PU發(fā)泡知識(shí)
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聚氨酯(PU)發(fā)泡材料用什么硬度計(jì)測(cè)試
聚氨酯(PU)發(fā)泡材料的硬度測(cè)試通常使用邵氏硬度計(jì)(Shore Hardness Tester),但具體類型需根據(jù)材料的軟硬程度選擇。以下是不同硬度計(jì)的區(qū)別及選擇建議:

邵氏A硬度計(jì)

邵氏C硬度計(jì)

邵氏D硬度計(jì)
1. 硬度計(jì)選擇
聚氨酯發(fā)泡材料通常分為 開孔(軟質(zhì)) 和 閉孔(硬質(zhì)) 兩種類型,測(cè)試方法不同:
軟質(zhì)PU發(fā)泡(低密度,開孔)
儀器:邵氏硬度計(jì)(Shore A 或 Shore OO)
Shore A:適用于中等軟度的彈性體(如記憶棉、鞋墊),硬度范圍約 10-90 HA。
Shore OO:用于極軟材料(如超軟海綿、凝膠),硬度范圍 0-100 HOO(數(shù)值越高越硬)。
測(cè)試方法:將試樣平鋪,壓針垂直接觸表面,讀取穩(wěn)定值(避免壓縮過(guò)度影響結(jié)果)。
硬質(zhì)PU發(fā)泡(高密度,閉孔)
儀器:邵氏硬度計(jì)(Shore D)或球壓硬度計(jì)
Shore D:適用于硬質(zhì)泡沫(如保溫材料、結(jié)構(gòu)泡沫),范圍約 20-90 HD。
球壓硬度(ISO 2439):通過(guò)壓入特定深度的力值計(jì)算,適合高回彈材料。
2. 硬度分類及特點(diǎn)
分類 | 典型硬度范圍 | 應(yīng)用場(chǎng)景 | 材料特性 |
超軟泡沫 | Shore OO 10-30 | 醫(yī)用墊、玩具、凝膠枕 | 高彈性,易變形,觸感極軟 |
軟質(zhì)泡沫 | Shore A 10-50 | 沙發(fā)墊、鞋墊、包裝材料 | 可壓縮,吸震性好 |
半硬質(zhì)泡沫 | Shore C 50-80 | 汽車座椅、扶手、瑜伽墊 | 中等支撐性,回彈較快 |
硬質(zhì)泡沫 | Shore D 30-90 | 建筑保溫板、頭盔內(nèi)襯 | 高剛性,低壓縮形變 |
3. 注意事項(xiàng)
試樣厚度:需≥6mm,避免基底效應(yīng)影響結(jié)果。
溫度影響:PU硬度對(duì)溫度敏感,建議在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(23±2℃)下測(cè)試。
各向異性:發(fā)泡方向可能導(dǎo)致硬度差異,需多點(diǎn)測(cè)試取平均值。
標(biāo)準(zhǔn)差異:不同標(biāo)準(zhǔn)(ISO/ASTM)的測(cè)試條件可能不同,需明確依據(jù)。
4. 擴(kuò)展建議
對(duì)于超低密度(<0.1g/cm³)的開孔泡沫,邵氏硬度可能不適用,可考慮壓縮強(qiáng)度測(cè)試(如ASTM D1621),其他方法ASTM D3574(柔性泡沫標(biāo)準(zhǔn)):可能使用壓陷硬度(Indentation Force Deflection, IFD)測(cè)試支撐性能,單位以 N/㎡ 或 lbf 表示。。
若需動(dòng)態(tài)性能評(píng)估,可結(jié)合回彈率(如ASTM D3574的球回彈測(cè)試)。
通過(guò)合理選擇硬度計(jì)和測(cè)試方法,能更準(zhǔn)確表征PU發(fā)泡材料的力學(xué)性能。實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)具體需求(如舒適性、支撐性)匹配硬度范圍。
