Shore-Härte kompakt erklärt

Welche Skalen gibt es?

Es gibt eine Reihe an verschiedenen Skalen, um die Shore-Härte von Materialien abzubilden. Dabei unterscheidet sich jede Skala in ihrer Messmethode. Auch wenn sich die Skalen teilweise überschneiden, kann man daher nicht linear von der einen in die andere umrechnen. Möchte man also einen vorliegenden Shore-Härte Wert auf einer anderen Skala abbilden, ist es ratsam eine Vergleichstabelle heranzuziehen.

In der Gummi- und Kunststoffindustrie werden vor allem die Skalen Shore A und Shore D verwendet. Die Buchstaben zur Kennzeichnung der Skala werden üblicherweise bei der Angabe des Messwertes miteinbezogen, damit jeder sofort erkennt, auf welche Skala sich bezogen wird. Die Werte könnten dann wie folgt aussehen:

• 98 Shore A – Für eine Härte von 98 auf der Shore A-Skala
• 54 Shore D – Für eine Härte von 54 auf der Shore D-Skala

Alltagsbeispiele für Shore-Härten

Die Shore A-Skala

Diese Skala wird in der Regel für weichere Kunststoffe wie weiche Polurethane oder Silikon verwendet. Das untere Ende der Skala (0 Shore A) entspräche dabei gelartigen Materialien. Ungefähr in die Mitte von Shore A würde hingegen ein Radiergummi fallen (in 40 – 45 Shore A). Am oberen Ende der Skala sind festere Kunststoffmaterialien wie etwa das Rad eines Einkaufswagens (90 – 95 Shore A) zu finden. Wie alle Shore-Skalen endet die Shore A-Skala bei 100. Härtere Materialien würden müssen dementsprechend in Shore D angegeben werden.

Die Shore D-Skala

Diese Skala wird üblicherweise für das Messen der Härtegrade von festeren Kunststoffen wie härtere Polyurethane oder Polyamid verwendet. Wie bereits erwähnt, gibt es Überschneidungen mit der Shore A-Skala. Werte, die unter 50 Shore D gemessen werden, werden in den meisten Fällen auf der A-Skala angegeben, obwohl man sie theoretisch auch auf der D-Skala abbilden könnte.

Weitere Shore Skalen

Die meisten Werkstoffe werden auf den beiden oben skizzierten Skalen Shore A und Shore D abgebildet. Allerdings gibt es noch weitere Skalen (und dementsprechend auch Messmethoden), um die Härten besonders weicher oder zwischen den Härten A und D liegenden Materialien abzubilden. Hier ein Auszug einiger weiterer Shore Skalen:

• Shore 00: Für besonders weiche Kunststoffe
• Shore 0: Für weiche Kunststoffe – relativ große Überschneidung mit Shore A
• Shore B: Zwischen Shore A und Shore D angesiedelt
• Shore C: Zwischen Shore A und Shore D – im härteren Bereich als Shore B

Übersicht verschiedener Shore-Skalen

Wie wird die Shore-Härte gemessen?

Das Instrument zur Messung der Shore-Härte nennt sich Durometer. Bei der Verwendung eines Durometers wird einfach gesagt überprüft, wie weit ein genau definierter Gegenstand, ein sogenannter Indenter, der sich am Ende des Durometers befindet, mit einem genau definierten Druck in das überprüfte Material eindringt.

Die Indenter unterscheiden sich bei den verschiedenen Prüfmethoden für die oben aufgeführten Shore Skalen genauso wie der ausgeübte Druck auf den Prüfgegenstand.

