Thermoplastische Elastomere, oder Thermoplastische Gummimischungen, wie sie manchmal genannt werden, sind eine Klasse von Materialien, die sich ähnlich wie Gummi verhalten, aber wie Kunststoff verarbeitet werden. TPEs bestehen aus Hart- und Weichphasensystemen in Form von Blends, Legierungen oder Copolymeren. TPE-Materialien werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine „weiche Haptik“ erfordern, wie z. B. ein Griff an einer Zahnbürste, oder in Anwendungen, bei denen Flexibilität gewünscht ist. TPEs können sogar verwendet werden, um Energie in akustischen oder vibrationsdämpfenden Anwendungen zu absorbieren. TPEs sind ziemlich einzigartige Materialien, denn je nach Rezeptur können sie die Form eines superweichen Gels oder eines harten Kunststoffs wie Polypropylen annehmen. Kein Wunder, dass die „Härte“ eine wichtige Eigenschaft ist, die gemessen und spezifiziert wird, wenn von TPEs die Rede ist.
Was ist die Shore-Härte und wie wird sie gemessen?
Die Shore-Härteskalen wurden geschaffen, um einen gemeinsamen Bezugspunkt beim Vergleich verschiedener Materialien zu schaffen. Die Shore-Härte wird mit Hilfe eines Durometer-Messgeräts gemessen, das einen federbelasteten Stahlstab verwendet, um die Oberfläche der TPE-Probe zusammenzudrücken und einen Messwert zu erhalten. Ein Messwert von 0 Shore beschreibt die maximal mögliche Eindrückung des Stabes in die Probe, und 100 Shore zeigt fast keine Eindrückung oder einen sehr hohen Widerstand gegen Eindrückung an.
Es gibt verschiedene Shore-Härteskalen zur Messung der Härte unterschiedlicher Materialien. Für jede Skala gibt es entweder eine andere Sonden-/Indenterform sowie eine spezifische Federkraft. Die Shore OO-Skala misst extrem weiche Materialien wie Gele (man denke an Gel-Einlegesohlen). Die Shore A-Skala misst eine breite Palette von Materialtypen; von sehr weich und flexibel bis hin zu halbstarren Kunststoffen mit fast gar keiner Flexibilität. Die Shore D-Skala misst sehr harte Gummis, halbstarre und starre Kunststoffe (z. B. PVC-Rohre). Wie Sie aus der Grafik ersehen können, gibt es Überschneidungen bei den verschiedenen Skalen. Zum Beispiel ist ein Material mit einer Shore-Härte von 95A auch ein Shore 50D. TPEs können von 10 Shore 00 bis zu 72 Shore D reichen und damit alle drei Härteskalen abdecken, am häufigsten wird jedoch die Shore A-Skala verwendet.
Shore-Härte und ihr Verhältnis zu anderen Eigenschaften
Die Shore-Härte wird oft als Hinweis auf die Flexibilität oder Steifigkeit verwendet, die als Biegemodul bezeichnet wird. Der Biegemodul misst den Widerstand gegen Biegung, während die Härte den Widerstand gegen Eindrücken misst. Innerhalb einer TPE-Familie besteht jedoch eine direkte Beziehung zwischen diesen Eigenschaften; mit zunehmender Härte steigt auch der Biegemodul. Die Zugfestigkeit eines TPE-Materials, die seine Bruchfestigkeit unter Belastung misst, steht innerhalb einer TPE-Familie ebenfalls in direkter Beziehung zur Härte. Eine Eigenschaft, die invers zur Härte variiert, ist der Reibungskoeffizient. Weichere TPEs enthalten in der Regel mehr Öl, was zu einer höheren Oberflächenklebrigkeit führt.
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