רוב הנתונים המכניים על סיליקון נקברים ברעש אנציקלופדי - תארים כלליים כמו "גמיש" ו"עמיד", ללא מספרים וללא שיטת בדיקה מאחוריהם. אם אתם מציינים אטם, לוח מקשים, איטום או חלק יצוק, הפער הזה עולה לכם בזמן ומסכן את הנעילה של מד הקשיות או מפרט הקרע הלא נכון לפני ייצור הכלים.
גומי סיליקון (VMQ) פועל בחוזק מתיחה גולמי נמוך יותר מאשר ניטריל או גומי טבעי - בדרך כלל 4-11 MPa - אך שומר על התארכות של 200-800% ושומר על התנהגות מכנית זו בין -60 מעלות צלזיוס ל-+230 מעלות צלזיוס. פשרה זו, ולא חוזק שיא, היא הסיבה שהוא מוגדר.
הסעיפים שלהלן מציגים את מספרי העבודה, את שיטת ה-ASTM שמאחורי כל אחד מהם, והיכן מספרים אלה מפסיקים לחול.
תכונות מכניות של סיליקון במבט חטוף
אלו הן מגוון רחב של גומי סיליקון לשימוש כללי הנמצא בתוך תחום המגוון הרחב יותר של סיליקון. מעטפת רכוש פיזית — ראה את מדריך נכסים מלא לתמונה המלאה. הערכים בפועל תלויים בפולימר הבסיסי, בכמות המילוי, במערכת הריפוי ובשלב שלאחר הריפוי. התייחסו אליהם כאל מעטפת התחלתית, ולא כתחליף לגיליון הנתונים.
| תכונה | טווח אופייני (סיליקון לשימוש כללי) | תקן בדיקה |
|---|---|---|
| חוזק מתיחה | 4–11 מגה פסקל (כיתות חוזק גבוהות עד ~13 מגה פסקל) | ASTM D412 |
| התארכות בשבירה | 200–800% | ASTM D412 |
| מודול 100% (M100) | 0.5–3 מגה פסקל | ASTM D412 |
| חוזק הקרע | 10–55 קילו-ניוטון/מטר | ASTM D624 |
| סט דחיסה | 10–40% (נמוך יותר לאחר ריפוי מלא) | ASTM D395 |
| קַשִׁיוּת | חוף A 10–80 | ASTM D2240 |
חוזק מתיחה
חוזק מתיחה הוא המאמץ שחלק מסיליקון עומד בו לפני שהוא נשבר במתח, נמדד על דגימת משקולת לכל ASTM D412. סיליקון לשימוש כללי נוחת ב 4–11 מגה פסקל. דרגות חוזק גבוה ועמידות בפני קריעה מגיעות לכ-13 מגה פסקל.
זה נמוך יותר מגומי טבעי או ניטריל, וזה לעתים רחוקות הגורם המגביל בפועל. סיליקון מיועד לאיטום, בידוד וחלקים רכים למגע, שבהם התארכות, דחיסה ויציבות טמפרטורה חשובים יותר מחוזק משיכה שיא. סוג המילוי וטעינה הזז את המספר הכי הרבה: חיזוק סיליקה מעושנת מגביר את חוזק המתיחה, בעוד שחומרי מילוי כבדים ומרחיבים אותו מורידים אותו כדי לחסוך בעלויות.
אם חלק באמת נושא עומס במתיחה, סיליקון הוא בדרך כלל החומר הלא נכון - זהו גבול תכנוני, לא דרגה שניתן לכוונן את דרכך החוצה.
התארכות בשבירה (אלסטיות וגמישות)
התארכות בשבירה היא עד כמה סיליקון נמתח לפני כשל, מבוטאת כאחוז מהאורך המקורי ונמתחת על אותו דגימה של ASTM D412 כחוזק מתיחה. מתיחה אופיינית של סיליקון 200–800%, כאשר ציונים רכים יותר בעלי דורומטר נמוך נמצאים בקצה הגבוה.
זוהי התכונה העומדת מאחורי "האלסטיות והגמישות" של הסיליקון. היא מאפשרת למוצץ Shore A 30, למכסה נמתח או למפוח להתעוות שוב ושוב ולחזור לצורתו. התארכות וקשיחות נעות בצורה הפוכה: ככל שעולים בקו הקשוח יותר, ההתארכות יורדת.
