يطلب معظم المشترين "تقرير اختبار" دون تحديد معيار. وما يصلهم في النهاية هو ملف PDF يحتوي على أرقام لا يمكن مقارنتها بأي شيء. لا معنى لطرق اختبار السيليكون إلا عندما يتم كتابة المعيار وقالب العينة وظروف الاختبار كلها في المواصفات - قيمة Shore A بدون ASTM D2240، أو رقم مجموعة الضغط بدون وقت ودرجة حرارة ASTM D395 Method B، لا تعتبر بيانات. تسرد هذه الصفحة الطرق التي نقوم بتشغيلها فعليًا ونقارنها، وما يقيسه كل منها، وأين تتوقف النتائج عن كونها صالحة.
ما الذي تقيسه طرق اختبار السيليكون فعلياً؟
إنهم يقيسون المركب المتصلب، وليس الجزء النهائي. هذا التمييز يثير جدلاً أكثر من أي نقطة أخرى في هذه المقالة.
تُصنع عينات الاختبار من ألواح أو أشكال ثنائية الأضلاع، وتُصبّ وتُعالج لاحقًا في ظروف مُحكمة. يحتوي الجزء الخاص بك على خطوط انسيابية، وخطوط تماسك، وانتقالات جدارية، وتاريخ معالجة مختلف في المقاطع السميكة. قد يفشل مركب يصل إلى 9.0 ميجا باسكال من قوة الشد على لوح بسمك 2 مم عند بوابة على نتوء بسمك 6 مم. تُحدد اختبارات المواد جودة المركب.; تُؤهّل الاختبارات على مستوى الأجزاء الأدوات والعملية.
تغطي ثلاث فئات تقريبًا كل ما هو مطلوب في طلب عرض أسعار السيليكون:
- فيزيائي / ميكانيكيالصلابة، قوة الشد، الاستطالة، مقاومة التمزق، مقاومة الانضغاط، الكثافة النوعية
- البيئة / الشيخوخة: التقادم الحراري، الهشاشة في درجات الحرارة المنخفضة، الغمر في السوائل، الأوزون، الأشعة فوق البنفسجية
- الامتثال / سلامة الاتصال: FDA 21 CFR 177.2600، LFGB، ISO 10993، USP Class VI، RoHS/REACH
ما هي معايير ASTM و ISO التي تغطي الخصائص الفيزيائية؟
هذه هي المكونات الستة التي تظهر في جميع أوراق البيانات الفنية للسيليكون تقريباً.
| ملكية | طريقة ASTM | مكافئ ISO | ما يُبلغه | حالة مشتركة |
|---|---|---|---|---|
| صلابة | ASTM D2240 | ISO 48-4 | مقياس صلابة شور A، قراءة ثانية واحدة أو 15 ثانية | لوح مكدس بسمك 6 مم، 23 درجة مئوية |
| الشد والاستطالة | ASTM D412 (قالب C) | ISO 37 (النوع 1/2) | ميجا باسكال عند الكسر، استطالة % | رأس متحرك بسرعة 500 مم/دقيقة |
| قوة التمزق | ASTM D624 (قالب B / قالب C) | ISO 34-1 | كيلو نيوتن / متر | يجب تحديد هندسة القالب |
| مجموعة الضغط | طريقة ASTM D395 ب | ISO 815-1 | % تشوه دائم | 22 ساعة عند 175 درجة مئوية، انحراف 25% |
| الكثافة النوعية | ASTM D792 | ISO 2781 | جم/سم³ | إزاحة المياه |
| الارتداد / المرونة | ASTM D2632 | ISO 4662 | % | الارتداد العمودي |
يوجد هنا فخّان.
أولاً،, ASTM D412 و ISO 37 الأرقام ليست قابلة للتبديل. تؤدي هندسة العينة المختلفة وطول القياس إلى نتائج استطالة متباينة لنفس المركب. فإذا كان فحصك الأولي يستخدم معيار ISO 37، بينما يستخدم المورد معيار D412 في بياناته الفنية، فستختلفون حول مادة سليمة.
