JPH06117984A - ゴム及びプラスチック硬度の測定方法とその測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来不可能とされていたゴム及びプラスチッ
クなどの弾性体の硬さ測定値を高精度にすると共に、そ
の再現性の向上を実現化する。 【構成】 （１）被測定物に一定の押圧荷重を付加する
と共に一定速度又は可変速度により押圧荷重を付加し、
更に荷重速度の数値的設定及び測定により指示値が変動
し易い弾性体の硬度を正確に測定するゴム及びプラスチ
ック硬度の測定方法。（２）基台上に起立する支柱に２
本の上下腕を固定してい成る測定台と、該測定台の上下
碗に押圧荷重を付加する分銅を載置すると共に硬度を測
定する硬度計を取付けて成る荷重棒と、該荷重棒の上下
移動を回動する駆動モータとから成るゴム及びプラスチ
ック硬度の測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弾性体の硬度測定方法に
関するが、詳しくはゴム及びプラスチック硬度の測定方
法とその測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴム及びプラスチックなどの弾性
材料の硬度を測定する方法には、加硫ゴム物理試験方法
（ＪＩＳ Ｋ ６３０１）と、プラスチックデュロメー
タ硬度試験方法（ＪＩＳ Ｋ ７２１５）との２つの方
法が多用されていた。

【０００３】「ＪＩＳ Ｋ ６３０１」の試験は、加硫
ゴムの引張り、永久伸び、硬さ、老化、はく離、引裂
き、永久ひずみ、ねじり、屈曲などの項目を測定するも
のであり、そのうち、硬さ試験には原則として、「スプ
リング式硬さ試験（Ａ形及びＢ形）」「定荷重（オルゼ
ン）式硬さ試験」及び「定荷重（ブセイ・ジョンズ）式
硬さ試験」の３種類がある。

【０００４】一方、「ＪＩＳ Ｋ ７２１５」の試験
は、プラスチックのデュロメータＡ硬さ及びＤ硬さ（圧
子を用いて、くぼみ深さに対応して変化する試験荷重を
試料に負荷し、生じたくぼみ深さＨから求めた値）を測
定するものであり、そのデュロメータ硬さの範囲は、Ａ
硬さ及びＤ硬さともおよそ20〜90とされている。そし
て、この試験棒には、機枠、圧子、負荷装置及び硬さ指
示装置を備えたデュロメータ（試験機）を使用し、その
荷重の負荷、保持、除荷が適切に行えるものでなければ
ならないとされている。特に、デュロメータ保持台は、
図４に図示されているように、再現性の良い結果を得る
為に使用するものであるから安定した操作ができるこ
と、デュロメータ取付時に圧子軸が垂直であること、試
料台の上面が水平でありかつデュロメータの圧子軸と垂
直であること、おもりの質量がタイプＡデュロメータで
は約１KgでありタイプＤデュロメータは約５Kgであるこ
と、などが適正条件とされている。

【０００５】このような試験方法は、いずれも被測定物
の表面に硬度計の加圧面を規定荷重で押し付けたとき
に、加圧面の中心穴から弾圧力によって突出している押
針が、被測定物により押し戻される距離を定量的に硬度
を測るという、一種の押込み硬さの測定方法である。ま
た、これらの試験方法は比較的短時間ででき、しかも硬
度計を手で保持するか又は荷重装置に取付けるだけで測
定可能となるので、大がかりな試験装置を必要としない
ため一般に広く採用されている。しかし、近年さまざま
の新素材が開発されつつあり従来のものより精度が高
く、また再現性に優れた硬度試験装置の必要性が高まっ
ており、さまざまな改良機械が開発されている。

【０００６】例えば、実開昭６０−１６３３４７号のゴ
ム硬度計などが開発され公示されている。この硬度計
は、ゴム試験片のゴム硬度測定値のバラツキが少なく、
かつゴム硬度測定を迅速に実施できるエアー式ゴム硬度
計に関するものであり、試験片載置用ベッドの上方部に
配置したスプリング式硬度計をエアーシリンダーの上下
方向に伸縮するピストンロッドの下端に固着したゴム硬
度計の提供にあり、また前記エアーシリンダーにはゴム
硬度測定のため、予め求められた最適荷重値（最適圧力
値）、最適スピード値が測定されており、更に前記硬度
計の最下死点と試験片載置用ベッド間には常時非接触状
態を保ちうる間隙が残るよう構成されている。そして、
その具体的な構成は、図３に示すとおり、以下その測定
方法について説明する。先ず、切替弁26をＯＦＦからＯ
Ｎに移動するとエアーが切替弁26を通ってスピードコン
トローラー25ａに達し、エアーシリンダー22内に入り、
次いでエアーシリンダー22が作動してピストンロッド23
が下方に突出し、同時にピストンロッド23と連結されて
いるスプリング式硬度計21が下降してその先端部の針30
がベッド29上にセットされたゴム試験片28と接触し、そ
の押圧力によって硬度計21の針30が時計方向に回転し、
停止した時点の表示目盛にてゴム硬度を測定する。この
ときシリンダー22のピストンより下方の残溜エアーは、
スピードコントローラー25ｂを通って切替弁26の排出口
から放出される。測定後、切替弁26をＯＮからＯＦＦに
切替えるとエアーシリンダー22の作動でピストンロッド
23と共に硬度計21も元の位置に上昇復帰される。

