Di meja kerja, kekerasan Shore silikon tampak seperti angka tunggal yang Anda masukkan ke dalam lembar spesifikasi. Namun dalam produksi, ini adalah salah satu hal pertama yang menentukan perkakas Anda, proses pelepasan cetakan, dan kira-kira setengah dari bagaimana komponen tersebut berperilaku setelah dikirim.
Sebagian besar gambar yang kami terima bertuliskan "silikon lunak" atau "Shore 50." Keduanya bukanlah spesifikasi. "Lembut" adalah sebuah perasaan. Angka "50" tanpa skala (A? 00? D?) dan tanpa toleransi adalah perkiraan yang terpaksa kami tafsirkan atas nama Anda. Pilihlah durometer berdasarkan bagaimana bagian tersebut harus menyegel, melentur, atau aus — bukan berdasarkan bagaimana rasanya di tangan Anda — dan selalu pastikan skalanya (hampir selalu Shore A) ditambah toleransi (biasanya ±5 Shore A per Pengujian kekerasan ASTM D2240). Jika Anda salah menentukan spesifikasinya, Anda tidak hanya kehilangan sampel. Anda kehilangan cetakannya, karena senyawa yang dipotong untuk satu tingkat penyusutan jarang dapat dipindahkan dengan bersih ke tingkat penyusutan yang lebih lunak atau lebih keras.
Ringkasan Eksekutif
- Kekerasan adalah sebuah parameter kompromi, bukan ukuran kualitas. Penggunaan yang lebih keras akan memberikan struktur dan ketahanan terhadap abrasi, dan itu akan membutuhkan biaya tambahan. kekuatan sobek, pemanjangan, dan penyegelan pada permukaan yang tidak rata.
- Sebagian besar komponen silikon memiliki kekerasan antara Shore A 20 dan 70. Di bawah itu Anda berada pada skala Shore 00 (gel, bantalan); Shore D jarang ditemukan pada silikon dalam bentuk karet dan biasanya menandakan pilihan material yang salah.
- Kesalahan mahal adalah mengganti durometer setelah proses pembuatan cetakan. Senyawa yang berbeda menyusut dengan cara yang berbeda, sehingga perubahan kekerasan yang terlambat sering kali berarti memotong ulang baja, bukan mengganti material.
Skala Kekerasan Shore Silikon: 00, A, dan D
Pembacaan durometer tidak ada artinya tanpa skalanya. Tiga skala penting untuk silikon, dan ketiganya saling tumpang tindih dengan sengaja.
Shore A adalah rentang kerja untuk hampir semua karet silikon cetakan. Sebuah durometer (per ASTM D2240, atau ISO 7619 / ISO 48 (untuk IRHD) menekan indentor standar ke spesimen datar 6 mm dan melaporkan resistansi dari 0 hingga 100. Shore 00 mencakup semua yang terlalu lunak untuk skala A — gel, busa, bantalan selembut ujung jari. Shore D hanya relevan di atas bagian atas skala A, di wilayah plastik kaku; jika bagian silikon Anda membutuhkan Shore D, biasanya Anda telah memilih polimer yang salah.
| Skala | Kisaran Khas | Apa yang Dicakupnya | Di Tempat yang Seharusnya |
|---|---|---|---|
| Pantai 00 | 00-20 hingga 00-50 | Gel, busa, bantalan yang sangat lembut | Bantalan getar, perangkat yang lembut untuk dikenakan, bantalan gel |
| Pantai A | 10A hingga 80A | Rentang kerja untuk hampir semua karet silikon cetakan | Segel, gasket, selang, keypad, produk bayi dan dapur. |
| Pantai D | Di atas 90 Shore A | Karet keras dan plastik kaku | Jarang tepat untuk silikon — biasanya kesalahan material. |
Satu lagi disiplin yang sering diabaikan dalam spesifikasi: bagaimana pembacaan dilakukan. Durometer akan menunjukkan penurunan nilai pada beberapa detik pertama saat material mengendur, sehingga pembacaan sesaat dan pembacaan setelah 15 detik pada bagian yang sama dapat berbeda beberapa poin. Nyatakan pembacaan mana yang Anda inginkan, jaga agar spesimen setidaknya setebal 6 mm (bagian tipis akan terbaca lebih keras karena landasan mendorong balik), dan jangan pernah menumpuk lembaran tipis untuk memalsukan ketebalan — celah udara akan memengaruhi hasilnya.
