Entendiendo la Dureza Shore: Una Guía para el Sobremoldeo de Silicona y TPE

En el panorama contemporáneo de diseño y fabricación de productos,La interfaz entre usuario y máquina ha trascendido la mera funcionalidad para convertirse en un elemento definitorio de la identidad de la marca y la experiencia del usuarioEsta evolución se manifiesta más visiblemente en la adopción generalizada de superficies de "toque suave", interfaces ergonómicas y táctiles que comunican calidad, seguridad y confort.En el corazón de esta revolución manufacturera se encuentra el proceso de moldeo excesivo, una técnica de moldeo por inyección sofisticada en la que un material elastomérico blando se une química o mecánicamente a un sustrato rígido.el sello biocompatible de un producto médico, o la junta impermeable de un producto electrónico de consumo, el éxito de estos componentes depende de una comprensión precisa de la dureza del material.

Para los fabricantes e ingenieros, particularmente aquellos que aprovechan las capacidades de líderes de la industria como HYM Plastic,La métrica de "Dureza de la orilla" sirve como el lenguaje común que traduce los deseos táctiles subjetivos en especificaciones de ingeniería objetivas.¹Sin embargo, la dureza de Shore es mucho más que un simple número estampado en una hoja de datos de material; es una propiedad viscoelástica compleja que dicta los parámetros de procesamiento, la resistencia al desgaste, la eficacia de sellado, la resistencia a la corrosión y la resistencia a la corrosión.y la mecánica fundamental de la adhesión.

Este informe completo ofrece un análisis exhaustivo de la dureza de la costa en el contexto de lamoldeado por inyección de cauchoySupermoldado de siliconaBasándonos en las competencias técnicas de la planta de fabricación de HYM Plastic en Xiamen, que se especializa en moldeado multi-material de alta precisión, vamos a diseccionar la física de las hendiduras.las diferencias reológicas entre los elastómeros termoplásticos (TPE) y el caucho de silicona líquida (LSR), y las intrincadas pautas de diseño requeridas para lograr enlaces robustos y libres de delaminación.Esta guía tiene como objetivo capacitar a los ingenieros para optimizar sus diseños para la fabricabilidad, asegurando que el producto final cumpla con las exigencias rigurosas de las aplicaciones automotrices, médicas e industriales.

Para utilizar eficazmenteDureza de la orilla del TPEEn el diseño, primero hay que entender la física subyacente de cómo se define y mide la dureza en materiales poliméricos.donde la dureza es a menudo un predictor estático de la resistencia a la tracción y la resistencia a los arañazos, la dureza de los elastómeros es una respuesta dinámica y dependiente del tiempo a la tensión aplicada.

Polímeros, incluidos los TPE y las siliconas utilizados enmoldeado con toque suaveCuando se aplica una fuerza a un elastómero, el material se vuelve más elástico.las cadenas de polímero se desenrollan y se estiran (respuesta elástica)Esta dualidad crea un fenómeno conocido como "resbalón" o relajación del estrés.

Cuando se presiona una entrada de durómetro en una muestra de caucho, el material resiste inicialmente con una cierta fuerza.Las cadenas de polímero se reorganizan lentamente para acomodar la tensiónEsta es la razón por la cual las normas ASTM D2240 e ISO 868 especifican tiempos de permanencia precisos para las lecturas.³Una lectura tomada instantáneamente podría ser "Shore 60A", mientras que una lectura tomada después de una estancia de 15 segundos podría bajar a "Shore 55A".Comprender esta relajación es fundamental.Un sello que se relaja demasiado con el tiempo perderá su conjunto de compresión y no evitará la entrada de fluidos.

El amplio espectro de rigidez polimérica, que va desde la suavidad gelatinosa de una plantilla de zapato hasta la rigidez estructural de un sombrero duro, no puede medirse con precisión con una sola escala.El sistema de dureza Shore, por lo tanto, emplea múltiples escalas, cada una de las cuales utiliza una geometría específica de la penetración y la fuerza del resorte para apuntar a una gama distinta de materiales.

La balanza Shore A es el caballo de batalla de lamoldeado por inyección de cauchoEstá diseñado para medir elastómeros blandos a semirrígidos, que cubren la gran mayoría de las aplicaciones de sobremoldado de TPE y silicona.⁵

• Geometría de la entrada:El durómetro Shore A utiliza un cono truncado con un ángulo de 35° y un diámetro de punta plana de 0,79 mm.³Esta punta embotada evita que el punzador pierda materiales blandos, lo que le permite medir la resistencia a la deformación por compresión en lugar de la resistencia a la perforación.

• Fuerza de resorte:El dispositivo aplica una fuerza de aproximadamente 8,06 Newtons (822 g).⁵

• Rango de aplicación:Esta escala es adecuada para materiales que van desde bandas de goma suave (Shore 20A) hasta bandas de rodadura de neumáticos de automóviles (Shore 60A) y ruedas de patinaje duras (Shore 90A).⁷En el contexto de la producción de HYM Plastic, Shore A es la métrica principal para especificar agarres de tacto suave en dispositivos portátiles y sellos flexibles en conjuntos médicos.⁹

A medida que los materiales se vuelven más duros, la penetración contundente de Shore A ya no penetra lo suficiente como para proporcionar una resolución legible.plásticos de tipo semi rígido a rígido, tales como los sustratos de polipropileno (PP) o ABS a menudo utilizados como capa base en el sobremoldado.⁵

• Geometría de la entrada:La incrustación Shore D es una punta afilada, un cono de 30 ° con un radio de punta puramente esférico de solo 0,1 mm.³Esta nitidez le permite concentrar la tensión y penetrar en termoplásticos rígidos.

