ISO 48 Gummi, vulkanisiert oder thermoplastisch – Bestimmung der Härte

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) herausgegebene Norm „ISO 48 Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch – Bestimmung der Härte“ besteht aus einer Reihe von Unterabschnitten, die unter demselben Titel veröffentlicht wurden:

• Die Norm „ISO 48-1 Teil 1: Einführung und Anleitung“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Härte von vulkanisiertem und thermoplastischem Kautschuk. Diese Norm soll ein Verständnis für die Bedeutung der Härte als Werkstoffeigenschaft vermitteln und bei der Auswahl eines geeigneten Prüfverfahrens helfen.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Internationale Gummihärteklassen (IRHD): Bezieht sich auf die Härteskala, bei der „0“ die Härte eines Materials mit einem Elastizitätsmodul von Null und „100“ die Härte eines Materials mit einem Elastizitätsmodul von unendlich darstellt. Die folgenden Bedingungen werden über den größten Teil des normalen Härtebereichs erfüllt:
  • Eine internationale Gummihärteklasse stellt immer ungefähr den gleichen proportionalen Unterschied im Elastizitätsmodul dar.
  • Bei hochelastischen Kautschuken sind die IRHD- und Shore A-Skalen vergleichbar.
• Unter Standardhärte versteht man die Härte, die mit den in ISO 48-2 beschriebenen Verfahren an Teststücken mit Standarddicke und mindestens den angegebenen seitlichen Mindestabmessungen in internationalen Gummihärteklassen erreicht wird.
• Die scheinbare Härte bezieht sich auf die Härte, die in internationalen Gummihärtegraden unter Verwendung der in der Norm ISO 48-2 beschriebenen Verfahren an Teststücken mit nicht standardmäßigen Abmessungen erreicht wird.

Der Begriff Härte bezieht sich im Zusammenhang mit Gummi auf ein Härtemaß, das durch einen Eindringtest ermittelt wird. Dabei wird ein Eindringkörper mit einer bestimmten Kraft in den Gummi gedrückt und der entstehende Eindruck gemessen. Im Gegensatz zu einigen Methoden für andere Materialien wird die Eindringtiefe anhand der aufgebrachten Last gemessen. Bei den meisten Tests ist der Eindringkörper von einem Fuß umgeben, der unter einer festgelegten Kraft auf dem Prüfling ruht. Bei Eigenlastversuchen ist die gemessene Eindrückung die Differenz zwischen der Eindrückung, die durch eine kleine Anfangskraft verursacht wird, und der Eindrückung, die durch eine größere Endkraft verursacht wird.

• Die Norm „ISO 48-2 Teil 2: Härte zwischen 10 IRHD und 100 IRHD“ beschreibt vier Methoden zur Bestimmung der Härte von vulkanisiertem oder thermoplastischem Kautschuk auf ebenen Oberflächen (Standardhärtemethoden) und vier Methoden zur Bestimmung der scheinbaren Härte gekrümmter Oberflächen (scheinbare Härtemethoden).

Die Härte wird in Internationalen Gummihärtegraden (IRHD) ausgedrückt. Die Methoden decken den Härtebereich von 10 IRHD bis 100 IRHD ab. Diese Verfahren unterscheiden sich vor allem im Durchmesser der eingedrückten Kugel und der Stärke der Eindrückkraft, die je nach Anwendungsfall gewählt werden. Der Anwendungsbereich der einzelnen Methoden ist in der Abbildung in der Norm dargestellt.

Diese Norm legt die folgenden vier Methoden zur Bestimmung der Standardhärte fest:

• Methode N (Normaltest): Geeignet für Gummis mit einer Härte im Bereich von 35 IRHD bis 85 IRHD, kann aber auch für Härten im Bereich von 30 IRHD bis 95 IRHD verwendet werden.
• Methode H (Test hoher Härte): Geeignet für Gummi mit einer Härte im Bereich von 85 IRHD bis 100 IRHD.
• Methode L (Test mit geringer Härte): Geeignet für Gummi mit einer Härte im Bereich von 10 IRHD bis 35 IRHD.
• Methode M (Mikroprüfung): Im Wesentlichen eine verkleinerte Version der regulären Prüfmethode N, die die Prüfung dünnerer und kleinerer Prüfstücke ermöglicht. Es ist für Beläge mit einer Härte im Bereich von 35 IRHD bis 85 IRHD geeignet, kann aber auch für Beläge mit einer Härte im Bereich von 30 IRHD bis 95 IRHD verwendet werden.

Diese Norm beschreibt außerdem vier Methoden zur Bestimmung der scheinbaren Härte gekrümmter Oberflächen, nämlich CN, CH, CL und CM. Diese Methoden sind Modifikationen der Methoden N, H, L und M und werden verwendet, wenn die getestete Gummioberfläche geneigt ist. In diesem Fall gibt es zwei Möglichkeiten:

• Das zu prüfende Prüfstück bzw. Produkt ist groß genug, um auf dem Härteprüfgerät aufliegen zu können
• Das Teststück oder Produkt ist klein genug, sodass sowohl das Teststück als auch das Instrument auf einer gemeinsamen Unterlage ruhen.

Im Prinzip besteht die Härteprüfung darin, den Unterschied zwischen der Eindringtiefe zu messen, bei der eine Kugel bei geringer Kontaktkraft und bei großer Gesamtkraft in den Gummi eindringt. Aus dieser Differenz ergibt sich die Härte in Form von sehr geringen Gummihärtegraden (VLRH), die direkt als sehr geringe Gummihärtegrade abgelesen, aus den Tabellen berechnet und in das Eindruckmessgerät eingespeist wird, wobei die in der Norm angegebene Tabelle oder Diagramme bzw. eine auf dieser Tabelle basierende Skala verwendet werden.

