硬度,作为TPE弹性体胶料最基础、最直观的性能指标,却常常成为生产与应用中最难以驯服的参数。在质量控制实验室里,硬度计指针的每一次微小偏移,都可能意味着生产线上的一连串问题,最终演化为客户的投诉与产品的召回。对于从业者而言,硬度不准绝不仅仅是一个数值的偏差,它是材料配方、加工工艺、模具状态乃至测试方法等全流程环节是否受控的集中体现。这个看似简单的邵A或邵D值,背后交织着复杂的材料科学与精密的过程工程。
在多年的行业实践中,我见证了太多因硬度波动导致的商业纠纷与技术困扰。一批次产品硬度偏软,可能使密封件失效;另一批次偏硬,又可能导致手感不佳,装配困难。更棘手的是,这种不准往往呈现波动性和系统性,让工程师疲于奔命。本文将深入剖析TPE弹性体胶料硬度产生偏差的根源,从原材料入厂到成品测试的每一个环节进行拆解。理解这些,不仅是解决一个技术参数问题,更是构建稳定、可靠生产体系的基础。

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硬度概念的再认识:不仅仅是读数
在探讨原因之前,必须明确TPE硬度的本质。硬度并非材料固有的基本物理性质,而是表征其抵抗弹性变形、塑性变形或刻划能力的综合性能。对于TPE这类黏弹性材料,其硬度测试值受到多种内在与外在条件的深刻影响。邵氏硬度计的原理,是通过将特定形状的压针在规定的弹簧压力下压入试样,测量压入的深度。这个深度,直观反映的是材料在特定条件下的瞬间模量。
因此,硬度值是一个条件性很强的数据。它受测试时的温度、压针作用时间、试样厚度、支撑状态乃至压针本身的清洁度影响。一个常见的误区是,将硬度简单等同于材料的“软硬”感觉,而忽略了其作为“表观模量”的复杂内涵。TPE的硬度来源于其独特的微观相分离结构:硬段相区作为物理交联点提供强度,软段相区提供弹性。任何影响两相比例、分布、尺寸及界面结合的因素,最终都会在硬度计上得到反映。
硬度不准的问题,通常表现为三种情况:一是批次间波动,不同生产批次的产品硬度值超出允差范围;二是同批次内离散,同一模腔或同一批次不同位置的产品硬度不一致;三是测试值与标称值不符,即产品实测硬度与材料供应商提供的标准数据有显著差异。这三种情况的原因既有重叠,又有侧重,需要系统性地进行甄别。
原材料与配方:波动的源头
原材料是决定TPE硬度的第一道,也是最根本的关口。配方的任何细微变化,都会在硬度上被放大。首当其冲的是基础聚合物与油的批次稳定性。SEBS、SEPS、SBS等基础橡胶的分子量、分子量分布、嵌段结构、充油率,是决定其原始硬度的核心。供应商在不同批次的聚合或加氢过程中,即便工艺参数控制得再精密,也难免存在微小波动。这种波动传导至下游复合造粒环节,就会导致最终TPE粒料的硬度基线发生漂移。同样,白油或环烷油的黏度、芳烃含量、挥发份的微小差异,会直接影响其与基础胶的相容性和增塑效果,从而改变硬度。
其次,各组分配比的精确性是生产稳定性的生命线。TPE配方是一个多元复合体系,包含基础聚合物、操作油、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等塑料基体、填充剂(如碳酸钙、滑石粉)、功能助剂等。在高速混合与双螺杆挤出造粒过程中,任何组分的计量误差,都会导致最终硬度的偏离。例如,填充剂碳酸钙的份数增加,通常会提高材料硬度;而操作油的份数增加,则会显著降低硬度。如果喂料系统(如失重秤、体积喂料器)出现精度下降、堵料或校准漂移,就会造成实际配比与设计配比不符。
