Motivi della rottura dei prodotti in silicone?

Perché i prodotti in silicone si rompono? I prodotti in silicone sono ampiamente utilizzati in campo medico, elettronico, utensili da cucina, cura della madre e del bambino grazie alla loro eccellente elasticità, resistenza alla temperatura e stabilità chimica. Tuttavia, nell'uso effettivo o nei processi di produzione, la rottura dei prodotti in silicone si verifica di tanto in tanto, il che non solo influisce sulle prestazioni del prodotto, ma può anche rappresentare rischi per la sicurezza. Analizzeremo a fondo le cause principali della rottura dei prodotti in silicone da quattro dimensioni: qualità della materia prima, processo di produzione, ambiente di utilizzo e struttura del design, fornendo riferimenti scientifici per gli operatori del settore e i consumatori.

1. Qualità della materia prima: "difetti congeniti" dei materiali in gomma inferiori
Le prestazioni dei prodotti in silicone dipendono direttamente dalla qualità delle materie prime. Se vengono utilizzati materiali riciclati, polvere di silicio drogata o gel di silice a bassa purezza, si tradurrà in una resistenza allo strappo insufficiente del prodotto e appariranno crepe sotto una leggera forza esterna. Ad esempio, alcuni produttori aggiungono una grande quantità di polvere di silicio all'adesivo per ridurre i costi, rendendo i materiali che originariamente non soddisfacevano gli standard di resistenza allo strappo più soggetti a fragilità. Inoltre, se le bolle o le impurità non vengono completamente eliminate durante il processo di miscelazione del materiale in gomma, si formeranno anche punti di concentrazione dello stress all'interno del prodotto, diventando il "fusibile" per la rottura.
Indicatori chiave: la resistenza allo strappo del silicone di alta qualità dovrebbe essere ≥ 30kN/m, la resistenza alla trazione dovrebbe essere ≥ 8MPa e deve superare le certificazioni per uso alimentare come FDA e LFGB. Se il materiale in gomma viene conservato per troppo tempo o non sigillato, può anche causare il degrado delle prestazioni a causa dell'ossidazione, aumentando ulteriormente il rischio di rottura.
2. Processo di produzione: il sottile equilibrio tra temperatura e tempo
La produzione di prodotti in silicone prevede più processi come miscelazione, vulcanizzazione e sformatura e qualsiasi deviazione in qualsiasi collegamento può causare la rottura:
Processo di vulcanizzazione incontrollato: una temperatura o un tempo di vulcanizzazione eccessivi possono causare un'eccessiva reticolazione delle catene molecolari del silicone, con conseguente fragilità dei prodotti; Al contrario, una vulcanizzazione insufficiente si tradurrà in un'indurimento incompleto del materiale in gomma e in un facile strappo durante la sformatura. Ad esempio, un esperimento ha dimostrato che quando la temperatura di vulcanizzazione è aumentata da 180 ℃ a 200 ℃, il tasso di rottura del prodotto è aumentato del 40%.
Difetti di progettazione dello stampo: una struttura dello stampo irragionevole (come angoli arrotondati e spessore della parete irregolare) può causare l'ostruzione del flusso di silicone, con conseguente concentrazione dello stress su pareti sottili. Inoltre, superfici dello stampo ruvide o sporche possono ostacolare la sformatura e la pelatura forzata può facilmente sforzare il prodotto.
Operazione di sformatura impropria: l'uso eccessivo di agente di sformatura o tecniche di manipolazione ruvide (come fare leva con strumenti affilati) può graffiare direttamente la superficie del silicone, formando micro crepe che si espandono gradualmente con l'uso prolungato.
Direzione di ottimizzazione: adottare un processo di vulcanizzazione segmentato, prima pre-vulcanizzazione a bassa temperatura e poi modellatura ad alta temperatura; Placcatura di cromo duro o spruzzatura di rivestimento in PTFE sulla superficie dello stampo per ridurre il coefficiente di attrito; Utilizzare l'assistenza ad aria compressa o strumenti speciali di sformatura in silicone durante la sformatura.

3. Struttura del design: l'"assassino invisibile" della distribuzione dello stress
L'ottimizzazione strutturale durante la fase di progettazione del prodotto è fondamentale per prevenire la rottura:
Spessore della parete irregolare: la concentrazione dello stress è incline a verificarsi nella transizione tra spessore e sottigliezza ed è necessario utilizzare un design ad angolo R (raggio d'angolo ≥ 0,5 mm) o uno spessore della parete graduale per una transizione regolare. Ad esempio, un certo marchio di utensili da cucina in silicone ha gradualmente aumentato lo spessore della parete nel collegamento tra il manico della pentola e il corpo della pentola da 2 mm a 5 mm, con conseguente diminuzione del 75% del tasso di reclami per rottura.
Gap funzionale: le scanalature e i fori progettati per l'installazione di viti o fibbie indeboliranno la resistenza strutturale e dovranno essere compensati aggiungendo nervature di rinforzo o ispessimento locale. Un certo catetere in silicone per uso medico adotta una struttura di rinforzo ondulata in corrispondenza del giunto, disperdendo efficacemente lo stress durante l'inserimento e la rimozione.
Design di deformazione dinamica: per i prodotti che richiedono una flessione ripetuta (come i cavi dati in silicone), il processo di deformazione deve essere simulato tramite analisi agli elementi finiti per ottimizzare la distribuzione del materiale e la forma della sezione trasversale. Un certo esperimento ha dimostrato che cambiare la sezione trasversale della linea dati da circolare a forma di D ha aumentato la sua durata di flessione da 10000 volte a 50000 volte.

Con l'evoluzione dei materiali siliconici verso un'elevata resistenza e tenacità (come l'applicazione di fluorosilicone e fenil silicone), i problemi di rottura saranno ulteriormente ridotti in futuro. Ma non importa quanto sia avanzata la tecnologia, seguire i principi scientifici e le specifiche del processo è sempre la regola fondamentale per garantire la qualità dei prodotti in silicone.