Компресивна трајна деформација кај еластомерите

Трајната деформација при компресија кај еластомерите е клучно својство за дихтунзите, заптивките и гумените компоненти. Таа е една од најважните карактеристики на перформансите на еластомерите (материјали слични на гума), пените и меките полимери. Ја мери трајната деформација што останува откако материјалот ќе се ослободи по продолжена компресија. Едноставно кажано, таа покажува колку добро или лошо материјалот се враќа во својата оригинална форма по компресијата.

Ова својство е особено критично во апликации како што се О-прстени, дихтунзи, елементи за запечатување, амортизирачки пени и која било компонента што треба да ја одржи својата цврстина на запечатување или флексибилност со текот на времето под континуирана компресија.

Кога еластомерот е компресиран (на пример, О-прстен компресиран помеѓу две површини), полимерните синџири и вкрстените врски се преуредуваат. Со текот на времето (особено под топлина, продолжено изложување или хемиско изложување), некои од овие промени стануваат трајни. Кога ќе се отстрани силата на компресија, материјалот не се враќа целосно во првобитната состојба.

При компресија, трајна деформација,

• Трајната деформација без компресија претставува одлично закрепнување. Материјалот целосно се враќа на својата оригинална дебелина (идеално, но ретко при долготрајна употреба во реалниот свет).
• При 100% компресија, нема закрепнување од трајна деформација. Материјалот останува на својата компресирана дебелина (целосно неуспешно за цели на запечатување).

Добрите материјали за запечатување покажуваат 10-30% трајна деформација под стандардни услови за тестирање; повисоките вредности укажуваат на слаби долгорочни перформанси.

Најчестата формула се наоѓа во Методот Б од стандардот „ASTM D395 Својства на гума - Стандардни методи за тестирање за трајна компресиска деформација“. Помал процент укажува на подобро еластично закрепнување.

Компресивната трајна деформација е резултат на комбинација од физички и хемиски процеси:

• Физичка релаксација: Преуредување на полимерни ланци и јазли под напнатост.
• Хемиски промени: На високи температури, дополнителни вкрстени врски може да се формираат во истегната состојба (деформација на блокирање) или постојните вкрстени врски може да се скинат (руптура на ланецот).
• Релаксација на напрегање и ползење: Поврзани, но различни: релаксацијата на напрегање е губење на силата под константна деформација, ползењето е зголемена деформација под константна сила. Компресиската трајна деформација го опфаќа нето трајниот ефект откако товарот ќе се истовари.

Фактори кои ја влошуваат трајната деформација на компресијата вклучуваат:

• Високи температури (ги забрзуваат хемиските промени)
• Долго време на компресија
• Прекумерна компресија (над препорачаната компресија, на пр., најмалку 30 проценти за многу О-прстени)
• Лош избор на материјал или несоодветно стврднување
• Изложеност на течности, озон или кислород.

Примарниот стандард за одредување на компресивна трајна деформација кај еластомерите е ASTM D395. Овој стандард опишува два методи:

• Метод А Константна сила
• Метод Б Константно отстапување (почесто кај еластомерите)

Примероците обично се компресираат до 25 проценти притисок во тек на 22-70 часа на одредена температура (на пр., 70 степени, 100 степени или 150 степени), а потоа се ослободуваат и се мерат по периодот на закрепнување.

Други стандарди вклучуваат „ISO 815-1 Гума, вулканизирана или термопластична - Одредување на трајна компресивна деформација“ и слични методи за пени.

Перформансите на материјалите варираат во голема мера:

• Одлично (ниско стврднување): Флуороеластомери, некои силикони, високо-перформансни перфлуорирани еластомери.
• Добри материјали: EPDM, нитрил (NBR), HNBR, некои премиум силикони.
• Средно до високо стврднување: Природна гума, основни силикони, некои термопластични еластомери.
• Послаби: Материјали со ниска густина на вкрстено поврзување или несоодветно вулканизирани соединенија.

На пример, при запечатување на висока температура, флуороеластомерите обично покажуваат стврднување од помалку од 20% по 70 часа на 150 степени, додека природната гума може да надмине 50-80%.

Во меѓувреме, комплетите со висока компресија ги сплескаат О-прстените или дихтунзите, намалувајќи ја контактната сила, а се јавуваат протекување кога деловите се движат или вибрираат. Пенастите дихтунзи губат дебелина и се формираат празнини. За долгорочни статички дихтунзи, треба да се изберат материјали со ниска компресија и трајна деформација, треба да се избегнуваат прекумерни проценти на компресија и треба да се земе предвид падот на температурата.

Трајната деформација при компресија е едно од најкритичните својства при оценување на еластомери (како што се гуми, силикони и флуороеластомери) за употреба во реалниот свет. Таа директно одредува дали компонентата, како што е О-прстен, заптивка, елемент за заптивање или перница, ќе продолжи да работи сигурно под континуирана компресија со месеци или години или дали ќе откаже предвреме.

Главните причини зошто оваа карактеристика е толку важна се следниве:

• Ги контролира долгорочните перформанси на запечатување: Еластомерните заптивки се потпираат на еластично обновување за одржување на постојан контактен притисок (сила на запечатување) наспроти површините што се спојуваат. Кога компресивната трајна деформација е мала, материјалот се враќа блиску до својата оригинална форма, а ефикасното запечатување против течности, гасови, прашина или притисок се одржува долго време.
• Предвидува издржливост во реалниот свет под дејство на топлина и време: Повеќето тестови за трајна деформација на компресија се изведуваат на високи температури со часови. Високите температури забрзуваат:
• Дополнително попречно прицврстување во истегната (компресирана) состојба (заклучување при деформација)
• Кинење на синџирот или опуштање на напнатоста (трајно губење на еластичноста)
• Директно влијание врз безбедноста, сигурноста и цената: Трајната деформација предизвикана од висока компресија доведува до следниве начини на дефект:
• Истекување на течности/гасови (хидраулични системи, цевки за гориво, хемиска обработка, биофармацевтски производи, храна и пијалоци)
• Влез во загадување (електронски куќишта, автомобилски уреди, медицински уреди)
• Губење на притисок (пневматски системи, вентили)
• Намалено амортизирање или амортизирање на вибрации (пенасти заптивки, сврзувачки елементи)

Како заклучок, трајната деформација на компресија е важна бидејќи покажува дали еластомерот ќе ја заборави својата еластичност откако ќе биде компресиран подолго време, а во апликациите за заптивање, ова губење на еластичноста често значи губење на заптивањето. Трајната деформација на компресија е губење на меморијата на еластомерите под континуирано оптоварување. За сигурни и долготрајни перформанси кај дихтунзите и флексибилните компоненти, изборот на материјал со ниска трајна деформација на компресија е клучен.

Со години, нашата организација, со својот компетентен и искусен персонал, ги разбира потребите на своите клиенти, обезбедувајќи им напредни услуги за тестирање што им се потребни и помагајќи во воспоставувањето, имплементацијата и подобрувањето на системите за управување. Во оваа рамка, ние исто така нудиме услуги за тестирање на компресија и трајна деформација за еластомери за бизниси.