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1、材料的硬度实际上就是它的抗压 性。大多数用来测量硬度的器材， 都是在标准压针上施加一定的力， 根据产生的压痕深度，得出刻度盘 或数字显示器上的读数。高读数通 常对应高硬度(小的压痕)，低读数对应低硬度(大的压痕)。硬度低的 材料被称为“软”材料。我们还发 现硬度与可屈挠度（软的材料更容 易弯折）和缓冲性能（软的材料大 量压缩充当吸震器）有关。这些关 系使硬度成为对鞋底有双重作用的测量数据。重要的是，硬度读数有 时间相依性，压针在材料表面时间 越长，其读数倾向于减小，这是由 于兼具黏性和弹性的渐变作用。读 取读数的时间可以选择，要在供应 商和客户之间达成一致，并且要记 录在测试结果或者规范的旁边
2、。压痕的程度(以及由此产生的读数) 在很大程度上受压针的形状和施 加的力的影响。这类器材种类很广 泛，每种都是在特定的硬度范围内 使用的。硬质材料需要相当硬的 压针，要施加大的力，而软的材料 则需要较钝的压针和施加小的力。 用错测量器材会使读数都挤在范围 值的一端，之间没有合理的区别。 现在我们来检验常用的器材和方 法，找出他们的显著特征，这样使 用者就能够认出最适合的种类。邵氏硬度 邵氏硬度计量器(或称“硬度计”)在 聚合物和鞋类工业上应用很广泛， 操作简便容易。在许多压痕硬度测 量方法里都有对他们的描述，包括 ASTM D2240, ISO 868和SATRA TM205。他们依靠受弹簧力
3、作用的 压针，这个压针从测量器材的平面 底座的小洞射出2.5毫米。当压针在 0阻力下全部射出，测量仪的度数 为0。当阻力最大时，压针的2.5毫 米被全部推回与底座齐平，而底座端 正的立于试片表面，度数为100。在0 和100之间，度数与压针穿透深度 成线性关系。邵氏器材能以手持的方式操作，但 这需要更专业的技能，以免得出不 准确的读数，所以使用固定在测试 台的器材更好。这样能够为试片提 供一个受控的器材应用。但是，他 们确实要求至少6毫米均匀厚度的橡胶和塑料的硬度测量硬度是最简单而又最能描述聚合物特性的特征之一， 但是现有的多种测量标尺会导致混淆。MIKE GEORGE 解释这些可选的标尺。使
4、用硬度计测量材料的硬度STB 13_final layout.qxd:Chinese pub 9/8/10 16:08 Page 16试片，表面和底面平行，平坦，光 滑。不然，试片表面和器材底座之 间会形成空隙，进而导致测量错 误。硬度测量最难的部分是通常要 从复杂的模制形状中裁取合格的测 试试片，但这是要取得可靠读数所 必须的。在鞋类方面的应用，主要的邵氏硬 度计是“邵氏A型”，适用于有弹 性的，高密分子聚合物，包括大多 数的鞋底化合物。邵氏A型硬度计 有一个平头锥形压针。这个压针的直径大约为1.3毫米，锥锋的平头针 尖直径为0.8毫米，锥角为35度（图 示1）。压针弹簧在读数为100时的
5、压力为8.05牛顿。“邵氏D型” 硬度计更适用于硬的塑 料例如用作足球鞋底和女士鞋跟 天皮的材料。它的压针直径也是1.3 毫米左右，但它的30度锥角一直延 伸到顶圆半径为0.1毫米的针尖（图 示2)。在读数为100的时候，压针后 的弹簧压力为44.45牛顿(10磅力)， 足以压入硬质塑料而不会受到徒手 操作的影响。还有邵氏B型和C型硬 度计，但它们都不被考虑用在鞋类 测试上(邵氏B型硬度计是D型压针 配以A型弹簧，而邵氏C型硬度计 是A型压针配以D型弹簧)。有时候 客户错误地要求我们使用邵氏C型 硬度计，实际上他们是想要奥斯卡 C型硬度计，这是一个完全不同的 标尺(见下文)。考虑到压针的形状
6、和弹簧力就应该能够清楚地确定实 际上要用哪种硬度计了。柔软的发泡材料只能经得起弹簧力 低的钝压针，而“邵氏OO型”(图示3) 被发现在很多情况下都适用。这种 硬度计有一个半球形顶端，直径为 2.4毫米的压针，在读数为100的时 候，弹簧力仅为1.111牛顿。作为替 代的选择，适用于像EVA中底的柔 软材料的标尺，即上文提到的被称 为“奥斯卡C型”的硬度计也越来 越应用广泛。这种硬度计几乎与在 最近更新的ASTM D2240标准中出 线的“邵氏E型”硬度计相同。奥 斯卡C型和邵氏E型硬度计在直径4. 5毫米的针杆上有一个直径5毫米的 球(图示4)。邵氏E型硬度计的弹簧 力在读数100的时候为8.
