قد تبدو صفائح السيليكون متينة، ولكن قوى الضغط قد تؤدي بصمت إلى تقليل أدائها على المدى الطويل.
يقيس اختبار مجموعة الضغط مدى فشل ورقة السيليكون في العودة إلى سمكها الأصلي بعد ضغطها لفترة زمنية معينة في ظل ظروف محددة.
لقد رأيتُ منتجاتٍ تبدو مثاليةً بعد التشكيل، لكنها تفشل بعد بضعة أسابيع من الاستخدام الفعلي. في معظم الحالات، يعود ذلك إلى ضعف استعادة الضغط. ولذلك، يُعدّ اختبار مجموعة الضغط جزءًا أساسيًا من عملية ضمان الجودة لدينا.
ما هي مجموعة الضغط في صفائح السيليكون؟
هذا ما يحدث عندما يتم سحق السيليكون - ولا يعود إلى حالته الطبيعية.
مجموعة الضغط هي التشوه الدائم لصفائح السيليكون بعد تعرضها لإجهاد ضغطي طويل. وهي تُشير إلى مقدار فقدان السيليكون لشكله.
عند ضغط حشية أو حصيرة أو وسادة سيليكون ثم تحريرها، يجب أن تعود المادة إلى سُمكها الأصلي. إذا لم يحدث ذلك، فهذا يعني أن الصفيحة قد تعرضت لضغط شديد. هذا أمر بالغ الأهمية خاصةً في تطبيقات الختم أو التوسيد.
في أحد المشاريع، استخدمنا ورقًا رديء الجودة لحلقة إغلاق زجاجات الأطفال. بعد أسبوعين من الضغط على الغطاء، تسطحت الحلقة وتسربت. السبب؟ ضغط عالٍ.
لماذا تعتبر مجموعة الضغط مهمة في منتجات السيليكون؟
مجموعة الضغط العالي تعني أن السيليكون سوف يفشل في الأداء بمرور الوقت.
تؤثر مجموعة الضغط على الختم والمتانة وسلامة المنتج - وخاصة في الحشيات ووسادات التبطين ومنتجات الأطفال تحت الضغط.
إذا ظلّ جزء السيليكون مضغوطًا، فلن يتمكن من الحفاظ على الضغط، أو منع الرطوبة، أو امتصاص الصدمات بفعالية. لهذا السبب، تُختبر مجموعة الضغط في صناعات مثل:
- السيارات – الحشيات والأختام
- رعاية الطفل - أختام الزجاجات، عضاضات الأسنان
- طبي - أجهزة الضغط على الجلد
- إلكترونيات - وسادات سيليكون لامتصاص الصدمات
في تجربتي، حتى التغيير في مجموعة الضغط 5% يمكن أن يؤدي إلى نجاح أو فشل منتج يحتاج إلى أن يستمر لمدة ستة أشهر أو أكثر تحت الحمل.
كيف يتم اختبار مجموعة ضغط صفائح السيليكون؟
يتبع هذا الاختبار خطوات واضحة حددتها معايير ASTM.
يتم اختبار مجموعة الضغط عن طريق ضغط ورقة السيليكون عند درجة حرارة محددة لفترة زمنية محددة، ثم قياس استعادة السُمك بعد الراحة.
نحن نتبع ASTM D395 طريقة الاختبار القياسية لخصائص المطاط - مجموعة الضغط. إليك كيفية عملها:
| خطوة | وصف |
|---|---|
| تحضير العينة | قطع العينة (على سبيل المثال، سمك 12.5 مم × قطر 29 مم) |
| القياس الأولي | قياس السُمك الأصلي (T₀) |
| ضغط | ضغط حتى يصل إلى سمك 75% لمدة 22-70 ساعة |
| التحكم في درجة الحرارة | ضعيها في الفرن على درجة حرارة 70 درجة مئوية، أو 100 درجة مئوية، أو 125 درجة مئوية |
| فترة الراحة | قم بإزالتها واتركها لتبرد لمدة 30 دقيقة |
| القياس النهائي | قياس سمك المسترد (T₁) |
| حساب | استخدم الصيغة أدناه |
مجموعة الضغط (%) = [(T₀ – T₁) / (T₀ – Tn)] × 100
حيث Tn هو السُمك المضغوط (75% من T₀).
على سبيل المثال:
- T₀ = 10 مم
- مضغوط إلى 7.5 ملم
- بعد التعافي، T₁ = 8.5 مم
- مجموعة الضغط = [(10 – 8.5) / (10 – 7.5)] × 100 = 60%
وهذا يعني أن 60% من الضغط كان لا تم استردادها. هذا مرتفع. نهدف إلى أقل من 25% في معظم التطبيقات.
ما هي العوامل التي تؤثر على مجموعة ضغط السيليكون؟
لا يتصرف كل السيليكون بنفس الطريقة.
تعتمد مجموعة الضغط على درجة السيليكون، وبنية الترابط، والحشو، ودرجة الحرارة، والسمك.
هناك العديد من المتغيرات التي تؤثر على مدى قدرة ورقة السيليكون على الارتداد مرة أخرى:
1. درجة السيليكون
- يميل المطاط عالي الاتساق (HCR) إلى التعافي بشكل أفضل من المطاط السيليكوني السائل (LSR).
