ゴムの硬度計とは？測定方法や単位も解説（ゴム硬度計：デュロメーター：JIS規格：硬度スケールなど）

ゴム製品の品質管理や設計の現場で欠かせない存在となっているのが、ゴムの硬さを数値化する測定器です。

今回はゴムの硬度計とは？測定方法や単位も解説というテーマで、ゴム硬度計の基礎からデュロメーターの仕組み、JIS規格との関係、硬度スケールの種類まで幅広くご紹介していきます。

ゴム部品を扱う設計者や製造現場の担当者はもちろん、これから硬度計の導入を検討している方にも役立つ内容です。

普段何気なく使っている硬さという言葉ですが、ゴムの世界では明確な基準と数値で表現されます。

そのため正しい知識を持たずに測定すると、思わぬ誤差やトラブルにつながることもあるでしょう。

それでは本題に入っていきましょう。

ゴムの硬度計とは押し込みの反発力からゴムの硬さを数値化する測定器のことです

それではまずゴムの硬度計の基本的な意味について解説していきます。

ゴムの硬度計とは、ゴムの表面に一定の力で針状の圧子を押し込み、その反発の度合いを数値として読み取る測定器のことです。

一般的にはデュロメーターと呼ばれる機器が広く使われています。

金属のように硬さを削って比較することはできませんので、ゴムでは押し込みの深さや反発力を利用した独自の測定方法が発達してきました。

この仕組みを理解しておくことが、後述する測定方法や単位を理解するうえでの土台になります。

押し込み式の仕組みが硬度計の基本原理です

ゴム硬度計の多くは、先端が円錐や球状になった圧子をゴム表面に押し当てる方式を採用しています。

ゴムが柔らかいほど圧子は深く沈み込み、逆に硬いゴムほど沈み込みが浅くなります。

この沈み込み量をバネの反発力に変換し、目盛りやデジタル表示として読み取る仕組みです。

金属の硬度計とは測定原理が異なります

金属の硬度試験ではダイヤモンド圧子で表面にくぼみをつけ、その痕の大きさから硬さを求める方法が一般的です。

一方でゴムは弾性体であるため、くぼみをつけてもすぐに元の形状に戻ってしまいます。

そのため瞬間的な反発力を測るデュロメーター方式が、ゴムには適していると言えるでしょう。

用途は品質管理から研究開発まで多岐にわたります

ゴム硬度計は工場での受け入れ検査や出荷検査だけでなく、新素材の配合開発や研究レベルでの評価にも使われています。

タイヤやオーリング、防振ゴム、靴底など、身の回りの多くの製品でこの測定が行われているのです。

硬さの違いはそのまま製品の使い心地や耐久性に直結しますので、非常に重要な工程となっています。

ゴム硬度計とデュロメーターの違いを確認しておきましょう

続いてはゴム硬度計とデュロメーターという二つの言葉の関係について確認していきます。

実務の会話では、この二つはほぼ同じ意味で使われることが多いです。

ただし厳密にはデュロメーターとはゴム硬度計の中の一方式を指す名称であり、両者には少し意味合いの違いがあります。

デュロメーターという名称の由来を見てみましょう

デュロメーターという言葉は、耐久性や硬さを意味する英語のデュラビリティに由来していると言われています。

もともとはアメリカで開発された測定器の商品名でしたが、現在では硬度計そのものを指す一般名称として定着しました。

アナログ式とデジタル式の違いについても知っておきましょう

従来から使われているアナログ式は、円形の目盛り盤を目視で読み取るタイプです。

コストが比較的安く、電源も不要なため現場での携帯性に優れています。

一方でデジタル式は数値がそのまま画面に表示されるため、読み取り誤差が少なく記録や分析にも便利でしょう。

据置型とポータブル型という分類もあります

研究施設などでは、一定の荷重を自動でかけられる据置型のスタンドと組み合わせて使うケースが多いです。

これにより人の手による押し込み力のばらつきを抑え、より安定した測定結果を得ることができます。

現場での簡易チェックにはポータブル型が便利で、用途に応じて使い分けられています。

ゴム硬度計の測定方法は圧子を垂直に押し当てて数値を読み取ります

続いては実際の測定方法について確認していきます。

基本的な流れとしては、測定対象のゴム表面に硬度計の圧子を垂直に当て、規定の力で押し込みます。

その状態を一定時間保持したのちに表示される数値を読み取るという、比較的シンプルな作業です。

ただし正確な数値を得るためには、いくつかの注意点を押さえておく必要があります。

測定対象の厚みは規定値以上を確保しましょう

ゴムの厚みが薄すぎると、圧子の力が下の台や治具にまで伝わってしまい、実際の硬さよりも高い数値が出てしまうことがあります。

一般的には測定面の厚みとして6ミリメートル以上を確保することが推奨されています。

薄い試験片の場合は複数枚を重ねて測定するなどの工夫が必要になるでしょう。

押し込み時間と荷重を一定に保つことが重要です

ゴムは時間の経過とともにわずかに沈み込みが進む性質を持っています。

そのため圧子を当ててから数値を読み取るまでの時間を統一しないと、同じサンプルでも結果がばらついてしまいます。

JIS規格では即読み値と15秒後の値など、読み取りタイミングが明確に定められています。

測定環境の温度や湿度にも配慮が必要です

ゴムは温度によって硬さが変化しやすい材料です。

気温が低い環境では硬くなり、高温多湿な環境では柔らかくなる傾向があります。

正確な比較を行うためには、標準状態とされる23度前後の環境で測定することが望ましいでしょう。

ゴム硬度計で使われる単位はJIS規格に基づいたポイント表示です

続いてはゴム硬度計で使われる単位について確認していきます。

ゴムの硬さは一般的に0から100までの数値で表され、単位そのものは度やパーセントではなくポイントという言葉で表現されることが多いです。

数値が大きいほど硬いゴムであることを示し、逆に数値が小さいほど柔らかいゴムであることを意味します。

JIS K 6253という規格が基準になっています

日本国内でゴム硬度を測定する際の基本となるのが、JIS K 6253という日本産業規格です。

この規格には測定方法や試験片の条件、圧子の形状などが細かく定められています。

この規格に沿って測定された数値だからこそ、異なるメーカーや現場でも比較可能なデータとして扱えるのです。

国際規格であるISO 7619との関連性も知っておきましょう

世界的な規格としてはISO 7619があり、日本のJIS規格もこの国際規格と整合性を持つように整備されています。

そのため輸出入を伴う製品でも、国内外で近い基準による評価が可能になっているのです。

数値だけでなくスケールの種類も一緒に記載する必要があります

単に硬度が50と書かれていても、どのスケールで測定したのかが分からなければ正確な情報とは言えません。

そのため実際の資料や規格書では、後述するタイプAやタイプDといったスケールの種類とセットで数値が記載されます。

例えば硬度50のタイプAと硬度50のタイプDでは、実際の硬さが大きく異なる点に注意が必要でしょう。

ゴム硬度計の硬度スケールにはタイプA、タイプD、タイプCなどの種類があります

続いては硬度スケールの種類について確認していきます。

ゴムと一口に言っても、非常に柔らかいスポンジ状のものから、硬質のプラスチックに近いものまで幅広い硬さが存在します。

そのため一つの測定方式ではすべてをカバーできず、対象とする硬さの範囲ごとに複数のスケールが用意されているのです。

スケール名称	主な対象	圧子の形状
タイプA	一般的な軟質ゴム	先端が円錐状
タイプD	硬質ゴムや硬質樹脂	先端が鋭い円錐状
タイプC（アスカーC）	スポンジや低反発素材	先端が丸みを帯びた形状
タイプE	非常に柔らかいゴム	先端が球状

タイプAは最も広く使われている汎用スケールです

Oリングやパッキン、ホースなど、一般的なゴム製品の多くはこのタイプAで測定されています。

測定範囲は硬度10から90程度までとされており、日常的なゴム製品のほとんどをカバーできるでしょう。

タイプDは硬質なゴムや樹脂製品向けのスケールです

タイヤのトレッド部分や産業用の硬質ローラーなど、タイプAでは測定範囲を超えてしまうほど硬い製品にはタイプDが使われます。

タイプAで数値が90を超えるような硬いサンプルは、タイプDに切り替えて測定するのが一般的な考え方です。

アスカーCなど日本独自のスケールも存在します

クッション材や靴底のスポンジなど、非常に柔らかい素材を測定する際には、日本国内で広く普及しているアスカーCというスケールが使われることがあります。

これは正式なJIS規格ではありませんが、業界内での標準的な指標として長年利用されている経緯があります。

用途に応じて適切なスケールを選ぶことが、正確な評価につながるでしょう。

ゴム硬度計を選ぶ際は測定範囲と用途への適合性を確認しましょう

続いては実際に硬度計を選ぶ際のポイントについて確認していきます。

どれだけ高機能な硬度計であっても、対象とするゴムの硬さ範囲に合っていなければ正確な測定はできません。

導入前にいくつかの観点をチェックしておくことが重要です。

対象製品の硬さに合ったスケールを選定しましょう

まずは自社で扱う製品がどの程度の硬さなのかを把握し、タイプAが適しているのか、タイプDやアスカーCが適しているのかを検討します。

複数の硬さの製品を扱う場合は、複数のスケールに対応した機種を選ぶという選択肢もあるでしょう。

デジタル式かアナログ式かは記録の必要性で判断します

測定データを日報や検査記録として蓄積する必要がある場合は、数値の読み取りミスが少なく、データ出力機能も備えたデジタル式が便利です。

一方で簡易的な確認作業が中心であれば、電池切れの心配がなく扱いやすいアナログ式でも十分対応できるでしょう。

定期的な校正とメンテナンスも忘れずに行いましょう

硬度計は精密機器であるため、使い続けるうちに内部のバネや圧子に摩耗が生じることがあります。

校正用の標準ゴム板を使って定期的に精度を確認し、必要に応じてメーカーによる校正を依頼することが望ましいでしょう。

この一手間を惜しむかどうかで、長期的な測定データの信頼性は大きく変わってきます。

まとめ

今回はゴムの硬度計とは何かというテーマから、測定方法、単位、JIS規格、硬度スケールの種類までを解説してきました。

ゴム硬度計は、押し込みの反発力を利用してゴムの硬さを数値化する測定器であり、その中でも広く使われているのがデュロメーターです。

正確な測定を行うためには、試験片の厚みや測定時間、環境温度といった条件をJIS K 6253などの規格に沿って揃えることが欠かせません。

また硬度の数値はタイプAやタイプD、アスカーCといったスケールによって意味が異なるため、対象製品に合わせた適切な機種選びも重要なポイントとなります。

正しい知識を持って硬度計を使いこなすことで、ゴム製品の品質管理や開発の精度を大きく高めることができるでしょう。