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TPE硬度测试方法:邵氏A、邵氏D、ASKER C有什么区别?

  • 时间:2026-07-20 17:44:09
  • 来源:立恩实业
  • 作者:TPE

做TPE这行,硬度是每批料COA上必报的一项,但也是最容易被客户和供应商扯皮的一项。邵氏A、邵氏D、Asker C三个标尺,加上日系厂爱用的JIS K 6253、美系ASTM D2240、国标GB/T 531,同一个TPE料在不同标尺下能差出十几个点。更麻烦的是TPE家族从0A超软果冻料到80D硬料全覆盖,单靠Shore A一表打天下根本不够——软料压针陷太深数值飘,硬料压不进区分度差。这篇把三种硬度计的构造差异、量程分工、测试实务、TPE场景选型一次讲透,看完你至少能跟客户解释清楚为什么他那边测的Shore A 55到你手上变A 58,不是你料变了是他机子该校准了。

一、为什么TPE要分三种硬度计

TPE的硬度跨度是弹性体里最宽的之一:SEBS基超软料能到Shore 00 30(比橡皮泥略硬),常规包胶料40-70A,硬TPE(高PP占比或TPU共混)能到80-90A甚至50-70D,TPV一般35-90A,TPU直接60A-74D全覆盖。单一邵氏A表的标称量程是0-100A,但实际可用窗口只有10A-90A——

<10A时压针太容易陷进软胶,读数抖动±5点起步,没意义;

>90A时压针压不进,针尖在表面打滑,A表示值区分度崩,这时候要切Shore D。

所以行业里实际分工是:超软段(0-40A)用Shore A或Asker C(日系)或Shore 00;中软-中硬(40-95A)Shore A主场;硬段(80A-70D)切Shore D。三种表不是随便选的,是TPE硬度跨度逼出来的。

二、三种硬度计的构造差异(根子在这)

很多人以为邵氏A和D只是标度不同,其实压针形状、弹簧力曲线、压入深度全都不一样。ASTM D2240和ISO 7619-1是现行主流标准,JIS K 6253对应日系(Asker就出自JIS体系)。

项目 邵氏A(Shore A) 邵氏D(Shore D) Asker C
压针形状 钝圆锥,顶端Φ0.79mm 尖锐圆锥,30°锥角,顶端Φ0.1mm 圆头柱,Φ2.38mm
弹簧力(满刻度100时) 8.06N(约822g) 44.5N(约4.54kg) 约4.4N(约450g)
压入深度-示值关系 0.025mm/A点(满压入2.5mm=100A) 0.15mm/D点(满压入2.5mm=100D,但锥角陡) 0.075mm/C点(满压入7.5mm=100C)
标准量程 10A-90A(有效窗口) 30D-90D(有效窗口) 10C-90C(有效窗口)
对应标准 ASTM D2240 Type A / ISO 7619-1 / GB/T 531.1 ASTM D2240 Type D / ISO 7619-1 / GB/T 531.1 JIS K 6253 Type C / Asker标准
典型用材 橡胶、软TPE、TPV、EPDM 硬塑料、硬TPE、TPU、PC/ABS 软胶、海绵橡胶、超软TPE、发泡

重点看压针——Shore A的压针是Φ0.79mm钝头圆锥,压软料时陷进去靠材料回弹托住;Shore D是尖锥Φ0.1mm,30°角,压硬料才吃得进;Asker C是Φ2.38mm的圆头柱,压软料时接触面积大、压陷深(满刻度7.5mm vs A的2.5mm),所以超软料(<20A)用Asker C比Shore A稳,抖动小。

弹簧力差异也关键:D表满刻度44.5N是A表8.06N的5.5倍,所以D表压硬料时不会像A表那样”压不动”。Asker C的弹簧力比A表还小一半,专门伺候超软料。

三、三种标尺在TPE上的量程分工

按TPE的硬度区间对号入座:

TPE类型 硬度区间 推荐标尺 备注
超软SEBS(果冻料、0A级) Shore 00 30-80 / Shore A 0-20 Shore 00 或 Asker C A表测0-20A抖动大
软包胶(牙刷柄、剃须刀) Shore A 30-60 Shore A(主)/ Asker C(日系) A表标准配置
中硬TPE(工具手柄、脚垫) Shore A 60-90 Shore A(<90A)/ Shore D(>90A切) 90A是A表上限阈值
硬TPE(高PP/TPU共混) Shore D 30-70 Shore D A表压不进
TPU Shore A 60-80 / Shore D 40-74 A表(软段)D表(硬段) 70A-90A重叠区可双报
TPV Shore A 35-90 Shore A 密封条全A表