ثانية،, قوة التمزق بدون تحديد نوع القالب لا معنى لها.. تعطي القالبة B (زاوية، بها شق) والقالبة C (بدون شق) قيمًا مختلفة على نفس السيليكون، وغالبًا بفارق كبير. ارسم القالبة في الرسم.
مجموعة الضغط هي الرقم الأكثر أهمية بالنسبة لـ الأختام والحشيات, وهي الطريقة الأكثر شيوعًا التي يتم الاستشهاد بها في ظروف خاطئة. 22 ساعة عند 175 درجة مئوية هي الطريقة الكلاسيكية طريقة ASTM D395 ب في هذه الحالة، سيبدو المركب الذي تم اختباره عند 70 درجة مئوية أفضل بكثير، ولن يفيدك ذلك بشيء بخصوص استخدامه عند 200 درجة مئوية. كما أن حالة ما بعد المعالجة تُغيره أيضًا - انظر معالجة السيليكون بعد التصلب وصفحة التفاصيل الخاصة بنا على اختبار مجموعة الضغط.
للاطلاع على معلومات أساسية حول معنى هذه القيم في مجال الخدمة، انظر الخواص الميكانيكية للسيليكون و اختيار صلابة الشاطئ.
كيف يتم اختبار صلابة السيليكون بشكل صحيح؟
بمقياس صلابة من النوع أ لكل ASTM D2240, ، على عينة لا يقل سمكها عن 6 مم، عند 23 ± 2 درجة مئوية.
الخطأ الشائع في القياس الميداني هو قياس الصلابة على القطعة نفسها. فمثلاً، قد تُعطي قراءة "لين" على سطح لوحة مفاتيح بسمك 2 مم أو جدار أنبوب منحني، لأن قاعدة جهاز قياس الصلابة تُغيّر شكل السطح، وليس المادة فقط. لذا، يُنصح بتكديس الألواح أو اختبار لوحة مصبوبة. يجب أيضاً تحديد ما إذا كانت القراءة فورية أم بعد 15 ثانية من الضغط، حيث يسترخي السيليكون، وقد تكون قيمة القياس بعد 15 ثانية أقل بمقدار 2-3 نقاط.
معايير التفاوت المسموح به: ±5 شور A هو المعيار القياسي للسيليكون. أي شخص يعد بتفاوت ±2 على امتداد دورة إنتاج كاملة لجزء ذي سطح خشن أو جدار رقيق، إنما يستشهد بمختبر، وليس مصنعًا.
ما هي اختبارات الشيخوخة والاختبارات البيئية التي يجب عليك تحديدها؟
حدد اختبارات التقادم عندما يتعرض الجزء للحرارة أو الزيت أو البخار أو التعرض للهواء الطلق لسنوات - وليس عندما يبقى في درج.
| امتحان | معيار | غاية | حالة السيليكون النموذجية |
|---|---|---|---|
| التقادم الحراري | ASTM D573 / ISO 188 | الحفاظ على الخصائص بعد التعرض للفرن | 70 ساعة عند درجة حرارة 200 درجة مئوية أو 225 درجة مئوية |
| الهشاشة في درجات الحرارة المنخفضة | ASTM D2137 / ISO 812 | نقطة هشة | تتراوح درجة الحرارة من -55 درجة مئوية إلى -70 درجة مئوية لـ VMQ |
| مقاومة السوائل | ASTM D471 / ISO 1817 | زيادة الحجم، تغير الصلابة | زيت / مذيب، 70 ساعة |
| مقاومة الأوزون | ASTM D1149 / ISO 1431-1 | تشقق السطح | ٥٠ جزءًا في المليون، ٤٠ درجة مئوية، ٧٢ ساعة |
| عوامل التجوية / الأشعة فوق البنفسجية | ASTM G154 / ISO 4892-2 | تغير اللون والسطح | يعتمد على الدورة |
| قابلية الاشتعال | UL 94 / FMVSS 302 | معدل الاحتراق، إطفاء ذاتي | يعتمد على الدرجة |
يُعدّ التلف الناتج عن الحرارة نقطة ضعف السيليكون مقارنةً بالمطاط العضوي، حيث تظهر عيوب المركب الذي لم يُعالج بشكل صحيح بعد المعالجة. وتتسبب بقايا بيروكسيد الهيدروجين ومركبات السيليكون منخفضة الوزن الجزيئي في فقدان الوزن والتصلب وانبعاث الروائح. قد يفشل مركبٌ اجتاز اختبار 70 ساعة عند 200 درجة مئوية بعد معالجة لاحقة صحيحة لمدة 4 ساعات عند 200 درجة مئوية في الاختبار نفسه إذا تم اختصار المعالجة اللاحقة لتوفير وقت الفرن. للمزيد من المعلومات: مقاومة السيليكون للتقادم والأشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية.
