Wovon hängt es ab, ob sich ein Silikonprodukt weich und dehnbar oder steif und fest anfühlt?
Die Antwort liegt in der Shore-Härte. Sie ist ein Standardmaß für die Festigkeit oder Weichheit von Silikon. Ob Komfort, Flexibilität, Haltbarkeit oder Halt – die richtige Shore-Härte ist entscheidend für Leistung und Benutzerzufriedenheit.
In diesem Artikel erklären wir, was die Shore-Härte von Silikon ist, wie sie gemessen wird, welche verschiedenen Skalen es gibt, z. B. Shore 00, A und D, und wie Sie die richtige Härte für verschiedene Anwendungen wählen. Dieser Leitfaden vermittelt Ihnen ein klares und praktisches Verständnis der Auswirkungen der Shore-Härte auf Silikonprodukte.
Was ist die Shore-Härte von Silikon?
Die Shore-Härte ist eine Standardmethode, um zu messen, wie hart oder weich Silikon ist. Wenn Sie wissen möchten, wie fest sich ein Stück Silikon anfühlt, verwenden wir eine Shore-Härtemesser. Dieses Werkzeug drückt einen Stift mit einer festgelegten Kraft in die Oberfläche und gibt einen Messwert von 0 bis 100 aus, je nachdem, wie tief der Stift eindringt.
In der Silikonindustrie verwenden wir am häufigsten die Shore-00-, Shore-A- oder Shore-D-Skalen. Eine niedrigere Zahl bedeutet, dass das Silikon weicher und flexibler ist. Eine höhere Zahl bedeutet, dass es härter und weniger elastisch ist.
Die Shore-Härte ist nicht nur eine technische Zahl. Sie beeinflusst, wie sich das Produkt anfühlt, wie es funktioniert und wie es seinen Zweck erfüllt. Deshalb ist die Wahl und Kontrolle der richtigen Härte bei der Entwicklung und Herstellung von Silikonprodukten so wichtig.
Wie wird die Shore-Härte von Silikon klassifiziert?
Silikon hat einen großen Härtebereich, von geleeartiger Weichheit bis zu kunststoffartiger Steifheit. Dieser lässt sich durch eine Änderung der Formel anpassen. Zur Messung verwenden wir hauptsächlich drei Standardskalen: Shore 00, Shore A und Shore D. Jede Skala reicht von 0 bis 100. Je höher die Zahl, desto härter ist das Silikon.
Shore 00: Für extrem weiche Materialien
Shore 00 ist speziell für die Messung extrem weicher Materialien konzipiert.
Typischer Bereich: 10 bis 90 Shore 00
Anwendungen: Weiche medizinische Gele, Druckentlastungspads, Spezialeffekt-Make-up
Shore A: Die am häufigsten verwendete Skala
Shore A ist die gebräuchlichste Skala für Silikon. Sie deckt alles von weichem Gummi bis hin zu halbstarren Teilen ab.
Typischer Bereich: 10 bis 95 Shore A
Anwendungen:
- Geringe Härte (10A – 30A): Babyschnuller, weiche Handyhüllen, medizinische Schläuche
- Mittlere Härte (40A – 60A): Handyhüllen, Küchenutensilien, O-Ringe
- Hohe Härte (70A – 90A): Silikonknöpfe, Autodichtungen, Industriedichtungen
Shore D: Für harte Materialien
Für sehr hartes Silikon verwenden wir die Shore-D-Skala. Sie ist für Hartgummi und Kunststoffe gedacht.
Typischer Bereich: 20 bis 90 Shore D
Anwendungen: Hartdichtungen, Werkzeuggriffe, Industrierollen
Welche Faktoren beeinflussen die Shore-Härte von Silikon?
Die Shore-Härte ist eine wichtige Eigenschaft von Silikon. Sie beeinflusst, wie sich das Produkt anfühlt, wie es funktioniert und ob es für bestimmte Anwendungen geeignet ist. Doch was genau bestimmt, wie weich oder fest Silikon ist? Verschiedene Faktoren, von der chemischen Zusammensetzung bis hin zur praktischen Anwendung, können einen großen Unterschied machen.
Rohstoffformulierung
Die chemische Zusammensetzung von Silikon ist die Grundlage seiner Härte. Schon kleine Änderungen in der Grundformel können zu spürbaren Unterschieden in der Haptik und Leistung des Endprodukts führen.
- Siloxan-Rückgrat: Das Molekulargewicht und die Vernetzungsdichte wirken sich direkt auf die Härte aus. Eine höhere Vernetzungsdichte erhöht die Härte, kann aber die Elastizität verringern.
- Füllstoffe: Die Art und Menge von Füllstoffen wie Kieselsäure und Calciumcarbonat tragen zur Einstellung der Härte bei. So kann beispielsweise eine Erhöhung des Kieselsäuregehalts die Härte auf etwa 70 Shore A erhöhen, die Reißfestigkeit kann jedoch abnehmen.
- Härter: Peroxid-Härtungssysteme werden häufig für hochtemperaturvulkanisiertes (HTV) Silikon verwendet und eignen sich für härtere Produkte. Platinkatalysatoren sind in Flüssigsilikonkautschuk (LSR) üblich und ideal für weichere medizinische Artikel.
Herstellungsprozess
Für die Härte ist nicht nur der Inhalt des Silikons entscheidend. Auch die Verarbeitung bei der Herstellung spielt eine entscheidende Rolle.
- Aushärtungsbedingungen: Durch Aushärten bei hohen Temperaturen (150–200 °C) wird die Vernetzung verbessert und die Härte erhöht. Für weichere Produkte ist die Vulkanisation bei Raumtemperatur (RTV) besser geeignet.
- Mischvorgang: Eine schlechte Dispersion der Füllstoffe kann zu ungleichmäßiger Härte führen und die Produktqualität beeinträchtigen.
- Nachhärtung: Durch sekundäres Aushärten kann die Härte fein abgestimmt und Restspannungen gelöst werden.
Umgebungs- und Einsatzbedingungen
Silikon existiert nicht im luftleeren Raum. Im Gebrauch kann sich seine Härte mit der Zeit durch die Umgebung und die Belastungen, denen es ausgesetzt ist, verändern.
- Temperatur: Silikon kann bei großer Hitze weicher werden und bei Kälte etwas härter werden. Beispielsweise kann sich Silikon mit 20 Shore A bei -40 °C wie 25A anfühlen.
- Altern: Eine langfristige Einwirkung von UV-Licht oder Chemikalien kann die Härte verändern und die Lebensdauer des Produkts verkürzen.
- Stress: Wiederholtes Zusammendrücken oder Dehnen kann die Härte verändern, insbesondere bei weicheren Silikonen.
Welche Beziehung besteht zwischen Härte und Elastizität, Zugfestigkeit und Reißfestigkeit?
Härte, Elastizitätsmodul, Zugfestigkeit und Reißfestigkeit von Silikon hängen alle zusammen. Dabei handelt es sich nicht um isolierte Merkmale. Sie spiegeln wider, wie eng das molekulare Netzwerk des Silikons vernetzt ist.
Elastizitätsmodul
Dadurch wird gemessen, wie stark sich ein Material der Dehnung widersetzt und in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.
Härteres Silikon hat normalerweise einen höheren Elastizitätsmodul. Es widersteht Verformungen besser und fühlt sich steifer an.
Das liegt daran, dass härteres Silikon tendenziell eine höhere Vernetzungsdichte aufweist, was die Kettenbewegung einschränkt und das Material weniger flexibel, aber stabiler macht.
Zugfestigkeit
Dies ist die maximale Belastung, die Silikon aushalten kann, bevor es beim Ziehen reißt.
Der Zusammenhang zwischen Härte und Zugfestigkeit ist nicht linear.
Mit zunehmender Härte verbessert sich normalerweise auch die Zugfestigkeit.
Doch zu viel Härte kann auch nach hinten losgehen: Das Material wird spröde und kann leichter brechen, da sich die Spannung bei zu steifen Ketten nicht gleichmäßig verteilen kann.
Es kommt also darauf an, die richtige Balance zu finden. Eine Handyhülle muss beispielsweise hart genug sein, um zu schützen, aber auch stabil genug, um Risse oder Brüche zu vermeiden.
Reißfestigkeit
Dies zeigt, wie gut Silikon die Ausbreitung eines Risses verhindert, sobald dieser einmal entstanden ist.
Bei weichen bis mittelweichen Silikonen (20A–40A) erhöht das Hinzufügen von etwas Härte normalerweise die Reißfestigkeit.
Steigt die Härte jedoch zu stark (über 60A–70A), kann die Reißfestigkeit sinken. Die Ketten verlieren an Flexibilität, sodass ein Schnitt schnell reißen kann.
