Τα περισσότερα μηχανικά δεδομένα σχετικά με τη σιλικόνη θάβονται σε εγκυκλοπαιδικό θόρυβο — γενικά επίθετα όπως “εύκαμπτο” και “ανθεκτικό”, χωρίς αριθμούς και χωρίς μέθοδο δοκιμής πίσω από αυτά. Εάν καθορίζετε μια φλάντζα, πληκτρολόγιο, στεγανοποίηση ή χυτευμένο εξάρτημα, αυτό το κενό σας κοστίζει χρόνο και υπάρχει κίνδυνος να κλειδώσετε σε λάθος σκληρόμετρο ή προδιαγραφή σχισίματος πριν από τη χρήση εργαλείων.
Σιλικονούχο καουτσούκ (VMQ) έχει χαμηλότερη ακατέργαστη αντοχή σε εφελκυσμό από το νιτρίλιο ή το φυσικό καουτσούκ — συνήθως 4–11 MPa — αλλά διατηρεί επιμήκυνση 200–800% και διατηρεί αυτή τη μηχανική συμπεριφορά από -60 °C έως +230 °C. Αυτός ο συμβιβασμός, όχι η μέγιστη αντοχή, είναι ο λόγος για τον οποίο προσδιορίζεται.
Οι παρακάτω ενότητες παρέχουν τους αριθμούς εργασίας, τη μέθοδο ASTM πίσω από τον καθένα και πού παύουν να ισχύουν αυτοί οι αριθμοί.
Μηχανικές Ιδιότητες Σιλικόνης με μια Ματιά
Αυτές είναι σειρές σιλικόνης γενικής χρήσης που εμπίπτουν στο ευρύτερο φάσμα της σιλικόνης. φάκελος φυσικής ιδιότητας — δείτε το πλήρης οδηγός ακινήτων για την πλήρη εικόνα. Οι πραγματικές τιμές εξαρτώνται από το βασικό πολυμερές, το φορτίο πλήρωσης, το σύστημα σκλήρυνσης και την μετέπειτα σκλήρυνση. Αντιμετωπίστε τα ως το αρχικό φάκελο και όχι ως υποκατάστατο του φύλλου δεδομένων.
| Ιδιοκτησία | Τυπικό εύρος (σιλικόνη γενικής χρήσης) | Πρότυπο δοκιμής |
|---|---|---|
| Αντοχή σε εφελκυσμό | 4–11 MPa (ποιότητες υψηλής αντοχής έως ~13 MPa) | ASTM D412 |
| Επιμήκυνση στο σπάσιμο | 200–800% | ASTM D412 |
| Μέτρο ελαστικότητας 100% (M100) | 0,5–3 MPa | ASTM D412 |
| Αντοχή σε σχίσιμο | 10–55 kN/m | ASTM D624 |
| Σετ συμπίεσης | 10–40% (χαμηλότερη μετά την πλήρη μετα-σκλήρυνση) | ASTM D395 |
| Σκληρότητα | Ακτή Α 10–80 | ASTM D2240 |
Αντοχή εφελκυσμού
Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι η τάση που αντέχει ένα σιλικονούχο εξάρτημα πριν σπάσει λόγω εφελκυσμού, μετρούμενη σε ένα δείγμα αλτήρα ανά ASTM D412. Η σιλικόνη γενικής χρήσης προσγειώνεται στο 4–11 MPa. Οι ποιότητες υψηλής αντοχής και υψηλής αντοχής σε σχίσιμο φτάνουν περίπου τα 13 MPa.
Αυτό είναι χαμηλότερο από το φυσικό καουτσούκ ή το νιτρίλιο και σπάνια αποτελεί περιοριστικό παράγοντα στην πράξη. Η σιλικόνη προορίζεται για στεγανοποίηση, μόνωση και μαλακά στην αφή εξαρτήματα, όπου η επιμήκυνση, η συμπίεση και η σταθερότητα της θερμοκρασίας έχουν μεγαλύτερη σημασία από τη μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό. Τύπος πλήρωσης και φόρτωση μετακινήστε τον αριθμό περισσότερο: ενίσχυση καπνισμένο πυρίτιο αυξάνει την αντοχή σε εφελκυσμό, ενώ τα βαριά εκτεινόμενα πληρωτικά υλικά τη μειώνουν για να μειώσουν το κόστος.
Αν ένα εξάρτημα είναι πραγματικά ανθεκτικό σε εφελκυσμό, η σιλικόνη είναι συνήθως το λάθος υλικό — αυτό είναι ένα όριο σχεδιασμού, όχι μια ποιότητα από την οποία μπορείτε να ξεφύγετε με προσαρμογές.
