Silikon Shore Hardness: En omfattende introduksjon

Hva avgjør om et silikonprodukt føles mykt og elastisk eller stivt og fast?

Svaret ligger i Shore-hardhet. Det er en standard måte å måle hvor fast eller myk silikon er. Enten du designer for komfort, fleksibilitet, holdbarhet eller støtte, er det å få riktig Shore-hardhet nøkkelen til ytelse og brukertilfredshet.

I denne artikkelen skal vi gå gjennom hva Shore-hardhet i silikon er, hvordan den måles, de ulike skalaene som Shore 00, A og D, og hvordan du velger riktig hardhet for ulike bruksområder. Denne veiledningen vil gi deg en klar og praktisk forståelse av hvordan Shore-hardhet påvirker silikonprodukter.

Hva er silikon Shore-hardhet?

Shore-hardhet er en standard måte å måle hvor hard eller myk silikon er. Hvis du vil vite hvor fast et stykke silikon føles, bruker vi en Shore durometerDette verktøyet presser en pinne inn i overflaten med en innstilt kraft og gir en avlesning fra 0 til 100, basert på hvor dypt pinnen går.

I silikonindustrien bruker vi vanligvis Shore 00-, Shore A- eller Shore D-skalaene. Et lavere tall betyr at silikonet er mykere og mer fleksibelt. Et høyere tall betyr at det er hardere og mindre elastisk.

Shore-hardhet er ikke bare et teknisk tall. Det påvirker hvordan produktet føles, fungerer og passer til formålet. Derfor er det så viktig å velge og kontrollere riktig hardhet når man designer og lager silikonprodukter.

Hvordan klassifiseres silikon Shore-hardhet?

Silikon har et bredt spekter av hardhet, fra geléaktig mykhet til plastlignende stivhet. Dette kan justeres ved å endre formelen. For å måle det bruker vi hovedsakelig tre standardskalaer: Shore 00, Shore A og Shore D. Hver skala går fra 0 til 100. Jo høyere tall, desto hardere er silikonet.

Shore 00: For ekstremt myke materialer

Shore 00 er spesielt utviklet for å måle ekstremt myke materialer.

Typisk rekkevidde: 10 til 90 Shore 00

Bruksområder: Myke medisinske geler, trykkavlastningsputer, sminke med spesialeffekter

Shore A: Den mest brukte skalaen

Shore A er den vanligste skalaen for silikon. Den dekker alt fra myk gummi til halvstive deler.

Typisk rekkevidde: 10 til 95 Shore A

Bruksområder:

• Lav hardhet (10A – 30A): Babysmokker, myke telefondeksler, medisinske slanger
• Middels hardhet (40A – 60A): Telefondeksler, kjøkkenutstyr, O-ringer
• Høy hardhet (70A – 90A): Silikonknapper, biltetninger, industrielle pakninger

Shore D: For harde materialer

For veldig hard silikon bruker vi Shore D-skalaen. Den er beregnet for hard gummi og plast.

Typisk rekkevidde: 20 til 90 Shore D

Bruksområder: Harde tetninger, verktøyhåndtak, industrielle ruller

Hvilke faktorer påvirker silikonens Shore-hardhet?

Shore-hardhet er en viktig egenskap ved silikon. Den påvirker hvordan produktet føles, hvordan det yter og om det passer til spesifikke bruksområder. Men hva bestemmer egentlig hvor myk eller fast silikon er? Flere faktorer, fra kjemisk formulering til bruk i den virkelige verden, kan utgjøre en stor forskjell.

Råmaterialeformulering

Silikonens kjemiske sammensetning er grunnlaget for hardheten. Selv små endringer i basisformelen kan føre til merkbare forskjeller i sluttproduktets følelse og ytelse.

• Siloksan-ryggrad: Molekylvekten og tverrbindingstettheten påvirker hardheten direkte. En høyere tverrbindingstetthet øker hardheten, men kan redusere elastisiteten.
• Fyllstoffer: Typen og mengden fyllstoffer som silika og kalsiumkarbonat bidrar til å justere hardheten. For eksempel kan økning av silikainnholdet øke hardheten til rundt 70 Shore A, men det kan redusere rivestyrken.
• Herdemidler: Peroksidherdingssystemer brukes ofte til høytemperaturvulkanisert (HTV) silikon, egnet for hardere produkter. Platinakatalysatorer er vanlige i flytende silikongummi (LSR), ideelle for mykere medisinske produkter.

Produksjonsprosess

Hardhet avgjøres ikke bare av hva som er i silikon. Hvordan det bearbeides under produksjonen spiller også en nøkkelrolle.

