सिलिकॉन शोर कठोरता: एक व्यापक परिचय

यह कैसे निर्धारित होता है कि सिलिकॉन उत्पाद नरम और लचीला है या कठोर और दृढ़?

इसका जवाब शोर कठोरता में निहित है। यह सिलिकॉन की कठोरता या कोमलता को मापने का एक मानक तरीका है। चाहे आप आराम, लचीलेपन, टिकाऊपन या सहारे के लिए डिज़ाइन कर रहे हों, सही शोर कठोरता प्राप्त करना प्रदर्शन और उपयोगकर्ता संतुष्टि की कुंजी है।

इस लेख में, हम सिलिकॉन शोर कठोरता क्या है, इसे कैसे मापा जाता है, शोर 00, A और D जैसे विभिन्न पैमाने क्या हैं, और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए सही कठोरता कैसे चुनें, इसकी विस्तृत जानकारी देंगे। यह मार्गदर्शिका आपको इस बात की स्पष्ट और व्यावहारिक समझ प्रदान करेगी कि शोर कठोरता सिलिकॉन उत्पादों को कैसे प्रभावित करती है।

सिलिकॉन शोर कठोरता क्या है?

शोर कठोरता सिलिकॉन की कठोरता या कोमलता को मापने का एक मानक तरीका है। अगर आप जानना चाहते हैं कि सिलिकॉन का एक टुकड़ा कितना दृढ़ लगता है, तो हम एक शोर ड्यूरोमीटरयह उपकरण एक पिन को एक निश्चित बल के साथ सतह पर दबाता है और पिन कितनी गहराई तक जाती है, इसके आधार पर 0 से 100 तक रीडिंग देता है।

सिलिकॉन उद्योग में, हम आमतौर पर शोर 00, शोर A, या शोर D पैमाने का उपयोग करते हैं। कम संख्या का मतलब है कि सिलिकॉन अधिक नरम और लचीला है। अधिक संख्या का मतलब है कि यह कठोर और कम लचीला है।

शोर कठोरता केवल एक तकनीकी संख्या नहीं है। यह उत्पाद के स्पर्श, प्रदर्शन और उसके उद्देश्य पर पड़ने वाले प्रभाव को प्रभावित करती है। इसलिए सिलिकॉन उत्पादों को डिज़ाइन और बनाते समय सही कठोरता का चयन और नियंत्रण बहुत महत्वपूर्ण है।

सिलिकॉन शोर कठोरता को कैसे वर्गीकृत किया जाता है?

सिलिकॉन की कठोरता की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, जेली जैसी कोमलता से लेकर प्लास्टिक जैसी कठोरता तक। इसे सूत्र बदलकर समायोजित किया जा सकता है। इसे मापने के लिए, हम मुख्य रूप से तीन मानक पैमानों का उपयोग करते हैं: शोर 00, शोर A, और शोर D। प्रत्येक पैमाना 0 से 100 तक होता है। संख्या जितनी अधिक होगी, सिलिकॉन उतना ही कठोर होगा।

शोर 00: अत्यंत मुलायम सामग्रियों के लिए

शोर 00 को विशेष रूप से अत्यंत नरम सामग्रियों को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

विशिष्ट सीमा: 10 से 90 शोर 00

अनुप्रयोग: नरम मेडिकल जैल, दबाव से राहत देने वाले पैड, विशेष प्रभाव मेकअप

शोर ए: सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला पैमाना

शोर ए सिलिकॉन के लिए सबसे आम पैमाना है। यह नरम रबर से लेकर अर्ध-कठोर भागों तक, सब कुछ कवर करता है।

विशिष्ट सीमा: 10 से 95 शोर ए

अनुप्रयोग:

• कम कठोरता (10A – 30A): शिशु शांत करने वाले, मुलायम फोन केस, मेडिकल ट्यूब
• मध्यम कठोरता (40A – 60A): फ़ोन कवर, रसोई के बर्तन, ओ-रिंग
• उच्च कठोरता (70A – 90A): सिलिकॉन बटन, कार सील, औद्योगिक गास्केट

शोर डी: कठोर सामग्रियों के लिए

बहुत कठोर सिलिकॉन के लिए, हम शोर डी स्केल का इस्तेमाल करते हैं। यह कठोर रबर और प्लास्टिक के लिए है।

विशिष्ट सीमा: 20 से 90 शोर डी

अनुप्रयोग: हार्ड सील, टूल हैंडल, औद्योगिक रोलर्स

सिलिकॉन की शोर कठोरता को कौन से कारक प्रभावित करते हैं?

