In produzione la durezza di un elastomero o di un polimero è spesso l’unico parametro di collaudo disponibile a bordo linea: si misura in pochi secondi, non richiede provini sagomati e correla bene con il comportamento in esercizio di guarnizioni, tamponi, suole, profili e pezzi stampati. Proprio per questo il valore viene preso sul serio, e proprio per questo gli scarti fra reparto e laboratorio, o fra fornitore e cliente, diventano contestazioni costose. Sapere come misurare durezza Shore in modo ripetibile significa eliminare la metà delle discussioni sui lotti.
Il metodo è per definizione un metodo di penetrazione: un indentatore normalizzato, spinto da una molla tarata, affonda nel materiale e la corsa residua viene convertita in una scala da 0 a 100. La reazione viscoelastica del polimero fa sì che l’indentatore continui ad affondare nel tempo, per cui il numero letto dipende dall’istante in cui si guarda il quadrante. Non è un difetto dello strumento: è il comportamento del materiale, e la norma lo governa fissando geometria dell’indentatore, forza della molla, spessore del provino e tempo di lettura.
Di conseguenza una misura Shore è attendibile solo se la procedura è scritta e rispettata: scala corretta, provino idoneo, appoggio perpendicolare, tempo di lettura dichiarato, più impronte, verifica periodica dello strumento. Le pagine seguenti ripercorrono la sequenza operativa così come la descrivono ISO 48-4, ASTM D2240 e ISO 7619-1, senza riferimenti a modelli o marche.
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Scegliere la scala: Shore A, Shore D e Shore 00
La prima decisione riguarda la scala, perché ogni scala ha un indentatore e una molla diversi e copre un intervallo di rigidezza specifico. La scala Shore A è quella degli elastomeri morbidi e medi: gomme naturali e sintetiche, mescole per guarnizioni, siliconi, poliuretani flessibili. La scala Shore D, con indentatore a punta conica e molla molto più energica, è destinata ai materiali rigidi: termoplastici tecnici, poliuretani duri, ebanite e lastre strutturali. La scala Shore 00 serve invece ai materiali molto cedevoli, spugne, gel e schiume compatte, dove le altre due leggono praticamente zero. La regola di passaggio è semplice: se la lettura cade agli estremi del campo si cambia scala. Sopra circa 90 punti Shore A si passa a Shore D; sotto circa 20 punti Shore A si scende a Shore 00. Agli estremi la risposta della molla è poco sensibile e la dispersione fra operatori cresce in modo sproporzionato.
Preparazione del provino: spessore, superficie, condizionamento
Il provino condiziona il risultato più dello strumento. Lo spessore minimo richiesto è di 6 mm nel punto di misura: sotto questa soglia l’indentatore risente del piano d’appoggio e la lettura sale artificialmente. Quando il pezzo è più sottile si possono sovrapporre più strati dello stesso materiale, ma solo se le facce combaciano perfettamente, senza aria interposta, senza bombature e senza pellicole di distacco; su superfici curve o nervate la sovrapposizione non è ammessa e occorre ricavare un provino dedicato. La superficie deve essere piana, liscia e priva di residui di stampaggio. Vanno rispettate le distanze minime previste dalla norma dai bordi del pezzo e fra un’impronta e la successiva, perché il materiale già deformato resta incrudito per un certo tempo. Infine il provino va condizionato alla temperatura normalizzata prima della prova: la rigidezza di un elastomero varia sensibilmente con pochi gradi di scarto.
Come misurare durezza Shore con il durometro su stativo
Chiarito il provino, resta l’aspetto che più incide sulla ripetibilità: il modo in cui il durometro viene portato a contatto. La misura a mano libera introduce la dispersione maggiore, perché l’operatore non riesce a mantenere né la perpendicolarità dell’asse dell’indentatore rispetto alla superficie né una forza di appoggio costante sul piedino di riferimento; una inclinazione di pochi gradi o una pressione maggiore del necessario spostano la lettura di diversi punti. Per questo la buona pratica, e per molte specifiche l’obbligo, è montare il durometro su uno stativo con massa di carico normalizzata: la discesa è guidata, la forza applicata è sempre la stessa e il piano d’appoggio garantisce l’ortogonalità. Lo stativo è anche ciò che rende confrontabili i dati fra turni e fra stabilimenti diversi, perché toglie dal conto la variabile umana.
Esecuzione della prova: appoggio, tempo di lettura, numero di impronte
L’esecuzione segue una sequenza fissa. L’indentatore va portato sulla superficie con un appoggio rapido ma senza urto: un contatto brusco produce un picco iniziale falsato, un contatto troppo lento lascia al materiale il tempo di rilassarsi. Il piedino deve poggiare completamente. La lettura si prende a 1 secondo oppure a 15 secondi, secondo quanto prescritto dalla norma di riferimento o dalla specifica di prodotto: la lettura istantanea descrive la reazione elastica, quella ritardata tiene conto del creep del polimero, e sullo stesso pezzo le due possono differire di parecchi punti. Il tempo adottato va sempre dichiarato insieme al valore, altrimenti il dato non è confrontabile. Si eseguono almeno cinque impronte in punti diversi e sufficientemente distanziati, quindi si calcola la mediana oppure la media secondo la norma applicata, scartando le letture palesemente anomale e annotandone il motivo.
Verifica su blocchetti di riferimento e registrazione del dato
A chiusura del ciclo serve la verifica dello strumento. Il durometro si controlla periodicamente su blocchetti di riferimento tarati, coprendo almeno i due estremi e il centro del campo di impiego: uno scostamento sistematico segnala molla affaticata, indentatore usurato o piedino deformato, tutte condizioni che nessun calcolo statistico può compensare a posteriori. La registrazione del risultato deve riportare scala utilizzata, tempo di lettura, numero di impronte, valore sintetico e temperatura del provino: senza questi quattro elementi il numero non è difendibile in una contestazione. Chi imposta da zero un piano di controllo trova il quadro completo del metodo, dei campi di applicazione e dei criteri di scelta nella pagina dedicata alla Durezza Shore.
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