彈性體TPE/TPR測試硬度偏差原因分析
2020-03-25
硬度是熱塑性彈性體TPE,TPR的一個重要性能參數(shù)，一般的產(chǎn)品對于TPE,TPR材料的硬度要求在標(biāo)準(zhǔn)硬度±3~5度(A)范圍內(nèi)。一些對軟硬度要求高的制品，如耳機線，軟質(zhì)TPE制品（如硬度0~15A的超軟情趣品），甚至要求TPE材料硬度在標(biāo)準(zhǔn)硬度±2度（A）范圍內(nèi)。硬度的把握對于新產(chǎn)品TPE,TPR材料樣辦的確認非常重要，有時候因為對材料樣板硬度把握不準(zhǔn)確，可能會導(dǎo)致樣品料硬度把握的不準(zhǔn)確，進而造成試樣硬度達不到客戶要求。
TPE/TPR樣板硬度測試不準(zhǔn)確，有如下一些因素：
1.邵氏硬度計的因素
1.1壓針長度對試驗結(jié)果的影響
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定邵爾A硬度計的壓針露出加壓面的高度為2.5mm，在自由狀態(tài)時指針應(yīng)指零點。當(dāng)壓針在平滑的金屬板或玻璃上時，儀器指針應(yīng)指100度，如果指示大于或小于100度時，說明壓針露出高度大于或小于2.5mm或小于2.5mm，這種情況下應(yīng)停止使用，進行校正。當(dāng)壓針露出高度大于2.5mm時測得的硬度值偏高。
1.2壓針端部形狀對試驗結(jié)果的影響
邵爾A型硬度計的壓針端部在長期作用下，造成磨損，使其幾何尺寸改變，影響試驗結(jié)果，磨損后的端部直徑變大所測得結(jié)果也大，這是因為其單位面積的壓強不同所致。直徑大則壓強小所測得硬度值偏大，反之偏小。
2.環(huán)境溫度因素
橡膠為高分子材料，其硬度值隨環(huán)境的變化而變化，溫度高則硬度值降低。膠料不同其影響程度不同，如結(jié)晶速度慢的天然橡膠，溫度對其影響小些，而氯丁橡膠、丁苯橡膠等則影響顯著。同樣一個配方的TPE,TPR材料，冬天比夏天硬度要偏硬5度(A)左右。
3.讀數(shù)時間的影響
邵爾A型硬度計在測量時讀數(shù)時間對試驗結(jié)果影響很大。壓針與試樣受壓后立即讀數(shù)與指針穩(wěn)定后再讀數(shù)，所得的結(jié)果相差很大，前者高，后者偏低，二者之差可達5至7度左右，尤其再合成橡膠測試中較為顯著，這主要使膠料在受壓后產(chǎn)生蠕變所致。一般試樣受壓后應(yīng)立即讀取數(shù)（注）。
4.樣板（試片）厚度的影響
測量的TPE材料的硬度與測量方法及零件的厚度相關(guān)。同一款TPE型號材料，做成的制品厚度越大，給人的感覺越硬，盡管實際上厚度大小與材料硬度無關(guān)。ASTM方法規(guī)定測試樣板厚度為0.250英寸（約為6.35mm的試片厚度），這是硬度不受厚度影響的范圍。
注：大多數(shù)材料都能承受最初的壓力，但隨著時間的推移，因發(fā)生蠕變和松弛而會屈服。硬度計的讀數(shù)可以即時讀取，也可在某一段特定延遲時間之后讀取，通常是在5至10秒之后讀取。即時讀數(shù)通常會顯示出比延遲讀數(shù)較高（或較硬）的讀數(shù)。延遲讀數(shù)不僅對材料的硬度而且對其回彈性而言，均更有代表性。較弱、彈性較差的材料，比較強、較有彈性的材料更容易發(fā)生蠕變。
相關(guān)知識：
1.壓針的刺入深度。
測量硬度最普遍采用的儀器稱為邵氏硬度計。該儀器測量的穿入深度為零至0.100英寸（約為2.5mm)。若標(biāo)度上的讀數(shù)為零則意味著壓頭穿入了極限深度。同樣，讀數(shù)為100則表示壓頭無穿入。
2.不同硬度范圍的材料對硬度計的選取。
邵氏硬度計有三種，分別是邵氏A硬度計，邵氏D硬度計，邵氏OO硬度計。邵氏硬度計A,一般測試30~90A的硬度范圍比較準(zhǔn)，硬度低于30A，用邵氏硬度OO表測試；硬度高于90A，用邵氏硬度D標(biāo)測試，測試值更為精確（如下圖）。
