ゴムの硬度を正確に測定する方法と使用機器について

ものづくりプレス

2024-10-08

日常生活で目にするゴム製品には、輪ゴム、ホース、タイヤなど様々なものがありますが、実はこれらのゴム製品にはそれぞれ異なる「硬さ」が存在します。この硬さは、用途や求められる性能によって大きく変わり、その特性が製品の機能性に直結します。たとえば、タイヤの硬さは地面との接触や耐久性に影響し、輪ゴムの硬さは弾力性や伸びに関わります。本記事では、ゴムの硬さについての基本的な知識から、測定方法、劣化との関係までを詳しく解説していきます。

ゴムの硬さの表示

「硬い」「柔らかい」といった表現は非常に主観的であり、人によってその感覚が異なります。そのため、ゴムの硬さは客観的に判断できる数値で表され、一般的には0から100のスケールを用います。例えば、0に近い数値は非常に柔らかいゴムを示し、100に近づくほど硬いゴムを示します。この数値を用いることで、異なるゴム製品の硬さを比較する際に、基準を共有することが可能になります。

ゴム硬さの基準

ゴムの硬さを比較する際には、主に「JIS規格」に基づいた測定方法が用いられます。この規格に従い、デュロメータAを使用して、日常的なゴム製品の硬さを測定することが一般的です。以下は、いくつかの製品の例です。

・ゴム手袋：約23°
・消しゴム：約56°
・デスクマット：約85°

これらの数値はあくまで参考値であり、実際の製品によって多少のばらつきがあることを留意しておく必要があります。

ゴムの硬度測定方法

ゴムの硬さを測定するための標準的な手順は、「JIS K 6253-3」に基づいています。この規格では、加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さを求めるためにデュロメーターという器具を使用します。デュロメーターは、簡便で使いやすいスプリング式の計測器で、以下のように機能します。

1．デュロメータの押針を試験片に押し込み、その押し込み深さを測定する。
2．硬さの測定には、異なるタイプのデュロメーターが使用される。

デュロメータの種類

タイプA: 硬さが20未満の柔らかいゴムに使用される最も一般的なタイプです。
タイプE: 特に柔らかいゴムの測定に適しており、タイプAでは測定が難しい場合に使用されます。
タイプD: 硬さが90を超えるゴム、特にプラスチックに近い硬いゴムの測定に使用されます。

試験片の準備

厚さ: タイプA・Dは6.0mm以上、タイプEは10.0mm以上が求められます。厚みが不足する場合、最大3枚まで重ねて測定可能です。
寸法: 押針の先端と試験片の端が、タイプA・Dでは12.0mm以上、タイプEでは15.0mm以上離れている必要があります。また、平坦な面積もそれぞれのタイプで規定があります。

硬度測定手順

1．試験片を平坦で硬い面に配置します。
2．デュロメーターの加圧板を試験片に平行にし、押針が試験片に直角になるようにセットします。
3．加圧板が試験片に接触後、定められた時間（加硫ゴムは3秒、熱可塑性ゴムは15秒）を待ち、その後数値を読み取ります。
4．1つの試験片で5か所を測定し、その中央値を最終的な硬さとします。

これがデュロメーターによる硬さ測定の手順です。

ゴムの硬さチェックで劣化を見極める方法

ゴムは使用条件や環境により劣化し、その硬さが変化します。例えば、高温にさらされ続けると、ゴムの分子構造が変わり、一般的には硬くなります。また、溶剤や薬品に浸すことで、ゴムは膨張したり収縮したりし、硬さに影響を与えます。このため、ゴムの硬さはその劣化状況を把握するための重要な指標です。定期的にゴム製品の硬さをチェックすることで、交換時期を的確に予測でき、製品の安全性や性能を保つことが可能になります。