Wpisz “właściwości fizyczne silikonu”, a większość wyników będzie przypominać podręcznik chemii – dobre na egzamin, bezużyteczne do specyfikacji części. Nadal nie znajdziesz gęstości, zakresu twardości, maksymalnej temperatury ani normy, która potwierdza każdą wartość.
Standardowa guma silikonowa znajduje się w określonej otoczce: gęstość 1,10–1,50 g/cm³, twardość od Shore 00-5 do Shore A-90 i ciągły zakres roboczy od −60 °C do +230 °C, przy stabilnej izolacji elektrycznej i niezwykle wysokiej przepuszczalności gazów. Pełna tabela znajduje się poniżej, przy czym każda wartość powiązana jest z metodą testową ASTM lub ISO.
Te liczby odnoszą się do silikonu ogólnego przeznaczenia (HCR i LSR). Zawartość wypełniacza, system utwardzania i klasa zmieniają dokładne wartości — podane dla każdej właściwości.
Karta specyfikacji właściwości fizycznych silikonu
Karta specyfikacji właściwości fizycznych silikonu zawierająca wartości gęstości, twardości, zakresu temperatur, wartości elektryczne, optyczne i przepuszczalności wraz z normami testowymi ASTM i ISO
| Nieruchomość | Typowy zakres / wartość | Standard testu |
|---|---|---|
| Wygląd | Półprzezroczysta baza; pigmentowalna; nieprzezroczysta po napełnieniu | — |
| Gęstość (ciężar właściwy) | 1,10–1,50 g/cm³ (napełnione do ~2,0) | ASTM D792 |
| Twardość | Brzeg 00-5 do Brzegu A-90 | ASTM D2240 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 4–11 MPa (wysoka wytrzymałość do ~13) | ASTM D412 |
| Wydłużenie przy zerwaniu | 200–800% | ASTM D412 |
| Wytrzymałość na rozdarcie | 10–55 kN/m | ASTM D624 |
| Zestaw kompresyjny | Niska w całym zakresie temperatur | ISO 815 / ASTM D395 |
| Temperatura pracy | −60 °C do +230 °C (krótkotrwale do +300 °C) | ASTM D573 / D746 |
| Przewodność cieplna | ~0,2 W/m·K | — |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 200–400 ×10⁻⁶ /K | ASTM E831 |
| Absorpcja wody | Poniżej 0,5% | ASTM D471 |
| Kąt zwilżenia wodą / energia powierzchniowa | ~110° / ~22 mN/m (hydrofobowe) | — |
| Przepuszczalność gazów i pary wodnej | Wysokie w porównaniu z innymi elastomerami | — |
| Wytrzymałość dielektryczna | 18–25 kV/mm | — |
| Rezystywność objętościowa | ~10¹⁵ Ω·cm | — |
| Transmisja optyczna | Ponad 91% (LSR klasy optycznej) | — |
| Łatwopalność | Samogasnące; FR zgodnie z UL 94 V-0 | UL 94 |
Powyższa karta specyfikacji została stworzona z myślą o skopiowaniu lub zapisaniu jako karta referencyjna. Dokładniejszy numer każdej nieruchomości znajduje się na dedykowanej stronie, do której linki znajdują się poniżej.
Wygląd i stan
Silikon jest naturalnie półprzezroczysty i łatwo przyjmuje pigment, stając się całkowicie nieprzezroczysty po napełnieniu lub zabarwieniu. Wykończenie powierzchni jest ustalane przez formę i obróbkę końcową, a nie przez polimer. Jest to cecha kosmetyczna, a nie eksploatacyjna — nie ma wpływu na temperaturę, twardość ani podatność.
Gęstość, waga i zachowanie wody
Silikon jest gęstszy od wody (1,10–1,50 g/cm³), więc nie unosi się na wodzie i wchłania mniej niż 0,5% wody wagowo — nie jest porowaty w sposób, w jaki zazwyczaj sugeruje to pytanie. Związki wypełniające rosną do ~2,0 g/cm³. Powierzchnia jest hydrofobowa, z kątem zwilżenia wodą wynoszącym około 110°, dlatego woda tworzy krople, a nie zwilża.
→ Czytaj więcej: Gęstość, waga i hydrofobowość silikonu
Twardość i zachowanie mechaniczne
Silikon produkcyjny ma twardość od Shore 00-5 (żelowo-miękki) do Shore A-90 (sztywny), wytrzymałość na rozciąganie 4–11 MPa i wydłużenie 200–800%. Twardość jest pierwszą cechą, którą należy wziąć pod uwagę, ponieważ jest ona ważniejsza od wytrzymałości na rozdarcie i wydłużenia — miękkie gatunki rozciągają się bardziej, ale szybciej ulegają rozdarciu.
