Shore Härte | Einfach Erklärt | Dichtungsakademie (2024)

Shore Härte ist ein Maß für die Härte von elastomeren, plastomeren und anderen polymeren Materialien.

Die Härte wird mit einem Instrument namens Shore-Härteprüfer gemessen und gibt an, wie widerstandsfähig ein Material gegen Eindringen durch einen spezifischen Druckkörper ist.

Historischer Hintergrund

Die Shore-Härteskala wurde in den frühen 1900er Jahren von Albert F. Shore entwickelt. Shore, ein Ingenieur und Erfinder, suchte nach einer standardisierten Methode, um die Härte von Materialien zu messen.

Dies führte zur Entwicklung der Shore-Skalen, darunter die am häufigsten verwendeten Shore Härte A und Shore Härte D Skalen.

Definition und Bedeutung

Die A-Härteskala wird typischerweise verwendet, um die Härte von weichen bis mittelharten Materialien wie Gummi, elastomeren Kunststoffen und anderen weichen Polymeren zu messen.

Eine höhere Zahl bedeutet eine höhere Härte des Materials. Beispielsweise hat Autoreifen-Gummi typischerweise eine Härtebewertung von etwa 70 A, während weicher Gummischlauch niedrigere Werte aufweist.

Die Härte ist von entscheidender Bedeutung für viele Industrien, da sie direkt mit der Leistung und Haltbarkeit von Produkten zusammenhängt. Materialien mit unangemessener Härte können zu Produktversagen, Sicherheitsrisiken und erhöhten Kosten führen.

Anwendungsbereiche

• Automobilindustrie (z.B. Reifen, Dichtungen)
• Bauwesen (z.B. elastomere Dichtungen, Schläuche)
• Medizintechnik (z.B. Katheter, Dichtungen)

Die Messung der Shore Härte ist ein unkomplizierter, aber präziser Prozess, der wichtige Informationen über die Eigenschaften eines Materials liefert.

Funktionsweise eines Härteprüfers für Elastomere

Ein Härteprüfer misst die Härte eines Materials, indem er einen standardisierten Druckstift mit einer bestimmten Kraft in das Material drückt.

Die Tiefe, bis zu der der Stift eindringt, gibt Aufschluss über die Härte des Materials: Je weniger der Stift eindringt, desto härter ist das Material.

Schritte der Härtemessung

1. Vorbereitung des Materials: Das zu testende Material sollte eine ebene, glatte Oberfläche haben und bei einer standardisierten Temperatur gelagert werden.
2. Durchführung des Tests: Der Härteprüfer wird senkrecht auf das Material aufgesetzt und der Druckstift wird freigegeben.
3. Ablesen der Messwerte: Die Skala am Gerät zeigt die Härte an, die in der Regel von Shore Härte 0 (sehr weich) bis 100 (sehr hart) reicht.

Verschiedene Arten von Shore A Härteprüfern

• Digitale Härteprüfer: Bieten präzise und leicht ablesbare digitale Anzeigen.
• Manuelle Härteprüfer: Traditionelle Geräte, die manuell bedient werden und eine analoge Anzeige bieten.
• Tragbare Härteprüfer: Ideal für Tests vor Ort oder in Situationen, in denen das Material nicht zu einem Labor gebracht werden kann.

Wichtigkeit genauer Messungen

Präzise Härtemessungen sind entscheidend für die Qualitätssicherung und Produktentwicklung.Ungenaue Messungen können zu falschen Schlussfolgerungen über die Eignung eines Materials für eine bestimmte Anwendung führen.

Die Shore-Härteskalen, insbesondere Shore A und Härte D, sind entscheidend für die Bewertung der Härte verschiedener Materialien.

Obwohl beide der Messung der Materialhärte dienen, gibt es wesentliche Unterschiede zwischen ihnen.

Unterschiede zwischen Shore A und Shore D

• Anwendungsbereich: Shore A wird hauptsächlich für weiche bis mittelharte Elastomere verwendet, während Shore D für härtere Kunststoffe und Elastomere gedacht ist.
• Messverfahren: Die Skalen verwenden unterschiedliche Druckstifte und Kräfte, was zu verschiedenen Härtebereichen führt.
• Skalenbereich: Shore A reicht von 0 (sehr weich) bis 100 (mittelhart), Shore D hingegen von 0 bis 100, wobei 100 für sehr harte Materialien steht.

Bedeutung der Auswahl der richtigen Skala

• Die Wahl zwischen Shore A und Shore D hängt vom Materialtyp und der erwarteten Härte ab.
• Eine falsche Wahl der Skala kann zu ungenauen oder irreführenden Ergebnissen führen.

