弾性のある素材の硬度を測る、デュロメーターをご紹介!

物体の硬さを測る計器を「硬度計」と呼びます。その多くは鋼材などの弾性のちいさな物質を測ることに長けた測定器で、ゴムなどのような弾性の大きな物体の硬度を測ることはできません。

では、ゴムなどといった弾性に富む素材の硬度(硬さ)はどのようにして計測して、どのように表現されるのでしょうか?

今回はそんな弾性に富んだ物質の硬さを計測できる機器、デュロメーターに注目してみたいと思います。

硬さの指標?弾性とは?

まず初めに、硬度と弾性についてご説明します。

硬度とは呼んで字の如く、物体の硬さを示す数値のことでその表現は測定する方法によってことなります。しかし、硬度自体は別の測定方法で測定した数値であっても互換性があることも知られています。

一方、弾性とはゴムのように加わった力に対して反発する力を指した言葉で、弾性の強さは「弾性係数」と呼ばれる数値によって表現されます。

ちなみに、通常ではカチカチの状態で反発する力など無いように感じる鉄やステンレスなどの鋼材にも弾性は存在し、それぞれに決まった弾性係数を持っています。

つまり、「硬いから弾性がない」という認識は間違っています。

弾性と靭性の違いは?

また、弾性とよく混同されてしまう表現に「靭性」という言葉もありますが、これも弾性=靭性ではありません。

靭性とは物体の粘り強さとも言い換えられる特性の事で、鉄などの鋼材では物質の脆性破壊に対する抵抗の程度を表すものになります。

その為、こちらも「硬い=靭性が高い」とはなりません。

どうして専用の計測器が必要なの

ではデュロメーターのような専用硬度計はどうして必要なのでしょうか?

その理由は通常の硬度計が硬度に変化のない(少なくとも)物質の硬度を計測することを目的としているために、ゴムなどの弾性係数の大きな物質の場合、測定ができないことに起因します。

例えばクッション材に使用されるようなゴムの場合、手で押さえ始めた最初の段階はフカフカとして簡単に沈んでしまいます。つまりこの段階では硬さの数値は小さいということになります。

しかし、一定以上押し込んでしまうと今度はゴムがつぶれて徐々に硬くなっていきます。この状態は初期の状態と比べてゴムの硬度が高くなっていると言えます。

こうした特徴を持つ物質に対しては、通常金属などで使用する硬度計はその役を果たすことはできません。

その為、デュロメーターのような専用の硬度計が必要となります。

デュロメーターによる計測単位は?

続いては計測の結果導き出される数値についての説明です。

上の写真のようにデュロメーターには他の計測機器と同じように数値記した目盛りが刻まれています。この数値が計測の結果として読み取られるわけです。

しかし、この数値はあくまで相対的数値であって、重さや硬さなどのような絶対的数値ではありません。

くわしく説明すると、デュロメーターで計測されるゴムの硬さはその基準はJISで規定されています。その数値の根拠となる測定方法と同じ測定方法を採用したデュロメーターを使用して測定した結果を、同等とみなし、相対的に比較して数値を刻んでいるにすぎません。

その為、鋼材の硬度のように測定方法が違っても互換性があるといった特徴はなく、あくまでも測定方法に依存した測定結果としての数値ということになります。

ゴムが測れればスポンジも?

また、デュロメーターをはじめとするこの種の測定機器は対象となる物質の特性によって、まった異なった性質を持っています。

その為、たとえば同じような性質に感じるゴムとスポンジでも、同じ計器によって測定することができない場合も多々発生します。

その為、スポンジにはスポンジ専用の硬度計が存在します。また、互いの中間的な性質をもった物質の場合、どちらの計器でも測定は可能ですが、そこに示される数値には違いが生じる為互換性は生まれません。

ちなみに、ゴムの硬度を測定する基準としてJISが定めているのは「JIS K 6253」に規定された「タイプA」と呼ばれる測定方法です。この方法で測定された結果については「A65」といった感じに、数値の前にアルファベットのAが追加された形で数値化されます。

ただし、スポンジなどを測る場合のデュロメーターにはJISの規定は存在しないため、旧来の「アスカーC型」と呼ばれるものとSRIS 0101と呼ばれる規格が混在している状況です。

デュロメーターの用途と様々なラインナップ

では最後に、実際のデュロメーターをいくつかご紹介します。

簡易的なものから本格的な使用のものまで数多くラインナップされていますので、用途や価格によって選べる選択しは多いと思われます。

ポータブル・デジタルデュロメーター

デジタル式・ポータブルタイプのデュロメーターです。様々な場面で活躍できるよう複数の測定モードを内蔵している汎用性にも優れたモデルです。

珍しい?!フルーツ専用のデュロメーター

 

一風変わったフルーツ専用のデュロメーターです。フルーツを糖度の面からだけでなく硬さからも熟し具合を観察できる、デュロメーターです。

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ライタープロフィール
シバ

広島県出身の41歳。現在は製造業で管理職の傍ら執筆活動を行っている。実は調理師出身という経歴の持ち主。得意分野は工業系の専門分野からアウトドアクッキングまで幅広く対応可能。

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