I fogli di silicone possono sembrare resistenti, ma le forze di compressione possono ridurne silenziosamente le prestazioni a lungo termine.
Il test di compressione misura la misura in cui un foglio di silicone non riesce a tornare al suo spessore originale dopo essere stato compresso per un periodo di tempo in condizioni specifiche.
Ho visto prodotti che sembravano perfetti dopo lo stampaggio, ma che si sono guastati dopo poche settimane di utilizzo pratico. Nella maggior parte dei casi, il problema è dovuto a un recupero insufficiente della compressione. Ecco perché i test di deformazione permanente (compression set) sono una parte fondamentale del nostro processo di garanzia della qualità.
Che cosa è la deformazione permanente (compression set) nei fogli di silicone?
È quello che succede quando il silicone viene schiacciato e non torna più indietro.
Il cedimento permanente (compression set) è la deformazione permanente di un foglio di silicone dopo una sollecitazione di compressione prolungata. Indica quanta deformazione perde il silicone.
Quando si comprime una guarnizione, un tappetino o un cuscinetto in silicone e poi lo si rilascia, il materiale dovrebbe tornare al suo spessore originale. In caso contrario, significa che il foglio ha subito una deformazione permanente dovuta alla compressione. Questo è particolarmente importante nelle applicazioni di sigillatura o ammortizzazione.
In un progetto, abbiamo utilizzato un foglio di bassa qualità per un anello di tenuta per biberon. Dopo due settimane di pressione sul coperchio, l'anello si è appiattito e ha iniziato a perdere. La causa? L'elevata deformazione permanente da compressione.
Perché la deformazione permanente è importante nei prodotti in silicone?
Un'elevata compressione significa che il silicone non sarà più efficace nel tempo.
La deformazione permanente (compression set) influisce sulla tenuta, sulla durata e sulla sicurezza del prodotto, in particolare nelle guarnizioni, nei cuscinetti ammortizzanti e nei prodotti per neonati sottoposti a pressione.
Se un componente in silicone rimane compresso, non riesce a mantenere la pressione, a isolare dall'umidità o ad assorbire efficacemente gli urti. Ecco perché la deformazione permanente a compressione viene testata in settori come:
- Settore automobilistico – Guarnizioni e sigilli
- Cura del bambino – Sigilli per biberon, massaggiagengive
- Medico – Dispositivi di pressione a contatto con la pelle
- Elettronica – Cuscinetti in silicone ammortizzanti
Nella mia esperienza, anche una modifica di 5% nella compressione può determinare il successo o il fallimento di un prodotto che deve durare sei mesi o più sotto carico.
Come viene testato il cedimento elastico delle lastre di silicone?
Questo test segue passaggi chiari stabiliti dagli standard ASTM.
La deformazione permanente viene testata comprimendo un foglio di silicone a una temperatura impostata per un tempo definito, quindi misurando il recupero dello spessore dopo il riposo.
Noi seguiamo ASTM D395 – il metodo di prova standard per le proprietà della gomma: la deformazione permanente a compressione. Ecco come funziona:
| Fare un passo | Descrizione |
|---|---|
| Preparazione del campione | Campione tagliato (ad esempio, 12,5 mm di spessore × 29 mm di diametro) |
| Misurazione iniziale | Misurare lo spessore originale (T₀) |
| Compressione | Comprimere fino a 75% di spessore per 22–70 ore |
| Controllo della temperatura | Mettere in forno a 70°C, 100°C o 125°C |
| Periodo di riposo | Togliere e lasciare raffreddare per 30 minuti |
| Misurazione finale | Misurare lo spessore recuperato (T₁) |
| Calcolo | Utilizzare la formula sottostante |
Set di compressione (%) = [(T₀ – T₁) / (T₀ – Tn)] × 100
Dove Tn è lo spessore compresso (75% di T₀).
Per esempio:
- T₀ = 10 mm
- Compresso a 7,5 mm
- Dopo il recupero, T₁ = 8,5 mm
- Compression Set = [(10 – 8,5) / (10 – 7,5)] × 100 = 60%
Ciò significa che 60% della compressione era non recuperato. È un valore elevato. Puntiamo a meno di 25% nella maggior parte delle applicazioni.
Quali fattori influenzano la deformazione plastica del silicone?
Non tutti i siliconi si comportano allo stesso modo.
La deformazione permanente dipende dal grado di silicone, dalla struttura di reticolazione, dai riempitivi, dalla temperatura e dallo spessore.
