ゴムやプラスチックの硬さを数値で表す際、多くの現場で使われているのがショア硬度計です。
「ショア硬度計とは？測定方法や種類も解説（デュロメーター：A形・D形：ゴム・プラスチックなど）」というテーマで、今回は基礎から実践的な使い方までまとめてお伝えいたします。
硬度測定と聞くと専門的で難しそうに感じる方も多いのではないでしょうか。
実際には測定原理さえ理解してしまえば、現場での運用はそれほど複雑ではありません。
とはいえ、A形とD形の使い分けや測定時の注意点を誤ると、正しい数値が得られないケースも少なくないのです。
ゴム製品の品質管理担当者様、プラスチック成形メーカー様、材料開発に携わる技術者様にとって、デュロメーターの知識は避けて通れないテーマでしょう。
本記事では、ショア硬度計の基本的な仕組みから、A形・D形といった種類の違い、実際の測定手順、そして選定時に押さえておきたいポイントまで、幅広く解説してまいります。
硬度計選びで失敗したくない方、測定値のばらつきに悩んでいる方は、ぜひ最後までご覧くださいませ。
ショア硬度計とは何か 結論から解説
それではまず、ショア硬度計とは何かについて解説していきます。
結論から申し上げますと、ショア硬度計とは押針を試料表面に押し込んだ際の反発や押し込み量から硬さを数値化する測定器のことです。
英語ではデュロメーターと呼ばれ、国内外問わず工業製品の品質検査で広く使用されています。
測定原理はシンプルで、スプリングの力で押針を試料に押し当て、その押し込み深さを目盛りやデジタル表示で読み取る仕組みです。
試料が硬ければ押針はほとんど沈み込まず、数値は高くなります。
逆に柔らかい試料であれば押針は深く沈み込み、数値は低くなるのです。
この単純明快な仕組みが、ゴムやプラスチック、エラストマーなど幅広い材料の硬度評価に採用されている理由でしょう。
ショア硬度計は非破壊で短時間に測定できるため、製造ラインでの抜き取り検査にも適しています。
特にA形とD形という二つの代表的なタイプがあり、対象材料の硬さによって使い分けることが重要なポイントです。
なぜここまで普及しているのか。
それは測定器自体が比較的安価で、専門的な設備を必要とせず、誰でも一定の訓練で扱えるからです。
JIS規格やISO規格にも硬度測定方法として明記されており、業界標準としての信頼性も確立されています。
つまりショア硬度計は、ゴム製品やプラスチック製品の品質を客観的な数値で語るための、いわば共通言語のような存在といえるでしょう。
ショア硬度計の測定方法
続いては、ショア硬度計の具体的な測定方法を確認していきます。
測定方法を正しく理解していないと、同じ試料を測っても担当者によって数値がばらついてしまうことがあります。
ここでは基本の測定手順、測定時の注意点、数値の読み取り方について順番に見ていきましょう。
測定の基本手順
まず試料の表面を平らに整え、汚れや油分を取り除きます。
次に硬度計の押針を試料表面に対して垂直に当てることが基本です。
垂直でないと押針が斜めに沈み込み、正確な数値が得られません。
押し当てる際は一定の速度で、急激に力を加えないよう注意しましょう。
一般的な測定手順の目安は以下の通りです。
1 試料を水平な台の上に置く
2 押針を垂直に押し当てる
3 数値が安定するまで数秒待つ
4 表示された値を記録する
デジタル式の場合はピーク値を自動保持する機能があるものも多く、読み取りミスを防げます。
測定時に注意すべきポイント
試料の厚みが薄すぎると、下地の影響を受けて正しい硬度が測れないことがあります。
そのため多くの規格では、測定に必要な最低限の厚みが定められているのです。
また、試料の端に近い場所で測定すると、変形が逃げてしまい数値が低く出る傾向があります。
試料の端から一定距離を離して測定するのが望ましいでしょう。
気温や湿度によってゴムやプラスチックの物性は変化するため、測定環境も一定に保つ必要があります。
同じ試料でも夏と冬で数値が変わってしまっては、正確な品質比較ができません。
数値の読み取りと記録方法
ショア硬度計の数値は瞬間的に最大値を示した後、徐々に下がっていく材料が多くあります。
このため、押し当てた瞬間の値と数秒後の値のどちらを採用するかを、あらかじめ社内で統一しておくべきでしょう。
一般的には押し当てから一定時間後の値を採用するケースが多いようです。
複数箇所を測定し、平均値を採用することでばらつきを抑えることもできます。
記録する際は測定日時、測定者、試料温度なども併せて残しておくと、後々のトレーサビリティに役立ちます。
デュロメーターの種類 A形とD形の違い
続いては、デュロメーターの種類、特にA形とD形の違いについて確認していきます。
ショア硬度計と一口に言っても、実は複数の種類が存在します。
中でも最も広く使われているのがA形とD形であり、それぞれ対象とする材料の硬さが異なるのです。
A形とはどのような硬度計か
A形は主に軟質から中硬度のゴムやエラストマーを対象とした測定器です。
押針の先端が円錐台形になっており、比較的柔らかい材料でも押し込みやすい構造になっています。
一般的なゴムパッキン、Oリング、ゴム手袋などの測定に用いられることが多いでしょう。
A形の測定範囲はおよそ0から100の間で表され、数値が低いほど柔らかく、高いほど硬いことを意味します。
D形とはどのような硬度計か
D形は硬質ゴムや硬質プラスチックを対象とした測定器です。
押針の先端がとがった円錐形になっており、より硬い材料に押し込む力を集中させる構造になっています。
硬質塩化ビニル、ポリカーボネート、硬質エラストマーなどの測定に適しているといえるでしょう。
