デュロメーターの説明:プラスチックおよびエラストマー硬度の実践ガイド

2023 年 5 月 23 日に公開

開発作業の最初に、エンジニアと製品チームはすべての候補材料の機械的プロファイルを精査する必要があります。基本的な物理的、化学的、機械的データシートに加えて、環境耐性や長期耐久性などの要素もパフォーマンスを左右します。総合的な評価により、製品の品質が向上し、スケジュールと予算が厳しくなります。

プラスチックの場合、デュロメータ (またはショアデュロメータ) は、材料の硬さの重要な指標となります。以下は、エンジニアと製品チームに重要な洞察を提供するための簡潔な入門書です。

デュロメーターとは何ですか?

デュロメーターは、エラストマーとプラスチックの硬さを定量化するための業界標準の測定基準です。これは、材料がへこみや摩耗を受けたときの変形に対する耐性を反映します。

デュロメータの測定値を取得するには、調整されたバネ仕掛けの針が付いた丸いタイヤ圧力計に似たシンプルな手持ち式テスターを材料に限界に達するまで押し込みます。浸透の深さは、選択したショア スケールの数値に直接変換されます。

デュロメーターの範囲は 0 ～ 100 ですが、無次元です。値は単一のスケール内での純粋な比較です。スコアが低いほど材料が柔らかいことを示し、スコアが高いほど材料が硬いことを示します。たとえば、90A ポリウレタン チューブは 70A チューブよりも明らかに硬いです。

エンジニアに共通の基準を提供するために、さまざまなショア スケールが開発されました。最も頻繁に使用される 3 つのスケールは、Shore 00、Shore A、Shore D です。Shore 00 は、ゲルと非常に柔らかいゴムの柔らかさを捉えます。 Shore A は、非常に柔らかいゴムから硬い柔軟なゴムまでの範囲に及びます。 Shore D は硬質ゴムと硬質プラスチック用に予約されています。

デュロメーターは柔軟性と同等ではありません。それは剛性の間接的な尺度です。材料の感触を素早く把握できますが、完成した部品の正確な曲がりや曲がりを予測することはできません。さらに、個別のショア スケールの数値は互換性がありません。

たとえば、Shore 00 の 80 は鉛筆消しゴムのように感じられますが、Shore D の 80 はヘルメットに匹敵します。同一の数値は、大きく異なる物理的特性を覆い隠しており、比較が同じスケール内に留まらなければならない理由を強調しています。

デュロメータ硬度が材料の選択にどのように考慮されるか

材料の選択は、意図される最終用途とプロジェクトの仕様から始まります。これらの基準は候補リストをトリミングし、どのショア スケールが関連するかを示します。長期にわたる重量に耐える必要がある耐荷重部品の場合、設計者はショア 00 をスキップし、70～100 の範囲のショア A 材料またはショア D スペクトル全体に焦点を当てる必要があります。

硬度は、コストと製造可能性と比較検討する必要があります。より硬い合金には材料費や加工費がかかる場合がありますが、後処理の硬化技術により、加工の容易さを損なうことなく最終的なデュロメータを向上させることができます。

硬度だけでは、強度、耐食性、シール能力を予測することはできません。剛性と圧縮弾性率のデータは、デュロメーターの値よりもゴムのシール性能をより明確に把握できます。

徹底的な材料監査では、密度、圧縮力たわみ、適用力、厚さ、デュロメーターを評価して、選択した材料がすべての機能および性能基準を満たしていることを確認する必要があります。

射出成形金型のデュロメーターに関する考慮事項

射出成形では、金型ゴムのショア硬度が部品の離型に重大な影響を与えます。柔軟性と耐久性のバランスが取れたゴムを選択すると、マスターと鋳物の両方を簡単に型から外すことができます。

70A デュロメータ エラストマーを使用して、薄く角度のあるセクションを持つ部品を成形することは危険を伴う可能性があります。その硬さは車のタイヤに匹敵するため、きれいな抽出を妨げる可能性があります。より低いショア A 定格 (約 30A 以下) は、繊細な形状に必要な柔軟性を提供します。

積層造形におけるデュロメーターの考慮事項

積層造形では、部品のデュロメーターを知ることは、従来の射出成形プラスチックと比較してベンチマークを行うのに役立ちます。この比較により、素材の期待されるパフォーマンスを実際に把握できます。

一部の AM 樹脂では、瞬間デュロメーターと 5 秒デュロメーターの 2 つの値が報告されます。たとえば、Carbon の Digital Light Synthesis (DLS™) で製造された部品は、硬化するまで最終的な硬度に達しない可能性があります。社内または家庭用のプリンターには変化が見られますが、最終的な硬化を処理するパートナーには変化が見られない場合があります。 AM 材料を選択する際には、この硬化後の進化を認識することが不可欠です。

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つまり、デュロメーターは、単一のショア スケール内でエラストマーとプラスチックの硬度をランク付けする、無次元の標準化された測定基準です。値が大きいほど硬度が高くなりますが、スケール間の比較は無効です。

プロジェクトで特定の硬さまたは柔らかさが要求される場合、デュロメータは重要な選択基準になりますが、単独で使用すべきではありません。設計と性能パラメータを包括的にレビューし、経験豊富な製造パートナーの専門知識と組み合わせることで、最適な材料を選択し、開発を加速します。

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