ゴムの硬度
加硫ゴムの硬さ(Hardness spring, Hs)は、硬度と呼ばれる。
硬度が40~90°の範囲内においては、
ポリマーならびにフィラーの硬さ係数ならびに部数から予測できる。
硬度の予測法
硬度の予測値 = 基本硬さ + (配合剤の部数[PHR] x 硬さ変化)
上記の計算式は予測であり、硫黄や加硫促進剤の部数、すなわち、
加硫様式や混練方法によっても微妙に値が変化する。
基本硬さ
ポリマーを100PHRとしたときの基本硬さ
$$
\begin{array}{|l|l|} \hline
ポリマー種 & 基本硬さ\\ \hline
\text{NR} & 43\\ \hline
\text{IR} & 38\\ \hline
\text{BR} & 40\\ \hline
\text{NBR(極高)} & 48\\ \hline
\text{NBR(中高)} & 46\\ \hline
\text{NBR(中)} & 43\\ \hline
\text{NBR(中低)} & 41\\ \hline
\text{NBR/PVC = 7:3} & 59\\ \hline
\text{SBR} & 40\\ \hline
\text{油展(37.5PHR)SBR} & 30\\ \hline
\text{E-SBR} & 40\\ \hline
\text{EPM} & 42\\ \hline
\text{EPDM} & 56\\ \hline
\text{CR} & 44\\ \hline
\text{CSM} & 44\\ \hline
\text{IIR} & 35\\ \hline
\text{C-IIR} & 40\\ \hline
\text{その他} & 40～42\\ \hline
\end{array}
$$
硬さ変化
加硫ゴムの硬度を上げるには、
硬さ変化の係数が正値となるカーボンやフィラーといった配合剤、
硬度を下げるには係数が負値となる可塑剤や軟化剤を加える。
係数が正値
$$
\begin{array}{|l|l|} \hline
配合剤分類 & 係数 \\ \hline
\text{カーボンSAF} & × 1/2に4を加える \\ \hline
\text{カーボンISAF} & × 1/2に2を加える \\ \hline
\text{カーボンHAF, FEF, EPC} & × 1/2 \\ \hline
\text{カーボンGPF} & × 1/2.7 \\ \hline
\text{カーボンSRF} & × 1/3 \\ \hline
\text{カーボンFT, MT} & × 1/4 \\ \hline
\text{湿式シリカ} & × 1/2.5 \\ \hline
\text{乾式シリカ} & × 1/2に4を加える \\ \hline
\text{ハードクレー} & × 1/3 \\ \hline
\text{ソフトクレー} & × 1/4 \\ \hline
\text{タルク} & × 1/4 \\ \hline
\text{表面処理炭酸カルシウム} & × 1/6 \\ \hline
\text{炭酸カルシウム} & × 1/7 \\ \hline
\text{酸化チタン} & × 1/20 \\ \hline
\end{array}
$$
係数が負値
$$
\begin{array}{|l|l|} \hline
配合剤分類 & 係数 \\ \hline
\text{芳香族系溶剤} & × -1/1.7 \\ \hline
\text{パラフィン系溶剤} & × -1/2 \\ \hline
\text{ナフテン系溶剤} & × -1/2 \\ \hline
\text{合成可塑剤} & × -1/1.5～2 \\ \hline
\text{サブ(ファクチス)} & × -1/5 \\ \hline
\end{array}
$$
硬度計算例
$$
\begin{array}{|l|c|c|c|} \hline
配合剤 & \text{部数[PHR]} & 係数 & \\ \hline
\text{RSS 1} & 100 & 43 & 43\\ \hline
\text{ステアリン酸} & 1 & 0 & 0\\ \hline
\text{亜鉛華} & 5 & 0 & 0\\ \hline
\text{硫黄} & 2 & 0 & 0\\ \hline
\text{カーボンHAF} & 50 & × 1/2 & 25 \\ \hline
\text{ナフテン系溶剤} & 6 & × -1/2 & -3 \\ \hline
\text{加硫促進剤} & 1 & 0 & 0\\ \hline
\text{} & & & 63\\ \hline
\end{array}
$$