TPR材料硬度分哪几种？

TPR(Thermoplastic Rubber)材料作为一种兼具橡胶弹性与塑料热塑性的新型高分子材料，在众多工业领域得到了广泛应用。其硬度是衡量材料性能的重要指标之一，不同的硬度范围适用于不同的应用场景。本文将深入探讨TPR材料硬度的分类方法、常见硬度范围、影响硬度的因素以及不同硬度TPR材料的应用领域，旨在为相关行业从业者提供全面、专业的参考，助力合理选用TPR材料，推动TPR材料在各领域的创新应用与发展。

一、引言

在现代工业生产中，材料的选择至关重要，而材料的硬度往往是决定其能否满足特定应用需求的关键因素之一。TPR材料凭借其独特的性能优势，如良好的弹性、柔韧性、加工性能和可回收性等，在汽车、电子、医疗、玩具、鞋材等众多领域展现出巨大的应用潜力。TPR材料的硬度范围广泛，从极软到较硬都有覆盖，能够满足不同产品对硬度的多样化需求。了解TPR材料硬度的分类及其特点，对于产品设计师和工程师来说，是进行材料选型和产品开发的基础。

二、TPR材料硬度的表示方法

在衡量TPR材料硬度时，常用的硬度表示方法有邵氏硬度（Shore Hardness），它又分为邵氏A硬度（Shore A）和邵氏D硬度（Shore D）。

（一）邵氏A硬度

邵氏A硬度适用于测量较软的弹性材料，如橡胶、软质塑料等。其测量原理是将一个特定形状和尺寸的压针，在规定的试验力作用下垂直压入试样表面，保持一定时间后，测量压针压入试样的深度，并根据压入深度与硬度的对应关系来确定材料的硬度值。邵氏A硬度的测量范围通常在0 – 100HA之间，数值越小，表示材料越软；数值越大，表示材料越硬。

（二）邵氏D硬度

邵氏D硬度则主要用于测量较硬的弹性材料或塑料。与邵氏A硬度测量方法类似，但使用的压针形状和尺寸以及试验力有所不同。邵氏D硬度的测量范围一般在0 – 100HD之间，同样，数值越小材料越软，数值越大材料越硬。在实际应用中，当TPR材料的硬度超过邵氏A硬度测量范围的上限时（通常约为90HA），就会采用邵氏D硬度进行测量。

三、TPR材料硬度的常见分类

根据邵氏硬度值，TPR材料的硬度大致可以分为以下几个常见范围：

（一）超软TPR材料（硬度范围：0 – 20HA）

性能特点

超软TPR材料具有极其柔软的质地，手感类似果冻或凝胶。它具有极高的柔韧性和弹性，能够在极小的外力作用下发生较大的变形，并且在去除外力后能迅速恢复原状。这种材料通常具有较好的触感和亲肤性，给人以舒适的使用体验。

应用领域

成人用品：由于其柔软、舒适的特性，超软TPR材料在成人用品制造领域得到广泛应用，能够提供逼真的触感和良好的使用感受。

医疗康复辅助器具：在医疗康复领域，超软TPR材料可用于制作一些辅助器具，如康复护具、假肢衬垫等。其柔软性能可以减少对患者皮肤的压迫和摩擦，提高患者的舒适度。

婴儿用品：部分婴儿用品，如婴儿奶嘴、安抚奶嘴等，也会采用超软TPR材料制作，以确保产品的安全性和柔软性，避免对婴儿娇嫩的口腔和皮肤造成伤害。

（二）软质TPR材料（硬度范围：20 – 50HA）

性能特点

软质TPR材料具有较好的柔韧性和弹性，手感柔软且富有弹性。它能够在一定程度上承受外力作用而不发生破裂，同时具有一定的回弹性能。这种材料的耐磨性和耐老化性也相对较好，能够在正常使用条件下保持较长时间的性能稳定。

应用领域

玩具：软质TPR材料是玩具制造行业的常用材料之一。它可以制作出各种形状和颜色的软质玩具，如毛绒玩具的填充部件、挤压玩具、弹力球等，为儿童提供安全、有趣的玩耍体验。