सिलिकॉन की बाहरी कठोरता उसका एक महत्वपूर्ण गुण है। यह इस बात को प्रभावित करती है कि उत्पाद कैसा लगता है, उसका प्रदर्शन कैसा है, और क्या वह विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। लेकिन सिलिकॉन कितना मुलायम या दृढ़ है, यह वास्तव में कैसे निर्धारित होता है? रासायनिक निर्माण से लेकर वास्तविक उपयोग तक, कई कारक इसमें बड़ा अंतर ला सकते हैं।

कच्चे माल का निर्माण

सिलिकॉन की रासायनिक संरचना उसकी कठोरता का आधार है। मूल सूत्र में थोड़ा सा भी बदलाव अंतिम उत्पाद के अनुभव और प्रदर्शन में उल्लेखनीय अंतर ला सकता है।

• सिलोक्सेन रीढ़: आणविक भार और क्रॉसलिंक घनत्व कठोरता को सीधे प्रभावित करते हैं। उच्च क्रॉसलिंक घनत्व कठोरता को बढ़ाता है, लेकिन लोच को कम कर सकता है।
• फिलर्स: सिलिका और कैल्शियम कार्बोनेट जैसे भरावों का प्रकार और मात्रा कठोरता को समायोजित करने में मदद करते हैं। उदाहरण के लिए, सिलिका की मात्रा बढ़ाने से कठोरता लगभग 70 शोर ए तक बढ़ सकती है, लेकिन टूटने की क्षमता कम हो सकती है।
• उपचार एजेंट: उच्च-तापमान वल्कनीकृत (HTV) सिलिकॉन के लिए अक्सर पेरोक्साइड क्योरिंग सिस्टम का उपयोग किया जाता है, जो कठोर उत्पादों के लिए उपयुक्त है। प्लैटिनम उत्प्रेरक तरल सिलिकॉन रबर (LSR) में आम हैं, जो नरम चिकित्सा-ग्रेड वस्तुओं के लिए आदर्श हैं।

निर्माण प्रक्रिया

कठोरता केवल इस बात से तय नहीं होती कि सिलिकॉन में क्या है। उत्पादन के दौरान इसे कैसे संसाधित किया जाता है, यह भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

• इलाज की स्थितियाँ: उच्च तापमान पर उपचार (150-200°C) क्रॉसलिंकिंग को बढ़ाता है और कठोरता बढ़ाता है। नरम उत्पादों के लिए कमरे के तापमान पर वल्कनीकरण (RTV) अधिक उपयुक्त है।
• मिश्रण प्रक्रिया: भरावों का खराब फैलाव असमान कठोरता का कारण बन सकता है और उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित कर सकता है।
• सुधार के बाद: द्वितीयक उपचार से कठोरता को ठीक किया जा सकता है तथा अवशिष्ट तनाव को मुक्त किया जा सकता है।

पर्यावरण और उपयोग की शर्तें

सिलिकॉन शून्य में नहीं रहता। एक बार इस्तेमाल होने के बाद, पर्यावरण और उस पर पड़ने वाले दबाव के कारण समय के साथ इसकी कठोरता धीरे-धीरे बदल सकती है।

• तापमान: सिलिकॉन तेज़ गर्मी में नरम हो सकता है और ठंडे तापमान में थोड़ा सख्त हो सकता है। उदाहरण के लिए, 20 शोर A सिलिकॉन -40°C पर 25A जैसा महसूस हो सकता है।
• उम्र बढ़ना: लंबे समय तक यूवी प्रकाश या रसायनों के संपर्क में रहने से कठोरता में परिवर्तन हो सकता है और उत्पाद का जीवनकाल कम हो सकता है।
• तनाव: बार-बार दबाव या खिंचाव से कठोरता में परिवर्तन हो सकता है, विशेष रूप से नरम सिलिकॉन में।

कठोरता का लोच, तन्य शक्ति और विदारक शक्ति से क्या संबंध है?

सिलिकॉन की कठोरता, प्रत्यास्थता मापांक, तन्य शक्ति और विदारण शक्ति, ये सभी आपस में जुड़े हुए हैं। ये अलग-अलग गुण नहीं हैं। ये दर्शाते हैं कि सिलिकॉन का आणविक नेटवर्क कितनी मज़बूती से आपस में जुड़ा हुआ है।

प्रत्यास्थता मापांक

इससे यह पता चलता है कि कोई पदार्थ कितना खिंचाव झेल पाता है और अपने मूल आकार में वापस आ पाता है।

कठोर सिलिकॉन का मापांक आमतौर पर ज़्यादा होता है। यह विरूपण का ज़्यादा प्रतिरोध करता है और ज़्यादा कठोर लगता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि कठोर सिलिकॉन में क्रॉस-लिंक घनत्व अधिक होता है, जो श्रृंखला की गति को सीमित करता है और सामग्री को कम लचीला लेकिन अधिक स्थिर बनाता है।

तन्यता ताकत

यह वह अधिकतम दबाव है जिसे सिलिकॉन खींचने पर टूटने से पहले सहन कर सकता है।

कठोरता और तन्य शक्ति के बीच संबंध रैखिक नहीं है।

जैसे-जैसे कठोरता बढ़ती है, तन्य शक्ति में भी आमतौर पर सुधार होता है।

लेकिन बहुत ज़्यादा कठोरता उलटा असर भी कर सकती है। सामग्री भंगुर हो जाती है और आसानी से टूट सकती है, क्योंकि अत्यधिक कठोर जंजीरों पर तनाव समान रूप से नहीं फैल पाता।

इसलिए, सही संतुलन बनाना ज़रूरी है। उदाहरण के लिए, एक फ़ोन केस को सुरक्षा के लिए पर्याप्त मज़बूती की ज़रूरत होती है, लेकिन फटने या टूटने से बचाने के लिए मज़बूती की भी।

फटन सामर्थ्य

इससे पता चलता है कि एक बार दरार शुरू हो जाने पर सिलिकॉन उसे फैलने से कितनी अच्छी तरह रोकता है।

नरम से मध्यम सिलिकॉन (20A-40A) के लिए, कुछ कठोरता जोड़ने से आमतौर पर फाड़ने की ताकत बढ़ जाती है।

लेकिन अगर कठोरता बहुत ज़्यादा (60A-70A से ऊपर) हो जाए, तो टूटने की ताकत कम हो सकती है। जंजीरें अपनी लचीलापन खो देती हैं, इसलिए एक बार कट लगने पर वे जल्दी फट सकती हैं।

पतली, किनारे के प्रति संवेदनशील, या मुड़ी हुई वस्तुओं, जैसे सील, दस्ताने, या ऐसे भागों के लिए, जिन्हें अक्सर जोड़ा और अलग किया जाता है, विदारक शक्ति महत्वपूर्ण होती है।

यदि सिलिकॉन बहुत कठोर या बहुत नरम हो तो क्या होगा?

अगर सिलिकॉन बहुत सख्त हो जाए तो क्या होगा? अगर यह बहुत नरम हो जाए तो क्या होगा? ये चिंताएँ जायज़ हैं। किसी भी दिशा में अत्यधिक कठोरता, उत्पाद के प्रदर्शन और उपयोगकर्ता अनुभव को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकती है।

इसका कोई एक ही जवाब नहीं है। फ़ोन केस, सील या कीपैड, सभी के लिए अलग-अलग संतुलन की ज़रूरत होती है। बहुत ज़्यादा कठोरता आराम या लचीलेपन को बिगाड़ सकती है, जबकि बहुत कम कठोरता अस्थिरता और घिसाव का कारण बन सकती है।

इन जोखिमों को स्पष्ट करने में सहायता के लिए, नीचे दी गई तालिका में बताया गया है कि सिलिकॉन के बहुत अधिक कठोर या बहुत अधिक नरम होने पर क्या समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं, साथ ही उन संभावित समझौतों के बारे में भी बताया गया है जिन पर आपको सामग्री का चयन करते समय विचार करना होगा।

सही सिलिकॉन कठोरता कैसे चुनें?