• Herdeforhold: Høytemperaturherding (150–200 °C) øker tverrbindingen og hever hardheten. Vulkanisering ved romtemperatur (RTV) er mer egnet for mykere produkter.
• Blandingsprosess: Dårlig spredning av fyllstoffer kan forårsake ujevn hardhet og påvirke produktkvaliteten.
• Etterherding: Sekundærherding kan finjustere hardheten og frigjøre restspenninger.

Miljø- og bruksforhold

Silikon eksisterer ikke i et vakuum. Når den er i bruk, kan miljøet og belastningen den utsettes for gradvis endre hardheten over tid.

• Temperatur: Silikon kan mykne under høy varme og bli litt hardere i kalde temperaturer. For eksempel kan 20 Shore A silikon føles som 25A ved -40 °C.
• Aldring: Langvarig eksponering for UV-lys eller kjemikalier kan endre hardheten og forkorte produktets levetid.
• Stress: Gjentatt kompresjon eller strekking kan endre hardheten, spesielt i mykere silikoner.

Hvordan er hardhet relatert til elastisitet, strekkfasthet og rivestyrke?

Silikons hardhet, elastisitetsmodul, strekkfasthet og rivestyrke henger alle sammen. Dette er ikke isolerte egenskaper. De gjenspeiler hvor tett silikonets molekylære nettverk er tverrbundet.

Elastisitetsmodul

Dette måler hvor mye et materiale motstår tøyning og går tilbake til sin opprinnelige form.

Hardere silikon har vanligvis en høyere modulus. Den motstår deformasjon bedre og føles stivere.

Det er fordi hardere silikon har en tendens til å ha høyere tverrbindingstetthet, noe som begrenser kjedebevegelsen og gjør materialet mindre fleksibelt, men mer stabilt.

Strekkstyrke

Dette er den maksimale belastningen silikon tåler før den sprekker når den trekkes i.

Sammenhengen mellom hardhet og strekkfasthet er ikke lineær.

Etter hvert som hardheten øker, forbedres vanligvis strekkfastheten.

Men for hardt materiale kan slå tilbake. Materialet blir sprøtt og kan knekke lettere, siden spenningen ikke kan fordele seg jevnt over altfor stive kjettinger.

Så det er viktig å finne den rette balansen. Et telefondeksel, for eksempel, trenger nok hardhet til å beskytte, men også styrke til å unngå revner eller sprekker.

Rivestyrke

Dette viser hvor godt silikon motstår at en sprekk sprer seg når den først har startet.

For myke til middels store silikoner (20A–40A) øker det vanligvis rivestyrken å legge til litt hardhet.

Men hvis hardheten blir for høy (over 60A–70A), kan rivestyrken synke. Kjedene mister fleksibilitet, så når det dannes et kutt, kan det rives raskt.

Rivestyrke er avgjørende for tynne, kantfølsomme eller bøyde gjenstander, som tetninger, hansker eller deler som ofte monteres og demonteres.

Hva skjer hvis silikon er for hardt eller for mykt?

Hva om silikon er for hardt? Hva om det er for mykt? Dette er berettigede bekymringer. Ekstreme hardhetsverdier, i begge retninger, kan i alvorlig grad kompromittere et produkts ytelse og brukeropplevelse.

Det finnes ikke et universelt svar. Et telefondeksel, en forsegling eller et tastatur krever alle forskjellige balanser. For hardhet kan ødelegge komfort eller fleksibilitet, mens for lite kan føre til ustabilitet og slitasje.

For å bidra til å avklare disse risikoene, beskriver tabellen nedenfor hvilke problemer som kan oppstå når silikon enten er for hardt eller for mykt, sammen med de potensielle avveiningene du må vurdere når du foretar materialvalg.

Hvordan velge riktig silikonhardhet?

Å velge riktig silikonhardhet er ikke tilfeldig. Det avhenger av hvordan produktet skal brukes, hvordan det skal føles og hvordan det må lages. Akkurat som å velge skosåler. Noen må gi demping, mens andre må gi støtte.

Her er en veiledning for å velge riktig hardhet basert på ulike bruksområder.

Hudkontaktprodukter: Prioriterer en «hudvennlig» følelse

For produkter som berører huden, kommer komfort og sikkerhet først.

Den anbefalte silikonhardheten ligger vanligvis mellom 10A og 40A, noen ganger til og med så myk som Shore 00.

Babyprodukter som smokker, biteringer og neseaspiratorer bruker vanligvis silikon i området 20A til 30A. Denne mykheten etterligner hudens følelse og sikrer sikkerhet og komfort for babyers delikate munner og hud.

