La deformación por compresión es la propiedad que decide si un sello de silicona sigue funcionando después de un año de servicio. Una junta que indica 50 Shore A en el dibujo aún puede fallar porque sufre una deformación permanente bajo carga y deja de empujar contra la superficie de contacto. El ajuste de compresión mide exactamente eso: cuánto una pieza de caucho no logra volver a su espesor original después de mantenerse comprimida a una temperatura durante un tiempo definido.
Este artículo explica cómo se mide la deformación por compresión, qué la impulsa en caucho de silicona líquida (LSR) y silicona sólida de alta consistencia (HTV), y cómo escribir una especificación que un sello realmente puede cumplir durante su vida útil.
Qué medidas del conjunto de compresión
Un botón de prueba de silicona o una sección de la pieza terminada se comprime hasta una deflexión fija, generalmente el 25 por ciento de su altura, y se mantiene entre placas. El aparato entra en un horno a una temperatura determinada durante un tiempo determinado. Al final, se suelta la pieza, se deja que se recupere durante un intervalo definido y se mide el espesor residual.
El conjunto de compresión se informa como un porcentaje:
Conjunto de compresión (%)=(grosor original - espesor recuperado) / (grosor original - espesor del espaciador) x 100
Un número menor es mejor. Un resultado del 10 por ciento significa que la pieza recuperó la mayor parte de su espesor. Un resultado del 40 por ciento significa que permaneció notablemente aplanado y se sellará con fuerza reducida.
En las normas aparecen dos convenciones, y mezclarlas es una fuente común de desacuerdo entre proveedor y comprador.
ASTM D395 Método A, carga constante
ASTM D395 Método B, deflexión constante
ISO 815, el equivalente internacional para ambos métodos
Los sellos de silicona casi siempre se especifican e informan según el Método B, porque la deflexión es fija y el resultado es más fácil de comparar entre grados.
Valores típicos y por qué es importante el contexto
La deformación por compresión no tiene sentido sin las condiciones de prueba. El mismo grado puede reportar números muy diferentes a diferentes temperaturas y duraciones. Una condición común es 22 horas a 175 grados, que es un punto de detección estándar para la silicona.
Valores direccionales típicos:
LSR de alta calidad a las 22 horas y 175 grados: a menudo en el rango del 10 al 25 por ciento
HTV de uso general en las mismas condiciones: a menudo más alto y depende en gran medida del relleno y el curado.
Calidades muy blandas por debajo de 40 Shore A: normalmente los valores establecidos más altos
Grados de platino postcurado: generalmente de fraguado más bajo que sus equivalentes no postcurados.
Estos rangos son direccionales. Cualquier número utilizado en el diseño de un sello debe medirse según el grado real, la temperatura y duración de servicio reales, en un cupón o geometría de pieza que coincida con la aplicación.
| Condición de prueba | Lo que revela | Uso típico en la especificación |
|---|---|---|
| 22 h a 70 grados | Comportamiento establecido a baja temperatura | Aplicaciones de sellado a temperatura ambiente |
| 22 h a 100 grados | Evaluación de servicio cálido | Sellos industriales generales |
| 22 h a 150 grados | Conjunto de temperatura elevada | Sellos debajo del capó y de electrodomésticos. |
| 22 h a 175 grados | Detección de alta temperatura | Comparación de entornos hostiles |
| 70 h a 200 grados | Calor alto de larga duración | Servicio extendido a alta temperatura |
| Personalizado: temperatura y tiempo de servicio | Conjunto de aplicaciones reales | El número que rige el rendimiento. |
Causas fundamentales del conjunto de alta compresión
El conjunto de compresión tiene tres impulsores principales que interactúan.
Química de la red.Una red bien entrecruzada con enlaces cruzados estables se recupera mejor. El curado con platino forma enlaces estables de carbono a silicio sin subproductos, lo que permite un fraguado bajo. El curado con peróxido deja fragmentos que pueden influir en la recuperación, por lo que los grados de peróxido comúnmente muestran un fraguado más alto que los grados de platino a igual dureza.
Curación incompleta y postcurado.Una pieza que está poco curada o no curada posteriormente contiene especies de bajo peso molecular sin reaccionar que se mueven bajo el calor y bloquean la deformación. El poscurado, un horneado controlado después del moldeado, completa la reacción y elimina los volátiles. La reducción del fraguado resultante de un poscurado correcto puede ser lo suficientemente grande como para convertir un sello defectuoso en uno satisfactorio.
Temperatura y tiempo.Por encima de aproximadamente 150 grados para la silicona, la reorganización de la red y la química continua aceleran el fraguado. Los tiempos de espera más prolongados agravan el efecto. La silicona resiste mejor que la mayoría de los elastómeros y no es inmune.
Los contribuyentes secundarios incluyen el sistema de relleno, la dureza y la carga de compresión. Los grados reforzados con sílice pirógena generalmente superan a los grados precipitados en cuanto a retención del fraguado a alta temperatura, con un mayor costo de material. Los grados de dureza más altos generalmente muestran un fraguado relativo más bajo. Una mayor tensión de compresión aumenta la deformación residual.
