Förklaringar till tekniska specifikationer för silikon, polyuretan och naturlatex
På den här sidan förklarar vi vanliga tekniska specifikationer för elastomerer* Hur vet man vilka värden som är tillräckliga eller ens nödvändiga för ett specifikt projekt. I denna guide förklarar vi vad värdet betyder, varför det är viktigt och ger en referens på vad som är högt och lågt inom varje specifikation.
*Elastomerer är polymermaterial som kan sträckas och deformeras men återgår till sin ursprungliga form när belastningen tas bort och inkluderar material som silikon, gummi och naturlatex
Shore
Vad det är: Mäter materialets motstånd mot penetration dvs hur mjukt eller hårt det är.
Varför viktigt: Avgör materialets flexibilitet och lämplighet för olika applikationer, t.ex. mjuka tätningar (låg Shore A) eller hårdare formar (hög Shore A).
Shore-skalan mäter hur hårt eller mjukt ett material är. Mätningen görs genom att pressa en spets mot materialet och ju djupare spetsen går desto lägre blir siffran. Shore-värdet hjälper dig välja rätt material för ditt projekt. Ett lägre värde ger mer flexibilitet och ett högre värde ger stabilitet. För gjutformar är lägre Shore-värden bäst för att kunna avforma detaljerade föremål, medan högre värden passar för tyngre gjutningar där gjutformen måste klara hålla formen.
Normal intervall för silikoner: Shore A 10-15 - Shore A 40-60
Normal intervall för polyuretanen: Shore A 2040 - Shore D 30-70
Normal intervall för naturlatex: Shore A 5-20 - Shore A 20-35
Vill du veta mer om Shore-värden så har vi skapat en tabell och ett helt inlägg tillägnat just detta. Läs mer om Shore-värde här.
Rivhållfasthet (Tear Strength)
Vad det är: Anger materialets motstånd mot att rivas isär från en reva eller kant. Detta mäts vanligtvis i kN/m (även kg/cm² är vanligt förekommande. 1 kN/m = 0,102 kg/cm²)
Varför viktigt: Viktigt för gjutformar och applikationer där materialet utsätts för mekaniskt slitage.
Hög rivhållfasthet ger längre livslängd för gjutformen. När du tar ut en gjutning, speciellt med mycket detaljer eller negativa vinklar, utsätts silikonet för spänningar som kan orsaka små revor. Om rivhållfastheten är låg kan dessa revor att spridas enklare vilket förstör formen. Gjutformar med tunna detaljer, som spetsiga hörn eller fina mönster, är mer utsatta för revor. Hög rivhållfasthet skyddar dessa delar. Bättre rivhållfasthet ger alltså längre livslängd för gjutformen, speciellt när det gäller upprepade gjutningar eftersom de bättre står emot slitage.
Normal intervall för silikon är: 20-40 kN/m
Normal intervall för polyuretan är: 50-100 kN/m
Normal intervall för naturlatex är: 30-50 kN/m
Dessa värden ska endast tas som exempel. Det finns många kvalitativa silikoner med både högre och lägre värden.
Draghållfasthet (Tensile Strength)
Vad det är: Anger materialets maximala hållfasthet innan det brister när det sträcks. Detta mäts i MPa.
Varför viktigt: Användbart för applikationer där materialet utsätts för dragspänning, t.ex. elastiska remmar, men även viktigt för gjutformar med stora negativa vinklar som kräver kraft för att avforma.
När en gjutform används gång på gång, utsätts den för mekanisk påfrestning varje gång det gjutna objektet tas bort. Detta är speciellt påtagligt på formar med stora negativa vinklar. Under avformning sträcks materialet för att släppa objektet vilket skapar dragspänningar i silikonet, latexen eller annat elastomermaterial. Dessa spänningar kan leda till små mikroskador, som med tiden växer om materialet inte har tillräcklig draghållfasthet. Om gjutformen har hög rivhållfasthet kan dock dessa skador hållas i schack
Om gjutformens draghållfasthet är låg kan den även töjas ut permanent, spricka eller förlora sin elasticitet efter upprepade användningar. Detta påverkar formens förmåga att återgå till sin ursprungliga form. Detta är ännu mer viktigt i elastiska konstruktioner, som tätningar, remmar eller elastiska leder, där draghållfastheten säkerställer att materialet kan tåla konstant spänning och återkommande belastningar utan att deformeras eller brista. Det är denna egenskap som gör att materialet kan fungera pålitligt och hålla länge under mekaniska påfrestningar.