鞋材：在鞋材领域，软质TPR材料常用于制作鞋底、鞋垫等部件。其柔软的质地能够提供良好的缓冲性能，减轻行走时对脚部的压力，提高穿着的舒适度。

手柄握把：各种工具、文具、日用品的手柄握把部分也经常采用软质TPR材料。它能够增加握持的舒适度，减少手部疲劳，同时具有一定的防滑性能，提高使用的安全性。

（三）中等硬度TPR材料（硬度范围：50 – 80HA）

性能特点

中等硬度TPR材料在柔韧性和刚性之间取得了较好的平衡。它既具有一定的弹性，能够适应一定的变形，又具备足够的强度和刚性，能够承受一定的外力而不发生明显的变形。这种材料的加工性能良好，易于成型加工成各种形状的产品。

应用领域

汽车内饰：在汽车制造中，中等硬度TPR材料可用于制作汽车内饰件，如方向盘套、座椅扶手、门板装饰条等。它能够提供舒适的触感和良好的外观质感，同时满足汽车内饰对强度和耐久性的要求。

电子电器外壳：部分电子电器产品的外壳会采用中等硬度TPR材料。它具有一定的抗冲击性能，能够保护内部的电子元件免受外界碰撞的损害，同时外观可以制成各种颜色和纹理，满足产品的个性化设计需求。

运动器材配件：在运动器材领域，中等硬度TPR材料可用于制作一些配件，如健身器材的把手、护具的支撑部件等。它能够提供合适的支撑和缓冲性能，提高运动的安全性和舒适性。

（四）硬质TPR材料（硬度范围：80 – 95HA及以上，部分采用邵氏D硬度表示）

性能特点

硬质TPR材料具有较高的硬度和刚性，接近或达到一些塑料的硬度水平。它具有较好的尺寸稳定性和耐磨性，能够在承受较大外力作用时保持形状不变。与软质TPR材料相比，其弹性相对较差。

应用领域

工业零部件：硬质TPR材料可用于制造一些工业零部件，如齿轮、轴承、密封件等。其高硬度和耐磨性能够满足工业设备对零部件性能的要求，同时热塑性的特点便于加工和成型。

汽车外饰件：在汽车外饰方面，硬质TPR材料可用于制作一些对硬度要求较高的部件，如保险杠装饰条、车身饰条等。它能够提供良好的外观效果和一定的抗冲击性能。

工具手柄加强部件：一些工具的手柄部分会采用硬质TPR材料作为加强部件，以提高手柄的强度和耐用性，同时保持手柄的整体外观和一定的握持舒适度。

四、影响TPR材料硬度的因素

TPR材料的硬度并非固定不变，它受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：

（一）原材料组成

橡胶相与塑料相的比例

TPR材料通常由橡胶相和塑料相组成。橡胶相赋予材料弹性，而塑料相则提供强度和刚性。橡胶相含量越高，材料的硬度越低，弹性越好；塑料相含量越高，材料的硬度越高，刚性越强。在基于苯乙烯 – 丁二烯 – 苯乙烯嵌段共聚物（SBS）的TPR材料中，增加SBS中橡胶段的比例，材料的硬度会降低；而增加塑料段的比例，硬度则会升高。

添加剂的使用

在TPR材料的生产过程中，常常会添加各种添加剂来改善材料的性能，这些添加剂也会对硬度产生影响。填充剂的添加可以增加材料的硬度和强度，常见的填充剂有碳酸钙、滑石粉等。随着填充剂添加量的增加，材料的硬度会逐渐提高。而增塑剂的作用则是降低材料的硬度，提高材料的柔韧性。增塑剂能够插入到聚合物分子链之间，减弱分子链之间的相互作用力，使材料更容易变形。

