Siliconen Shore-hardheid: een uitgebreide introductie

Wat bepaalt of een siliconenproduct zacht en rekbaar of stijf en stevig aanvoelt?

Het antwoord ligt in Shore-hardheid. Het is een standaardmethode om te meten hoe stevig of zacht siliconen zijn. Of u nu ontwerpt voor comfort, flexibiliteit, duurzaamheid of ondersteuning, de juiste Shore-hardheid is essentieel voor prestaties en gebruikerstevredenheid.

In dit artikel leggen we uit wat Shore-hardheid van siliconen is, hoe het wordt gemeten, welke schalen er zijn, zoals Shore 00, A en D, en hoe je de juiste hardheid kiest voor verschillende toepassingen. Deze gids geeft je een duidelijk en praktisch inzicht in hoe Shore-hardheid van invloed is op siliconenproducten.

Wat is siliconen shore-hardheid?

Shore-hardheid is een standaardmethode om te meten hoe hard of zacht siliconen zijn. Als u wilt weten hoe stevig een stuk siliconen aanvoelt, gebruiken we een Shore hardheidMet dit gereedschap wordt een pin met een vaste kracht in het oppervlak gedrukt en wordt een waarde van 0 tot 100 weergegeven, afhankelijk van hoe diep de pin gaat.

In de siliconenindustrie gebruiken we meestal de Shore 00-, Shore A- of Shore D-schalen. Een lager getal betekent dat de siliconen zachter en flexibeler zijn. Een hoger getal betekent dat ze harder en minder elastisch zijn.

Shore-hardheid is niet zomaar een technisch getal. Het beïnvloedt hoe het product aanvoelt, presteert en geschikt is voor het beoogde doel. Daarom is het kiezen en controleren van de juiste hardheid zo belangrijk bij het ontwerpen en produceren van siliconenproducten.

Hoe wordt de Shore-hardheid van siliconen geclassificeerd?

Siliconen hebben een breed scala aan hardheden, van geleiachtige zachtheid tot plasticachtige stijfheid. Deze hardheid kan worden aangepast door de formule aan te passen. Om de hardheid te meten, gebruiken we voornamelijk drie standaardschalen: Shore 00, Shore A en Shore D. Elke schaal loopt van 0 tot 100. Hoe hoger het getal, hoe harder de siliconen.

Shore 00: voor extreem zachte materialen

Shore 00 is speciaal ontworpen voor het meten van extreem zachte materialen.

Typisch bereik: 10 tot 90 Shore 00

Toepassingen: Zachte medische gels, drukverlagende pads, speciale make-upeffecten

Shore A: de meest gebruikte schaal

Shore A is de meest voorkomende schaal voor siliconen. Het omvat alles van zacht rubber tot semi-rigide onderdelen.

Typisch bereik: 10 tot 95 Shore A

Toepassingen:

• Lage hardheid (10A – 30A): Babyfopspenen, zachte telefoonhoesjes, medische buisjes
• Gemiddelde hardheid (40A – 60A): Telefoonhoesjes, keukengerei, O-ringen
• Hoge hardheid (70A – 90A): Siliconen knoppen, auto-afdichtingen, industriële pakkingen

Shore D: voor harde materialen

Voor zeer harde siliconen gebruiken we de Shore D-schaal. Deze is bedoeld voor hard rubber en kunststoffen.

Typisch bereik: 20 tot 90 Shore D

Toepassingen: Harde afdichtingen, gereedschapsgrepen, industriële rollen

Welke factoren beïnvloeden de Shore-hardheid van siliconen?

Shore-hardheid is een belangrijke eigenschap van siliconen. Het beïnvloedt hoe het product aanvoelt, hoe het presteert en of het geschikt is voor specifieke toepassingen. Maar wat bepaalt precies hoe zacht of hard siliconen zijn? Verschillende factoren, van de chemische samenstelling tot het gebruik in de praktijk, kunnen een groot verschil maken.