Normal intervall för silikon är: 1-6 MPa
Normal intervall för polyuretan är: 5-40 MPa
Normal intervall för naturlatex är: 5-10 MPa
Brottöjning (Elongation at Break)
Vad det är: Mäter hur mycket materialet kan sträckas innan det går sönder. Detta anges i procent.
Varför viktigt: Visar hur elastiskt materialet är vilket är avgörande för gjutformar och applikationer som kräver mycket flexibilitet.
Denna egenskap kallas även "förlängning vid brott". Det beskriver hur mycket ett material kan sträckas i procent av sin ursprungliga längd innan det går sönder. Hur man upptäcker att materialet har gått sönder kan t.ex. vara mikrosprickor, deformationer eller att det helt enkelt går av.
När det gäller gjutformar är brottöjning en viktig egenskap om formen har stora komplexa former. Ett exempel på detta är t.ex. en svamp. Den har en small fot och en bred hatt. För att avformningsmaterialet runt foten ska kunna utvidgas så pass mycket så den klarar av att dras över hatten, behöver materialet har ett högt värde av förlängning vid brott.
I andra applikationer kan det vara installationer av remmar som behöver töjas ut mycket för att passa in i sina spår eller skyddsprodukter som gummihandskar eller bandet till ett munskydd.
Normal intervall för silikon är: 200-700%
Normal intervall för polyuretan är: 200-800%
Normal intervall för naturlatex är: 700-1000%
Sammanfattning av de mekaniska värdena.
Innan vi fortsätter till andra värden tycker vi att det är värt att sammanfatta dessa fyra värden. Dessa samspelar mycket med varandra och påverkar den slutliga funktionen hos en gjutform eller gjutet material.
Shorevärde, brottöjning, draghållfasthet och rivhållfasthet är mekaniska värden som samspelar och tillsammans bestämmer materialets funktion och hållbarhet. Ett högre Shorevärde ger ökad hårdhet och stabilitet, men kan minska elasticiteten och påverka brottöjning negativt. Samtidigt kräver ett flexibelt material med hög brottöjning också tillräcklig draghållfasthet för att motstå spänningar utan att gå sönder. Rivhållfastheten kompletterar egenskaperna genom att förhindra att små skador sprider sig vilket är speciellt viktigt i mjukare material med hög töjbarhet. Tillsammans balanserar dessa egenskaper materialets styrka, flexibilitet och tålighet, och dessa värden avgör materialets effektivitet för specifika applikationer.
Vad som är den viktigaste egenskapen, eller kombinationen av egenskaper skiljer sig från projekt till projekt. I de bästa av världar skulle det finnas ett material som kombinerar alla dessa egenskaper, men så enkelt är det inte för det finns många fler värden som spelar en avgörande roll för ditt gjutprojekt eller din applikation.
Här nedan fortsätter vi reda ut fler begrepp och värden.
Temperaturtålighet
Vad det är: Anger de lägsta och högsta temperaturer materialet tål utan att förlora sina egenskaper.
Varför viktigt: Avgör materialets lämplighet för högtemperaturtillämpningar (t.ex. silikon för ugnar) eller kalla miljöer.
Generellt sett är temperaturtålighet inte ett större problem när det gäller gjutning, men det finns tillfällen när detta är helt avgörande. Förutom de uppenbara applikationerna som t.ex. gjuta ljusmassa, metall eller kanske isformer så finns det även mer oväntade tillfällen då detta värde spelar roll, termiska toppar. Vissa material, som t.ex. härdplaster kan ha mycket höga termiska toppar, speciellt vid stora volymer. Epoxi, polyuretan och polyester kan nå temperaturer på över 100 °C (och ännu mer än så) Normalt sett kontrollerar man dessa toppar på flera olika sätt, men det kan ändå bli betydande temperaturer i stora gjutformar, och ibland är det även önskvärt.