第三,物料的混合均匀度与分散效果至关重要。即使各组分比例准确,如果在螺杆挤出机中未能实现微观尺度上的均匀分散,也会导致硬度不均。油是否完全被基础胶吸收并溶胀?填充剂颗粒是否被聚合物基体完全包覆并分散均匀?这些都会影响材料结构的均一性。分散不良的物料,其内部存在“软点”和“硬点”,制成产品后,在不同部位测试硬度就会出现离散。工艺温度设置不当,剪切强度不够,都可能导致分散不均。
第四,再生料(水口料、边角料)的掺用比例与质量是生产中的重大变数。再生料在经历了一次甚至多次高温高剪切加工后,存在一定程度的分子链断裂(降解)和添加剂(如油)的损失。重复使用的再生料,其硬度通常会高于新料。如果再生料的掺用比例没有精确控制,或其本身在破碎、清洁、干燥后性能波动很大,就会直接导致最终混合物料的硬度不稳定。再生料的污染(混入其他塑料或杂质)更是会引入难以预测的干扰。
原材料与配方环节硬度影响因素分析
| 影响因素 | 作用机理 | 导致的硬度偏差特征 | 控制关键点 |
|---|---|---|---|
| 基础聚合物批次差异 | 分子量、结构、充油率的波动,改变橡胶相初始模量。 | 批次间硬度的系统性漂移,可能偏硬或偏软。 | 供应商质量审计,强化进厂检验,特别是门尼粘度、熔指等关键指标。 |
| 操作油性质与份数 | 油的黏度、组分影响增塑效率;份数直接决定软硬度。 | 油的份数或性能变化对硬度影响最敏感,波动大。 | 固定油品来源与牌号;确保喂料系统高精度与稳定性。 |
| 填充剂含量与分散 | 无机填料提高模量;分散不均造成局部组分差异。 | 含量不准导致系统偏差;分散不均导致同批产品内部离散。 | 严格控制填充剂比例;优化螺杆组合与工艺,确保分散。 |
| 再生料的使用 | 再生料因降解和油损失,硬度通常偏高且性能不稳定。 | 掺用比例波动是导致批次内和批次间硬度不稳的常见原因。 | 规定最大掺用比例并严格监控;确保再生料清洁、干燥、性能稳定。 |
加工工艺过程:硬度成型的塑造者
即使拥有完美的配方和均匀的粒料,不当的加工工艺也能轻易“扭曲”最终的硬度表现。加工过程本质上是材料在热与力作用下重新塑形并冻结结构的过程。
塑化温度与熔体均化是首要因素。在注塑机或挤出机料筒中,温度设置直接影响物料的塑化质量。温度过低,物料熔融不均,可能含有未完全熔化的PP结晶颗粒或“鱼眼”,这些硬质组分会导致局部硬度偏高。同时,低温下各组分流动性差异大,难以实现均质共混。温度过高,则可能导致油分的轻微挥发(尤其是低分子量组分)或基础聚合物的热降解,分子链断裂使材料变“糠”,宏观上可能表现为硬度下降和强度损失。因此,一个合适的、稳定的加工温度窗口至关重要。
注射/挤出速度与剪切生热会通过改变材料的微观形态来影响硬度。高剪切速率会产生大量剪切热,使物料实际温度远超设定温度,带来局部过热风险。对于TPE而言,过高的剪切和温度可能破坏硬段相区的完整性,或改变结晶形态,从而影响其物理交联网络的有效性。反之,剪切不足则可能导致分散不良。

模具温度与结晶度控制对硬度的影响常被严重低估。对于含有PP等结晶性组分的TPE,模具温度直接决定了其结晶度和结晶完善程度。较高的模温允许高分子链有更充分的时间进行规整排列,形成更完善、更大的晶体。结晶区作为物理交联点,其数量和尺寸的增加会显著提高材料的硬度、刚性及耐热性。如果模温过低,材料进入型腔后迅速冷却,结晶被“冻结”,结晶度低且晶体不完善,材料表现为硬度偏低,并且可能在后期储存或使用中发生“后结晶”,导致硬度随时间缓慢上升。这是许多产品硬度随时间“漂移”的重要原因之一。
