Härteprüfung Kunststoffe
Die Kunststoff-Härteprüfung dient der Charakterisierung des Widerstands von Kunststoffen und Elastomeren gegen Eindringen und lokale Verformung. Sie liefert wichtige Kennwerte zur Beurteilung und zum Vergleich der mechanischen Eigenschaften unterschiedlicher Werkstoffe sowie zur Qualitätskontrolle und zur Überprüfung vorgegebener Spezifikationen.
Da Kunststoffe ein breites Eigenschaftsspektrum von weichen Elastomeren bis zu harten technischen Kunststoffen aufweisen, werden abhängig von Werkstoff und Anwendung unterschiedliche Prüfverfahren eingesetzt, beispielsweise Shore A, Shore D, Rockwell oder die Kugeleindruck-Härteprüfung.
Härteprüfung Shore A
Abweichungen der Härtewerte können auf Materialunterschiede, Alterung sowie Veränderungen durch Verarbeitung oder Fertigungsprozesse hinweisen. Die Härteprüfung unterstützt somit die Werkstoffauswahl, die Qualitätssicherung und die Schadensanalyse sowie die Beurteilung der Eignung eines Kunststoffs für die vorgesehene Anwendung.
Verfahren Kunststoff-Härteprüfung:
- Shore A: ISO 48-4:2018, ISO 868:2003
- Micro Shore A: Bareiss Norm
- Shore D: ISO 48-4:2018, ISO 868:2003
- Micro Shore D: Bareiss Norm
- Shore OO: ASTM D2240-15:2021
- IRHD M: ISO 48-2:2018
- IRHD M (Hysteresemessung)
- Kugeleindruck-Härteprüfung: ISO 2039-1:2001
- Rockwell-Härteprüfung: ISO 2039-2:1987 (Skalen: R, L, M, E)
- Bleistift-Härteprüfung: ISO 15184:2020
- Buchholz-Härteprüfung: ISO 2815:2003
Als Auftragslabor führen Härteprüfungen von Kunststoffen als Dienstleistung durch.
Die Härteprüfung nach dem Amerikaner Albert L. Shore dient hauptsächlich zur Bestimmung der Härte von elastomeren und plastischen Materialien. Das Shore Härteprüfverfahren nach ISO 48-4:2018 und ASTM D2240-15 ist ein genormtes Verfahren. Bei diesem Härteprüfverfahren wird der jeweilige Prüfkörper (gehärteter Stahlstift (Kegelstumpf, Kegelspitze) oder gehärtete Stahlkugel) mit einer definierten Federkraft in den zu prüfenden Werkstoff gedrückt und anschließend die resultierende Eindringtiefe gemessen. Je geringer die Eindringtiefe des Prüfkörpers ist, desto höher ist die Härte, d. h. die Shore-Härteprüfung ist ein Tiefenmessverfahren.
- Shore A: Weiche Materialien wie Gummi, Elastomere, weiche Kunststoffe, z.B. Thermoplastische Elastomere (TPE), Nitrilkautschuk (NBR), Polyurethan (PU), Niederdichtes Polyethylen (LDPE), Silikonkautschuk, Neopren
- Shore D: Härtere Materialien wie harte Kunststoffe, Thermoplaste, härtere Gummimaterialien, z.B. Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Hochdichtes Polyethylen (HDPE)
- Shore OO: Extrem weiche Materialien, Schäume
Die Härteprüfung nach ISO 2039-1:2001 dient zur Bestimmung der Kugeldruckhärte von harten und steifen Kunststoffen mittels Kugeleindruck-Härteprüfung. Dieses Verfahren misst den Widerstand eines Kunststoffes gegen das Eindringen einer genormten Stahlkugel unter einer definierten Belastung. Das Verfahren eignet sich besonders für härtere Kunststoffe, da weichere Materialien größere Verformungen aufweisen, die weniger genau gemessen werden können. Im Vergleich zu anderen Härteprüfverfahren ist es weniger empfindlich gegenüber lokalen Materialinhomogenitäten.
Bei diesem Prüfverfahren wird eine Stahlkugel von 5 mm Durchmesser mit einer definierten Prüfkraft (49 N, 132 N, 358 N oder 961 N, je nach Härte des Materials) in die Materialoberfläche gedrückt und die bleibende Eindrucktiefe gemessen. Die Prüfkraft ist so zu wählen, dass die Eindringtiefe 0,15 – 0,35 mm beträgt.
- Harte Kunststoffe: Polycarbonat (PC), Polyamide (PA), Polypropylen (PP), Polyoxymethylen (POM)
- Technische Kunststoffe: Verbundwerkstoffe oder faserverstärkte Polymere
- Duroplaste: Epoxidharze, Melaminharze
Die Härteprüfung nach ISO 2039-2:1987 dient zur Bestimmung der Rockwell-Härte von weichen bis mittelharten Kunststoffen. Das Verfahren verwendet eine Rockwell-Härteprüfmaschine und die entsprechenden Rockwell-Härteskalen (E, L, M und R). Dieses Verfahren ist für Kunststoffe optimiert, die mit geringen Prüfkräften geprüft werden müssen.
Bei diesem Verfahren wird eine Kugel (3.175 mm, 6.35 mm, 12.7 mm) unter einer definierten Prüflast (588,4 N oder 980,7 N) eingeführt und die bleibende Eindringtiefe direkt gemessen. Im Gegensatz zur Härteprüfung nach dem Kugeleindruckverfahren wird bei der Rockwellhärteprüfung die Eindringtiefe bei einer definierten Vorlast sowie bei geringeren Prüflasten ermittelt.
- Thermoplaste: Dazu gehören Materialien wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat (PC) und Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA / Nylon), Polyoxymethylen (POM), Polyetheretherketon (PEEK).
- Weiche Verbundmaterialien
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