Deformasi Permanen Akibat Kompresi pada Elastomer

Deformasi permanen kompresi pada elastomer merupakan sifat penting untuk gasket, segel, dan komponen karet. Ini adalah salah satu karakteristik kinerja terpenting dari elastomer (bahan mirip karet), busa, dan polimer lunak. Deformasi permanen mengukur deformasi permanen yang tersisa setelah material dilepaskan setelah kompresi yang berkepanjangan. Sederhananya, ini menunjukkan seberapa baik atau buruk suatu material kembali ke bentuk aslinya setelah dikompresi.

Sifat ini sangat penting dalam aplikasi seperti cincin-O, gasket, elemen penyegel, busa bantalan, dan komponen apa pun yang perlu mempertahankan kekuatan penyegelan atau fleksibilitasnya dari waktu ke waktu di bawah tekanan terus menerus.

Ketika elastomer dikompresi (misalnya, cincin-O yang dikompresi di antara dua permukaan), rantai polimer dan ikatan silang akan tersusun ulang. Seiring waktu (terutama di bawah panas, paparan berkepanjangan, atau paparan bahan kimia), beberapa perubahan ini menjadi permanen. Ketika gaya tekan dihilangkan, material tersebut tidak sepenuhnya kembali ke keadaan semula.

Pada deformasi permanen akibat kompresi,

• Deformasi permanen tanpa kompresi menunjukkan pemulihan yang sangat baik. Material sepenuhnya kembali ke ketebalan aslinya (ideal, tetapi jarang terjadi dalam penggunaan jangka panjang di dunia nyata).
• Pada kompresi 100%, tidak ada pemulihan dari deformasi permanen. Material tetap pada ketebalan terkompresinya (sama sekali tidak berhasil untuk tujuan penyegelan).

Material penyegel yang baik menunjukkan deformasi permanen 10-30% di bawah kondisi uji standar; nilai yang lebih tinggi menunjukkan kinerja jangka panjang yang buruk.

Rumus yang paling umum ditemukan dalam Metode B dari standar “ASTM D395 Sifat Karet - Metode uji standar untuk deformasi kompresi permanen”. Persentase yang lebih rendah menunjukkan pemulihan elastis yang lebih baik.

Deformasi permanen akibat tekanan terjadi sebagai hasil kombinasi dari proses fisik dan kimia:

• Relaksasi fisik: Penataan ulang rantai dan simpul polimer di bawah tegangan.
• Perubahan kimia: Pada suhu tinggi, ikatan silang tambahan dapat terbentuk dalam keadaan teregang (deformasi penguncian) atau ikatan silang yang ada dapat putus (putus rantai).
• Relaksasi tegangan dan rayapan: Berkaitan tetapi berbeda: relaksasi tegangan adalah hilangnya gaya di bawah deformasi konstan, rayapan adalah peningkatan deformasi di bawah gaya konstan. Deformasi permanen tekan menangkap efek permanen bersih setelah beban dilepas.

Faktor-faktor yang memperburuk deformasi permanen akibat kompresi meliputi:

• Suhu tinggi (mempercepat perubahan kimia)
• Waktu kompresi yang lama
• Kompresi berlebihan (melebihi kompresi yang direkomendasikan, misalnya, setidaknya 30 persen untuk banyak cincin-O)
• Pemilihan material yang buruk atau pengeringan yang tidak memadai
• Paparan terhadap cairan, ozon, atau oksigen.

Standar utama untuk menentukan deformasi permanen tekan pada elastomer adalah ASTM D395. Standar ini menjelaskan dua metode:

• Metode A Gaya konstan
• Metode B Penyimpangan konstan (lebih umum untuk elastomer)

Sampel biasanya dikompresi hingga tekanan 25 persen selama 22–70 jam pada suhu tertentu (misalnya, 70 derajat, 100 derajat, atau 150 derajat), kemudian dilepaskan dan diukur setelah periode pemulihan.

Standar lainnya termasuk “ISO 815-1 Karet, divulkanisasi atau termoplastik - Penentuan deformasi tekan permanen” dan metode serupa untuk busa.

