弹性体TPE/TPR测试硬度偏差原因分析
2020-03-25
硬度是热塑性弹性体TPE,TPR的一个重要性能参数，一般的产品对于TPE,TPR材料的硬度要求在标准硬度±3~5度(A)范围内。一些对软硬度要求高的制品，如耳机线，软质TPE制品（如硬度0~15A的超软情趣品），甚至要求TPE材料硬度在标准硬度±2度（A）范围内。硬度的把握对于新产品TPE,TPR材料样办的确认非常重要，有时候因为对材料样板硬度把握不准确，可能会导致样品料硬度把握的不准确，进而造成试样硬度达不到客户要求。
TPE/TPR样板硬度测试不准确，有如下一些因素：
1.邵氏硬度计的因素
1.1压针长度对试验结果的影响
标准中规定邵尔A硬度计的压针露出加压面的高度为2.5mm，在自由状态时指针应指零点。当压针在平滑的金属板或玻璃上时，仪器指针应指100度，如果指示大于或小于100度时，说明压针露出高度大于或小于2.5mm或小于2.5mm，这种情况下应停止使用，进行校正。当压针露出高度大于2.5mm时测得的硬度值偏高。
1.2压针端部形状对试验结果的影响
邵尔A型硬度计的压针端部在长期作用下，造成磨损，使其几何尺寸改变，影响试验结果，磨损后的端部直径变大所测得结果也大，这是因为其单位面积的压强不同所致。直径大则压强小所测得硬度值偏大，反之偏小。
2.环境温度因素
橡胶为高分子材料，其硬度值随环境的变化而变化，温度高则硬度值降低。胶料不同其影响程度不同，如结晶速度慢的天然橡胶，温度对其影响小些，而氯丁橡胶、丁苯橡胶等则影响显著。同样一个配方的TPE,TPR材料，冬天比夏天硬度要偏硬5度(A)左右。
3.读数时间的影响
邵尔A型硬度计在测量时读数时间对试验结果影响很大。压针与试样受压后立即读数与指针稳定后再读数，所得的结果相差很大，前者高，后者偏低，二者之差可达5至7度左右，尤其再合成橡胶测试中较为显著，这主要使胶料在受压后产生蠕变所致。一般试样受压后应立即读取数（注）。
4.样板（试片）厚度的影响
测量的TPE材料的硬度与测量方法及零件的厚度相关。同一款TPE型号材料，做成的制品厚度越大，给人的感觉越硬，尽管实际上厚度大小与材料硬度无关。ASTM方法规定测试样板厚度为0.250英寸（约为6.35mm的试片厚度），这是硬度不受厚度影响的范围。
注：大多数材料都能承受最初的压力，但随着时间的推移，因发生蠕变和松弛而会屈服。硬度计的读数可以即时读取，也可在某一段特定延迟时间之后读取，通常是在5至10秒之后读取。即时读数通常会显示出比延迟读数较高（或较硬）的读数。延迟读数不仅对材料的硬度而且对其回弹性而言，均更有代表性。较弱、弹性较差的材料，比较强、较有弹性的材料更容易发生蠕变。
相关知识：
1.压针的刺入深度。
测量硬度最普遍采用的仪器称为邵氏硬度计。该仪器测量的穿入深度为零至0.100英寸（约为2.5mm)。若标度上的读数为零则意味着压头穿入了极限深度。同样，读数为100则表示压头无穿入。
2.不同硬度范围的材料对硬度计的选取。
邵氏硬度计有三种，分别是邵氏A硬度计，邵氏D硬度计，邵氏OO硬度计。邵氏硬度计A,一般测试30~90A的硬度范围比较准，硬度低于30A，用邵氏硬度OO表测试；硬度高于90A，用邵氏硬度D标测试，测试值更为精确（如下图）。
