Verständnis der Shore-Härte: Ein Leitfaden für das Umspritzen von Silikon und TPE

In der heutigen Landschaft des Produktdesigns und der HerstellungDie Schnittstelle zwischen Benutzer und Maschine ist über die bloße Funktionalität hinausgegangen und ist zu einem entscheidenden Element der Markenidentität und der Benutzererfahrung geworden.Diese Entwicklung zeigt sich am deutlichsten in der weit verbreiteten Verwendung von "Soft Touch"-Oberflächen, ergonomischen, taktilen Schnittstellen, die Qualität, Sicherheit und Komfort vermitteln.Im Zentrum dieser Produktionsrevolution steht der Prozess der Überformung, eine ausgeklügelte Spritzgießtechnik, bei der ein weiches Elastomermaterial chemisch oder mechanisch an ein starres Substrat gebunden wird.die biologisch verträgliche Dichtung eines Medizinprodukts, oder die wasserdichte Dichtung eines Verbrauchergeräts, hängt der Erfolg dieser Komponenten von einem genauen Verständnis der Materialhärte ab.

Für Hersteller und Ingenieure, insbesondere diejenigen, die die Fähigkeiten von Branchenführern wie HYM Plastic nutzen,Die Metrik "Hardness of Shore" dient als gemeinsame Sprache, die subjektive, taktile Wünsche in objektive technische Spezifikationen umsetzt..¹Allerdings ist die Shore-Härte weit mehr als eine einfache Zahl, die auf einem Materialdatenblatt abgestempelt ist; sie ist eine komplexe viskolastische Eigenschaft, die die Verarbeitungsparameter, die Verschleißfestigkeit, die Dichtungswirksamkeit, dieund die grundlegenden Mechanismen der Haftung.

Dieser umfassende Bericht liefert eine umfassende Analyse der Landhärte im Zusammenhang mit derKautschukspritzgießereiundSilikonüberformungAuf der Grundlage der technischen Kompetenzen von HYM Plastics Xiamen-Fertigungsanlage, die sich auf hochpräzise Multimaterial-Formen spezialisiert hat, werden wir die Physik der Einbohrungen dissektieren.die rheologischen Unterschiede zwischen thermoplastischen Elastomeren (TPE) und flüssigem Silikonkautschuk (LSR), und die komplizierten Konstruktionsrichtlinien, die erforderlich sind, um robuste, delaminationsfreie Bindungen zu erzielen.Dieser Leitfaden zielt darauf ab, Ingenieure in die Lage zu versetzen, ihre Konstruktionen für die Herstellbarkeit zu optimieren., um sicherzustellen, dass das Endprodukt den strengen Anforderungen der Automobil-, Medizin- und Industrieanwendungen entspricht.

Wirksam zu nutzenTPE-Härte an der KüsteBei der Konstruktion muss man zunächst die zugrunde liegende Physik verstehen, wie Härte in polymeren Materialien definiert und gemessen wird.wobei die Härte oft ein statischer Prädiktor für Zugfestigkeit und Kratzfestigkeit ist, ist die Härte der Elastomere eine dynamische, zeitabhängige Reaktion auf angewandte Belastungen.

Polymere, einschließlich TPE und Silikone, die inWeichgefühlsgussEin Elastomer ist ein elastisches Material, das sich durch eine gewisse Flexibilität entwickelt.die Polymerketten entwickeln und dehnen (elastische Reaktion)Diese Dualität erzeugt ein Phänomen, das als "Creep" oder Stressrelaxation bekannt ist.

Wenn ein Durometer-Eindruck in eine Gummiprobe gedrückt wird, widersteht das Material zunächst mit einer bestimmten Kraft.Die Polymerketten ordnen sich langsam neu an, um der Belastung gerecht zu werden.Dies ist der Grund, warum die ASTM D2240 und ISO 868-Standards genaue Aufenthaltszeiten für die Messungen festlegen.³Eine Messung, die sofort aufgenommen wird, könnte "Shore 60A" sein, während eine Messung, die nach einem 15-Sekunden-Aufenthalt auf "Shore 55A" gesenkt wird.Das Verständnis dieser Entspannung ist entscheidend.Eine Versiegelung, die sich im Laufe der Zeit zu sehr entspannt, verliert ihre Kompressionsleistung und verhindert nicht, daß Flüssigkeit eindringt.