保压压力与冷却时间决定了制品的最终密度和收缩。保压压力不足或时间过短,产品补缩不充分,内部可能形成微小的缩孔或疏松结构。这种微观结构的不致密性,会导致硬度测试时压针更容易压入,表现为硬度值偏低。同时,不均匀的冷却会在产品内部产生内应力,这种被“冻结”的应力会影响材料的表观模量,在硬度测试时产生干扰。
成型周期与热历史也不容忽视。在连续生产中,如果注塑机因故障暂停,熔体在料筒中停留时间过长,会发生热氧化降解,再次开机时生产的前几模产品硬度往往会发生变化。同样,水口料如果未及时回收使用,暴露在空气中吸湿或氧化,其性能也会劣化,掺用后影响整体硬度。
关键工艺参数对硬度的影响及控制
| 工艺参数 | 参数设置不当的影响 | 对硬度产生的具体效应 | 工艺控制优化方向 |
|---|---|---|---|
| 熔体温度 | 过低导致塑化不均;过高导致热降解或油分挥发。 | 温度低,局部硬点导致离散;温度高,整体硬度可能下降。 | 设置合理温区,保证熔体均一稳定;监控熔体实际温度。 |
| 模具温度 | 模温过低抑制结晶;模温过高延长周期并可能粘模。 | 模温是影响含结晶组分TPE硬度的最关键参数之一。低温导致硬度偏低。 | 稳定模温在推荐范围的上限附近,以促进完全结晶;使用模温机。 |
| 保压压力与时间 | 保压不足导致产品收缩不实,内部疏松。 | 产品密度低,压入深度大,实测硬度值偏低。 | 优化保压曲线,确保充分补缩,获得致密产品结构。 |
| 冷却时间 | 冷却时间不足,产品未充分定型即顶出。 | 产品后期变形,内应力大,且可能结晶不充分,硬度测试不准。 | 确保足够冷却时间,使产品核心温度降至热变形温度以下。 |
设备与模具状态:被忽视的硬件变量
工欲善其事,必先利其器。设备与模具的稳定性和精度,是工艺参数得以精确复现的物理基础。它们的任何异常,都会直接转化为产品性能的波动。
注塑机或挤出机的状态是首要硬件条件。螺杆和料筒的磨损是最常见也最隐蔽的问题。随着使用时间增长,螺杆和料筒的间隙会因磨损而变大。这会导致几个严重后果:一是塑化能力下降,熔体均化效果变差;二是注射/计量时回流增加,实际注射量和保压压力不稳定;三是剪切和传热效率变化。这些都会间接导致每模(或每段)产品的密度、结晶度乃至组分均一性发生微小变化,最终累积为硬度的波动。温控系统(加热圈、热电偶)的精度和响应速度,直接决定了熔体温度的稳定性。一个失效的加热圈或位置不当的热电偶,会让实际温度与设定值相差甚远。
模具的冷却系统效率与均匀性是控制硬度的关键硬件。如果模具冷却水路结垢、堵塞,或者设计不合理,就会导致模腔温度不均匀。温度高的区域,产品冷却慢,结晶更完善,硬度较高;温度低的区域则相反。这种由冷却不均导致的硬度不均,在同一模产品上就能测出差异。特别是在多腔模具中,如果各型腔的冷却条件不一致,就会导致各腔产品硬度有系统性的差别,这是造成同批次内硬度离散的重要原因。
模具的排气与型腔表面状态也会产生影响。排气不畅会导致型腔末端困气,该处压力不足,可能使产品局部填充不实,密度偏低,硬度测试值偏软。型腔表面如有磨损、锈蚀或油污,会影响热传导效率,并可能导致产品表面状态不同,虽然对本体硬度影响可能不大,但会影响硬度计压针与试样表面的接触状态,引入测试误差。