Diverse variabili influiscono sulla capacità di rimbalzo di un foglio di silicone:
1. Grado di silicone
- La gomma ad alta consistenza (HCR) tende a recuperare meglio della gomma siliconica liquida (LSR).
- Il silicone alimentare può avere una maggiore flessibilità, ma una resistenza leggermente superiore.
2. Tipo di reticolazione
- I siliconi reticolati al perossido spesso resistono meglio alla presa rispetto a quelli reticolati al platino.
3. Riempitivi e additivi
- Un elevato contenuto di riempitivi può ridurre l'elasticità.
- Gli agenti rinforzanti possono migliorare le prestazioni a breve termine, ma peggiorare il recupero.
4. Esposizione alla temperatura
- Temperature di prova più elevate causano una maggiore deformazione permanente.
- Adattare sempre le condizioni di prova all'uso reale del prodotto.
5. Spessore del foglio
- I fogli sottili si recuperano più velocemente.
- I fogli spessi immagazzinano più energia e sono più inclini a indurirsi.
Eseguiamo sempre test in diverse condizioni, in particolare per i prodotti per neonati che devono resistere a bollitura, sterilizzazione e stress meccanico per mesi.
Come migliorare la resistenza alla compressione nei fogli di silicone?
La soluzione inizia prima della produzione.
Scegliere la formulazione del silicone, il metodo di polimerizzazione e il design del foglio più adatti per migliorare la resistenza alla deformazione permanente per compressione.
Ecco le strategie chiave che utilizziamo:
- Selezione dei materiali – Utilizzare silicone ad alte prestazioni o fluorosilicone per applicazioni sensibili al calore.
- Ottimizzare la stagionatura – Una corretta vulcanizzazione riduce lo stress interno e migliora l’elasticità.
- Spessore di progettazione – Evitare la sovracompressione durante l’uso effettivo.
- Evitare il surriscaldamento – Il silicone esposto a calore eccessivo durante la lavorazione può invecchiare precocemente.
- Post-polimerizzazione – Il trattamento termico dopo lo stampaggio può migliorare il recupero.
In passato abbiamo sviluppato un tappetino sigillante per uno scaldapappe. Passando dal silicone standard a un composto di grado medicale polimerizzato con perossido, abbiamo ridotto la deformazione permanente da 35% a soli 15%, e il cliente ha riscontrato un minor numero di resi.
Quali valori del compression set sono considerati accettabili?
Dipende dal prodotto e dal settore.
Un valore di compressione inferiore a 20–25% è in genere accettabile per la maggior parte delle applicazioni di lastre di silicone; le applicazioni critiche potrebbero richiedere valori inferiori a 10%.
Ecco una linea guida generale:
| Applicazione | Set di compressione ideale (%) |
|---|---|
| Prodotti per bambini | ≤ 15% |
| Guarnizioni industriali | ≤ 25% |
| Dispositivi medici | ≤ 10% |
| Pad elettronici | ≤ 20% |
| Schede di contatto alimentare | ≤ 20% |
Richiedete sempre i rapporti di prova al vostro fornitore. Noi di RuiYang testiamo la deformazione permanente a compressione come parte integrante della validazione di ogni nuovo prodotto. Non si tratta solo di certificazione: ci aiuta a prevedere la durata del silicone in condizioni di utilizzo reale.
Quando dovresti richiedere al tuo fornitore il test di compressione?
Proprio prima che diventi un problema.
Richiedi sempre un test di compressione quando sviluppi prodotti in silicone che saranno sottoposti a pressione, calore o utilizzo meccanico a lungo termine.
Se stai sviluppando uno dei seguenti progetti, il test di compressione è un must:
- Guarnizioni per bottiglie in silicone
- Tappetini riutilizzabili per l'allattamento dei bambini
- Guarnizioni industriali ad alta pressione
- Fogli di schiuma di silicone per l'ammortizzazione
- Adesivi cutanei di grado medico
Uno dei nostri clienti statunitensi ci ha chiesto dei cuscinetti per la dentizione personalizzati. Abbiamo eseguito test di compressione su diversi livelli di durezza per aiutarli a scegliere il miglior equilibrio tra morbidezza e durata a lungo termine. Questo è il potere dei dati.
Conclusione
Il test di compressione mostra quanto bene le lastre di silicone mantengono la loro forma sotto pressione, rendendolo essenziale per prodotti affidabili e duraturi.
