Redenen voor het barsten van siliconenproducten?

Waarom barsten siliconenproducten? Siliconenproducten worden veel gebruikt in de medische sector, elektronica, keukengerei, moeder- en kindzorg vanwege hun uitstekende elasticiteit, temperatuurbestendigheid en chemische stabiliteit. In de praktijk of tijdens productieprocessen komt het echter regelmatig voor dat siliconenproducten barsten, wat niet alleen de prestaties van het product beïnvloedt, maar ook veiligheidsrisico's kan opleveren. We zullen de belangrijkste oorzaken van barsten in siliconenproducten diepgaand analyseren vanuit vier dimensies: grondstofkwaliteit, productieproces, gebruiksomgeving en ontwerpstructuur, en wetenschappelijke referenties bieden voor professionals in de industrie en consumenten.

1. Grondstofkwaliteit: "aangeboren defecten" van inferieure rubbermaterialen
De prestaties van siliconenproducten hangen direct af van de kwaliteit van de grondstoffen. Als gerecyclede materialen, gedopeerd siliciumpoeder of silica gel met een lage zuiverheid worden gebruikt, resulteert dit in onvoldoende scheursterkte van het product, en zullen er scheuren ontstaan bij lichte externe kracht. Sommige fabrikanten voegen bijvoorbeeld een grote hoeveelheid siliciumpoeder toe aan de lijm om de kosten te verlagen, waardoor materialen die oorspronkelijk niet voldeden aan de scheursterkte-normen, vatbaarder worden voor broosheid. Bovendien, als er tijdens het mengproces van het rubbermateriaal geen bellen of onzuiverheden volledig worden verwijderd, zullen er ook spanningsconcentratiepunten in het product ontstaan, die de "zekering" voor het barsten worden.
Belangrijkste indicatoren: De scheursterkte van hoogwaardige siliconen moet ≥ 30 kN/m zijn, de treksterkte moet ≥ 8 MPa zijn en het moet voedselveilige certificeringen zoals FDA en LFGB doorstaan. Als het rubbermateriaal te lang wordt bewaard of niet wordt afgesloten, kan het ook prestatievermindering veroorzaken door oxidatie, waardoor het risico op barsten verder toeneemt.
2. Productieproces: De subtiele balans tussen temperatuur en tijd
De productie van siliconenproducten omvat meerdere processen zoals mengen, vulkaniseren en ontvormen, en elke afwijking in een van de schakels kan barsten veroorzaken:
Ongecontroleerd vulkanisatieproces: Overmatige vulkanisatietemperatuur of -tijd kan overmatige cross-linking van siliconenmoleculaire ketens veroorzaken, wat resulteert in broze producten; Omgekeerd zal onvoldoende vulkanisatie leiden tot onvolledige uitharding van het rubbermateriaal en gemakkelijk scheuren tijdens het ontvormen. Een experiment toonde bijvoorbeeld aan dat toen de vulkanisatietemperatuur steeg van 180 ℃ naar 200 ℃, de barstsnelheid van het product met 40% toenam.
Ontwerpfouten van de mal: Onredelijke malstructuur (zoals afgeronde hoeken en ongelijke wanddikte) kan obstructie van de siliconenstroom veroorzaken, wat resulteert in spanningsconcentratie bij dunne wanden. Bovendien kunnen ruwe of vuile maloppervlakken het ontvormen belemmeren, en geforceerd pellen kan het product gemakkelijk belasten.
Onjuiste ontvormingsbewerking: Overmatig gebruik van ontvormingsmiddel of ruwe hanteringstechnieken (zoals wrikken met scherpe gereedschappen) kan het oppervlak van de siliconen direct krassen, waardoor micro-scheuren ontstaan die zich geleidelijk uitbreiden bij langdurig gebruik.
Optimalisatierichting: Gebruik een gesegmenteerd vulkanisatieproces, eerst een lage-temperatuur pre-vulkanisatie en vervolgens een hoge-temperatuur vormgeving; Hard chroom aanbrengen of PTFE-coating spuiten op het oppervlak van de mal om de wrijvingscoëfficiënt te verminderen; Gebruik persluchthulp of speciale siliconen ontvormingsgereedschappen tijdens het ontvormen.

3. Ontwerpstructuur: de "onzichtbare moordenaar" van spanningsverdeling
Structurele optimalisatie tijdens de productontwerpfase is essentieel om barsten te voorkomen:
Ongelijke wanddikte: Spanningsconcentratie treedt gemakkelijk op bij de overgang tussen dikte en dunheid, en het is noodzakelijk om een R-hoekontwerp (hoekradius ≥ 0,5 mm) of geleidelijke wanddikte te gebruiken voor een soepele overgang. Een bepaald merk siliconen keukengerei verhoogde bijvoorbeeld geleidelijk de wanddikte bij de verbinding tussen de potsteel en de potbody van 2 mm naar 5 mm, wat resulteerde in een afname van 75% in het aantal klachten over barsten.
Functionele opening: De groeven en gaten die zijn ontworpen voor het installeren van schroeven of gespen zullen de structurele sterkte verzwakken en moeten worden gecompenseerd door het toevoegen van verstevigingsribben of lokale verdikking. Een bepaalde siliconenkatheter van medische kwaliteit heeft een golfvormige verstevigingsstructuur bij de verbinding, waardoor de spanning tijdens het inbrengen en verwijderen effectief wordt verdeeld.
Dynamisch vervormingsontwerp: Voor producten die herhaaldelijk moeten worden gebogen (zoals siliconen datakabels), moet het vervormingsproces worden gesimuleerd door middel van eindige-elementenanalyse om de materiaalverdeling en de dwarsdoorsnede te optimaliseren. Een bepaald experiment toonde aan dat het veranderen van de dwarsdoorsnede van de datakabel van cirkelvormig naar D-vormig de buiglevensduur verhoogde van 10.000 keer naar 50.000 keer.

Met de evolutie van siliconenmaterialen naar hoge sterkte en taaiheid (zoals de toepassing van fluorsiliconen en fenylsiliconen), zullen barstproblemen in de toekomst verder worden verminderd. Maar ongeacht hoe geavanceerd de technologie is, het volgen van wetenschappelijke principes en proces specificaties is altijd de kernregel om de kwaliteit van siliconenproducten te waarborgen.