Твёрдость силикона по Шору: что это и как выбрать
Твёрдость по Шору — это сопротивление силикона вдавливанию стандартной иглы (индентора) по шкале от 0 до 100. Для силиконовых форм применяют шкалу Шора А: большинство компаундов попадает в диапазон 5–60 единиц. От твёрдости зависят три ключевые вещи: насколько легко извлекается отливка, сколько циклов выдержит форма и точно ли передаётся рельеф.
Ниже — шкала Шор А с визуальными аналогами, детальная таблица применения марок Юнисил (Юнисил® 9110, Юнисил® 9131, Юнисил® 9345, Юнисил® 9512), выбор твёрдости по типу изделия и FAQ. Цель — подобрать твёрдость под задачу без переплаты и без брака.
Шкалы Шора: A, 00 и D
Измерение проводится дюрометром: стандартизированная игла под определённой нагрузкой вдавливается в образец на фиксированное время. Глубина проникновения определяет показатель твёрдости — чем меньше число, тем мягче материал.
Для силиконов применяют три шкалы:
- Шор 00 — для очень мягких гелей (0–90 ед.). Используется редко, в основном для специальных демпфирующих составов
- Шор А — основная шкала для силиконовых форм (0–100 ед.). Большинство компаундов — 5–60 ед.
- Шор D — для жёстких силиконов и силиконовых резин (0–100 ед.). Применяется при твёрдости выше 60 Шор А
Метод измерения стандартизирован: ISO 7619 и ASTM D2240. Это позволяет сравнивать марки разных производителей, хотя на практике условия измерения (нагрузка, время выдержки) у производителей различаются.
Шкала Шора А: визуальные аналоги
Чтобы привязать числа шкалы к ощущениям, удобно сравнить их с привычными материалами:
| Шор А | Аналог по ощущению | Пример материала |
|---|---|---|
| 0–5 | Мягкий гель | Силиконовый гель, желе |
| 5–15 | Очень мягкая резина | Мягкий ластик, силиконовый браслет |
| 15–25 | Мягкая резина | Резиновая груша, мягкая перчатка |
| 25–40 | Средняя резина | Автомобильная прокладка, канцелярская резинка |
| 40–60 | Жёсткая резина | Велосипедная шина, подошва кроссовка |
| 60–80 | Очень жёсткая резина | Твёрдая автомобильная шина, жёсткая прокладка |
Твёрдость и применение: детальная таблица
| Шор А | Применение в форм-производстве | Особенности | Марка Юнисил |
|---|---|---|---|
| 5–10 | Ювелирные восковые инжекции, художественное литьё, точные копии | Максимальная гибкость, лёгкое извлечение; форма может смяться при хранении | Юнисил® 9512 |
| 10–20 | Ювелирные формы, фигуры с тонкими элементами, прототипирование | Хорошая детализация, форма держит объём; оптимальный баланс мягкости и прочности | Юнисил® 9110 |
| 20–35 | Декоративный камень, лепнина, архитектурные формы, малые гипсовые отливки | Достаточная жёсткость для форм среднего размера; хорошо держит рельеф | Юнисил® 9131 |
| 35–50 | Крупные архитектурные элементы, бетонные изделия, тротуарная плитка | Высокая износостойкость, устойчивость к деформации при нагрузке | Юнисил® 9345 |
| 50–60 | Матрицы для прессования, жёсткие уплотнения, промышленные детали | Форма требует разборного исполнения для извлечения; максимальная износостойкость | По запросу |
Как твёрдость влияет на форму
Извлечение отливок
Мягкие формы (Шор А 5–20) легко деформируются и «снимаются» с отливок как перчатка, даже при наличии поднутрений. Чем жёстче форма, тем сложнее извлекать изделия со сложным рельефом — при твёрдости выше 40 ед. часто требуется разборная конструкция из двух и более частей.
Точность воспроизведения
Мягкий силикон может незначительно деформироваться под весом заливаемого материала, искажая геометрию. Это критично для плоских и широких форм. Для крупных форм с твёрдостью ниже 20 ед. применяют жёсткую внешнюю обойму (гипс, эпоксид), которая поддерживает форму при заливке.
Ресурс формы
Более жёсткие силиконы (Шор А 30–50) имеют более высокую раздирающую прочность и износостойкость. Они выдерживают большее число отливок, особенно при работе с абразивными материалами (цемент, бетон). Мягкие формы (до 15 ед.) более склонны к надрывам на острых элементах рельефа.