सही सिलिकॉन कठोरता चुनना कोई बेतरतीब बात नहीं है। यह इस बात पर निर्भर करता है कि उत्पाद का इस्तेमाल कैसे किया जाएगा, यह कैसा महसूस होगा और इसे कैसे बनाया जाएगा। ठीक वैसे ही जैसे जूतों के तलवे चुनना। कुछ को गद्दीदार और कुछ को सहारा देने वाले की ज़रूरत होती है।

यहां विभिन्न उपयोगों के आधार पर सही कठोरता चुनने के लिए एक मार्गदर्शिका दी गई है।

त्वचा-संपर्क उत्पाद: "त्वचा-अनुकूल" अनुभव को प्राथमिकता देना

त्वचा को छूने वाले उत्पादों के लिए आराम और सुरक्षा सबसे पहले आते हैं।

अनुशंसित सिलिकॉन कठोरता आमतौर पर 10A और 40A के बीच होती है, कभी-कभी शोर 00 जितनी नरम भी होती है।

पैसिफायर, टीथर और नेज़ल एस्पिरेटर जैसे शिशु उत्पादों में आमतौर पर 20A से 30A रेंज के सिलिकॉन का इस्तेमाल होता है। यह कोमलता त्वचा के एहसास की नकल करती है और शिशुओं के नाज़ुक मुँह और त्वचा के लिए सुरक्षा और आराम सुनिश्चित करती है।

कैथेटर, रेस्पिरेटरी मास्क और प्रोस्थेटिक लाइनर जैसे चिकित्सा उपकरणों की कठोरता उनके कार्य के आधार पर 10A से 50A तक व्यापक होती है। उदाहरण के लिए, कैथेटर को लचीलापन प्रदान करने के लिए अक्सर लगभग 20A की कोमलता की आवश्यकता होती है, जबकि प्रोस्थेटिक लाइनर को हल्का सहारा देने के लिए 50A तक की आवश्यकता हो सकती है। कुछ अति-नरम निशान पैच अधिकतम कोमलता प्राप्त करने और त्वचा के साथ अच्छी तरह से मेल खाने के लिए शोर 00 सिलिकॉन का भी उपयोग करते हैं।

स्मार्टवॉच स्ट्रैप और ईयरफोन टिप्स जैसे पहनने योग्य उपकरण आमतौर पर 30A और 50A के बीच आते हैं। यह रेंज आराम और स्थिरता का संतुलन बनाती है—बहुत नरम होने पर ढीलेपन का एहसास हो सकता है, जबकि बहुत सख्त होने पर असुविधा हो सकती है।

दैनिक उपभोक्ता वस्तुएँ और रसोई के बर्तन: कार्य और अनुभव का संतुलन

दैनिक उपभोक्ता वस्तुओं और रसोई के बर्तनों के लिए ऐसे सिलिकॉन की आवश्यकता होती है जो व्यावहारिक, टिकाऊ और उपयोग में आरामदायक हो।

इन उत्पादों के लिए अनुशंसित कठोरता सीमा सामान्यतः 40A और 70A के बीच होती है।

स्पैटुला, बेकिंग मोल्ड और ढक्कन जैसे रसोई के बर्तनों में आमतौर पर 40A से 60A तक के सिलिकॉन का इस्तेमाल होता है। यह रेंज हिलाने और पकाने के कामों के लिए पर्याप्त मज़बूत होती है, साथ ही आसानी से इस्तेमाल के लिए पर्याप्त लचीली भी होती है। सांचों को खाना आसानी से निकालने और अपना आकार अच्छी तरह बनाए रखने की भी ज़रूरत होती है।

फ़ोन और टैबलेट केस या रिमोट कवर सहित डिवाइस प्रोटेक्टर आमतौर पर 40A से 60A की रेंज में आते हैं। यह कठोरता स्तर झटके को अवशोषित करने और पकड़ के लिए पर्याप्त कोमलता प्रदान करता है, साथ ही अपना आकार बनाए रखने के लिए पर्याप्त मज़बूत भी होता है।