【０００７】また、切替弁26を作動して硬度計21を上昇
復帰させるときは、スピードコントローラー25ａを通っ
てシリンダー22のピストンを押上げると同時にシリンダ
ー22上部の残溜エアーはスピードコントローラー25ａを
通って切替弁26の排出口から排出される。

【０００８】なお、硬度計21はその先端の針部と針30が
スプリングで連結されており、硬度計21をゴム試験片28
に押付けるとその針部が硬度計21側に押込まれ、その押
込まれた分だけ針30が回転する。このようにして、ゴム
試験片28の測定が完了するとゴム試験片28のベッド上の
位置を適宜ずらし、上記操作をくり返してゴム試験片28
の適宜複数個所の硬度を順次測定することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】最近は、ゴムおよびプ
ラスチックなどの弾性材料に対する需要が高まり、利用
範囲が拡大するにつれて品質要求も高まると共に、その
きめ細かさが求められてきた。したがって、従来の試験
方法を更に改善すると共にその試験機そのものを改良し
て、これらの要求に応える必要があり、この種製品の品
質、つまり硬さを正確に測定する必要も高まってきてい
る。特に、ゴムおよびプラスチックなどの硬度の測定値
は加圧面つまり押針の押付け速度によって変動するの
で、従来のＪＩＳ規格の試験方法では、これらの要求に
応えることができないのが現状である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の方法で
は求めることのできない測定値を求めるために開発され
たものであって、ゴム及びプラスチック硬度の被測定物
に一定の押圧荷重を付加すると共に、前記被測定物に一
定速度又は可変速度により押圧荷重を付加し、更にこの
荷重速度の数値測定により指示値が変動し易い弾性体の
硬度を正確に測定することを特徴とするゴム及びプラス
チック硬度の測定方法の提供にあり、また基台上に起立
する支柱に２本の上下腕を水平状に固定して成る測定台
と、該測定台の上下腕に上下移動を可能とした支持棒を
貫通し、かつその上端には前記被測定物に一定の押圧荷
重を付加する分銅を載置すると共に、下端には被測定物
の硬度を測定する硬度計を取り付けて成る荷重棒と、該
荷重棒の上下移動をプリーとベルトを介して回動する駆
動モータとから成ることを特徴とするゴム及びプラスチ
ック硬度の測定装置の提供にあり、更に前記荷重棒にね
じ部を形成し、該ねじ部にリフトアームを嵌押して荷重
棒の昇降を自在にした測定装置の提供にある。

【００１１】

【作用】

（１）ゴム及びプラスチック硬度の被測定物に一定の押
圧荷重を付加すると共に、前記被測定物に一定速度又は
可変速度により押圧荷重を付加し、更にこの荷重速度の
数値測定により指示値が変動し易い弾性体の硬度を正確
に測定する方法であるから、従来の基本的な測定方法を
変更することなく、測定時の押圧速度を記録することに
よって、測定値の精度と再現性の向上を実現化すること
が可能となる。具体的には、硬度の測定には押圧速度
を任意に設定もしくは測定できる装置を使用し、測定
時の押圧速度を測定データの一要素として記録して、
同一種類の被測定物の測定はできるだけ押圧速度を統一
し、更に押圧速度の異なる測定値（硬度）を比較する
場合は、押圧速度を勘案し相対的比較（押圧速度の大き
いデータは測定値が相対的に大きく逆の場合は、測定値
が相対的に小さいと判断する）を行うことができる。

【００１２】（２）基台上に起立する支柱に２本の上下
腕を水平状に固定して成る測定台と、該測定台の上下腕
に上下移動を可能とした支持棒を貫通し、かつその上端
には前記被測定物に一定の押圧荷重を付加する分銅を載
置すると共に、下端には被測定物の硬度を測定する硬度
計を取り付けて成る荷重棒と、該荷重棒の上下移動をプ
リーとベルトを介して回動する駆動モータとから成り、
更に前記荷重棒にねじ部を形成し、該ねじ部にリフトア
ームを嵌押して荷重棒の昇降を自在にしたゴム及びプラ
スチック硬度の測定装置にすることによって、前記測定
方法を実現化する測定装置を提供することができる。具
体的には、硬度計の押針により加えられた押圧力に対
応して発生した応力の強さを、押針の押し戻される距離
に変換して測定することができる。また硬度計の測定
値が不安定となる主たる原因が、押針により加えられる
押圧力の不統一によるものであるから、同じ硬さの被測
定物であっても押圧力が異なれば応力にも当然差異が現
れることになる。また押圧力の不統一は、硬度計の押
圧速度の差異に起因するものであり、これは押圧速度の
差異が運動エネルギーの差となって現れ、押針の先端に
かかる押圧力に影響をあたえる。また、実際の測定に
おいて、荷重装置に硬度計を取り付けて測定する場合
は、基準分銅あるいは他の方法で押圧力（１Kg又は５K
g）を決め、オイルダンパー、エアーダンパーあるいは
他の方法で押圧速度が決定されるが、押圧速度について
は数値的表示や記録はなされていなので、測定日時や測
定装置が異なれば測定速度の不統一により、実際の押圧
力にかなりの違いができるようになる。更に硬度計を測
定者が手で保持し測定する場合は、基準分銅等は使用せ
ず全て測定者の手加減によるため、押圧力、押圧速度と
も一定にはならないので測定値は当然安定しないことに
なる。以上のような理由から、測定精度と測定値の再現
性を向上させるためには、測定速度が重要な要素となっ
てくる。