• Fuerza de resorte:Para superar el módulo de los plásticos rígidos, el durómetro Shore D aplica una fuerza significativamente mayor de aproximadamente 44,5 Newtons (4536 g).⁵

• Rango de aplicación:Esta escala mide los plásticos estructurales como sombreros duros, tuberías de PVC y las carcasas rígidas de dispositivos electrónicos.¹¹Mientras que el moldeadopielPor lo general, la costa A, lael substratoes casi siempre Shore D, y la interacción entre estas dos durezas distintas es donde se encuentra el desafío de ingeniería.

En el extremo opuesto del espectro se encuentran los geles ultrablandos, espumas y cauchos celulares.dando una lectura inútil "0"La escala Shore OO utiliza una entrada esférica y una fuerza de resorte muy baja (~ 1,11 N) para medir estos materiales delicados.¹¹Aunque son menos comunes en el sobremoldeado estructural, los materiales Shore OO se utilizan ocasionalmente en aplicaciones de amortiguación especializadas donde la absorción de golpes es la función principal.

Una fuente frecuente de confusión en la selección de materiales es la superposición entre las escalas.Un material que se registra como Shore 95A es esencialmente medir la misma dureza como un material que registra Shore 45D.¹¹

Sin embargo, depender de los gráficos de conversión puede ser peligroso para aplicaciones críticas.Mientras que el contundente Shore A induce una compresión elásticaPara una especificación de ingeniería precisa, especialmente cuando se trata de los requisitos de alta precisión de clientes como los de HYM Plastic, la escala debe indicarse explícitamente.No es suficiente decir "Dureza 50"; se debe especificar "Shore 50A" o "Shore 50D" para evitar errores de fabricación catastróficos.

Cuadro 1: Análisis comparativo de las escalas de dureza en tierra

La selección del material de sobremoldado es la decisión más importante en el proceso de desarrollo del producto.Mientras que tanto el TPE como el silicona pueden ser formulados para lograr valores de dureza de Shore idénticos (e.g., Shore 40A), sus bases químicas, requisitos de procesamiento y características de rendimiento a largo plazo son muy diferentes.Supermoldado de siliconay la inyección de TPE, lo que permite una evaluación imparcial basada en las necesidades de la aplicación.¹

Los TPE representan una clase de copolímeros o mezclas físicas de polímeros que combinan las propiedades mecánicas del caucho termoestable con la procesable de los termoplásticos.Este comportamiento único se deriva de su morfología separada por fases.

Los TPE suelen consistir en segmentos "duros" (dominios cristalinos) y segmentos "suaves" (dominios amorfos).proporcionando fuerza y determinando la dureza de la orillaLos segmentos blandos proporcionan elasticidad y flexibilidad.⁶Al ajustar la proporción de segmentos duros a blandos durante la polimerización, los fabricantes pueden ajustar con precisión laDureza de la orilla del TPEde una Shore 20A tipo gel a una Shore 70D rígida.⁶

La ventaja principal del TPE en elmoldeado por inyección de cauchoA diferencia del caucho termoestable, que sufre una reacción química irreversible (vulcanización), los TPE simplemente se congelan cuando se enfrían y se derriten cuando se calientan.

• Tiempo del ciclo:Debido a que no se requiere tiempo de curado dentro del molde, los ciclos de TPE son generalmente más rápidos, limitados solo por la velocidad de enfriamiento de la pieza.

• Reciclabilidad:Las espigas, los corredores y las piezas defectuosas pueden ser molidas de nuevo y mezcladas con material virgen,reducción significativa del desperdicio de materiales y de los costes, un factor clave para la producción de grandes volúmenes en instalaciones como HYM Plastic.¹⁶

• Enlace:Los TPE están disponibles en diversas sustancias químicas (estirenico, olefínico, uretano) que pueden combinarse con el sustrato para un enlace químico natural.un TPE-S (estileno) que se une naturalmente al polipropileno (PP) sin necesidad de adhesivos.¹⁷

El LSR es un material termoestable de dos componentes, típicamente basado en una columna vertebral de siloxano (alternan átomos de silicio y oxígeno).1 proporción inmediatamente antes de la inyección.

El enlace Si-O es significativamente más fuerte y más estable que el enlace C-C que se encuentra en los TPE.y ataque químico.¹⁹Mientras que un agarre TPE puede suavizarse y volverse pegajoso si se deja en el salpicadero del automóvil en verano, un agarre LSR permanecerá sin cambios.

El LSR se somete a una hidrosilación catalizada por platino, una reacción de enlace cruzado irreversible. Esto requiere que el molde se caliente (a menudo entre 150 ° C y 200 ° C) para acelerar la curación.Esta diferencia fundamental en el procesamiento de un molde caliente para LSR frente a un molde frío para TPE requiereHerramientas de inyección de LSRy maquinaria, una capacidad que distingue a fabricantes avanzados como HYM Plastic.¹⁴

La LSR es inherentemente inerte y biocompatible, por lo que es el material de elección para dispositivos médicos y aplicaciones en contacto con alimentos.Cumple con las estrictas normas USP Clase VI e ISO 10993 más fácilmente que muchas formulaciones de TPELa experiencia de HYM Plastic en las cáscaras de dispositivos médicos sugiere una fuerte competencia para aprovechar estas propiedades para los clientes de atención médica.¹

Cuando se elige entre TPE y LSR para unamoldeado con toque suaveEn el caso de los proyectos de infraestructura, deben sopesarse los siguientes factores: