Твёрдость полиуретана: как правильно выбрать и не перепутать с плотностью

При выборе полиуретановых сайлентблоков, втулок или промышленных изделий вы регулярно встречаете характеристики в духе: «Твёрдость по Шору: 72 единицы» или «87 единиц».

Для многих эти цифры остаются загадкой, а некоторые покупатели путают твёрдость с плотностью. Давайте разберем, что значат эти показатели, как они измеряются и почему инженеры компании «Полиуретан» уделяют им ключевое внимание при производстве.

Твёрдость и плотность: в чём принципиальная разница?

Это два совершенно разных физических свойства материала:

• Твёрдость — это способность материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела (например, стальной иглы). Она показывает, насколько материал податлив при сжатии или давлении.
• Плотность — это просто отношение массы вещества к его объёму (кг/м³). Плотность может быть у газов и жидкостей, а твёрдость — только у твёрдых тел.

Как и в чём измеряется твёрдость?

Для металлов и жестких пластиков существуют свои методы (Бринелля, Виккерса, Роквелла). Но для эластичных материалов (резины, силикона и полиуретана) во всем мире используют метод вдавливания, созданный Альбертом Шора.

Измерение проводят с помощью специального прибора — дюрометра, который определяет значение по шкале А (для эластичных полимеров) или шкале D (для твердых).

Существуют и другие специализированные шкалы Шора (например, B, C, 0, D0), разработанные для тестирования сверхмягких гелей, пористых губок или, наоборот, очень плотных текстильных нитей и тонких покрытий. При этом шкалы А и D полностью перекрывают весь спектр твердости запчастей из полиуретана, от эластичной резины подвески до жесткого пластика, поэтому на практике оперируют в основном этими двумя стандартами.

Твердость обозначают в условных единицах с указанием шкалы (A/D). Можно встретить различные форматы записи показателя, например, «72 единицы по Шору А», «Shore A», «72A» или просто цифра 72, где для элементов подвески по умолчанию подразумевается шкала А.

Принцип работы дюрометра

1. Опорная площадка прижимается перпендикулярно к поверхности материала слоем не менее 6мм.
2. Внутренняя пружина выталкивает иглу (индентор).
3. Материал сопротивляется внедрению иглы; чем он тверже, тем меньше глубина проникновения и тем сильнее сжимается пружина.
4. Индикатор фиксирует обратное перемещение и выводит значение от 0 до 100. Метод позволяет проводить экспресс-замеры за 1–2 секунды без повреждения изделия.

Стандарты твёрдости для марки PU54

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как измерить твёрдость в домашних условиях без дюрометра?

Связана ли жесткость полиуретановой детали с её цветом?

Нет, цвет детали зависит исключительно от добавленного при производстве колера и является элементом фирменного стиля. Сам по себе полиуретан базово полупрозрачный или слегка желтоватый. Подробнее о том, почему цвет не влияет на физико-механические свойства, читайте в нашей статье «Взаимосвязь цвета и твёрдости полиуретана».

Зависит ли износостойкость детали от её твёрдости?

Это распространенный миф — считать, что чем тверже полиуретан, тем дольше он прослужит. Износостойкость зависит от качества сырья и правильного подбора твердости под конкретный узел. Если установить жесткую деталь (например, 87А) туда, где узел должен работать на скручивание и рассчитан на мягкие 72А, из-за избыточных внутренних напряжений материал выйдет из строя быстрее, а также возрастет нагрузка на сопряженные металлические элементы подвески или механизма.

Можно ли ставить на одну ось подушки рессор или втулки разной твердости (скажем, 80А и 87А)?

Небольшая разница допускается, но мы настоятельно рекомендуем устанавливать элементы одной твердости на одну ось. Если обстоятельства вынуждают использовать разные детали, распределяйте их строго симметрично: например, более мягкие — на переднюю ось, более жесткие — на заднюю. Это сохранит прогнозируемость управления и обеспечит равномерный износ.

Меняется ли твёрдость полиуретана на сильном морозе?

Да, материал становится тверже, но это обратимо и деталь не деградирует. Даже временно увеличив свою твёрдость на пике мороза, деталь сохраняет необходимый запас прочности на излом, выдерживает ударные нагрузки и продолжает выполнять свою задачу в узле автомобиля или промышленного оборудования без риска растрескивания.