Die Messung der Shore-Härte ist ein weitverbreitetes Verfahren für die Bestimmung der Härte von Materialien wie Gummi, Kunststoffe und Elastomere. Im Gegensatz zu Härteprüfmethoden nach Rockwell oder Brinell, die für Metalle und härtere Materialien gedacht sind, prüft die Shore-Härteprüfung spezifisch die Widerstandskraft flexiblerer Materialien gegenüber dem Eindrücken. Dies macht es besonders für jene Anwendungsgebiete wertvoll, in denen Eigenschaften wie Flexibilität, Elastizität und Schlagfestigkeit unerlässlich sind.

Der Begriff der „Härte“ bezieht sich dabei auf die Fähigkeit eines Materials, dem Eindrücken oder einer lokalisierten Verformung zu widerstehen. Dies wird häufig durch ein sogenanntes Durometer, ein Härtemessgerät, quantifiziert. Die Shore-Härteskala bildet dabei diese Eigenschaft ab, und gibt einen numerischen Wert wieder, der anzeigt, wie viel Kraft erforderlich ist, um eine Vertiefung im Material zu erzeugen. 

Shore-Härteskala: Shore A, Shore D und Shore OO

Die Shore-Härteskalen wurden dazu entwickelt, die Härte verschiedener Materialien abzubilden – in der Regel Kunststoffe und Gummi gemäß ISO 48 – 4 oder ASTM D2240. Die Shore-Härte ist ein vielseitiges Verfahren zur Härtemessung von sehr weichen Materialien wie thermoplastischen Elastomeren (TPEs) sowie weichen Gummimaterialien bzw. Kautschuk bis hin zu sehr harten Materialien wie Thermoplasten und Duroplasten. Die dabei am häufigsten verwendeten Skalen am Durometer sind dabei die Shore A – und die Shore D – Skala. Der daran abzulesende Härtegrad beider Skalen reicht jeweils von 0 bis 100 und basiert auf empirischen Daten der Eindringtiefe im Test.

Obwohl sie nicht so häufig verwendet wird, ist die Shore OO – Skala ebenfalls eine Skala für Durometer, die zur Abbildung der Härte eines Materials verwendet wird.  Die zu verwendende Shore-Härteskala hängt dabei vom Material ab, aber auch vom Prüfverfahren, das der Anwender einsetzen will.

Shore A gg. Shore D: Wo liegen die Unterschiede?

Die Hauptunterschiede liegen zwischen der Shore A – und Shore D – Skala in der Art des Eindringkörpers und der eingesetzten Kraft im Test, sowie in der Art der Materialien, die man mit ihnen prüfen will.  Die Unterschiede sind dabei entscheidend für die Auswahl des richtigen Shore-Härteprüfverfahrens und der eingesetzten Skala.

Umrechentabelle Shore – Durometer

Es gibt einen gewissen Überlappungsbereich der beiden Skalen, in denen sowohl Shore A als auch Shore D zur Bestimmung und Abbildung des Härtegrades eines Materials verwendet werden können. So entspricht zum Beispiel ein Material mit Shore-Härte A von 100  einer Shore-Härte D von 60, während eine Shorehärte D von 10 einer Shore-Härte A von 70 entspricht.

Die folgende Tabelle zeigt die ungefähren Äquivalenzwerte für die Shore A- und Shore D – Skalen.

Trotz dieser Überlappungen ist es wichtig, dass Sie die gleichen Skalen zum Vergleich verschiedener Materialien verwenden, um die Härte, Leistungsfähigkeit und Qualität eines Materials effektiv quantifizieren zu können.

Shore – A  – Härteskala

Shore A bildet die Härte weicherer und flexiblerer Materialien wie Elastomere, Silikone und Kautschuk ab. Der Eindringkörper für die Shore-A-Härteprüfung ist eine konische Spitze, die zum Eindringen in das weichere Material geeignet ist. Das Shore – A – Durometer nutzt dabei eine Kraft von 8 N auf einem 35° – konischen Kopf.

Häufig verwendete Materialien, die mit Shore-A-Härte gemessen werden

Die Shore – A – Härte ist dabei ein Maß zur Quantifizierung der Härte flexibler und weicher Materialien. Es ist dabei besonders relevant für Materialien wie Gummis, Silikone, thermoplastische Elastomere (TPEs) sowie weiche Thermoplaste und Duroplaste.