Das breite Spektrum der polymeren Steifigkeit, von der gelatinartigen Weichheit einer Schuhsohle bis zur strukturellen Steifigkeit eines harten Hutes, kann nicht mit einer einzigen Skala genau gemessen werden.Das Shore-Härtesystem, verwendet daher mehrere Skalen, die jeweils eine spezifische Einzugsgemäße Geometrie und eine Federkraft verwenden, um auf eine unterschiedliche Palette von Materialien abzusteuern.

Die Skala der Küste A ist das Arbeitspferd derKautschukspritzgießereiEs ist für die Messung von weichen bis halbrigen Elastomeren konzipiert und deckt die überwiegende Mehrheit der TPE- und Silikonüberformanwendungen ab.⁵

• Geometrie des Eintritts:Das Shore-A-Durometer verwendet einen abgeschnittenen Kegel mit einem Winkel von 35° und einem flachen Spitzendurchmesser von 0,79 mm.³Diese stumpfe Spitze verhindert, dass der Eindringer weiche Materialien durchdringt, so dass er die Widerstandsfähigkeit gegen Kompressionsdeformation und nicht die Durchstoßfestigkeit messen kann.

• Die Federkraft:Das Gerät übt eine Kraft von ungefähr 8,06 Newton (822 g) auf.⁵

• Anwendungsbereich:Diese Skala ist für Materialien geeignet, die von weichen Gummibändern (Shore 20A) bis hin zu Reifenbühnen (Shore 60A) und harten Skate-Rädern (Shore 90A) reichen.⁷Im Kontext der Produktion von HYM Plastic ist Shore A die primäre Kennzahl für die Spezifizierung von Soft-Touch-Griffen auf Handgeräten und flexiblen Dichtungen in medizinischen Baugruppen.⁹

Da die Materialien härter werden, durchdringt der stumpfe Shore-A-Eindruck nicht mehr ausreichend, um eine lesbare Auflösung zu liefern.Halbstarre bis starre Kunststoffe, wie die Polypropylen (PP) oder ABS-Substrate, die häufig als Grundschicht beim Übermalen verwendet werden.⁵

• Geometrie des Eintritts:Der Shore-D-Eindruck ist ein scharfer Punkt, ein 30°-Kegel mit einem rein kugelförmigen Spitzenradius von nur 0,1 mm.³Diese Schärfe ermöglicht es, Spannungen zu konzentrieren und starre Thermoplastika zu durchdringen.

• Die Federkraft:Um den Modul der starren Kunststoffe zu überwinden, setzt das Shore D-Durometer eine deutlich höhere Kraft von ca. 44,5 Newtons (4536 g) ein.⁵

• Anwendungsbereich:Diese Skala misst strukturelle Kunststoffe wie harte Hüte, PVC-Rohre und die starren Gehäuse elektronischer Geräte.¹¹Während die übergeformtHautDie in der Regel an der Küste A, derSubstratDie Interaktion zwischen diesen beiden unterschiedlichen Härten ist die Herausforderung für die Technik.

Am anderen Ende des Spektrums befinden sich ultrasoftes Gel, Schaumstoff und zelluläres Gummi, die so elastisch sind, dass die Federkraft eines Shore-A-Durometers sie vollständig komprimieren würde.die einen nutzlosen "0"-Wert ergebenDie Shore OO-Skala verwendet einen kugelförmigen Eindruck und eine sehr geringe Federkraft (~ 1,11 N) zur Messung dieser empfindlichen Materialien.¹¹Obwohl sie bei der Strukturüberformung seltener vorkommen, werden Shore OO-Materialien gelegentlich in spezialisierten Dämpfungsanwendungen verwendet, bei denen die Stoßdämpfung die primäre Funktion hat.

Eine häufige Quelle der Verwirrung bei der Materialauswahl ist die Überlappung zwischen den Skalen.Ein Material, das als Shore 95A registriert wird, hat im Wesentlichen die gleiche Härte wie ein Material, das als Shore 45D registriert wird..¹¹

Der scharfe Shore-D-Eindruck induziert eine plastische Verformung und eine hohe lokalisierte Belastung.Während der stumpfe Shore-A-Eindringe eine elastische Kompression induziertFür eine präzise technische Spezifikation, insbesondere wenn es um die hohen Präzisionsanforderungen von Kunden wie HYM Plastic geht, muss die Skala ausdrücklich angegeben werden.Es reicht nicht aus, "Härte 50" zu sagen.; man muss "Shore 50A" oder "Shore 50D" angeben, um katastrophale Fertigungsfehler zu vermeiden.

