Comprendre la dureté Shore : Un guide du surmoulage silicone et TPE

Dans le paysage contemporain de la conception et de la fabrication de produits,l'interface entre l'utilisateur et la machine a dépassé la simple fonctionnalité pour devenir un élément déterminant de l'identité de la marque et de l'expérience utilisateurCette évolution se manifeste le plus visiblement dans l'adoption généralisée de surfaces "soft touch" - des interfaces ergonomiques et tactiles qui communiquent qualité, sécurité et confort.Au cœur de cette révolution manufacturière se trouve le processus de surmoulage, une technique sophistiquée de moulage par injection dans laquelle un matériau élastomère souple est lié chimiquement ou mécaniquement à un substrat rigide.le joint biocompatible d'un dispositif médical, ou le joint imperméable d'un appareil électronique grand public, le succès de ces composants dépend d'une compréhension précise de la dureté du matériau.

Pour les fabricants et les ingénieurs, en particulier ceux qui tirent parti des capacités des leaders de l'industrie comme HYM Plastic,la métrique de "Dureté de terre" sert de langage commun traduisant les désirs tactiles subjectifs en spécifications d'ingénierie objectives.¹Cependant, la dureté de la côte est bien plus qu'un simple nombre imprimé sur une fiche de données de matériau; c'est une propriété viscoélastique complexe qui dicte les paramètres de traitement, la résistance à l'usure, l'efficacité de l'étanchéité,et les mécanismes fondamentaux de l'adhérence.

Ce rapport complet fournit une analyse exhaustive de la dureté de la terre dans le contexte demoulage par injection de caoutchoucetsurmoulage au siliconeEn nous appuyant sur les compétences techniques de l'usine de Xiamen de HYM Plastics, spécialisée dans le moulage multi-matériaux de haute précision, nous allons disséquer la physique de l'indentation,les différences réologiques entre les élastomères thermoplastiques (TPE) et le caoutchouc de silicone liquide (LSR)En synthétisant la science théorique des polymères avec les réalités pratiques de l'usine, les chercheurs ont pu trouver des solutions pour les polymères.Ce guide vise à permettre aux ingénieurs d'optimiser leurs conceptions pour la fabrication, assurant que le produit final répond aux exigences rigoureuses des applications automobiles, médicales et industrielles.

Pour une utilisation efficaceDureté à la terre TPEDans la conception, il faut d'abord comprendre la physique sous-jacente de la façon dont la dureté est définie et mesurée dans les matériaux polymères.où la dureté est souvent un prédicteur statique de la résistance à la traction et de la résistance aux rayures, la dureté des élastomères est une réponse dynamique et dépendante du temps au stress appliqué.

Polymères, y compris les TPE et les silicones utilisés dansmoulage à la touche douceIls présentent un comportement viscoélastique, ce qui signifie qu'ils possèdent les caractéristiques des liquides visqueux et des solides élastiques.les chaînes de polymère sont déroulées et étirées (réponse élastique)Cette dualité crée un phénomène connu sous le nom de "rancage" ou relaxation du stress.

Lorsqu'un indentateur de duromètre est pressé sur un échantillon de caoutchouc, le matériau résiste initialement à une certaine force.les chaînes de polymères se réarrangent lentement pour s'adapter à la contrainteC'est pourquoi les normes ASTM D2240 et ISO 868 spécifient des temps de séjour précis pour les lectures.³Une lecture prise instantanément pourrait être "Shore 60A", tandis qu'une lecture prise après une pause de 15 secondes pourrait tomber à "Shore 55A".Comprendre cette relaxation est essentiel.; un joint trop relâché avec le temps perdra son ensemble de compression et n'empêchera pas la pénétration du fluide.

Le large spectre de rigidité des polymères, allant de la douceur gélatineuse d'une semelle de chaussure à la rigidité structurelle d'un chapeau dur, ne peut être mesuré avec précision par une seule échelle.Le système de dureté Shore, utilise donc plusieurs échelles, chacune utilisant une géométrie d'indentation spécifique et une force de ressort pour cibler une gamme distincte de matériaux.

L'échelle Shore A est le cheval de bataille de lamoulage par injection de caoutchoucIl est conçu pour mesurer des élastomères mous à semi-rigides, couvrant la grande majorité des applications de surmoulage de TPE et de silicone.⁵

• Géométrie de l'indentateur:Le duromètre Shore A utilise un cône tronqué avec un angle de 35° et un diamètre de pointe plat de 0,79 mm.³Cette pointe contondante empêche l'indentateur de percer des matériaux mous, lui permettant de mesurer la résistance à la déformation par compression plutôt que la résistance à la perforation.

• Force de ressort:L'appareil applique une force d'environ 8,06 Newton (822 g).⁵

• Dimension d'application:Cette échelle est appropriée pour des matériaux allant des bandes en caoutchouc mou (Shore 20A) aux bandes de roulement des pneus automobiles (Shore 60A) et aux roues de patinage dur (Shore 90A).⁷Dans le cadre de la production de HYM Plastic, Shore A est la principale mesure pour spécifier les poignées à toucher doux sur les appareils portables et les joints flexibles dans les ensembles médicaux.⁹

Au fur et à mesure que les matériaux deviennent plus durs, l'indentateur émoussé Shore A ne pénètre plus suffisamment pour fournir une résolution lisible.Plastiques semi-rigides à rigides, tels que les substrats en polypropylène (PP) ou ABS souvent utilisés comme couche de base dans le surmoulage.⁵

• Géométrie de l'indentateur:L'indentateur Shore D est une pointe tranchante, un cône de 30° avec un rayon de pointe purement sphérique de seulement 0,1 mm.³Cette netteté lui permet de concentrer les contraintes et de pénétrer les thermoplastiques rigides.

• Force de ressort:Pour surmonter le module des plastiques rigides, le duromètre Shore D applique une force nettement plus élevée d'environ 44,5 newtons (4536 g).⁵

• Dimension d'application:Cette échelle mesure les plastiques structurels comme les chapeaux durs, les tuyaux en PVC et les boîtiers rigides des appareils électroniques.¹¹Alors que le surmoldéla peauest généralement la rive A, lasous-produitest presque toujours Shore D, et l'interaction entre ces deux duretés distinctes est où le défi d'ingénierie réside.

À l'autre extrémité du spectre se trouvent des gélicules, des mousses et des caoutchoucs cellulaires, ces matériaux sont si souples que la force du ressort d'un duromètre Shore A les comprimerait complètement.donnant une valeur inutile de "0"L'échelle Shore OO utilise un indentateur sphérique et une très faible force de ressort (~1,11 N) pour mesurer ces matériaux délicats.¹¹Bien que moins courants dans le surmoulage structurel, les matériaux Shore OO sont parfois utilisés dans des applications d'amortissement spécialisées où l'absorption des chocs est la fonction principale.

Une source fréquente de confusion dans la sélection du matériau est le chevauchement entre les échelles.Un matériau enregistré comme Shore 95A mesure essentiellement la même dureté qu'un matériau enregistré comme Shore 45D.¹¹

Cependant, le recours aux cartes de conversion peut être dangereux pour les applications critiques.alors que l'indentateur Shore A contondant induit une compression élastiquePour une spécification technique précise, en particulier lorsqu'il s'agit des exigences de haute précision des clients comme ceux de HYM Plastic, l'échelle doit être explicitement indiquée.Il ne suffit pas de dire "Dureté 50"; il faut spécifier "Shore 50A" ou "Shore 50D" pour éviter les erreurs de fabrication catastrophiques.

Tableau 1: Analyse comparative des échelles de dureté du rivage

La sélection du matériau de surmoulage est la décision la plus importante du processus de développement du produit.Alors que le TPE et le Silicone peuvent être formulés pour obtenir des valeurs de dureté Shore identiques (eLeur structure chimique, leurs exigences de traitement et leurs caractéristiques de performance à long terme diffèrent considérablement.surmoulage au siliconeLes résultats de l'étude ont été publiés dans les journaux de l'industrie pharmaceutique et de l'industrie pharmaceutique.¹

Les TPE représentent une classe de copolymères ou de mélanges physiques de polymères qui combinent les propriétés mécaniques du caoutchouc thermodurcissable avec la traçabilité des thermoplastiques.Ce comportement unique est dérivé de leur morphologie séparée par phase..

Les TPE sont généralement constitués de segments "durs" (domaines cristallins) et de segments "doux" (domaines amorphes).fournissant la force et déterminant la dureté de la côteLes segments mous offrent élasticité et souplesse.⁶En ajustant le rapport entre les segments durs et mous pendant la polymérisation, les fabricants peuvent régler avec précision leDureté à la terre TPEd'un Shore 20A en forme de gel à un Shore 70D rigide.⁶

Le principal avantage du TPE dans le domaine de lamoulage par injection de caoutchoucContrairement au caoutchouc thermodurcissable, qui subit une réaction chimique irréversible (vulcanisation), les TPE ne font que geler lorsqu'ils sont refroidis et fondre lorsqu'ils sont chauffés.

• Durée du cycle:Étant donné qu'aucun temps de durcissement n'est requis à l'intérieur du moule, les cycles TPE sont généralement plus rapides, limités uniquement par la vitesse de refroidissement de la pièce.

• Recyclabilité:Les éclaboussures, les rouleaux et les pièces défectueuses peuvent être re-moulés et mélangés avec du matériau vierge,Réduction significative du gaspillage de matériaux et des coûts, facteur clé pour une production en grande quantité dans des installations telles que HYM Plastic.¹⁶

• Les liens:Les TPE sont disponibles dans diverses substances chimiques (styrénique, oléfinique, uréthane) qui peuvent être associées au substrat pour des liaisons chimiques naturelles.un TPE-S (styrénique) se lie naturellement au polypropylène (PP) sans avoir besoin d'adhésifs.¹⁷

Le LSR est un matériau thermodurcissable à deux composants, généralement basé sur une colonne vertébrale de siloxane (alternance d'atomes de silicium et d'oxygène).1 ratio immédiatement avant l'injection.

La liaison Si-O est nettement plus forte et plus stable que la liaison C-C présente dans les TPE.et attaque chimique.¹⁹Alors qu'une poignée TPE peut se ramollir et devenir collante si elle est laissée sur le tableau de bord de la voiture en été, une poignée LSR restera inchangée.

Le LSR subit une hydrocylation catalysée par le platine, une réaction de liaison croisée irréversible.Cette différence fondamentale dans le traitement d'un moule à chaud pour le LSR par rapport à un moule à froid pour le TPE requiert desOutils d'injection de LSRet des machines, une capacité qui distingue les fabricants avancés comme HYM Plastic.¹⁴

Le LSR est intrinsèquement inerte et biocompatible, ce qui en fait le matériau de choix pour les dispositifs médicaux et les applications en contact avec les aliments.Il répond plus facilement aux normes strictes de la classe VI de l'USP et de l'ISO 10993 que de nombreuses formulations TPEL'expertise de HYM Plastic en matière de coques de dispositifs médicaux suggère une forte compétence pour tirer parti de ces propriétés pour les clients des soins de santé.¹

Lorsqu'il s'agit de choisir entre le TPE et le LSR pour unmoulage à la touche douceLe projet doit tenir compte des facteurs suivants: