Độ cứng Shore A của keo silicone: Phân tích chi tiết

Keo silicone là một loại vật liệu đa dụng trong nhiều ngành công nghiệp và xây dựng; nhờ vào các đặc tính độc đáo. Trong đó độ cứng Shore A đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định hiệu suất; và ứng dụng của keo.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về độ cứng Shore A. Phân tích thành phần và công dụng của các chất cấu thành keo silicone. Và tìm hiểu tại sao chỉ số này lại ảnh hưởng lớn đến các ứng dụng thực tế…

I. Độ cứng Shore A là gì?

Độ cứng Shore A là thang đo độ cứng của các vật liệu đàn hồi, đặc biệt là cao su và keo silicone.

Độ cứng này được đo bằng cách sử dụng một thiết bị gọi là durometer. Khi đầu durometer tiếp xúc với bề mặt của keo silicone; nó sẽ tạo ra một lực nhất định và ghi nhận mức độ biến dạng của vật liệu. Thang đo Shore A dao động từ 0 đến 100; với 0 là mức độ rất mềm và 100 là cực kỳ cứng.

Trong ngành xây dựng và công nghiệp. Độ cứng Shore A của keo silicone giúp xác định sản phẩm phù hợp với các ứng dụng cần khả năng chịu lực, hay độ co giãn khác nhau.

II. Thành phần chính của keo silicone và ảnh hưởng đến độ cứng Shore A

1. Thành phần chính của keo silicone

Keo silicone là một hợp chất polymer bao gồm nhiều thành phần hóa học khác nhau. Trong đó mỗi thành phần đều đóng góp vào các tính chất quan trọng như: Độ bám dính, độ cứng, và tính đàn hồi. Các thành phần cơ bản bao gồm:

• Polydimethylsiloxane (PDMS)
  • Đây là thành phần chính trong hầu hết các loại keo silicone. PDMS là một loại polymer có cấu trúc linh hoạt và có khả năng giãn nở tốt. Thành phần này giúp keo silicone có tính đàn hồi cao; và khả năng chịu đựng được các biến đổi của môi trường như nhiệt độ và độ ẩm. Tuy nhiên, PDMS có độ cứng thấp. Vì vậy khi muốn gia tăng độ cứng, cần thêm các thành phần khác.
• Chất độn gia cường (filler)
  • Các chất gia cường như silica khan (fumed silica) hoặc canxi cacbonat CaCO₃ được thêm vào keo silicone để tăng độ cứng và độ bền cơ học. Silica khan giúp nâng cao độ cứng Shore A bằng cách tạo nên một khung cấu trúc chắc chắn, giảm tính dẻo và tăng khả năng chịu lực, đặc biệt quan trọng trong các sản phẩm có độ cứng Shore A từ 40 trở lên. Canxi cacbonat và các chất gia cường khác cũng góp phần tăng cường độ cứng, làm cho keo phù hợp với những ứng dụng yêu cầu độ bền cao.
• Chất lưu hóa (Curing Agents)
  • Chất lưu hóa giúp keo silicone chuyển từ trạng thái lỏng hoặc sệt sang trạng thái rắn sau khi được bơm lên bề mặt cần dán. Có hai loại lưu hóa phổ biến:

Lưu hóa bằng chất xúc tác acid: Loại keo silicone này có tốc độ khô nhanh hơn; và thường cho độ cứng Shore A cao hơn.

Lưu hóa bằng chất xúc tác trung tính: Được sử dụng cho các ứng dụng cần tính đàn hồi cao; và độ co giãn tốt hơn. Nhưng độ cứng Shore A thường thấp hơn.

Xem thêm: Giải mã chi tiết cơ chế đóng rắn keo silicone

• Plasticizer (Chất làm mềm)
  • Đây là các chất được thêm vào để làm mềm keo silicone, giúp điều chỉnh độ cứng của sản phẩm. Chất làm mềm giúp keo silicone có độ co giãn và mềm dẻo hơn, giảm độ cứng Shore A. Trong các sản phẩm có độ cứng thấp (Shore A dưới 20), hàm lượng plasticizer thường cao hơn.
• Chất ổn định nhiệt (Thermal Stabilizers)
  • Những hợp chất này được thêm vào để giúp keo silicone duy trì tính năng của mình; trong điều kiện nhiệt độ cao. Chất ổn định nhiệt không tác động trực tiếp đến độ cứng Shore A. Nhưng chúng đảm bảo keo silicone giữ nguyên độ cứng khi tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt.

2. Tác động của từng thành phần lên độ cứng Shore A

Các thành phần chính trong keo silicone không chỉ quyết định đến độ cứng. Mà còn ảnh hưởng đến các tính năng khác như độ bền kéo; khả năng chống chịu với các yếu tố môi trường, và tính năng kết dính.

• Polydimethylsiloxane (PDMS):
  • Đây là yếu tố chính mang lại tính linh hoạt cho keo silicone; nhưng đồng thời cũng làm giảm độ cứng. Keo silicone có chứa nhiều PDMS thường có độ cứng Shore A thấp. Nhưng có khả năng co giãn và chống thấm nước tốt hơn. Điều này khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng cần tính đàn hồi cao; như bít mối nối kính hoặc chống thấm ngoài trời.
• Chất độn gia cường (Filler):
  • Các chất độn như silica khan (fumed silica) hoặc canxi cacbonat được thêm vào keo silicone để tăng cường độ bền cơ học và độ cứng. Silica khan giúp nâng cao độ cứng Shore A mà vẫn giữ nguyên tính đàn hồi, từ đó làm cho keo silicone lý tưởng cho các ứng dụng cần chịu tải trọng lớn hoặc lực ép. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành như công nghiệp ô tô hay sản xuất linh kiện điện tử, nơi đòi hỏi độ bền cao mà vẫn giữ được độ đàn hồi.
• Chất lưu hóa (Curing Agents):
  • Độ cứng của keo silicone phụ thuộc nhiều vào loại chất lưu hóa được sử dụng. Keo silicone lưu hóa bằng acid thường có độ cứng cao hơn. Nhưng lại có tính co giãn kém hơn so với loại lưu hóa trung tính.
• Plasticizer (Chất làm mềm):
  • Các chất làm mềm không chỉ ảnh hưởng đến tính linh hoạt của keo silicone; mà còn giúp điều chỉnh độ cứng. Khi lượng plasticizer cao, keo silicone trở nên mềm và dễ uốn hơn; điều này làm giảm độ cứng Shore A. Nhưng lại gia tăng khả năng thích ứng với các bề mặt có độ gồ ghề cao.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ cứng Shore A

Mặc dù thành phần hóa học là yếu tố chính quyết định độ cứng của keo silicone. Tuy nhiên một số yếu tố khác cũng góp phần làm thay đổi độ cứng Shore A, bao gồm:

• Quá trình lưu hóa (Curing Process):
  • Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc định hình cấu trúc và độ cứng của keo silicone. Các sản phẩm lưu hóa nhanh (thường là keo silicone acid) có thể đạt độ cứng cao hơn so với các sản phẩm lưu hóa trung tính. Do quá trình kết dính giữa các phân tử diễn ra mạnh mẽ hơn.
• Nồng độ chất phụ gia:
  • Hàm lượng các chất phụ gia như silica, chất ổn định nhiệt và chất làm mềm có thể được điều chỉnh để kiểm soát độ cứng Shore A. Chẳng hạn, khi tăng lượng silica, keo sẽ có độ cứng cao hơn và ít co giãn hơn.
• Nhiệt độ và độ ẩm:
  • Sau khi thi công, độ cứng của keo silicone có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Nhiệt độ cao và độ ẩm thấp có thể làm giảm thời gian lưu hóa và làm tăng độ cứng Shore A. Ngược lại, trong môi trường ẩm ướt hoặc nhiệt độ thấp, keo silicone có thể trở nên mềm hơn.

