Durometer uitgelegd:een praktische gids voor de hardheid van kunststoffen en elastomeren

Gepubliceerd op 23 mei 2023

Aan het begin van elke ontwikkelingsinspanning moeten ingenieurs en productteams het mechanische profiel van elk kandidaatmateriaal onder de loep nemen. Naast de fundamentele fysische, chemische en mechanische gegevensbladen zijn ook factoren als milieubestendigheid en duurzaamheid op de lange termijn bepalend voor de prestaties. Een holistische beoordeling leidt tot producten van hogere kwaliteit en strakkere planningen en budgetten.

Voor kunststoffen biedt de durometer (of Shore-durometer) een belangrijke graadmeter voor de materiaalhardheid. Hieronder vindt u een beknopte inleiding die ingenieurs en productteams voorziet van de essentiële inzichten.

Wat is durometer?

Durometer is de industriestandaard voor het kwantificeren van de hardheid van elastomeren en kunststoffen. Het weerspiegelt hoe bestendig een materiaal is tegen vervorming wanneer het wordt blootgesteld aan inkepingen of slijtage.

Om een hardheidsmeting te verkrijgen, drukt een eenvoudige draagbare tester – die lijkt op een ronde bandenspanningsmeter met een gekalibreerde, veerbelaste naald – in het materiaal totdat deze de limiet bereikt. De penetratiediepte vertaalt zich direct naar een getal op de gekozen Shore-schaal.

Hoewel het durometerbereik 0–100 beslaat, is het dimensieloos; de waarden zijn puur vergelijkend binnen een enkele schaal. Lagere scores duiden op zachtere materialen, hogere scores op hardere materialen. Polyurethaanslangen van 90A zijn bijvoorbeeld merkbaar steviger dan slangen van 70A.

Er zijn verschillende Shore-schalen ontwikkeld om ingenieurs een gemeenschappelijke referentie te bieden. De drie meest gebruikte schalen zijn Shore 00, Shore A en Shore D. Shore 00 weerspiegelt de zachtheid van gels en zeer zachte rubbers; Shore A omvat het spectrum van zeer zachte tot harde flexibele rubbers; Shore D is gereserveerd voor harde rubbers en harde kunststoffen.

Durometer is niet hetzelfde als flexibiliteit; het is een indirecte maatstaf voor stijfheid. Het biedt een snel gevoel van hoe een materiaal aanvoelt, maar kan de exacte buiging of buiging van een afgewerkt onderdeel niet voorspellen. Bovendien zijn getallen op verschillende Shore-schalen niet uitwisselbaar.

Een 80 op Shore 00 zou bijvoorbeeld aanvoelen als een potloodgum, terwijl een 80 op Shore D vergelijkbaar zou zijn met een veiligheidshelm. De identieke numerieke waarde maskeert enorm verschillende fysieke eigenschappen, wat onderstreept waarom vergelijkingen binnen dezelfde schaal moeten blijven.

Hoe de hardheid van de durometer een rol speelt bij de materiaalkeuze

Materiaalkeuze begint met het beoogde eindgebruik en de projectspecificaties. Deze criteria maken de kandidatenlijst af en geven aan welke Shore-schaal relevant is. Voor dragende onderdelen die in de loop van de tijd gewicht moeten dragen, moeten ontwerpers Shore 00 overslaan en zich concentreren op Shore A-materialen in het bereik 70–100 of het volledige Shore D-spectrum.

De hardheid moet worden afgewogen tegen de kosten en de maakbaarheid. Hoewel hardere legeringen hogere materiaal- of bewerkingskosten met zich mee kunnen brengen, kunnen hardingstechnieken na de bewerking de uiteindelijke durometer verhogen zonder dat dit ten koste gaat van het bewerkingsgemak.

Hardheid alleen voorspelt geen sterkte, corrosieweerstand of afdichtingsvermogen. Gegevens over de stijfheid en de compressiemodulus geven een duidelijker beeld van de afdichtingsprestaties van een rubber dan de durometerwaarden.

Bij een grondige materiaalaudit moeten de dichtheid, de doorbuiging van de compressiekracht, de aanbrengkracht, de dikte en de durometer worden beoordeeld om er zeker van te zijn dat het gekozen materiaal aan alle functionele en prestatiecriteria voldoet.

Durometer-overwegingen voor spuitgietmatrijzen

Bij spuitgieten heeft de Shore-hardheid van het matrijsrubber een kritische invloed op het vrijkomen van onderdelen. Het selecteren van een rubber dat flexibiliteit en duurzaamheid in evenwicht brengt, zorgt ervoor dat zowel de master als de gietstukken gemakkelijk uit de vorm kunnen worden gehaald.

Het gebruik van een 70A durometer-elastomeer om een onderdeel met dunne, hoekige delen te vormen kan riskant zijn; de stijfheid, vergelijkbaar met die van een autoband, kan een schone extractie belemmeren. Een lagere Shore A-classificatie (ongeveer 30 A of minder) biedt de nodige flexibiliteit voor delicate geometrieën.

Durometer-overwegingen voor additieve productie

Bij additieve productie helpt het kennen van de durometer van een onderdeel om het te vergelijken met conventionele spuitgegoten kunststoffen. Deze vergelijking geeft een praktisch beeld van de verwachte prestaties van het materiaal.

Sommige AM-harsen rapporteren twee waarden:een instant-durometer en een vijf-seconden-durometer. Onderdelen die zijn geproduceerd met Carbon's Digital Light Synthesis (DLS™) bereiken bijvoorbeeld mogelijk hun uiteindelijke hardheid pas na uitharding. Interne of thuisdrukkers zullen de verandering zien, terwijl partners die de laatste oplossing verzorgen dat misschien niet doen. Bewustwording van deze evolutie na uitharding is essentieel bij het selecteren van AM-materialen.

Aan de slag met SyBridge

Kortom, durometer is een dimensieloze, gestandaardiseerde metriek die de hardheid van elastomeren en plastics binnen één Shore-schaal rangschikt. Terwijl hogere waarden duiden op een grotere hardheid, zijn vergelijkingen op verschillende schaalniveaus ongeldig.

Wanneer een project een bepaalde hardheid of zachtheid vereist, wordt de durometer een essentieel selectiecriterium, maar het mag niet op zichzelf staan. Een uitgebreide beoordeling van ontwerp- en prestatieparameters, gekoppeld aan de expertise van een ervaren productiepartner, levert de optimale materiaalkeuze op en versnelt de ontwikkeling.

SyBridge beschikt over tientallen jaren aan productie-, engineering- en supply chain-kennis om teams te helpen producten te leveren die aan alle eisen voldoen. Door met ons samen te werken, wordt de materiaalselectie gestroomlijnd, wordt de time-to-market verkort en worden de kosten onder controle gehouden. Neem vandaag nog contact op om te beginnen.