橡膠墊片硬度怎麼選?Shore A、Shore D 規格與驗收重點

橡膠墊片硬度怎麼選

詢價單標示「NBR 70°」,供應商報價寫「70±5 Shore A」,PTFE 規格則列出「Shore D 55」這些硬度數字可以直接比較嗎?

Shore A 與 Shore D 採用不同刻度,不能只看數字判斷橡膠墊片硬度。若量尺或公差解讀錯誤,可能造成驗收爭議,也可能影響墊片使用與密封效果。

本文將從量測方式、硬度換算、規格選擇與採購驗收,整理看懂硬度標示的方法。

Shore A 與 Shore D 差在哪?兩把不同的尺

Shore 硬度測量的是什麼?和材料強度有何不同?

Shore 硬度也稱邵氏硬度,是以硬度計的壓針接觸材料,再依壓入深度換算讀值,通常介於 0 到 100。

壓入越淺,讀值越高;壓入越深,讀值越低。這項數值反映材料表面抵抗壓入的程度,不能直接代表拉伸強度、耐熱性或耐化學性。即使 NBR 與 FKM 同為 70 Shore A,實際適用條件仍可能不同。

Shore A 與 Shore D 的壓針形狀和彈簧力有什麼不同?

Shore A 使用較鈍的圓錐形壓針,施加的彈簧力較小,常用於測量有彈性的橡膠。Shore D 的壓針較尖,彈簧力約為 Shore A 的 5 倍,適合較硬的塑膠與硬質彈性體。

常見測試依據包括 ASTM D2240;橡膠也可參照 ISO 48-4,塑膠則可參照 ISO 868。

Shore A 與 Shore D 規格對照

項目Shore AShore D
壓針形狀35° 截頭圓錐,端面直徑約 0.79 mm30° 圓錐,尖端半徑約 0.1 mm
最大彈簧力約 8.05 N約 44.5 N
適用材料橡膠墊片、O 型環、軟質 TPE、PUPTFE、POM、PE、尼龍、硬質 PU
常見讀值40~90 A40~85 D
參考標準ASTM D2240、ISO 48-4ASTM D2240、ISO 868

什麼時候該換尺?記住 A90 與 D20

Shore 硬度接近刻度兩端時,讀值的判讀通常較不穩定。

一般選尺原則是:Shore A 高於 90 時,可改用 Shore D;Shore D 低於 20 時,則可改用 Shore A。若供應商以 A 尺標示背托環硬度為「95A」,建議確認是否能改以 D 尺測量並提供結果,讓規格更具參考性。

Shore A 和 Shore D 可以換算嗎?

重疊區只能「近似對照」

Shore A 與 Shore D 在硬橡膠、軟塑膠的硬度範圍有部分重疊。

下表整理常見的換算對照值,不同資料來源可能相差約 5 度,適合用於初步溝通,不能視為精確換算結果。

Shore A 與 Shore D 近似對照(參考值)

Shore A近似 Shore D常見材料舉例
80 A約 25~30 D硬質 NBR、PU 油封
85 A約 30~35 D高壓用 FKM、PU
90 A約 35~40 D高硬度 NBR、PU 背托件
95 A約 45~50 D硬質 PU、TPU
約 100 A約 55~60 D已進入工程塑膠範圍

為什麼換算不精準?材料的變形行為不同

橡膠受壓會彈回,塑膠則容易塑性變形或潛變,兩種壓針對不同材料的反應曲線並不一致,所以 A、D 之間沒有物理上的換算公式。

實務做法是:規格書用哪把尺,驗收就用同一把尺量,不要拿換算值來判定合格與否。

墊片硬度怎麼選?從工況反推

常見 Shore A 區間與墊片用途

橡膠墊片多落在 50~80 Shore A,最常見的是 60~70 A,在貼合性與抗擠出之間取得平衡。

橡膠墊片硬度區間與應用建議

硬度區間手感適合工況
40~50 A軟,手指易壓陷低鎖緊力、薄蓋板、粗糙或不平的接觸面
50~65 A中軟低壓水路、風管、箱體防水
60~75 A中等(最常用)一般法蘭、泵浦與閥門靜態密封
75~90 A偏硬較高壓力、間隙較大、需抗擠出的部位

太軟或太硬,各會出什麼問題?

硬度太低:壓力較高時,墊片可能被擠出間隙,或因螺栓壓力過大而受損;長期使用也可能鬆弛、變薄。

硬度太高:需要較大的鎖緊力,才能填補法蘭表面的細微凹凸。若法蘭剛性不足或螺栓數量較少,墊片可能無法完整貼合,增加滲漏風險。

選材方向:壓力高、間隙較大時,可評估較硬的材質;鎖緊力有限或密封面較不平整時,可考慮較軟的材質。

哪些密封件要看 Shore D?