喂料与计量系统的精度在上游造粒和下游成型环节都至关重要。失重秤的传感器精度、喂料螺杆的磨损、料斗的“架桥”现象,都会导致配方执行的偏差。在色母或功能母粒添加时,微量喂料机的精度更是需要定期校准。
产品设计、后处理与储存条件
产品自身的设计、成型后的处理方式以及储存环境,这些看似后期的因素,同样能显著影响硬度的测量值。
产品厚度与支撑状态是硬度测试标准中严格规定的要素。邵氏硬度测试要求试样有足够的厚度(通常不小于6毫米),以确保测试时试样背面有足够的刚性支撑,避免因试样弯曲或塌陷造成的读数误差。如果产品本身厚度不足,或者测试时将薄片产品多层叠加测试,所测得的硬度值是不准确的,通常会偏软。测试时试样背面必须平整、光滑、紧密地放置于坚硬的平台上,任何悬空或支撑不稳,都会导致结果偏软。
后结晶与应力松弛是TPE材料随时间变化的自然属性。对于含有结晶组分的TPE,在成型冷却后,结晶过程并未完全停止。在室温储存过程中,次级结晶或后结晶会缓慢进行,导致材料的模量(硬度)随时间缓慢上升,这种现象可能持续数天甚至数周。因此,刚脱模的产品与储存一周后的产品,其硬度可能存在可测量的差异。同时,成型过程中被冻结的内应力也会随时间松弛,这会使材料稍微变软。这两种相反效应的叠加,决定了产品硬度的“时效性”。
测试环境温湿度对TPE硬度有直接影响。TPE是高分子材料,其模量具有温度依赖性。温度升高,分子链段运动能力增强,材料变软,硬度值下降;温度降低,材料变硬,硬度值上升。这种变化可能非常显著,某些TPE的硬度温度系数可达每摄氏度零点几个邵A。因此,不在标准温度(通常为23±2°C)下测试的硬度值没有可比性。湿度主要通过影响某些吸湿性组分或产品尺寸来间接影响测试,但其影响通常小于温度。
储存环境与条件也不可忽略。产品长期暴露在高温环境中,会加速热老化,可能导致硬化(交联)或软化(降解)。接触某些化学物质(如油、溶剂)可能导致溶胀(暂时变软)或增塑剂被萃取(永久变硬)。
产品、后处理与测试环节的影响
| 环节 | 具体因素 | 对硬度测试值的影响 | 标准操作与注意事项 |
|---|---|---|---|
| 产品设计 | 测试部位厚度不足,曲面或不规则形状。 | 厚度不足导致读数偏软;曲面导致压针接触不良,读数不准。 | 设计时预留足够厚度(≥6mm)的平整测试区域。对曲面件需制作专用测试样块。 |
| 时效性(后处理) | 后结晶与内应力松弛。 | 硬度随时间变化,通常先有短期松弛(略降),后有长期后结晶(上升)。 | 规定统一的测试时间点(如成型后24小时),使数据具有可比性。 |
| 测试环境 | 环境温度偏离标准(23°C)。 | 温度对硬度影响显著。温度高,硬度低;温度低,硬度高。 | 必须在标准温湿度环境(23±2°C, 50±10% RH)下进行状态调节和测试。 |
| 储存条件 | 高温、接触化学介质。 | 高温老化可能改变硬度;化学介质导致溶胀或组分变化。 | 规定产品储存环境,避免高温和接触不相容化学品。 |
测试方法与操作:最后一道误差之门
即使材料、工艺、产品都完美,最后一道测试环节的操作不规范,也足以让所有前期努力付之东流。硬度测试是一门需要严谨性的手艺。
硬度计自身的精度与校准是数据的源头保障。邵氏硬度计,无论是A型还是D型,其核心是弹簧力和机械结构。长期使用后,弹簧可能疲劳,指针机构可能磨损,支脚可能不平。这些都会导致仪器失准。必须定期(如每月或每季度)使用标准硬度块对仪器进行校准。标准块本身也需要定期溯源,送至更高一级的计量机构检定。忽视校准,用一台不准的硬度计去判断产品是否合格,毫无意义。