Generell temperaturintervall för silikon är: -55 °C till +200 °C
Generell temperaturintervall för polyuretan är: -30 °C till +80 °C
Generell temperaturintervall för naturlatex är: -30 °C till +80 °C
Därutöver finns många specialmodifierade material som klarar både högre och lägre temperaturer.
Linjär krympning
Vad det är: Linjär krympning beskriver hur mycket ett material minskar i storlek (procentuellt) under härdning och efterföljande torkning.
Varför viktigt: Detta värde påverkar slutproduktens mått.
Krympning kan vara avgörande för applikationer som kräver hög precision, exempelvis vid tillverkning av delar som måste passa in i andra delar. En hög krympning kan även reducera detaljer i en gjutform vilket gör dem mindre framträdande i jämförelse mot originalet.
Normal intervall för silikon är: 0,1-1%
Normal intervall för polyuretan är: 0,5-2,0%
Normal intervall för naturlatex är: 1-10%k
Viskositet
Vad det är: Beskriver hur trögflytande materialet är i flytande form.
Varför viktigt: Avgör hur lätt materialet är att arbeta med, särskilt vid gjutning eller applicering.
Viskositeten, som mäts i mPa·s, spelar stor roll inom flera olika användningsområden. Ibland kan man även modifiera viskositeten med hjälp av förtunning eller tixotropmedel (förtjockningsmedel). Ett lågt värde, ex. vatten 1 mPa·s, innebär att det är lättflytande, medan ett högt värde, ex. mörk sirap 5,000-10,000 mPa·s, innebär att det är trögflytande. Det finns även en annan viktig faktor när det gäller viskositet och det är temperatur. Nästan alla vätskor blir mer lättflytande vid högre temperaturer och tvärtom. Därför är det även viktigt att kontrollera vid vilket temperatur det angivna värdet gäller.
Några av de tillfällen där viskositeten spelar roll är:
Vid avluftning i vakuum - Ett lägre värde är generellt enklare att avlufta.
Självevakuering av luft - Ett lägre värde låter luften själv avlägsnas ur vätskan.
Applicering på vertikala ytor - Ett högre värde gör det mer troligt att massan stannar kvar på ytan.
Blandning - Ett lägre värde gör det oftast enklare att blanda.
Gjutning - Ett lägre värde kan ha en högre detaljupptagningsförmåga.
Detta var bara några exempel, men det finns många andra som sprutapplicering, ytfinish, härdning och mycket mer.
Normal intervall för silikon är: 5,000-40,000 mPa·s
Normal intervall för polyuretan är: 500-4,000 mPa·s
Normal intervall för naturlatex är: 100-400 mPa·s
Densitet
Vad det är: Mängden massa per volym mäts ofta i g/cm³.
Varför viktigt: Densiteten anger hur "tungt" eller "lätt" ett material är för sin storlek, vilket avgör hur mycket volym materialet tar upp i förhållande till sin vikt.
Densiteten avgör hur mycket volym en viss mängd material tar upp. Ett material med låg densitet kräver mer volym för samma vikt. Här följer ett exempel:
Om du vet volymen på din form (i ml) och densiteten på materialet (i g/cm³), multiplicerar du bara de två siffrorna. För en form på 1 liter (1 000 ml) och en densitet på 1,05 g/cm³, blir alltså 1,05×1000=1050 gram. Du behöver alltså vikten 1050 gram för att fylla din form på 1000 ml.
Detta värde påverkar även flera andra faktorer, även om volymen är det vanligaste. Ett material med hög densitet ger ofta en mer robust och solid känsla medan ett material med låg densitet kan kännas mjukare och lättare. Detta kan vara viktigt för slutprodukten. Materialets densitet kan även påverka graden av krympning när det härdar. Lägre densitet kan innebära större risk för volymförlust vilket är en mycket viktig faktor i precisionsgjutningar, t.ex. när två bitar ska passa in i varandra. Detta är några av tillfällen då densiteten påverkar.