Επιμήκυνση κατά τη θραύση (ελαστικότητα και ευλυγισία)
Η επιμήκυνση κατά τη θραύση είναι η έκταση της σιλικόνης πριν από την αστοχία, εκφρασμένη ως ποσοστό του αρχικού μήκους και έλκεται στο ίδιο δείγμα ASTM D412 ως αντοχή σε εφελκυσμό. Τυπικές διαδρομές σιλικόνης 200–800%, με πιο μαλακές ποιότητες χαμηλού σκληρόμετρου να βρίσκονται στο υψηλότερο άκρο.
Αυτή είναι η ιδιότητα πίσω από την “ελαστικότητα και την ευκαμψία” της σιλικόνης. Επιτρέπει σε μια πιπίλα 30 Shore A, ένα ελαστικό καπάκι ή μια φυσούνα να παραμορφώνονται επανειλημμένα και να επιστρέφουν στο σχήμα τους. Η επιμήκυνση και η σκληρότητα κινούνται αντίστροφα: καθώς ανεβαίνετε στο σκληρόμετρο για ένα πιο άκαμπτο τμήμα, η επιμήκυνση μειώνεται.
Μέτρο ελαστικότητας 100% (M100 / M300)
Το μέτρο ελαστικότητας είναι η τάση που απαιτείται για να τεντωθεί το δείγμα σε μια σταθερή επιμήκυνση — M100 στα 100% τέντωμα, M300 στα 300% — που επίσης διαβάζεται από τη δοκιμή D412. Η σιλικόνη M100 συνήθως πέφτει στα 0,5–3 MPa.
Το μέτρο ελαστικότητας έχει μεγαλύτερη σημασία από την αντοχή σε εφελκυσμό για εξαρτήματα υπό επαναλαμβανόμενη κάμψη χαμηλής παραμόρφωσης, όπως τα πληκτρολόγια και οι μεμβράνες. Περιγράφει τη δύναμη προς παραμόρφωση, την οποία στην πραγματικότητα αισθάνεται και καθορίζει ένας σχεδιαστής. Δύο ποιότητες μπορούν να μοιράζονται έναν αριθμό εφελκυσμού και να συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά κατά τη λειτουργία επειδή οι καμπύλες του μέτρου ελαστικότητάς τους διαφέρουν.
Αντοχή σε σχίσιμο
Η αντοχή στο σχίσιμο είναι η αντίσταση σε μια διαδιδόμενη κοπή ή εγκοπή, μετρούμενη ανά ASTM D624 (συνήθως Die B ή Die C) και αναφέρεται σε kN/m. Η σιλικόνη κυμαίνεται από 10–55 kN/m: οι γενικές ποιότητες σιλικόνης βρίσκονται χαμηλά, ενώ οι συνθέσεις σιλικόνης με υψηλή αντοχή στο σχίσιμο καταλαμβάνουν την άνω ζώνη.
Η αντοχή στο σχίσιμο, και όχι η αντοχή σε εφελκυσμό, είναι η προδιαγραφή που καθορίζει εάν τα εξαρτήματα με λεπτό τοίχωμα και τα εξαρτήματα με αιχμηρές εσωτερικές γωνίες αντέχουν στην αποκαλούπωση και στην επιτόπια χρήση. Τα προϊόντα για μωρά, οι λεπτές μεμβράνες και τα εξαρτήματα με σφιχτές ακτίνες θα πρέπει να αξιολογούνται έναντι ενός υψηλού βαθμού αντοχής στο σχίσιμο. Μια εγκοπή που θα ήταν αισθητική σε ένα παχύ εξάρτημα γίνεται σημείο έναρξης σχισίματος σε ένα λεπτό.
Σετ συμπίεσης
Το σετ συμπίεσης μετρά πόση μόνιμη παραμόρφωση παραμένει αφού ένα εξάρτημα σιλικόνης διατηρηθεί συμπιεσμένο και στη συνέχεια απελευθερωθεί — δοκιμασμένο ανά ASTM D395 (Μέθοδος Β, σταθερή παραμόρφωση). Ένα χαμηλότερο ποσοστό είναι καλύτερο. Τρέχει σιλικόνη 10–40%, και μια πλήρης μετα-θεραπεία το ωθεί προς το χαμηλό άκρο.