Formulering van grondstoffen

De chemische samenstelling van siliconen is de basis voor de hardheid ervan. Zelfs kleine veranderingen in de basisformule kunnen leiden tot merkbare verschillen in de textuur en prestaties van het eindproduct.

• Siloxaan ruggengraat: Het molecuulgewicht en de crosslinkdichtheid hebben direct invloed op de hardheid. Een hogere crosslinkdichtheid verhoogt de hardheid, maar kan de elasticiteit verminderen.
• Vulstoffen: Het type en de hoeveelheid vulstoffen zoals silica en calciumcarbonaat helpen de hardheid aan te passen. Een hoger silicagehalte kan bijvoorbeeld de hardheid verhogen tot ongeveer 70 Shore A, maar de scheursterkte verminderen.
• Uithardingsmiddelen: Peroxide-uithardingssystemen worden vaak gebruikt voor hoogtemperatuurgevulkaniseerde (HTV) siliconen, geschikt voor hardere producten. Platinakatalysatoren worden veel gebruikt in vloeibaar siliconenrubber (LSR), ideaal voor zachtere medische producten.

Productieproces

Hardheid wordt niet alleen bepaald door wat er in siliconen zit. Ook de manier waarop het tijdens de productie wordt verwerkt, speelt een belangrijke rol.

• Uithardingsomstandigheden: Uitharding bij hoge temperatuur (150-200 °C) verhoogt de crosslinking en de hardheid. Vulkanisatie bij kamertemperatuur (RTV) is geschikter voor zachtere producten.
• Mengproces: Slechte verdeling van vulstoffen kan een ongelijkmatige hardheid veroorzaken en de productkwaliteit beïnvloeden.
• Na-uitharding: Door secundaire uitharding kan de hardheid nauwkeurig worden afgesteld en restspanningen worden opgeheven.

Omgevings- en gebruiksomstandigheden

Siliconen bestaan niet in een vacuüm. Eenmaal in gebruik kan de hardheid ervan door de omgeving en de stress waaraan het wordt blootgesteld, geleidelijk veranderen.

• Temperatuur: Siliconen kunnen zachter worden bij hoge temperaturen en iets harder bij lage temperaturen. Zo kan 20 Shore A siliconen aanvoelen als 25A bij -40 °C.
• Veroudering: Langdurige blootstelling aan UV-licht of chemicaliën kan de hardheid veranderen en de levensduur van het product verkorten.
• Spanning: Herhaaldelijk samendrukken of uitrekken kan de hardheid veranderen, vooral bij zachtere siliconen.

Hoe verhoudt hardheid zich tot elasticiteit, treksterkte en scheursterkte?

De hardheid, elasticiteitsmodulus, treksterkte en scheursterkte van siliconen hangen allemaal met elkaar samen. Dit zijn geen op zichzelf staande eigenschappen. Ze weerspiegelen hoe hecht het moleculaire netwerk van siliconen is vernet.

Elasticiteitsmodulus

Hiermee wordt gemeten in hoeverre een materiaal bestand is tegen rekken en in welke mate het terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm.

Hardere siliconen hebben meestal een hogere modulus. Ze zijn beter bestand tegen vervorming en voelen stijver aan.

Dat komt omdat hardere siliconen doorgaans een hogere dwarsverbindingsdichtheid hebben, waardoor de beweging van de keten wordt beperkt en het materiaal minder flexibel maar wel stabieler wordt.

Treksterkte

Dit is de maximale spanning die siliconen kunnen verdragen voordat ze knappen als je eraan trekt.

Het verband tussen hardheid en treksterkte is niet lineair.

Naarmate de hardheid toeneemt, verbetert doorgaans ook de treksterkte.

Maar te hardheid kan averechts werken. Het materiaal wordt broos en kan sneller breken, omdat de spanning niet gelijkmatig over te stijve kettingen kan worden verdeeld.