重叠区是扯皮高发带:Shore A 90 约等于 Shore D 40,Shore A 80 约等于 Shore D 30。但这个”约等于”不是线性换算,ASTM D2240给过一个近似对照表,但标准里自己也写”only approximate”。TPE因为是黏弹性材料(不是纯弹性),压针压进去有时间依赖性(蠕变),换算误差能到±5D点。

举个实测例子:同一款SEBS基TPE,星型G1651+PP(K8303)+油(SEBS:油=1:0.8),实测——

Shore A(新校准表):52A、53A、51A,平均52A

Shore D(同料裁块):28D、29D、27D,平均28D

Asker C(日系Asker表):48C、50C、49C,平均49C

按ASTM近似公式A→D:D≈0.1×(A-50)的变种,52A≈30D,实测28D接近;A→C没有标准公式,日系厂一般C≈A-3到A-5(软段)。所以不同标尺不能互换当精确值用,合同和技术协议里必须写明标尺+标准+压针校准状态,否则供需两边各拿各的表测,差3-5点都算正常。

四、测试实务:TPE测硬度比橡胶更挑条件

TPE是热塑性弹性体,黏弹性比硫化橡胶明显,对温度、加压时间、试样厚度、压针磨损都更敏感。ASTM D2240和ISO 7619-1的规定是底线,TPE要加几条自己的规矩。

1. 试样厚度

标准规定试样厚度≥6mm,不足可以叠层但层间不能夹气泡。TPE软料(<40A)建议叠到8-10mm,因为压针陷得深,厚度不够压到硬底座数值会偏高(偏硬)。我见过最离谱的:客户拿A表测2mm厚的TPE片,报65A,叠到3层8mm重测是58A——差7点。

实操:TPE常规料裁3-4层叠加到≥8mm,超软料(<20A)叠到10-12mm。每层之间用一点点水或无纺布隔开防粘,但别用甘油(会渗进TPE表面改变表层硬度)。

2. 读数时间

ASTM规定压针接触后1秒读一次(瞬时),15秒再读一次(蠕变值)。TPE的蠕变比硫化橡胶明显,软料15秒后能掉2-4A点。所以报值必须注明是”瞬时”还是”15秒”,否则供需两边一个读瞬时一个读15秒,又差几点。

行业惯例:COA上报瞬时值(1秒),但日系客户常要15秒值(JIS K 6253里偏后者)。签协议前问清。

3. 温度

TPE对温度极敏感,SEBS基TPE每降10℃,硬度大约升2-4A(软料更敏感,超软料能到5A)。标准实验室是23±2℃、湿度50±10%。但车间现场冬天15℃夏天30℃很常见,同一料冬夏测能差5-8A。

对策:COA值必须是23℃实验室值,现场快速比对可以用”温度修正”——但只建议内部用,对外报值别拿现场值当COA值。客户投诉”硬度偏高”,第一反应问他是几度测的。

TPU

4. 压针校准与磨损

邵氏表的压针是消耗品。A表压针Φ0.79mm钝头,测TPE软料几千次后就磨圆了,示值会系统性偏低(压针变钝→压陷更深→示值偏小,比如真值55A测成52A)。D表尖锥更娇贵,撞到硬物(比如TPE里混了玻纤或金属屑)直接废。

校准周期:实验室用表每月用标准硬度块(A表用40A/60A/80A三块,D表用30D/50D/70D)校一次;产线巡检表每季度校一次。标准硬度块要可追溯NIST或PTB,别买三无块。

Asker C表日系厂用得多,校准块JIS体系有专门C标尺块(20C/50C/80C),跟A表块不通用。

5. 夹持压力与表支架

手持表测TPE,人手施加的压力不均匀,示值能飘±3A。实验室和标准报值必须用硬度计支架(带砝码的那种,A表配1kg砝码总压重约1.25kg含表自重,D表配5kg砝码总重约5.5kg),让表靠砝码自由下落压试样,消除人手差异。

手持vs支架对比:同一TPE片,手持测三次52/55/50A,支架测三次53/53/52A——手持极差5A,支架极差1A。COA值必须支架测,手持只能产线快速比对。

