Shore Härte / Durometer Härte ASTM D2240 & ISO 48-4
Die ASTM D2240 und die ISO 48-4 beschreiben das Prüfverfahren zur Bestimmung der Eindringhärte von Gummi, Elastomeren und Kunststoffen mithilfe eines Durometers (Durometer Härte / Shore-Härte).
Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Härte von Kunststoffen und ähnlichen Materialien durch die Eindringtiefe eines genormten Prüfkörpers (Shore-Härte) wird in der ISO 868 beschrieben. Die ISO 48-4 ersetzt die zurückgenommene Norm ISO 7619-1.
Definition Shore HärteprüfungASTM D2240 vs. ISO 48-4VersuchsdurchführungVideoiso 868Shore Methoden Darstellung Shore HärtewertShore Härteprüfgeräte DownloadsFAQ Beratung anfordern
Definition Shore Härteprüfung nach ASTM D2240 & ISO 48-4
Die Shore Härteprüfung nach ASTM D2240 & ISO 48-4 sowie ISO 868 ist ein genormtes statisches Prüfverfahren zur Messung der Härte von Gummi mit Hilfe eines als Durometer bekannten Gerätes. Die Shore-Härte wird daher oftmals auch als Durometer-Härte bezeichnet und weist folgende Charakteristika auf:
- Mit dem Durometer-Verfahren wird im Makrobereich mit einer Prüfkraft von 3,924 – 50N die Härte ermittelt.
- Bei der Shore Härte handelt es sich um ein Tiefenmessverfahren. Das heißt, zur Ermittlung des Härtewertes eines Prüfstückes wird die tatsächliche Eindringtiefe und nicht der bleibende Eindruck gemessen, der durch den Eindringkörper entsteht.
- Die Eindringtiefe wird durch einen federbelasteten Eindringkörper gemessen, der in das Material bzw. in die Probe eindringt. Der Eindringkörper ist ein gehärteter Stahlstift, je nach Shore-Methode mit unterschiedlichen Ausführungen des Stiftes und der Stahlkugel. Die Eindringtiefe ist ein Maß für die Shore-Härte, die auf einer Skala von 0 Shore (2,5 Millimeter Eindringtiefe) bis 100 Shore (0 Millimeter Eindringtiefe) gemessen wird.
Durch die Variation verschiedener Formen der Eindringkörper und Federcharakteristiken haben sich eine Reihe unterschiedlicher Shore-Skalen etabliert. Die bekanntesten Skalen sind Shore A und D. Für spezifische Anwendungen sind weitere Skalen, wie Shore B, C, 0, 00, 000, und D0 bekannt.
Shore Skalen und Anwendungsbeispiele:
- Shore A: Weichgummi, Elastomere und Naturkautschuk
- Shore D: Härtere Elastomere, Kunststoffe und steife Thermoplasten
- Shore 0: Weiche Elastomere und textile Gewebe
- Shore 00: Schaumgummi, Moos- und Zellgummi
- Shore B: Härtere Elastomere als Shore A
- Shore C: Mittelharte Elastomere
VLRH (IRHD supersoft)
Shore 00
Shore A/B
Shore A/B
Shore D/C/D0
Micro Shore
ASTM D2240 vs. ISO 48-4
ISO 48-4 und ASTM D2240 sind Normen zur Messung der Härte von Gummi und ähnlichen Materialien mittels Durometer. ISO 48-4 fokussiert sich auf vulkanisierten oder thermoplastischen Kautschuk und definiert vier spezifische Skalen, während ASTM D2240 eine breitere Palette von Materialien und zwölf Skalen abdeckt. ASTM D2240 ist in Nordamerika weit verbreitet und flexibler in der Anwendung, während ISO 48-4 internationaler ausgerichtet ist und spezifischere Anleitungen für Gummi bietet. Beide Normen verwenden ähnliche Messprinzipien, aber mit leicht unterschiedlichen Anweisungen und Anwendungsbereichen.
| Norm | ISO 48-4 | ASTM D2240 |
|---|---|---|
| Probendicke | 6 mm | 6 mm |
| Schichtung | ja (3-Lagen) | ja |
| Messungen | 5 | 5 |
| Messabstand | 6 mm | 6 mm |
| Haltezeit | 3 s Vulkanisate 15 s TPE | kleiner 1 s |
| Last | 1 kg Shore A 5 kg Shore D | 1 kg |
| Härteangabe | 54 Shore A 3 s 54 Shore A 15 s | A / 54 / 1 A / 54 / 15 |
ASTM D2240 Versuchsdurchführung
Bei der Shore-Härteprüfung nach ASTM D2240 muss zunächst sichergestellt werden, dass die Auflagefläche des Durometers parallel zum Probentisch ist. Anschließend wird der vertikale Abstand zwischen der Auflagefläche des Durometers und der Kontaktfläche der Probe auf 25,4 mm ± 2,5 mm eingestellt. Beim Prüfvorgang wird das Härteprüfgerät mit der vorgeschriebenen Anpresskraft stoßfrei gegen die Probe gedrückt, bis die Auflagefläche satt aufliegt. Eine Sekunde nach festem Kontakt der Auflagefläche mit dem Probekörper ist die Härte abzulesen. Fünf Messungen werden an verschiedenen Stellen der Probe durchgeführt und der Durchschnitt oder Median berechnet und dokumentiert.
