metody dotycz  oznaczania twardo ci wszystkich rodzajów gumy, z 

wyj tkiem gumy porowatej. 

Miar  twardo ci w skali IRH jest wielko  ró nicy zagł bienia w badany materiał kulki o 

okre lonej  rednicy pod wpływem statycznego obci enia wst pnego i pomiarowego. Twardo  H = 

100 IRHD odpowiada zerowemu wgł bieniu kulki, inne warto ci twardo ci odpowiadaj  wgł bieniom 

podanym w tablicach z-1 i z-2, odpowiednio dla metody normalnej i metody mikro. Zale no ci te nie 

zmieniaj  si  liniowo. Skala IRH została bowiem utworzona na podstawie zale no ci empirycznej 

mi dzy ró nic  zagł bienia kulki o okre lonych wymiarach pod wpływem obci enia wst pnego i 

pomiarowego a modułem Younga badanego materiału   

 

 

 

 

gdzie:    F    - obci enie pomiarowe [N], 

 E    - moduł Younga [MPa], 

 R    - promie  kulki [mm], 

 h    - ró nica zagł bienia kulki [mm]. 

Zale no  mi dzy twardo ci  w skali IRH a logarytmem modułu E pokaza-no na rys. 3.1. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Rys. 3.1. Zale no  mi dzy twardo ci  w skali IRH a logarytmem modułu Younga 

 

Dzi ki takiemu doborowi skali warto  twardo ci gumy odczytana w skal IRH w przybli eniu 

odpowiada warto ci twardo ci w skali Shore'a A. 

 

 

 

3.3. PRZEBIEG  WICZENIA 

 

 

3.3.1. Warunki oznaczania twardo ci 

 

 

W normie PN-81/C-04200 okre lone s  ogólne warunki oznaczania twardo ci. Przykładowo, 

badania nale y przeprowadza  nie wcze niej ni  po 16 h od czasu wulkanizacji, chyba  e normy 

przedmiotowe traktuj  inaczej. W przypadku badania próbek laboratoryjnych najdłu szy czas 

przechowywania próbek przed badaniem nie powinien przekracza  4 tygodni, a w przypadku badania 

wyrobów gotowych i przygotowanych z nich próbek — 3 miesi cy. W badaniach, w których wyniki 

porównuje si  mi dzy sob , okres przechowywania próbek powinien by  jednakowy. 

 

 

 

3.3.2. Obsługa twardo ciomierza stosowanego w  wiczeniu 

 

 

Do oznaczania twardo ci gumy w skali IRH stosujemy w  wiczeniu twardo ciomierz KP 

15012, wyprodukowany w Zakładzie Produkcji Aparatury Badawczej KABID-PRESS w Warszawie.

 

 

Uwaga:    Przed przyst pieniem do pomiarów nale y zapozna  si  z instrukcj  obsługi przyrz du. 

 

Najistotniejsze punkty tej instrukcji: 

1. Twardo ciomierz podł czy  do sieci; pomiary mo na przeprowadza  po15 minutach. 

2. W zespole wska ników „No pomiaru" powinien si   wieci  wska nik „0". W przypadku 

wiecenia innego wska nika nacisn  przycisk „ZERO" (próbka nie powinna wtedy dotyka  

ko cówki wgł bnika, a d wignia powinna by  podniesiona do góry). 

3. Nastawi  czas pomiaru zgodnie z wymogami normy na 30 s. 

4. Za pomoc  nakr tki podnosi  stolik z poło on  na  próbk  do zetkni cia si  ze stopk  

urz dzenia dociskowego, a nast pnie podnosi  dalej a  do uzyskania obci enia wst pnego 

(pierwszy zapłon wska nika   „KALIBRACJA"). W przypadku zga ni cia lampki wska nika 

nale y opu ci  nieco stolik do ponownego jej zapalenia. 

5. D wigni  obróci  w dół (do siebie), aby przyło y  obci enie robocze, a nast pnie po 

nastawionym czasie pomiaru odczyta  wynik pomiaru i podnie  d wigni  do góry. 

6. Opu ci  stolik do utraty styku próbki ze stopk  urz dzenia pomiarowego. 

7. Nie zeruj c tym razem wska nika „No pomiaru", wykona  w ten sam sposób drugi i trzeci 

pomiar w innych punktach próbki, zanotowa  wyniki poszczególnych pomiarów oraz wynik 

redni z trzech pomiarów. Dopuszczalna ró nica mi dzy wynikami nie powinna przekracza  3 

IRHD. W przypadku wi kszej - w protokole nale y poda  wyniki poszczególnych pomiarów. 

8. Po wykonaniu pomiarów odł czy  przyrz d od sieci. 

 

Twardo ciomierz KP 15012 słu y do oznaczania twardo ci gumy w zakresie 35 do 85 IRHD.U ycie 

dodatkowych wgł bników i stopek urz dzenia dociskowego rozszerza zakres pomiarów od 10 do 100 

IRHD. Nale y wówczas trans-ponowa  wyniki odczytane na wy wietlaczu, korzystaj c z 

nomogramów zamieszczonych w instrukcji obsługi przyrz du. 

 

 

3.4. ZAWARTO  SPRAWOZDANIA 

 

 

Sprawozdanie powinno zawiera : 

1. Dane dotycz ce badanych elementów. 

2. Wyniki pomiarów twardo ci. 

3. Wnioski dotycz ce ewentualnych niezgodno ci z norm . 

Dokładniejsze omówienie tematyki dotycz cej zastosowania elementów gumowych oraz bada  

wła ciwo ci gumy mo na znale  w zalecanej literaturze.