De meeste mechanische gegevens over siliconen verdwijnen in een wirwar van termen – algemene bijvoeglijke naamwoorden zoals 'flexibel' en 'duurzaam', zonder concrete cijfers of testmethoden. Als u specificaties opstelt voor een pakking, toetsenbord, afdichting of gegoten onderdeel, kost dit u tijd en loopt u het risico dat de verkeerde hardheidsgraad of scheursterkte wordt vastgelegd vóór de productie.
Siliconenrubber (VMQHet materiaal heeft een lagere treksterkte dan nitril- of natuurrubber (doorgaans 4–11 MPa), maar behoudt een rek van 200–800 MPa en blijft deze mechanische eigenschappen behouden bij temperaturen van -60 °C tot +230 °C. Die afweging, en niet de maximale sterkte, is de reden waarom het wordt voorgeschreven.
De onderstaande paragrafen geven de werkwaarden weer, de ASTM-methode die aan elk ervan ten grondslag ligt, en waar die waarden niet meer van toepassing zijn.
Mechanische eigenschappen van siliconen in één oogopslag
Dit zijn algemene siliconenrubberproducten die binnen het bredere siliconenassortiment vallen. fysieke eigenschappen envelop — zie de complete gids voor vastgoed Voor een volledig beeld. De werkelijke waarden zijn afhankelijk van het basispolymeer, de vulstofbelasting, het uithardingssysteem en de nabewerking. Beschouw ze als uitgangspunt, niet als vervanging voor de gegevens in het specificatieblad.
| Eigendom | Typisch bereik (siliconen voor algemeen gebruik) | Testnorm |
|---|---|---|
| Treksterkte | 4–11 MPa (hoogsterkteklassen tot ~13 MPa) | ASTM D412 |
| Rek bij breuk | 200–800% | ASTM D412 |
| 100% modulus (M100) | 0,5–3 MPa | ASTM D412 |
| Scheursterkte | 10–55 kN/m | ASTM D624 |
| Compressieset | 10–40% (lager na volledige uitharding) | ASTM D395 |
| Hardheid | Kust A 10–80 | ASTM D2240 |
Treksterkte
Treksterkte is de spanning die een siliconenonderdeel kan weerstaan voordat het breekt, gemeten op een haltervormig proefstuk per ASTM D412. Algemene siliconen landen op 4–11 MPa. Sterkte- en scheursterkteklassen bereiken een waarde van ongeveer 13 MPa.
Dat is lager dan bij natuurrubber of nitril, en het is in de praktijk zelden de beperkende factor. Siliconen worden gebruikt voor afdichtingen, isolatie en zachte onderdelen, waar rek, compressiebestendigheid en temperatuurstabiliteit belangrijker zijn dan de maximale treksterkte. Vultype en belading verplaats het getal het meest: versterkend pyrogeen siliciumdioxide Het verhoogt de treksterkte, terwijl zware, uitzettende vulstoffen deze verlagen om kosten te besparen.
Als een onderdeel daadwerkelijk een trekbelasting moet dragen, is siliconen meestal het verkeerde materiaal. Dat is een ontwerpbeperking, geen materiaalsoort waar je zomaar omheen kunt.
Rek bij breuk (elasticiteit en flexibiliteit)
Rek bij breuk is de mate waarin siliconen uitrekken voordat ze breken, uitgedrukt als een percentage van de oorspronkelijke lengte en gemeten op hetzelfde ASTM D412-monster als de treksterkte. Typische siliconenruns 200–800%, waarbij de zachtere varianten met een lage hardheid aan de bovenkant van het spectrum te vinden zijn.
Dit is de eigenschap die verantwoordelijk is voor de "elasticiteit en flexibiliteit" van siliconen. Hierdoor kunnen een fopspeen met een hardheid van 30 Shore A, een rekbaar deksel of een balg herhaaldelijk vervormen en weer in hun oorspronkelijke vorm terugkeren. Rekbaarheid en hardheid zijn omgekeerd evenredig: naarmate de durometerwaarde toeneemt voor een stijver onderdeel, neemt de rekbaarheid af.
100% Modulus (M100 / M300)
De elasticiteitsmodulus is de spanning die nodig is om het monster tot een bepaalde rek te rekken — M100 bij 100% rek, M300 bij 300% — ook afgelezen van de D412-test. De M100 van siliconen ligt doorgaans bij 0,5–3 MPa.
Voor onderdelen die herhaaldelijk aan lichte buiging worden blootgesteld, zoals toetsenborden en membranen, is de elasticiteitsmodulus belangrijker dan de treksterkte. De modulus beschrijft de kracht die nodig is om een onderdeel te vervormen, wat een ontwerper daadwerkelijk voelt en specificeert. Twee materiaalsoorten kunnen dezelfde treksterkte hebben, maar zich in de praktijk heel verschillend gedragen omdat hun moduluscurves verschillen.
Scheursterkte
Scheursterkte is de weerstand tegen een zich voortplantende snede of inkeping, gemeten per ASTM D624 (meestal matrijs B of matrijs C) en wordt uitgedrukt in kN/m. Siliconen variëren van 10–55 kN/mAlgemene soorten bevinden zich in het onderste segment, terwijl siliconenformules met een hoge scheursterkte het bovenste segment innemen.
Scheursterkte, en niet treksterkte, is de specificatie die bepaalt of dunwandige onderdelen en onderdelen met scherpe binnenhoeken het ontvormen en gebruik in het veld overleven. Babyproducten, dunne membranen en onderdelen met krappe radii moeten worden beoordeeld op basis van een hoge scheursterkte. Een deukje dat bij een dik onderdeel slechts cosmetisch zou zijn, wordt bij een dun onderdeel een scheurpunt.
Compressie ingesteld
De compressie-set meet hoeveel permanente vervorming er overblijft nadat een siliconenonderdeel is samengedrukt en vervolgens losgelaten — getest per ASTM D395 (Methode B, constante doorbuiging). Een lager percentage is beter. Siliconen lopen 10–40%, En een volledige nabewerking duwt het naar de onderkant van het spectrum.
Dit is de eigenschap die siliconen definieert. pakking of afdichting. De lage compressievervorming is de belangrijkste reden waarom siliconen bij statische afdichting over grote temperatuurschommelingen beter presteren dan de meeste elastomeren: het blijft samengedrukt en blijft afdichten in plaats van te vervormen en te gaan lekken.
Het uithardingssysteem en de nabewerking bepalen de waarde. Platina-uitgeharde siliconen met een goede nabewerking leveren een lage compressievervorming op; onvoldoende uitgehard of peroxide-uitgehard materiaal zonder adequate nabewerking doet dat niet. Als een langdurige afdichting het doel is, is de compressievervorming na de nabewerking de waarde die op het specificatieblad vermeld moet worden – niet de waarde van het gegoten materiaal.
Hoe hardheid samenhangt met de mechanische eigenschappen
De hardheid (durometer) wordt gemeten per ASTM D2240 op de Shore A-schaal, waarbij siliconen algemeen verkrijgbaar zijn vanaf Kustlijn A 10 tot 80. Hardheid is geen sterkte-indicator, maar wel de snelste voorspeller van de andere eigenschappen: zachtere materialen rekken verder uit (hogere rek) en voelen soepeler aan (lagere modulus); hardere materialen bieden weerstand tegen vervorming, maar verliezen rek.
Bij de meeste inkoopgesprekken is de durometerwaarde het eerste criterium. De treksterkte, scheursterkte en elasticiteitsmodulus veranderen mee met de durometerwaarde.
Verwant: Shore A-hardheid van siliconen: effecten op gevoel, afdichting en duurzaamheid — De complete selectiegids voor zachte versus harde siliconen en hardheidsgraden per toepassing.
