La mayoría de los datos mecánicos sobre la silicona se pierden entre un lenguaje enciclopédico: adjetivos generales como "flexible" y "duradero", sin datos numéricos ni métodos de prueba que los respalden. Si está especificando una junta, un teclado, un sello o una pieza moldeada, esta falta de información le cuesta tiempo y conlleva el riesgo de utilizar una dureza o una especificación de resistencia al desgarro incorrectas antes de la fabricación.
caucho de silicona (VMQSu resistencia a la tracción bruta es menor que la del caucho nitrilo o natural (normalmente entre 4 y 11 MPa), pero mantiene una elongación de 200 a 800 TP3T y conserva ese comportamiento mecánico entre -60 °C y +230 °C. Esta compensación, y no la resistencia máxima, es la razón por la que se especifica.
Las secciones siguientes detallan los valores de referencia, el método ASTM que respalda cada uno de ellos y dónde dejan de aplicarse dichos valores.
Propiedades mecánicas de la silicona de un vistazo
Se trata de gamas de caucho de silicona de uso general que se enmarcan dentro de la gama más amplia de la silicona. sobre de propiedad física — ver el guía completa de propiedades Para obtener una visión completa, tenga en cuenta que los valores reales dependen del polímero base, la cantidad de relleno, el sistema de curado y el postcurado. Considérelos como valores iniciales, no como un sustituto de la ficha técnica.
| Propiedad | Gama típica (silicona de uso general) | Estándar de prueba |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | 4–11 MPa (grados de alta resistencia de hasta ~13 MPa) | ASTM D412 |
| Alargamiento en el punto de ruptura | 200–800% | ASTM D412 |
| Módulo 100% (M100) | 0,5–3 MPa | ASTM D412 |
| Resistencia al desgarro | 10–55 kN/m | ASTM D624 |
| Conjunto de compresión | 10–40% (menor después del curado completo) | ASTM D395 |
| Dureza | Costa A 10–80 | ASTM D2240 |
Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción es la tensión que soporta una pieza de silicona antes de romperse por tensión, medida en una muestra de mancuerna por ASTM D412. Las superficies de silicona de uso general se encuentran en 4–11 MPa. Los grados de alta resistencia y alta resistencia al desgarro alcanzan aproximadamente los 13 MPa.
Eso es inferior al caucho natural o al nitrilo, y rara vez es el factor limitante en la práctica. La silicona se especifica para sellado, aislamiento y piezas de tacto suave, donde la elongación, la deformación permanente por compresión y la estabilidad térmica son más importantes que la resistencia máxima a la tracción. Tipo de relleno y carga mover el número más: reforzando sílice pirogénica Aumenta la resistencia a la tracción, mientras que los rellenos extensores pesados la reducen para recortar costes.
Si una pieza está sometida a una tensión real, la silicona suele ser el material incorrecto; se trata de una limitación de diseño, no de una característica que se pueda solucionar mediante ajustes.
Alargamiento a la rotura (elasticidad y flexibilidad)
La elongación a la rotura es cuánto se estira la silicona antes de romperse, expresada como un porcentaje de la longitud original y medida en la misma muestra ASTM D412 que la resistencia a la tracción. 200–800%, con grados más blandos de baja dureza en el extremo superior.
Esta es la propiedad que explica la elasticidad y flexibilidad de la silicona. Permite que un chupete de 30 Shore A, una tapa elástica o un fuelle se deformen repetidamente y recuperen su forma original. La elongación y la dureza son inversamente proporcionales: a medida que aumenta la dureza en una pieza, disminuye la elongación.
Módulo 100% (M100 / M300)
El módulo es la tensión necesaria para estirar la muestra hasta una elongación determinada (M100 a 100% de estiramiento, M300 a 300%), que también se lee en la prueba D412. El M100 de la silicona suele caer en 0,5–3 MPa.
El módulo de elasticidad es más importante que la resistencia a la tracción para piezas sometidas a flexión repetida de baja deformación, como teclados y membranas. Describe la fuerza necesaria para la deformación, que es lo que el diseñador percibe y especifica. Dos grados pueden compartir un valor de resistencia a la tracción y comportarse de manera muy diferente en servicio debido a que sus curvas de módulo de elasticidad difieren.
Resistencia al desgarro
La resistencia al desgarro es la resistencia a un corte o muesca que se propaga, medida por ASTM D624 (comúnmente matriz B o matriz C) y se informa en kN/m. El rango de silicona es de 10–55 kN/mLos grados de uso general se sitúan en la parte baja, mientras que las formulaciones de silicona de alta resistencia al desgarro ocupan la banda superior.
La resistencia al desgarro, y no la resistencia a la tracción, es la especificación que determina si las piezas de paredes delgadas y las piezas con esquinas internas afiladas resisten el desmoldeo y el uso en campo. Los productos para bebés, las membranas delgadas y las piezas con radios pequeños deben cotizarse con una alta resistencia al desgarro. Una muesca que sería meramente estética en una pieza gruesa se convierte en un punto de inicio de desgarro en una pieza delgada.
Conjunto de compresión
La deformación permanente por compresión mide cuánta deformación permanente queda después de que una pieza de silicona se mantiene comprimida y luego se libera, según las pruebas realizadas. ASTM D395 (Método B, desviación constante). Un porcentaje menor es mejor. Las siliconas se adhieren 10–40%, y un curado posterior completo lo empuja hacia el extremo inferior.
Esta es la propiedad que define una silicona. junta o sello. La baja deformación permanente por compresión es la principal razón por la que la silicona supera a la mayoría de los elastómeros en el sellado estático ante amplias variaciones de temperatura: permanece comprimida y sigue sellando en lugar de deformarse y tener fugas.
