Sifat Mekanis Silikon: Kekuatan Tarik, Perpanjangan, Kekuatan Sobek & Set Kompresi

Sebagian besar data mekanis tentang silikon terkubur dalam kebisingan ensiklopedia — kata sifat umum seperti "fleksibel" dan "tahan lama," tanpa angka dan tanpa metode pengujian di baliknya. Jika Anda menentukan spesifikasi gasket, keypad, segel, atau bagian cetakan, celah itu akan membuang waktu dan berisiko mengunci durometer atau spesifikasi sobek yang salah sebelum pembuatan cetakan.

Karet silikon (Bahasa Indonesia: VMQKaret ) memiliki kekuatan tarik mentah yang lebih rendah daripada karet nitril atau karet alam — biasanya 4–11 MPa — tetapi mempertahankan elongasi 200–800% dan menjaga perilaku mekanis tersebut pada suhu −60 °C hingga +230 °C. Kompromi itulah, bukan kekuatan puncak, yang menjadi alasan mengapa karet ini dipilih.

Bagian-bagian di bawah ini memberikan angka-angka kerja, metode ASTM di balik masing-masing angka, dan di mana angka-angka tersebut berhenti berlaku.

Sekilas tentang Sifat Mekanik Silikon

Ini adalah rangkaian karet silikon serbaguna yang termasuk dalam jajaran silikon yang lebih luas. amplop properti fisik — lihat panduan properti lengkap untuk gambaran lengkapnya. Nilai sebenarnya bergantung pada polimer dasar, kadar pengisi, sistem pengerasan, dan pengerasan lanjutan. Anggap nilai-nilai ini sebagai acuan awal, bukan pengganti lembar data.

Daya tarik

Kekuatan tarik adalah tegangan yang dapat ditahan oleh bagian silikon sebelum putus akibat tarikan, diukur pada spesimen berbentuk dumbel per ASTM D412. Silikon serbaguna tersedia di 4–11 MPa. Kekuatan dan ketahanan sobek yang tinggi mencapai sekitar 13 MPa.

Nilai tersebut lebih rendah daripada karet alam atau nitril, dan jarang menjadi faktor pembatas dalam praktiknya. Silikon ditentukan untuk penyegelan, isolasi, dan bagian yang lembut saat disentuh, di mana elongasi, deformasi permanen akibat kompresi, dan stabilitas suhu lebih penting daripada kekuatan tarik puncak. Jenis dan muatan pengisi Menggerakkan angka paling banyak: memperkuat silika berasap meningkatkan kekuatan tarik, sementara bahan pengisi yang sangat elastis menurunkannya untuk memangkas biaya.

Jika suatu bagian benar-benar menahan beban dalam tegangan, silikon biasanya bukan material yang tepat — itu adalah batasan desain, bukan kualitas yang dapat Anda atasi dengan cara penyetelan.

Perpanjangan Saat Putus (Elastisitas & Fleksibilitas)

Perpanjangan saat putus adalah seberapa jauh silikon meregang sebelum putus, dinyatakan sebagai persentase dari panjang aslinya dan ditarik pada spesimen ASTM D412 yang sama seperti kekuatan tarik. Contoh tipikal peregangan silikon 200–800%, dengan tingkat kekerasan yang lebih rendah dan lebih lembut berada di ujung atas.

Inilah sifat di balik "elastisitas dan fleksibilitas" silikon. Sifat ini memungkinkan dot bayi dengan kekerasan 30 Shore A, penutup yang dapat diregangkan, atau penutup berbentuk lonceng untuk berubah bentuk berulang kali dan kembali ke bentuk semula. Perpanjangan dan kekerasan berbanding terbalik: semakin tinggi kekerasan (durometer) pada suatu bagian yang lebih kaku, semakin rendah perpanjangannya.

Modulus 100% (M100 / M300)

Modulus adalah tegangan yang dibutuhkan untuk meregangkan spesimen hingga perpanjangan tertentu — M100 pada peregangan 100%, M300 pada 300% — juga dibaca dari uji D412. Silikon M100 biasanya berada pada 0,5–3 MPa.

Modulus lebih penting daripada kekuatan tarik untuk komponen yang mengalami lenturan regangan rendah berulang, seperti keypad dan membran. Modulus menggambarkan gaya yang dibutuhkan untuk melentur, yang sebenarnya dirasakan dan ditentukan oleh perancang. Dua jenis material dapat memiliki angka tarik yang sama tetapi berperilaku sangat berbeda dalam penggunaannya karena kurva modulusnya berbeda.

Kekuatan Sobek

Kekuatan sobek adalah ketahanan terhadap sayatan atau goresan yang menyebar, diukur per ASTM D624 (biasanya Die B atau Die C) dan dilaporkan dalam kN/m. Silikon berkisar dari 10–55 kN/m: jenis silikon serbaguna berada di urutan bawah, sedangkan formulasi silikon dengan daya tahan sobek tinggi menempati urutan atas.

