실리콘 시트는 내구성이 뛰어난 것처럼 보이지만, 압축력으로 인해 장기적인 성능이 저하될 수 있습니다.
압축 변형 시험은 특정 조건 하에서 일정 시간 동안 압축된 후 실리콘 시트가 원래 두께로 돌아오지 않는 정도를 측정합니다.
성형 후에는 완벽해 보이지만 실제로 몇 주 동안 사용하다 보면 문제가 생기는 제품을 본 적이 있습니다. 대부분의 경우 압축 회복력이 부족하기 때문입니다. 그렇기 때문에 압축 영구 변형 시험은 품질 보증 프로세스의 핵심 요소입니다.
실리콘 시트의 압축 변형률이란 무엇입니까?
실리콘이 압축되어 원래대로 돌아오지 않을 때 이런 일이 발생합니다.
압축 영구 변형률은 실리콘 시트가 장시간 압축 응력을 받은 후 영구적으로 변형되는 것을 말합니다. 이는 실리콘 시트의 형태가 얼마나 손상되었는지를 나타냅니다.
실리콘 개스킷, 매트 또는 패드를 압축했다가 놓으면 원래 두께로 돌아가야 합니다. 그렇지 않으면 시트가 압축 변형을 겪었다는 의미입니다. 이는 특히 밀봉이나 쿠션 용도로 매우 중요합니다.
한 프로젝트에서 저희는 아기 젖병 밀봉 링에 품질이 낮은 시트를 사용했습니다. 뚜껑에 압력을 가한 지 2주가 지나자 링이 납작해지면서 새어 나왔습니다. 원인은 무엇일까요? 높은 압축 변형률이었습니다.
실리콘 제품에서 압축 변형이 중요한 이유는 무엇입니까?
높은 압축 설정은 실리콘이 시간이 지남에 따라 성능을 발휘하지 못한다는 것을 의미합니다.
압축 변형은 밀봉, 내구성, 제품 안전에 영향을 미칩니다. 특히 압력이 가해지는 개스킷, 쿠션 패드, 유아용 제품의 경우 더욱 그렇습니다.
실리콘 부품이 압축된 상태로 유지되면 압력을 유지하거나 습기를 차단하거나 충격을 효과적으로 흡수할 수 없습니다. 따라서 다음과 같은 산업 분야에서 압축 영구 변형률을 테스트합니다.
- 자동차 – 개스킷 및 씰
- 아기 돌보기 – 병 밀봉, 이빨 돋는 장난감
- 의료 – 피부 접촉 압력 장치
- 전자제품 – 충격 흡수 실리콘 패드
제 경험에 따르면, 압축 변형률이 5%만큼만 변해도 6개월 이상 하중을 견뎌야 하는 제품의 성패가 결정됩니다.
실리콘 시트 압축 변형은 어떻게 테스트되나요?
이 테스트는 ASTM 표준에서 정한 명확한 단계를 따릅니다.
압축 변형률은 실리콘 시트를 정해진 온도에서 정해진 시간 동안 압축한 다음 휴식 후 두께 회복을 측정하여 테스트합니다.
우리는 따른다 ASTM D395 – 고무 물성 표준 시험 방법인 압축 영구변형률. 작동 원리는 다음과 같습니다.
| 단계 | 설명 |
|---|---|
| 샘플 준비 | 샘플 절단 (예: 두께 12.5mm × 직경 29mm) |
| 초기 측정 | 원래 두께(T₀)를 측정합니다. |
| 압축 | 22~70시간 동안 75% 두께로 압축 |
| 온도 제어 | 오븐에 70°C, 100°C 또는 125°C로 넣으세요 |
| 휴식 기간 | 꺼내서 30분 동안 식힙니다. |
| 최종 측정 | 회복 두께(T₁) 측정 |
| 계산 | 아래 공식을 사용하세요 |
압축 변형률(%) = [(T₀ – T₁) / (T₀ – Tn)] × 100
여기서 Tn은 압축 두께(T₀의 75%)입니다.
예를 들어:
- T₀ = 10mm
- 7.5mm로 압축됨
- 회복 후 T₁ = 8.5 mm
- 압축 세트 = [(10 – 8.5) / (10 – 7.5)] × 100 = 60%
즉 압축의 60%가 ~ 아니다 회복되었습니다. 높은 수치입니다. 대부분의 적용 분야에서 25% 미만을 목표로 합니다.
실리콘의 압축 영구 변형에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까?
모든 실리콘이 똑같은 방식으로 동작하는 것은 아닙니다.
압축 변형률은 실리콘 등급, 가교 구조, 필러, 온도 및 두께에 따라 달라집니다.