מודול 100% (M100 / M300)
מודולוס הוא המאמץ הדרוש למתיחה של הדגימה להתארכות מוגדרת - M100 במתיחה של 100%, M300 ב-300% - נקרא גם הוא במבחן D412. סיליקון M100 נופל בדרך כלל ב 0.5–3 מגה פסקל.
מודולוס חשוב יותר מחוזק מתיחה עבור חלקים הנמצאים תחת כיפוף חוזר ונשנה של עומס נמוך, כגון לוחות מקשים וממברנות. הוא מתאר את הכוח לעיוות, שהוא מה שמתכנן מרגיש ומגדיר בפועל. שתי כיתות יכולות לחלוק מספר מתיחה ולהתנהג בצורה שונה מאוד בשירות מכיוון שעקומות המודול שלהן שונות.
חוזק הקרע
חוזק קריעה הוא עמידות בפני חתך או סדק מתפשט, הנמדד לפי ASTM D624 (בדרך כלל תבנית B או תבנית C) ומדווחים ב-kN/m. הסיליקון נע בין 10–55 קילו-ניוטון/מטרדירוגים לשימוש כללי נמצאים נמוך, בעוד שניסוחי סיליקון עמידים בפני קריעה תופסים את הפס העליון.
חוזק הקרע, ולא חוזק המתיחה, הוא המפרט שקובע האם חלקים בעלי דופן דקה וחלקים בעלי פינות פנימיות חדות ישרדו לאחר פירוק התבנית ושימוש בשטח. מוצרי תינוקות, ממברנות דקות וחלקים בעלי רדיוסים צרים צריכים להיכלל כדרגת קריעה גבוהה. חתך שיהיה קוסמטי בחלק עבה הופך לנקודת תחילת קריעה בחלק דק.
סט דחיסה
סט דחיסה מודד כמה עיוות קבוע נותר לאחר שחלק סיליקון מוחזק דחוס ולאחר מכן משתחרר - נבדק לפי ASTM D395 (שיטה ב', סטייה קבועה). אחוז נמוך יותר עדיף. סיליקון זורם 10–40%, וריפוי מלא לאחר מכן דוחף אותו לכיוון הקצה הנמוך.
זוהי התכונה שמגדירה סיליקון אטם או אטם. דחיסה נמוכה היא הסיבה העיקרית לכך שסיליקון עולה על רוב האלסטומרים באיטום סטטי על פני תנודות טמפרטורה רחבות: הוא נשאר דחוס וממשיך לאטום במקום להתקשות ולדלוף.
מערכת הריפוי והאחר-ריפוי קובעים את המספר. סיליקון מוקשה בפלטינה עם לאחר-ריפוי מתאים מספק דחיסה נמוכה; חומר מוקשה מספיק או מוקשה על ידי מי חמצן ללא לאחר-ריפוי מספק לא. אם איטום לטווח ארוך הוא הפונקציה, דחיסה לאחר לאחר-ריפוי היא הערך שיש לדרוש בגיליון הנתונים - ולא הנתון כפי שיצוק.
כיצד קשיות מתחברת למספרים מכניים
קשיות (דורומטר) נמדדת לפי ASTM D2240 בסולם Shore A, עם סיליקון הזמין בדרך כלל מ חוף A 10 עד 80. קשיות אינה ערך חוזק, אך היא המנבא המהיר ביותר של האחרות: ציפויים רכים יותר נמתחים עוד יותר (התארכות גבוהה יותר) ומרגישות גמישות יותר (מודול נמוך יותר); ציפויים קשים יותר מתנגדים לעיוות אך מאבדים התארכות.
ברוב שיחות הרכש, דורומטר הוא המנוף הראשון. מספרי המתיחה, הקריעה והמודול משתנים איתו.
קָשׁוּר: קשיות סיליקון Shore A: השפעות על תחושה, איטום ועמידות — מדריך הבחירה המלא של סיליקון רך לעומת קשה ודורמטר לפי יישום.
סיליקון לעומת אלסטומרים אחרים
מספרים מכניים אומרים משהו רק בהשוואה. לעומת גומי נפוץ, סיליקון מחליף את החוזק הגולמי שלו בטווח טמפרטורות, עמידות בפני דחיסה ועמידות בפני הזדקנות.
| תכונה | סיליקון (VMQ) | גומי טבעי (NR) | EPDM | ניטריל (NBR) |
|---|---|---|---|---|
| חוזק מתיחה | 4–11 מגה פסקל | 20–30 מגה פסקל | 7–21 מגה פסקל | 10–25 מגה פסקל |
| התארכות בשבירה | 200–800% | 400–700% | 200–600% | 300–600% |
| חוזק הקרע | נמוך-בינוני | גָבוֹהַ | לְמַתֵן | לְמַתֵן |
| סט דחיסה | מצוין (נמוך) | עני | טוֹב | לְמַתֵן |
| טמפרטורת השירות | 60- עד 230+ מעלות צלזיוס | −50 עד +80 מעלות צלזיוס | −50 עד +150 מעלות צלזיוס | 30- עד 120+ מעלות צלזיוס |
| UV / אוזון / הזדקנות | מְעוּלֶה | עני | מְעוּלֶה | עני |
המסקנה היא צרה: אם החלק זקוק לחוזק מתיחה או קריעה מקסימלי בטמפרטורת החדר, NR או NBR מנצחים בפריטי קו מכניים. אם הוא צריך לאטום בצורה אמינה, להתנגד לחום ובליה, ולשמור על צורתו לאורך שנים, חוזקו הנמוך של סיליקון הוא עסקה מקובלת.
היכן שהמספרים האלה מפסיקים לחול
כל טווח הנ"ל תלוי בדרגה ובתהליך. מערכת המילוי, כימיית הריפוי והאחרי הריפוי יכולים להזיז את חוזק המתיחה, הקריעה והדחיסה על פני כל הפס - שני חלקים המסומנים שניהם כ"סיליקון" יכולים להיות שונים פי 2 בחוזק הקריעה. הנתון שפורסם משקף גם דגימות מעבדה, לא את עובי הדופן, הגיאומטריה או מאמצי הפירוק.
לפני שמספרים אלה הופכים למפרט של ממש, נדרשים שלושה נתונים: רמת הקושי Shore A המטרה, פונקציית הבקרה (איטום סטטי, גמישות דינמית או מבני), וטווח טמפרטורות השירות. בעזרת אלה, הדירוג המכני מצטמצם במהירות. בלעדיהם, כל מספר מתיחה או קריעה בודד הוא רק נקודת נתונים, לא מפרט.
שאלות נפוצות
מהו חוזק המתיחה של גומי סיליקון?
סיליקון לשימוש כללי הוא בעל עוצמה של 4–11 מגה פסקל לפי ASTM D412, עם דרגות חוזק גבוהות של עד כ-13 מגה פסקל. הוא נמוך יותר מניטריל או גומי טבעי.
כמה סיליקון יכול להימתח לפני שהוא נשבר?
התארכות בשבירה היא בדרך כלל 200–800%. ציונים רכים יותר, בעלי קשיות נמוכה, נמתחים הכי הרבה.
האם לסיליקון יש דחיסה טובה?
כן. בערך ב-10–40% (נמוך יותר לאחר ריפוי מלא), סיליקון שומר על צורתו תחת דחיסה מתמשכת טוב יותר מרוב האלסטומרים, ולכן הוא משמש לאטמים ואטמים.
מה יותר חזק, סיליקון או EPDM?
מה יותר חזק, סיליקון או EPDM?
מדוע לסיליקון חוזק מתיחה נמוך אך התארכות גבוהה?
עמוד השדרה הגמיש של הסיליקון, הסילוקסן (Si-O), נמתח בקלות, ומעניק התארכות של 200-800%, אך אותם כוחות בין-מולקולריים נמוכים מגבילים את חוזק המתיחה ל-4-11 מגה פסקל. חומרי מילוי מחזקים כמו סיליקה מעושנת מעלים את חוזק המתיחה מבלי להתפשר על גמישות רבה.
איזה תקן ASTM משמש לחוזק קריעה של סיליקון?
חוזק הקריעה נמדד לפי ASTM D624 (בדרך כלל Die B או Die C) ומדווח ב-kN/m. סיליקון לשימוש כללי הוא 10-55 kN/m, עם דרגות קריעה גבוהות בקצה העליון.
מהו מודול 100% (M100) של סיליקון?
M100 הוא המאמץ הדרוש למתיחה של דגימה להתארכות של 100%, בדרך כלל 0.5-3 MPa עבור סיליקון לפי ASTM D412. הוא מנבא כוח-לעיוות טוב יותר מחוזק מתיחה עבור חלקים תחת כיפוף חוזר ונשנה של עומס נמוך, כגון לוחות מקשים וממברנות.
