Tấm silicon có vẻ bền, nhưng lực nén có thể âm thầm làm giảm hiệu suất lâu dài của chúng.
Kiểm tra độ nén đo lường mức độ tấm silicon không trở lại độ dày ban đầu sau khi bị nén trong một khoảng thời gian dưới các điều kiện cụ thể.
Tôi đã thấy những sản phẩm trông hoàn hảo sau khi đúc nhưng lại hỏng chỉ sau vài tuần sử dụng thực tế. Trong hầu hết các trường hợp, nguyên nhân là do khả năng phục hồi nén kém. Đó là lý do tại sao thử nghiệm nén là một phần quan trọng trong quy trình đảm bảo chất lượng của chúng tôi.
Bộ nén trong tấm silicone là gì?
Đó là hiện tượng xảy ra khi silicon bị ép chặt và không thể bật lại.
Biến dạng nén là sự biến dạng vĩnh viễn của tấm silicon sau khi chịu ứng suất nén kéo dài. Nó cho chúng ta biết silicon bị mất đi bao nhiêu hình dạng.
Khi bạn nén một miếng đệm, tấm lót hoặc miếng đệm silicon rồi thả ra, vật liệu sẽ trở lại độ dày ban đầu. Nếu không, điều đó có nghĩa là tấm silicon đã bị nén. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng bịt kín hoặc đệm.
Trong một dự án, chúng tôi đã sử dụng một tấm kim loại kém chất lượng để làm vòng đệm bình sữa. Sau hai tuần chịu áp lực ở nắp, vòng đệm bị xẹp và rò rỉ. Nguyên nhân là gì? Độ nén quá cao.
Tại sao bộ nén lại quan trọng trong các sản phẩm silicon?
Độ nén cao có nghĩa là silicone sẽ không còn hiệu quả theo thời gian.
Độ nén ảnh hưởng đến khả năng bịt kín, độ bền và độ an toàn của sản phẩm—đặc biệt là ở các miếng đệm, miếng lót và sản phẩm dành cho trẻ em chịu áp lực.
Nếu một bộ phận silicon bị nén chặt, nó sẽ không thể duy trì áp suất, ngăn ẩm hoặc hấp thụ lực tác động hiệu quả. Đó là lý do tại sao bộ nén được thử nghiệm trong các ngành công nghiệp như:
- ô tô – Gioăng và phớt
- Chăm sóc em bé – Miếng đệm bình sữa, đồ gặm nướu
- Thuộc về y học – Thiết bị áp lực tiếp xúc với da
- Thiết bị điện tử – Miếng đệm silicon hấp thụ sốc
Theo kinh nghiệm của tôi, ngay cả sự thay đổi 5% trong bộ nén cũng có thể tạo nên hoặc phá vỡ một sản phẩm cần phải chịu tải trong sáu tháng hoặc hơn.
Bộ nén tấm silicone được thử nghiệm như thế nào?
Bài kiểm tra này tuân theo các bước rõ ràng theo tiêu chuẩn ASTM.
Độ nén được kiểm tra bằng cách nén một tấm silicon ở nhiệt độ cài đặt trong thời gian xác định, sau đó đo độ dày phục hồi sau khi nghỉ.
Chúng tôi theo dõi Tiêu chuẩn ASTM D395 – Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về tính chất của cao su—độ nén. Cách thức hoạt động như sau:
| Bước chân | Sự miêu tả |
|---|---|
| Chuẩn bị mẫu | Mẫu cắt (ví dụ: dày 12,5 mm × đường kính 29 mm) |
| Đo lường ban đầu | Đo độ dày ban đầu (T₀) |
| Nén | Nén đến độ dày 75% trong 22–70 giờ |
| Kiểm soát nhiệt độ | Đặt vào lò nướng ở nhiệt độ 70°C, 100°C hoặc 125°C |
| Thời gian nghỉ ngơi | Lấy ra và để nguội trong 30 phút |
| Đo lường cuối cùng | Đo độ dày thu hồi (T₁) |
| Tính toán | Sử dụng công thức dưới đây |
Bộ nén (%) = [(T₀ – T₁) / (T₀ – Tn)] × 100
Trong đó Tn là độ dày nén (75% của T₀).
Ví dụ:
- T₀ = 10 mm
- Nén đến 7,5 mm
- Sau khi phục hồi, T₁ = 8,5 mm
- Bộ nén = [(10 – 8,5) / (10 – 7,5)] × 100 = 60%
Điều đó có nghĩa là 60% của nén đã được không đã phục hồi. Con số này khá cao. Chúng tôi đặt mục tiêu dưới 25% trong hầu hết các ứng dụng.
Những yếu tố nào ảnh hưởng đến độ nén của silicone?
Không phải tất cả silicone đều có tính chất giống nhau.
Độ nén phụ thuộc vào cấp độ silicon, cấu trúc liên kết ngang, chất độn, nhiệt độ và độ dày.
Một số biến số ảnh hưởng đến khả năng đàn hồi của tấm silicon:
1. Lớp silicon
- Cao su có độ đặc cao (HCR) có xu hướng phục hồi tốt hơn cao su silicon lỏng (LSR).
