ゴム製品の硬度管理とその測定技術を徹底解説

ゴム製品の硬度管理とは

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ゴム製品の硬度管理とは、ゴムの弾性と剛性を評価し、これを基準に性能を管理することです。
硬度はゴム製品の使用用途によって非常に重要な要素であり、さまざまな条件下での製品性能を左右します。
例えば、自動車のタイヤやオイルシール、工業用のゴムパッキンなどでは、材料の硬度によって使用環境下での耐久性や性能が異なります。

硬度の重要性

硬度管理は、製品が期待される性能を持つために欠かせません。
硬度が適切でない場合、製品の耐久性が低下し、早期の破損や使用劣化が発生することがあります。
特に、過酷な環境下で使われる製品では、硬度管理が不十分だと致命的な故障に繋がる可能性があります。
そのため、硬度管理は製品品質全般に大きな影響を与えます。

ゴムの硬度測定方法

ゴム製品の硬度を測定する方法はいくつかありますが、最も一般的なものはデュロメータを用いる方法で、手順は JIS K 6253-3（デュロメータ硬さ）に定められています。ゴムの現場で「ショア硬度計」「ショアA」と呼ばれているのは、多くの場合この規格のタイプAデュロメータのことです。
厚さ 6 mm 未満の薄い試験片には、JIS K 6253-3 のタイプAM デュロメータを使います。

ショア硬度計

ショア硬度計は、ゴムの表面に一定の力を加えて、そのへこみの深さを測定するデバイスです。
最もよく使われるのはショアAスケールで、JIS K 6253-3 ではタイプAデュロメータに当たり、主に柔らかいゴム製品に使用されます。
ショアDスケール（タイプD）は硬いゴムに使い、タイプAで90を超える値が出る場合はタイプDに切り替えます。
測定は以下の手順で行います。

1. ゴム試験片を平たんで堅固な面に置く。
2. ショア硬度計の針を試験片に垂直に接触させる。
3. 加圧板を試験片に接触させてから、加硫ゴムでは3秒後（熱可塑性ゴムでは15秒後）に読み取る。

JIS K 6253-3 では、材料が既知なら3点、未知なら5点を、6.0 mm以上離した位置で測り、平均値ではなく中央値をとります。読み取りまでの時間や点数を取引先と揃えておかないと、同じゴムでも値が食い違います。

マイクロ硬度計

マイクロ硬度計は、JIS K 6253-3 の外の方法で、製品から切り出した小さな部分などを測るときに使われます。薄いシートでも、規格どおりに測るならタイプAM デュロメータを使い（厚さが足りなければ規格の範囲で重ねる）、マイクロ硬度計の値はデュロメータの値と直接比べないようにします。
硬度測定の原理はショア硬度計と類似しており、試験片に荷重を加え、そのインデントの深さを測定することで硬度を評価します。

デュロメーター

JIS K 6253-3 はデュロメータとしてタイプA・タイプD・タイプE・タイプAMの4種類を定めています。ゴムで「ショアA」と呼ばれる硬さは、このうちタイプAデュロメータで測った値に当たります（呼び方の対応であって、規格上の名前ではありません）。
デュロメーターは、ゴムやプラスチックの硬度測定に用いられ、以下のような利点があります。

– 簡便な操作性
– 高精度な測定
– クイックな読み取り

硬度管理の実施方法

ゴム製品の硬度管理は、製造工程の各段階で行うことが重要です。
以下のステップで管理を行います。

原材料の受け入れ時

購入したゴム原材料の受け入れ時に、硬度検査を行い、指定された硬度値を満たしているかを確認します。
このステップは、後工程での品質トラブルを防ぐために重要です。

成形工程

ゴム製品の成形工程においても硬度管理を行います。
成形後のゴム製品の硬度をチェックし、指定の硬度範囲に収まっているかを確認します。
必要に応じて、硬度調整を行う工程も含まれます。

最終検査

最終製品の検査時に、硬度測定を行い、製品が最終的な品質基準を満たしていることを確認します。
この段階で問題が発見されれば、製品の再加工や廃棄などを考慮する必要があります。

まとめ

ゴム製品の硬度管理は、その品質と性能を左右する非常に重要な要素です。
デュロメーター（JIS K 6253-3）やマイクロ硬度計などの測定方法を、読み取り時間や測定点数まで揃えて活用し、製造プロセスの各段階で適切な管理を行うことが求められます。
また、最新の測定技術や自動化システム、AI技術を取り入れることで、さらなる精度向上と効率化を図ることが可能です。
これにより、高品質なゴム製品を安定して提供することができ、業界の発展に貢献することができます。

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