6. TPE特有的”压陷恢复”

硫化橡胶压完针拔起来,压痕慢慢回弹但基本留个印。TPE(尤其SEBS基)回弹更快,拔针后3-5秒压痕基本消。但这带来一个问题:压针刚离开再压同一点,第二次示值会偏低1-2A(局部预压陷+温升)。所以同一点不能压两次,TPE片每个测点间距≥6mm。

五、三种标尺的换算参考(只能估不能当精确值)

ASTM D2240附录给了A↔D的近似公式,但标准原文写”these relationships are approximate and may not apply to all materials”。TPE因为黏弹性,误差更大。下面给的是行业常用近似,签技术协议别直接写换算公式,要写”以Shore A实测为准,D值仅参考”

Shore A 近似 Shore D 近似 Asker C(软段参考)
50A 约45-48C
60A 约55-58C
70A 约20D 约65-68C
80A 约30D
90A 约40D
95A 约48D
60D

注意:A→C没有国际标准换算(Asker是日系独立体系),上表C值是日系TPE厂(比如可乐丽、JSR供货给汽车内饰)的实测统计近似,软段C≈A-3~5,中硬段C≈A-5~8(因为C表弹簧力小,压同料陷更深示值偏低)。硬到80A以上C表不太用了,切A表或D表

还有一个坑:Shore 00(奥特氏)用于超软料(TPE 0A-35A、硅胶超软、发泡),压针是Φ2.36mm圆头,弹簧力更小(总压约1.1N),满刻度压陷6mm。0A-20A这段Shore A测不准(针陷太深触底),必须用00或Asker C。有些超软TPE供应商COA上报”Shore A 15″其实是00 40,偷换标尺——客户要超软料签协议时写明标尺,别光看数字。

六、不同标准体系对照

美系(ASTM D2240)、国际(ISO 7619-1)、国标(GB/T 531.1)、日系(JIS K 6253)四个体系,压针尺寸和弹簧力基本一致(都是邵氏体系),差异在执行细节:

ASTM D2240:美系主流,压针尺寸、砝码重、读数时间(1秒+15秒)规定最细,TPE出口美国按这个。

ISO 7619-1:跟ASTM基本对齐,欧洲客户按这个,差异可以忽略。

GB/T 531.1:等同采用ISO 7619-1,国内检测按这个,跟ASTM互通。

JIS K 6253:日系,除了邵氏A/D还纳入了Asker C、Asker A(类似邵氏A但弹簧力不同)、Asker D(类似邵氏D)。日系客户(汽车、电子)常要求Asker C报值,尤其超软TPE供货。

所以对美欧客户报Shore A/D(ASTM/ISO),对日系客户问清楚要不要Asker C,别自作主张把A值当C值报,日系厂验货用自己的Asker表复测,差5点以上算不良。

七、TPE硬度测试的六个常见扯皮点

干了十几年TPE技术对接,硬度扯皮能列一长串,下面六个最高频:

扯皮一:供需两边测的差3-5A算不良吗?

不算。ASTM D2240允许的室间再现性(reproducibility)对Shore A是±3A点(同一料不同实验室),室内重复性±1-2A。所以合同公差建议写±3A(软料±4A,超软±5A),写±1A的纯属不懂行,车间温湿度一飘就超。

扯皮二:客户用A表测我D表料(硬TPE/TPU)报”太软”

硬TPE到了85-90A,A表压针压不进区分度崩,客户拿A表打90A以上的料,示值会卡在95A-98A不动(压针触底),误以为料偏软。对策:>90A的硬TPE/TPU合同里写Shore D,别写A。硬料报A的唯一场景是客户强制要求,那要注明”A表>90A仅供参考”。

扯皮三:超软料(<20A)客户要A值,测出来抖动±6A

A表下限就这样,压针陷太深触底+软料局部不均匀,示值漂。对策:超软料改报Shore 00或Asker C,COA上写”Shore A 15(注:超软段A表精度±5,建议参考00值XX)”。敢这么写的供应商反而专业,硬报A 15±1的才是糊弄。

扯皮四:冬夏同料硬度差6A,客户投诉

SEBS基TPE温度系数约-0.2到-0.4A/℃(每降1℃硬度+A点),冬天车间10℃夏天30℃,差20℃就是4-8A。对策:COA值必须标”23℃实验室值”,现场比对允许±3A季节浮动。长期供货合同里把”季节浮动”写进公差条款,避免反复投诉。

扯皮五:手持测vs支架测差4A,哪个算数?