Anwendungsbeispiele

Die folgende Tabelle zeigt die Shore A – Härte einiger bekannter Gegenstände:

Shore D – Härteskala

Shore D bildet die Härte von härteren, steiferen Materialien ab, zu denen harte Kunststoffe und härtere Elastomere mit geringer Flexibilität gehören. Der Eindringkörper für Shore D hat eine von der Horizontalen aus gesehen schärfere Spitze als jener für Shore A, was es ihm erlaubt, aufgrund der kleineren Fläche, auch in härtere Materialien einzudringen, wenn die Kraft über den Eindringkörper ausgeübt wird. Zur Prüfung der Shore D – Härte wird vom Durometer eine Kraft von 44,5 N über einen mit 30° konischen Kopf ausgeübt. 

Häufig auf ihre Shore D – Härte geprüfte Materialien

Die Shore D – Härteskala wird oft verwendet, um die Härte von steifere Kunststoffen und Elastomeren wie vulkanisierten Gummis, harten TPEs sowie Thermoplasten wie ABS, PC, PVC usw. zu messen.

Anwendungsbeispiele

Die folgende Tabelle zeigt die Shore  D – Härte einiger bekannter Objekte:

Wie wird die Shore – Härte gemessen?

Das Verfahren zur Messung der Shore – Härte wird in den folgenden vier Schritten beschrieben:

1. Platzieren Sie das zu prüfende Material auf einer harten, ebenen und festen Oberfläche. Über sie den Druck auf das Durometer zügig und gleichmäßig aus, vermeiden sie plötzliche Schläge oder Stöße.
2. Nehmen Sie in den festgelegten Intervallen Härtemessungen vor. Zeichnen Sie die Messwerte bei 3 Sekunden und bei 15 Sekunden auf.
3. Messen Sie die Härte an fünf verschiedenen Punkten des zu prüfenden Objekts, um ggf. auftretende Variationen zu berücksichtigen. Kalkulieren und notieren Sie den Mittelwert dieser Messungen.
4. Wenn die Nadel des Durometers in den Kunststoff bis zur maximalen Tiefe eingedrungen ist, und das Gerät dabei fest gegen das Material gepresst wurde, zeigt die Nadel die Härte des Materials auf der Skala an.

Der Härtegrad wird dabei auf einer Skala angezeigt, die von 0 bis 100 reicht und wird durch den Druck bestimmt, der erforderlich ist, um eine Vertiefung mit einer bestimmten Tiefe zu erzeugen. Materialien mit einem höheren Shore – Härtewert sind auch dementsprechend härter. Es ist dennoch wichtig anzumerken, dass eine höhere Shore – Härte nicht zwangsläufig bedeutet, dass ein Material haltbarer ist oder in allen Anwendungsbereichen besser abschneidet. Härte ist nur ein Aspekt der Materialeigenschaften; andere Faktoren wie die Flexibilität, die Schlagfestigkeit oder die Zugfestigkeit spielen ebenso eine kritische Rolle bei der Bestimmung der Gesamtleistung.

Tipps zur Fehlerbehebung bei ungenauen Shore – Härtemessungen

Genaue und zuverlässige Messwerte sind entscheidend für eine wohlinformierte Entscheidung im Rahmen der Materialauswahl und des Produktdesigns. Es können jedoch verschiedene Faktoren dazu beitragen, dass ungenaue Messungen oder materialbezogene Herausforderungen auftreten. Hier finden Sie einige Tipps, die Ihnen dabei helfen sollen, konsistente und präzise Shore – Härtemessungen zu gewährleisten.