（二）加工工艺

注塑温度

在注塑成型过程中，注塑温度对TPR材料的硬度有一定影响。较高的注塑温度会使材料在模具中流动更加容易，分子链的活动能力增强，可能导致材料的结晶度或分子链的排列发生变化，从而使硬度略有降低。相反，较低的注塑温度可能会使材料的流动性变差，但可能会在一定程度上提高材料的硬度。注塑温度的选择需要综合考虑材料的流动性、成型质量以及产品性能等多方面因素，不能仅仅为了调整硬度而过度偏离最佳注塑温度范围。

注塑压力

注塑压力也会影响TPR材料的硬度。较高的注塑压力能够使材料在模具中更加紧密地填充，减少材料内部的孔隙和缺陷，使分子链之间的排列更加紧密，从而提高材料的硬度。但过高的注塑压力可能会导致产品出现飞边、变形等缺陷，因此需要在保证产品质量的前提下合理调整注塑压力。

冷却速度

冷却速度对TPR材料的硬度和结晶行为有重要影响。较快的冷却速度可以使材料迅速固化，限制分子链的运动和重排，可能导致材料的结晶度降低，从而使硬度略有降低。而较慢的冷却速度则有利于分子链的充分排列和结晶，可能会提高材料的硬度。但在实际生产中，冷却速度的选择还需要考虑生产效率和产品变形等因素。

（三）后处理工艺

一些后处理工艺，如退火处理，也会对TPR材料的硬度产生影响。退火处理是在一定温度下对材料进行加热并保持一段时间，然后缓慢冷却的过程。通过退火处理，可以消除材料内部的残余应力，使分子链得到更充分的松弛和重排，从而改变材料的硬度和性能。适当的退火处理可能会使材料的硬度更加均匀，性能更加稳定。

五、不同硬度TPR材料的应用案例分析

（一）超软TPR材料在成人用品中的应用

在成人用品制造中，对材料的柔软度、舒适度和安全性要求极高。超软TPR材料凭借其极其柔软的质地和良好的弹性，能够完美地模拟人体皮肤的触感，为用户提供逼真、舒适的使用体验。该材料无毒、无味，符合相关的卫生安全标准，能够保障用户的健康。某知名成人用品品牌采用超软TPR材料制作的高仿真情趣用品，其硬度仅为10HA左右，触感柔软细腻，深受消费者喜爱。在生产过程中，通过精确控制原材料的配方和加工工艺，确保了产品硬度的稳定性和一致性，同时对产品进行了严格的质量检测，包括硬度测试、拉伸强度测试、耐磨性测试等，以保证产品的高品质。

（二）软质TPR材料在鞋材中的应用

以运动鞋为例，鞋底和鞋垫的舒适度直接影响着穿着者的运动体验和脚部健康。软质TPR材料常被用于制作运动鞋的鞋底和鞋垫。某运动品牌的一款休闲运动鞋，其鞋底采用硬度为35HA的软质TPR材料。这种硬度的鞋底既能够提供良好的缓冲性能，减轻运动时对脚部的冲击力，又具有一定的弹性和支撑性，使穿着者在行走和运动过程中感到轻松舒适。在鞋垫的制作中，也选用了类似硬度的软质TPR材料，进一步提高了鞋子的舒适度。该品牌在研发过程中，通过对不同硬度TPR材料的性能测试和实际穿着体验反馈，最终确定了最适合该款运动鞋的硬度范围，并通过优化鞋底和鞋垫的结构设计，充分发挥了软质TPR材料的性能优势。

（三）中等硬度TPR材料在汽车内饰中的应用

汽车内饰对材料的外观质感、舒适性和耐久性都有较高要求。中等硬度TPR材料在汽车方向盘套、座椅扶手等部件上得到广泛应用。某汽车制造商在其一款中高档车型中，采用硬度为65HA的中等硬度TPR材料制作方向盘套。这种硬度的方向盘套手感舒适，既不会过硬导致握持时手部疲劳，也不会过软而影响操控的精准度。TPR材料具有良好的耐磨性和耐老化性，能够经受住长时间的使用和各种环境因素的考验，保持方向盘套的外观和性能稳定。在生产过程中，汽车制造商与TPR材料供应商密切合作，根据方向盘套的设计要求和使用环境，精确调整材料的硬度和配方，并通过注塑成型工艺将材料加工成符合设计要求的形状和尺寸，确保了方向盘套与方向盘的完美贴合和良好的使用性能。

