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Prove su gomma e materie plastiche

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Prove di laboratorio e controllo qualità · Polimeri

Prove su gomma e materie plastiche: caratterizzare i polimeri

Le prove su gomma e materie plastiche descrivono materiali che si comportano in modo profondamente diverso dai metalli: si deformano molto prima di rompersi, recuperano in parte la forma e cambiano risposta al variare della temperatura e della velocità di sollecitazione. Le grandezze più rilevanti sono la durezza, misurata con scale specifiche per elastomeri e polimeri, la resistenza a trazione, l’allungamento a rottura, la resistenza allo strappo e alla compressione permanente. I provini seguono geometrie normate e le condizioni di prova, in particolare la temperatura, vanno definite e controllate. Le prove su gomma e materie plastiche perdono confrontabilità se metodo e condizioni non sono dichiarati.

Le prove su gomma e materie plastiche misurano durezza, resistenza a trazione, allungamento e altre proprietà di elastomeri e polimeri, per caratterizzarli, verificarne la conformità e prevederne il comportamento. Gomma e materie plastiche hanno proprietà molto diverse dai metalli: sono deformabili, spesso elastiche, e il loro comportamento dipende fortemente da temperatura, tempo e condizioni. Per usarli con sicurezza occorre misurarne le caratteristiche meccaniche. Le prove tipiche riguardano la durezza, misurata con scale specifiche per questi materiali, la resistenza a trazione e l’allungamento a rottura, che ne descrivono elasticità e tenuta, e altre proprietà come resistenza allo strappo e comportamento elastico. Queste prove seguono metodi normati specifici. Questa pagina spiega quali prove si eseguono su gomma e materie plastiche.

Questa pagina appartiene all’area Prove di laboratorio e controllo qualità ed è una guida alle prove su elastomeri e polimeri.

Cosa si misura su gomma e plastica

Gomma e materie plastiche sono materiali polimerici con un comportamento meccanico particolare: a differenza dei metalli, sono deformabili e spesso elastici, si allungano molto prima di rompersi, e le loro proprietà dipendono da fattori come temperatura, velocità di sollecitazione e tempo. Questo li rende versatili ma richiede prove specifiche per caratterizzarli. La durezza è una delle proprietà più misurate: per la gomma e gli elastomeri si usano scale dedicate, come le durezze Shore, che misurano la resistenza alla penetrazione di questi materiali morbidi. La resistenza a trazione e l’allungamento a rottura sono fondamentali: descrivono quanto un materiale resiste prima di rompersi e quanto si allunga, proprietà cruciali per elastici, guarnizioni, tubi e film. Si misurano anche la resistenza allo strappo e alla lacerazione, il comportamento a compressione, il ritorno elastico e la deformazione permanente, importanti per guarnizioni e tenute, e la rigidità. Per i materiali sensibili all’ambiente si valutano anche il comportamento a diverse temperature e la resistenza all’invecchiamento. Tutte queste proprietà servono a caratterizzare il materiale, a verificarne la conformità alle specifiche e a prevederne il comportamento nell’uso reale. Data la particolarità di questi materiali, le prove seguono metodi normati specifici, che tengono conto della loro natura deformabile e della dipendenza dalle condizioni.

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Come si eseguono le prove

Le prove su gomma e plastica si eseguono con strumenti dedicati secondo metodi normati. La durezza si misura con durometri delle scale adatte, come i durometri Shore per gomme ed elastomeri, premendo un penetratore sulla superficie e leggendo la resistenza; il tipo di scala si sceglie in base alla morbidezza del materiale. Le prove di trazione si eseguono con dinamometri e banchi prova su provini di forma normata, tipicamente a forma di osso per la gomma, tirati a velocità controllata mentre si registrano forza e allungamento fino alla rottura; da qui si ricavano resistenza e allungamento a rottura. La resistenza allo strappo, la compressione e il ritorno elastico si misurano con prove e provini specifici. Un aspetto cruciale, più che per i metalli, è il controllo delle condizioni: la temperatura influenza molto le proprietà di questi materiali, per cui le prove si eseguono a temperatura controllata, spesso dopo un condizionamento del campione; anche la velocità di prova va definita, perché il comportamento dipende da quanto rapidamente si applica il carico. La preparazione dei provini secondo le norme è essenziale. Gli strumenti vanno tarati e le prove eseguite su più campioni, con valutazione statistica. I risultati si documentano e si confrontano con le specifiche. Eseguendo le prove con strumenti adeguati, provini normati e condizioni controllate, si caratterizzano correttamente gomma e materie plastiche, verificandone la conformità e prevedendone il comportamento nell’impiego.