Cómo se comparan LSR y HTV en el conjunto de compresión
Las dos familias de siliconas se comportan de manera diferente ante la misma prueba.
| Factor | LSR (caucho de silicona líquida) | HTV (Alta Consistencia / Sólido) |
|---|---|---|
| Sistema de curado | Platino dominante | Platino o peróxido |
| Conjunto de compresión típico a las 22 h, 175 grados | Bajo, a menudo del 10 al 25 % | Distribución más amplia, mayor en grados de peróxido |
| Flexibilidad del relleno | Grados ahumados disponibles | Ahumado y precipitado |
| Geometría más adecuada | Piezas pequeñas, precisas y de gran volumen | Perfiles extruidos y piezas moldeadas de gran tamaño |
| Impacto post-curado | Importante, a menudo esencial | Significativo |
| Modo de falla común | Bajo curación por ciclo corto. | Postcurado incompleto y residuos de peróxido. |
Para un sello médico o de alta precisión en LSR, consulte la gama de materiales en caucho de silicona líquida. Para perfiles de extrusión y sellos sólidos más grandes, consulte caucho de silicona sólido.
Pruebas más allá del cupón estándar
Una prueba de botón estándar no siempre predice el rendimiento de la pieza terminada, porque la geometría, la unión y el ensamblaje agregan variables.
Secciones delgadasse recupera de manera diferente a los botones gruesos y puede leer conjuntos más altos
Sellos adheridosagregar la interfaz del sustrato como punto de tensión
Juntas moldeadas en su lugarllevar la geometría del cordón de sellado que gobierna la fuerza real
Piezas de dos disparos y sobremoldeadas.introducir un segundo material con un perfil de conjunto diferente
Cuando un sello sea crítico para la seguridad o la confiabilidad, solicite datos establecidos sobre la geometría terminada, no solo en una losa. Ésta es la diferencia entre una propiedad material y una propiedad componente.
Pruebas relacionadas que pertenecen a la misma especificación
El conjunto de compresión rara vez se queda solo. Las pruebas adyacentes completan la imagen:
ASTM D412 para resistencia a la tracción y alargamiento, antes y después del envejecimiento.
ASTM D573 para envejecimiento por calor, que establece la condición de envejecimiento para la prueba de tracción.
ISO 37 para el equivalente internacional a la tracción
ASTM D2240 para dureza, antes y después del envejecimiento, ya que la deriva de la dureza cambia la fuerza de sellado
ASTM D395 Método B para el propio conjunto
ISO 10993 para contacto médico, cuando corresponda, ya que el postcurado afecta a los extraíbles.
Una especificación que enumera solo la dureza y la deformación por compresión deja el cambio de propiedad de envejecimiento sin verificar, y la deformación está fuertemente ligada a cómo envejece el material.
Diseño de un sello para sobrevivir al conjunto de compresión
La elección del material soluciona parte del problema. El diseño se encarga del resto.
Aumente la sección transversal del cordón de sellado para que una determinada pérdida de fraguado aún deje suficiente fuerza de contacto.
Utilice un tope de compresión, una característica dura que limita la deflexión, para que el elastómero no se sobrecargue.
Diseñe la ranura según un porcentaje de compresión objetivo, normalmente del 15 al 30 por ciento para sellos estáticos.
Elija una dureza más alta cuando el diseño lo permita, ya que los grados más rígidos se endurecen menos en términos relativos.
Especifique el poscurado explícitamente en el dibujo, ya que cambia el resultado establecido más de lo que la mayoría de los compradores creen.
Haga coincidir el grado con la temperatura máxima real, no con el promedio
El punto 4 conlleva una compensación. Un sello más duro necesita más fuerza de sujeción para lograr la misma presión de contacto y en una superficie de contacto suave que puede causar deformación de la carcasa. La mejora establecida debe pagarse en otra parte del montaje.
Lista de verificación de especificaciones
Indique la condición de fraguado por compresión con temperatura y tiempo, utilizando ASTM D395 Método B o ISO 815.
Indique la compresión máxima permitida establecida en esa condición, no solo un valor típico
Requiere el sistema de curado, se prefiere el platino para niveles bajos de fraguado y de extraíbles.
Requerir postcurado y sus parámetros por escrito.
Requiere datos de dureza y tracción antes y después del envejecimiento térmico según ASTM D573
Requerir datos establecidos sobre la geometría terminada para sellos críticos
Requiere el sistema de llenado, ya que gobierna la retención del fraguado a alta temperatura.
Agregar una cláusula de control de cambios para cambios de compuesto, relleno y poscurado
Requerir trazabilidad del lote desde la pieza hasta el lote compuesto y registro de curado
Donde encaja ANYSIL
ANYSIL compone y moldea platino-para curar silicona sólida LSR y HTV en una instalación de Guangzhou que ejecuta sistemas de calidad ISO 9001, con una capacidad mensual superior a 300 toneladas y 15 empleados técnicos para el desarrollo de grados. Los datos del conjunto de compresión se generan según ASTM D395 Método B e ISO 815 en el rango de 20 a 80 Shore A, y el poscurado se aplica como un paso controlado del proceso en lugar de un extra opcional. Los paquetes de documentación cubren los informes ASTM D412, ASTM D573 y, para grados médicos, ISO 10993.
Envíe el dibujo de la pieza, la temperatura de servicio, el recuento de ciclos objetivo y el límite de compresión que necesita mantener. El equipo técnico recomendará una calidad y proporcionará los datos de propiedad establecidos y antiguos para su archivo de diseño.
Solicite una evaluación del conjunto de compresión