シリコーンの硬度についての理解を深める

シリコーン製品を開発する際には、原材料、射出技術の選択、製造パートナーとの協力に加えて、シリコーンの硬度も重要な考慮事項となります。シリコーンの硬度は、最終製品の性能に直接影響します。では、シリコーンの硬度に影響を与える要因は何でしょうか?シリコーンの硬度はどのように測定されるのでしょうか?これらのよくある質問に答えるためのクイックガイドをまとめました。

シリコーンの硬度に影響を与える 4 つの重要な要素

シリコーンの硬度に影響を与える要因は、主に製品の未硬化段階および加工および成形段階での原材料の配合に関係します。以下では、シリコーンの硬度に影響を与える主な要因について詳しく説明します。

構成

シリコーンは、天然のケイ素、酸素、炭素、水素などの元素で構成されています。シリコーンの硬さを変えるには、原料に含まれる化学物質を管理する必要があります。シリコーン原料にシリコーン樹脂、シリコーンオイル、エチレン、コロイダルシリカなどの成分を添加することで調整が可能です。これらの添加剤はシリコーンゴムの化学構造、結晶化度、相溶性を変える可能性がありますが、これらの詳細を制御するには専門家の専門知識が必要です。
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硬化時間

シリコーンの成形プロセスには、硬化または固化段階が含まれます。これは室温でも加熱でも起こります。硬化時間や温度を調整することでシリコーン製品の硬さを変えることができます。

架橋密度

架橋密度は、シリコーン材料内の化学結合の強さを指します。シリコーンの化学構造をネットワークとして想像してください。そこでは、異なる分子鎖によって交差点が作成されます。これらの交差点が近づくと、ネットワークがより密になり、その結果シリコーンがより硬くなります。架橋度は製造時の加熱温度、加熱時間、圧力などの影響を受けます。

添加剤

添加剤はシリコーン成形プロセス中、特に加硫中に使用されます。これらの添加剤は、シリコーンの分子構造を安定化し、硬度を高め、さまざまな特性を向上させます。添加剤には、充填剤、加硫剤、改質剤、構造制御剤などさまざまな種類があります。これらの添加剤の割合を調整すると、シリコーンの硬度に影響を与える可能性があります。

シリコーン硬度の測定方法

シリコーン硬度は通常、硬度計を使用して測定されます。シリコーンの硬度を測定するには、次の 2 つの一般的な基準があります。

ショア硬度

ショア硬度計はプローブとバネ装置で構成されています。試験手順では、プローブを試験材料に押し付け、特定のバネ力の下でプローブが押し付けられた深さを測定し、この測定値を硬度値に変換します。この方法の原理は、プローブを材料の表面に押し込むとバネが圧縮され、プローブが反発する力が発生するというものです。テストされるシリコーンの硬度が増加すると、プローブにかかる反力も増加し、結果としてショア硬度の読み取り値が高くなります。
さらに、ショア硬度 (ショア) 試験は、タイプ A とタイプ D に分類されます。試験者は、試験対象の材料の硬度に基づいてこれらのタイプを選択します。通常、タイプ A ショア硬度計は 90 度未満の硬度値に適しており、タイプ D ショア硬度計は 90 度を超える値に使用されます。どのタイプを使用するかの選択は、多くの場合、テスターの経験によって決まります。ショア硬度計は、シリコーン、ゴム、皮革、プラスチック、樹脂、ガラス、アクリルなどを含む幅広い材料に応用されています。この多用途性により、工業製品のテストでよく使用されます。

国際ゴム硬度度 (IRHD)

国際ゴム硬度度としても知られる IRHD では、平面と鋼球を使用する別の方法が使用されます。試験材の上から鋼球を押し込み、押し込み深さから硬さを求めます。 IRHD には、マイクロ、ロー、ノーマル、ハードなどのいくつかのカテゴリがあり、それぞれが特定の種類の素材に適しています。

シリコーンの硬度に関するよくある質問

Q1: シリコーンの硬度は高いほど良いのですか?

シリコンの硬度が高ければ高いほど良いというわけではありません。非常に硬いシリコンは柔軟性が低く、破損しやすくなります。硬度の選択は、製品の種類と目的によって異なります。たとえば、一般的なシリコン製キッチン用品は通常、ショア硬度 50A ～ 70A の範囲に収まります。硬度の選択は、製造技術の選択と製造コストにも影響します。
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Q2: 環境要因はシリコーンの硬度に影響しますか?

いいえ、シリコンは一般に温度変化に強く、-40°C ～ 200°C の温度に耐えます。シリコーン製品は完全に硬化すると、その硬度は環境要因によって大きく影響されません。ただし、紫外線を含む太陽光に長時間さらされると、シリコーン製品が変色したり老化したりする可能性があります。
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Q3: 成形方法によって製品の硬さに影響はありますか?

いいえ、シリコーン成形法の選択は主に製品の種類と予算の考慮事項に基づいて行われ、最終製品の硬度に直接影響するものではありません。シリコーンの硬度に影響を与える主な要因は、組成、硬化時間、製造プロセス中に使用される添加剤です。
＜補足： シリコーンゴムはどのようにして成形されるのですか？ ＞

Q4: シリコーンの硬度は反発力や引張強度に影響しますか?

硬度は、破断点伸び、引張強さ、反発弾性、圧縮時の永久変形などの特性に影響を与える可能性があります。硬度、破断点伸び、引張強さなどのシリコーン材料の物理的特性は、メーカーが提供する材料特性シートで確認できます。シリコーン材料の物理的特性の詳細については、これらのデータシートを参照してください。

• ショア硬度 A：製品の硬度は、硬い物体の表面への侵入に抵抗する能力を指します。硬度の値が高いほど、製品が硬いことを示します。
• 破断伸び：破断伸びは、製品が破断するまで伸びたときの長さの、元の長さと比較した増加率です。シリコーンが硬いと破断伸びが低くなる傾向があります。
• 引張強さ：製品を破断するまで引っ張り続けたときの強度の最大値を引張強さといいます。通常、シリコーンの引張強さは約 10 MPa 未満ですが、熱硬化シリコーンの引張強さは一般に 4.0 ～ 12.5 MPa の範囲になります。
• 引裂き強度：特定の試験条件下で、切り込みを入れた物品に力を加え、外力を受けた際の切り込み部分の伸びや引き裂きに対する耐性を試験します。この特性は引裂強度として知られています。
• 反発弾性：試験品が外力により一時的に変形した後、元の形状に戻ろうとする力を弾性といいます。
• 圧縮永久歪み：特定の試験条件下で製品が回復できなくなるまで外圧を受ける確率を試験します。これは永久圧縮永久歪み試験として知られています。

GSUNシリコーンゴム物性表

結論

シリコーンの硬度は、組成、硬化時間、架橋密度、製造時に使用される添加剤などの要因に影響されます。硬度の選択は、製品の特定の用途によって異なります。高品質で耐久性のある製品を保証するには、シリコーンゴム製品の製造において 30 年以上の専門知識を持つ GSUN のような経験豊富な製造パートナーとの協力が不可欠です。シリコーン製品開発に関するご要望がございましたら、お気軽にお問い合わせください。 お問い合わせ。