支架算数。手持人为误差±3A正常。产线巡检用手持没问题,但COA、客诉仲裁、第三方检测必须支架+砝码+标准块校准。

扯皮六:日系客户Asker C测的比我Shore A低5点,说我料软了

Asker C弹簧力比A小一半、压针圆头Φ2.38mm(A是Φ0.79mm钝锥),压同料C表陷更深,示值本来就比A低3-8点(软段差多,硬段差少)。给日系供货前先拿C表自测一批建基准,别拿A值直接减几当C值报。

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八、TPE硬度测试的操作SOP(实验室级)

给一套能直接落地的流程,COA值按这个出:

① 试样制备:TPE注塑或模压片,厚度≥8mm(软料≥10mm),表面平整无飞边,裁3-4层叠加也可但层间无气泡。每组至少3个试样。

② 环境:23±2℃,湿度50±10%,试样在标准环境放置≥3小时(软料建议4小时,消除加工热历史)。

③ 表校准:用标准硬度块(A表用40/60/80三块,D表用30/50/70,C表用20/50/80)校,偏差>1A点要调表或换压针。

④ 支架测试:表装支架,加对应砝码(A表总重约1.25kg,D表约5.5kg,C表按JIS约1kg)。试样放玻璃平台,表垂直对准,砝码自由下落。

⑤ 读数:压针接触试样瞬间起计时,1秒读瞬时值,15秒读蠕变值。COA报瞬时值,括号可注15秒值。

⑥ 测点布局:每试样至少5个测点,点距≥6mm,距边缘≥12mm。去掉最高最低,取剩余平均,保留整数(A/D/C都不报小数,行业惯例)。

⑦ 记录:表编号、校准日期、环境温度、试样厚度、瞬时值/15秒值、平均值、测试人。

产线快速比对可以简化:手持表、室温、3点平均、只报瞬时,但不能当COA值用,只能内部巡检验证

九、硬度与其他性能的关联(TPE选材时要用)

硬度不是孤立指标,TPE里硬度跟其他性能有大致的联动关系,选型时可以用来交叉验证:

硬度变化方向 伴随性能变化趋势(SEBS基TPE)
硬度↑(加PP/降油) 拉伸强度↑、耐磨↑、流动性↓、手感变韧、低温脆性↑
硬度↓(加白油/降PP) 手感变软Q、拉伸↓、流动性↑、低温更软、析出风险↑
从A切到D(高PP+TPU) 强度大涨、弹性掉、包PP仍粘但包PS/AS需MAH

所以客户说”要软一点但别掉强度”,纯降硬度(加油)会掉强度,正确做法是降PP占比+换低结晶PP+保油比——硬度掉5A,拉伸能稳住。硬度选材不是单一变量,是配方整体平衡。

还有个联动:TPE的压缩永久变形跟硬度正相关(同配方下硬料压缩变形小),所以密封条选TPV 70A比50A密封久,但手感硬。牙刷柄选50A比65A舒服但耐用性差——这都是硬度选型要权衡的。

十、相关问答

问:邵氏A和邵氏D的压针到底差在哪?为什么不能通用?

答:A表压针Φ0.79mm钝圆锥,弹簧满刻度力8.06N,压软胶(橡胶/TPE)设计;D表压针Φ0.1mm尖锥30°角,弹簧力44.5N(A的5.5倍),压硬塑料/硬TPE设计。同一块硬TPE(比如Shore D 50)拿A表打,压针压不进只能扎个印,示值卡在98A-99A(触底),区分度为零;同一块软TPE(Shore A 40)拿D表打,尖锥直接扎进太深,示值跳20D-30D但重复性差。所以软硬分表不是随意的,是压针+弹簧力匹配材料模量

问:TPE料Shore A 90是不是就该切D表了?

答:A表标称上限100A,但实际可用窗口到90A,90-95A还能用A表测(示值区分度开始掉),>95A强烈建议切D表。硬TPE/TPU如果常年在85-95A之间,可以A/D双报(合同写”Shore A 92 / Shore D 42″),方便不同客户对接。纯D表料(>50D)别拿A表测,没意义。

问:Asker C和Shore A哪个准?日系客户为什么要C?

