Twardość tworzyw polimerowych jest to opór jaki stawia tworzywo, gdy wciska się w jego powierzchnię pionowo odpowiedni wgłębnik z materiału o wiele większej twardości, stosując nacisk o takiej samej wartości aby wywołać odkształcenie trwałe. Można również określić twardość jako odporność tworzywa na miejscowe odkształcenie trwałe wywołane działaniem obciążenia skupionego. Wgłębniki są o różnorodnych kształtach zależnie od stosowanej metody np. są to kulki, stożki, ostrosłupy.

Zalety pomiarów twardości:

-Możliwość przeprowadzenia pomiaru w warunkach, w których badanie innych właściwości mechanicznych nie może być przeprowadzone,

-szybkość, łatwość i dokładność dokonywania pomiaru, odbywającego się na niewielkim polu powierzchni,

-prosty sposób ustalenia związku między wynikami pomiarów twardości, a wynikami badań innych właściwości mechanicznych,

-Prosta konstrukcja przyrządów do pomiaru twardości,

-większość metod to metody nieniszczące.

Metody pomiaru twardości:

-stosowane do pomiaru twardości tworzyw w stanie wysokoelastycznym, elastomerów i doo tworzyw bardzo miękkich, wśród których można wyróżnić metodę Shore’a, Schoppera, IRH, Schiltknechta, Richardsona,

-stosowane do pomiaru twardości tworzyw w stanie szklistym, wśród których można wyróżnić metodę wciskania kulki, Brinella oraz Rockwella.

Metoda wciskania kulki

Metoda ta polega na powolnym wciskaniu stalowej kulki o znormalizowanej średnicy w płaską powierzchnię badanego tworzywa pod obciążeniem prostopadłym do tej powierzchni. Obciążenie składa się ze stałego obciążenia wstępnego oraz zmienianego skokowo obciążenia podstawowego.

Twardość jest obliczana ze wzoru: H=F/(πDh), gdzie: F-obciążenie N, D-średnica kulki mm, h-głębokość odcisku mm. Metoda wciskania kulki służy również do wyznaczania wartości współczynnika sprężystości wzdłużnej.

Stosowanie wgłębnika w kształcie kulki decyduje o tym, że przy głębokości odcisku zbliżonej do połowy średnicy kulki opór jaki stawia tworzywo maleje, w związku z tym, że wgłębiająca się kulka poszerza jedynie powstały już odcisk.

Grubość próbki powinna zawierać się w 5-10mm.

Metoda Shore’a

Zasada pomiaru twardości gumy metodą Shore’a polega na wyznaczeniu oporu, jaki jest stawiany przez tworzywo badane w czasie zagłębiania w nim iglicy o znormalizowanym kształcie i wymiarach. Opór jest mierzony po upływie 3 sek od chwili rozpoczęcia zagłębiania przy pomocy sprężyny o znanej charakterystyce mechanicznej. Jednostka twardości jest umowna i określa się ją w stopniach Shore’a (^oSh) i w zakresie od 0 do 100^o. Są trzy skale: A-stosuje się w przypadku tworzyw miękkich, a C i D do twardych.

Metoda IRH

Istota pomiaru twardości gumy metodą IRH polega na określeniu różnicy pomiędzy wgłębieniem kulki pod obciążeniem wstępnym, a obciążeniem pomiarowym. Wartość różnicy wgłębień jest wyrażona w jednostkach twardości międzynarodowej oznaczonych jako IRHD, przy czym zależności pomiędzy różnicą wgłębienia kulki a stopniem twardości są ujęte w postaci tabelarycznej i podawane w normach przedmiotowych. W zależności od zakresu twardości badanego tworzywa w metodzie IRH stosuje się nast. średnice kulki: Twardość 10÷35 IRHD-5mm, TW. 35÷85 IRHD-2,5mm, Tw. 85÷100 IRHD-1mm. Twardość obciążenia wstępnego wynosi 0,3±0,03N, zaś wartość obciążenia pomiarowego 5,7±0,03N.