Het vinden van de juiste balans is dus belangrijk. Een telefoonhoesje moet bijvoorbeeld hard genoeg zijn om te beschermen, maar ook stevig genoeg om scheuren of barsten te voorkomen.

Scheursterkte

Dit laat zien hoe goed siliconen bestand zijn tegen scheuren als deze eenmaal zijn ontstaan.

Voor zachte tot middelharde siliconen (20A–40A) kan het toevoegen van wat harderheid doorgaans de scheursterkte verhogen.

Maar als de hardheid te hoog oploopt (boven 60A–70A), kan de scheursterkte afnemen. De kettingen verliezen hun flexibiliteit, waardoor ze snel kunnen scheuren zodra er een snede ontstaat.

Scheursterkte is van cruciaal belang voor dunne, randgevoelige of gebogen items, zoals afdichtingen, handschoenen of onderdelen die vaak worden gemonteerd en gedemonteerd.

Wat gebeurt er als siliconen te hard of te zacht zijn?

Wat als siliconen te hard zijn? Wat als ze te zacht zijn? Dit zijn terechte zorgen. Extreme hardheidswaarden, in beide richtingen, kunnen de prestaties en gebruikerservaring van een product ernstig in gevaar brengen.

Er is geen universeel antwoord. Een telefoonhoesje, een afdichting of een toetsenbord vereisen allemaal een andere balans. Te veel hardheid kan het comfort of de flexibiliteit verminderen, terwijl te weinig hardheid kan leiden tot instabiliteit en slijtage.

Om deze risico's te verduidelijken, staat in de onderstaande tabel welke problemen zich kunnen voordoen als siliconen te hard of te zacht zijn. Ook staan de mogelijke afwegingen vermeld waar u rekening mee moet houden bij het maken van uw materiaalkeuze.

Hoe kiest u de juiste siliconenhardheid?

De juiste hardheid van siliconen kiezen is niet willekeurig. Het hangt af van hoe het product gebruikt gaat worden, hoe het moet aanvoelen en hoe het gemaakt moet worden. Net als bij het kiezen van schoenzolen. Sommige moeten demping bieden en andere ondersteuning.

Hieronder vindt u een handleiding voor het kiezen van de juiste hardheid, gebaseerd op verschillende toepassingen.

Huidcontactproducten: prioriteit geven aan een 'huidvriendelijk' gevoel

Bij producten die in contact komen met de huid, staan comfort en veiligheid voorop.

De aanbevolen hardheid van siliconen ligt doorgaans tussen de 10A en 40A, soms zelfs zo zacht als Shore 00.

Babyproducten zoals fopspenen, bijtringen en neuszuigers maken doorgaans gebruik van siliconen in het 20A- tot 30A-bereik. Deze zachtheid bootst het gevoel van de huid na en zorgt voor veiligheid en comfort voor de tere mondjes en huid van baby's.

Medische hulpmiddelen, zoals katheters, beademingsmaskers en protheses, hebben een breder hardheidsbereik van 10A tot 50A, afhankelijk van hun functie. Zo vereisen katheters vaak een zachtheid van rond de 20A voor flexibiliteit, terwijl protheses tot 50A nodig kunnen hebben voor lichte ondersteuning. Sommige ultrazachte littekenpleisters gebruiken zelfs Shore 00-siliconen voor maximale zachtheid en een goede aansluiting op de huid.

Draagbare apparaten zoals smartwatchbandjes en oordopjes vallen over het algemeen tussen de 30 en 50 A. Dit bereik is een goede balans tussen comfort en stabiliteit: te zacht kan los aanvoelen, terwijl te hard oncomfortabel kan zijn.

Dagelijkse consumptiegoederen en keukengerei: balans tussen functie en gevoel

Voor dagelijkse consumptiegoederen en keukengerei zijn siliconen nodig die praktisch, duurzaam en comfortabel in gebruik zijn.

Het aanbevolen hardheidsbereik voor deze producten ligt over het algemeen tussen 40A en 70A.