ProvaProprietà
Durezza ShoreResistenza alla penetrazione
TrazioneResistenza e allungamento
Ritorno elasticoComportamento delle tenute

Affidabilità delle prove

Per prove affidabili su gomma e plastica contano le scale e i metodi adatti, i provini normati, il controllo delle condizioni e la valutazione statistica. La durezza va misurata con la scala giusta per il materiale, come le Shore per gli elastomeri. Le prove di trazione e strappo vanno eseguite su provini di forma normata, con dinamometri tarati. È particolarmente importante controllare la temperatura ed eventualmente condizionare i campioni, perché le proprietà dipendono fortemente dalle condizioni, e definire la velocità di prova. Le prove vanno eseguite su più campioni per una valutazione statistica, seguendo i metodi normati specifici. I risultati vanno documentati e confrontati con le specifiche. Grazie a prove eseguite con strumenti adeguati, provini corretti e condizioni controllate, si caratterizzano in modo affidabile le proprietà di gomma e materie plastiche, verificandone la conformità e permettendo di prevederne il comportamento nelle applicazioni reali.

  • Gomma e plastica sono deformabili ed elastiche.
  • La durezza usa scale come le Shore.
  • Trazione e allungamento sono proprietà chiave.
  • La temperatura influenza molto i risultati.
  • Si usano provini normati e valutazione statistica.

Dall’applicazione allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene all’area Prove di laboratorio e controllo qualità del ramo Applicazioni di misura e controllo, ed è collegato alle prove distruttive su campioni e alle prove ambientali e di invecchiamento.

Nel catalogo i durometri Shore e le prove sui materiali fanno capo a durezza e prove sui materiali, e i banchi prova per trazione a forza, coppia, tensione e banchi prova, nel Catalogo prodotti. Se devi eseguire prove su gomma o materie plastiche, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.

Gli strumenti per queste prove

Due gruppi di strumenti accompagnano la caratterizzazione di elastomeri e polimeri. I durometri elettronici DeFelsko misurano la resistenza alla penetrazione con le scale dedicate a questi materiali — Shore A e Shore D per gomme, siliconi e plastiche rigide, Barcol per le plastiche dure e rinforzate con fibra — e regolano il tempo di misura, che sui materiali viscoelastici cambia il valore letto. Gli spessimetri a forcella Käfer misurano invece lo spessore del provino, dato che entra nel calcolo della sezione nelle prove di trazione e strappo: stringono il campione fra due piattelli a forza di contatto dichiarata, condizione necessaria sui materiali comprimibili. I dati completi sono nelle schede.

PosiTector® SHD – DeFelsko

Durezza Shore

DeFelsko PosiTector SHD

Durometro elettronico con due sonde intercambiabili sullo stesso corpo di misura: Shore A per gomme, elastomeri, neoprene e siliconi, Shore D per gomme dure, resine epossidiche, PVC rigido e acrilici. Campo 0–100 su entrambe le scale, accuratezza ±1, risoluzione 0,1 con modalità Hi-RES. Tempo di misura regolabile con conto alla rovescia a schermo. Come dichiarato dal costruttore: ASTM D2240, ISO 868, ISO 7267, ISO 7619 e DIN 53505.

PosiTector® BHI kit – DeFelsko

Durezza Barcol

DeFelsko PosiTector BHI

Durometro Barcol elettronico per plastiche dure e rinforzate con fibra, alluminio e sue leghe, rame e ottone. Campo 20–100 Barcol, risoluzione 0,1 Barcol, accuratezza dichiarata +2 Barcol, con taratura a uno o due punti e ripristino ai valori di fabbrica. Sonda 145 × 97 × 64 mm, 400 g, spazio libero necessario 140 mm; lettura digitale al posto del quadrante analogico e tempo di misura regolabile. Come dichiarato dal costruttore: ASTM B648, ASTM D2583, DIN EN 59 e AS/NZS 3572.22.

Spessimetro a forcella analogico f50 – Kaefer

Spessore del provino

Käfer F 50

Spessimetro a forcella analogico di precisione: campo 5 mm, divisione 0,001 mm e 0,2 mm per giro di lancetta, gola 50 mm e forza di contatto 1,7 N ±20 %. Tastatore forma c di serie e dispositivo di sollevamento. Il costruttore lo destina a lastre in plastica, materiali di rivestimento, pelle e cuoio, guarnizioni di precisione e controllo di laboratorio.