III. Tầm quan trọng của độ cứng Shore A đối với keo silicone

Độ cứng Shore A của keo silicone có ảnh hưởng lớn đến tính năng và khả năng ứng dụng của sản phẩm trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là những lý do tại sao độ cứng này lại quan trọng:

• Khả năng chịu lực và chống biến dạng:
  • Keo silicone có độ cứng Shore A càng cao giúp keo chịu được lực nén và kéo dài mà không bị biến dạng, thích hợp cho các công trình có sự co giãn hoặc chịu tác động cơ học mạnh. Điều này rất quan trọng trong các công trình xây dựng hoặc các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khả năng chịu lực tốt và giữ được hình dáng ban đầu. Độ cứng thấp mang lại khả năng uốn cong tốt hơn, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi sự linh hoạt hoặc những môi trường có sự thay đổi nhiệt độ lớn.
• Độ bám dính:
  • Keo silicone có độ cứng thấp thường dẻo và linh hoạt hơn, giúp nó bám dính tốt hơn vào các bề mặt không đồng đều hoặc dễ bị biến dạng như gỗ, nhựa, và kính.
• Tính đàn hồi:
  • Đối với các ứng dụng cần tính đàn hồi cao như bít mối nối hoặc sử dụng trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, độ cứng Shore A ở mức vừa phải (khoảng 20–40) thường được lựa chọn. Điều này giúp keo có khả năng giãn nở và co lại theo sự thay đổi nhiệt độ và áp suất môi trường.

IV. Ứng dụng của keo silicone với độ cứng Shore A khác nhau

Dưới đây là một số mức độ cứng Shore A phổ biến của keo silicone và ứng dụng thực tế của chúng:

• Shore A từ 0 đến 20:
  • Đây là những loại keo silicone rất mềm, thường được sử dụng cho các ứng dụng cần độ linh hoạt cao như lớp đệm, vật liệu chống sốc, hoặc trong ngành y tế, làm chất bịt kín cho các thiết bị cần tính mềm mại và không gây tổn thương cho da.
• Shore A từ 20 đến 40:
  • Loại này có độ cứng vừa phải, thường được dùng để làm chất kết dính trong xây dựng, ứng dụng trong mối nối kính hoặc các khu vực cần co giãn linh hoạt nhưng vẫn đảm bảo độ bám dính cao.
• Độ cứng Shore A từ 40 đến 60:
  • Keo silicone trong khoảng này có khả năng chống biến dạng cao, thường được dùng trong các công trình chịu lực như tường, mái nhà, hoặc các ứng dụng trong công nghiệp ô tô, nơi cần vật liệu có độ bền và khả năng chịu áp lực tốt.
• Shore A từ 60 đến 80:
  • Các loại keo silicone có độ cứng này rất chắc chắn, ít co giãn và chịu lực tốt, được sử dụng trong các công trình cần chịu lực lớn, như các mối nối kết cấu trong xây dựng. Hoặc sản xuất thiết bị công nghiệp cần độ bền cao như lắp ráp thiết bị điện tử, sản xuất linh kiện công nghiệp hoặc các chi tiết cần độ chính xác cao.

V. So sánh độ cứng Shore A với các yếu tố khác của keo silicone

Ngoài độ cứng Shore A, khi lựa chọn keo silicone còn có nhiều yếu tố khác cần được xem xét để đảm bảo sản phẩm hoạt động tốt trong ứng dụng thực tế:

• Độ bền kéo (Tensile Strength):
  • Độ cứng Shore A cao không nhất thiết đi đôi với độ bền kéo cao. Điều này có nghĩa là một loại keo có độ cứng cao có thể dễ gãy khi chịu lực kéo mạnh. Do đó, việc cân nhắc độ bền kéo cũng rất quan trọng, đặc biệt trong các ứng dụng đòi hỏi sức chịu kéo và co giãn tốt.
• Khả năng chịu nhiệt:
  • Một số loại keo silicone có độ cứng Shore A cao nhưng không thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt. Ngược lại, các sản phẩm có độ cứng thấp hơn lại có thể hoạt động tốt hơn trong điều kiện nhiệt độ thay đổi. Vì vậy, cần phải xác định đúng điều kiện môi trường sử dụng.
• Khả năng kháng hóa chất:
  • Đối với những ứng dụng trong môi trường chứa hóa chất như ngành công nghiệp hóa dầu hoặc phòng thí nghiệm, độ cứng của keo silicone cần kết hợp với khả năng kháng hóa chất. Đây là yếu tố quyết định tuổi thọ và hiệu suất của sản phẩm.