كيف يتم اختبار السيليكون المستخدم في الأغذية والسيليكون الطبي للتأكد من مطابقته للمعايير؟
عن طريق اختبار الاستخراج والهجرة وفقًا للوائح محددة - وليس بناءً على كلام المورد.
إدارة الغذاء والدواء 21 CFR 177.2600
هذا هو قانون أمريكي بشأن المنتجات المطاطية التي تلامس الطعام بشكل متكرر. يعتمد الاختبار على الاستخلاص: حيث يُعاد تسخين المنتج المُعالَج في الماء والهكسان العادي، ثم تُوزن المواد المستخلصة. وتُطبَّق قيود على كلٍّ من الاستخلاص الأولي والاستخلاص اللاحق، ويكون الاستخلاص اللاحق هو الأكثر صرامة. ولا يُعتبر المركب مُطابقًا للمعايير إلا بعد معالجته ومعالجته، أما الصمغ الخام وحده فلا يُعتدّ به.
LFGB / BfR XV
المسار الألماني، وهو المسار الذي يطلبه معظم مشتري الاتحاد الأوروبي. فهو يجمع بين الاختبارات الحسية (نقل الرائحة والطعم) و متطلبات المحتوى المتطاير تم قياسها بعد تعريضها للفرن عند درجة حرارة 200 درجة مئوية. الأجزاء غير المعالجة حرارياً بشكل كافٍ تفشل في اختبار المواد المتطايرة أولاً، وتفشل في اختبار الرائحة قبل فشلها في اختبار التركيب الكيميائي. إذا سبق لك أن استلمت شحنة من أدوات الخبز المصنوعة من السيليكون برائحة مميزة، فهذا هو نفس العيب الذي صُمم اختبار LFGB لاكتشافه.
ISO 10993 و USP Class VI
للمنتجات التي تلامس الجلد والجسم. ISO 10993-5 يغطي التصنيف -10 السمية الخلوية في المختبر، بينما يغطي التصنيف -18 التهيج والحساسية، ويغطي التصنيف -18 التوصيف الكيميائي للمستخلصات. يُعدّ التصنيف السادس من دستور الأدوية الأمريكي (USP Class VI) اختبارًا حيويًا ناجحًا أو فاشلًا، ولا يزال مطلوبًا على نطاق واسع في المشتريات الطبية. ويرتبط كلا التصنيفين بالتركيبة الدقيقة، ونظام المعالجة، وطريقة التعقيم؛ إذ يؤدي أي تغيير في اللون أو استخدام صبغة جديدة إلى إبطال الشهادة.
| متطلبات | معيار | أساس الاختبار | ما الذي يُبطل ذلك؟ |
|---|---|---|---|
| ملامسة الطعام الأمريكية | إدارة الغذاء والدواء 21 CFR 177.2600 | مستخلصات الماء والهكسان العادي | تغيير في التركيبة أو العلاج |
| مواد ملامسة للأغذية من الاتحاد الأوروبي/ألمانيا | LFGB، BfR XV | المحتوى الحسي + المتطاير | عدم كفاية المعالجة اللاحقة |
| ملامسة الجلد/الجسم | ISO 10993-5 / -10 | السمية الخلوية، والتهيج | صبغة جديدة، تعقيم جديد |
| الإرث الطبي | جامعة ساو باولو، الصف السادس | اختبار حيوي، ناجح/فاشل | أي استبدال للمواد |
| تقييد المواد | RoHS، REACH SVHC | التحليل العنصري / الكيميائي | تغييرات الصبغة والحشو |
للاطلاع على الفرق المتعلق بالمواد في هذه الاختبارات، انظر السيليكون الغذائي مقابل السيليكون الطبي و سيليكون صالح للطعام. للاطلاع على سلوك الهجرة في شكل ورقة، انظر اختبارات هجرة المواد والترشيح.