答:都不是准不准的问题,是量程匹配。Asker C压针Φ2.38mm圆头、弹簧力约4.4N(A表的一半),压超软料(TPE 0-40A、硅胶、发泡)陷得更深、示值抖动小。Shore A在<20A段压针易触底、示值飘±5点;Asker C在0-50C段(对应A约5-55A)稳得多。日系汽车/电子厂长期用JIS体系,Asker C是他们的标准配置,供货日系就跟着走,别拿A值硬套。

问:同一TPE片我测52A客户测56A,谁错了?

答:大概率都没错,差4A在ASTM D2240的室间再现性(±3A)边缘,可能原因:①表校准状态不同(一方压针磨损);②温度不同(客户测时28℃你测时20℃,差8℃能差2-3A);③手持vs支架(手持偏高或偏低看手法);④试样厚度(客户可能单层4mm不够,示值偏高)。仲裁办法:双方寄样到同一家第三方(SGS、CTI、广电计量),用校准支架测23℃瞬时值,以这个为准。

问:超软TPE(果冻料、0-20A)怎么报硬度?

答:优先报Shore 00(奥特氏),其次Asker C,不建议报Shore A(除非客户强制)。Shore 00压针Φ2.36mm圆头、弹簧力约1.1N、满陷6mm,专门伺候超软料。COA上写”Shore 00 45(对应Shore A约12)”,括号里A值只能估,别当精确值。果冻料、超软安抚用品、医用超软导管这些0-20A段,行业默认00标尺。

问:硬度计的压针多久换一次?

答:看用量。实验室每天测几十次,A表压针3-6个月换(钝头磨圆后Φ0.79变Φ0.9+,示值系统性偏低);产线巡检表半年到一年换。D表尖锥娇贵,撞一次硬物(TPE里玻纤/金属屑、或者压到试样边缘硬底座)就可能废,建议每季报一次标准块,偏差>1.5A就换。Asker C圆头大一点耐造,但日系标准要求每6个月校准+必要时换针。标准硬度块本身也有寿命(NIST可追溯的块一般2-3年要复校),别光换针不换块。

问:TPE硬度能不能用洛氏(Rockwell)或球压痕(ISO 2039)代?

答:不推荐。洛氏(HRE/HRR)用于硬塑料(PP、ABS、PC),TPE软料压头陷太深,示值不稳;球压痕(H 358/30)用于热固性塑料多,TPE黏弹性导致保载读数和卸载读数差异大。TPE行业默认就是邵氏体系(A/D)+超软段00/Asker C,别另起炉灶,客户不认。

问:第三方检测报告 hardness 写着”Shore A 55 (ISO 7619-1)”,跟我ASTM D2240测的能互认吗?

答:能。ISO 7619-1跟ASTM D2240的压针尺寸、弹簧力、读数时间基本一致,两标准互通。差异在细节:ISO要求试样厚度6mm(可叠)、ASTM也是6mm;ISO读数瞬时定义”without shock”、ASTM明确1秒。实际操作中同料同表同温度下,ISO值和ASTM值差异<1A,可以忽略。但要注意日系JIS K 6253的Asker C不能跟ISO/ASTM互认,标尺不同。

问:TPE注塑件硬度比COA片材硬3-5A正常吗?

答:正常,三个原因:①注塑件冷却速率快,TPE分子链取向+PP相结晶度略高,局部偏硬;②注塑件壁厚如果<2mm,测的时候压针接近硬模芯影响(虽没到底但热传导+局部约束),示值偏高;③COA是模压片或注塑厚片(≥8mm)测的,本体软。对策:重要件(包胶粘结面)硬度要在” actual零件上测”+ ” COA厚片值”双报,合同里写清楚公差各归各。单纯拿零件测值去卡COA厚片值,是常见误解。

问:邵氏硬度计需要检定吗?周期多久?

答:需要。实验室用表属于”工作计量器具”,国内按JJG 205-2003《邵氏硬度计检定规程》走,检定周期一般1年(使用频繁的半年)。检定项目:压针尺寸、弹簧力曲线、指示器 linearity、标准块复测。产线上手持表可以不送检但要用标准块每季度自校,记录存档。客诉仲裁时如果对方拿出”表超期未检”这一点,你这边COA再漂亮也被动——所以表的管理(编号、校准日期、下次校准日、标准块批次)要建台账。

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