La déformation rémanente à la compression est la propriété qui détermine si un joint en silicone continue de fonctionner après un an de service. Un joint qui indique 50 Shore A sur le dessin peut toujours échouer car il subit une déformation permanente sous charge et cesse de repousser contre la surface de contact. La déformation rémanente à la compression mesure exactement cela : à quel point une pièce en caoutchouc ne parvient pas à retrouver son épaisseur d'origine après avoir été maintenue comprimée à température pendant une durée définie.
Cet article explique comment la déformation rémanente à la compression est mesurée, ce qui la détermine dans le caoutchouc de silicone liquide (LSR) et le silicone solide à haute consistance (HTV), et comment rédiger une spécification à laquelle un joint peut réellement répondre au cours de sa durée de vie.
Ce que mesure l'ensemble de compression
Un bouton de test en silicone ou une section de la pièce finie est comprimé jusqu'à une déviation fixe, généralement de 25 % de sa hauteur, et maintenu entre des plaques. Le luminaire passe dans un four à une température définie pendant une durée définie. A la fin, la pièce est libérée, laissée récupérer pendant un intervalle défini et l'épaisseur résiduelle est mesurée.
La déformation rémanente est indiquée sous forme de pourcentage :
Jeu de compression (%)=(épaisseur d'origine - épaisseur récupérée) / (épaisseur d'origine - épaisseur d'espacement) x 100
Un nombre inférieur est préférable. Un résultat de 10 pour cent signifie que la pièce a récupéré la majeure partie de son épaisseur. Un résultat de 40 % signifie qu'il est resté visiblement aplati et qu'il se scellera avec une force réduite.
Deux conventions apparaissent dans les normes, et leur mélange est une source fréquente de désaccord entre fournisseur et acheteur.
ASTM D395 Méthode A, charge constante
ASTM D395 Méthode B, déflexion constante
ISO 815, l'équivalent international des deux méthodes
Les joints en silicone sont presque toujours spécifiés et rapportés selon la méthode B, car la flèche est fixe et le résultat est plus facile à comparer entre les qualités.
Valeurs typiques et pourquoi le contexte est important
L'ensemble de compression n'a aucun sens sans les conditions de test. La même qualité peut rapporter des chiffres très différents à différentes températures et durées. Une condition générale courante est de 22 heures à 175 degrés, ce qui est un point de dépistage standard pour le silicone.
Valeurs directionnelles typiques :
LSR de haute qualité à 22 heures et 175 degrés : souvent dans la plage de 10 à 25 pour cent
HTV à usage général dans les mêmes conditions : souvent plus élevé et fortement dépendant du produit de comblement et du durcissement
Nuances très tendres inférieures à 40 Shore A : généralement les valeurs de consigne les plus élevées
Qualités de platine post-durcies : généralement une prise inférieure à celle des équivalents non post-durcis
Ces plages sont directionnelles. Tout nombre utilisé dans la conception d'un joint doit être mesuré sur la qualité réelle, à la température et à la durée de service réelles, sur un coupon ou sur la géométrie d'une pièce qui correspond à l'application.
| Conditions d'essai | Ce que cela révèle | Utilisation typique dans les spécifications |
|---|---|---|
| 22 h à 70 degrés | Comportement de réglage à basse température | Applications de scellage à température ambiante |
| 22 h à 100 degrés | Dépistage de service chaleureux | Joints industriels généraux |
| 22 h à 150 degrés | Température réglée élevée | Joints sous le capot et l'appareil |
| 22 h à 175 degrés | Criblage à haute température | Comparaison des environnements difficiles |
| 70 h à 200 degrés | Chaleur élevée de longue durée | Service étendu à haute température |
| Personnalisé : température et heure de service | Ensemble d'applications réelles | Le chiffre qui régit la performance |
Causes profondes de l’ensemble de compression élevé
L'ensemble de compression comporte trois pilotes principaux et ils interagissent.
Chimie des réseaux.Un réseau bien réticulé avec des liaisons croisées stables récupère mieux. Le durcissement au platine forme des liaisons carbone-silicium stables sans sous-produits, ce qui permet une faible prise. Le durcissement au peroxyde laisse des fragments qui peuvent influencer la récupération, de sorte que les qualités de peroxyde présentent généralement une prise plus élevée que les qualités de platine à dureté égale.
Guérison incomplète et post-durcissement.Une pièce sous-durcie, ou non post-durcie, contient des espèces de faible poids moléculaire n'ayant pas réagi qui se déplacent sous l'effet de la chaleur et se déforment. Le post-durcissement, une cuisson contrôlée après le moulage, complète la réaction et élimine les substances volatiles. La réduction de prise par rapport à un post-durcissement correct peut être suffisamment importante pour transformer un joint défaillant en un joint passable.
Température et heure.Au-dessus d'environ 150 degrés pour le silicone, le réarrangement du réseau et la chimie continue accélèrent la prise. Des temps de maintien plus longs aggravent l’effet. Le silicone résiste mieux que la plupart des élastomères et n’est pas à l’abri.
Les contributeurs secondaires incluent le système de remplissage, la dureté et la charge de compression. Les qualités renforcées à la silice fumée surpassent généralement les qualités précipitées en matière de rétention de prise à haute température, à un coût de matériau plus élevé. Les grades de dureté plus élevés présentent généralement une déformation relative plus faible. Une contrainte de compression plus élevée augmente la déformation résiduelle.
Comment LSR et HTV se comparent sur l'ensemble de compression
Les deux familles de silicones se comportent différemment sous le même test.
| Facteur | LSR (caoutchouc de silicone liquide) | HTV (Haute Consistance / Solide) |
|---|---|---|
| Système de guérison | Platine dominante | Platine ou peroxyde |
| Compression typique définie à 22 h, 175 degrés | Faible, souvent 10 à 25 % | Dispersion plus large, plus élevée aux qualités de peroxyde |
| Flexibilité du remplissage | Qualités fumées disponibles | Fumé et précipité |
| Géométrie la mieux adaptée | Pièces petites, précises et à grand volume | Profilés extrudés et grandes pièces moulées |
| Impact post-durcissement | Important, souvent essentiel | Significatif |
| Mode de défaillance commun | Sous cure de cycle court | Post-durcissement incomplet et résidus de peroxyde |
Pour un joint médical ou de haute précision en LSR, voir la gamme de matériaux en caoutchouc silicone liquide. Pour les profils d'extrusion et les joints solides plus grands, voir caoutchouc de silicone solide.
Tests au-delà du coupon standard
Un test de bouton standard ne prédit pas toujours les performances de la pièce finie, car la géométrie, la liaison et l'assemblage ajoutent des variables.
Sections mincesrécupère différemment des boutons épais et peut lire un ensemble plus élevé
Joints collésajouter l'interface du substrat comme point de contrainte
Joints moulés sur placeporter la géométrie du cordon d'étanchéité qui régit la force réelle
Deux pièces injectées et surmouléesintroduire un deuxième matériau avec un profil défini différent
Lorsqu'un joint est critique pour la sécurité ou la fiabilité, demandez des données définies sur la géométrie finie, et pas seulement sur une dalle. C'est la différence entre une propriété matérielle et une propriété de composant.
Tests associés appartenant à la même spécification
L’ensemble de compression reste rarement seul. Les tests adjacents complètent le tableau :
ASTM D412 pour la résistance à la traction et l'allongement, avant et après vieillissement
ASTM D573 pour le vieillissement thermique, qui définit la condition de vieillissement pour l'essai de traction
ISO 37 pour l'équivalent international en traction
ASTM D2240 pour la dureté, avant et après vieillissement, car la dérive de dureté modifie la force d'étanchéité
ASTM D395 Méthode B pour l'ensemble lui-même
ISO 10993 pour le contact médical, le cas échéant, car la post-durcissement affecte les extractibles
Une spécification qui répertorie uniquement la dureté et la déformation rémanente à la compression laisse le changement de propriété lié au vieillissement non vérifié, et la déformation est fortement liée à la façon dont le matériau vieillit.
Concevoir un joint pour survivre à la compression
Le choix des matériaux résout une partie du problème. Le design s’occupe du reste.
Augmenter la section transversale du cordon d'étanchéité afin qu'une perte de prise donnée laisse encore suffisamment de force de contact
Utilisez une butée de compression, une fonction dure qui limite la déflexion, afin que l'élastomère ne soit pas surchargé
Concevez la rainure en fonction d'un pourcentage de compression cible, généralement de 15 à 30 % pour les joints statiques.
Choisissez une dureté plus élevée lorsque la conception le permet, car les nuances plus rigides ont moins de prise en termes relatifs.
Spécifiez explicitement le post-durcissement sur le dessin, car cela modifie le résultat défini plus que la plupart des acheteurs ne le pensent.
Faites correspondre la note à la température maximale réelle, et non à la moyenne
Le point 4 comporte un compromis. Un joint plus dur nécessite plus de force de serrage pour obtenir la même pression de contact, et sur une surface de contact souple, ce qui peut provoquer une déformation du boîtier. L’amélioration du set doit être payée ailleurs dans l’assemblée.
Liste de contrôle des spécifications
Indiquer l'état de déformation rémanente à la compression avec la température et le temps, en utilisant la méthode B ASTM D395 ou ISO 815.
Indiquez la compression maximale autorisée dans ces conditions, et pas seulement une valeur typique.
Nécessite le système de durcissement, platine préféré pour les produits à faible prise et à faible extraction
Exiger le post-durcissement et ses paramètres par écrit
Exiger des données de dureté et de traction avant et après vieillissement thermique selon ASTM D573
Exiger des données définies sur la géométrie finie pour les joints critiques
Nécessite le système de remplissage, car il régit la rétention de prise à haute température
Ajouter une clause de contrôle des modifications pour les modifications de composés, de charges et de post-durcissement
Exiger une traçabilité des lots de la pièce au lot composé et un enregistrement de durcissement
Où ANYSIL s’adapte
ANYSIL compose et moule du silicone solide LSR et HTV à polymérisation au platine-à partir d'une usine de Guangzhou utilisant des systèmes de qualité ISO 9001, avec une capacité mensuelle supérieure à 300 tonnes et 15 personnes techniques pour le développement des qualités. Les données de compression sont générées selon la méthode ASTM D395 B et la norme ISO 815 sur la plage de 20 à 80 Shore A, le post-durcissement étant appliqué comme une étape de processus contrôlée plutôt que comme une étape supplémentaire facultative. Les packages de documentation couvrent les rapports ASTM D412, ASTM D573 et, pour les qualités médicales, ISO 10993.
Envoyez le dessin de la pièce, la température de service, le nombre de cycles cible et la limite de compression que vous devez maintenir. L'équipe technique recommandera une qualité et fournira les données de propriété définies et vieillies pour votre fichier de conception.
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