シリコンシートは耐久性があるように見えますが、圧縮力によって長期的な性能が静かに低下する可能性があります。
圧縮永久歪み試験は、特定の条件下で一定期間圧縮されたシリコンシートが元の厚さにどれだけ戻らないかを測定します。
成形後は完璧に見える製品でも、実際に使用してみると数週間で故障してしまうケースを目にしたことがあります。ほとんどの場合、圧縮回復が不十分なことが原因です。だからこそ、圧縮永久歪試験は当社の品質保証プロセスの重要な部分を占めているのです。
シリコンシートの圧縮永久歪みとは何ですか?
これはシリコンが押しつぶされて元に戻らないときに起こります。
圧縮永久歪みとは、シリコンシートに長時間の圧縮応力が加わった後の永久変形のことです。これは、シリコンシートの形状がどの程度失われるかを示します。
シリコン製のガスケット、マット、またはパッドを圧縮してから放すと、材料は元の厚さに戻るはずです。元の厚さに戻らない場合は、シートが圧縮永久歪みを起こしていることを意味します。これは、シーリングやクッション材として特に重要です。
あるプロジェクトで、哺乳瓶のシーリングリングに低品質のシートを使用しました。蓋の圧力がかかった状態で2週間経った後、リングが潰れて漏れが発生しました。原因は？圧縮永久歪みが大きかったのです。
シリコン製品において圧縮永久歪みが重要なのはなぜですか?
圧縮永久歪みが大きいということは、時間が経つとシリコンが機能しなくなることを意味します。
圧縮永久歪みは、特に圧力のかかるガスケット、クッションパッド、ベビー用品において、密閉性、耐久性、製品の安全性に影響を及ぼします。
シリコン部品が圧縮されたままだと、圧力を維持できず、湿気を遮断できず、衝撃を効果的に吸収できません。そのため、圧縮永久歪み試験は以下のような業界で実施されています。
- 自動車 – ガスケットとシール
- 赤ちゃんのケア – 哺乳瓶のシール、歯固め
- 医学 – 皮膚接触圧迫装置
- エレクトロニクス – 衝撃吸収シリコンパッド
私の経験では、圧縮永久歪みの 5% の変化でも、負荷がかかった状態で 6 か月以上持続する必要がある製品の成否を左右する可能性があります。
シリコンシートの圧縮永久歪みはどのようにテストされますか?
このテストは、ASTM 規格で定められた明確な手順に従います。
圧縮永久歪みは、シリコンシートを規定の温度で規定の時間圧縮し、その後、休止後の厚さの回復を測定することによってテストされます。
私たちは従います ASTM D395 ゴムの特性を評価する標準的な試験方法、すなわち圧縮永久歪み試験。その仕組みは以下のとおりです。
| ステップ | 説明 |
|---|---|
| サンプル準備 | カットサンプル（例：厚さ12.5mm×直径29mm） |
| 初期測定 | 元の厚さ（T₀）を測定する |
| 圧縮 | 75%の厚さに22～70時間圧縮する |
| 温度管理 | 70℃、100℃、または125℃のオーブンに入れる |
| 休憩時間 | 取り出して30分冷まします |
| 最終測定 | 回復した厚さ（T₁）を測定する |
| 計算 | 以下の式を使用してください |
圧縮永久歪み（%）= [（T₀ – T₁）/（T₀ – Tn）] × 100
ここで、Tn は圧縮された厚さ (T₀の 75%) です。
例えば：
- T₀ = 10 mm
- 7.5 mmに圧縮
- 回復後、T₁ = 8.5 mm
- 圧縮永久歪み = [(10 – 8.5) / (10 – 7.5)] × 100 = 60%
つまり、圧縮の60%は ない 回復しました。高いですね。ほとんどの用途では25%以下を目指しています。
シリコンの圧縮永久歪みに影響を与える要因は何ですか?