VI. Tác động của môi trường lên độ cứng Shore A của keo silicone

Môi trường có thể ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng và độ bền của keo silicone. Khi tiếp xúc với tia UV, độ ẩm, hoặc nhiệt độ cao, các đặc tính vật lý của keo có thể thay đổi, bao gồm cả độ cứng Shore A.

Do đó, khi sử dụng keo silicone trong các môi trường khắc nghiệt, cần lựa chọn sản phẩm có độ bền và khả năng chống chịu với tác động từ môi trường, như các sản phẩm đạt chứng nhận quốc tế SGS, ASTM, A+.

VII. Ứng dụng trong thực tế

Keo silicone với độ cứng Shore A khác nhau có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

• Xây dựng: Dùng để bít mối nối, bít khe hở giữa các tấm kính, hoặc làm lớp đệm chống rung.
• Công nghiệp ô tô: Làm kín các mối nối trên cửa xe, hoặc sử dụng trong hệ thống điều hòa.
• Điện tử: Đảm bảo khả năng chống ẩm và bền vững khi sử dụng trong các thiết bị điện tử.

VIII. Kết luận

Độ cứng Shore A của keo silicone được quyết định bởi nhiều yếu tố, từ thành phần hóa học, quá trình sản xuất, cho đến điều kiện môi trường sau khi thi công. Việc hiểu rõ về từng thành phần và tác động của chúng đến độ cứng giúp người dùng lựa chọn loại keo phù hợp nhất cho từng ứng dụng cụ thể.

Bằng cách kết hợp các yếu tố như độ bền kéo, khả năng chịu nhiệt, và tính kháng hóa chất, keo silicone có thể được tùy chỉnh để đáp ứng mọi yêu cầu khắt khe nhất trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Hãy lựa chọn sản phẩm có độ cứng phù hợp với nhu cầu thực tế của bạn, đồng thời cân nhắc các yếu tố khác như khả năng kháng hóa chất, chịu nhiệt, và độ bền kéo để đảm bảo keo silicone hoạt động hiệu quả nhất trong mọi điều kiện.

IX. Giới thiệu về công ty VCC

Công ty Cổ phần Đầu tư và Thương mại Quốc tế VCC là một trong những đơn vị hàng đầu tại Việt Nam trong lĩnh vực cung cấp keo silicone và các sản phẩm chất kết dính.

Với cam kết mang đến những giải pháp chất lượng cao. VCC không ngừng cải tiến và phát triển danh mục sản phẩm đa dạng, đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp như xây dựng, sản xuất và điện tử.

Các sản phẩm tiêu biểu của VCC bao gồm Japseal và keo VCC, được thiết kế để cung cấp độ bám dính tốt, khả năng co giãn linh hoạt, cùng tính năng chịu nhiệt, chống thấm và kháng hóa chất. Tất cả sản phẩm của VCC đều đạt các tiêu chuẩn quốc tế như SGS, ASTM, A+, và TCVN 8266:2009, mang lại sự tin tưởng tuyệt đối cho đối tác và khách hàng.

Xem thêm:

• Tìm hiểu các thông số kỹ thuật của keo silicone
• Những điều nên và không nên khi sửa dụng keo silicone
• keo silicone có thể “tan chảy” không?
• Tìm hiểu về độ co dãn keo Silicone: Lợi ích và ứng dụng

Các câu hỏi thường gặp và câu trả lời về độ cứng Shore A