Αυτή είναι η ιδιότητα που ορίζει μια σιλικόνη φλάντζα ή στεγανοποίηση. Η χαμηλή πήξη συμπίεσης είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο η σιλικόνη ξεπερνά τα περισσότερα ελαστομερή στη στατική σφράγιση σε μεγάλες διακυμάνσεις θερμοκρασίας: παραμένει συμπιεσμένη και συνεχίζει να σφραγίζει αντί να πήζει και να παρουσιάζει διαρροές.
Το σύστημα σκλήρυνσης και η μετα-σκλήρυνση καθορίζουν τον αριθμό. Η σιλικόνη που έχει σκληρυνθεί με πλατίνα και έχει σκληρυνθεί σωστά προσφέρει χαμηλή πήξη με συμπίεση, ενώ το υλικό που έχει σκληρυνθεί με υπεροξείδιο ή δεν έχει σκληρυνθεί επαρκώς δεν προσφέρει. Εάν η μακροχρόνια σφράγιση είναι η λειτουργία, η τιμή που απαιτείται στο φύλλο δεδομένων είναι η πήξη με συμπίεση μετά την μετα-σκλήρυνση — όχι η τιμή όπως έχει διαμορφωθεί.
Πώς η σκληρότητα συνδέεται με τους μηχανικούς αριθμούς
Η σκληρότητα (σκληρόμετρο) μετριέται ανά ASTM D2240 στην κλίμακα Shore A, με σιλικόνη που διατίθεται συνήθως από Ακτή Α 10 έως 80. Η σκληρότητα δεν είναι μια τιμή αντοχής, αλλά είναι ο ταχύτερος προγνωστικός παράγοντας των άλλων: οι μαλακότερες ποιότητες τεντώνονται περισσότερο (υψηλότερη επιμήκυνση) και έχουν πιο ελαστική αίσθηση (χαμηλότερο μέτρο ελαστικότητας). Οι σκληρότερες ποιότητες αντιστέκονται στην παραμόρφωση αλλά χάνουν την επιμήκυνση.
Για τις περισσότερες συζητήσεις σχετικά με την προμήθεια υλικών, το σκληρόμετρο είναι ο πρώτος μοχλός. Οι αριθμοί εφελκυσμού, ρήξης και μέτρου ελαστικότητας μεταβάλλονται μαζί του.
Σχετίζεται με: Σκληρότητα σιλικόνης Shore A: Επιδράσεις στην αίσθηση, τη στεγανοποίηση και την ανθεκτικότητα — ο πλήρης οδηγός επιλογής μαλακής έναντι σκληρής σιλικόνης και σκληρόμετρου ανά εφαρμογή.
Σιλικόνη έναντι άλλων ελαστομερών
Οι μηχανικοί αριθμοί σημαίνουν κάτι μόνο σε σύγκριση. Σε αντίθεση με τα κοινά καουτσούκ, η σιλικόνη ανταλλάσσει την ακατέργαστη αντοχή με το εύρος θερμοκρασίας, τη συμπίεση και την αντοχή στη γήρανση.
| Ιδιοκτησία | Σιλικόνη (VMQ) | Φυσικό καουτσούκ (NR) | EPDM | Νιτρίλιο (NBR) |
|---|---|---|---|---|
| Αντοχή σε εφελκυσμό | 4–11 MPa | 20–30 MPa | 7–21 MPa | 10–25 MPa |
| Επιμήκυνση στο σπάσιμο | 200–800% | 400–700% | 200–600% | 300–600% |
| Αντοχή σε σχίσιμο | Χαμηλή–μέτρια | Υψηλός | Μέτριος | Μέτριος |
| Σετ συμπίεσης | Άριστη (χαμηλή) | Φτωχός | Καλός | Μέτριος |
| Θερμοκρασία λειτουργίας | −60 έως +230 °C | −50 έως +80 °C | −50 έως +150 °C | −30 έως +120 °C |
| UV / όζον / γήρανση | Εξοχος | Φτωχός | Εξοχος | Φτωχός |
Το συμπέρασμα είναι περιορισμένο: εάν το εξάρτημα χρειάζεται μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό ή σχίσιμο σε θερμοκρασία δωματίου, η NR ή η NBR υπερισχύουν στα μηχανικά είδη. Εάν χρειάζεται αξιόπιστη στεγανοποίηση, αντιστέκομαι στη θερμότητα και τις καιρικές συνθήκες, και να διατηρεί το σχήμα της με την πάροδο των ετών, η χαμηλότερη αντοχή της σιλικόνης είναι ένα αποδεκτό εμπόριο.