7、05牛顿，与 邵氏A型相同。奥斯卡C型硬度计 的弹簧力低4个百分比，这似乎是它与邵氏E型硬度计的唯一不同之 处。国际橡胶硬度 国际橡胶硬度系统（IRHD）指的 是ISO 48, SATRA TM206和ASTM D1415的方法，在多种工作中仍然 被优先选择。它甚至被一些邵氏方 法认为是用来作为仲裁或解决争端 的最好方法。IRHD硬度计比邵氏 硬度计更复杂，但也是100为最大 读数，而且读数的数字体现与邵氏图示1：邵氏A型压针图示2：邵氏D型压针图示3：邵氏OO型压针图示4：奥斯卡C型 / 邵氏E型压针图示5：IRHD普通压针图示6：IRHD低压针Figure 7: 图示7：IRHD高压针ST
8、B 13_final layout.qxd:Chinese pub 9/8/10 16:08 Page 17A度很相似(表格1)。IRHD硬度计 的优点是他们能够有效地将计量 器“归零”(实际上，是调到100 的)。这样做是为了减少试片表面微小 缺陷导致的错误，只需要施加0.3 牛顿的微小弹簧力即可归零。然 后再施加5.4牛顿来获得硬度读 数。普通IRHD硬度计有一个2.5 毫米直径的球形压针(图示5)，与 邵氏压针明显不同，因为它直到 测试的时候才会缩回仪器底座， 尽管它可以通过向上推回底座使 它露出来。这个测试也有低硬度 的版本，球形压针的直径为5毫米 (图示6)，高硬度测试的球形压针直径
9、为1毫米（图示7）。这些硬 度 计 分 别 适 用 于 硬 度 低 于 35IRHD和高于85IRHD的材料。按压时间 除了要指出所用的硬度计，重要 的是要记录获取每个读数按压的 时间(以秒为单位)，因为这对测 试结果有显著的影响。同样地， 测试规范也需也必须给出时间， 以便测试员直到如何操作。图示8 显示样品材料的硬度和时间的关 系。邵氏硬度计的常用标准时间 是1秒，3秒和15秒。IRHD系统例 外，它总是要按压30秒（在5秒钟 内将计量器归零后)，因此，就不 需要特别注明。图示9总结了不同硬度标尺对于软 材料和硬材料的应用。建议换算IRHD硬度使用的各种硬度标尺（NB,邵氏D型，E型，OO
10、型和奥斯 卡C型显示对应建议范围的度数 这些范围有误差，仅供参考）SATRA提供文章中提到的所有 硬度计的测试服务。我们一般采 用IRHD硬度测量法，除了特别 注明。如需了解更多关于橡胶和 塑料的硬度测量， 请联系Mike George (footwearsatra.co.uk) This article was first published in English in SATRA Bulletin Ref: 1090材材料料硬硬度度硬硬度度I IR RH HD D邵邵氏氏A A型型3 30 0秒秒3 3秒秒PVC7473TR7164树脂橡胶9394硫化橡胶7469PU5056EVA4852
11、表格1：样品的IRHD硬度和邵氏 A型硬度对照图示8：硬度度数比对测量时间图示9：硬度刻度的稳定性邵邵氏氏A A型型I IR RH HD D普普通通型型IRHD低型邵邵氏氏O OO O型型度度奥奥斯斯卡卡C C型型 / / 邵邵氏氏C C型型I IR RH HD D高高型型邵邵氏氏D D型型0102030405060708090100 软软硬硬013715 Measurement time (seconds)616059585756555453硬硬度度度度数数（邵邵氏氏A度度）IRHD样品材料：PU30度邵氏D型80度邵氏OO型70度奥斯卡C型 / 邵氏C型STB 13_final layout.qxd:Chinese pub 9/8/10 16:08 Page 18