（四）硬质TPR材料在工业零部件中的应用

在工业生产中，一些零部件需要具备较高的硬度和耐磨性，以保证设备的正常运行和长寿命。某机械制造企业生产的一种齿轮，采用硬度为90HA的硬质TPR材料制成。这种硬度的齿轮能够承受较大的扭矩和摩擦力，在高速运转过程中不易磨损和变形，保证了机械设备的传动精度和稳定性。在齿轮的制造过程中，企业严格控制原材料的质量和加工工艺参数，通过优化注塑模具的设计和加工精度，确保了齿轮的尺寸精度和硬度均匀性。对生产出的齿轮进行了严格的性能检测，包括硬度测试、耐磨性测试、疲劳寿命测试等，以保证齿轮的质量符合要求。

六、TPR材料硬度检测与质量控制

为了确保TPR材料能够满足不同应用场景的硬度要求，准确的硬度检测和严格的质量控制至关重要。

（一）硬度检测方法

常用的TPR材料硬度检测方法是使用邵氏硬度计进行测量。在进行测量时，需要将试样放置在平整、坚实的表面上，确保试样表面干净、光滑，无划痕、气泡等缺陷。将硬度计的压针垂直压入试样表面，保持规定的时间（通常为15秒），然后读取硬度计上显示的硬度值。为了保证测量结果的准确性，需要在试样的不同位置进行多次测量，并取平均值作为最终的硬度值。要注意硬度计的校准和维护，定期对硬度计进行校准，确保其测量精度符合要求。

（二）质量控制措施

原材料检验

在TPR材料生产过程中，要对原材料进行严格的检验。检查原材料的规格、型号、质量证明文件等是否符合要求，对原材料的硬度、拉伸强度、熔体流动速率等关键性能指标进行抽样检测，确保原材料的质量稳定可靠。只有合格的原材料才能进入生产环节。

生产过程监控

在生产过程中，要加强对各个环节的监控。严格控制原材料的配比、加工温度、压力、时间等工艺参数，确保生产过程的稳定性和一致性。定期对生产过程中的半成品进行硬度检测，及时发现和解决硬度波动等问题。做好生产记录，以便对生产过程进行追溯和分析。

成品检验

对生产出的TPR材料成品进行全面的检验。除了硬度检测外，还要对成品的外观质量、尺寸精度、物理性能等进行检测。只有所有检验项目都符合相关标准和客户要求的成品才能出厂销售。对于不合格的成品，要进行返工处理或报废处理，防止不合格产品流入市场。

七、结论

TPR材料硬度的分类涵盖了从超软到硬质的广泛范围，不同的硬度范围赋予了TPR材料多样化的性能特点，使其能够满足不同行业和产品的多样化需求。超软TPR材料以其柔软舒适的特性在成人用品、医疗康复等领域发挥重要作用；软质TPR材料在玩具、鞋材等行业为人们带来舒适的使用体验；中等硬度TPR材料在汽车内饰、电子电器等领域展现出良好的综合性能；硬质TPR材料则在工业零部件、汽车外饰等方面满足了高强度、高耐磨性的要求。

TPR材料的硬度受到原材料组成、加工工艺和后处理工艺等多种因素的影响。在实际应用中，需要综合考虑这些因素，通过精确控制生产工艺和原材料配方，来获得符合要求的硬度。准确的硬度检测和严格的质量控制是确保TPR材料质量稳定、满足客户需求的关键环节。

随着科技的不断进步和市场需求的不断变化，TPR材料将在更多领域得到应用和发展。TPR材料的硬度性能有望得到进一步优化和提升，以满足更加严格和多样化的应用要求。环保型、高性能的TPR材料研发也将成为重要的发展方向，为推动相关产业的可持续发展做出贡献。深入了解和掌握TPR材料硬度的相关知识，将有助于更好地发挥TPR材料的优势，推动其在各领域的创新应用和发展。