Силиконовые листы могут выглядеть прочными, но сжимающие силы могут незаметно снизить их долгосрочные эксплуатационные характеристики.
Испытание на остаточную деформацию при сжатии позволяет определить, насколько сильно силиконовый лист не восстанавливает свою первоначальную толщину после сжатия в течение определенного периода времени при определенных условиях.
Я видел изделия, которые выглядели идеально после формовки, но выходили из строя через несколько недель эксплуатации. В большинстве случаев это было связано с плохим восстановлением после сжатия. Именно поэтому испытания на остаточную деформацию при сжатии являются ключевой частью нашего процесса контроля качества.
Что такое усадка при сжатии силиконовых листов?
Вот что происходит, когда силикон сдавливается и не восстанавливается.
Усадка при сжатии — это остаточная деформация силиконового листа после длительного воздействия сжимающей нагрузки. Она показывает, насколько силикон теряет свою форму.
При сжатии силиконовой прокладки, коврика или подкладки, а затем отпускании, материал должен вернуться к своей первоначальной толщине. Если этого не происходит, значит, лист подвергся усадке при сжатии. Это особенно важно при использовании в качестве герметика или амортизатора.
В одном из проектов мы использовали низкокачественный лист для изготовления уплотнительного кольца для детской бутылочки. Через две недели под давлением крышки кольцо сплющилось и начало протекать. Причина? Высокая остаточная деформация при сжатии.
Почему для силиконовых изделий важна остаточная деформация при сжатии?
Высокая степень сжатия означает, что силикон со временем перестанет выполнять свои функции.
Остаточная деформация при сжатии влияет на герметичность, долговечность и безопасность продукта, особенно в случае прокладок, амортизационных подкладок и детских товаров, находящихся под давлением.
Если силиконовая деталь остаётся сжатой, она не может эффективно выдерживать давление, изолировать от влаги и поглощать удары. Поэтому остаточная деформация при сжатии испытывается в таких отраслях, как:
- Автомобильная промышленность – Прокладки и уплотнения
- Уход за ребенком – Заглушки для бутылочек, прорезыватели для зубов
- Медицинский – Устройства, оказывающие давление на кожу
- Электроника – Амортизирующие силиконовые накладки
По моему опыту, изменение остаточной деформации сжатия даже на 5% может как улучшить, так и испортить изделие, которое должно прослужить под нагрузкой шесть месяцев и более.
Как проводятся испытания на сжатие силиконовых листов?
Данное испытание проводится в соответствии с четкими шагами, установленными стандартами ASTM.
Испытание на остаточную деформацию при сжатии проводится путем сжатия силиконового листа при заданной температуре в течение определенного времени с последующим измерением восстановления толщины после отдыха.
Мы следуем ASTM D395 – стандартный метод испытания свойств резины — остаточная деформация при сжатии. Вот как он работает:
| Шаг | Описание |
|---|---|
| Подготовка образцов | Вырезанный образец (например, толщиной 12,5 мм × диаметром 29 мм) |
| Начальное измерение | Измерьте исходную толщину (T₀) |
| Сжатие | Сжать до толщины 75% в течение 22–70 часов |
| Контроль температуры | Поставить в духовку при температуре 70°C, 100°C или 125°C. |
| Период отдыха | Выньте и дайте остыть в течение 30 минут. |
| Окончательное измерение | Измерьте восстановленную толщину (T₁) |
| Расчет | Используйте формулу ниже |
Остаточная деформация сжатия (%) = [(T₀ – T₁) / (T₀ – Tn)] × 100
Где Tn — сжатая толщина (75% от T₀).
Например:
- T₀ = 10 мм
- Сжато до 7,5 мм
- После восстановления T₁ = 8,5 мм
- Остаточная деформация сжатия = [(10 – 8,5) / (10 – 7,5)] × 100 = 60%
Это означает, что 60% сжатия было нет Восстановлено. Это много. В большинстве случаев мы стремимся к показателю менее 25%.
Какие факторы влияют на усадку силикона при сжатии?
Не весь силикон ведет себя одинаково.
Остаточная деформация сжатия зависит от марки силикона, структуры сшивки, наполнителей, температуры и толщины.