Kekuatan sobek, bukan kekuatan tarik, adalah spesifikasi yang menentukan apakah bagian berdinding tipis dan bagian dengan sudut dalam yang tajam dapat bertahan saat dilepas dari cetakan dan digunakan di lapangan. Produk bayi, membran tipis, dan bagian dengan radius yang sempit harus diberi penawaran berdasarkan kekuatan sobek yang tinggi. Goresan kecil yang bersifat kosmetik pada bagian yang tebal dapat menjadi titik awal sobek pada bagian yang tipis.

Set Kompresi

Set kompresi mengukur seberapa besar deformasi permanen yang tersisa setelah bagian silikon ditekan, lalu dilepaskan — diuji per ASTM D395 (Metode B, defleksi konstan). Persentase yang lebih rendah lebih baik. Silikon mengalir 10–40%, dan proses pasca-pengerasan penuh mendorongnya ke arah ujung bawah.

Inilah sifat yang mendefinisikan silikon. paking atau segel. Nilai kompresi rendah adalah alasan utama mengapa silikon mengungguli sebagian besar elastomer dalam penyegelan statis di berbagai perubahan suhu: silikon tetap terkompresi dan terus menyegel alih-alih mengalami deformasi permanen dan bocor.

Sistem pengerasan dan pasca-pengerasan menentukan angka tersebut. Silikon yang dikeraskan dengan platinum dan pasca-pengerasan yang tepat menghasilkan set kompresi rendah; material yang kurang mengeras atau dikeraskan dengan peroksida tanpa pasca-pengerasan yang memadai tidak menghasilkan hal tersebut. Jika penyegelan jangka panjang adalah fungsinya, set kompresi setelah pasca-pengerasan adalah nilai yang harus diminta pada lembar data — bukan angka saat dicetak.

Bagaimana Kekerasan Berkaitan dengan Angka-angka Mekanis

Kekerasan (durometer) diukur per ASTM D2240 pada skala Shore A, dengan silikon yang umumnya tersedia dari Pantai A 10 hingga 80. Kekerasan bukanlah nilai kekuatan, tetapi merupakan prediktor tercepat dari nilai-nilai lainnya: tingkat kekerasan yang lebih lunak meregang lebih jauh (elongasi lebih tinggi) dan terasa lebih lentur (modulus lebih rendah); tingkat kekerasan yang lebih keras menahan deformasi tetapi kehilangan elongasi.

Dalam sebagian besar percakapan mengenai pengadaan, durometer adalah faktor pertama yang dipertimbangkan. Angka kekuatan tarik, kekuatan sobek, dan modulus akan berubah seiring dengan itu.

Terkait: Kekerasan Shore A Silikon: Pengaruhnya terhadap Rasa, Penyegelan & Daya Tahan — panduan lengkap mengenai silikon lunak vs keras dan pemilihan durometer berdasarkan aplikasi.

Silikon vs. Elastomer Lainnya

Angka-angka mekanis hanya berarti sesuatu jika dibandingkan. Dibandingkan dengan karet biasa, silikon mengorbankan kekuatan mentah demi rentang suhu, deformasi permanen akibat kompresi, dan ketahanan terhadap penuaan.

Kesimpulannya terbatas: jika bagian tersebut membutuhkan kekuatan tarik atau sobek maksimum pada suhu ruangan, NR atau NBR unggul dalam hal sifat mekanis. Jika bagian tersebut perlu menyegel dengan andal, tahan panas dan tahan terhadap cuaca, serta mempertahankan bentuknya selama bertahun-tahun, kekuatan silikon yang lebih rendah merupakan kompromi yang dapat diterima.

Di mana Angka-angka Ini Berhenti Berlaku

Setiap rentang di atas bergantung pada kualitas dan proses. Sistem pengisi, kimia pengerasan, dan pengerasan lanjutan dapat memengaruhi kekuatan tarik, kekuatan sobek, dan deformasi permanen akibat tekanan di seluruh rentang — dua bagian yang sama-sama berlabel "silikon" dapat berbeda hingga 2 kali lipat pada kekuatan sobek. Angka yang dipublikasikan juga mencerminkan spesimen laboratorium, bukan ketebalan dinding, geometri, atau tegangan pelepasan cetakan Anda.

Sebelum angka-angka ini menjadi spesifikasi yang sebenarnya, dibutuhkan tiga masukan: kekerasan Shore A yang ditargetkan, fungsi pengontrol (penyegelan statis, fleksibilitas dinamis, atau struktural), dan kisaran suhu layanan. Dengan itu, tingkat mekanis akan menyempit dengan cepat. Tanpa itu, setiap angka tarik atau sobek hanyalah sebuah titik data, bukan spesifikasi.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)