Siliconen versus andere elastomeren
Mechanische eigenschappen betekenen alleen iets in vergelijking met andere materialen. In vergelijking met gangbare rubbers ruilt siliconenmateriaal ruwe sterkte in voor een groter temperatuurbereik, een betere compressiebestendigheid en verouderingsweerstand.
| Eigendom | Siliconen (VMQ) | Natuurrubber (NR) | EPDM | Nitril (NBR) |
|---|---|---|---|---|
| Treksterkte | 4–11 MPa | 20–30 MPa | 7–21 MPa | 10–25 MPa |
| Rek bij breuk | 200–800% | 400–700% | 200–600% | 300–600% |
| Scheursterkte | Laag tot matig | Hoog | Gematigd | Gematigd |
| Compressieset | Uitstekend (laag) | Arm | Goed | Gematigd |
| Serveertemperatuur | -60 tot +230 °C | -50 tot +80 °C | -50 tot +150 °C | -30 tot +120 °C |
| UV-straling / ozon / veroudering | Uitstekend | Arm | Uitstekend | Arm |
De conclusie is kort en bondig: als het onderdeel maximale trek- of scheursterkte bij kamertemperatuur vereist, wint NR of NBR op de mechanische eigenschappen. Als het een betrouwbare afdichting vereist, hittebestendig Het materiaal is bestand tegen weersinvloeden en behoudt zijn vorm jarenlang; de lagere sterkte van siliconen is een acceptabel compromis.
Waar deze cijfers niet meer van toepassing zijn
Elk van de bovenstaande waarden is afhankelijk van de kwaliteit en het proces. Het vulmiddelsysteem, de uithardingschemie en de nabewerking kunnen de treksterkte, scheursterkte en druksterkte over het hele bereik beïnvloeden — twee onderdelen die beide als "silicone" zijn gelabeld, kunnen tot wel twee keer zo sterk verschillen in scheursterkte. De gepubliceerde cijfers zijn bovendien gebaseerd op laboratoriummonsters en niet op uw wanddikte, geometrie of ontvormingsspanningen.
Voordat deze waarden een echte specificatie worden, zijn drie inputs nodig: de gewenste Shore A-hardheid, de bepalende functie (statische afdichting, dynamische buiging of constructie) en het bedrijfstemperatuurbereik. Met deze inputs wordt de mechanische classificatie snel beperkter. Zonder deze inputs is elke afzonderlijke trek- of scheursterkte slechts een datapunt, geen specificatie.
Veelgestelde vragen
Wat is de treksterkte van siliconenrubber?
Siliconen voor algemeen gebruik hebben een treksterkte van 4–11 MPa volgens ASTM D412, met hoogwaardige varianten tot ongeveer 13 MPa. Deze treksterkte is lager dan die van nitril- of natuurrubber.
Hoeveel kan siliconen uitrekken voordat ze breken?
De rek bij breuk bedraagt doorgaans 200–800%. Zachtere materialen met een lage hardheid rekken het meest uit.
Heeft siliconen een goede compressiebestendigheid?
Ja. Met een hardheid van ongeveer 10–40% (lager na volledige uitharding) behoudt siliconen onder langdurige compressie beter zijn vorm dan de meeste elastomeren, en daarom wordt het gebruikt voor afdichtingen en pakkingen.
Wat is sterker, siliconen of EPDM?
Wat is sterker, siliconen of EPDM?
Waarom heeft siliconen een lage treksterkte maar een hoge rekbaarheid?
De flexibele siloxaan (Si–O) ruggengraat van siliconen rekt gemakkelijk uit, wat een rek van 200–800 MPa oplevert, maar dezelfde lage intermoleculaire krachten beperken de treksterkte tot 4–11 MPa. Versterkende vulstoffen zoals pyrogeen siliciumdioxide verhogen de treksterkte zonder veel flexibiliteit te verliezen.
Welke ASTM-norm wordt gebruikt voor de scheursterkte van siliconen?
Scheursterkte wordt gemeten volgens ASTM D624 (meestal matrijs B of matrijs C) en uitgedrukt in kN/m. Siliconen voor algemeen gebruik hebben een scheursterkte van 10–55 kN/m, waarbij de hoogste scheursterktes aan de bovenkant liggen.
Wat is de 100%-modulus (M100) van siliconen?
M100 is de spanning die nodig is om een specimen uit te rekken tot een rek van 100%, typisch 0,5–3 MPa voor siliconen volgens ASTM D412. Het voorspelt de kracht-doorbuiging beter dan de treksterkte voor onderdelen die herhaaldelijk worden blootgesteld aan lage buigspanningen, zoals toetsenborden en membranen.
