Dlaczego produkty silikonowe pękają? Produkty silikonowe są szeroko stosowane w medycynie, elektronice, artykułach kuchennych oraz w opiece nad matką i dzieckiem ze względu na ich doskonałą elastyczność, odporność na temperaturę i stabilność chemiczną. Jednak w rzeczywistym użytkowaniu lub w procesach produkcyjnych pękanie produktów silikonowych występuje od czasu do czasu, co nie tylko wpływa na wydajność produktu, ale może również stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa. Dogłębnie przeanalizujemy główne przyczyny pękania produktów silikonowych z czterech wymiarów: jakości surowców, procesu produkcji, środowiska użytkowania i konstrukcji, dostarczając naukowych odniesień dla praktyków branżowych i konsumentów.
1. Jakość surowców: „wrodzone wady” gorszych materiałów gumowych
Wydajność produktów silikonowych zależy bezpośrednio od jakości surowców. Użycie materiałów z recyklingu, domieszkowanego proszku silikonowego lub żelu krzemionkowego o niskiej czystości spowoduje niewystarczającą wytrzymałość na rozdzieranie produktu, a pęknięcia pojawią się pod wpływem niewielkiej siły zewnętrznej. Na przykład, niektórzy producenci dodają dużą ilość proszku silikonowego do kleju, aby obniżyć koszty, co sprawia, że materiały, które pierwotnie nie spełniały standardów wytrzymałości na rozdzieranie, są bardziej podatne na kruchość. Ponadto, jeśli pęcherzyki lub zanieczyszczenia nie zostaną w pełni usunięte podczas procesu mieszania materiału gumowego, wewnątrz produktu powstaną również punkty koncentracji naprężeń, stając się „bezpiecznikiem” pękania.
Kluczowe wskaźniki: Wytrzymałość na rozdzieranie wysokiej jakości silikonu powinna wynosić ≥ 30 kN/m, wytrzymałość na rozciąganie powinna wynosić ≥ 8 MPa i musi przejść certyfikaty dla produktów spożywczych, takie jak FDA i LFGB. Jeśli materiał gumowy jest przechowywany zbyt długo lub nie jest szczelnie zamknięty, może to również spowodować pogorszenie wydajności z powodu utleniania, co dodatkowo zwiększa ryzyko pękania.
2. Proces produkcji: subtelna równowaga między temperaturą a czasem
Produkcja produktów silikonowych obejmuje wiele procesów, takich jak mieszanie, wulkanizacja i wyjmowanie z formy, a wszelkie odchylenia w dowolnym ogniwie mogą spowodować pękanie:
Niekontrolowany proces wulkanizacji: Nadmierna temperatura lub czas wulkanizacji mogą powodować nadmierne sieciowanie łańcuchów molekularnych silikonu, co skutkuje kruchymi produktami; Wręcz przeciwnie, niewystarczająca wulkanizacja spowoduje niepełne utwardzenie materiału gumowego i łatwe rozrywanie podczas wyjmowania z formy. Na przykład, eksperyment wykazał, że gdy temperatura wulkanizacji wzrosła ze 180 ℃ do 200 ℃, wskaźnik pękania produktu wzrósł o 40%.
Wady konstrukcyjne form: Nieracjonalna konstrukcja formy (takie jak zaokrąglone rogi i nierówna grubość ścianek) może powodować utrudnienia w przepływie silikonu, powodując koncentrację naprężeń w cienkich ściankach. Ponadto szorstkie lub brudne powierzchnie form mogą utrudniać wyjmowanie z formy, a wymuszone odrywanie może łatwo uszkodzić produkt.
Niewłaściwa operacja wyjmowania z formy: Nadmierne użycie środka antyadhezyjnego lub szorstkie techniki manipulacji (takie jak podważanie ostrymi narzędziami) mogą bezpośrednio zarysować powierzchnię silikonu, tworząc mikropęknięcia, które stopniowo rozszerzają się podczas dłuższego użytkowania.
Kierunek optymalizacji: Zastosuj proces wulkanizacji segmentowej, najpierw niskotemperaturową prewulkanizację, a następnie kształtowanie w wysokiej temperaturze; Powlekanie twardym chromem lub natryskiwanie powłoki PTFE na powierzchnię formy w celu zmniejszenia współczynnika tarcia; Używaj wspomagania sprężonym powietrzem lub specjalnych narzędzi do wyjmowania z formy silikonu podczas wyjmowania z formy.
3. Konstrukcja: „niewidzialny zabójca” rozkładu naprężeń
Optymalizacja konstrukcyjna w fazie projektowania produktu jest kluczem do zapobiegania pękaniu:
Nierówna grubość ścianek: Koncentracja naprężeń jest podatna na występowanie w przejściu między grubością a cienkością i konieczne jest użycie konstrukcji z kątem R (promień narożnika ≥ 0,5 mm) lub stopniowej grubości ścianki dla płynnego przejścia. Na przykład, pewna marka silikonowych naczyń kuchennych stopniowo zwiększyła grubość ścianki w miejscu połączenia uchwytu garnka z korpusem garnka z 2 mm do 5 mm, co spowodowało 75% spadek wskaźnika reklamacji dotyczących pękania.
Luka funkcjonalna: Rowki i otwory przeznaczone do montażu śrub lub klamer osłabią wytrzymałość konstrukcyjną i muszą być kompensowane przez dodanie żeber wzmacniających lub lokalnego pogrubienia. Pewien silikonowy cewnik medyczny przyjmuje falistą strukturę wzmacniającą na złączu, skutecznie rozpraszając naprężenia podczas wkładania i wyjmowania.
Dynamiczna konstrukcja deformacji: W przypadku produktów, które wymagają wielokrotnego zginania (takich jak silikonowe kable do przesyłu danych), proces deformacji musi być symulowany za pomocą analizy elementów skończonych w celu optymalizacji rozkładu materiału i kształtu przekroju. Pewien eksperyment wykazał, że zmiana przekroju kabla do przesyłu danych z okrągłego na w kształcie litery D zwiększyła jego żywotność zginania z 10000 razy do 50000 razy.
Wraz z ewolucją materiałów silikonowych w kierunku wysokiej wytrzymałości i wytrzymałości (takich jak zastosowanie fluorosilikonu i fenylosilikonu), problemy z pękaniem będą w przyszłości jeszcze bardziej ograniczone. Ale bez względu na to, jak zaawansowana jest technologia, przestrzeganie zasad naukowych i specyfikacji procesowych jest zawsze podstawową zasadą zapewniającą jakość produktów silikonowych.
