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La dureté Shore mesure la résistance d'un matériau souple ou semi-rigide à l'enfoncement d'une pointe poussée par un ressort, sur une échelle de 0 à 100. L'échelle Shore A s'emploie pour les élastomères et caoutchoucs (un joint torique courant fait 70 Shore A), l'échelle Shore D pour les élastomères durs et les plastiques (un polyéthylène haute densité tourne autour de 60 à 70 Shore D), et l'échelle Shore 00 pour les matériaux très mous comme les gels et les mousses. Une valeur Shore ne se convertit pas exactement d'une échelle à l'autre, et elle ne dit rien de la tenue chimique : on spécifie toujours la matière et la dureté.
Comment se mesure une dureté Shore
L'appareil, appelé duromètre, ressemble à un gros comparateur. On l'applique perpendiculairement sur la pièce : un pénétrateur dépasse de la semelle et s'enfonce plus ou moins selon la rigidité du matériau. L'aiguille ou l'afficheur indique 100 si le pénétrateur ne s'enfonce pas du tout, 0 s'il s'enfonce entièrement.
Les échelles diffèrent par la forme du pénétrateur et la force du ressort :
- Shore A : pénétrateur tronconique, ressort modéré. Pour les caoutchoucs, élastomères thermoplastiques, silicones, polyuréthanes souples ;
- Shore D : pénétrateur pointu, ressort plus fort. Pour les élastomères durs, les polyuréthanes rigides et les thermoplastiques ;
- Shore 00 : pénétrateur arrondi, ressort faible. Pour les gels, mousses et élastomères très mous.
La méthode est normalisée par l'ISO 48-4 et, côté américain, par l'ASTM D2240. Elles fixent l'épaisseur minimale de l'éprouvette, généralement 6 mm, la distance aux bords, la force d'appui et le temps de lecture. Ce dernier compte : sur un élastomère, la valeur baisse de quelques points dans les secondes qui suivent la pose, à cause du fluage.
Les valeurs courantes
| Matériau ou pièce | Ordre de grandeur |
|---|---|
| Gel, mousse souple | Échelle Shore 00 |
| Élastomère très souple (silicone de moulage, tampon) | 20 à 40 Shore A |
| Patin antivibratoire, joint de porte | 40 à 60 Shore A |
| Joint torique standard | 70 Shore A |
| Joint torique haute pression, racleur | 80 à 90 Shore A |
| Roue ou galet en polyuréthane | 85 à 95 Shore A |
| PTFE | 50 à 60 Shore D environ |
| Polyéthylène haute densité | 60 à 70 Shore D environ |
Ces valeurs donnent des repères ; chaque formulation a sa dureté propre, et les fiches techniques des fournisseurs font foi. Au-delà d'environ 90 Shore A, l'échelle A perd en précision et l'on passe à l'échelle D. À l'inverse, sous environ 20 Shore D, l'échelle A devient plus pertinente.
Choisir la bonne dureté
Pour un joint, la dureté arbitre entre deux exigences. Un joint souple épouse mieux les surfaces et demande moins d'effort de serrage, mais il risque de s'extruder dans le jeu sous forte pression. Un joint dur résiste à l'extrusion et à l'usure, mais il étanche moins bien les surfaces imparfaites et demande plus d'effort. Le 70 Shore A est le compromis par défaut.
Pour un amortisseur ou un patin, plus la dureté est faible, plus la pièce est souple et filtre les vibrations basses, mais plus elle s'écrase sous charge. Le choix dépend de la masse supportée et des fréquences à filtrer.
Pour une roue ou un galet, une dureté élevée réduit la résistance au roulement et l'usure, une dureté plus faible protège le sol et amortit les chocs.
Pour une pièce plastique, la dureté Shore D sert surtout de contrôle de réception. Le choix de la matière se fait sur d'autres critères : rigidité, tenue thermique, frottement, résistance chimique. Le guide des plastiques techniques compare ces familles.
Dureté et vieillissement
La dureté d'un élastomère n'est pas figée. Avec le temps, la chaleur, l'ozone ou le contact de certains fluides, un caoutchouc peut durcir et perdre son élasticité, ou au contraire gonfler et ramollir. Un joint qui a pris une dizaine de points de dureté en service étanche moins bien, même s'il paraît intact.
C'est pourquoi les fiches techniques des mélanges donnent souvent la variation de dureté après vieillissement en étuve ou après immersion dans un fluide de référence. Pour une application exigeante, demandez ces valeurs au fabricant : elles disent plus sur la durée de vie réelle que la dureté initiale.
À l'inverse, une mesure de dureté à réception reste un moyen simple et rapide de vérifier qu'un lot correspond au mélange commandé. Un écart important signale souvent une erreur de matière ou un défaut de vulcanisation.
L'écrire sur un plan
Une spécification de dureté complète tient en une ligne : « 70 ± 5 Shore A selon ISO 48-4 ». La tolérance de quelques points est usuelle pour les élastomères, car la dureté varie d'un lot de mélange à l'autre. Indiquez aussi la famille d'élastomère (NBR, FKM, EPDM, silicone, polyuréthane), et si la mesure doit se faire sur la pièce ou sur une éprouvette du même lot, car une pièce fine ou courbe ne permet pas une mesure normalisée.
Ne confondez pas avec la dureté des métaux, mesurée en Rockwell, Vickers ou Brinell, qui obéit à d'autres méthodes.
Faire fabriquer vos pièces en élastomère
Les joints, membranes, soufflets et pièces techniques en caoutchouc se fabriquent par moulage, découpe ou extrusion. La page joints et pièces en caoutchouc sur mesure présente ces procédés. Pour consulter des fabricants, parcourez les ateliers de plasturgie et d'élastomères référencés ou envoyez votre demande de devis avec la matière, la dureté, les dimensions et les quantités.
Photos : wal_ 172619, Jan van der Wolf sur Pexels.