Πού αυτοί οι αριθμοί σταματούν να ισχύουν
Κάθε παραπάνω εύρος εξαρτάται από την ποιότητα και τη διαδικασία. Το σύστημα πλήρωσης, η χημεία σκλήρυνσης και η μετα-σκλήρυνση μπορούν να μετατοπίσουν την αντοχή σε εφελκυσμό, το σχίσιμο και τη συμπίεση σε ολόκληρη τη ζώνη — δύο μέρη που φέρουν και τα δύο την ένδειξη “σιλικόνη” μπορούν να διαφέρουν κατά 2 φορές στην αντοχή σε σχίσιμο. Το δημοσιευμένο σχήμα αντικατοπτρίζει επίσης τα εργαστηριακά δείγματα, όχι το πάχος του τοιχώματος, τη γεωμετρία ή τις τάσεις αποκαλουπώματος.
Πριν αυτοί οι αριθμοί γίνουν μια πραγματική προδιαγραφή, απαιτούνται τρία δεδομένα εισόδου: η σκληρότητα-στόχος Shore A, η λειτουργία ελέγχου (στατική σφράγιση, δυναμική κάμψη ή δομική) και το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας. Με αυτά, η μηχανική ποιότητα περιορίζεται γρήγορα. Χωρίς αυτά, οποιοσδήποτε μεμονωμένος αριθμός εφελκυσμού ή ρήξης είναι απλώς ένα σημείο δεδομένων, όχι μια προδιαγραφή.
Συχνές ερωτήσεις
Ποια είναι η αντοχή σε εφελκυσμό του σιλικονούχου καουτσούκ;
Η σιλικόνη γενικής χρήσης έχει περιεκτικότητα 4–11 MPa σύμφωνα με το ASTM D412, με ποιότητες υψηλής αντοχής έως περίπου 13 MPa. Είναι χαμηλότερη από το νιτρίλιο ή το φυσικό καουτσούκ.
Πόσο μπορεί να τεντωθεί η σιλικόνη πριν σπάσει;
Η επιμήκυνση κατά τη θραύση είναι συνήθως 200–800%. Οι μαλακότερες ποιότητες με χαμηλό σκληρόμετρο τεντώνονται περισσότερο.
Έχει η σιλικόνη καλή συμπίεση;
Ναι. Σε θερμοκρασία περίπου 10–40% (χαμηλότερη μετά από πλήρη σκλήρυνση μετά τη χρήση), η σιλικόνη διατηρεί το σχήμα της υπό παρατεταμένη συμπίεση καλύτερα από τα περισσότερα ελαστομερή, γι' αυτό και χρησιμοποιείται για στεγανοποιήσεις και παρεμβύσματα.
Ποια είναι πιο ανθεκτική, η σιλικόνη ή το EPDM;
Ποια είναι πιο ανθεκτική, η σιλικόνη ή το EPDM;
Γιατί η σιλικόνη έχει χαμηλή αντοχή σε εφελκυσμό αλλά υψηλή επιμήκυνση;
Η εύκαμπτη ραχοκοκαλιά της σιλικόνης από σιλοξάνιο (Si-O) τεντώνεται εύκολα, δίνοντας επιμήκυνση 200-800%, αλλά οι ίδιες χαμηλές διαμοριακές δυνάμεις περιορίζουν την αντοχή σε εφελκυσμό στα 4-11 MPa. Τα ενισχυτικά πληρωτικά όπως το καπνισμένο πυρίτιο αυξάνουν την αντοχή σε εφελκυσμό χωρίς να θυσιάζουν μεγάλη ευκαμψία.
Ποιο πρότυπο ASTM χρησιμοποιείται για την αντοχή στη φθορά της σιλικόνης;
Η αντοχή σε σχίσιμο μετριέται σύμφωνα με το πρότυπο ASTM D624 (συνήθως Die B ή Die C) και αναφέρεται σε kN/m. Η σιλικόνη γενικής χρήσης έχει αντοχή 10–55 kN/m, με υψηλό βαθμό σχισίματος στο ανώτερο άκρο.
Ποιο είναι το μέτρο ελαστικότητας 100% (M100) της σιλικόνης;
Το M100 είναι η τάση που απαιτείται για την τάνυση ενός δείγματος σε επιμήκυνση 100%, συνήθως 0,5–3 MPa για σιλικόνη σύμφωνα με το ASTM D412. Προβλέπει καλύτερα τη δύναμη-παραμόρφωση από την αντοχή σε εφελκυσμό για εξαρτήματα υπό επαναλαμβανόμενη κάμψη χαμηλής παραμόρφωσης, όπως πληκτρολόγια και μεμβράνες.