टूथब्रश के हैंडल, प्लेसमैट और कप के ढक्कन जैसी घरेलू वस्तुओं का वोल्टेज 40A से 70A तक होता है, जो आवश्यक पकड़, बनावट और सहारे पर निर्भर करता है।

औद्योगिक अनुप्रयोग: प्रदर्शन और पर्यावरण अनुकूलन पर जोर

औद्योगिक सिलिकॉन को दबाव, गर्मी, कंपन और घिसाव को संभालना पड़ता है।

यहां अनुशंसित कठोरता 50A से 90A तक है, तथा शोर D का उपयोग अधिक कठोर भागों के लिए किया जाता है।

ओ-रिंग, गैस्केट और सीलिंग स्ट्रिप्स जैसी सील्स की कठोरता आमतौर पर 50A और 70A के बीच होती है। दबाव में मज़बूत सील बनाए रखने और रिसाव से बचने के लिए इन्हें सही कठोरता की ज़रूरत होती है, और कठोर वातावरण के लिए ज़्यादा कठोरता को प्राथमिकता दी जाती है।

डंपिंग पैड और बफर्स आमतौर पर 50A और 65A के बीच होते हैं, जो झटके को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त कोमलता प्रदान करते हैं, जबकि विरूपण का विरोध करने के लिए पर्याप्त मजबूत रहते हैं।

केबल इन्सुलेशन और विद्युत पोटिंग सामग्री की कठोरता, उनके कार्य के आधार पर, व्यापक रूप से भिन्न होती है, लेकिन इन्सुलेशन, ताप प्रतिरोध और स्थायित्व पर ध्यान केंद्रित किया जाता है।

औद्योगिक रोलर्स और कन्वेयर बेल्ट को अक्सर 70A या उससे अधिक कठोरता की आवश्यकता होती है, कभी-कभी तो शोर D की भी, ताकि भारी भार के तहत उत्कृष्ट शक्ति, घर्षण प्रतिरोध और स्थिरता प्रदान की जा सके।

संरचनात्मक घटक और मिश्रित सामग्री: समर्थन के लिए कठोरता

जब सिलिकॉन किसी संरचना का हिस्सा होता है या अन्य सामग्रियों के साथ परतदार होता है, तो उसे दृढ़ और स्थिर रहना चाहिए।

इन अनुप्रयोगों के लिए अनुशंसित कठोरता 70A या उससे अधिक, या शोर डी है।

हार्ड बटन या कीकैप को स्पष्ट स्पर्शनीय प्रतिक्रिया और स्थायित्व प्रदान करने की आवश्यकता होती है, आमतौर पर 70A और 85A के बीच कठोरता वाले सिलिकॉन का उपयोग किया जाता है।

आंतरिक सहायक घटकों को आकार बनाए रखने और बलों का प्रतिरोध करने के लिए और भी अधिक कठोरता की आवश्यकता होती है, आमतौर पर 80A और 90A के बीच, या शोर डी।

औज़ारों या उपकरणों पर सिलिकॉन ओवरमोल्डिंग के लिए, कठोरता आवश्यक पकड़ और कार्य पर निर्भर करती है। औज़ारों के हैंडल में अक्सर 60A और 80A के बीच कठोरता वाले सिलिकॉन का उपयोग किया जाता है, जो आराम के साथ-साथ मज़बूती और टिकाऊपन का संतुलन बनाए रखता है।

निष्कर्ष

शोर कठोरता सिर्फ़ एक संख्या से कहीं ज़्यादा है। यह एक महत्वपूर्ण कारक है जो यह तय करता है कि सिलिकॉन वास्तविक दुनिया में कैसा महसूस करता है, कैसा प्रदर्शन करता है और कैसे काम करता है। विभिन्न कठोरता स्तरों और उनकी विशिष्ट ज़रूरतों से कैसे तुलना की जाती है, यह समझकर आप ज़्यादा समझदारी और प्रभावी सामग्री का चुनाव कर सकते हैं।

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