A形で測定した際に数値が90を超えるような硬い試料は、D形での測定に切り替えるのが一般的です。
A形とD形は押針の形状とスプリングの荷重が異なるため、同じ試料を測定しても数値をそのまま比較することはできません。
材料の硬さに応じて適切な形式を選ぶことが、正確な評価の第一歩です。
A形とD形の比較表
両者の違いを表にまとめると、以下のようになります。
| 項目 | A形 | D形 |
|---|---|---|
| 対象材料 | 軟質から中硬度のゴム | 硬質ゴム 硬質プラスチック |
| 押針形状 | 円錐台形 | 円錐形 先端がとがる |
| 測定範囲の目安 | 0から100 | 0から100 |
| 主な用途 | パッキン Oリング ゴム手袋 | 硬質塩ビ ポリカーボネート |
このほかにもE形やC形など、特殊な用途向けの形式も存在します。
ただし現場で圧倒的に使用頻度が高いのは、やはりA形とD形の二種類でしょう。
ショア硬度計の選び方
続いては、ショア硬度計の選び方について確認していきます。
市場にはアナログ式とデジタル式、卓上型とハンディ型など、さまざまなタイプの製品が並んでいます。
どれを選べばよいのか迷う方も多いのではないでしょうか。
アナログ式とデジタル式の違い
アナログ式は指針で数値を読み取るタイプで、構造がシンプルで壊れにくいという利点があります。
電池が不要な製品も多く、屋外や電源のない現場でも使いやすいでしょう。
一方デジタル式は数値を液晶画面に表示するため、読み取りのばらつきが少なく済みます。
ピークホールド機能やデータ出力機能を備えた製品も多く、記録管理の効率化を図りたい場合に向いているといえます。
手動式と自動測定スタンドの違い
手動でハンディ硬度計を押し当てる方式は、コストを抑えやすく持ち運びにも便利です。
ただし測定者の押し当て角度や速度によって数値がばらつきやすいという課題もあります。
対して測定スタンドに硬度計を固定するタイプは、一定の荷重と速度で自動的に押し当てられるため再現性が高くなります。
製品検査など高い精度が求められる現場では、スタンド式の導入を検討する価値があるでしょう。
用途に応じた選定のポイント
まず測定したい材料がA形向けなのかD形向けなのかを確認しましょう。
次に測定頻度や現場の環境を踏まえて、アナログかデジタルかを選びます。
校正証明書が必要な業界であれば、トレーサビリティが取れる製品を選ぶことも欠かせません。
選定チェックリストの例
対象材料の硬さ範囲は適切か
測定頻度に見合った耐久性があるか
校正やメンテナンス体制が整っているか
ショア硬度計の活用シーンとメリット
続いては、ショア硬度計がどのような場面で活用されているのかを確認していきます。
製造業の品質管理から研究開発まで、幅広い分野で用いられている測定器です。
製造現場における品質管理
ゴム製品の量産ラインでは、出荷前の抜き取り検査にショア硬度計が使われています。
規格値から外れた製品を早期に発見することで、不良品の流出を防げるのです。
短時間で非破壊測定ができることは、生産効率を落とさずに品質を担保できる大きなメリットでしょう。
材料開発 配合設計での活用
新しいゴム配合やプラスチック樹脂を開発する際、硬度は重要な設計指標のひとつです。
配合比率を変えながら硬度を測定し、目標とする物性に近づけていく作業が行われます。
試作品の段階で簡易的に硬度を確認できるため、開発スピードの向上にもつながるでしょう。
経年劣化 耐久性評価での活用
ゴム製品は使用や保管を続けるうちに硬化や軟化が進むことがあります。
定期的にショア硬度を測定することで、劣化の進行度を客観的に把握できます。
自動車部品や建築用シーリング材など、長期使用が前提となる製品では欠かせない管理項目といえるでしょう。
ショア硬度計を使う際によくある疑問
続いては、ショア硬度計に関してよく寄せられる疑問について確認していきます。
硬度計の校正はどのくらいの頻度で必要か
使用頻度や設置環境にもよりますが、一般的には年に一度程度の校正が推奨されています。
基準片を用いた自主点検を日常的に行うことで、校正の間隔でも異常を早期に発見できるでしょう。
A形とD形以外の形式は必要か
特殊な発泡材やフィルム状の試料を扱う場合、E形やOO形など専用の形式が必要になることがあります。
ただし一般的なゴムやプラスチックであれば、A形とD形の二種類でほとんどのケースをカバーできるでしょう。
数値のばらつきを抑えるにはどうすればよいか
測定箇所を複数選び平均値を採用すること、試料の厚みや温度条件を一定に保つことが基本です。
測定者ごとの押し当て方の違いをなくすため、可能であれば測定スタンドの導入も検討したいところです。
これらを徹底するだけで、数値の再現性は大きく改善するはずです。
まとめ
今回は「ショア硬度計とは？測定方法や種類も解説（デュロメーター：A形・D形：ゴム・プラスチックなど）」というテーマでお伝えしてまいりました。
ショア硬度計は、押針の押し込み量から材料の硬さを数値化するシンプルながら奥深い測定器です。
軟質から中硬度のゴムにはA形、硬質ゴムやプラスチックにはD形というように、対象材料に応じた使い分けが欠かせません。
測定手順や環境条件を統一することで、数値のばらつきを大きく減らすことができるでしょう。
アナログ式とデジタル式、手動式とスタンド式、それぞれに一長一短があります。
現場の測定頻度や求められる精度に合わせて、最適な硬度計を選んでいただければと思います。
本記事が、皆様の品質管理や製品開発の一助となれば幸いです。