邵氏硬度計(jì)(Shore Hardness)是測(cè)量彈性體、橡膠、塑料和泡沫材料硬度的常用儀器,根據(jù)壓針形狀、彈簧力和測(cè)量范圍的不同,分為多個(gè)類型。以下是主要分類及其特點(diǎn):
1. 邵氏硬度計(jì)主要類型
類型 | 壓針形狀 | 彈簧力 (N) | 測(cè)量范圍 | 適用材料 |
Shore A | 鈍圓錐(35°角) | 8.06 | 0-100 HA | 中等軟度材料(如橡膠、軟塑料、中等硬度泡沫) |
Shore D | 尖銳圓錐(30°角) | 44.5 | 0-100 HD | 硬質(zhì)塑料、高密度泡沫、硬橡膠 |
Shore OO | 大直徑球形壓頭 | 1.25 | 0-100 HOO | 超軟材料(如凝膠、海綿、軟質(zhì)泡沫) |
Shore 00 | 比OO更軟的球形壓頭 | 0.55 | 0-100 H00 | 極軟材料(如硅膠、低密度開孔泡沫) |
Shore C | 類似Shore A,但彈簧力不同 | 8.06 | 0-100 HC | 介于A和D之間的材料 |
Shore B | 歷史型號(hào),現(xiàn)基本被A替代 | 舊標(biāo)準(zhǔn),目前較少應(yīng)用 |
2. 各類型典型應(yīng)用場(chǎng)景
Shore A
材料:橡膠密封圈、鞋底、汽車輪胎、聚氨酯泡沫(密度≥0.2g/cm³)。
示例硬度:
橡皮擦:~20 HA
自行車輪胎:~60 HA
硬質(zhì)鞋底:~90 HA
Shore D
材料:PVC管道、工程塑料(如尼龍)、高密度PU發(fā)泡(閉孔結(jié)構(gòu))。
示例硬度:
塑料瓶蓋:~70 HD
硬質(zhì)保溫板:~85 HD
Shore OO/00
材料:記憶棉、醫(yī)用凝膠墊、玩具軟膠、超低密度PU泡沫(開孔結(jié)構(gòu))。
示例硬度:
凝膠冰袋:~10 HOO
慢回彈枕頭:~40 H00
3. 關(guān)鍵區(qū)別與選擇依據(jù)
| 對(duì)比項(xiàng) | Shore A | Shore D | Shore OO/00 |
| 壓針穿透力 | 中等(可測(cè)輕微變形) | 高(需材料抗穿透) | 極低(避免壓壞材料)|
| 讀數(shù)范圍 | 20-90 HA有意義 | 30-90 HD有意義 | 10-60 HOO/H00有意義|
| 適用標(biāo)準(zhǔn) | ASTM D2240, ISO 868 | ASTM D2240 | ASTM D2240 |
4. 使用注意事項(xiàng)
1. 試樣厚度:至少需≥6mm,避免基底支撐影響結(jié)果。
2. 測(cè)試時(shí)間:壓針接觸后15秒內(nèi)讀數(shù)(避免蠕變干擾)。
3. 溫度影響:溫度升高可能導(dǎo)致硬度下降(如橡膠在低溫下變硬)。
4. 各向異性:多方向測(cè)試取平均值(尤其發(fā)泡材料可能存在方向性差異)。
5. 擴(kuò)展知識(shí)
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)差異:
ISO 7619-1(橡膠)與ASTM D2240(通用)對(duì)測(cè)試條件(如壓針?biāo)俣龋┯屑?xì)微差異。
與其他硬度對(duì)照:
邵氏A≈IRHD(國(guó)際橡膠硬度)時(shí),在30-90范圍內(nèi)可近似換算。
選擇邵氏硬度計(jì)時(shí),需根據(jù)材料軟硬程度和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求匹配類型。對(duì)于PU發(fā)泡材料,通常優(yōu)先使用Shore A(中等硬度)或Shore OO(超軟)。