关于硅胶硬度的相关知识，一篇文章告诉你

开发硅胶产品时，除了原料、射出技术、合作代工厂的选择外，硅胶硬度也是要考虑的重点之一，因为硅胶硬度会直接影响产品完成后的使用效果。那么有哪些因素会影响硅胶硬度？硅胶硬度该怎么测量？想了解更多关于硅胶硬度的常见问题，我们都整理好懒人包在文章中啰！

 

影响硅胶硬度的 4 个重点

影响硅胶硬度的因素，主要是在产品未固化阶段时的原料调配，以及加工成型的过程，以下详细说明影响硅胶硬度的重点：

 

成分组成

硅胶成分是由天然硅、氧、碳、氢等元素聚合而成，可以想象如果要改变产品的性质，就需要从原料中的化学物质来控制。所以要改变硅胶硬度，就要在硅胶原料中添加硅树脂、硅油、乙烯基及水合二氧化硅等成分来调配，其中的乙烯基可以将硅链子的分出更多结晶体，改变化学结构的紧密程度，而水和二氧化硅可以调整材质硬度，硅树脂则可以提高不同化合物与硅橡胶的兼容性，这些都是专业技术人员才能控制的细节，所以代工厂的技术专业度与产品质量有非常高度的关联性。
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加热固化时间

硅胶原料成型需要经过「固化」的过程，产品固化方式可分为常温固化及加温固化，其中加温固化的方式就是将产品放入工业用烤箱烘烤，在这个步骤中，透过调整加热固化的时间，以及烘烤温度，就可以改变硅胶硬度。

 

交连密度

说到硅胶的交连密度，就需要牵扯到硅胶材质结构中的化学式。简单来说，可以想象硅橡胶材质中的化学结构是一面网子，而网子是由许多不同方向的线条交错而成，线条与线条交集的地方就形成一个点，当这个交集点越密集，网子就会变得比较硬且弹性较低；而「交联密度」的意思同理，就是用于衡量化学分子紧密程度的一项指针，当交连密度越高，硅胶硬度就越硬，而原料的交连程度会受到加工过程中的加热温度、加热时间及压力所影响，所以在加工过程中，需要技术人员随时掌握产品原料的交连密度。

 

是否有添加剂

硅胶成型的步骤中，其中一个流程叫做「硫化成型」，就是指透过加工过程中硫化步骤，来改变硅胶性能，而添加剂的用途就是用来帮助琉化反应，在硫化过中稳定分子的立体结构，增强硅胶硬度。另外，添加剂其实是许多不同剂型的统称，像是：填料剂、硫化剂、改性剂、结构控制剂等都可算是添加剂，而透过不同比例调配添加剂，就可以调整硅胶硬度。

 

硅胶硬度要怎么测量？

硅胶硬度测量通常会使用硬度计，目前硅胶有两种硬度测试标准：邵式硬度、国际橡胶硬度。以下将详细说明两种测量标准的差异：

 

邵氏硬度

邵氏硬度计上有探针与弹簧装置，测试方式就是将探针压在测试物品上，读取在特定弹簧压力下探针压入的深度，再转换为硬度值。原理为：探针压入物品表面，弹簧会因为被压缩产生力量，使得压在测试物品上的探针产生回弹力。当测试的硅胶硬度越高，探针的反作用力就越大，测得的邵氏硬度也会越高。
另外，邵氏硬度 (Shore) 的测试方式分为 A 型与 D 型，测试人员会根据不同产品硬度来选用，通常硬度 90 度以下适用 A 型邵氏硬度计，90 度以上适用 D 型邵氏硬度计，选用哪一型的硬度计通常是根据测试人员的经验来判断使用，也因为邵氏硬度计可以应用的材质很广泛，像是：硅胶、橡胶、皮革、塑料、树脂、玻璃、压克力等，所以工业产品比较普遍使用邵氏硬度计。

 

国际橡胶硬度

国际橡胶硬度英文名称为 IRHD (International Rubber Hardness Degrees)，硬度计会有一个平面及一个钢球，测试方式是将钢球由上往下压在测试物品表面，需要下压测试2次，硬度计上的感压计会根据钢球下压的深度来测得硬度值。IRHD 的种类有分四种等级：Micro、Low、Normal、Hard，不同种类测试出来的数值范围会不一样，一般来说 Normal 和 Micro 是比较通用的，和邵氏硬度相比，IRHD适用的物品会比较局限，邵氏硬度计是以探针下压来测试硬度，比较不受物品体积大小限制，而 IRHD 测试的方式比较像用「夹」的，适用于体积较小或较薄的物品。

 

关于硅胶硬度的 4 个常见问题

Q1：硅胶硬度越高越好吗？

当硅胶硬度越高弹性就越低，也会比较容易断裂，所以硅胶硬度不一定越高越好。产品硬度应该要依据产品的种类及用途来决定，以生活中常见的硅胶餐具来说，硅胶硬度通常介于邵氏硬度 50A～70A 之间，产品硬度的选择也会影响到适用的产品成型技术及生产成本，如果不确定产品硬度该如何拿捏，建议在开发前可以多与代工厂讨论。
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Q2：硅胶硬度会受到环境影响吗？

不会，硅胶对于温度的耐受度为 -40度 ~ 200 度，算是耐温弹性很大的一种材质。一般来说，已完成的硅胶产品，不会因为环境因素而改变硅胶硬度；但若曝晒于阳光下，因受到紫外线影响，有可能造成硅胶产品变色或老化。
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Q3：硅胶成型方式会影响产品硬度吗？

不会，选用哪种硅胶成型方式，主要取决于产品种类及成本预算，与最后制成的产品硬度无关，会影响硅胶硬度的因素主要还是上述提过的：成分组成、加热时间、使用的添加剂等。
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Q4：硅胶产品硬度会影响回弹度及拉伸强度吗？

想要更深入了解硅胶材料的物理性能，可以参考硅胶原料的物性表，在物性表的字段中就会列出硅胶硬度、断裂伸长率、拉伸强度、回弹性等详细信息，以下带大家认识硅胶物性表中的常见名词：  

• 硬度：产品能够抵抗硬物压入表面的能力，当硬度数值越高，表示产品硬度越硬。
• 断裂伸长率：当产品伸展到断裂时，与原本长度对比起来的增长百分比，当硅胶越硬，断裂伸长率就约低。
• 拉伸强度：当产品不断拉伸直到断裂的过程中，所得到的最大强度数值，一般硅胶拉伸强度大约在 Mpa 10 以下，热固型硅胶的拉伸强度大约会在MPa 4.0-12.5 之间。
• 撕裂强度：在特定的测试条件下，对着有切口的物品施加力道，来测试产品受到外力影响时，切口被扩大或撕裂的抵抗力。
• 回弹性：当测试产品受到外力影响短暂变形之后，反弹恢复原状的能力。
• 压缩永久变形：在特定的测试条件下，产品受外力压迫至无法恢复的机率测试。

 

上阳电子硅胶物性表

 

结论

透过文章内容我们可以了解，影响硅胶硬度的因素跟硅胶成分组成、加工过程使用的添加剂以及加热固化的时间有关。通常业界比较常用的硬度测试标准为邵氏硬度，关于不同硅胶材质的硬度、弹性、拉伸度等特性，可以参考不同厂商的硅胶物性表。硅胶硬度的调整属于高度专业范畴，要生产质量好且耐用的产品，就要选择足够专业的代工厂，上阳电子专注于硅橡胶产品制造已有30年以上经验，内部有专业模具部门与工程团队，以丰富的制造经验及技术，提供客户高质量产品，如有硅橡胶产品开发需求，欢迎与我们联系讨论。