Tabelle 1: Vergleichende Analyse der Schalen der Landhärte

Die Auswahl des Überformmaterials ist die wichtigste Entscheidung im Produktentwicklungsprozess.Während sowohl TPE als auch Silikon so formuliert werden können, dass identische Shore-Härtewerte erreicht werden (eHYM Plastic bietet sowohl in der chemischen Verarbeitung als auch in der chemischen Verarbeitung unterschiedliche Leistungsmerkmale.Silikonüberformungund TPE-Injektion, so dass eine unvoreingenommene Bewertung auf der Grundlage der Anwendungsbedürfnisse möglich ist.¹

TPE stellen eine Klasse von Copolymeren oder physikalischen Polymermischungen dar, die die mechanischen Eigenschaften von thermosettigem Gummi mit der Verarbeitbarkeit von Thermoplasten kombinieren.Dieses einzigartige Verhalten leitet sich von ihrer phasentrennenden Morphologie ab..

TPE bestehen typischerweise aus "harten" Segmenten (kristalline Domänen) und "weichen" Segmenten (amorphe Domänen).Stärke und Festlegung der StrandhärteDie weichen Segmente sorgen für Elastizität und Flexibilität.⁶Durch die Anpassung des Verhältnisses von harten und weichen Segmenten während der Polymerisation können die Hersteller dieTPE-Härte an der Küstevon einem gelähnlichen Shore 20A zu einem starren Shore 70D.⁶

Der Hauptvorteil von TPE in derKautschukspritzgießereiIm Gegensatz zu thermofesten Kautschuk, der einer irreversiblen chemischen Reaktion (Vulkanisierung) unterliegt, frieren TPE bei Abkühlung einfach ein und schmelzen bei Erwärmung.

• Zykluszeit:Da innerhalb der Form keine Härtungszeit erforderlich ist, sind die TPE-Zyklen in der Regel schneller und nur durch die Abkühlgeschwindigkeit des Teils begrenzt.

• Wiederverwertbarkeit:Sprünge, Läufer und defekte Teile können neu gemahlen und mit neuem Material gemischt werden,die Materialverschwendung und die Kosten erheblich reduzieren, ein Schlüsselfaktor für die Produktion in großen Mengen in Anlagen wie HYM Plastic.¹⁶

• Verknüpfung:TPE sind in verschiedenen Chemikalien (Styrol, Olefin, Urethan) erhältlich, die für die natürliche chemische Bindung mit dem Substrat abgestimmt werden können.ein TPE-S (Styrol) verbindet sich natürlich mit Polypropylen (PP) ohne Verwendung von Klebstoffen.¹⁷

LSR ist ein zweikomponentes thermosettiges Material, das typischerweise auf einem Siloxan-Backbone (alternative Silizium- und Sauerstoffatome) basiert.1 Verhältnis unmittelbar vor der Injektion.

Die Si-O-Bindung ist wesentlich stärker und stabiler als die C-C-Bindung in TPE.und chemischer Angriff.¹⁹Während sich ein TPE-Griff im Sommer auf dem Armaturenbrett verweckt und klebrig wird, bleibt ein LSR-Griff unverändert.

LSR unterliegt einer platinkatalyserten Hydrosylierung, einer irreversiblen Verknüpfung, die erfordert, dass die Form erhitzt wird (oft 150 ° C bis 200 ° C), um die Härtung zu beschleunigen.Dieser grundlegende Unterschied bei der Verarbeitung einer heißen Form für LSR gegenüber einer kalten Form für TPE erfordertLSR-Injektionswerkzeugeund Maschinen, eine Fähigkeit, die fortschrittliche Hersteller wie HYM Plastic unterscheidet.¹⁴

LSR ist von Natur aus inert und biokompatibel, was es zum bevorzugten Material für Medizinprodukte und Lebensmittelkontaktanwendungen macht.Es erfüllt die strengen USP-Klasse VI- und ISO 10993-Normen leichter als viele TPE-FormulierungenDie Expertise von HYM Plastics in den Bereichen Medizinprodukte zeigt, dass sie in der Lage ist, diese Eigenschaften für die Kunden des Gesundheitswesens zu nutzen.¹

Bei der Wahl zwischen TPE und LSR für eineWeichgefühlsgussDie Kommission ist der Auffassung, daß die