Beispiele für Anwendungsbereiche

• Shore A: Gummiartige Materialien wie Reifen, Schuhsohlen, oder Dichtungen.
• Shore D: Härtere Kunststoffe wie Helmschalen, High-Tech-Kunststoffkomponenten.

Verständnis der Skalen für bessere Materialauswahl

• Das Verständnis der Unterschiede zwischen den Skalen hilft Ingenieuren und Designern, die richtigen Materialien für ihre spezifischen Anforderungen auszuwählen.
• Es erleichtert die Kommunikation über Materialspezifikationen und stellt sicher, dass die Materialauswahl den Anforderungen entspricht.

Die Härte ist mehr als nur eine technische Spezifikation; sie hat weitreichende Auswirkungen in verschiedenen Industriezweigen.

Warum ist Shore Härte A wichtig?

• Qualitätskontrolle: Härtewerte helfen bei der Bewertung der Qualität und Konsistenz von Materialien, was für die Produktzuverlässigkeit entscheidend ist.
• Produktdesign: Die Härte eines Materials beeinflusst Designentscheidungen, besonders in Bereichen wie Ergonomie und Langlebigkeit.
• Sicherheit und Compliance: Einige Branchen haben spezifische Anforderungen an die Härte von Materialien, die aus Sicherheitsgründen eingehalten werden müssen.

Beispiele für Materialien, die nach Shore Härte A getestet werden

• Automobilreifen: Ein klassisches Beispiel, bei dem die Härte des Elastomers die Performance und Sicherheit beeinflusst.
• Medizinische Geräte: Bestimmte medizinische Produkte, wie Katheter, erfordern spezifische Härtegrade für Funktionalität und Patientenkomfort.
• Bau- und Dichtungsmaterialien: Die Härte dieser Materialien beeinflusst ihre Fähigkeit langfristig abzudichten.

Härtemessungen in der Produktentwicklung

• Materialauswahl: Ingenieure wählen Materialien basierend auf der Härte, um die Anforderungen an Flexibilität und Festigkeit zu erfüllen.
• Prototyping und Tests: Härtemessungen werden in der Prototyping-Phase häufig durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Material den Anforderungen entspricht.

Die korrekte Durchführung von Härteprüfungen ist entscheidend, um genaue und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Durchführung eines Shore A Tests

1. Vorbereitung des Materials: Stellen Sie sicher, dass das zu testende Material sauber, eben und bei Raumtemperatur ist.
2. Kalibrierung des Geräts: Kalibrieren Sie den Härteprüfer gemäß den Herstelleranweisungen.
3. Durchführung des Tests: Drücken Sie den Härteprüfer senkrecht auf das Material und halten Sie ihn für den empfohlenen Zeitraum (meist einige Sekunden).
4. Messung und Ablesen: Lesen Sie den Wert auf der Skala des Geräts ab, sobald der Druckstift vollständig eingedrungen ist.

Tipps für genaue Messergebnisse

• Konsistente Testbedingungen: Führen Sie Tests unter ähnlichen Umgebungsbedingungen durch, um Variabilität zu minimieren.
• Mehrfache Messungen: Führen Sie mehrere Tests durch und berechnen Sie den Durchschnitt, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen.
• Gerätewartung: Regelmäßige Wartung und Kalibrierung des Härteprüfers sind entscheidend für zuverlässige Ergebnisse.

Unterschiedlicher Härteprüfer bei Shore A (Rund) und Shore D (Spitz)

• Shore A Härteprüfer: Verwendet eine abgerundete Spitze, um die Härte von weicheren Materialien zu messen. Die runde Spitze ermöglicht eine gleichmäßige Druckverteilung auf weichere Oberflächen.
• Shore D Härteprüfer: Besitzt eine spitzere Spitze für die Messung von härteren Materialien. Die spitze Form ist notwendig, um auf den festeren Materialien einen ausreichenden Eindruck zu hinterlassen.

Warum unterschiedliche Prüfspitzen?

• Die Wahl der Prüfspitze hängt von der Härte und Beschaffenheit des Materials ab. Weichere Materialien würden unter einer spitzen Spitze zu stark deformiert, was zu ungenauen Messungen führen würde. Umgekehrt wäre eine runde Spitze bei harten Materialien ineffektiv, da sie keinen signifikanten Eindruck hinterlassen könnte.

Die DIN ISO 868 Norm gibt präzise Richtlinien für die Ausführung und die Eigenschaften der Geräte zur Shore-Härtemessung sowie die Bedingungen, unter denen die Messungen durchgeführt werden sollten.

Gerätespezifikationen

• Eindringkörper: Für Shore A Messungen wird ein abgerundeter Eindringkörper mit einem definierten Radius verwendet. Für Shore D Messungen ist der Eindringkörper spitzer.
• Eindringtiefe: Die Norm legt die exakte Eindringtiefe fest, die für eine korrekte Messung erforderlich ist.
• Kraft: Die auf den Eindringkörper wirkende Kraft wird ebenfalls spezifiziert, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse konsistent sind.
• Skala und Genauigkeit: Die Skala des Geräts muss klar ablesbar sein und eine bestimmte Genauigkeit aufweisen, um zuverlässige Messwerte zu garantieren.

Messbedingungen

• Umgebungstemperatur: Die Messungen müssen in einer Umgebung mit einer kontrollierten und konstanten Temperatur durchgeführt werden. Typischerweise wird eine Raumtemperatur von etwa 23°C empfohlen.
• Feuchtigkeit: Die Luftfeuchtigkeit im Raum sollte stabil sein, um die Eigenschaften des zu testenden Materials nicht zu beeinflussen.
• Materialzustand: Das Material muss in einem gleichmäßigen und stabilen Zustand sein, frei von Deformationen oder Beschädigungen.
• Wartezeit nach der Herstellung: Es gibt eine empfohlene Wartezeit nach der Herstellung des Materials, bevor die Messungen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das Material seine endgültigen Eigenschaften erreicht hat.

Unterschied in der Messung

• Prüfkörper vs. Fertigteil: Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass die Messungen an einem standardisierten Prüfkörper unter idealen Bedingungen durchgeführt werden, während Messungen am Fertigteil die realen Anwendungsbedingungen widerspiegeln und durch Form, Größe oder Design des Teils beeinflusst werden können.

Beispiel für die Auswertung der Shore A Härte

Der verwendete Prüfkörper hat eine Länge von 2,5 mm. Dringt die Spitze bei der Prüfung 2,5 mm in den Prüfkörper ein, so ist das Ergebnis 0°A. Dringt die Spitze dagegen 0 mm in den Prüfkörper ein, so ist das Ergebnis 100° A.

Jede Norm hat ihre eigenen Spezifikationen und Richtlinien, die sich je nach Region und den spezifischen Anwendungen unterscheiden können. Hier sind vier prominente Normen für die Shore A Härteprüfung:

1. ASTM D2240 – Amerikanische Norm

   • Ursprung: Entwickelt von der American Society for Testing and Materials (ASTM).
   • Beschreibung: ASTM D2240 wird in den Vereinigten Staaten und international verwendet. Sie bietet ein Verfahren zur Bestimmung der Eindruckhärte von Stoffen, die als Gummi, Elastomere und weiche Kunststoffe klassifiziert sind. Diese Norm spezifiziert die Abmessungen und den Typ des Durometers (Härteprüfgerät) sowie die Methode zur Anwendung der Kraft.

2. DIN ISO 868 – Deutsche und Internationale Norm

   • Ursprung: Deutsches Institut für Normung (DIN) in Deutschland und als Internationale Norm (ISO) übernommen.
   • Beschreibung: DIN ISO 868 ähnelt ASTM D2240, kann jedoch spezifische Unterschiede in Bezug auf Prüfbedingungen und Gerätespezifikationen aufweisen. Sie wird in Europa und in anderen Ländern, die ISO-Normen folgen, weitgehend anerkannt und verwendet.

3. JIS K 6253 – Japanische Norm

   • Ursprung: Etabliert vom Japanese Industrial Standards Committee (JIS).
   • Beschreibung: Die JIS K 6253 Norm ist das japanische Pendant zur Shore-Härteprüfung. Während sie viele Ähnlichkeiten mit ASTM D2240 und ISO 868 aufweist, kann es einzigartige Anforderungen oder Spezifikationen geben, die auf japanische Industriepraktiken zugeschnitten sind.

4. ISO 7619 – Internationale Norm

   • Ursprung: Veröffentlicht von der Internationalen Organisation für Normung (ISO).
   • Beschreibung: ISO 7619 ist eine weitere internationale Norm, die Richtlinien für die Messung der Härte von vulkanisiertem oder thermoplastischem Gummi bietet. Während sie DIN ISO 868 ähnelt, kann ISO 7619 unterschiedliche Klauseln oder Spezifikationen haben, die sich auf ein breiteres internationales Publikum konzentrieren.

Unterschiede zwischen diesen Normen

• Geografische Anwendung: Jede Norm wird hauptsächlich in ihrer Entstehungsregion verwendet, kann aber auch international anerkannt sein.
• Spezifische Richtlinien: Es könnte Unterschiede in den Einzelheiten der Testmethode, der Art des verwendeten Durometers und den Bedingungen geben, unter denen die Tests durchgeführt werden.
• Branchenanwendung: Bestimmte Branchen könnten eine Norm gegenüber einer anderen bevorzugen, basierend auf historischer Nutzung, regionaler Präsenz oder spezifischen Branchenanforderungen.