• Stellen Sie sicher, dass das Shore – Durometer richtig kalibriert ist: Die regelmäßige Kalibrierung des Shore – Durometers mit einem genormten Referenzblock stellt sicher, dass Sie genaue Messungen erhalten, während ein falsch kalibriertes Gerät zu irreführenden Messwerten führt, die die Materialauswahl negativ beeinflussen und die Qualitätskontrolle beeinträchtigen.  Halten Sie das Durometer sauber und gut in Schuss; prüfen sie es auf Verschleiß am Eindringkörper und den anderen Teilen und ersetzen sie abgenutzte Teile sofort, um die erforderliche Messgenauigkeit aufrechtzuerhalten.
• Bereiten Sie die Oberfläche sorgfältig vor: Stellen Sie sicher, dass die Materialoberfläche sowohl sauber als auch glatt und frei von Verunreinigungen oder Ablagerungen ist, um ungenaue Messwerte zu vermeiden. Das zu prüfende Objekt bzw. Prüfmuster sollte flach und gemäß den Prüfnormen (z.b. ASTM D2240 – 15) dimensioniert sein.  Falls das Material beschichtet oder oberflächenbehandelt wurde, so entfernen Sie dies oder wählen Sie einen Bereich aus, der die tatsächlichen Eigenschaften des Gesamtvolumens widerspiegelt, um falsche Härtemessungen zu vermeiden.
• Nutzen Sie die korrekte Shore – Skala: Verwenden Sie die passende Shore – Skala (Shore A oder D) für die zu prüfenden Materialien, um ungenaue Abbildungen auf der Skala (insbesondere an den Enden der Skalen) zu vermeiden. Achten Sie deshalb gerade bei Materialien, bei denen sich die Härtebereiche der Skalen überschneiden, darauf, dass Sie die Skala wählen, die sich am besten für die Eigenschaften und Ansprüche des Anwendungsgebietes des Materials eignet.
• Berücksichtigen Sie materialspezifische Besonderheiten: Nicht alle Materialien sind für einen Shore – Härteprüfung geeignet. Sehr harte oder auch sehr weiche Materialien liegen in den Ergebnissen außerhalb der Abbildungsmöglichkeiten der Skalen, und bei anderen Materialien, wie sehr weichen Elastomeren, kann es dazu kommen, dass sie sich so schnell vom Eindrücken erholen, dass es zu inkonsistenten oder ungenauen Messungen kommt. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen, nehmen Sie mehrere Messungen vor und ermitteln Sie den Mittelwert. Darüber hinaus sollten die Proben über eine Mindestdicke verfügen – diese liegt in der Regel bei mindestens 6 mm – um zu vermeiden, dass die Ergebnisse dadurch verfälscht werden, dass in dem zu dünnen Material die Vertiefung nicht vollständig eingedrückt werden kann.
• Nutzen Sie die richtige Technik während der Prüfung: Verwenden Sie das Durometer mit gleichmäßigem und konsistentem Druck, vermeiden Sie plötzliche Stöße oder ruckhafte Bewegungen, die ebenfalls zu ungenauen Messungen führen können. Achten Sie auf die angemessene Verweilzeit (in der Regel 1 bis 15 Sekunden) und zeichnen Sie die Ergebnisse konsistent auf, um Variabilitäten zu reduzieren. Prüfen Sie, wie gesagt, mehrere Punkte des Materials, um Inkonsistenzen und der natürlichen Variabilität im Material Rechnung zu tragen, was insbesondere bei Verbundwerkstoffen oder gemischten Materialien wichtig ist. Mitteln Sie diese Werte ebenfalls, um ein verlässlicheres Gesamtergebnis zu erhalten.

Flexibler SLS TPU Druck

Flexibler MJF-TPU-Druck

Prüfergebnisse und zuverlässige Materialeigenschaften

Das Verständnis der Unterschiede zwischen Shore A und Shore D – Härteskalen ist entscheidend für die richtige Auswahl im Rahmen Ihres spezifischen Anwendungsgebiets. Die Beherrschung des Shore – Härteprüfverfahrens, die Auswahl der richtigen Skala sowie die schnelle Fehlerbehebung bei häufig auftretenden Fehlern erlaubt es Ingenieuren und Designern eine optimale Materialleistung, -qualität und Haltbarkeit des Produkts zu gewährleisten. Denken Sie daran, dass sie Shore – Härte nur ein Teil des Puzzles ist – betrachten Sie sie zusammen mit den anderen Materialeigenschaften, um zu dem für sie besten Ergebnis zu kommen.

Bookmark (0)

Close

Teilen

Anmelden

Label

Name

Email

Label

Name

Email

0 Kommentare

Inline Feedbacks

View all comments