- Silicone dùng trong thực phẩm có thể có độ mềm dẻo cao hơn nhưng độ cứng cao hơn một chút.
2. Loại liên kết ngang
- Silicone đóng rắn bằng peroxide thường có khả năng chống đông kết tốt hơn silicon đóng rắn bằng platinum.
3. Chất độn và phụ gia
- Hàm lượng chất độn cao có thể làm giảm độ đàn hồi.
- Các tác nhân tăng cường có thể cải thiện hiệu suất ngắn hạn nhưng lại làm quá trình phục hồi trở nên tồi tệ hơn.
4. Tiếp xúc với nhiệt độ
- Nhiệt độ thử nghiệm cao hơn gây ra biến dạng vĩnh viễn hơn.
- Luôn luôn kiểm tra điều kiện thực tế để phù hợp với mục đích sử dụng thực tế của sản phẩm.
5. Độ dày tấm
- Tấm mỏng phục hồi nhanh hơn.
- Tấm dày lưu trữ nhiều năng lượng hơn và dễ bị đông cứng hơn.
Chúng tôi luôn thử nghiệm trong nhiều điều kiện khác nhau, đặc biệt là đối với các sản phẩm dành cho trẻ em cần chịu được nhiệt độ sôi, khử trùng và áp lực cơ học trong nhiều tháng.
Làm thế nào để cải thiện khả năng chịu nén của tấm silicone?
Giải pháp bắt đầu trước khi sản xuất.
Chọn công thức silicon, phương pháp bảo dưỡng và thiết kế tấm phù hợp để cải thiện khả năng chống biến dạng nén.
Sau đây là những chiến lược chính mà chúng tôi sử dụng:
- Lựa chọn vật liệu – Sử dụng silicon hiệu suất cao hoặc silicon fluoro cho các ứng dụng nhạy nhiệt.
- Tối ưu hóa quá trình đóng rắn – Lưu hóa đúng cách làm giảm ứng suất bên trong và cải thiện độ đàn hồi.
- Độ dày thiết kế – Tránh nén quá mức khi sử dụng thực tế.
- Tránh quá nóng – Silicone tiếp xúc với nhiệt độ quá cao trong quá trình chế biến có thể bị lão hóa sớm.
- Hậu xử lý – Xử lý nhiệt sau khi đúc có thể cải thiện khả năng phục hồi.
Chúng tôi đã từng phát triển một tấm lót kín cho máy hâm thức ăn trẻ em. Bằng cách chuyển từ silicone tiêu chuẩn sang hợp chất y tế được xử lý bằng peroxide, chúng tôi đã giảm độ nén của bộ dụng cụ từ 35% xuống chỉ còn 15%—và khách hàng đã thấy ít sản phẩm bị trả lại hơn.
Giá trị nén nào được coi là chấp nhận được?
Tùy thuộc vào sản phẩm và ngành công nghiệp.
Độ nén dưới 20–25% thường được chấp nhận đối với hầu hết các ứng dụng tấm silicon; các ứng dụng quan trọng có thể yêu cầu dưới 10%.
Sau đây là hướng dẫn chung:
| Ứng dụng | Bộ nén lý tưởng (%) |
|---|---|
| Sản phẩm dành cho trẻ em | ≤ 15% |
| Gioăng công nghiệp | ≤ 25% |
| Các thiết bị y tế | ≤ 10% |
| Bàn di chuột điện tử | ≤ 20% |
| Phiếu tiếp xúc thực phẩm | ≤ 20% |
Luôn yêu cầu báo cáo thử nghiệm từ nhà cung cấp. Tại RuiYang, chúng tôi kiểm tra bộ nén như một phần của quy trình xác nhận sản phẩm mới. Không chỉ là chứng nhận, mà còn giúp chúng tôi dự đoán độ bền của silicone trong quá trình sử dụng thực tế.
Khi nào bạn nên yêu cầu nhà cung cấp thử nghiệm độ nén?
Ngay trước khi nó trở thành vấn đề.
Luôn yêu cầu thử nghiệm nén khi phát triển các sản phẩm silicon sẽ chịu áp lực, nhiệt độ hoặc sử dụng cơ học trong thời gian dài.
Nếu bạn đang phát triển bất kỳ mục nào sau đây, thử nghiệm nén là điều bắt buộc:
- Gioăng chai bằng silicon
- Thảm cho bé ăn có thể tái sử dụng
- Gioăng công nghiệp áp suất cao
- Tấm xốp silicon để đệm
- Keo dán da y tế
Một trong những khách hàng tại Mỹ của chúng tôi đã yêu cầu miếng lót mọc răng tùy chỉnh. Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm nén ở nhiều mức độ cứng khác nhau để giúp họ lựa chọn mức cân bằng tốt nhất giữa độ mềm mại và độ bền lâu dài. Đó chính là sức mạnh của dữ liệu.
Phần kết luận
Kiểm tra độ nén cho thấy tấm silicon giữ được hình dạng tốt như thế nào dưới áp lực—điều này rất cần thiết để tạo ra những sản phẩm bền lâu và đáng tin cậy.