Keukengerei zoals spatels, bakvormen en deksels gebruiken meestal siliconen van 40A tot 60A. Deze klasse is sterk genoeg om te roeren en te koken, maar toch flexibel genoeg voor eenvoudig gebruik. Mallen moeten ook gemakkelijk loslaten en hun vorm behouden.

Beschermers voor apparaten, waaronder telefoon- en tablethoesjes of afstandsbedieningshoezen, vallen doorgaans in het bereik van 40A tot 60A. Deze hardheid biedt voldoende zachtheid voor schokabsorptie en grip, maar is tegelijkertijd stevig genoeg om hun vorm te behouden.

Huishoudelijke artikelen zoals tandenborstelhandvatten, placemats en bekerdeksels variëren van 40A tot 70A, afhankelijk van de benodigde grip, textuur en ondersteuning.

Industriële toepassingen: nadruk op prestaties en aanpassing aan de omgeving

Industriële siliconen moeten bestand zijn tegen druk, hitte, trillingen en slijtage.

De aanbevolen hardheid varieert hier van 50A tot 90A, waarbij Shore D wordt gebruikt voor stijvere onderdelen.

Afdichtingen zoals O-ringen, pakkingen en afdichtstrips hebben doorgaans een hardheid tussen 50A en 70A. Ze hebben de juiste hardheid nodig om onder druk een goede afdichting te behouden en lekkage te voorkomen. Een hogere hardheid heeft de voorkeur voor zware omstandigheden.

Dempingsmatten en buffers hebben doorgaans een sterkte tussen 50A en 65A. Ze zijn zacht genoeg om schokken te absorberen, maar toch sterk genoeg om vervorming te weerstaan.

Kabelisolatie en elektrische vergietmaterialen variëren sterk in hardheid, afhankelijk van hun functie, maar de nadruk ligt op isolatie, hittebestendigheid en duurzaamheid.

Industriële rollen en transportbanden vereisen vaak een hardheid van 70A of hoger, soms zelfs Shore D, om uitstekende sterkte, slijtvastheid en stabiliteit te bieden bij zware belasting.

Structurele componenten en composietmaterialen: hardheid voor ondersteuning

Wanneer siliconen onderdeel zijn van een constructie of worden samengevoegd met andere materialen, moeten ze stevig en stabiel blijven.

Voor deze toepassingen is de aanbevolen hardheid 70A of hoger, of Shore D.

Harde knoppen of toetsen moeten een duidelijke, tastbare feedback bieden en duurzaam zijn. Meestal wordt hiervoor siliconen gebruikt met een hardheid tussen 70A en 85A.

Interne ondersteunende componenten vereisen een nog hogere hardheid, meestal tussen 80A en 90A, of Shore D, om de vorm te behouden en krachten te weerstaan.

Bij het overgieten van siliconen op gereedschap of apparaten hangt de hardheid af van de gewenste grip en functie. Gereedschapsstelen zijn vaak gemaakt van siliconen met een hardheid tussen 60A en 80A, waardoor comfort, sterkte en duurzaamheid hand in hand gaan.

Conclusie

Shore-hardheid is meer dan alleen een getal. Het is een cruciale factor die bepaalt hoe siliconen aanvoelen, presteren en functioneren in de praktijk. Door de verschillende hardheidsniveaus te begrijpen en hoe ze zich verhouden tot specifieke behoeften, kunt u slimmere en effectievere materiaalkeuzes maken.

Met tientallen jaren ervaring in de productie van siliconen beschikken we over de expertise en technologie om hoogwaardige, hoogwaardige siliconenproducten te produceren, afgestemd op uw behoeften. Of u nu medische hulpmiddelen, consumptiegoederen of industriële componenten ontwikkelt, wij helpen u uw ideeën met precisie en betrouwbaarheid tot leven te brengen. Neem vandaag nog contact met ons op om uw siliconenoplossing op maat te starten.