Тип заливаемого материала
Для заливки горячего воска или легкоплавких металлов лучше подходят более жёсткие компаунды — они меньше деформируются при нагреве. Для холодных смол (эпоксид, полиуретан) мягкие и средние формы работают отлично.
Выбор твёрдости по типу изделия
Ювелирное производство
Для восковых инжекций в производстве ювелирных украшений оптимальна твёрдость 5–15 ед. Шора А. Форма должна легко сжиматься для заполнения воском под давлением и так же легко разниматься для извлечения хрупкой восковой модели. Используйте Юнисил® 9110 или Юнисил® 9512.
Декоративный камень и бетонные изделия
Для производства декоративного камня методом заливки гипсом или бетоном рекомендована твёрдость 25–40 ед. Более мягкая форма под весом тяжёлого заливаемого материала будет деформироваться, давая нестабильные размеры изделий. Компаунд Юнисил® 9131 или Юнисил® 9345 — оптимальный выбор.
Крупная лепнина и архитектурные молдинги
При изготовлении форм для крупных гипсовых карнизов, молдингов и архитектурных деталей оптимальна твёрдость 30–45 ед. Форма должна сохранять жёсткость при заливке, но быть достаточно гибкой для снятия с протяжённых элементов.
Технические детали и приборостроение
Для прецизионных технических деталей и прототипов оптимальна твёрдость 15–30 ед. Шор А. Мягкая платиновая форма точно передаёт рельеф и легко снимается с тонкостенных деталей без повреждения.
Влияние наполнителя на твёрдость
Производители регулируют твёрдость компаундов, изменяя количество и тип наполнителя (пирогенный диоксид кремния, молотый кварц). Больше наполнителя — выше твёрдость и вязкость. Компаунды с одинаковым химическим основанием, но разными наполнителями могут значительно различаться по твёрдости.
Тип наполнителя также влияет на прозрачность: аэросил сохраняет полупрозрачность, молотый кварц даёт матовость. Это важно, если форма будет использоваться для контроля качества заливки.
Как проверить твёрдость готовой формы
Точный метод — дюрометр по стандарту ISO 7619. Измеряют 3–5 точек на разных участках формы и берут среднее. Результат в единицах Шор А.
Приблизительно оценить твёрдость можно и без прибора: 10 ед. — ощущение очень мягкого геля, форма легко сминается пальцами; 25 ед. — упругое сопротивление как у ластика; 40 ед. — ощущение твёрдой резины с заметным усилием для деформации.
Часто задаваемые вопросы
- Можно ли изменить твёрдость готового силикона, добавив разбавитель?
- Да. Специальные силиконовые разбавители (например, масло ПМС-100 или аналоги) снижают твёрдость и вязкость без нарушения системы отверждения. Обычная добавка — 5–20% от массы базы. Совместимость уточняйте для конкретной марки компаунда.
- Почему форма с заявленным Шором 20 получилась твёрже?
- Нарушение соотношения компонентов (избыток катализатора) делает силикон жёстче. Также форма становится жёстче при более высокой температуре отверждения. Соблюдайте точные весовые пропорции и стандартные условия.
- Одинаков ли Шор А у разных производителей?
- Шор А — стандартизированный метод (ISO 7619, ASTM D2240). Однако на практике разные производители могут использовать разные условия измерения (нагрузка, время выдержки). При сравнении марок ориентируйтесь на данные одного производителя.
- Что такое Шор 00 и когда его применяют?
- Шор 00 — шкала для очень мягких силиконовых гелей (0–90 ед.). Используется для демпфирующих прокладок, прокладочных материалов и специальных измерительных задач. Для обычных силиконовых форм применяется Шор А.
- Когда переходить с Шор А на Шор D?
- При твёрдости выше 60 Шор А имеет смысл измерять по шкале Шор D, где значения 0–100 уже соответствуют жёстким резинам и пластикам. Для литьевых силиконов это редкость: большинство форм — в диапазоне Шор А.
Заключение
Твёрдость по Шору А — один из двух-трёх ключевых параметров при выборе силиконового компаунда, наряду с типом катализатора и вязкостью. Линейка серий Юнисил — от мягкого Юнисил® 9110 до жёсткого Юнисил® 9345 — даёт точный подбор под задачу без лишних компромиссов. Для большинства применений достаточно диапазона 10–40 Шор А; выход за него — осознанный выбор для специальных задач.