Die Reißfestigkeit ist entscheidend für dünne, kantenempfindliche oder gebogene Gegenstände wie Dichtungen, Handschuhe oder Teile, die häufig montiert und demontiert werden.
Was passiert, wenn Silikon zu hart oder zu weich ist?
Was ist, wenn Silikon zu hart ist? Was ist, wenn es zu weich ist? Das sind berechtigte Bedenken. Extreme Härtewerte in beide Richtungen können die Leistung und das Benutzererlebnis eines Produkts ernsthaft beeinträchtigen.
Es gibt keine allgemeingültige Antwort. Eine Handyhülle, eine Dichtung oder eine Tastatur erfordern jeweils eine andere Balance. Zu viel Härte kann Komfort oder Flexibilität beeinträchtigen, während zu wenig Härte zu Instabilität und Verschleiß führen kann.
Um diese Risiken zu verdeutlichen, zeigt die folgende Tabelle, welche Probleme auftreten können, wenn Silikon zu hart oder zu weich ist. Außerdem werden die möglichen Kompromisse aufgeführt, die Sie bei der Materialauswahl berücksichtigen müssen.
| Härtezustand | Mögliche Probleme | Auswirkungen auf die Leistung |
| Zu schwer | Schlechte Haptik und Unbehagen bei benutzerorientierten Produkten | Reduzierter Komfort, insbesondere bei tragbaren oder tragbaren Geräten |
| Schwache Stoßdämpfung | Weniger wirksamer Schutz bei Stürzen oder Stößen | |
| Unzureichende Abdichtung auf unregelmäßigen Oberflächen | Erhöhtes Risiko von Leckagen oder Luft-/Flüssigkeitsbypass | |
| Höhere Sprödigkeit | Neigt zum Reißen oder Brechen unter Belastung oder Biegung | |
| Schwieriges Entformen | Kann während der Herstellung reißen oder sich verformen | |
| Geringe Kälteflexibilität | Kann in kalten Umgebungen steif werden und die Funktion einschränken | |
| Zu weich | Fehlende strukturelle Unterstützung | Verformt sich leicht, verliert seine Formstabilität |
| Geringe Abrieb- und Reißfestigkeit | Schneller Verschleiß, kürzere Produktlebensdauer | |
| Langsamer Rückprall, schlechtes Tastendruckgefühl | Unbefriedigendes taktiles Feedback bei Tasten oder Schaltern | |
| Schwer zu verarbeiten beim Formen oder in der Nachbearbeitung | Füllt die Form möglicherweise nicht gut oder ist nach dem Aushärten zu weich zum Anfassen | |
| Hoher Druckverformungsrest | Erholt sich nicht nach langfristiger Kompression, was zu Funktionsverlust führt | |
| Oberfläche zieht leicht Staub an | Klebrige Textur kann Staub ansammeln, was die Optik und Hygiene mindert |
Wie wählt man die richtige Silikonhärte?
Die Wahl der richtigen Silikonhärte ist kein Zufall. Sie hängt davon ab, wie das Produkt verwendet wird, wie es sich anfühlen soll und wie es hergestellt werden muss. Genau wie bei der Wahl von Schuhsohlen: Manche müssen dämpfen, andere stützen.
Hier finden Sie eine Anleitung zur Auswahl der richtigen Härte für verschiedene Verwendungszwecke.
Produkte mit Hautkontakt: Priorität auf „hautfreundliches“ Gefühl
Bei Produkten, die die Haut berühren, stehen Komfort und Sicherheit an erster Stelle.
Die empfohlene Silikonhärte liegt normalerweise zwischen 10A und 40A, manchmal sogar so weich wie Shore 00.
Babyprodukte wie Schnuller, Beißringe und Nasensauger bestehen üblicherweise aus Silikon der Härtegrade 20A bis 30A. Diese Weichheit imitiert das Gefühl von Haut und sorgt für Sicherheit und Komfort für den empfindlichen Mund und die Haut von Babys.
Medizinische Geräte wie Katheter, Beatmungsmasken und Protheseneinlagen haben je nach Funktion einen breiteren Härtebereich von 10A bis 50A. Beispielsweise benötigen Katheter oft einen Härtegrad von etwa 20A, um Flexibilität zu gewährleisten, während Protheseneinlagen bis zu 50A benötigen, um leichten Halt zu bieten. Einige ultraweiche Narbenpflaster verwenden sogar Shore-00-Silikon, um maximale Weichheit zu erreichen und sich eng an die Haut anzupassen.
