O que determina se um produto de silicone é macio e elástico ou rígido e firme?
A resposta está na dureza Shore. É uma forma padrão de medir a firmeza ou maciez do silicone. Seja para conforto, flexibilidade, durabilidade ou suporte, obter a dureza Shore correta é fundamental para o desempenho e a satisfação do usuário.
Neste artigo, detalharemos o que é a dureza Shore do silicone, como ela é medida, as diferentes escalas, como Shore 00, A e D, e como escolher a dureza correta para diferentes aplicações. Este guia lhe dará uma compreensão clara e prática de como a dureza Shore afeta os produtos de silicone.
O que é dureza Shore do silicone?
A dureza Shore é uma forma padrão de medir a dureza ou a maciez do silicone. Se você quiser saber a firmeza de um pedaço de silicone, usamos uma Durômetro Shore. Esta ferramenta pressiona um pino na superfície com uma força definida e fornece uma leitura de 0 a 100, com base na profundidade da inserção do pino.
Na indústria de silicone, usamos mais comumente as escalas Shore 00, Shore A ou Shore D. Um número menor significa que o silicone é mais macio e flexível. Um número maior significa que ele é mais duro e menos elástico.
A dureza Shore não é apenas um número técnico. Ela afeta a sensação, o desempenho e a adequação do produto à sua finalidade. É por isso que escolher e controlar a dureza correta é tão importante ao projetar e fabricar produtos de silicone.
Como é classificada a dureza Shore do silicone?
O silicone possui uma ampla faixa de dureza, desde a maciez gelatinosa até a rigidez plástica. Essa faixa pode ser ajustada alterando a fórmula. Para medi-la, utilizamos principalmente três escalas padrão: Shore 00, Shore A e Shore D. Cada escala varia de 0 a 100. Quanto maior o número, mais duro é o silicone.
Shore 00: Para materiais extremamente macios
O Shore 00 foi projetado especificamente para medir materiais extremamente macios.
Faixa típica: 10 a 90 Shore 00
Aplicações: Géis médicos macios, almofadas de alívio de pressão, maquiagem de efeitos especiais
Shore A: A escala mais comumente usada
Shore A é a escala mais comum para silicone. Ela abrange tudo, desde borracha macia até peças semirrígidas.
Faixa típica: 10 a 95 Shore A
Aplicações:
- Baixa Dureza (10A – 30A): Chupetas para bebês, capas macias para celulares, tubos médicos
- Dureza média (40A – 60A): Capas para telefone, utensílios de cozinha, anéis de vedação
- Alta Dureza (70A – 90A): Botões de silicone, vedações de automóveis, juntas industriais
Shore D: Para materiais duros
Para silicone muito duro, usamos a escala Shore D. Ela é indicada para borracha dura e plásticos.
Faixa típica: 20 a 90 Shore D
Aplicações: Selos rígidos, cabos de ferramentas, rolos industriais
Quais fatores afetam a dureza Shore do silicone?
A dureza Shore é uma propriedade importante do silicone. Ela influencia a sensação do produto, seu desempenho e sua adequação a aplicações específicas. Mas o que exatamente determina o quão macio ou firme o silicone é? Vários fatores, desde a formulação química até o uso no mundo real, podem fazer uma grande diferença.
Formulação de Matéria-Prima
A composição química do silicone é a base de sua dureza. Mesmo pequenas alterações na fórmula base podem levar a diferenças perceptíveis na sensação e no desempenho do produto final.
- Estrutura principal do siloxano: O peso molecular e a densidade de reticulação afetam diretamente a dureza. Uma densidade de reticulação mais alta aumenta a dureza, mas pode reduzir a elasticidade.
- Enchimentos: O tipo e a quantidade de cargas, como sílica e carbonato de cálcio, ajudam a ajustar a dureza. Por exemplo, aumentar o teor de sílica pode elevar a dureza para cerca de 70 Shore A, mas pode reduzir a resistência ao rasgo.
- Agentes de cura: Sistemas de cura por peróxido são frequentemente usados para silicone vulcanizado de alta temperatura (HTV), adequado para produtos mais duros. Catalisadores de platina são comuns em borracha de silicone líquido (LSR), ideais para itens médicos mais macios.
Processo de manufatura
A dureza não é determinada apenas pelo que está contido no silicone. A forma como ele é processado durante a produção também desempenha um papel fundamental.
- Condições de cura: A cura em alta temperatura (150–200 °C) aumenta a reticulação e a dureza. A vulcanização em temperatura ambiente (RTV) é mais adequada para produtos mais macios.
- Processo de mistura: A má dispersão de cargas pode causar dureza irregular e afetar a qualidade do produto.
- Pós-cura: A cura secundária pode ajustar a dureza e liberar o estresse residual.
Condições Ambientais e de Uso
O silicone não existe no vácuo. Uma vez em uso, o ambiente e o estresse a que ele está exposto podem alterar gradualmente sua dureza ao longo do tempo.
- Temperatura: O silicone pode amolecer sob altas temperaturas e endurecer ligeiramente em baixas temperaturas. Por exemplo, um silicone Shore A 20 pode ter a sensação térmica de 25 A a -40 °C.
- Envelhecimento: A exposição prolongada à luz UV ou a produtos químicos pode alterar a dureza e reduzir a vida útil do produto.
- Estresse: A compressão ou o alongamento repetidos podem alterar a dureza, especialmente em silicones mais macios.
Como a dureza se relaciona com a elasticidade, a resistência à tração e a resistência ao rasgo?
A dureza, o módulo de elasticidade, a resistência à tração e a resistência ao rasgo do silicone estão todos interligados. Essas não são características isoladas. Elas refletem o quão firmemente a rede molecular do silicone é interligada.
Módulo de Elasticidade
Isso mede o quanto um material resiste ao alongamento e retorna à sua forma original.
Silicones mais duros geralmente têm um módulo maior. Resistem mais à deformação e são mais rígidos.
Isso ocorre porque o silicone mais duro tende a ter maior densidade de ligações cruzadas, o que limita o movimento da corrente e torna o material menos flexível, mas mais estável.
Resistência à tracção
Este é o estresse máximo que o silicone pode suportar antes de quebrar quando puxado.
A relação entre dureza e resistência à tração não é linear.
À medida que a dureza aumenta, a resistência à tração geralmente melhora.
Mas muita dureza pode ser prejudicial. O material se torna quebradiço e pode quebrar com mais facilidade, já que a tensão não consegue se distribuir uniformemente por correntes excessivamente rígidas.
Portanto, encontrar o equilíbrio certo é importante. Uma capa de celular, por exemplo, precisa de dureza suficiente para proteger, mas também de resistência para evitar rasgos ou rachaduras.
Resistência ao rasgo
Isso mostra o quão bem o silicone resiste à propagação de uma rachadura quando ela começa.
Para silicones macios a médios (20A–40A), adicionar um pouco de dureza geralmente aumenta a resistência ao rasgo.
Mas se a dureza subir muito (acima de 60A–70A), a resistência ao rasgo pode cair. As correntes perdem flexibilidade, então, uma vez formado um corte, ele pode rasgar rapidamente.
A resistência ao rasgo é crucial para itens finos, sensíveis às bordas ou flexíveis, como vedações, luvas ou peças que são montadas e desmontadas com frequência.
O que acontece se o silicone for muito duro ou muito mole?
E se o silicone for muito duro? E se for muito mole? Essas são preocupações válidas. Valores extremos de dureza, em qualquer direção, podem comprometer seriamente o desempenho do produto e a experiência do usuário.
Não existe uma solução única para todos. Uma capa de celular, uma vedação ou um teclado exigem equilíbrios diferentes. Dureza demais pode prejudicar o conforto ou a flexibilidade, enquanto pouca dureza pode causar instabilidade e desgaste.
Para ajudar a esclarecer esses riscos, a tabela abaixo descreve os problemas que podem ocorrer quando o silicone é muito duro ou muito mole, juntamente com as possíveis compensações que você precisa considerar ao fazer escolhas de material.
| Condição de dureza | Problemas potenciais | Impacto no desempenho |
| Muito difícil | Sensação tátil ruim e desconforto em produtos voltados para o usuário | Conforto reduzido, especialmente para itens portáteis ou vestíveis |
| Absorção de choque fraca | Proteção menos eficaz em cenários de quedas ou impactos | |
| Vedação inadequada em superfícies irregulares | Aumento do risco de vazamento ou desvio de ar/fluido | |
| Maior fragilidade | Propenso a rachar ou quebrar sob estresse ou flexão | |
| Desmoldagem difícil | Pode rasgar ou deformar durante a fabricação | |
| Baixa flexibilidade em baixas temperaturas | Pode endurecer em ambientes frios, limitando a função | |
| Muito mole | Falta suporte estrutural | Deforma-se facilmente, perde a estabilidade da forma |
| Baixa resistência à abrasão e ao rasgo | Desgaste rápido, vida útil do produto mais curta | |
| Recuperação lenta, sensação de pressionamento de tecla ruim | Feedback tátil insatisfatório para botões ou interruptores | |
| Difícil de processar durante a moldagem ou pós-processamento | Pode não preencher bem o molde ou ser muito mole para manusear após a cura | |
| Conjunto de alta compressão | Não se recupera após compressão prolongada, levando à perda de função | |
| A superfície atrai poeira facilmente | Textura pegajosa pode acumular poeira, reduzindo o apelo visual e higiênico |
Como escolher a dureza correta do silicone?
