Kunststoffhärte: Prüfverfahren, Normen und Anwendungen

Kunststoff ist typischerweise ein weiches Material, das bei Kontakt mit härteren oder komplexeren Oberflächen leicht verkratzt oder abgenutzt wird. Die Härte ist eine der am häufigsten gemessenen Eigenschaften und wird häufig in Datenblättern von Kunststoffen angegeben. Die Härteanalyse ist entscheidend für Lieferanten von Spritzgussteilen, da Oberflächenverschleiß durch Reibung oder Kontakt die Leistung erheblich beeinträchtigen kann.

Für spritzgegossene Kunststoff-AutomobilteileDie Härte spielt eine entscheidende Rolle für die grundlegenden Eigenschaften von Kunststoffen, insbesondere von duktilen Werkstoffen, und zeigt häufig eine positive oder negative lineare Korrelation mit der Streckgrenze und der Zugfestigkeit.

Härte ist jedoch nicht immer ein zuverlässiger Indikator für andere Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Festigkeit oder Kratzfestigkeit. Daher sollte sie bei der Produktentwicklung nicht isoliert betrachtet werden.

Arten von Härteprüfungen

Shore-Härte

Die Shore-Härte wird mit einem Shore-Härteprüfgerät gemessen, das in drei Typen unterteilt wird: A, C und D. Das Messprinzip ist bei allen Typen gleich, jedoch unterscheiden sich die Nadelgröße, insbesondere der Spitzendurchmesser. Die Shore-Härte ist die am häufigsten verwendete Härtemessmethode. Spritzgegossene Kunststoff-AutomobilteileDie

• Typ A: Geeignet für allgemeine Gummisorten, Synthesekautschuk, Weichgummi, Fette, Leder, Wachs usw.
• Typ C: Geeignet für mikroporöse Materialien aus Schaumkunststoffen oder einer Mischung aus Gummi und Kunststoff.
• Typ D: Geeignet für Hartgummi, Harze, Acryl, Glas, thermoplastischen Gummi, Leiterplatten und Fasern.

Hinweis: Bei Shore-Härteprüfgeräten des Typs A können Messwerte unter 10 HA oder über 90 HA ungenau sein. Es wird empfohlen, gegebenenfalls auf Typ C oder D umzusteigen.

MessprinzipDie Durometernadel dringt in die Materialoberfläche ein, und der Härtewert wird auf der Skala angezeigt.

Rockwell-Härte

Die Rockwell-Härte wird für dünne oder kleine Teile oder für Werkstoffe mit dünnen oder mäßig dicken gehärteten Schichten verwendet.

• N-SpurGeeignet für Materialien, die HRC oder HRA ähneln.
• T-SkalaGeeignet für Materialien, die HRB ähneln.

MessprinzipEin Penetrator (Diamantkegel oder gehärtete Stahlkugel) wird in zwei Schritten in die Oberfläche gedrückt. Nach Aufbringen der Hauptkraft und einer festgelegten Haltezeit wird die verbleibende Eindringtiefe unter der ursprünglichen Kraft gemessen, um die Härte zu berechnen.

Musteranforderungen

• Die Oberfläche von Gummi- und Kunststoffproben muss glatt, eben und frei von Defekten, mechanischen Beschädigungen oder Verunreinigungen sein.
• GummiprobenMindestdicke 6 mm, Breite 15 mm, Länge 35 mm. Bei einer Dicke
• KunststoffprobenZulässige Abmessungen: Quadratisch, 50 mm × 50 mm × 6 mm oder 50 mm × 15 mm. Prüftemperatur: 20 °C ± 2 °C, Probenkonditionierung für 16 Stunden.

Anwendungsbereich

• Rockwell-Härte: Geeignet für härtere Kunststoffe wie Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS) und Polyamid (PA).
• Shore-Härte: Wird für Elastomere, Gummi und weichere Kunststoffe wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und Polyvinylchlorid (PVC) verwendet.

