シリコンは、自動車から医療機器まで、さまざまな業界で使用されている汎用性で知られています。しかし、適切なタイプのシリコンを選択する場合、ショア硬度が重要な要素となります。なぜでしょうか。それは、特定の用途における材料の柔軟性、耐久性、パフォーマンスに直接影響するからです。プロジェクトに適したショア硬度を理解することは、成功と失敗の違いを意味する場合があります。
ショア硬度は、材料のへこみに対する耐性の尺度です。シリコンの場合、この特性によって材料の柔軟性や硬さが決まります。ショア硬度が高いほど、材料の変形に対する耐性が高くなります。逆に、ショア硬度が低いほど、材料は柔らかく、柔軟性が高くなります。
シリコンショア硬度とは何ですか?
ショア硬度は、デュロメーターと呼ばれる装置を使用して測定されます。このツールは、シリコンに特定の力を加え、その結果生じるへこみの深さを測定します。測定値は、さまざまなスケールで表され、それぞれ異なるタイプの材料に適しています。
ショアOOスケール
Shore OO スケールは、ジェルやフォームなどの非常に柔らかい素材専用です。このスケールは、高い柔軟性とクッション性を必要とするシリコンの柔らかさを測定します。ソフトグリップ、パッド、特定の医療用インプラントなどの製品は、その柔らかさと性能を保証するために Shore OO スケールでテストされます。
ショアAスケール
ショア A スケールは、柔らかい素材の硬度を測定するために使用されます。シール、ガスケット、特定の医療機器など、柔軟性が求められる製品に使用されるシリコンによく適用されます。このスケールは、メーカーがこれらの柔らかい素材が意図した用途で効果的に機能することを保証する上で役立ちます。
ショアDスケール
ショア D スケールは、より硬い材料向けに設計されています。このスケールは、構造部品や工業用途で使用されるものなど、より硬く耐久性が必要なシリコンによく使用されます。ショア D スケールは、これらの硬い材料がより大きなストレスに耐え、長期間にわたってその完全性を維持できることを保証します。
ショア硬度はシリコンの用途にどのような影響を与えますか?
ショア硬度は、さまざまな業界のさまざまな用途におけるシリコンの適合性を決定する上で重要な役割を果たします。ショア硬度がいくつかの主要分野に与える影響は次のとおりです。
自動車産業
自動車業界では、中程度から高いショア硬度を持つシリコンが、シールやガスケットなどの部品に不可欠です。これらの部品は極端な温度と圧力に耐える必要があるため、耐久性と変形耐性の両方を備えた材料が必要です。
医療分野
医療分野では、ショア硬度が低い柔らかいシリコンが好まれることが多いです。これらの材料は、柔軟性と生体適合性が不可欠なインプラントやカテーテルに最適です。柔らかさにより、必要な性能特性を維持しながら患者の快適性を確保します。
エレクトロニクス産業
エレクトロニクス業界では、シリコーンのショア硬度が絶縁部品や保護部品への使用に影響します。適切な硬度のシリコーンを使用することで、電子部品は必要な柔軟性を維持しながら、湿気やほこりなどの環境要因から保護されます。
消費者製品
消費者向け製品の場合、適切なショア硬度により、キッチン用品やパーソナルケア製品などの製品の触感、耐久性、全体的な性能が向上します。シリコンは多用途であるため、各製品カテゴリの特定のニーズに合わせてカスタマイズできます。
ショア硬度の精度に影響を与える要因は何ですか?
ショア硬度測定の精度には、いくつかの重要な要素が影響します。特に異なるシリコン製品を比較する場合、信頼できる結果を得るためには、これらの要素を理解することが不可欠です。
試験片の厚さ
シリコン試験片の厚さは重要です。材料が薄すぎると、デュロメーターが材料に完全にはかみ合わない可能性があるため、測定値が不正確になる可能性があります。正確な測定を確実に行うには、少なくとも 6 mm の標準厚さが推奨されます。
温度条件
温度はショア硬度の精度に重要な役割を果たします。テストは 23 ± 2 °C の標準温度で実施する必要があります。この温度から逸脱すると、材料が硬化または軟化して結果が歪む可能性があります。
力の適用速度
デュロメーターで力を加える速度によってもばらつきが生じる可能性があります。力を加える速度が速すぎたり遅すぎたりすると、へこみの深さに影響し、測定値に一貫性がなくなる可能性があります。正確な測定には、一定の適用速度を維持することが重要です。
シリコンは他の素材と比べてどうですか?