ISO 48-4 Versuchsdurchführung
Bei der Shore-Härteprüfung nach ISO 48-4 müssen im Vorfeld folgende Paramater berücksichtigt werden:
- Zur Bestimmung der Materialhärte müssen laut Norm fünf Messungen durchgeführt und daraus ein Mittelwert errechnet werden.
- Die Messzeit beträgt 15 Sekunden, weicht die Dauer ab so ist dies im Härtewert anzugeben.
- Das zu prüfende Material soll mindestens 1h bei Raumtemperatur von +23°C ± 2°C gelagert werden.
Bei der Shore-Härteprüfung wird im ersten Schritt der Eindringkörper mit einer Federkraft von 1,11 – 44,5N in den Prüfkörper gedrückt. Danach wird der Eindringkörper mit einer Anpresskraft von 3,92 – 50N 15 Sekunden lang auf die Probe gedrückt. Die Eindringtiefe in den Prüfkörper liegt zwischen 0 – 2,5 mm. Diese Eindringtiefe wird mit dem Durometer gemessen und daraus der Härtewert abgeleitet. Der Eindringkörper soll mit der vollen Anpresskraft und einer Dauer von 15 Sekunden auf die Probe einwirken. Wird die Einwirkdauer über- oder unterschritten so ist dies im Härtewert anzuführen. Je länger die Einwirkdauer ist, desto niedriger wird der Härtewert nach Shore ausfallen.
Der Mindestabstand der Prüfeindrücke muss entsprechend der Norm eingehalten werden. Der Mittelabstand der Eindrücke soll untereinander ≥ 5mm sein und zum Probenrand ≥ 12mm betragen.
Shore Härteprüfung nach ISO 868
Die ISO 868 ist eine internationale Norm, die das Verfahren zur Bestimmung der Eindruckhärte von Kunststoffen und Hartgummi mithilfe des Shore-Härteprüfverfahrens festlegt. Bei diesem Verfahren wird eine Prüfspitze mit definierter Kraft auf das Material gedrückt um die Eindringtiefe zu messen. Die Härte des Materials wird anhand dieser Eindringtiefe ermittelt und wird auf einer Skala von 0 (sehr weich) bis 100 (sehr hart) angegeben.
Insbesondere bezieht sich die ISO 868 auf die Messung der Härte nach den Skalen Shore A und Shore D, die für unterschiedliche Materialhärten verwendet werden.
- A-Skala für weichere Materialien wie weiche Kunststoffe, Elastomere und Gummi, welche mit einem Kegelstumpf gemessen werden
- D-Skala für härtere Werkstoffe wie harte Kunststoffe oder steifere Elastomere, welche mit einem Kegel (Nadel mit einer abgerundeten Spitze, R = 0,1 mm) gemessen werden
Methoden der Shore Härteprüfung
Die einzelnen Methoden der Shore Härteprüfung unterscheiden sich durch:
- die Form des Eindringkörpers (siehe Grafik),
- die Höhe der Federkraft F,
- die Höhe der Anpresskraft FA.
Die unterschiedlichen Prüfmethoden, die sich daraus ergeben, verwenden sieben unterschiedliche Eindringkörper und vier unterschiedliche Anpresskräfte. Die spezifischen Unterschiede der einzelnen Methoden können aus der nachstehenden Tabelle entnommen werden:
| Methode | Federkraft F [N] | Anpresskraft FA [N] | Eindringkörper | Messweg t [mm] | Probendicke [mm] | Messbereich |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Shore A | 8,050 N | 9,81 N | Kegelstumpf, Kegelwinkel 35° | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 <20 Shore D |
| Shore A0 bzw. Shore E | 8,050 N | 9,81 N | Kugel, Ø 2,5mm | 2,5 | ≥ 6 | <20 Shore A |
| Shore AM bzw. Shore M | 0,764 N | 9,81 N | Kegel mit Winkel 30° | 1,25 | ≥ 1,25 | 10…90 |
| Shore B | 8,065 N | 9,81 N | Kegel mit Winkel 30° | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
| Shore C | 44,5 N | 49,0 N | Kegelstumpf, Kegelwinkel 35°, Kegelstumpfdurchm. 0,79 mm | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
| Shore D | 44,5 N | 49,0 N | Kegel mit Winkel 30° | 2,5 | ≥ 6 | 30…90 >90 Shore A |
| Shore D0 | 44,5 N | 49,0 N | Kugel, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
| Shore 0 | 8,05 N | 9,81 N | Kugel, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
Wie liest und stellt man die Shore Härte dar?
Der Härtewert der Shore-Härteprüfung setzt sich aus drei Hauptbestandteilen zusammen:
- 1. einem numerischen Härtewert;
- 2. dem Wort „Shore“, das für Härte nach Shore steht;
- 3. der Bezeichnung der Shore-Methode, die den Eindringkörper und die damit verbundenen Parameter definiert.
