Auf dem Prüfstand wirkt die Shore-Härte von Silikon wie eine einzelne Zahl, die man in ein Datenblatt einträgt. In der Produktion ist sie jedoch einer der ersten Faktoren, die die Werkzeugeinstellung, das Entformen und etwa die Hälfte des Verhaltens des Bauteils nach dem Versand beeinflussen.
Die meisten Zeichnungen, die uns erreichen, tragen die Bezeichnung “weiches Silikon” oder “Shore 50”. Beides sind keine Spezifikationen. “Weich” ist ein subjektives Empfinden. “50” ohne Skala (A? 00? D?) und ohne Toleranzangabe ist eine Schätzung, die wir für Sie interpretieren müssen. Wählen Sie die Härte (Durometer) entsprechend den Anforderungen an Dichtung, Flexibilität und Verschleiß – nicht danach, wie sie sich in der Hand anfühlt – und überprüfen Sie stets die Skala (fast immer Shore A) zuzüglich einer Toleranz (typischerweise ±5 Shore A pro 10 ... Härteprüfung nach ASTM D2240). Wenn man die Schrumpfungsrate falsch angibt, verliert man nicht nur eine Probe, sondern die Form, denn eine für eine bestimmte Schrumpfungsrate zugeschnittene Masse lässt sich selten problemlos auf eine weichere oder härtere übertragen.
Zusammenfassung
- Härte ist ein Kompromissregler, kein Qualitätsmerkmal. Härteres Vorgehen bringt Struktur und Abriebfestigkeit und kostet Sie Reißfestigkeit, Dehnung und Abdichtung auf unebenen Oberflächen.
- Die meisten Silikonteile haben eine Shore-A-Härte zwischen 20 und 70. Darunter befinden Sie sich auf der Shore-00-Skala (Gele, Polsterung); Shore D ist selten für Silikon im gummiartigen Zustand und deutet in der Regel auf die falsche Materialwahl hin.
- Der teuerste Fehler ist die Änderung der Härte nach der Werkzeugherstellung. Unterschiedliche Legierungen schrumpfen unterschiedlich, daher bedeutet eine späte Härteänderung oft, dass der Stahl neu geschnitten werden muss, nicht dass das Material ausgetauscht werden muss.
Shore-Härteskala für Silikon: 00, A und D
Ein Härtewert ist ohne die zugehörige Skala bedeutungslos. Bei Silikon sind drei Werte relevant, und diese überlappen sich absichtlich.
Shore A ist der Arbeitsbereich für nahezu alle Formsilikonkautschuke. Ein Härtegrad (Durometer) von … pro … ASTM D2240, oder ISO 7619 / ISO 48 Bei der IRHD-Methode wird ein standardisierter Eindringkörper in eine flache 6-mm-Probe gedrückt und der Widerstand von 0 bis 100 gemessen. Shore 00 umfasst alle Materialien, die für die A-Skala zu weich sind – Gele, Schäume und weiche Polster. Shore D ist erst oberhalb der A-Skala relevant, im Bereich der Hartkunststoffe. Benötigt Ihr Silikonteil Shore D, haben Sie in der Regel das falsche Polymer gewählt.
| Skala | Typischer Bereich | Was es beinhaltet | Wo es hingehört |
|---|---|---|---|
| Shore 00 | 00-20 bis 00-50 | Gele, Schäume, sehr weiche Polsterung | Vibrationskissen, weiche Wearables, Gelpolster |
| Shore A | 10 A bis 80 A | Der Arbeitsbereich für fast alle geformten Silikonkautschuke | Dichtungen, Dichtungsringe, Schläuche, Tastaturen, Baby- und Küchenprodukte |
| Shore D | Über 90 Shore A | Hartgummi und starre Kunststoffe | Bei Silikon ist dies selten korrekt – in der Regel handelt es sich um einen Materialfehler. |
Ein weiterer Aspekt, der in den meisten Spezifikationen vernachlässigt wird: die Messung der Härte. Ein Durometer zeigt in den ersten Sekunden nach, da sich das Material entspannt. Daher können sich eine Sofortmessung und eine 15 Sekunden verzögerte Messung am selben Bauteil um mehrere Punkte unterscheiden. Geben Sie an, welche Messung Sie wünschen. Die Proben sollten mindestens 6 mm dick sein (dünne Bauteile liefern fälschlicherweise harte Werte, da der Amboss zurückdrückt). Stapeln Sie niemals dünne Bleche, um eine Dicke vorzutäuschen – die Luftspalte verfälschen das Ergebnis.