测试操作的人为误差是实验室最常见的变差来源。首先,压针与试样表面的接触状态至关重要。正确的操作是:将硬度计平稳放置在试样上,压针距离试样边缘至少12毫米,确保压脚与试样表面完全平行紧密接触。然后,在1秒之内,平稳地将压脚施加到试样上,避免冲击。最关键的读数时刻,是在压脚与试样完全接触后的1秒或15秒(根据标准规定)。操作者手部的抖动、施加速度的快慢、读数的迟疑,都会带来误差。不同的操作者之间也可能存在习惯性差异。

试样的状态调节是获得可比数据的前提。从生产线下取样的产品,其内部温度可能仍高于室温,且内应力分布不均。必须将试样在标准实验室环境(23±2°C, 50±10%相对湿度)下放置足够长的时间(通常至少16小时),使其达到温度与湿度的平衡,并且应力得到部分松弛。未经状态调节的测试,结果波动极大。
测试点的选择与数量决定了数据的代表性。在产品上不同位置测试,由于冷却速率、密度、取向度的差异,硬度值可能有不同。因此,需要定义统一的、有代表性的测试点(如产品中心区域、非浇口区域),并且在每个样品上取多个点(如3-5个点)测试,取平均值作为该样品的硬度值。对于一批产品,则需要抽取足够数量的样品进行测试,以评估整批的硬度分布。
系统性的硬度控制策略与实践
要解决TPE硬度不准的问题,绝不能头痛医头、脚痛医脚,必须建立一个从供应链到实验室的、全流程的、预防性的质量控制体系。
源头控制:建立严格的原材料准入与检验标准。与关键原材料(基础胶、油、PP等)供应商建立质量协议,明确关键性能指标(如门尼粘度、熔指、挥发份、成分)的规格及允差。对每批来料进行严格的入厂检验,不仅仅是外观和数量,更要关注与硬度相关的关键物性。建立原材料批次档案,实现从原料到成品的正向追溯和反向追溯。
过程控制:实现工艺参数的标准化与监控。通过系统的工艺验证(如DOE实验设计),确定生产特定产品的稳健工艺窗口,并将其固化为《标准作业指导书》。对关键工艺参数(熔体温度、模具温度、注射压力、保压压力、冷却时间)进行实时监控和记录,而不仅仅是设定。利用SPC统计过程控制工具,监控关键参数和产品关键特性(如产品重量,它是密度和尺寸的反映,与硬度强相关)的趋势,及时发现异常苗头。定期对设备进行预防性维护,确保其精度。
硬度测试的标准化与实验室管理。制定详尽的《硬度测试作业指导书》,明确规定测试环境、试样状态调节时间、测试点位、操作手法、读数时间、仪器校准频率等所有细节。对测试人员进行统一培训和资格认证,减少人为误差。定期进行实验室内部比对(不同人员、不同设备测试同一样品),确保测试系统的一致性。
理解并管理硬度的“时效性”。在内部质量控制标准和与客户的协议中,明确硬度测试的“时间点”。例如,规定“产品成型后24±2小时,在标准环境下测试”。这样使得每次测试的数据都在同一基准线上,具有可比性。对于后结晶明显的材料,甚至可以绘制其硬度随时间变化的曲线,以掌握其变化规律。
建立硬度偏差的快速反应与根本原因分析流程。一旦发现硬度超标或异常波动,立即启动调查。从测试环节开始回溯:仪器是否校准?操作是否规范?环境是否达标?试样是否够厚?排除测试误差后,再调查生产过程:工艺参数是否稳定?设备有无异常?模具温度是否均匀?最后追溯原材料:是否更换批次?来料检验数据是否异常?通过这种结构化的排查,才能找到根本原因,而不是仅仅调整工艺参数去“凑”硬度。
系统性硬度控制关键点总结
| 控制阶段 | 核心控制活动 | 监控指标与记录 | 目标与输出 |