실리콘 시트가 얼마나 잘 회복되는지에 영향을 미치는 몇 가지 변수는 다음과 같습니다.
1. 실리콘 그레이드
- 고밀도 고무(HCR)는 액상 실리콘 고무(LSR)보다 회복성이 더 좋습니다.
- 식품 등급 실리콘은 유연성이 더 높지만 고정력이 약간 더 강합니다.
2. 가교 유형
- 과산화수소로 경화된 실리콘은 백금으로 경화된 실리콘보다 경화에 더 잘 견디는 경우가 많습니다.
3. 충전제 및 첨가제
- 필러 함량이 높으면 탄력성이 감소할 수 있습니다.
- 강화제는 단기적인 성능을 향상시킬 수 있지만 회복을 악화시킬 수 있습니다.
4. 온도 노출
- 시험 온도가 높을수록 영구적인 변형이 더 많이 발생합니다.
- 테스트 조건을 항상 제품의 실제 사용과 일치시키세요.
5. 시트 두께
- 얇은 시트는 더 빨리 회복됩니다.
- 두꺼운 시트는 더 많은 에너지를 저장하며 굳기 쉽습니다.
저희는 항상 여러 가지 조건에서 테스트를 실시합니다. 특히 수개월에 걸쳐 끓이고, 살균하고, 기계적 스트레스를 견뎌야 하는 유아용 제품의 경우 더욱 그렇습니다.
실리콘 시트의 압축 영구 변형 저항성을 개선하는 방법은 무엇입니까?
솔루션은 생산 전부터 시작됩니다.
압축 변형에 대한 저항성을 개선하기 위해 올바른 실리콘 제형, 경화 방법 및 시트 디자인을 선택하세요.
우리가 사용하는 주요 전략은 다음과 같습니다.
- 재료 선택 – 열에 민감한 용도에는 고성능 실리콘이나 플루오로실리콘을 사용하세요.
- 경화 최적화 – 적절한 가황은 내부 응력을 줄이고 탄성을 향상시킵니다.
- 디자인 두께 – 실제 사용 시에는 과도한 압축을 피하세요.
- 과열을 피하세요 – 실리콘은 가공 중 과도한 열에 노출되면 조기 노화될 수 있습니다.
- 후경화 – 성형 후 열처리를 하면 회복성이 향상됩니다.
저희는 예전에 아기 이유식 보온기용 밀봉 매트를 개발했습니다. 일반 실리콘 소재를 과산화수소로 경화된 의료용 등급 소재로 바꾸면서 압축 영구변형률을 35%에서 15%로 줄였고, 고객사의 반품률도 감소했습니다.
허용되는 압축 영구 변형 값은 얼마입니까?
제품과 산업에 따라 다릅니다.
일반적으로 대부분의 실리콘 시트 적용 분야에서는 압축 변형률이 20~25% 이하가 허용되지만, 중요한 적용 분야에서는 10% 이하가 필요할 수 있습니다.
일반적인 지침은 다음과 같습니다.
| 애플리케이션 | 이상 압축 세트(%) |
|---|---|
| 유아용품 | ≤ 15% |
| 산업용 개스킷 | ≤ 25% |
| 의료 기기 | ≤ 10% |
| 전자 패드 | ≤ 20% |
| 식품 접촉 시트 | ≤ 20% |
공급업체에 테스트 보고서를 요청하십시오. RuiYang에서는 모든 신제품 검증의 일환으로 압축 영구 변형률(Compression Set)을 테스트합니다. 이는 단순히 인증만을 위한 것이 아니라, 실리콘이 실제 사용 시 얼마나 오래 지속되는지 예측하는 데 도움이 됩니다.
공급업체에 압축 변형 시험을 요청해야 하는 경우는 언제인가요?
문제가 되기 바로 직전이죠.
압력, 열 또는 장기간 기계적 사용을 받는 실리콘 제품을 개발하는 경우 항상 압축 변형 테스트를 요청하세요.
다음 중 하나라도 발생하는 경우 압축 테스트가 필수입니다.
- 실리콘 병 밀봉
- 재사용 가능한 아기 수유 매트
- 고압 산업용 개스킷
- 쿠션용 실리콘 폼 시트
- 의료용 피부 접착제
미국 고객 중 한 분이 맞춤형 치아발육 패드를 요청하셨습니다. 저희는 다양한 경도에 대한 압축 테스트를 진행하여 부드러움과 내구성 사이의 최적의 균형을 찾을 수 있도록 도왔습니다. 바로 이것이 데이터의 힘입니다.
결론
압축 변형 테스트는 실리콘 시트가 압력을 받아도 모양을 얼마나 잘 유지하는지 보여주므로, 오래 지속되고 안정적인 제품에 필수적인 요소입니다.