Weicht die Einwirkdauer von der Norm ab, so wird eine Zeitangabe als vierter Bestandteil hinzugefügt.
Beispiel der Darstellung und Leseweise eines Härtewertes:
| 75 Shore A 10 | |
|---|---|
| 75 | ...Härtewert |
| Shore | ...nach Shore |
| A | ...Shore-Methode Kegelstumpf mit Kegelwinkel 35°, Federkraft 8,065N und Anpresskraft 12,5N |
| 10 | …Einwirkdauer der Anpresskraft außerhalb der empfohlenen Dauer, in diesem Fall 10 Sekunden |
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Shore Härteprüfgeräte für die Bestimmung der Shore Härte nach ISO 48-4, ASTM D2240 und ISO 868
- Das Messverfahren zur Bestimmung der Shore-Härte von Gummi, Elastomeren und Kunststoffen nach ASTM D2240, ISO 48-4 und ISO 868 kann mit tragbaren Durometern leicht durchgeführt werden. Härtemessungen nach Shore haben eine sehr große Verbreitung in der Qualitätssicherung und gehören zu den makroskopischen Verfahren. Für Laborversuche empfiehlt sich der Einsatz des Gerätes in einem Prüfständer. Die Kalibrierung der Geräte ist in ISO 21509 beschrieben. Die ISO 48-9 beschreibt die Kalibrierung der Geräte. Der wesentliche Unterschied innerhalb der ISO-Normen gegenüber der Messung an Kunststoffen ist die Einwirkzeit des Eindringkörpers.
- In beiden Fällen wird gemessen, wie tief ein Eindringkörper in das Material eindringt. Der Eindringkörper wird dabei durch eine Feder mit festgelegter Charakteristik belastet. Je größer die Härte des zu prüfenden Materials ist, desto geringer ist die Eindringtiefe, aber umso höher ist die Belastung des Eindringkörpers. Die Shorehärte wird auf einer Skala von 0 bis 100 Shore abgebildet. Die Auflagekraft des Anpressfußes des Geräts auf der Oberfläche des Probekörpers bestimmt die Nulllage. Sie beträgt je nach Norm rund 10 N bei Shore A und rund 50 N bei Shore D.
- Analoge und digitale Shore Härteprüfer/Durometer
ZwickRoell liefert Shore Härteprüfer mit Analoganzeigen sowie digitale Ausführungen mit Displayanzeige und PC-Anschlussmöglichkeiten. Die Prüfgeräte sind mit spielfrei eingestellten Linearkugellagern ausgestattet und arbeiten nahezu reibungsfrei. Die Federrate kann in der Kalibrierung exakt justiert werden um die von den Normen vorgegebenen Kräfte bei jedem Shore-Wert einzuhalten. So werden die von den Normenvorgegebenen Toleranzen exakt eingehalten und eine hohe Wiederholpräzision der Ergebnisse ermöglicht.
Härteprüfer für die Shore Härteprüfung nach ASTM D2240, ISO 48-4 & ISO 868
Häufig gestellte Fragen zur Shore-Härteprüfung
Die Shore-Härte ist ein Maß für die Härte eines Materials, das den Widerstand des Materials gegen das Eindringen eines genormten Prüfkörpers (Stift) misst. Sie wird typischerweise für Gummi, Kunststoffe und ähnliche Materialien verwendet und auf verschiedenen Skalen (z. B. Shore A, Shore D) angegeben, die je nach Materialtyp variieren. Ein höherer Shore-Härtewert zeigt ein härteres Material an, während ein niedrigerer Wert auf ein weicheres Material hinweist.
Die ASTM D2240 beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Härte von Materialien mithilfe eines Durometers. Diese Norm umfasst zwölf verschiedene Typen von Durometern, die zur Messung der Eindrückhärte einer breiten Palette von Materialien verwendet werden, darunter thermoplastische Elastomere, vulkanisierter Gummi, elastomere Materialien, zellulare Materialien, gelartige Materialien und einige Kunststoffe. Sie gibt detaillierte Anweisungen zur Durchführung der Härtemessung, wobei unterschiedliche Durometertypen für verschiedene Härtebereiche und Materialarten verwendet werden.
Der Hauptunterschied zwischen ASTM D2240 und ISO 48-4 liegt im Anwendungsbereich und den Methoden: ASTM D2240 umfasst eine größere Auswahl an Materialien, darunter Gummi, Elastomere und Kunststoffe, und nutzt verschiedene Härteskalen wie Shore A und Shore D. ISO 48-4 hingegen konzentriert sich speziell auf die Härtebestimmung von vulkanisiertem oder thermoplastischem Gummi und nutzt dabei auch Mikroindentationsverfahren. Während beide Normen Durometer zur Härtemessung verwenden, bietet ISO 48-4 detailliertere Anweisungen für spezifische Gummitypen und dünne Proben.
Shore A wird verwendet, um die Härte weicherer Materialien wie Gummi und weiche Kunststoffe zu messen, während Shore D für härtere Materialien wie harte Kunststoffe und thermoplastische Materialien geeignet ist. Ein höherer Wert auf der jeweiligen Skala zeigt eine größere Härte des Materials an.