ショア硬度/デュロメーター硬度 ASTM D2240およびISO 48-4
ASTM D2240 および ISO 48-4 では、デュロメータ (デュロメータ硬度 / ショア硬度) を使用してゴム、エラストマー、プラスチックの押し込み硬度を測定する試験方法について説明しています。
標準化された試験片の押し込み深さを測定することによってプラスチックや類似の材料の硬度を決定する別の方法 (ショア硬度) が ISO 868 に記載されています。ISO 48-4 は、廃止された ISO 7619-1 規格に代わるものです。
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ASTM D2240およびISO 48-4に準拠したショア硬度試験の定義
ASTM D2240、ISO 48-4、および ISO 868 に準拠したショア硬度試験は、デュロメーターと呼ばれる装置を使用してゴムの硬度を測定するための標準化された静的試験方法です。そのため、ショア硬度は一般にデュロメータ硬度とも呼ばれ、次のような特徴があります：
- デュロメーター法は、試験力3.924～50 Nでマクロ範囲の硬度を測定するために使用されます。
- ショア硬度は深さの測定方法です。つまり、試験片の硬度値を決定するには、圧子によって作られた永久的な跡ではなく、実際の押し込み深さを測定します。
- 押し込み深さは、材料または試験片に押し込むバネ式の圧子によって測定されます。圧子は硬化鋼製のピンで、ショア法に応じてピンと鋼球のデザインが異なります。押し込み深さはショア硬度の測定値であり、0ショア (2.5 mm の押し込み深さ) から100ショア (0 mmの押し込み深さ) のスケールで決定されます。
圧子の形状とばね特性のバリエーションに基づいて、さまざまなショアスケールが確立されています。最もよく知られているスケールは Shore A と D です。Shore B、C、0、00、000、D0 などの他のスケールは、特定の用途で知られています。
ショアスケールと用途例：
- ショア A： 軟質ゴム、エラストマー、天然ゴム
- ショア D： 硬質エラストマー、プラスチック、硬いサーモプラスチック
- ショア 0： 軟質エラストマー、繊維織物
- ショア 00： 膨張ゴム、スポンジゴム、発泡ゴム
- ショア B： ショアAよりも硬いエラストマー
- ショア C： 中程度の硬質エラストマー
VLRH (IRHD supersoft)
ショア 00
ショア A/B
ショア A/B
ショア D/C/D0
マイクロショア
ASTM D2240 vs. ISO 48-4
ISO 48-4 および ASTM D2240 は、デュロメーターを使用してゴムや類似の材料の硬度を測定するための規格です。ISO 48-4は加硫ゴムまたは熱可塑性ゴムに焦点を当て、4つの具体的なスケールを定義しています。一方、ASTM D2240はより広範な材料と12のスケールをカバーしています。ASTM D2240は北米で広く使用されており、適用範囲が柔軟です。一方、ISO 48-4は国際的に広く普及しており、ゴムに関するより具体的なガイドラインを提供しています。両規格は同様の測定原理を採用していますが、指示内容と適用範囲が若干異なります。
| 規格 | ISO 48-4 | ASTM D2240 |
|---|---|---|
| 試験片厚さ | 6 mm | 6 mm |
| レイヤー | Yes (3 レイヤー) | Yes |
| 測定 | 5 | 5 |
| 加圧盤半径 | 6 mm | 6 mm |
| 試験時間 | 加硫ゴム：3秒 TPE：15秒 | 1秒以下 |
| 荷重 | 1 kg ショアA5 kg ショアD | 1 キログラム |
| 硬さ表示 | 54 ショアA：3秒54 ショアA：15秒 | A / 54 / 1A / 54 / 15 |
ASTM D2240 に準拠した試験の実行
ASTM D2240 に準拠したショア硬さ試験では、まずデュロメータの接触面が試験片テーブルと平行であることを確認する必要があります。デュロメータの接触面と試験片の接触面との間の垂直距離は、25.4 mm ± 2.5 mm に設定されます。試験手順中は、試験片の表面が完全に接触するまで、硬度計を規定の圧力で試験片に押し付けます。接触面が試験片にしっかりと接触してから 1 秒後に硬度値を読み取ることができます。試験片の異なるポイントで 5 つの測定が行われ、平均値または中央値が計算されて文書化されます。
ISO 48-4 試験の実行
ISO 48-4 準拠のショア硬度試験では、事前に次のパラメータを考慮する必要があります。
- 材料の硬度を決定するには、5 つの測定値を取得し、そこから中央値を計算する必要があると規定されています。
- 試験時間は 15 秒です；他の試験時間を使用する場合は、硬度値に示す必要があります。
- 試験する材料は、室温 +23℃±2℃で少なくとも 1 時間保管する必要があります。
ショア硬さ試験の第一段階では、圧子を1.11～44.5 Nのバネ力で試験片に押し込みます。次に、圧子を3.92～50 Nの接触力で試験片に15秒間押し付けます。試験片への押し込み深さは0～2.5 mmです。この押し込み深さをデュロメータで測定し、硬度値を算出します。圧子は、完全な接触力と15秒間の持続時間で試験片に作用する必要があります。加えられた力の持続時間が超過した場合、または満たされていない場合は、これを硬度値に表示する必要があります。持続時間が長いほど、ショア硬度値は低くなります。
試験ポイントの最小距離は、規格に従って維持する必要があります。 押込み間の中心距離は、試験片の端まで5mm以上、12mm以上である必要があります。
ISO 868準拠ショア硬度試験