Apa yang Berubah Saat Kekerasan Meningkat?
Kekerasan tidak berubah dengan sendirinya. Tingkatkan kekerasannya, dan sifat-sifat lainnya akan ikut berubah, sebagian besar merugikan Anda. Inilah bagian yang diremehkan pembeli: mereka memperlakukan durometer sebagai pilihan bebas, bukan sebagai titik awal dari serangkaian kompromi.
| Properti | Arah seiring meningkatnya kekerasan | Konsekuensi produksi |
|---|---|---|
| Perpanjangan saat putus | Penurunan (seringkali 600%+ pada 30A menjadi di bawah 300% pada 70A) | Peregangan lebih sedikit untuk bagian yang menggunakan sistem snap-fit, deep-draw, atau bellows. |
| Kekuatan sobek | Secara umum berada di bawah kisaran menengah. | Dinding tipis dan sudut tajam akan robek saat proses pelepasan dari cetakan. |
| Penyegelan pada permukaan yang kasar atau tidak rata | Lebih buruk | Membutuhkan beban penjepit yang lebih tinggi atau permukaan kontak yang lebih rata. |
| Ketahanan terhadap abrasi dan kekakuan | Lebih baik | Mempertahankan bentuknya di bawah beban dan keausan. |
| Pelepasan cetakan dari bagian yang tipis atau lunak | Lebih mudah ketika lebih sulit | Komponen yang sangat lunak (<20A) akan menempel dan berubah bentuk saat dikeluarkan. |
Interpretasi praktisnya: tidak ada ujung skala yang "lebih baik". 70A paking Membran ini mampu bertahan terhadap ekstrusi di bawah beban baut tetapi tidak akan menyesuaikan diri dengan flensa yang melengkung. Membran 30A menyegel permukaan kasar dengan tekanan ringan tetapi akan robek jika Anda mendesain sudut internal yang tajam. Anda memilih mode kegagalan mana yang dapat Anda terima.
Rekomendasi Kekerasan Shore Silikon Berdasarkan Aplikasi
Gunakan angka-angka ini sebagai titik awal, lalu sesuaikan dengan celah penyegelan, suhu, dan masa pakai. Angka-angka ini mencerminkan apa yang sebenarnya kami operasikan, bukan rentang standar seperti yang tercantum dalam buku teks.
| Aplikasi | Pantai yang Disarankan A | Mengapa |
|---|---|---|
| Bantalan anti-getaran, bantalan lembut | Pantai 00 hingga 10A | Penyerapan energi lebih penting daripada struktur. |
| Dot bayi, mainan gigit, membran kontak kulit. | 20A hingga 30A | Tekstur lembut di mulut dan fleksibilitas yang aman; cocok dipadukan dengan platinum cure dan FDA 21 CFR 177.2600 atau LFGB. |
| Gasket umum, peralatan dapur, pegangan lembut, tabung | 40A hingga 50A | Fleksibilitas dan pemulihan yang seimbang; standar untuk sebagian besar komponen. |
| Papan tombol, pegangan, segel struktural | 60A hingga 70A | Sensasi sentuhan yang responsif dan kemampuan mempertahankan bentuk di bawah beban. |
| Segel statis bertekanan tinggi, permukaan tahan aus | 70A hingga 80A | Tahan terhadap ekstrusi dan abrasi |
Ketika suatu komponen berada di antara dua baris—misalnya, tabung yang harus tetap lurus tetapi juga terasa lembut—jangan dirata-ratakan. Tentukan persyaratan mana yang tidak dapat dinegosiasikan dan tentukan spesifikasinya, kemudian validasi persyaratan sekunder pada sampel. Merata-ratakan dua tujuan akan menghasilkan durometer yang tidak memenuhi keduanya.