Escolher a dureza correta do silicone não é aleatório. Depende de como o produto será usado, da sensação que ele deve proporcionar e de como precisa ser fabricado. Assim como escolher solas de sapato. Algumas precisam amortecer, outras precisam dar suporte.
Aqui está um guia para escolher a dureza correta com base em diferentes usos.
Produtos de contato com a pele: priorizando a sensação de “amigo da pele”
Para produtos que entram em contato com a pele, conforto e segurança vêm em primeiro lugar.
A dureza do silicone recomendada geralmente fica entre 10A e 40A, às vezes até tão macia quanto Shore 00.
Produtos para bebês, como chupetas, mordedores e aspiradores nasais, geralmente usam silicone na faixa de 20 A a 30 A. Essa maciez imita a sensação da pele e garante segurança e conforto para a boca e a pele delicadas dos bebês.
Dispositivos médicos, como cateteres, máscaras respiratórias e revestimentos protéticos, têm uma faixa de dureza mais ampla, de 10 A a 50 A, dependendo de sua função. Por exemplo, cateteres geralmente requerem uma maciez em torno de 20 A para proporcionar flexibilidade, enquanto revestimentos protéticos podem precisar de até 50 A para oferecer suporte leve. Alguns adesivos ultramacios para cicatrizes utilizam até silicone Shore 00 para atingir a máxima maciez e se adaptar perfeitamente à pele.
Dispositivos vestíveis, como pulseiras de smartwatch e pontas de fones de ouvido, geralmente ficam entre 30 A e 50 A. Essa faixa equilibra conforto e estabilidade — muito macios podem parecer soltos, enquanto muito duros podem causar desconforto.
Bens de consumo diário e utensílios de cozinha: equilibrando função e sensação
Bens de consumo diário e utensílios de cozinha exigem silicone que seja prático, durável e confortável de usar.
A faixa de dureza recomendada para esses produtos geralmente fica entre 40A e 70A.
Utensílios de cozinha como espátulas, formas para assar e tampas geralmente usam silicone de 40 A a 60 A. Essa faixa é resistente o suficiente para lidar com tarefas de mexer e cozinhar, além de flexível o suficiente para facilitar o uso. As formas também precisam liberar os alimentos com facilidade e manter seu formato.
Protetores de dispositivos, incluindo capas para celulares e tablets ou capas para controles remotos, geralmente se enquadram na faixa de 40 A a 60 A. Esse nível de dureza oferece maciez suficiente para absorção de choque e aderência, além de ser firme o suficiente para manter a forma.
Itens domésticos como cabos de escova de dentes, jogos americanos e tampas de copos variam de 40 A a 70 A, dependendo da aderência, textura e suporte necessários.
Aplicações Industriais: Enfatizando Desempenho e Adaptação Ambiental
O silicone industrial precisa suportar pressão, calor, vibração e desgaste.
A dureza recomendada aqui varia de 50A a 90A, com Shore D usado para peças mais rígidas.
Vedações como anéis de vedação, juntas e tiras de vedação geralmente apresentam dureza entre 50 A e 70 A. Elas precisam da dureza correta para manter uma vedação firme sob pressão e evitar vazamentos, sendo preferível uma dureza mais alta para ambientes agressivos.
Almofadas e amortecedores geralmente ficam entre 50 A e 65 A, oferecendo maciez suficiente para absorver choques e permanecendo fortes o suficiente para resistir à deformação.
Os materiais de isolamento de cabos e encapsulamento elétrico variam muito em dureza, dependendo de sua função, mas se concentram no isolamento, na resistência ao calor e na durabilidade.
Rolos industriais e correias transportadoras geralmente exigem dureza de 70A ou superior, às vezes até Shore D, para fornecer excelente resistência, resistência à abrasão e estabilidade sob cargas pesadas.
Componentes Estruturais e Materiais Compósitos: Dureza para Suporte
Quando o silicone faz parte de uma estrutura ou é aplicado em camadas com outros materiais, ele deve permanecer firme e estável.
Para essas aplicações, a dureza recomendada é 70A ou superior, ou Shore D.
Botões rígidos ou keycaps precisam oferecer feedback tátil claro e durabilidade, normalmente usando silicone com dureza entre 70A e 85A.
Os componentes de suporte interno exigem dureza ainda maior, geralmente entre 80A e 90A, ou Shore D, para manter a forma e resistir às forças.
Para sobremoldagem de silicone em ferramentas ou dispositivos, a dureza depende da aderência e da função necessárias. Cabos de ferramentas geralmente utilizam silicone com dureza entre 60A e 80A, equilibrando conforto com resistência e durabilidade.
Conclusão
A dureza Shore é mais do que apenas um número. É um fator crucial que molda a sensação, o desempenho e a funcionalidade do silicone no uso real. Ao compreender os diferentes níveis de dureza e como eles se relacionam com necessidades específicas, você pode fazer escolhas de materiais mais inteligentes e eficazes.
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