ISO 868 は、ショア硬度試験法を使用してプラスチックおよびエボナイトの押し込み硬度を測定する方法を規定した国際規格です。この方法では、試験プローブを規定の力で材料に押し付け、押し込み深さを測定します。材料の硬度はこの押し込み深さに基づいて決定され、0（非常に柔らかい）から100（非常に硬い）までのスケールで表されます。
特にISO 868は、異なる材料硬度値に使用されるショアAおよびショアDスケールによる硬度測定について規定しています。
- Aスケール：軟質プラスチック、エラストマー、ゴムなどの柔らかい材料用。円錐台で測定します。
- Dスケール：硬質プラスチックや硬質エラストマーなどの硬い材料用。円錐台（先端が丸い針、R = 0.1 mm）で測定します。
| 方法 | スプリング力 [N] | コンタクト力 FA [N] | 圧子 | 計測距離 t [mm] | 試験片厚さ [mm] | 計測範囲 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ショアA | 8.050 ニュートン | 9.81 ニュートン | 円錐台 35°コーン角度 | 2.5 | ≥ 6 | 10 … 90 <20 ショアD |
| ショアA0あるいはショアE | 8.050 ニュートン | 9.81 ニュートン | ボール、Ø 2.5 mm | 2.5 | ≥ 6 | <20 ショアA |
| ショアAMあるいはショアM | 0.764 ニュートン | 9.81 ニュートン | 30°角度のコーン | 1.25 | ≥ 1.25 | 10 … 90 |
| ショア B | 8.065 ニュートン | 9.81 ニュートン | 30°角度のコーン | 2.5 | ≥ 6 | 10 … 90 |
| ショア C | 44.5 ニュートン | 49.0 ニュートン | 円錐台 35°コーン角度、径0.79 mmの円錐台 | 2.5 | ≥ 6 | 10 … 90 |
| ショアD | 44.5 ニュートン | 49.0 ニュートン | 30°角度のコーン | 2.5 | ≥ 6 | 30 … 90 >90 ショアA |
| ショアD0 | 44.5 ニュートン | 49.0 ニュートン | ボール Ø 3/32“ | 2.5 | ≥ 6 | 10 … 90 |
| ショア0 | 8.05 ニュートン | 9.81 ニュートン | ボール Ø 3/32“ | 2.5 | ≥ 6 | 10 … 90 |
ISO 48-4、ASTM D2240、ISO 868に準拠したショア硬度を測定するためのショア硬度計
- ASTM D2240、ISO 48-4、ISO 868 に準拠したゴム、エラストマー、プラスチックのショア硬度を測定する測定方法は、ポータブルデュロメーターを使用して簡単に実行できます。ショア法による硬度測定は品質管理の目的で広く使用されており、マクロ的な方法に属します。実験室での試験には、試験スタンドと組み合わせて本装置を使用することをお勧めします。これらの装置の校正については、ISO 21509 に記載されています。ISO 48-9 では、装置の校正について規定されています。ISO規格とプラスチックの測定における主な違いは、圧子の露出時間です。
- どちらの場合も、試験では材料における圧子の押し込み深さを測定します。圧子は、決められた特性を持つばねによって負荷がかけられます。試験する材料の硬度が大きいほど、押し込み深さは小さくなりますが、圧子の負荷は大きくなります。ショア硬度は 0 から 100 ショアまでのスケールで表されます。試験片表面に対する機器の接触脚の接触力によってゼロ位置が決まります。この力は規格によって異なりますが、ショアAの場合は約10 N、ショアDの場合は約50 Nです。
- アナログとデジタル ショア硬度計／デュロメーター
ツビックローエルは、アナログまたはデジタルディスプレイとPC接続オプションを備えたショア硬度計を提供しています。試験装置にはバックラッシュフリーのリニアボールベアリングが装備されており、実質的に摩擦なしで動作します。スプリングレートは校正時に正確に調整できるため、あらゆるショア値において規格で規定された力を維持できます。これにより、規格で規定された許容範囲が厳密に遵守され、結果の高い再現性が可能になります。
ショア硬度試験に関するよくある質問
ショア硬度は、標準化された試験片（ピン）を用いて押し込み抵抗を測定することで、材料の硬さを表します。ショア硬度は、通常、ゴム、プラスチック、および類似の材料に使用され、材料の種類に応じて異なるスケール（例：ショアA、ショアD）で指定されます。ショア硬度の値が高いほど材料は硬く、値が低いほど材料は軟らかくなります。
ASTM D2240は、デュロメーターを用いて材料の硬さを測定する試験方法を規定しています。この規格は、熱可塑性エラストマー、加硫ゴム、エラストマー材料、発泡性材料、ゲル状材料、一部のプラスチックなど、幅広い材料の押し込み硬度を測定するために使用される12種類のデュロメーターを網羅しています。この規格では、硬度測定の実施方法について、硬度範囲や材料の種類に応じて異なるデュロメータを用いた詳細な手順が示されています。
ASTM D2240とISO 48-4の主な違いは、用途と方法にあります。ASTM D2240は、ゴム、エラストマー、プラスチックなど、より広範な材料を対象としており、ショアAやショアDなどの異なる硬度スケールを使用しています。一方、ISO 48-4は、加硫ゴムまたは熱可塑性ゴムの硬度測定に特化しており、マイクロインデンテーション法も使用しています。どちらの規格も硬度測定にデュロメータを使用していますが、ISO 48-4では、特定のゴムの種類や薄い試験片について、より詳細な手順が示されています。
ショアAはゴムや軟質プラスチックなどの柔らかい材料の硬度を測定するのに使用され、ショアDは硬質プラスチックや熱可塑性プラスチックなどの硬い材料に適しています。それぞれのスケールの値が高いほど、材料の硬度が高いことを示します。