Kesalahan Umum dalam Memilih Tingkat Kekerasan
Kesalahan dalam pemilihan durometer jarang disebabkan oleh kesalahan perhitungan. Kesalahan tersebut biasanya berasal dari beberapa kesalahan penilaian yang dapat diprediksi.
Menganggap durometer sebagai indikator kenyamanan. Kelembutan di tangan dan kesesuaian fungsi adalah dua hal yang berbeda. Pegangan yang lembut namun tetap tahan terhadap putaran membutuhkan kekerasan (durometer) yang lebih tinggi daripada yang "terasa" seharusnya.
Menentukan angka tanpa toleransi. Pembacaan ASTM D2240 memiliki rentang nilai yang nyata. Tanpa toleransi yang dinyatakan, ±5 Shore A adalah asumsi kerja; jika fungsi Anda gagal pada ±5, masalahnya adalah margin desain, bukan pabriknya.
Dengan asumsi kekerasan saja sudah cukup untuk menentukan kekedapan. Penyegelan diatur oleh setelan kompresi (ASTM D395), pengisian gland, dan penyelesaian permukaan sama pentingnya dengan durometer. Kekerasan yang dipilih dengan benar pada alur yang dirancang buruk tetap akan bocor.
Menganggap Shore D sebagai sesuatu yang "tahan lama."“ Tahan lama biasanya berarti kinerja terhadap abrasi atau deformasi permanen akibat tekanan, yang keduanya dapat Anda sesuaikan dalam kisaran Shore A. Beralih ke Shore D biasanya berarti bagian tersebut sebaiknya tidak terbuat dari silikon sama sekali.
Bagaimana Kekerasan Mempengaruhi Peralatan dan Produksi
Durometer ditentukan oleh komposisi — polimer dasar, kandungan pengisi, dan sistem pengerasan — sebelum baja dipotong. Penambahan silika atau pengisi lainnya meningkatkan kekerasan, dan sampai batas tertentu dapat meningkatkan kekuatan sobek juga; jika kandungan pengisi terlalu tinggi, kekuatan sobek dan elongasi akan menurun drastis. Itulah mengapa permintaan "buat saja lebih keras" bukanlah permintaan cuma-cuma.
Dua realitas produksi menentukan biaya. Pertama, penyusutan: senyawa 60A dan senyawa 40A tidak menyusut secara identik, sehingga cetakan yang dibuat untuk satu jenis hanya akan mempertahankan toleransi pada jenis lainnya karena keberuntungan. Mengubah kekerasan setelah pembuatan cetakan seringkali mengharuskan pemotongan ulang rongga. Kedua, pengerasan pasca-produksi: kekerasan dapat meningkat beberapa poin setelah proses pengerasan. Pengeringan akhir pada suhu 200°C Hal itu menghilangkan zat-zat yang mudah menguap, jadi angka yang Anda validasi haruslah angka setelah proses pengeringan, bukan angka yang berwarna hijau.
Apa yang Saya Butuhkan untuk Memastikan Durometer Anda
Suatu penentuan kekerasan hanya akan akurat jika input yang digunakan juga akurat. Untuk mengunci suatu angka, saya memerlukan: fungsi dan, untuk segel, celah kompresi atau persentase kompresi target; rentang suhu operasi; target peraturan apa pun (Peraturan FDA 21 CFR 177.2600, LFGB, atau USP Kelas VI / ISO 10993); toleransi kekerasan yang dapat Anda terima; hasil akhir permukaan bagian yang berpasangan; dan perkiraan masa pakai. Berikan saya informasi tersebut dan saya akan berkomitmen pada durometer dan toleransi. Kirimkan satu angka tanpa informasi tersebut dan risikonya tidak akan hilang — risiko tersebut hanya akan berpindah ke tahap selanjutnya, yaitu biaya pembuatan ulang peralatan setelah produksi pertama gagal.