Normal intervall för silikon är: 1,1-1,4 g/cm³
Normal intervall för polyuretan är: 1,0-1,2 g/cm³
Normal intervall för naturlatex är: 0,95-1,0 g/cm³
Öppentid (Pot Life)
Vad det är: Tiden materialet kan bearbetas efter att komponenterna blandats.
Varför viktigt: Hjälper användaren att planera sitt arbete och är särskilt viktigt vid stora eller komplicerade gjutningar.
Öppentid har stor betydelse. i situationer där materialet kräver tid för att bearbetas innan det börjar härda. Vid gjutning av komplexa formar med många detaljer ger en längre öppentid materialet möjlighet att fylla alla små utrymmen utan att luftbubblor fastnar. Det är också viktigt när flera komponenter ska blandas noggrant eller när materialet behöver appliceras i lager för att undvika ojämnheter. Vid större projekt som gjutning av skulpturer eller stora ytor låter en lång öppentid materialet att flyta ut och jämnas ordentligt innan den härdar.
Även en kort öppentid är viktigt i många avseenden. Speciellt vid snabbare produktion. Vid manuellt arbete är det dock, i de flesta fall, bra med en lång öppentid för att hinna få riktigt bra resultat.
Normal intervall för silikon är: 20-60 minuter
Normal intervall för polyuretan är: 5-15 minuter
Normal intervall för naturlatex är: Latex har ingen speciell öppentid i traditionell mening
Avformningstid
Vad det är: Tiden från det att ett material har hällts i formen tills det har härdat tillräckligt för att tas ut ur formen.
Varför viktigt: Om avformning sker för tidigt kan formen deformeras eller helt gå sönder.
Lång avformningstid innebär att materialet får mer tid att sätta sig och stabiliseras, vilket minskar risken för stress och inre spänningar som kan leda till defekter. Det är också fördelaktigt vid komplexa eller stora gjutningar, där långsam härdning ger bättre detaljåtergivning och mindre krympning. Lång avformningstid kan även vara självevakuerande. Om materialet är "flytande" under längre tid har eventuell luft längre tid på sig att avlägsnas. Detta beror även till stor del på öppentiden.
Kort avformningstid innebär snabbare arbetsflöde och möjlighet att tillverka fler enheter på kort tid.
Normal intervall för silikon är: 2 - 24 timmar
Normal intervall för polyuretan är: 15 minuter - 4 timmar
Normal intervall för naturlatex är: 30 minuter-6 timmar (beroende på material och antal lager)
Fler viktiga egenskaper hos elastomerer.
Ovan har vi nämnt några av de allra vanligaste tekniska egenskaperna som är viktiga att förstå för att lyckas med ditt projekt. Utöver dessa finns en mängd med variationer av de ovanstående, samt flera andra som kanske inte är nämnda i varje typ av produkt, men ändå kan vara helt avgörande om produkten är rätt för dig.
Kompressionssättningsmotstånd (Compression Set)
Mäter hur väl ett material kan återfå sin ursprungliga form efter att ha utsatts för en tryckbelastning under en viss tid och temperatur. Detta avgör materialets förmåga att behålla sin tätningsfunktion i applikationer som packningar och tätningar. Ett material med dåligt kompressionssättningsmotstånd kan deformeras permanent vid belastning vilket leder till läckage eller förlorad funktion över tid.
Kemisk resistens
Anger ett materials motståndskraft mot oljor, kemikalier, syror och lösningsmedel. Detta är viktigt beroende på vad man ska gjuta. Vissa material klarar betong, men hanterar inte epoxi, andra klarar epoxi, men klarar inte betong o.s.v. Detta är inte alltid specificerat som en teknisk egenskap utan man behöver ofta läsa den allmänna texten om materialet.
Behöver du hjälp att välja rätt?
Hos oss på Cria hittar du många olika silikoner och avformningsmaterial och självklart finns vi på här för att hjälpa dig. Behöver du hjälp med ditt gjutprojekt, välja rätt avformningsmaterial eller gjutmaterial? Kontakta oss genom vår kontaktsida eller kom förbi vår butik i Linköping. Varmt välkommen med dina frågor