Kinerja material sangat bervariasi:

• Sangat baik (set rendah): Fluoroelastomer, beberapa silikon, elastomer perfluorinasi berkinerja tinggi.
• Bahan-bahan berkualitas baik: EPDM, Nitrile (NBR), HNBR, beberapa silikon premium.
• Tingkat kekerasan sedang hingga tinggi: Karet alam, silikon dasar, beberapa elastomer termoplastik.
• Lebih lemah: Material dengan kepadatan ikatan silang rendah atau senyawa yang tidak divulkanisasi secara memadai.

Sebagai contoh, dalam penyegelan suhu tinggi, fluoroelastomer biasanya menunjukkan kurang dari 20% perubahan bentuk setelah 70 jam pada suhu 150 derajat, sedangkan karet alam dapat melebihi 50-80%.

Sementara itu, kompresi tinggi akan meratakan O-ring atau gasket, mengurangi gaya kontak, dan kebocoran terjadi ketika bagian-bagian bergerak atau bergetar. Gasket busa akan kehilangan ketebalannya dan terbentuk rongga. Untuk gasket statis jangka panjang, material dengan deformasi permanen kompresi rendah harus dipilih, persentase kompresi yang berlebihan harus dihindari, dan penurunan suhu harus dipertimbangkan.

Deformasi permanen akibat kompresi adalah salah satu sifat paling penting ketika mengevaluasi elastomer (seperti karet, silikon, dan fluoroelastomer) untuk penggunaan di dunia nyata. Sifat ini secara langsung menentukan apakah suatu komponen, seperti cincin-O, gasket, elemen penyegel, atau bantalan, akan terus beroperasi dengan andal di bawah kompresi terus menerus selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun, atau apakah akan mengalami kegagalan sebelum waktunya.

Alasan utama mengapa fitur ini sangat penting adalah sebagai berikut:

• Segel elastomer mengontrol kinerja penyegelan jangka panjang: Segel elastomer mengandalkan pemulihan elastis untuk mempertahankan tekanan kontak konstan (gaya penyegelan) terhadap permukaan yang saling berpasangan. Ketika deformasi permanen kompresi rendah, material kembali mendekati bentuk aslinya, dan penyegelan yang efektif terhadap cairan, gas, debu, atau tekanan dipertahankan untuk waktu yang lama.
• Ini memprediksi daya tahan di dunia nyata di bawah pengaruh panas dan waktu: Sebagian besar uji deformasi permanen kompresi dilakukan pada suhu tinggi selama berjam-jam. Suhu tinggi mempercepat:
• Penguatan silang tambahan dalam keadaan teregang (terkompresi) (mengunci deformasi)
• Putusnya rantai atau relaksasi tegangan (hilangnya elastisitas secara permanen)
• Dampak langsung pada keselamatan, keandalan, dan biaya: Deformasi permanen akibat kompresi tinggi menyebabkan mode kegagalan berikut:
• Kebocoran cairan/gas (sistem hidrolik, saluran bahan bakar, pengolahan kimia, biofarmasi, makanan dan minuman)
• Masuknya polusi (wadah elektronik, otomotif, perangkat medis)
• Kehilangan tekanan (sistem pneumatik, katup)
• Pengurangan peredaman atau bantalan getaran (segel busa, pengencang)

Kesimpulannya, deformasi permanen kompresi penting karena menunjukkan apakah elastomer akan kehilangan elastisitasnya setelah dikompresi dalam waktu lama, dan dalam aplikasi penyegelan, hilangnya elastisitas ini seringkali berarti hilangnya kemampuan penyegelan. Deformasi permanen kompresi adalah hilangnya memori elastomer di bawah beban terus menerus. Untuk kinerja yang andal dan tahan lama pada gasket dan komponen fleksibel, pemilihan material dengan deformasi permanen kompresi rendah sangat penting.

Selama bertahun-tahun, organisasi kami, dengan staf yang kompeten dan berpengalaman, telah memahami kebutuhan klien, menyediakan layanan pengujian canggih yang mereka butuhkan, dan membantu dalam pembentukan, implementasi, dan peningkatan sistem manajemen. Dalam kerangka kerja ini, kami juga menyediakan layanan pengujian deformasi permanen kompresi untuk elastomer kepada perusahaan.