橡膠和塑料的硬度測(cè)量

1、材料的硬度實(shí)際上就是它的抗壓性。大多數(shù)用來測(cè)量硬度的器材，都是在標(biāo)準(zhǔn)壓針上施加一定的力，根據(jù)產(chǎn)生的壓痕深度，得出刻度盤或數(shù)字顯示器上的讀數(shù)。高讀數(shù)通常對(duì)應(yīng)高硬度(小的壓痕)，低讀數(shù)對(duì)應(yīng)低硬度(大的壓痕)。硬度低的材料被稱為“軟”材料。我們還發(fā)現(xiàn)硬度與可屈撓度（軟的材料更容易彎折）和緩沖性能（軟的材料大量壓縮充當(dāng)吸震器）有關(guān)。這些關(guān)系使硬度成為對(duì)鞋底有雙重作用的測(cè)量數(shù)據(jù)。重要的是，硬度讀數(shù)有時(shí)間相依性，壓針在材料表面時(shí)間越長(zhǎng)，其讀數(shù)傾向于

2、減小，這是由于兼具黏性和彈性的漸變作用。讀取讀數(shù)的時(shí)間可以選擇，要在供應(yīng)商和客戶之間達(dá)成一致，并且要記錄在測(cè)試結(jié)果或者規(guī)范的旁邊。壓痕的程度(以及由此產(chǎn)生的讀數(shù))在很大程度上受壓針的形狀和施加的力的影響。這類器材種類很廣泛，每種都是在特定的硬度范圍內(nèi)使用的。硬質(zhì)材料需要相當(dāng)硬的壓針，要施加大的力，而軟的材料則需要較鈍的壓針和施加小的力。用錯(cuò)測(cè)量器材會(huì)使讀數(shù)都擠在范圍值的一端，之間沒有合理的區(qū)別。現(xiàn)在我們來檢驗(yàn)常用的器材和方法，找出他們的

3、顯著特征，這樣使用者就能夠認(rèn)出最適合的種類。邵氏硬度邵氏硬度計(jì)量器(或稱“硬度計(jì)”)在聚合物和鞋類工業(yè)上應(yīng)用很廣泛，操作簡(jiǎn)便容易。在許多壓痕硬度測(cè)量方法里都有對(duì)他們的描述，包括ASTMD2240ISO868和SATRATM205。他們依靠受彈簧力作用的壓針，這個(gè)壓針從測(cè)量器材的平面底座的小洞射出2.5毫米。當(dāng)壓針在0阻力下全部射出，測(cè)量?jī)x的度數(shù)為0。當(dāng)阻力最大時(shí)，壓針的2.5毫米被全部推回與底座齊平，而底座端正的立于試片表面，度數(shù)為10

4、0。在0和100之間，度數(shù)與壓針穿透深度成線性關(guān)系。邵氏器材能以手持的方式操作，但這需要更專業(yè)的技能，以免得出不準(zhǔn)確的讀數(shù)，所以使用固定在測(cè)試臺(tái)的器材更好。這樣能夠?yàn)樵嚻峁┮粋€(gè)受控的器材應(yīng)用。但是，他們確實(shí)要求至少6毫米均勻厚度的橡膠和塑料的硬度測(cè)量硬度是最簡(jiǎn)單而又最能描述聚合物特性的特征之一，但是現(xiàn)有的多種測(cè)量標(biāo)尺會(huì)導(dǎo)致混淆。MIKEGEGE解釋這些可選的標(biāo)尺。使用硬度計(jì)測(cè)量材料的硬度STB13_finallayout.qxd:Ch

5、inesepub981016:08Page16A度很相似(表格1)。IRHD硬度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是他們能夠有效地將計(jì)量器“歸零”(實(shí)際上，是調(diào)到100的)。這樣做是為了減少試片表面微小缺陷導(dǎo)致的錯(cuò)誤，只需要施加0.3牛頓的微小彈簧力即可歸零。然后再施加5.4牛頓來獲得硬度讀數(shù)。普通IRHD硬度計(jì)有一個(gè)2.5毫米直徑的球形壓針(圖示5)，與邵氏壓針明顯不同，因?yàn)樗钡綔y(cè)試的時(shí)候才會(huì)縮回儀器底座，盡管它可以通過向上推回底座使它露出來。這個(gè)測(cè)試也有低

6、硬度的版本，球形壓針的直徑為5毫米(圖示6)，高硬度測(cè)試的球形壓針直徑為1毫米（圖示7）。這些硬度計(jì)分別適用于硬度低于35IRHD和高于85IRHD的材料。按壓時(shí)間除了要指出所用的硬度計(jì)，重要的是要記錄獲取每個(gè)讀數(shù)按壓的時(shí)間(以秒為單位)，因?yàn)檫@對(duì)測(cè)試結(jié)果有顯著的影響。同樣地，測(cè)試規(guī)范也需也必須給出時(shí)間，以便測(cè)試員直到如何操作。圖示8顯示樣品材料的硬度和時(shí)間的關(guān)系。邵氏硬度計(jì)的常用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是1秒，3秒和15秒。IRHD系統(tǒng)例外，它總是要

7、按壓30秒（在5秒鐘內(nèi)將計(jì)量器歸零后)，因此，就不需要特別注明。圖示9總結(jié)了不同硬度標(biāo)尺對(duì)于軟材料和硬材料的應(yīng)用。建議換算IRHD硬度使用的各種硬度標(biāo)尺（NB邵氏D型，E型，OO型和奧斯卡C型顯示對(duì)應(yīng)建議范圍的度數(shù)－這些范圍有誤差，僅供參考）SATRA提供文章中提到的所有硬度計(jì)的測(cè)試服務(wù)。我們一般采用IRHD硬度測(cè)量法，除了特別注明。如需了解更多關(guān)于橡膠和塑料的硬度測(cè)量，請(qǐng)聯(lián)系MikeGege()Thisarticlewasfirstp

8、ublishedinEnglishinSATRABulletinRef:1090材料硬度硬度IRHD邵氏A型30秒3秒PVC7473TR7164樹脂橡膠9394硫化橡膠7469PU5056EVA4852表格1：樣品的IRHD硬度和邵氏A型硬度對(duì)照?qǐng)D示8：硬度度數(shù)比對(duì)測(cè)量時(shí)間圖示9：硬度刻度的穩(wěn)定性邵邵氏A型IRHD普通型IRHD低型邵氏OO型度奧斯卡C型邵氏C型IRHD高型邵氏D型0102030405060708090100軟硬0137