Was ändert sich, wenn die Härte zunimmt?
Die Härte verändert sich nicht von selbst. Erhöht man sie, verändern sich auch andere Eigenschaften, meist zu Ungunsten des Käufers. Genau diesen Aspekt unterschätzen Käufer oft: Sie betrachten die Shore-Härte als freie Wahlmöglichkeit, anstatt sie als Ausgangspunkt für eine Reihe von Kompromissen zu sehen.
| Eigentum | Richtung bei zunehmender Härte | Produktionsfolge |
|---|---|---|
| Dehnung beim Bruch | Abfälle (oft 600%+ bei 30A auf unter 300% bei 70A) | Geringere Dehnung bei Schnapp-, Tiefzieh- oder Balgteilen |
| Reißfestigkeit | Im Allgemeinen fällt es unter den Mittelwert. | Dünne Wände und scharfe Ecken reißen beim Entformen. |
| Versiegelung auf rauen oder unebenen Oberflächen | Schlechter | Erfordert eine höhere Klemmkraft oder eine ebenere Passfläche |
| Abriebfestigkeit und Steifigkeit | Besser | Behält seine Form auch unter Belastung und Verschleiß |
| Entformen von dünnen oder weichen Teilen | Es wird leichter, wenn es schwieriger ist. | Sehr weiche Teile (<20A) kleben und verformen sich beim Auswerfen. |
Die praktische Interpretation: Es gibt kein “besseres” Ende der Skala. Ein 70A Dichtung Die Membran übersteht die Extrusion unter Schraubenbelastung, passt sich aber nicht einem verzogenen Flansch an. Eine 30A-Membran dichtet raue Oberflächen mit leichtem Druck ab, reißt jedoch bei scharfen Innenecken. Sie müssen entscheiden, mit welchem Ausfallmodus Sie leben können.
Empfohlene Shore-Härte für Silikon je nach Anwendung
Diese Werte dienen als Ausgangspunkt und müssen anschließend hinsichtlich Dichtungsspalt, Temperatur und Lebensdauer angepasst werden. Sie spiegeln unsere tatsächlichen Betriebswerte wider und stellen keinen Lehrbuchbereich dar.
| Anwendung | Empfohlene Shore A | Warum |
|---|---|---|
| Antivibrationspads, weiche Polsterung | Shore 00 bis 10A | Energieabsorption ist wichtiger als die Struktur |
| Babysauger, Beißringe, Hautkontaktmembranen | 20 A bis 30 A | Weiches Mundgefühl und sichere Flexibilität; kombinierbar mit Platinhärtung und FDA 21 CFR 177.2600 oder LFGB |
| Allgemeine Dichtungen, Küchenutensilien, Soft-Touch-Griffe, Schläuche | 40 A bis 50 A | Ausgewogene Flexibilität und Rückstellkraft; die Standardeinstellung für die meisten Teile |
| Tastaturen, Griffe, Strukturdichtungen | 60 A bis 70 A | Taktiles Einrasten und Formbeständigkeit unter Belastung |
| Hochdruck-Statikdichtungen, Verschleißflächen | 70 A bis 80 A | Widersteht Extrusion und Abrieb |
Wenn ein Bauteil zwischen zwei Anforderungen liegt – beispielsweise ein Rohr, das knickfrei bleiben und sich gleichzeitig weich anfühlen muss –, sollte kein Mittelwert gebildet werden. Legen Sie fest, welche Anforderung unabdingbar ist, und spezifizieren Sie diese. Die zweite Anforderung kann anschließend anhand von Mustern validiert werden. Die Mittelung zweier Anforderungen führt zu einem Härtewert, der keiner der beiden Anforderungen gerecht wird.