Spessimetro a forcella digitale fd50 – Kaefer

Spessore del provino

Käfer FD 50 e FD 50 TOP

Versione digitale di precisione: risoluzione 0,001 mm, campo 12,5 mm, gola 50 mm ed errore massimo dichiarato 5 µm, quattro volte più stretto del corrispondente modello JD. Per spessori piccoli con tolleranze strette, come i provini sottili e le guarnizioni.

Spessimetro a forcella analogico f1000 – Kaefer

Fogli e film

Käfer F 1000/30

Analogico per lo spessore dei fogli: campo 1 mm con divisione 0,001 mm e 0,2 mm per giro di lancetta, scelta dichiarata dal costruttore per ridurre l’effetto delle differenze di temperatura. Gola 30 mm, forza standard circa 2,2 N (0,7 N o 3 N in alternativa). Impieghi dichiarati: materiali plastici e laminati, carta, cartoncino, fogli e nastri.

Spessimetro a forcella digitale jd200 – Kaefer

Lastre e pannelli

Käfer JD 200 e JD 300

Due digitali a gola profonda — 200 mm e 300 mm — per arrivare lontano dal bordo su lastre e pezze di grande formato. Campo 12,5 mm, risoluzione 0,01 mm, tastatore forma c, corpo in alluminio, batteria al litio 3 V e trasmissione dei dati verso l’esterno. Impieghi dichiarati: pannelli, lastre, tessuti in pezza, pelli e cuoio, fogli, nastri, laminati, cartone e materiali fibrosi.

Sulla durezza la scelta si gioca sulla scala, che segue la morbidezza del materiale, e sul tempo di misura, che va dichiarato insieme al risultato: le due sonde Shore sono raccolte nella pagina Durometri Shore, la scala Barcol nella pagina Durometri Barcol e IRHD. Sullo spessore del provino contano la forza di contatto, decisiva sui materiali comprimibili, la gola, cioè quanto ci si deve allontanare dal bordo, e il campo di misura, da scegliere sul valore atteso: la famiglia completa è nella pagina Spessimetri meccanici a comparatore della Metrologia dimensionale.

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Domande frequenti

Perché gomma e plastica richiedono prove specifiche?

Perché hanno un comportamento meccanico molto diverso dai metalli: sono materiali polimerici deformabili e spesso elastici, si allungano molto prima di rompersi, e le loro proprietà dipendono fortemente da temperatura, velocità di sollecitazione e tempo. Un metallo ha proprietà relativamente stabili, mentre la stessa gomma può comportarsi in modo molto diverso a temperature diverse o a velocità di carico diverse. Per questo le prove seguono metodi normati specifici, che usano scale di durezza dedicate come le Shore, provini di forma adatta e condizioni controllate, per caratterizzare correttamente questi materiali e prevederne il comportamento nell’uso reale.

Come si misura la durezza della gomma?

La durezza della gomma e degli elastomeri si misura con scale dedicate, tipicamente le durezze Shore, adatte a materiali morbidi e deformabili. Si preme un penetratore di forma normata sulla superficie del materiale con una forza definita e si legge la resistenza opposta alla penetrazione, che dà il valore di durezza. Esistono diverse scale Shore, come la Shore A per gomme più morbide e la Shore D per materiali più rigidi, e la scala si sceglie in base alla morbidezza del materiale da provare. La durezza è una delle proprietà più misurate su questi materiali, semplice e rapida, e utile per caratterizzarli e verificarne la conformità.

Perché la temperatura è così importante in queste prove?

Perché le proprietà meccaniche di gomma e materie plastiche dipendono fortemente dalla temperatura: lo stesso materiale può essere flessibile a temperatura ambiente e rigido o fragile a basse temperature, o più morbido e deformabile al caldo. Se non si controlla la temperatura di prova, i risultati non sono confrontabili né rappresentativi. Per questo le prove su questi materiali si eseguono a temperatura controllata, spesso dopo un condizionamento del campione che lo porta e lo stabilizza alle condizioni volute. Anche la velocità di applicazione del carico va definita, perché il comportamento dipende da quanto rapidamente si sollecita il materiale. Il controllo delle condizioni è quindi essenziale per prove valide.

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