PU发泡知识
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聚氨酯(PU)发泡材料用什么硬度计测试
聚氨酯(PU)发泡材料的硬度测试通常使用邵氏硬度计(Shore Hardness Tester),但具体类型需根据材料的软硬程度选择。以下是不同硬度计的区别及选择建议:

邵氏A硬度计

邵氏C硬度计

邵氏D硬度计
1. 硬度计选择
聚氨酯发泡材料通常分为 开孔(软质) 和 闭孔(硬质) 两种类型,测试方法不同:
软质PU发泡(低密度,开孔)
仪器:邵氏硬度计(Shore A 或 Shore OO)
Shore A:适用于中等软度的弹性体(如记忆棉、鞋垫),硬度范围约 10-90 HA。
Shore OO:用于极软材料(如超软海绵、凝胶),硬度范围 0-100 HOO(数值越高越硬)。
测试方法:将试样平铺,压针垂直接触表面,读取稳定值(避免压缩过度影响结果)。
硬质PU发泡(高密度,闭孔)
仪器:邵氏硬度计(Shore D)或球压硬度计
Shore D:适用于硬质泡沫(如保温材料、结构泡沫),范围约 20-90 HD。
球压硬度(ISO 2439):通过压入特定深度的力值计算,适合高回弹材料。
2. 硬度分类及特点
分类 | 典型硬度范围 | 应用场景 | 材料特性 |
超软泡沫 | Shore OO 10-30 | 医用垫、玩具、凝胶枕 | 高弹性,易变形,触感极软 |
软质泡沫 | Shore A 10-50 | 沙发垫、鞋垫、包装材料 | 可压缩,吸震性好 |
半硬质泡沫 | Shore C 50-80 | 汽车座椅、扶手、瑜伽垫 | 中等支撑性,回弹较快 |
硬质泡沫 | Shore D 30-90 | 建筑保温板、头盔内衬 | 高刚性,低压缩形变 |
3. 注意事项
试样厚度:需≥6mm,避免基底效应影响结果。
温度影响:PU硬度对温度敏感,建议在标准环境(23±2℃)下测试。
各向异性:发泡方向可能导致硬度差异,需多点测试取平均值。
标准差异:不同标准(ISO/ASTM)的测试条件可能不同,需明确依据。
4. 扩展建议
对于超低密度(<0.1g/cm³)的开孔泡沫,邵氏硬度可能不适用,可考虑压缩强度测试(如ASTM D1621),其他方法ASTM D3574(柔性泡沫标准):可能使用压陷硬度(Indentation Force Deflection, IFD)测试支撑性能,单位以 N/㎡ 或 lbf 表示。。
若需动态性能评估,可结合回弹率(如ASTM D3574的球回弹测试)。
通过合理选择硬度计和测试方法,能更准确表征PU发泡材料的力学性能。实际应用中需根据具体需求(如舒适性、支撑性)匹配硬度范围。
邵氏硬度计(Shore Hardness)是测量弹性体、橡胶、塑料和泡沫材料硬度的常用仪器,根据压针形状、弹簧力和测量范围的不同,分为多个类型。以下是主要分类及其特点:
1. 邵氏硬度计主要类型
类型 | 压针形状 | 弹簧力 (N) | 测量范围 | 适用材料 |
Shore A | 钝圆锥(35°角) | 8.06 | 0-100 HA | 中等软度材料(如橡胶、软塑料、中等硬度泡沫) |
Shore D | 尖锐圆锥(30°角) | 44.5 | 0-100 HD | 硬质塑料、高密度泡沫、硬橡胶 |
Shore OO | 大直径球形压头 | 1.25 | 0-100 HOO | 超软材料(如凝胶、海绵、软质泡沫) |
Shore 00 | 比OO更软的球形压头 | 0.55 | 0-100 H00 | 极软材料(如硅胶、低密度开孔泡沫) |
Shore C | 类似Shore A,但弹簧力不同 | 8.06 | 0-100 HC | 介于A和D之间的材料 |
Shore B | 历史型号,现基本被A替代 | 旧标准,目前较少应用 |
2. 各类型典型应用场景
Shore A
材料:橡胶密封圈、鞋底、汽车轮胎、聚氨酯泡沫(密度≥0.2g/cm³)。
示例硬度:
橡皮擦:~20 HA
自行车轮胎:~60 HA
硬质鞋底:~90 HA
Shore D
材料:PVC管道、工程塑料(如尼龙)、高密度PU发泡(闭孔结构)。
示例硬度:
塑料瓶盖:~70 HD
硬质保温板:~85 HD
Shore OO/00
材料:记忆棉、医用凝胶垫、玩具软胶、超低密度PU泡沫(开孔结构)。
示例硬度:
凝胶冰袋:~10 HOO
慢回弹枕头:~40 H00
3. 关键区别与选择依据
| 对比项 | Shore A | Shore D | Shore OO/00 |
| 压针穿透力 | 中等(可测轻微变形) | 高(需材料抗穿透) | 极低(避免压坏材料)|
| 读数范围 | 20-90 HA有意义 | 30-90 HD有意义 | 10-60 HOO/H00有意义|
| 适用标准 | ASTM D2240, ISO 868 | ASTM D2240 | ASTM D2240 |
4. 使用注意事项
1. 试样厚度:至少需≥6mm,避免基底支撑影响结果。
2. 测试时间:压针接触后15秒内读数(避免蠕变干扰)。
3. 温度影响:温度升高可能导致硬度下降(如橡胶在低温下变硬)。
4. 各向异性:多方向测试取平均值(尤其发泡材料可能存在方向性差异)。
5. 扩展知识
国际标准差异:
ISO 7619-1(橡胶)与ASTM D2240(通用)对测试条件(如压针速度)有细微差异。
与其他硬度对照:
邵氏A≈IRHD(国际橡胶硬度)时,在30-90范围内可近似换算。
选择邵氏硬度计时,需根据材料软硬程度和测试标准要求匹配类型。对于PU发泡材料,通常优先使用Shore A(中等硬度)或Shore OO(超软)。
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