→ Czytaj więcej: Przewodnik po twardości i durometrach silikonu
Właściwości mechaniczne silikonu
Zakres temperatur i zachowanie termiczne
Silikon zachowuje swoje właściwości w zakresie temperatur od −60 °C do +230 °C, przy czym gatunki wysokotemperaturowe wykazują krótkotrwałe wahania temperatury do +300 °C. Przewodność cieplna jest niska (~0,2 W/m·K), a współczynnik rozszerzalności cieplnej jest wysoki (200–400 ×10⁻⁶ /K), co ma znaczenie w przypadku stosowania ścisłych tolerancji w przypadku gorących części.
→ Czytaj więcej: Przewodność cieplna i odporność na ciepło silikonu
Właściwości elektryczne
Silikon jest silnym dielektrykiem — wytrzymałość dielektryczna wynosi 18–25 kV/mm, a rezystywność objętościowa około 10¹⁵ Ω·cm — chyba że zostanie celowo połączony z węglem w celu zapewnienia przewodnictwa. Dzięki tym podwójnym właściwościom ten sam polimer bazowy może być stosowany zarówno do izolacji wysokiego napięcia, jak i ekranowania klawiatur przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.
→ Czytaj więcej: Właściwości elektryczne silikonu
Właściwości optyczne
LSR klasy optycznej przepuszcza ponad 91% światła widzialnego i jest znacznie bardziej odporny na żółknięcie niż żywica epoksydowa lub poliwęglan. Współczynnik załamania światła mieści się w zakresie 1,40–1,55, dlatego jest stosowany w obudowach diod LED i soczewkach optycznych.
→ Czytaj więcej: Właściwości optyczne silikonu
Przepuszczalność gazów i pary wodnej
Silikon jest o wiele bardziej przepuszczalny dla gazów niż inne elastomery — to właśnie dlatego wybiera się go do rurek tlenowych i membran oddychających, ale także dlatego nie nadaje się do uszczelniania barier gazowych. Tę właściwość najczęściej myli się z porowatością; materiał jest stały, ale przepuszcza gazy.
→ Czytaj więcej: Przepuszczalność gazu i pary wodnej silikonu
Łatwopalność
Standardowy silikon jest samogasnący, a gatunki FR osiągają klasę UL 94 V-0, charakteryzują się niską emisją dymu i brakiem emisji halogenów. W wyniku spalania zamiast płomienia powstaje nieprzewodzący popiół krzemionkowy, dlatego też spełnia on normy kolejowe i transportowe.
→ Czytaj więcej: Zachowanie się silikonu w ogniu i palności
Gdzie te liczby przestają mieć zastosowanie
Każda z powyższych serii obejmuje silikon ogólnego przeznaczenia. Granice są różne i obejmują trzy opcje:
- HCR kontra LSR — ustala osiągalną tolerancję i czystość powierzchni, a nie samą powłokę nieruchomości.
- Ładowanie wypełniacza — zwiększa gęstość i twardość, a może obniżać wydłużenie i wytrzymałość na rozdarcie.
- System leczenia — gatunki utwardzane platyną pozostają bezwonne i przejrzyste; gatunki utwardzane nadtlenkiem są tańsze, ale wymagają dodatkowego utwardzania w celu usunięcia resztkowego zapachu.
Są to granice stosowalności, a nie wady. Wartość z arkusza danych obowiązuje tylko dla konkretnego związku, dla którego wykonano pomiar.
Często zadawane pytania
Czy silikon unosi się na wodzie?
Nie. Jego gęstość wynosi 1,10–1,50 g/cm³ i jest wyższa niż gęstość wody, dlatego tonie.
Czy silikon jest porowaty?
Nie – absorpcja wody utrzymuje się poniżej 0,5%. Jest jednak wysoce przepuszczalny dla gazów, co jest inną właściwością.
Ile waży silikon?
W przybliżeniu stanowi to 1,1–1,5 raza więcej niż masa wody przy tej samej objętości; związki o dużej zawartości wypełniacza mogą osiągnąć masę około 2,0 g/cm³.
Jaką temperaturę wytrzymuje silikon?
−60 °C do +230 °C w sposób ciągły, przy czym gatunki wysokotemperaturowe wytrzymują krótkotrwałe wahania do +300 °C.
Czego potrzebujemy do specyfikacji Twojej części
Te zakresy opisują standardowy silikon. Dokładne wartości dla Twojej części zależą od gatunku, docelowej twardości i docelowej zgodności (FDA 21 CFR 177.2600, LFGB, Lub USP klasa VI) i temperatura robocza — a te cztery opcje blokują również koszt i czas realizacji. Wyślij je, a my prześlemy Ci kartę charakterystyki dla konkretnego związku.