Häufige Fehler bei der Auswahl der Härte
Die falsche Härtemessung ist selten auf fehlerhafte Berechnungen zurückzuführen. Sie resultiert vielmehr aus einigen vorhersehbaren Beurteilungsfehlern.
Härtegrad als Kriterium für Komfort betrachten. Weichheit in der Hand und korrekte Funktion sind zwei verschiedene Dinge. Ein weicher Griff, der ein versehentliches Abdrehen verhindern soll, benötigt eine höhere Härte, als er sich anfühlt.
Angabe einer Zahl ohne Toleranz. Die Messwerte nach ASTM D2240 weisen eine reale Streuung auf. Ohne angegebene Toleranz gilt eine angenommene Shore-A-Härte von ±5. Sollte Ihre Funktion bei ±5 Shore A versagen, liegt das Problem in der Auslegungstoleranz und nicht im Werk.
Die Annahme, dass die Dichtigkeit allein von der Härte abhängt. Die Abdichtung wird eingestellt durch Druckverformungsrest (ASTM D395), Neben der Shore-Härte spielen auch die Füllung der Dichtung und die Oberflächenbeschaffenheit eine wichtige Rolle. Selbst bei korrekt gewählter Härte kann eine schlecht konstruierte Nut undicht sein.
Die Verwendung von Shore D im Sinne von “langlebig” wird in Betracht gezogen.” Dauerhaftigkeit bedeutet in der Regel Abriebfestigkeit oder Druckverformungsbeständigkeit, die beide im Shore-A-Bereich eingestellt werden können. Ein Sprung zu Shore D bedeutet typischerweise, dass das Bauteil überhaupt nicht aus Silikon bestehen sollte.
Wie sich die Härte auf Werkzeuge und Produktion auswirkt
Die Härte (Durometer) wird durch die Zusammensetzung der Verbindung – Basispolymer, Füllstoffgehalt und Härtungssystem – bestimmt, bevor der Stahl geschnitten wird. Eine Erhöhung des Anteils an Siliciumdioxid oder anderen Füllstoffen steigert die Härte und kann bis zu einem gewissen Grad auch die Reißfestigkeit erhöhen; wird der Füllstoffgehalt jedoch zu hoch, sinken Reißfestigkeit und Dehnung. Daher ist die Forderung “einfach härter machen” nicht immer leicht zu erfüllen.
Zwei Produktionsfaktoren bestimmen die Kosten. Erstens, der Schwindungsgrad: Eine 60A-Compound und eine 40A-Compound schwinden nicht identisch, daher hält eine für die eine Compound gefertigte Form die Toleranzen für die andere nur zufällig ein. Ändert sich die Härte nach der Werkzeugherstellung, müssen die Kavitäten oft neu gefertigt werden. Zweitens, die Nachhärtung: Die Härte kann nach dem Aushärten um einige Punkte ansteigen. 200°C Nachhärtung Dadurch werden flüchtige Stoffe verdrängt, daher muss die zu überprüfende Zahl die nach der Aushärtung ermittelte Zahl sein, nicht die im grünen Zustand.
Was ich zur Bestätigung Ihres Härtegrads benötige
Eine Härteprüfung ist nur so gut wie die zugrunde liegenden Eingangsdaten. Um einen Wert festzulegen, benötige ich: die Funktion und, bei Dichtungen, den Kompressionsspalt oder den Zielkompressionsprozentsatz; den Betriebstemperaturbereich; alle regulatorischen Zielvorgaben (FDA 21 CFR 177.2600, LFGB oder USP Klasse VI / ISO 10993Eine akzeptable Härtetoleranz, die Oberflächenbeschaffenheit des Gegenstücks und die erwartete Lebensdauer sind erforderlich. Geben Sie mir diese Informationen, und ich lege einen Härtewert und eine Toleranz fest. Wenn Sie mir nur einen Wert ohne diese Angaben senden, bleibt das Risiko bestehen – es führt lediglich zu Nachbearbeitungskosten, sobald der erste Produktionslauf fehlschlägt.