На то, насколько хорошо силиконовая пластина восстанавливает форму, влияют несколько переменных:
1. Силиконовый класс
- Высококонсистентная резина (HCR) имеет тенденцию восстанавливаться лучше, чем жидкая силиконовая резина (LSR).
- Пищевой силикон может обладать большей гибкостью, но и немного большей усадкой.
2. Тип сшивки
- Силиконы, отвержденные пероксидом, часто лучше противостоят затвердеванию, чем силиконы, отвержденные платиной.
3. Наполнители и добавки
- Высокое содержание наполнителя может снизить эластичность.
- Подкрепляющие агенты могут улучшить краткосрочные результаты, но ухудшить восстановление.
4. Воздействие температуры
- Более высокие температуры испытаний вызывают более выраженную остаточную деформацию.
- Всегда сопоставляйте условия тестирования с реальным использованием продукта.
5. Толщина листа
- Тонкие листы восстанавливаются быстрее.
- Толстые листы накапливают больше энергии и более склонны к затвердеванию.
Мы всегда проводим испытания в различных условиях, особенно это касается детских товаров, которые должны выдерживать кипячение, стерилизацию и механические нагрузки в течение нескольких месяцев.
Как улучшить сопротивление сжатию силиконовых листов?
Решение начинается еще до начала производства.
Выберите правильную формулу силикона, метод отверждения и конструкцию листа, чтобы повысить устойчивость к сжатию.
Вот основные стратегии, которые мы используем:
- Выбор материала – Для термочувствительных применений используйте высокоэффективный или фторсиликоновый.
- Оптимизация отверждения – Правильная вулканизация снижает внутреннее напряжение и повышает эластичность.
- Толщина конструкции – Избегайте чрезмерного сжатия при фактическом использовании.
- Избегайте перегрева – Силикон, подвергаемый чрезмерному нагреванию во время обработки, может преждевременно стареть.
- Пост-отверждение – Термическая обработка после формования может улучшить восстановление.
Однажды мы разработали уплотнительный коврик для подогревателя детского питания. Перейдя со стандартного силикона на медицинский компаунд, вулканизированный пероксидом, мы снизили остаточную деформацию при сжатии с 35% до всего лишь 15%, и клиенты столкнулись с меньшим количеством возвратов продукции.
Какие значения остаточной деформации при сжатии считаются приемлемыми?
Это зависит от продукта и отрасли.
Остаточная деформация сжатия ниже 20–25% обычно приемлема для большинства применений силиконовых листов; для критических применений может потребоваться менее 10%.
Вот общее руководство:
| Приложение | Идеальная остаточная деформация сжатия (%) |
|---|---|
| Детские товары | ≤ 15% |
| Промышленные прокладки | ≤ 25% |
| Медицинское оборудование | ≤ 10% |
| Электронные колодки | ≤ 20% |
| Листы для контакта с пищевыми продуктами | ≤ 20% |
Всегда запрашивайте у поставщика отчёты об испытаниях. В RuiYang мы проводим испытания на остаточную деформацию при сжатии в рамках валидации каждого нового продукта. Это не просто сертификация — это помогает нам прогнозировать, насколько хорошо силикон прослужит в реальных условиях.
Когда следует запрашивать у поставщика испытание на остаточную деформацию при сжатии?
Прямо перед тем, как это станет проблемой.
Всегда требуйте проведения испытаний на остаточную деформацию при разработке силиконовых изделий, которые будут подвергаться давлению, нагреванию или длительному механическому воздействию.
Если вы разрабатываете что-либо из перечисленного ниже, тестирование сжатия является обязательным:
- Силиконовые уплотнители для бутылок
- Многоразовые коврики для кормления детей
- Промышленные прокладки высокого давления
- Листы силиконовой пены для амортизации
- Медицинские клеи для кожи
Один из наших клиентов из США заказал индивидуальные накладки для прорезывания зубов. Мы провели испытания на сжатие на разных уровнях жёсткости, чтобы помочь ему выбрать оптимальный баланс между мягкостью и долговечностью. Вот в чём сила данных.
Заключение
Испытание на остаточную деформацию при сжатии показывает, насколько хорошо силиконовые листы сохраняют форму под давлением, что делает его необходимым для создания долговечных и надежных изделий.