Medisinsk utstyr, som katetre, respirasjonsmasker og proteseinlegg, har et bredere hardhetsområde fra 10A til 50A, avhengig av funksjonen. For eksempel krever katetre ofte en mykhet på rundt 20A for å gi fleksibilitet, mens proteseinlegg kan trenge opptil 50A for å gi lett støtte. Noen ultramyke arrplaster bruker til og med Shore 00-silikon for å oppnå maksimal mykhet og for å tilpasse seg huden tett.

Bærbare enheter som smartklokkereimer og ørepropper ligger vanligvis mellom 30 A og 50 A. Dette området balanserer komfort og stabilitet – for myke kan føles løse, mens for harde kan forårsake ubehag.

Daglige forbruksvarer og kjøkkenutstyr: Balanse mellom funksjon og følelse

Dagligvarer og kjøkkenutstyr krever silikon som er praktisk, slitesterkt og komfortabelt å bruke.

Det anbefalte hardhetsområdet for disse produktene er vanligvis mellom 40A og 70A.

Kjøkkenutstyr som stekespader, bakeformer og lokk bruker vanligvis silikon fra 40A til 60A. Dette området er tøft nok til å håndtere røring og koking, samtidig som det er fleksibelt nok til enkel bruk. Former må også kunne slippe mat lett og beholde formen godt.

Enhetsbeskyttere, inkludert telefon- og nettbrettdeksler eller fjernkontrolldeksler, faller vanligvis innenfor området 40A til 60A. Dette hardhetsnivået gir nok mykhet for støtdemping og grep, samtidig som det er fast nok til å beholde formen.

Husholdningsartikler som tannbørstehåndtak, bordbrikker og kopplokk varierer fra 40A til 70A, avhengig av nødvendig grep, tekstur og støtte.

Industrielle applikasjoner: Vektlegging av ytelse og miljøtilpasning

Industriell silikon må tåle trykk, varme, vibrasjon og slitasje.

Den anbefalte hardheten her varierer fra 50A til 90A, med Shore D brukt for mer stive deler.

Tetninger som O-ringer, pakninger og tetningslister har vanligvis en hardhet mellom 50A og 70A. De trenger riktig hardhet for å opprettholde en tett forsegling under trykk og unngå lekkasjer, og høyere hardhet er å foretrekke for tøffe miljøer.

Dempingskinner og buffere ligger vanligvis mellom 50A og 65A, og gir nok mykhet til å absorbere støt samtidig som de er sterke nok til å motstå deformasjon.

Kabelisolasjon og elektriske innstøpningsmaterialer varierer mye i hardhet, avhengig av funksjon, men fokuserer på isolasjon, varmebestandighet og holdbarhet.

Industrielle ruller og transportbånd krever ofte en hardhet på 70A eller høyere, noen ganger til og med Shore D, for å gi utmerket styrke, slitestyrke og stabilitet under tunge belastninger.

Strukturkomponenter og komposittmaterialer: Hardhet for støtte

Når silikon er en del av en struktur eller lagt lagvis med andre materialer, må det forbli fast og stabilt.

For disse bruksområdene er den anbefalte hardheten 70A eller høyere, eller Shore D.

Harde knapper eller tastehetter må gi tydelig taktil tilbakemelding og være holdbare, vanligvis med silikon med en hardhet mellom 70A og 85A.

Interne støttekomponenter krever enda høyere hardhet, vanligvis mellom 80A og 90A, eller Shore D, for å opprettholde formen og motstå krefter.

For silikonbelegg på verktøy eller enheter avhenger hardheten av nødvendig grep og funksjon. Verktøyhåndtak bruker ofte silikon med hardhet mellom 60A og 80A, som balanserer komfort med styrke og holdbarhet.

Konklusjon

Shore-hardhet er mer enn bare et tall. Det er en avgjørende faktor som former hvordan silikon føles, yter og fungerer i praksis. Ved å forstå de ulike hardhetsnivåene og hvordan de forholder seg til spesifikke behov, kan du ta smartere og mer effektive materialvalg.

Med flere tiår med erfaring innen silikonproduksjon har vi ekspertisen og teknologien til å produsere silikonprodukter av høy kvalitet og høy ytelse, skreddersydd til dine behov. Enten du lager medisinsk utstyr, forbruksvarer eller industrielle komponenter, kan vi hjelpe deg med å realisere ideene dine med presisjon og pålitelighet. Kontakt oss i dag for å starte din skreddersydde silikonløsning.