【００１３】

【実施例】以下、図面によって本発明の実施例について
説明する。図１は本発明によるゴム及びプラスチック硬
度の測定装置を示したものであり、その装置の基本構造
は、従来のプラスチックのデュロメータによる試験機で
ある。この試験機は、測定台１、その上に起立する支柱
７、この支柱７から横方向に水平に延びる２本の上碗８
と下碗８、これらの上下腕８の先端を垂直方向に貫通す
る荷重棒９及び下側腕８の上に載置された駆動モータ３
などを主な構成要素としている。更に、荷重棒９にはね
じ10が嵌挿され、その上にリフトアーム５が取り付けら
れており、このアーム５に手動レバー（図示せず）を取
り付けて荷重棒９を昇降させることも可能である。ま
た、荷重棒９の下端には、硬度計２が取り付けられ上端
には押圧用の分銅６が取り付けられている。なお、試験
の実施に際しては、測定台１の電源スイッチ、押圧スピ
ードコントロールスイッチ、昇降スイッチ、微動送りス
イッチなどを操作するように構成されている。

【００１４】次に、操作方法について説明すれば、まず
測定台１上に被試験物を載せ、駆動モータ３を一定速度
で回転させ、更にプリー４をベルトで回転させてねじ10
を回転させる。この結果、ねじ10とかみ合うリフトアー
ム５が、たとえば下動することによって枠11が下降する
ので、硬度計２は一定速度で被測定物と接触して更に押
圧されるので、同一材料に対して同一条件でもって硬さ
試験を行うことができる。

【００１５】なお、本測定装置によって得た測定値は、
表１の測定表のとおりである。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】本発明による測定方法によれば、従来か
らの測定方法を大巾に変更することなく、測定時の押圧
速度を記録させるだけで、測定値の精度と再現性の向上
を実現させることができる。

【００１８】また、本発明による測定装置によれば、次
のような効果を得ることができる。

【００１９】ア、モータの回転速度を数値的に又は制御
することにより、試験機の荷重速度を数値測定できるの
で、押圧速度により硬度計の指示値が変動し易い軟質材
料も正確に測定できる。 イ、試験機とデジタル式硬度計を組合わせることによ
り、自動測定もできるので省力化が可能となる。 ウ、電動式に荷重棒と硬度計を上下動させることによっ
て、測定者の体力的な負担を大幅に軽減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による測定装置を示す正面図。

【図２】図１に示した測定装置の側面図。

【図３】従来公知によるゴム硬度計の説明概要図。

【図４】従来公知によるデュロメータ保持台の説明概要
図。

【符号の説明】

１ 測定台 ２ 硬度計 ３ 駆動モータ ４ プリー ５ リフトアーム ６ 分銅 ７ 支柱 ８ 上下腕 ９ 荷重棒 10 ねじ 21 スプリング式硬度計 22 シリンダー 23 ピストンロッド 24 エアーホー
ス 24ａ、24ｂ 分岐回路 25ａ、25ｂ スピードコントローラー 26 切替弁 28 ゴム試験片 29 ベッド 30 針 31 おもり 32 アーム 33 デュロメータ 34 指針 35 圧子 36 支柱 37 試料 38 試料台 39 レバー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム及びプラスチック硬度の被測定物に
   一定の押圧荷重を付加すると共に、前記被測定物に一定
   速度又は可変速度により押圧荷重を付加し、更にこの荷
   重速度の数値的設定及び測定により指示値が変動し易い
   弾性体の硬度を正確に測定することを特徴とするゴム及
   びプラスチック硬度の測定方法。
2. 【請求項２】 基台上に起立する支柱に２本の上下腕を
   水平状に固定して成る測定台と、該測定台の上下腕に上
   下移動を可能とした支持棒を貫通し、かつその上端には
   前記被測定物に一定の押圧荷重を付加する分銅を載置す
   ると共に、下端には被測定物の硬度を測定する硬度計を
   取り付けて成る荷重棒と、該荷重棒の上下移動をプリー
   とベルトを介して回動する駆動モータとから成ることを
   特徴とするゴム及びプラスチック硬度の測定装置。
3. 【請求項３】 前記荷重棒にねじ部を形成し、該ねじ部
   にリフトアームを嵌押して荷重棒の昇降を自在にした請
   求項（２）記載のゴム及びプラスチック硬度の測定装
   置。