プロジェクトに使用する材料を選択する際には、シリコンが他の選択肢と比べてどう優れているかを考慮することが重要です。 熱可塑性エラストマー（TPE） または金属です。ショア硬度は、この決定プロセスで重要な役割を果たします。違いを説明するために、比較表を以下に示します。
| 材料 | ショア硬度 | 耐薬品性 | 温度安定性 | 柔軟性 | アプリケーション |
|---|---|---|---|---|---|
| シリコーン | 様々 (ショア A、D、OO) | 優れた | 優秀（幅広い） | 高い | シール、ガスケット、医療機器、電子機器 |
| TPE（熱可塑性エラストマー） | 変動あり（ショアA、D） | 適度 | 良い（範囲が限られている） | 中程度から高程度 | チューブ、シール、消費財 |
| 金属 | 高（硬質） | 限定 | 優秀（狭い範囲） | 低い（硬い） | 構造部品、機械部品 |
ご覧のとおり、シリコンは一般に耐薬品性と温度安定性に優れており、さまざまな条件下でその特性を維持します。そのため、耐久性と柔軟性が重要な用途に最適です。対照的に、TPE は優れた柔軟性を提供しますが、極端な条件下では性能が劣る場合があります。金属は強度と剛性に優れていますが、多くの用途で必要な柔軟性がないため、弾力性と回復力が必要な場合はシリコンの方が適しています。
適切なシリコン硬度の選び方
適切なシリコンの硬さを選ぶのは、偶然ではありません。製品の使い方、感触、そして製造方法によって決まります。靴底を選ぶのと同じです。クッション性を求める人もいれば、サポート力を求める人もいます。
さまざまな用途に応じて適切な硬度を選択するためのガイドをご紹介します。
肌に触れる製品：「肌に優しい」感触を重視
肌に触れる製品だからこそ、快適さと安全性を第一に考えます。
推奨されるシリコンの硬度は通常 10A から 40A の間ですが、Shore 00 と同じくらい柔らかい場合もあります。
おしゃぶり、歯固め、鼻吸い器などのベビー用品には、通常20A～30Aのシリコーンが使用されています。この柔らかさは肌触りを再現し、赤ちゃんのデリケートな口と肌に安全で快適な使い心地を提供します。
カテーテル、呼吸マスク、人工ライナーなどの医療機器は、その機能に応じて10Aから50Aまでの幅広い硬度範囲を備えています。例えば、カテーテルは柔軟性を確保するために20A程度の柔らかさが求められることが多い一方、人工ライナーは軽いサポートを提供するために最大50Aの硬さが必要になる場合があります。超軟性瘢痕パッチの中には、最大限の柔らかさを実現し、皮膚に密着させるためにShore 00シリコーンを使用しているものもあります。
スマートウォッチのストラップやイヤホンチップなどのウェアラブルデバイスは、一般的に30Aから50Aの範囲です。この範囲は、快適さと安定性のバランスが取れています。柔らかすぎると緩く感じ、硬すぎると不快感を感じる場合があります。
日用品とキッチン用品：機能性と使い心地の両立
日用品やキッチン用品には、実用的で耐久性があり、快適に使用できるシリコンが必要です。
これらの製品に推奨される硬度の範囲は、通常 40A ～ 70A です。
スパチュラ、ベーキングモールド、蓋などのキッチン用品には、通常40Aから60Aのシリコンが使用されています。この硬度は、かき混ぜたり調理したりするのに十分な強度を持ちながら、使いやすさを考慮した柔軟性も備えています。また、型は食材から簡単に外せ、形状をしっかりと維持できることも重要です。
スマートフォンやタブレットのケース、リモコンのカバーなどのデバイス保護材は、通常40A～60Aの範囲に収まります。この硬度レベルは、衝撃吸収とグリップに十分な柔らかさを備えながら、形状を維持するのに十分な硬さも備えています。
歯ブラシの柄、プレースマット、カップの蓋などの家庭用品は、必要なグリップ、質感、サポートに応じて 40A から 70A まで異なります。
産業用途：性能と環境適応を重視
工業用シリコンは、圧力、熱、振動、摩耗に耐える必要があります。
ここで推奨される硬度は 50A ～ 90A の範囲で、より硬い部品には Shore D が使用されます。
Oリング、ガスケット、シーリングストリップなどのシールは、一般的に50A～70Aの硬度を持ちます。圧力下で密閉性を維持し、漏れを防ぐためには適切な硬度が必要であり、過酷な環境ではより高い硬度が求められます。
ダンピング パッドとバッファーは通常 50A から 65A の範囲にあり、衝撃を吸収するのに十分な柔らかさを持ちながら、変形に耐える十分な強度も備えています。
ケーブル絶縁材や電気ポッティング材は、その機能に応じて硬度が大きく異なりますが、絶縁性、耐熱性、耐久性を重視します。
工業用ローラーやコンベヤベルトでは、高負荷下でも優れた強度、耐摩耗性、安定性を実現するために、70A 以上の硬度、場合によってはショア D の硬度が求められることがあります。
構造部品と複合材料：支持のための硬度
シリコンが構造の一部になったり、他の材料と重ねられたりする場合は、しっかりと安定した状態を保つ必要があります。
これらの用途の場合、推奨される硬度は 70A 以上、または Shore D です。
ハードボタンまたはキーキャップは、明確な触覚フィードバックと耐久性を提供する必要があり、通常は硬度 70A ～ 85A のシリコンが使用されます。
内部サポート部品には、形状を維持し、力に耐えるために、通常 80A ～ 90A、またはショア D のさらに高い硬度が必要です。
ツールやデバイスへのシリコンオーバーモールド成形では、必要なグリップと機能に応じて硬度が異なります。ツールハンドルには、快適性と強度、耐久性のバランスを考慮し、硬度60A～80Aのシリコンが使用されることが多いです。
業界標準が重要な理由は何ですか?
ショア硬度試験の ASTM D2240 などの業界標準に準拠することで、結果の一貫性と信頼性が確保されます。これらの標準は、試験片の準備、試験条件、およびデータ解釈に関するガイドラインを提供します。これらのプロトコルに従うことで、メーカーはシリコン製品が必要な性能基準を満たしていることを保証し、製品故障のリスクを軽減できます。これらの標準に準拠することは、ベスト プラクティスであるだけでなく、安全性と性能が重要な業界では必須です。
結論
シリコンのショア硬度を理解することは、プロジェクトに適した材料を選択するために不可欠です。柔軟性から耐久性まですべてに影響し、アプリケーションの成功を左右します。業界標準に従い、正確な測定を行うことで、材料の選択を最適化し、最良の結果を得ることができます。
もう一つの記事があります シリコーンショアA硬度：感触、密閉性、耐久性への影響
