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Gespreizte Härtewerte

Neues Härtemessverfahren für sehr weiche Elastomere
Gespreizte Härtewerte

Bei der Härtemessung weicher und sehr weicher Elastomere, speziell von Silikonen, weisen die bisher hauptsächlich eingesetzten Messverfahren Shore A und Shore 00 eine ungenügende Differenzierung der Härte auf. Die Untersuchung des vorgeschlagenen neuen Härtemessverfahrens IRHD-Supersoft ergab, dass die Härtewerte weicher Silikonproben gespreizt werden.

Weiche und sehr weiche Elastomere, insbesondere Silikone, werden zunehmend in Technik und Medizin eingesetzt. Bild 1 zeigt eine Auswahl von Teilen aus weichen Silikonen. Damit der Werkstoff seine Funktion einwandfrei erfüllen kann, ist neben anderen Werkstoffeigenschaften die Härte des Silikons eine wichtige Kenngröße. Zur Prüfung der Härte von weichen Elastomeren gibt es bisher vor allem die Verfahren Shore A (nach DIN 53505) und Shore 00 (nur genormt in ASTM D 2240). Bei beiden Verfahren ist aber die Differenzierung der Härtewerte im Bereich der niederen Härtewerte ungenügend.

Das neue Härteprüfgerät dient zum Prüfen der Härte sehr weicher Elastomere. Es ist so konzipiert, dass zusätzlich zum Härtewert eine Be- beziehungsweise Entlastungskurve aufgezeichnet wird, die Aufschluss über die Rückverformbarkeit beziehungsweise den Alterungsprozess des Materials gibt.
Das zugehörige Härtemessverfahren trägt die Bezeichnung IRHD-Supersoft (IRHD-ss).
Definition des Härtemessverfahrens
Das Verfahren IRHD-ss definiert die Härte wie die bereits genormten Härtemessverfahren nach Shore und IRHD über die Eindringtiefe eines Eindringkörpers in das Prüfteil unter der Wirkung einer konstanten Kraft. Bild 2 zeigt das Härtemessgerät für IRHD-ss. Gegenüber den IRHD-Verfahren nach DIN 53519 und ISO 48 sind bei IRHD-ss die Abmessungen des Eindringkörpers und die Größe der auf den Eindringkörper wirkenden Kraft so modifiziert, dass sich im Bereich sehr geringer Härtewerte eine Spreizung der Messwerte ergibt.
Zwischen der Härte IRHD-ss und der Eindringtiefe h des Eindringkörpers in das Prüfteil ist ein linearer Zusammenhang festgelegt.
Untersuchung des Härtemessverfahrens
Bei den bisher bekannten Verfahren Shore A nach DIN 53505 und Shore 00 nach ASTM D 2240 ist eine Materialstärke von 6 mm für die Härtemessung vorgeschrieben. Mit dem neuen Verfahren IRHD-ss lassen sich Materialstärken ab 2 mm messen.
Messungen an Silikonproben unterschiedlicher Härte haben gezeigt, dass das Verfahren Shore A bei weichen Silikonproben ( 65 IRHD-ss) unterschiedslos die Härte 0 liefert, während man beim Verfahren IRHD-ss differenzierte Messergebnisse erhält. Auch gegenüber den Werten von Shore 00 bekommt man bei sehr weichen Elastomeren mit IRHD-ss wesentlich besser differenzierte Messergebnisse. Insgesamt wird die vorteilhafte Eigenschaft des Härtemessverfahrens IRHD-ss deutlich, wobei die Härtewerte weicher Silikonproben gegenüber den bisher gebräuchlichen Messverfahren Shore A und Shore 00 gespreizt werden.
Untersuchung wesentlicher Einflussgrößen
Umfangreiche Messreihen an Silikonproben unterschiedlicher Härte zur Bestimmung der Härtewerte nach IRHD-ss haben ergeben, dass die wesentlichen Einflussgrößen dieses Härtemessverfahrens die folgenden sind:
l Form, Abmessungen und Abmessungstole- ranzen des Eindringkörpers,
l Größe und Toleranz der auf den Eindring- körper wirkenden Gesamtkraft,
l Einwirkdauer der Gesamtkraft auf den Eindringkörper,
l Messgenauigkeit des Tiefenmesssystems.
Dabei hat sich auch gezeigt, dass eine längere Einwirkdauer der Gesamtprüfkraft gegenüber den Verfahren Shore A und 00 Voraussetzung für die höhere Genauigkeit des Härtemessverfahrens IRHD-ss ist.
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