PU發泡知識
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聚氨酯(PU)發泡材料用什么硬度計測試
聚氨酯(PU)發泡材料的硬度測試通常使用邵氏硬度計(Shore Hardness Tester),但具體類型需根據材料的軟硬程度選擇。以下是不同硬度計的區別及選擇建議:

邵氏A硬度計

邵氏C硬度計

邵氏D硬度計
1. 硬度計選擇
聚氨酯發泡材料通常分為 開孔(軟質) 和 閉孔(硬質) 兩種類型,測試方法不同:
軟質PU發泡(低密度,開孔)
儀器:邵氏硬度計(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(數值越高越硬)。
測試方法:將試樣平鋪,壓針垂直接觸表面,讀取穩定值(避免壓縮過度影響結果)。
硬質PU發泡(高密度,閉孔)
儀器:邵氏硬度計(Shore D)或球壓硬度計
Shore D:適用于硬質泡沫(如保溫材料、結構泡沫),范圍約 20-90 HD。
球壓硬度(ISO 2439):通過壓入特定深度的力值計算,適合高回彈材料。
2. 硬度分類及特點
分類 | 典型硬度范圍 | 應用場景 | 材料特性 |
超軟泡沫 | Shore OO 10-30 | 醫用墊、玩具、凝膠枕 | 高彈性,易變形,觸感極軟 |
軟質泡沫 | Shore A 10-50 | 沙發墊、鞋墊、包裝材料 | 可壓縮,吸震性好 |
半硬質泡沫 | Shore C 50-80 | 汽車座椅、扶手、瑜伽墊 | 中等支撐性,回彈較快 |
硬質泡沫 | Shore D 30-90 | 建筑保溫板、頭盔內襯 | 高剛性,低壓縮形變 |
3. 注意事項
試樣厚度:需≥6mm,避免基底效應影響結果。
溫度影響:PU硬度對溫度敏感,建議在標準環境(23±2℃)下測試。
各向異性:發泡方向可能導致硬度差異,需多點測試取平均值。
標準差異:不同標準(ISO/ASTM)的測試條件可能不同,需明確依據。
4. 擴展建議
對于超低密度(<0.1g/cm³)的開孔泡沫,邵氏硬度可能不適用,可考慮壓縮強度測試(如ASTM D1621),其他方法ASTM D3574(柔性泡沫標準):可能使用壓陷硬度(Indentation Force Deflection, IFD)測試支撐性能,單位以 N/㎡ 或 lbf 表示。。
若需動態性能評估,可結合回彈率(如ASTM D3574的球回彈測試)。
通過合理選擇硬度計和測試方法,能更準確表征PU發泡材料的力學性能。實際應用中需根據具體需求(如舒適性、支撐性)匹配硬度范圍。
邵氏硬度計(Shore Hardness)是測量彈性體、橡膠、塑料和泡沫材料硬度的常用儀器,根據壓針形狀、彈簧力和測量范圍的不同,分為多個類型。以下是主要分類及其特點:
1. 邵氏硬度計主要類型
類型 | 壓針形狀 | 彈簧力 (N) | 測量范圍 | 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,現基本被A替代 | 舊標準,目前較少應用 |
2. 各類型典型應用場景
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
硬質鞋底:~90 HA
Shore D
材料:PVC管道、工程塑料(如尼龍)、高密度PU發泡(閉孔結構)。
示例硬度:
塑料瓶蓋:~70 HD
硬質保溫板:~85 HD
Shore OO/00
材料:記憶棉、醫用凝膠墊、玩具軟膠、超低密度PU泡沫(開孔結構)。
示例硬度:
凝膠冰袋:~10 HOO
慢回彈枕頭:~40 H00
3. 關鍵區別與選擇依據
| 對比項 | Shore A | Shore D | Shore OO/00 |
| 壓針穿透力 | 中等(可測輕微變形) | 高(需材料抗穿透) | 極低(避免壓壞材料)|
| 讀數范圍 | 20-90 HA有意義 | 30-90 HD有意義 | 10-60 HOO/H00有意義|
| 適用標準 | ASTM D2240, ISO 868 | ASTM D2240 | ASTM D2240 |
4. 使用注意事項
1. 試樣厚度:至少需≥6mm,避免基底支撐影響結果。
2. 測試時間:壓針接觸后15秒內讀數(避免蠕變干擾)。
3. 溫度影響:溫度升高可能導致硬度下降(如橡膠在低溫下變硬)。
4. 各向異性:多方向測試取平均值(尤其發泡材料可能存在方向性差異)。
5. 擴展知識
國際標準差異:
ISO 7619-1(橡膠)與ASTM D2240(通用)對測試條件(如壓針速度)有細微差異。
與其他硬度對照:
邵氏A≈IRHD(國際橡膠硬度)時,在30-90范圍內可近似換算。
選擇邵氏硬度計時,需根據材料軟硬程度和測試標準要求匹配類型。對于PU發泡材料,通常優先使用Shore A(中等硬度)或Shore OO(超軟)。