• Die Norm „ISO 48-4 Teil 4: Eindruckhärte mit der Durometer-Methode (Shore-Härte)“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Eindruckhärte (Shore-Härte) von vulkanisiertem oder thermoplastischem Gummi unter Verwendung von Härtemessgeräten mit den folgenden Skalen:
  • Eine Skala für Kautschuke im normalen Härtebereich
  • D-Skala für Kautschuke im hohen Härtebereich
  • AO-Skala für Kautschuke mit geringer Härte und Zellkautschuke
  • AM-Skala für dünne Gummiprüfkörper im normalen Härtebereich.

Im Prinzip wird bei diesem Versuch ein Eindruck mit festgelegten Abmessungen unter einer festgelegten Last in ein Prüfstück gedrückt und die Tiefe des Eindrucks gemessen. Dieser Eindruck wird mittels einer festgelegten Beziehung in einen Härtewert umgerechnet.

• Die Norm „ISO 48-5 Teil 5: Eindruckhärte nach dem IRHD-Taschenmessverfahren“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Eindruckhärte von vulkanisiertem oder thermoplastischem Gummi mittels eines in IRHD kalibrierten Taschenhärtemessgeräts. Im Wesentlichen legt diese Norm das Verfahren zur Bestimmung der Eindruckhärte von vulkanisiertem oder thermoplastischem Gummi unter Verwendung eines in IRHD kalibrierten Taschenhärtemessgeräts fest. Der Einsatz solcher Messgeräte dient in erster Linie Kontrollzwecken und nicht Spezifikationszwecken. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit ist durch die Befestigung des Taschenhärteprüfers an einer Halterung möglich.
• Die Norm „ISO 48-6 Teil 6: Scheinbare Härte von Zylindern mit Gummiauskleidung nach der IRHD-Methode“ beschreibt eine Methode zur Bestimmung der scheinbaren Härte von Zylinderbeschichtungen aus vulkanisiertem oder thermoplastischem Gummi, ausgedrückt in internationalen Gummihärtegraden (IRHD). Dieses Verfahren ähnelt im Prinzip den Verfahren zur Bestimmung der Gummihärte in der Norm ISO 48-2. Dabei geht es im Wesentlichen darum, die Eindringtiefe eines sphärischen Eindringkörpers zu messen, der unter einer bestimmten Kraft steht. Das verwendete Gerät ähnelt dem in der Norm ISO 48-2 beschriebenen und verfügt über eine Basis, die speziell für die Anwendung auf Zylinderköpfen und ähnlichen gekrümmten Oberflächen entwickelt wurde. Bei manchen Zylindern kann es zu erheblichen Abweichungen in der Dicke des Gummis auf der Zylinderoberfläche kommen, was die gemessene scheinbare Härte beeinflussen kann.
• Die Norm „ISO 48-7 Teil 7: Scheinbare Härte von Zylindern mit Gummiauskleidung nach der Shore-Härtemessmethode“ beschreibt eine Methode zur Bestimmung der scheinbaren Härte von Zylinderbeschichtungen aus vulkanisiertem oder thermoplastischem Gummi, ausgedrückt als Shore-Härte, für Messungen, bei denen nur eine mäßige Genauigkeit erforderlich ist. Die verwendete Methode und das Gerät entsprechen im Wesentlichen denen der Norm ISO 48-4. In diesem Fall werden die Messungen auf der geneigten Oberfläche eines konditionierten, gummibeschichteten Zylinders und nicht auf einem flachen Teststück durchgeführt. Es werden Geräte vom Shore-Typ A und Typ D angegeben, wobei letztere für Messungen an Zylindern mit hoher Härte verwendet werden. Bei manchen Zylindern kann es zu erheblichen Abweichungen in der Gummidicke an der Zylinderoberfläche kommen, was sich auf die gemessene scheinbare Härte auswirken kann.
• Die Norm „ISO 48-8 Teil 8: Scheinbare Härte von Zylindern mit Gummiauskleidung nach der Pusey- und Jones-Methode“ beschreibt eine Methode zur Bestimmung der scheinbaren Härte von Zylinderbeschichtungen aus vulkanisiertem oder thermoplastischem Gummi, ausgedrückt als Eindruckwert nach Pusey und Jones. Mit dem Pusey- und Jones-Plastometer wird die Tiefe der Eindrücke gemessen, die ein Eindringkörper unter einer bestimmten Kraft in die Oberfläche von Gummi eindringt. Der Eindruckwert ist nicht derselbe wie der Wert, der mit der internationalen Gummihärteprüfmethode ISO 48-2 gemessen wird, da bei dieser Methode der Gummi unmittelbar neben dem Eindruck vorkomprimiert wird. Der Pusey- und Jones-Eindringwert ist das inverse Maß für die Härte, d. h. je härter der Gummi, desto niedriger der Pusey- und Jones-Eindringwert.
• Die Norm „ISO 48-9 Teil 9: Kalibrierung und Überprüfung von Härteprüfgeräten“ beschreibt die Verfahren zur Kalibrierung und Überprüfung von Härteprüfgeräten des Typs A, D, AO und AM, IRHD-Taschenhärteprüfgeräten, IRHD-Totlastgeräten und Totlastgeräten, die die Skala für sehr niedrige Gummihärte verwenden.
• Die Norm „ISO 48-10 Bestimmung der Härte“ befindet sich noch in der Entwicklung. Diese Norm ersetzt die Norm „ISO 3387 Kautschuk – Bestimmung von Kristallisationseffekten durch Härtemessungen“.

Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Zusammenhang werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „ISO 48 Kautschuk, vulkanisierter oder thermoplastischer Kautschuk – Bestimmung der Härte“ angeboten.