Tragbare Geräte wie Smartwatch-Armbänder und Ohrhöreraufsätze liegen im Allgemeinen zwischen 30 und 50 A. Dieser Bereich bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Komfort und Stabilität – zu weich kann sich locker anfühlen, während zu hart Unbehagen verursachen kann.
Konsumgüter des täglichen Bedarfs und Küchengeschirr: Balance zwischen Funktion und Haptik
Für Konsumgüter des täglichen Bedarfs und Küchengeschirr ist Silikon erforderlich, das praktisch, langlebig und angenehm in der Anwendung ist.
Der empfohlene Härtebereich für diese Produkte liegt im Allgemeinen zwischen 40A und 70A.
Für Küchenutensilien wie Spatel, Backformen und Deckel wird üblicherweise Silikon der Stärke 40A bis 60A verwendet. Dieser Bereich ist robust genug für Rühr- und Kochaufgaben und gleichzeitig flexibel genug für eine einfache Handhabung. Formen müssen außerdem Lebensmittel leicht freigeben und ihre Form gut behalten.
Geräteschutzhüllen, einschließlich Handy- und Tablet-Hüllen oder Fernbedienungsabdeckungen, liegen typischerweise im Bereich von 40 A bis 60 A. Dieser Härtegrad bietet ausreichend Weichheit für Stoßdämpfung und Griffigkeit, ist aber gleichzeitig fest genug, um die Form zu behalten.
Haushaltsgegenstände wie Zahnbürstengriffe, Tischsets und Becherdeckel variieren je nach benötigtem Griff, Beschaffenheit und Halt zwischen 40A und 70A.
Industrielle Anwendungen: Leistung und Umweltanpassung im Vordergrund
Industrielles Silikon muss Druck, Hitze, Vibrationen und Verschleiß standhalten.
Die empfohlene Härte reicht hier von 50A bis 90A, wobei Shore D für steifere Teile verwendet wird.
Dichtungen wie O-Ringe, Dichtungsringe und Dichtungsstreifen haben üblicherweise eine Härte zwischen 50A und 70A. Sie benötigen die richtige Härte, um unter Druck dicht zu bleiben und Leckagen zu vermeiden. Für raue Umgebungen ist eine höhere Härte vorzuziehen.
Dämpfungspads und Puffer liegen normalerweise zwischen 50 A und 65 A und bieten ausreichend Weichheit, um Stöße zu absorbieren, bleiben aber dennoch stark genug, um Verformungen zu widerstehen.
Die Härte von Kabelisolierungen und elektrischen Vergussmaterialien variiert je nach Funktion stark, der Schwerpunkt liegt jedoch auf Isolierung, Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit.
Industrielle Rollen und Förderbänder erfordern oft eine Härte von 70A oder höher, manchmal sogar Shore D, um eine hervorragende Festigkeit, Abriebfestigkeit und Stabilität bei hoher Belastung zu gewährleisten.
Strukturkomponenten und Verbundwerkstoffe: Härte als Stütze
Wenn Silikon Teil einer Struktur ist oder mit anderen Materialien geschichtet wird, muss es fest und stabil bleiben.
Für diese Anwendungen beträgt die empfohlene Härte 70A oder höher bzw. Shore D.
Harte Tasten oder Tastenkappen müssen ein klares taktiles Feedback und Haltbarkeit bieten. Normalerweise wird Silikon mit einer Härte zwischen 70A und 85A verwendet.
Interne Stützkomponenten erfordern eine noch höhere Härte, normalerweise zwischen 80A und 90A oder Shore D, um ihre Form zu behalten und Kräften standzuhalten.
Bei Silikonumspritzungen von Werkzeugen oder Geräten hängt die Härte von der benötigten Griffigkeit und Funktion ab. Für Werkzeuggriffe wird häufig Silikon mit einer Härte zwischen 60A und 80A verwendet, um Komfort, Festigkeit und Haltbarkeit zu vereinen.
Abschluss
Die Shore-Härte ist mehr als nur eine Zahl. Sie ist ein entscheidender Faktor, der die Haptik, Leistung und Funktion von Silikon im praktischen Einsatz beeinflusst. Wenn Sie die verschiedenen Härtegrade und ihre Bedeutung für spezifische Anforderungen verstehen, können Sie intelligentere und effektivere Materialentscheidungen treffen.
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