Regeln für Messung der Shore-Härte

Da man die bei der Shore-Härte prüft, wie weit ein Indenter bei einem bestimmten Druck in das zu prüfende Material eindringt, ist es besonders wichtig die richtigen Gegebenheiten für eine genaue Messung zu schaffen. Als erstes gilt es darauf zu achten, dass das Material auf einem festen Untergrund geprüft wird. Würde der Untergrund nachgeben, würde das den ermittelten Wert nach unten beeinflussen. Der zweite wichtige Punkt ist die Temperatur des zu prüfenden Materials. Die meisten Werkstoffe verändern ihre Härte relativ zu ihrer Temperatur. Einige Werkstoffe bleiben von den Temperaturschwankungen, die im alltäglichen Leben vorkommen, unbeeindruckt. Jedoch verändern sogenannte Thermoplaste wie z.B. thermoplastisches Polyurethan bereits bei größeren Schwankungen der Raumtemperatur ihre Festigkeit. Demensprechend ist es gerade bei temperaturempfindlichen Werkstoffen ratsam die Shore-Härte im Zusammenhang mit der Temperatur anzugeben oder zumindest für konstante Testbedingungen zu sorgen.

Gültige Normen

Wer die Shore-Härte eines Materials ganz genau bestimmen möchte, sollte dies nach einer der gültigen Normen tun. In diesen Normen sind viele weitere Bedingungen festgelegt, die das Ergebnis maßgeblich beeinflussen können wie z.B.:

• Die Dicke der Proben
• Die Anzahl der Schichtung der Proben
• Die Anzahl der Messungen
• Der Abstand zwischen den Messpunkten

Beispiele für gültige Normen zur Bestimmung der Shore-Härte:

1. ASTM D2240: Diese Norm wird vom American Society for Testing and Materials (ASTM) herausgegeben und trägt den Titel „Standard Test Method for Rubber Property – Durometer Hardness“. Sie legt die Verfahren zur Bestimmung der Shore-Härte von Elastomeren (Gummi) fest.
2. ISO 868: Diese Norm wird von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) herausgegeben und trägt den Titel „Plastics and ebonite — Determination of indentation hardness by means of a durometer (Shore hardness)“. Sie beschreibt das Verfahren zur Messung der Shore-Härte von Kunststoffen und Eboniten (spezielle Arten von Hartgummi).

Shore-Härte von TPU (Thermoplastisches Polyurethan)

TPU (ist in einer Vielzahl von Shore-Härten erhältlich, die von weich (60 Shore A) bis hart (70 Shore D) reichen. Die verschiedenen Härten erfüllen unterschiedliche Anforderungen in verschiedenen Anwendungen. Zum Beispiel wird weicheres TPU für Dichtungen und Griffe verwendet, während härteres TPU für Schuhsohlen und industrielle Bauteile geeignet ist. Es ist wichtig, das richtige TPU mit der passenden Shore-Härte für die jeweilige Anwendung zu wählen, da die Fülle der verschiedenen Härtegrade gänzlich unterschiedliche Anwendungsgebiete begünstigt. Selbiges gilt für Produkte, die aus TPU in verschiedenen Ausführungen hergestellt werden wie z.B. Pneumatikschläuche. Hier ist der Härtegrad ausschlaggebend für die Druckbeständigkeit und somit auch den Berstdruck der Schläuche.

Zusammenfassung

Die Shore-Härte ist eine Kennzahl mit deren Hilfe die Härte verschiedener Werkstoffe bestimmt werden kann. Je höher die Zahl ist, desto härter ist der getestete Werkstoff. Es gibt mehrere Skalen, für die Shore-Härte. Die in der Kunststoffindustrie üblichen Skalen sind Shore A und Shore D. Die Skala wird in der Regel bei der Angabe der Shore-Härte durch die Nennung des zugehörigen Buchstaben erwähnt.

Die Messung der Shore-Härte wird mit einem sogenannten Durometer durchgeführt. Dabei wird ein genau spezifiziertes Teil (Indenter) in den zu messenden Gegenstand gedrückt. Mittels der Eindringtiefe des Indenters wird dann die Shore-Härte bestimmt. Um genaue Ergebnisse zu erzielen, sollte auf eine feste Unterlage und konstante Temperatur geachtet werden. Optimale Ergebnisse werden mittels der Einhaltung der gültigen Normen erzielt.