أي الاختبارات يجب أن تُجرى في بيئة الإنتاج بدلاً من المختبر؟
اختبارات حالة المعالجة والاختبارات البُعدية. فهي تكشف الانحراف؛ أما اختبارات المواد فلا تفعل ذلك.
- مقياس اللزوجة / MDR (ASTM D5289): اختبار ts2 و t90 لكل دفعة واردة من المركب. هذا هو الاختبار الوارد الأكثر فائدة الذي نجريه - فهو يكشف عن أي تغيير في المركب قبل أن يتحول إلى مشكلة في عملية التشكيل.
- لزوجة موني (ASTM D1646) ل علكة HCR التناسق بين الدفعات.
- الكثافة النوعية (ASTM D792) كفحص سريع لتحميل مواد التعبئة. عادةً ما يشير تغير الكثافة النوعية إلى أن المركب ليس كما كان في الشحنة السابقة.
- فحص الأبعاد للتأكد من عدم انكماشهايتراوح انكماش السيليكون عادةً بين 2 و4%، ويتغير تبعًا لصلابة المادة، وكمية الحشو، وعملية المعالجة اللاحقة. يجب قياس أبعاد العينة الأولى بعد المعالجة اللاحقة، وليس قبلها.
- أخذ عينات الصلابة لكل وردية على لوحة مصبوبة، وليس على القطعة.
تكمن أهمية قياس اللزوجة على مستوى الدفعة في قدرة مورد المركبات على تغيير دفعة الحشو دون تغيير بيانات المنتج. لا يتغير شيء في بيانات المنتج، لكن قيمة t90 تتغير، ويحافظ مصنع التشكيل على وقت المعالجة القديم، فتخرج الأجزاء غير معالجة بشكل كافٍ في الأجزاء السميكة. يظهر هذا العيب بعد ثلاثة أسابيع على شكل فشل في التثبيت بالضغط أو شكاوى من الروائح - وليس كعيب في عملية التشكيل في اليوم الأول. قائمة فحص الشحنة يغطي هذا ما يبدو عليه الوضع في اتجاه مجرى النهر.
الاختبارات الكهربائية لتطبيقات العزل ولوحات المفاتيح
| ملكية | معيار | تم الإبلاغ عنه على أنه |
|---|---|---|
| قوة العزل الكهربائي | ASTM D149 / IEC 60243 | كيلو فولت/مم |
| المقاومة الحجمية | ASTM D257 | أوم·سم |
| ثابت العزل الكهربائي / التبديد | ASTM D150 | بلا أبعاد / ظل الزاوية δ |
| مقاومة القوس الكهربائي | ASTM D495 | ثوانٍ |
| التتبع (CTI) | IEC 60112 | فولت |
تعتمد قوة العزل الكهربائي على سمك الطبقة، وتنخفض بشكل حاد مع وجود فراغات أو هواء محصور. اختبر على السماكة الفعلية التي ستشحنها, ليس على لوح مرجعي بسماكة 1 مم. مزيد من المعلومات في الخصائص الكهربائية للسيليكون.
تخضع المركبات المملوءة بالكربون والفضة لنفس طريقة ASTM D257 ولكن في الاتجاه المعاكس، حيث يكون الهدف هو مقاومة منخفضة بدلاً من مقاومة عالية - انظر كيف يتم اختبار مقاومة السيليكون الموصل لتحديد ظروف المقاومة الحجمية والسطحية.
كيفية كتابة متطلبات الاختبار في مواصفات الشراء
يتكون سطر المواصفات القابل للاستخدام من أربعة أجزاء: الخاصية، والمعيار، والشرط، والحد.