El sistema de curado y el postcurado determinan el valor. La silicona curada con platino y con un postcurado adecuado ofrece una baja deformación permanente por compresión; el material subcurado o curado con peróxido sin un postcurado adecuado no lo hace. Si se busca un sellado a largo plazo, la deformación permanente por compresión después del postcurado es el valor que debe indicarse en la ficha técnica, no el valor del material moldeado.
Cómo se relaciona la dureza con los valores mecánicos
La dureza (durómetro) se mide por ASTM D2240 en la escala Shore A, con silicona comúnmente disponible en Shore A 10 a 80. La dureza no es un valor de resistencia, pero es el predictor más rápido de los demás: los grados más blandos se estiran más (mayor elongación) y se sienten más flexibles (menor módulo); los grados más duros resisten la deformación pero pierden elongación.
En la mayoría de las conversaciones sobre abastecimiento, la dureza (durómetro) es el primer factor a considerar. Los valores de resistencia a la tracción, al desgarro y módulo de elasticidad varían en función de ella.
Relacionado: Dureza Shore A de la silicona: efectos sobre el tacto, el sellado y la durabilidad. — la guía completa de selección de silicona blanda frente a silicona dura y dureza según la aplicación (durómetro).
Silicona frente a otros elastómeros
Las especificaciones mecánicas solo tienen sentido en comparación. Frente a los cauchos comunes, la silicona sacrifica resistencia bruta a cambio de un mayor rango de temperatura, resistencia a la compresión y resistencia al envejecimiento.
| Propiedad | Silicona (VMQ) | Caucho natural (NR) | EPDM | Nitrilo (NBR) |
|---|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | 4–11 MPa | 20–30 MPa | 7–21 MPa | 10–25 MPa |
| Alargamiento en el punto de ruptura | 200–800% | 400–700% | 200–600% | 300–600% |
| Resistencia al desgarro | Bajo-moderado | Alto | Moderado | Moderado |
| Conjunto de compresión | Excelente (bajo) | Pobre | Bien | Moderado |
| Temperatura de servicio | −60 a +230 °C | −50 a +80 °C | −50 a +150 °C | −30 a +120 °C |
| UV / ozono / envejecimiento | Excelente | Pobre | Excelente | Pobre |
La conclusión es clara: si la pieza necesita máxima resistencia a la tracción o al desgarro a temperatura ambiente, NR o NBR ganan en los aspectos mecánicos. Si necesita un sellado fiable, resistir el calor y resiste bien la intemperie, y mantiene su forma a lo largo de los años, por lo que la menor resistencia de la silicona es una contrapartida aceptable.
¿Dónde dejan de aplicarse estas cifras?
Cada rango mencionado anteriormente depende del grado y del proceso. El sistema de relleno, la química del curado y el postcurado pueden modificar la resistencia a la tracción, al desgarro y a la deformación permanente en toda la banda; dos componentes etiquetados como "silicona" pueden presentar una resistencia al desgarro que duplica la suya. La cifra publicada también refleja las pruebas de laboratorio, no el espesor de pared, la geometría ni las tensiones de desmoldeo.
Para que estos valores se conviertan en una especificación real, se necesitan tres datos: la dureza Shore A objetivo, la función de control (sellado estático, flexión dinámica o estructural) y el rango de temperatura de servicio. Con estos datos, la clasificación mecánica se define con precisión. Sin ellos, cualquier valor de resistencia a la tracción o al desgarro es solo un dato, no una especificación.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la resistencia a la tracción del caucho de silicona?
La silicona de uso general tiene una resistencia de 4 a 11 MPa según la norma ASTM D412, con grados de alta resistencia de hasta aproximadamente 13 MPa. Su resistencia es inferior a la del nitrilo o el caucho natural.
¿Cuánto se puede estirar la silicona antes de romperse?
La elongación a la rotura suele ser de 200–800%. Los grados más blandos, de baja dureza, son los que más se estiran.
¿Tiene la silicona una buena deformación permanente por compresión?
Sí. Con una resistencia a la tracción de aproximadamente 10–401 TP3T (menor después de un curado posterior completo), la silicona mantiene su forma bajo compresión sostenida mejor que la mayoría de los elastómeros, razón por la cual se utiliza para sellos y juntas.
¿Qué material es más resistente, la silicona o el EPDM?
¿Qué material es más resistente, la silicona o el EPDM?
¿Por qué la silicona tiene baja resistencia a la tracción pero alta elongación?
La flexible estructura de siloxano (Si–O) de la silicona se estira fácilmente, lo que permite una elongación de 200–800 TP3T, pero las mismas fuerzas intermoleculares bajas limitan la resistencia a la tracción a 4–11 MPa. Los rellenos de refuerzo, como la sílice pirógena, aumentan la resistencia a la tracción sin sacrificar mucha flexibilidad.
¿Qué norma ASTM se utiliza para la resistencia al desgarro de la silicona?
La resistencia al desgarro se mide según la norma ASTM D624 (generalmente con la matriz B o la matriz C) y se expresa en kN/m. La silicona de uso general tiene una resistencia al desgarro de entre 10 y 55 kN/m, con grados de alta resistencia en el extremo superior.
¿Cuál es el módulo 100% (M100) de la silicona?
M100 es la tensión necesaria para estirar una muestra hasta una elongación de 100%, que suele ser de 0,5 a 3 MPa para la silicona según la norma ASTM D412. Predice mejor la fuerza de deflexión que la resistencia a la tracción para piezas sometidas a flexión repetida de baja deformación, como teclados y membranas.
