如何选择合适的聚氨酯硬度?

来原:江门广伟聚氨酯橡胶制品厂

第一步:了解硬度标尺

聚氨酯最常用的硬度标尺是邵氏A(Shore A) 和 邵氏D(Shore D)

  • 邵氏A(Shore A): 用于测量软质到中等硬度的弹性体。范围通常从0(极软)到100(极硬,类似汽车轮胎手感)。

  • 邵氏D(Shore D): 用于测量硬质塑料和硬质弹性体。范围从0(相当于邵A90左右)到100(类似硬塑料瓶盖)。

简单换算(非精确): 邵A 90 ≈ 邵D 40;邵A 98 ≈ 邵D 60。当硬度超过邵A 90时,通常开始用邵D标尺来描述。


第二步:明确核心性能要求

问自己以下几个问题,答案会直接指向大致的硬度范围:

  1. 主要功能是承载还是缓冲?

    • 高负载/高压力:需要更高的硬度(如邵A 85-95,邵D 50-70)来防止过度变形和压溃。例如:重型脚轮、齿轮、重型设备衬板。

    • 缓冲/减震:需要中等或较低硬度(如邵A 60-85)来提供柔软的弹性变形,吸收冲击能量。例如:减震垫、缓冲块、锤子手柄包胶。

  2. 需要多大的弹性变形和回复?

    • 硬度越低,变形越大,回弹感更“柔软”。

    • 硬度越高,变形越小,感觉更“刚性”。

    • 例如:传送带需要一定的硬度(邵A 80-90)来保证形状稳定性,而密封条则需要较软的硬度(邵A 50-70)来填充缝隙。

  3. 耐磨需求有多高?

    • 通常,在相同条件下,硬度越高,耐磨性越好。

    • 但对于有冲击的磨损工况(如矿岩筛分),过硬的材料可能因缺乏韧性而脆性脱落,此时需要选择韧性好的中高硬度(如邵A 85-98) 材料,而非一味追求最高硬度。

  4. 工作环境如何?

    • 高温:聚氨酯在高温下会变软,因此如果在高温环境下使用,需要选择比常温使用更高一个等级的硬度。

    • 低温:聚氨酯在低温下会变硬变脆,如果需要低温柔韧性,则需要选择低温性能好的特殊牌号,而不是单纯调整硬度。


第三步:参考常见应用场景的硬度选择

这是一个非常实用的快速参考指南:

硬度范围 (邵氏A) 手感类比 典型应用场景
50A-70A 软橡胶耳塞、瑜伽垫 高弹性、高缓冲密封件:O型圈、气动密封、防水密封条、软质缓冲垫、键盘包胶。
75A-85A 鞋底、门封条 通用、平衡车轮/脚轮(手推车、家具轮)、传送带、普通耐磨衬板、鞋底、工具手柄包胶。这是最常用的范围。
90A-95A 汽车轮胎面、购物车车轮 高耐磨、高承载重型脚轮、链轮、齿轮、筛板、溜槽衬里、农业机械耐磨部件。
55D-70D 硬塑料、滑轮 极高耐磨和刚性:工业滑轮、金属成型衬垫、高强度齿轮、粉碎机部件。开始进入“塑料”领域。
70D+ 硬质塑料瓶盖 结构性部件:更像工程塑料,用于需要极高刚性和尺寸稳定性的场合,如外壳、框架等。

第四步:考虑工艺与形状的影响

  • 厚度与形状:对于大型、厚重的制品,即使硬度较低,整体也会感觉非常“硬”,因为变形需要更大的力。反之,薄壁或细长条的制品,即使硬度高,也容易弯曲。

  • 工艺类型

    • 浇注型聚氨酯(CPU):硬度范围最宽,可从邵A 10到邵D 85,性能可调性最强,适合大型、重型制品。

    • 热塑性聚氨酯(TPU):通常以粒料形式提供,硬度范围约为邵A 60到邵D 80,适合注塑、挤出等快速成型工艺。