|---|---|---|---|
| 来料控制 | 供应商管理;关键原材料性能检验;批次可追溯性。 | 基础胶门尼粘度;油品黏度与挥发份;填充剂水分与细度。 | 确保输入材料的质量稳定,从源头减少波动。 |
| 生产过程控制 | 工艺参数标准化与监控;设备定期维护;再生料比例控制。 | 熔体温度/模温实际值;注射/保压曲线;产品重量SPC图。 | 确保生产过程稳定受控,减少批次内与批次间变异。 |
| 实验室测试控制 | 测试方法标准化;仪器定期校准;人员培训与比对。 | 硬度计校准记录;测试环境温湿度记录;人员比对分析报告。 | 确保测试数据准确、可靠、可比,真实反映产品特性。 |
| 异常处理与改进 | 硬度偏差的快速反应机制;根本原因分析(如5Why,鱼骨图)。 | 异常处理报告;纠正与预防措施报告(CAPA);经验教训库。 | 快速解决问题,防止复发,并形成组织知识持续改进。 |
结论
TPE弹性体胶料的硬度不准,是一个由多变量、多环节交织而成的系统性问题。它像一面镜子,映照出从原材料管理、配方执行、过程工艺、设备状态到最终测试的全流程控制水平。硬度值的波动,很少是单一原因造成的,往往是几个因素叠加、放大后的结果。因此,解决硬度不准的难题,需要摒弃“线性思维”和“经验主义”的简单调整,转而建立一种“系统思维”和“数据驱动”的控制策略。
从实践角度看,最有效的起点是标准化,特别是测试方法的标准化。只有确保测量系统是准确可靠的,我们获得的数据才有分析的价值。在此基础上,通过对生产全过程的关键输入变量和过程参数进行识别、监控和稳定化,才能逐步将硬度这一关键特性纳入受控状态。同时,必须深刻理解并尊重TPE作为高分子材料的特性,如温度敏感性、时效性等,并在标准和规范中予以体现。
追求硬度准确性的过程,本质上是一场对抗变异、追求一致性的精益之旅。它要求工程师不仅具备材料科学的知识,还要有工艺工程的严谨和质量管理的系统视角。当硬度计上的读数稳定地落在目标窗口之内时,它所代表的不仅仅是一个合格的产品,更是一个成熟、可靠、值得信赖的生产体系。

相关问答
问:我们使用同一批TPE粒料生产,但早上开机的前几模产品硬度总是不稳定,时高时低,是什么原因?
这通常与生产初始阶段的工艺系统未达到热平衡和稳定状态有关。原因可能包括:1. 机器预热不充分,料筒前端、喷嘴及模具温度未达到设定稳定值,特别是模具温度,需要较长时间才能均匀。2. 螺杆前端熔体存量不稳定,初始几模的熔体背压和塑化质量不均。3. 如果使用了再生料,可能在料斗中与新料混合不均。解决方案:制定严格的开机预热程序,确保足够的预热时间(特别是模具);设置“洗机”或“对空注射”程序,在正式生产前排出不稳定熔体;前几模产品单独存放,不作为合格品,待工艺稳定(如产品重量连续稳定)后再开始取样检验。
问:如何快速判断硬度不准是材料问题还是工艺问题?
可以进行一个简单的“过程能力”排查测试。取同一批有硬度问题的TPE粒料,在另一台状态已知良好的注塑机上,使用一个简单的标准测试模具(如哑铃样条模具),严格按照该材料的推荐工艺参数进行注塑。将成型后的样条在标准条件下状态调节后测试硬度。如果此时硬度合格且稳定,则问题很可能出在您原有生产线的工艺或模具上。如果硬度依然不合格或不稳定,则需高度怀疑是这批TPE粒料本身存在质量问题,应联系供应商并提供测试数据。
问:对于需要精确控制硬度的医用或汽车密封件,在配方和工艺上有什么特别要注意的?
