海岸線とIRHD圧痕の基本理論

現代の品質管理ワークフローにおいて、エラストマーの硬度測定値を一定に保つことは重要な課題です。ショア硬度測定とIRHD硬度測定はどちらもデュロメーターまたは電動ショアIRHD硬度計を用いて、硬くて精密な金属製の圧子ピンを材料にまっすぐ押し込むという点で共通していますが、両者で得られる結果は全く同じではありません。 

これら2つの異なる尺度の間に直接的な相関関係を無理に作り出そうとすると、しばしばデータに不一致が生じ、非常に厄介な事態となります。真に再現性があり、監査に対応できるデータを確保するには、試験装置をそれぞれの物理的な試験特性に合わせる必要があります。そのため、高度な品質管理ラボでは、当社のデジタルショア硬度計DRIVEシリーズを使用して試験を自動化・標準化しています。

これらの試験方法は、機械的特性において根本的に異なっている。

• 圧子ピンの形状： 鋭角な円錐形の先端を用いるものもあれば、鈍角で平らな先端を用いるものもあり、また、完全に球形で超研磨された鋼鉄製またはルビー製の球を用いるものもある。
• 加えられた力： 試料に作用する内部バネの張力と自重荷重は、全く等しくありません。
• 滞留時間： 測定値を記録する前に、ピンが測定対象物に接触している必要がある正確な秒数。

これらの特殊な形状と力学的構成のため、全く同じゴムサンプルを両方の方法で測定しても、一致しない値が得られます。ショア硬度計HD3000シリーズのようなエントリーレベルのアナログ式測定器は、工場現場での迅速な検証には非常に効率的ですが、厳格なコンプライアンスには、これらの物理的変数に対応できる自動システムが必要です。

測定精度に影響を与える重要な試験変数

デュロメーターで再現性の高い、一貫性のある測定値を得るには、標準的な試験パラメータに従うことが不可欠です。いくつかの物理的要素が適切に管理されないと、測定の信頼性が損なわれる可能性があります。

• 粘弾性緩和： エラストマー化合物は、時間の経過とともに粘性流体と弾性固体の両方の挙動を示します。ショア硬度試験の規則では、最終スコアを1～3秒という厳密な時間内に測定することが義務付けられています。それ以上時間が経過すると、ポリマーが圧子の周囲で自然に弛緩し、実際よりも低い、不正確な硬度値が得られてしまいます。
• 試験片の厚さと形状： 試験材料の総厚は非常に重要であり、一般的には最低6mmが必要です。薄すぎる試料を測定すると、圧子ピンが下にある剛性の支持台の抵抗を感知してしまい、実際よりも高い不正確な測定値が生じます。複雑な形状の試料や限られた設置スペースでは、細身のHD3000Lのような特殊な試験プローブが必要になります。
• オペレーターの影響： 手動式ハンドヘルド硬度計では、測定者の技量によるばらつきが大きくなります。硬度計を斜めに当てたり、測定速度が一定でなかったりすると、測定値が変動します。手動式ハンドヘルド硬度計から、精密なモーター制御による変位制御と回転式試料台を備え、複数の自動測定ポイントに対応する自動ショアIRHD硬度計に移行することが、人的ミスを排除し、一貫性のあるデータを得るための最も確実な方法です。
• 機械設備要因： 測定精度は、内部センサーのドリフトなど、目に見えない微妙な機械的問題によっても影響を受ける可能性があります。Laser Revolution-DRIVEのようなマルチヘッド試験システムは、異なる測定ヘッドをわずか数秒で交換・調整できるクイックカップリング機構を採用することで、位置ずれを解消します。

校正および方法検証

ショアIRHD硬度計の精度と信頼性を高く維持するためには、定期的な検証が不可欠です。この標準的な手順により、コストのかかる品質変動を防ぎ、2つの主要な検証プロトコルを通じてISO 48-2、ISO 48-4、およびISO 868規格への厳格な準拠が保証されます。

• 直接的な機械的校正： 内部スプリングの張力を物理的に検査し、電子深度センサーを検証し、金属製圧子ピンを検査して、接触チップに摩耗や損傷がないことを確認します。専用のデュロメーター校正装置を使用することで、ISO 18898に厳密に準拠して、試験装置によって加えられる正確な機械的力を正確に確認できます。
• 間接的な検証： 認定されたゴム標準物質とDIN規格の試験ブロックを用いて、迅速な日常検証チェックを実施します。これにより、実際の商業生産バッチを評価する前に、試験装置が想定どおりに機能していることを確認するための信頼性の高い日常的なベースラインチェックが可能になります。

材料工学の研究者たちは、弾性係数の式を用いてショアA硬度とIRHD硬度の測定値を相関させる公式を開発してきたが、これらの関係は幅広い仮定に基づいており、単純で直接的な変換を提供するものではない。

特定の弾性体に適した方法を選択する

適切な試験手順の選択は、お客様の具体的な材料科学用途によって大きく異なります。従来型の携帯型ショア硬度計は、迅速かつ即時的な品質検査において業界標準として広く用いられていますが、極めて柔らかく脆い材料には、より高精度で繊細な測定を可能にする、高感度なIRHDスケールの物理力学が必要となります。

極薄ポリマーフィルム、微小部品、繊細なOリングなどの場合、標準的なショア硬度測定法は、デリケートな材料に過度の圧縮力を加えてしまうため、適していません。そこで、専用のIRHDマイクロ硬度計では、レーザーセンタリングシステムと完全な球形ルビーボール圧子を用いて、壊れやすい試料に永久的な物理的損傷を与えることなく、材料を優しく評価します。

これらの非常に特殊な試験手順は、異なる物理的な圧痕メカニズムと独自に設計された試験装置に依存しているため、最終結果は、人工的な直接的な数学的相関関係に無理やり当てはめるのではなく、常に完全に独立した試験プロファイルとして扱う必要があります。品質管理データが真に信頼できるものであることを保証するには、選択した試験装置の特定の理論的パラメータを常に厳密に遵守してください。 Qualitest 方法及び装置。