Relevante Standards

• GB/T 2411-2018:Kunststoffe und Hartgummi – Shore-Härtemessung.
• GB/T 3398.2-2008:Kunststoffe – Rockwell-Härtemessung.
• ISO 2039-1 / 2039-2:Härteprüfungen für Kunststoffe – Kugeleindringprüfung und Rockwell-Härteprüfung.
• ASTM D2240-2021:Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Härte von Gummi.
• ISO 48-4-2018:Shore-Härte für vulkanisierten Gummi und thermoplastische Kunststoffe.

Eine vollständige Liste der Normen für Härteprüfungen an Kunststoffen erhalten Sie kostenlos, indem Sie mit „Härtenormen“ antworten.

Umrechnung zwischen Shore A und D

Shore A wird für Werkstoffe unter 90 HA verwendet, Shore D für härtere Werkstoffe. Bei HD-Werten unter 20 ist Typ A zu verwenden. Ungefähre Umrechnungsformeln:

• D = A – 50
• A = 0,173 × D + 86,58

Hinweis: Diese Formeln liefern nur eine ungefähre Umrechnung. Für genaue Ergebnisse sollte bei tatsächlichen Tests der entsprechende Härtegrad (Durometer) verwendet werden.

 

Abschluss

Für Lieferanten von SpritzgussteilenDie Härte von Kunststoffen ist eine wichtige Materialeigenschaft, die häufig zur Beurteilung der Oberflächenbeständigkeit und des mechanischen Verhaltens herangezogen wird. Shore- und Rockwell-Härteprüfungen sind die gebräuchlichsten Methoden, die jeweils für unterschiedliche Kunststoff- und Gummimaterialien geeignet sind.

Obwohl Härte häufig mit Zugfestigkeit und Streckgrenze korreliert, sollte sie nicht als alleiniges Kriterium bei der Materialauswahl herangezogen werden. Die Wahl des richtigen Prüfverfahrens, der korrekten Probenvorbereitung und des geeigneten Standards gewährleistet genaue Ergebnisse und eine zuverlässige Produktleistung.

 

Häufig gestellte Fragen

Was versteht man unter Kunststoffhärte?

Die Härte eines Kunststoffs beschreibt seinen Widerstand gegen Oberflächeneindrücke, Kratzer und Abnutzung. Sie ist wichtig, da sie die Oberflächenbeständigkeit, die Erhaltung des Aussehens und die Eignung für industrielle und bauliche Anwendungen beeinflusst.

 

Worin besteht der Unterschied zwischen Shore-Härte und Rockwell-Härte?

Die Shore-Härte wird hauptsächlich für Gummi, Elastomere und weichere Kunststoffe verwendet und mit einem Durometer (Shore A, C oder D) gemessen. Die Rockwell-Härte eignet sich für härtere Kunststoffe und dünne Bauteile; hierbei wird ein Eindringkörper unter kontrollierter Last verwendet, um die Eindringtiefe zu messen.

 

Wie wähle ich zwischen Shore-A- und Shore-D-Härteprüfungen?

Shore A wird typischerweise für Materialien mit einer Härte unter 90 HA verwendet, wie z. B. Gummi und weiche Kunststoffe. Für härtere Materialien über 90 HA liefert Shore D genauere Ergebnisse. Bei Shore-D-Werten unter 20 wird stattdessen eine Shore-A-Prüfung empfohlen.

 

Lässt sich die Shore-A-Härte präzise in die Shore-D-Härte umrechnen?

Die Härtewerte Shore A und Shore D lassen sich nur näherungsweise umrechnen, da sie unterschiedliche Prüfmethoden und Eindringkörpergeometrien verwenden. Umrechnungsformeln liefern zwar Schätzwerte, für genaue Ergebnisse sollte jedoch stets das entsprechende Härtemessgerät für die direkte Prüfung verwendet werden.