すべてのシリコンが同じように動作するわけではありません。
圧縮永久歪みは、シリコンのグレード、架橋構造、充填剤、温度、厚さによって異なります。
シリコンシートの反発力にはいくつかの変数が影響します。
1. シリコングレード
- 高粘度ゴム (HCR) は、液状シリコンゴム (LSR) よりも回復力が高い傾向があります。
- 食品グレードのシリコンは柔軟性が高くなりますが、硬化が若干高くなります。
2. 架橋タイプ
- 過酸化物硬化シリコーンは、プラチナ硬化シリコーンよりも硬化に対する耐性が優れていることがよくあります。
3. 充填剤および添加剤
- 充填剤含有量が多いと弾力性が低下する可能性があります。
- 強化剤は短期的なパフォーマンスを向上させる可能性がありますが、回復を悪化させる可能性があります。
4. 温度暴露
- 試験温度が高くなると、永久変形が大きくなります。
- テスト条件は常に製品の実際の使用に合わせてください。
5. 板厚
- 薄いシートは回復が早いです。
- 厚いシートはより多くのエネルギーを蓄え、固まりやすくなります。
当社では、特に数か月間煮沸、滅菌、機械的ストレスに耐える必要のあるベビー用品については、常に複数の条件下でテストを行っています。
シリコンシートの圧縮永久歪み耐性を向上させるにはどうすればよいでしょうか?
ソリューションは生産前から始まります。
適切なシリコン配合、硬化方法、シート設計を選択して、圧縮永久歪みに対する耐性を向上させます。
私たちが使用する主な戦略は次のとおりです。
- 材料の選択 – 熱に敏感な用途には高性能シリコーンまたはフルオロシリコーンを使用します。
- 硬化の最適化 – 適切な加硫により内部応力が軽減され、弾力性が向上します。
- 設計厚さ – 実際の使用時には過剰な圧縮を避けてください。
- 過熱を避ける – 加工中に過度の熱にさらされたシリコンは、早期に老化する可能性があります。
- 後硬化 – 成形後に熱処理を施すと回復力が向上します。
かつて、ベビーフードウォーマー用のシーリングマットを開発しました。標準的なシリコンから過酸化物硬化型の医療グレードのコンパウンドに変更することで、圧縮永久歪を35%から15%に低減し、お客様からの返品件数も減少しました。
どのような圧縮永久歪み値が許容範囲と考えられますか?
製品や業界によって異なります。
20～25% 未満の圧縮永久歪みは、通常、ほとんどのシリコンシート用途で許容されますが、重要な用途では 10% 未満が要求される場合があります。
一般的なガイドラインは次のとおりです。
| 応用 | 理想的な圧縮永久歪み（%） |
|---|---|
| ベビー用品 | ≤ 15% |
| 工業用ガスケット | ≤ 25% |
| 医療機器 | ≤ 10% |
| 電子パッド | ≤ 20% |
| 食品コンタクトシート | ≤ 20% |
必ずサプライヤーに試験報告書をご請求ください。RuiYangでは、新製品検証の一環として圧縮永久歪み試験を実施しています。これは単なる認証試験ではなく、実際の使用状況におけるシリコーンの耐久性を予測する上で役立ちます。
いつサプライヤーに圧縮永久歪みテストを依頼すればよいですか?
問題になる直前。
圧力、熱、または長期にわたる機械的使用にさらされるシリコン製品を開発する場合は、必ず圧縮永久歪みテストを要求してください。
次のいずれかを開発する場合、圧縮テストは必須です。
- シリコンボトルシール
- 再利用可能なベビー授乳マット
- 高圧工業用ガスケット
- クッション用シリコンフォームシート
- 医療グレードの皮膚接着剤
アメリカのお客様から、歯固めパッドのカスタムメイドのご依頼がありました。様々な硬さのパッドで圧縮試験を実施し、柔らかさと長期的な耐久性の最適なバランスをご提案しました。まさにデータの力です。
結論
圧縮永久歪み試験は、シリコンシートが圧力下でどの程度形状を維持できるかを示すもので、耐久性と信頼性の高い製品には不可欠です。