- قد يكون للسيليكون المخصص للطعام مرونة أكبر ولكنه أعلى قليلاً.
2. نوع الترابط المتقاطع
- غالبًا ما تقاوم السيليكونات المعالجة بالبيروكسيد التصلب بشكل أفضل من السيليكونات المعالجة بالبلاتين.
3. الحشو والمواد المضافة
- يمكن أن يؤدي ارتفاع محتوى الحشو إلى تقليل المرونة.
- قد تؤدي العوامل المعززة إلى تحسين الأداء على المدى القصير ولكنها قد تؤدي إلى تفاقم التعافي.
4. التعرض لدرجة الحرارة
- تؤدي درجات حرارة الاختبار الأعلى إلى تشوه أكثر ديمومة.
- يجب دائمًا مطابقة حالة الاختبار مع الاستخدام الحقيقي للمنتج.
5. سمك الورقة
- تتعافى الأوراق الرقيقة بشكل أسرع.
- تخزن الأوراق السميكة قدرًا أكبر من الطاقة وتكون أكثر عرضة للجفاف.
نقوم دائمًا بإجراء الاختبارات في ظل ظروف متعددة - خاصة بالنسبة لمنتجات الأطفال التي تحتاج إلى التعامل مع الغليان والتعقيم والضغط الميكانيكي على مدى أشهر.
كيفية تحسين مقاومة مجموعة الضغط في صفائح السيليكون؟
الحل يبدأ قبل الإنتاج.
اختر تركيبة السيليكون المناسبة، وطريقة المعالجة، وتصميم الورقة لتحسين مقاومة مجموعة الضغط.
وفيما يلي الاستراتيجيات الرئيسية التي نستخدمها:
- اختيار المواد - استخدم السيليكون عالي الأداء أو السيليكون الفلوري للتطبيقات الحساسة للحرارة.
- تحسين المعالجة - تعمل عملية الفلكنة المناسبة على تقليل الضغوط الداخلية وتحسين المرونة.
- سمك التصميم - تجنب الضغط الزائد أثناء الاستخدام الفعلي.
- تجنب ارتفاع درجة الحرارة – قد يتعرض السيليكون لحرارة زائدة أثناء المعالجة مما قد يؤدي إلى شيخوخة مبكرة.
- ما بعد المعالجة - المعالجة الحرارية بعد التشكيل يمكن أن تحسن عملية الاسترداد.
لقد طورنا سابقًا حصيرة عزل لسخان طعام الأطفال. وبالانتقال من السيليكون القياسي إلى مركب طبي معالج بالبيروكسيد، قللنا قوة الضغط من 35% إلى 15% فقط، وشهد العميل انخفاضًا في إرجاع المنتجات.
ما هي قيم مجموعة الضغط التي تعتبر مقبولة؟
يعتمد ذلك على المنتج والصناعة.
عادةً ما تكون مجموعة الضغط أقل من 20–25% مقبولة لمعظم تطبيقات صفائح السيليكون؛ وقد تتطلب التطبيقات الحرجة أقل من 10%.
فيما يلي إرشادات عامة:
| طلب | مجموعة الضغط المثالية (%) |
|---|---|
| منتجات الأطفال | ≤ 15% |
| الحشيات الصناعية | ≤ 25% |
| أجهزة طبية | ≤ 10% |
| لوحات إلكترونية | ≤ 20% |
| أوراق اتصال الطعام | ≤ 20% |
اطلب دائمًا تقارير الاختبار من موردك. في RuiYang، نختبر مجموعة الضغط كجزء من عملية التحقق من صحة كل منتج جديد. الأمر لا يقتصر على الاعتماد فحسب، بل يساعدنا أيضًا في التنبؤ بمدى متانة السيليكون في الاستخدام الفعلي.
متى يجب عليك طلب اختبار مجموعة الضغط من المورد الخاص بك؟
قبل أن تصبح مشكلة.
اطلب دائمًا اختبار مجموعة الضغط عند تطوير منتجات السيليكون التي ستتعرض للضغط أو الحرارة أو الاستخدام الميكانيكي طويل الأمد.
إذا كنت تقوم بتطوير أي من العناصر التالية، فإن اختبار الضغط أمر ضروري:
- أختام زجاجات السيليكون
- حصائر تغذية الأطفال القابلة لإعادة الاستخدام
- حشوات صناعية عالية الضغط
- صفائح إسفنج السيليكون للتبطين
- لاصقات الجلد الطبية
طلب أحد عملائنا في الولايات المتحدة وسادات تسنين مخصصة. أجرينا اختبارات ضغط على مستويات صلابة مختلفة لمساعدتهم على اختيار أفضل توازن بين النعومة والمتانة طويلة الأمد. هنا تكمن قوة البيانات.
خاتمة
يظهر اختبار مجموعة الضغط مدى قدرة صفائح السيليكون على الحفاظ على شكلها تحت الضغط - مما يجعلها ضرورية للمنتجات الموثوقة وطويلة الأمد.