对于高要求的应用,控制需升级:1. 材料方面:选择批次稳定性极高的高端牌号,与供应商签订更严苛的质量协议。避免使用再生料。可要求供应商提供每批的详细物性数据(包括流变曲线)。2. 工艺方面:必须使用模温机精确控制模具温度,波动控制在±1°C内。考虑使用液态硅橡胶(LSR)类似的计量注射系统,提高计量精度。采用阀浇口控制保压。3. 过程监控:实施100%在线重量检测(重量与密度、尺寸强相关,间接反映硬度趋势),并结合SPC进行实时预警。4. 后处理与测试:规定更长的状态调节时间(如72小时)以消除时效影响,测试环境严格控制。
问:我们测试的硬度值总是比供应商提供的标准数据表上的硬度高(或低)3-5个邵A,这正常吗?如何与供应商沟通?
存在一定差异是常见的,但±3-5个邵A的偏差需要关注。首先,请确保您的测试条件与供应商的测试条件完全一致:测试标准(ASTM, ISO)、试样厚度(是否为标准样条)、状态调节时间、测试温度、硬度计型号和校准状态。很多时候差异源于测试条件。在确认自身测试无误后,与供应商沟通时应提供您的详细测试报告,包括测试条件、原始数据。同时,可以请供应商提供该批次物料的COA(质量检验报告)及他们内部的测试数据。供应商的标准数据表通常是典型值或中值,并非每一批的保证值,采购时应以双方协定的规格值为准。
问:硬度计需要多久校准一次?日常使用中如何简单验证其是否准确?
根据使用频率和质量体系要求,一般建议每季度或每月校准一次。校准必须送至有资质的计量机构,或使用经上级计量机构检定过的标准硬度块进行。日常快速验证的方法是:每天使用前,用公司内部统一保管的、状态良好的“参考标准块”在硬度计上测试几次。这个参考标准块应硬度值稳定,且与日常测试范围接近。记录每次测试值,观察其是否在标准块标定值的允差范围内,且数据是否重复稳定。这可以快速发现硬度计的突发性失准或严重漂移。参考标准块本身也需要定期(如每年)外送检定。
问:对于非常薄的TPE制品(如厚度小于1mm的薄膜),如何准确评估其硬度?
邵氏硬度计对薄制品的测试是不准确且不符合标准要求的,因为压针会受到底部支撑面的严重影响。对于薄制品,评估其软硬度通常采用以下几种方法:1. 弯曲模量测试:通过拉伸试验机测试其弹性模量,这是一个更基本的力学性能参数。2. 国际橡胶硬度(IRHD)的微球测试法:有专门用于薄试样的微型测试。3. 感官评价:与已知硬度的标准样品进行手感对比,但这主观性强。最科学的方法是为该产品专门制作测试样条,即在生产该薄膜的相同工艺条件下,制作一块厚度超过6mm的平板,在此平板上进行标准硬度测试,以此数据代表该批次材料的硬度。
问:环境温度对硬度测试影响到底有多大?有没有大概的系数?
环境影响非常显著,TPE的硬度温度系数通常在每摄氏度0.3-0.8 Shore A之间,具体数值取决于TPE的配方(特别是橡胶相的种类和油的含量)。例如,一个硬度为70 Shore A的TPE,在15°C环境下测试可能达到74 Shore A,而在35°C环境下测试可能只有66 Shore A,波动范围可达8个邵A以上。这就是为什么必须在标准温度(23°C)下进行状态调节和测试,否则数据毫无可比性。对于某些高要求的应用,甚至需要在恒温恒湿实验室中操作。
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