- ضعيف: "يجب أن تكون مجموعة الضغط منخفضة."“
- قابل للاستخدام: "مجموعة الضغط ≤ 25%، ASTM D395 الطريقة B، 22 ساعة عند 175 درجة مئوية، انحراف 25%".“
- ضعيف: "آمن للاستخدام مع الطعام".“
- قابل للاستخدام: "تقرير استخلاص FDA 21 CFR 177.2600 عن المنتج المعالج، والمنتج المعالج بعد المعالجة؛ تقرير LFGB بما في ذلك التقييم الحسي."“
تؤدي تسميات الأسطر في معيار ASTM D2000 نفس الوظيفة في سطر واحد للمطاط الصناعي، ويمكن وصف معظم أنواع السيليكون بهذه الطريقة. إذا كان فريقك الهندسي يعمل بالفعل بمعيار D2000، فاستخدمه - فهو يزيل الغموض الذي تُسببه المواصفات النصية الحرة.
التعليمات
هل معيار ASTM D412 هو نفسه معيار ISO 37؟
لا. كلاهما يقيس قوة الشد والاستطالة، لكن هندسة العينة وطول القياس يختلفان، لذا لا يمكن مقارنة النتائج مباشرةً. اختر معيارًا واحدًا واستخدمه في كلا طرفي الصفقة.
هل أحتاج إلى إجراء اختبارات من قبل كل من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ومنظمة LFGB؟
هذا ينطبق فقط على الأسواق التي تشحن إليها. يغطي قانون إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA 21 CFR 177.2600) اختبارات ملامسة الأغذية في الولايات المتحدة؛ أما معيار LFGB فهو المعيار الألماني/الأوروبي ويضيف اختبارات حسية. المنتجات المباعة في كلا السوقين تتطلب كلا التقريرين.
هل يمكنك اختبار الجزء النهائي بدلاً من اللوح؟
نعم، هناك بعض الاختبارات - اختبار الصلابة على المقاطع السميكة، وفحوصات الأبعاد، واختبارات الوظائف. تتطلب اختبارات الشد والتمزق والتشوه الدائم عينات قياسية، لذا تُجرى هذه الاختبارات دائمًا على ألواح مصبوبة من نفس الدفعة.
كم من الوقت يستغرق إعداد حزمة اختبار كاملة؟
تستغرق دراسة الخصائص الفيزيائية عادةً بضعة أيام. أما اختبارات التقادم الحراري لمدة 70 ساعة واختبارات التوافق الحيوي فتستغرق وقتاً أطول بكثير، بينما تُقاس مسارات معيار ISO 10993 بالأسابيع. لذا، ضع ذلك في اعتبارك عند تحديد موعد الإطلاق.
ما نحتاجه منك لتقديم عرض أسعار للاختبارات
تُحدد تكلفة الاختبار بناءً على قائمة المعايير، وليس على القطعة نفسها. قبل تقديم عرض السعر، نحتاج إلى: السوق المستهدف ولوائحه، ونطاق درجة حرارة التشغيل، ونوع التلامس (طعام، جلد، زرعة، لا شيء)، وما إذا كان يجب أن تأتي التقارير من مختبر طرف ثالث أو من قسم مراقبة الجودة الداخلي.
عادةً ما تتعثر الأمور عندما يطلب المشترون "اختبارًا شاملاً" ثم يرفضون حزمة ISO 10993 من جهة خارجية بمجرد معرفة التكلفة والمدة الزمنية. لذا، من المهم تحديد التقارير التعاقدية والتقارير الداخلية مبكرًا، فهذا الاختيار يُثبّت السعر والجدول الزمني، ويصعب التراجع عنه بعد البدء في تجهيز الأدوات.
مراجع
- ISO 815-1:2019 — تحديد التشوه الدائم, ، ISO
- ASTM D412-16(2021) — المطاط المُفلكن واللدائن الحرارية المرنة: الشد, ، ASTM International
- ISO 48-4:2018 — صلابة الانضغاط بطريقة مقياس الصلابة (شور), ، ISO
- ASTM D2000-18(2024)e1 — نظام تصنيف منتجات المطاط في تطبيقات السيارات, ، ASTM International
- IEC 60112:2020 — مؤشرات الإثبات والتتبع المقارن, اللجنة الكهروتقنية الدولية
- UL 94 - قابلية اشتعال المواد البلاستيكية (اختبار وتصديق المواد البلاستيكية), حلول يو إل
