Härte

Härte (DH)

Die Härte (DH) eines Werkstoffs ist der Messwert für seine Widerstandsfähigkeit gegenüber dauerhaften Eindrücken. Das für die Prüfung von Gummimaterialien verwendete Gerät hierfür heißt Durometer. Es gibt zwölf Skalen zur Bestimmung der Härte verschiedener Materialien: A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S und R. Die verschiedenen Skalen gelten für Materialien mit verschiedenen Eigenschaften, d.h. die A-Skala ist für weichere Kunststoffe. Die Wertebereiche der Skalen gehen von 0 bis 100, wobei 100 Durometer der höchste Wert ist (maximale Härte). Die Standarddurometer-Testvorrichtung wurde von Albert Ferdinand Shore entwickelt. Die mit dieser Vorrichtung gemessenen Ergebnisse werden in Shore-Härte angegeben.

Bedeutung

Die Shore-Härte ist ein wichtiger Faktor bei der Wahl des verwendeten Kautschuks für Anwendungen unter Druck.  D.h. je nach geplanten Druck im System muss die entsprechende Härte gewählt werden.

Messung der Härte

Materialhärte

Ein Durometer misst die Tiefe einer Vertiefung im Material, die durch eine gegebene Kraft auf einen standardisierten Eindringkörper erzeugt wird. Diese Tiefe hängt von der Härte des Werkstoffs, seinen viskoelastischen Eigenschaften, der Form des Eindringkörpers und der Dauer des Prüfverfahrens ab. Mit ASTM D2240-Durometer kann die Ausgangshärte oder die Eindrückhärte nach einem gegebenen Zeitraum gemessen werden. Beim Basisverfahren wird die Kraft gleichförmig ohne Stoßen angewendet und die Tiefe gemessen (Tiefe des Eindrucks). Wenn eine zeitgemessene Härtemessung gewünscht wird, wird die Kraft über die erforderliche Zeit angewendet und anschließend die Messung vorgenommen.

Die Härte (ASTM D2240) eines Werkstoffs wird anhand einer der zwölf verschiedenen Durometerskalen bestimmt. Die Testmethode basiert auf dem Eindringen eines spezifischen Eindringkörpers, wenn dieser unter festgelegten Bedingungen mit einer gegebenen Kraft auf das Material angewendet wird. Die Eindrückhärte is umgekehrt proportional zum Eindringen und hängt vom Elastizitätsmodul und dem viskoelastischen Verhalten des Materials ab. Die Form des Eindringkörpers und die angewendete Kraft haben Einfluss auf die Messwerte, sodass zwischen den mit verschiedenen Durometertypen oder anderen zur Härtemessung verwendeten Instrumenten erzielten Messwerte keine eindeutige Relation herrscht. Diese Testmethode ist empirisch und dient im Wesentlichen Kontrollzwecken. Die bestimmte Eindrückhärte steht nicht in Zusammenhang mit einer grundlegenden Eigenschaft des geprüften Materials.

ASTM D2240 Härte und Elastizitätsmodul

Es gab einige Versuche, ASTM D2240 und das Elastizitätsmodul zueinander in Beziehung zu setzen. Nachstehend findet sich ein Beispiel für einen solchen Versuch:

Gummihärte-Formel - Festgelegt

wobei SA die Härte A gemäß ASTM D2240, SD die Härte D gemäß ASTM D2240 und E das Youngsche Modul in MPa ist.

Typische Verwendung und Härte

Typ (Skala) Typische Härte des Prüfmaterials Härte gemäß Durometer
A Vulkanisierter Weichkautschuk, Naturkautschuk, thermoplastische Elastomere, flexible Polyacryle und Duroplasten, Wachs, Filz und Leder 20–90 A
B Leicht harter Kautschuk, thermoplastische Elastomere, Papierprodukte und Gewebe Ăśber 90 A

Unter 20 D

C Mittelharter Kautschuk, thermoplastische Elastomere, mittelharte Kunststoffe und Thermoplasten Ăśber 90 B

Unter 20 D

D Hartgummi, thermoplastische Elastomere, härtere Kunststoffe und starre Thermoplasten Über 90 A
DO Leicht harter Kautschuk, thermoplastische Elastomere und sehr enge Stoffspulen Ăśber 90 C

Unter 20 D

M Dünner, unregelmäßig geformter Kautschuk, thermoplastische Elastomere und Kunststoffprüfkörper 20-85 A
O Weichkautschuk, thermoplastische Elastomere, sehr weiche Kunststoffe und Thermoplasten, mitteldichte Stoffspulen Unter 20 DO
OO Besonders weicher Kautschuk, thermoplastische Elastomere, Schwämme, besonders weicher Kunststoff und Thermoplasten, Schaumstoffe, Stoffspulen mit geringer Dichte und Tierhaut Unter 20 O
CF Verbundschaummaterialien wie Sicherheitspolster bei Fahrgeschäften, Fahrzeugsitze, Armaturen, Kopfstützen, Armlehnen und Türverkleidungen. Siehe Annual Book of ASTM Standards, Bd. 15.07.
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