PTFE 墊片、背托環、導向環與工程塑膠零件,硬度都超出 A 尺的可靠範圍,型錄上通常標示 Shore D。

常見塑膠密封材料 Shore D 參考值

材料Shore D 參考值密封件應用
純 PTFE約 50~60 D耐化學墊片、閥座
填充 PTFE(玻纖、碳、青銅)約 55~70 D背托環、導向環、耐磨墊
UHMW-PE約 60~65 D耐磨襯板、滑塊
POM約 80~85 D閥件、齒輪、機構件
PEEK約 85 D高溫高壓密封環、半導體零件

實際數值依牌號與填充比例而異,下單前以原廠物性表為準。

規格書上的硬度數字,要怎麼讀才不會誤會?

「70±5 Shore A」的公差從哪來?

橡膠是配方產品,加上硫化條件與量測誤差,業界常見公差就是 ±5 度。

也就是說,一批 70 A 的墊片量到 66 或 74 都算合格。如果設備真的需要更窄的範圍,要在詢價階段就提出,並了解這通常意味著更嚴格的製程控管與成本。

試片條件決定讀值

同一塊材料,量法不同,讀值就會跑掉。ISO 48-4 規定硫化橡膠讀值時間為 3 秒;ASTM D2240 則以 1 秒為準,或依規格指定時間;壓針停留越久,讀值會越低。

常見硬度讀值偏差來源

偏差來源影響標準要求或建議
試片太薄壓針「感覺到」底下的硬檯面,讀值偏高厚度至少 6 mm,可疊片
量測點太靠邊邊緣支撐不足,讀值偏低距邊緣至少 12 mm
讀值時間不同1 秒與 15 秒可差 2~6 A依指定標準統一時間
環境溫度冬夏可差 2~5 A23±2°C 下調溫後量測
手持施力不均同一人重複量可差數度使用硬度計台架、取 5 點平均

成品墊片太薄,量出來的不是材料硬度

1.5 mm、3 mm 的墊片或細線徑 O 型環,直接用 Shore A 硬度計量,數字幾乎一定失真。

正確做法是以同批次試片的硬度作為材料證明,成品則改用 IRHD 微硬度法,或只做外觀與尺寸檢驗。驗收時若對方拿手持硬度計直接打薄墊片,就是爭議的開始。

B2B 採購與驗收:硬度規格應該怎麼寫?

規格書應寫清楚的五件事

一份好用的硬度規格,至少包含:

① 尺度(Shore A 或 D)

② 標稱值與公差(如 70±5)

③ 依循標準(ASTM D2240 或 ISO 48-4)

④ 量測對象(試片或成品)

⑤ 讀值時間與溫度。

寫成「NBR 70 度」只有材質與數字,雙方對「70 度」的理解可能完全不同。

硬度會隨時間與環境改變

橡膠在倉庫放久、受熱氧老化後通常會變硬,低溫下也會暫時變硬失去彈性。

所以到貨檢驗合格、上線半年後量起來偏硬,不一定是供應商的問題。庫存管理可參考〈橡膠墊片保存期限〉,低溫工況則可參考〈−196°C 深冷密封怎麼選〉。

硬度之外,還要一起看的指標

硬度只是篩選的第一步。靜態墊片更該關心壓縮永久變形(決定能不能長期維持密封力),其次是拉伸強度、伸長率,以及介質相容性。建議向供應商索取完整物性表,而不是只看一個硬度數字。

橡膠墊片差別 總結

Shore 硬度用來表示材料表面抵抗壓入的程度,不能直接判斷強度、耐溫或耐化學性。

Shore A 常用於橡膠,Shore D 常用於較硬的塑膠;兩者刻度不同,換算值只能作為溝通參考,驗收應使用規格指定的尺度與標準。

選擇墊片硬度時,還要考量壓力、鎖緊力、密封面與材料特性。

採購規格應寫明硬度尺度、標稱值、公差、測試標準及試片條件,並搭配壓縮永久變形、伸長率與介質相容性等資料,降低選材與驗收爭議。 

橡膠墊片差別 常見問題

Q1:70 Shore A 大概是什麼軟硬?

約接近汽車輪胎胎面的手感,是工業墊片與 O 型環最常見的硬度。標示 70±5 時,66~74 A 都屬合格範圍。

Q2:硬度越高,密封效果越好嗎?

不一定。硬度高可抗擠出、耐磨,但需要更大鎖緊力才能貼合;鎖緊力不足或法蘭不平時,較軟的墊片反而更容易密封。

Q3:鐵氟龍墊片硬度要用 Shore A 還是 Shore D?

用 Shore D。純 PTFE 約 50~60 D,填充 PTFE 約 55~70 D,已超出 Shore A 的可靠量測範圍。

Q4:手持硬度計量出來的數字可以當驗收依據嗎?

可作為快速篩檢,但施力與讀值時間不一致會造成數度誤差。正式驗收建議用硬度計台架、標準試片並取多點平均。

Q5:Shore 00 又是什麼?

Shore 00 用於比 Shore A 更軟的材料,例如海綿、發泡矽膠與凝膠。發泡墊片通常標示 00 或以壓縮荷重(CFD)表示。

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