การเสียรูปถาวรจากการบีบอัดในวัสดุอีลาสโตเมอร์

การเสียรูปถาวรจากการบีบอัดในวัสดุอีลาสโตเมอร์

การเสียรูปถาวรจากการอัดในวัสดุอีลาสโตเมอร์เป็นคุณสมบัติที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับปะเก็น ซีล และชิ้นส่วนยาง เป็นหนึ่งในคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุดของวัสดุอีลาสโตเมอร์ (วัสดุคล้ายยาง) โฟม และพอลิเมอร์อ่อน โดยวัดการเสียรูปถาวรที่ยังคงอยู่หลังจากวัสดุถูกปล่อยหลังจากการอัดเป็นเวลานาน กล่าวโดยง่ายคือ บ่งชี้ว่าวัสดุนั้นกลับคืนสู่รูปทรงเดิมได้ดีหรือแย่เพียงใดหลังจากการอัด

การเสียรูปถาวรจากการบีบอัดในวัสดุอีลาสโตเมอร์

คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานต่างๆ เช่น โอริง ปะเก็น ชิ้นส่วนซีล โฟมรองรับแรงกระแทก และส่วนประกอบใดๆ ที่ต้องการรักษาความแข็งแรงในการซีลหรือความยืดหยุ่นไว้ได้ตลอดเวลาภายใต้แรงกดอัดอย่างต่อเนื่อง

เมื่อวัสดุอีลาสโตเมอร์ถูกอัด (เช่น โอริงที่ถูกอัดระหว่างสองพื้นผิว) โซ่พอลิเมอร์และพันธะเชื่อมโยงจะเกิดการจัดเรียงตัวใหม่ เมื่อเวลาผ่านไป (โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้ความร้อน การสัมผัสเป็นเวลานาน หรือการสัมผัสกับสารเคมี) การเปลี่ยนแปลงบางอย่างเหล่านี้จะกลายเป็นถาวร เมื่อแรงอัดถูกถอนออก วัสดุจะไม่กลับคืนสู่สภาพเดิมอย่างสมบูรณ์

ในการอัด จะเกิดการเสียรูปถาวร

  • การเสียรูปถาวรโดยไม่มีการบีบอัดแสดงถึงการคืนตัวที่ดีเยี่ยม วัสดุจะกลับคืนสู่ความหนาเดิมอย่างสมบูรณ์ (ซึ่งเป็นอุดมคติ แต่เกิดขึ้นได้ยากในการใช้งานจริงในระยะยาว)
  • เมื่อถูกอัดแน่นถึง 100% จะไม่มีการคืนตัวจากการเสียรูปถาวร วัสดุจะคงความหนาตามเดิม (ซึ่งไม่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการปิดผนึก)

วัสดุปิดผนึกที่ดีจะมีการเสียรูปถาวร 10-30% ภายใต้สภาวะการทดสอบมาตรฐาน ค่าที่สูงกว่านี้บ่งชี้ถึงประสิทธิภาพในระยะยาวที่ไม่ดี

สูตรที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดพบได้ในวิธี B ของมาตรฐาน “ASTM D395 คุณสมบัติของยาง - วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการเสียรูปจากการบีบอัดถาวร” เปอร์เซ็นต์ที่ต่ำกว่าแสดงถึงการคืนตัวแบบยืดหยุ่นที่ดีกว่า

การเสียรูปถาวรจากการอัดเกิดจากการรวมกันของกระบวนการทางกายภาพและทางเคมี:

  • การคลายตัวทางกายภาพ: การจัดเรียงตัวใหม่ของโซ่และปมของพอลิเมอร์ภายใต้แรงดึง
  • การเปลี่ยนแปลงทางเคมี: ที่อุณหภูมิสูง อาจเกิดพันธะเชื่อมโยงเพิ่มเติมในสภาวะยืด (การเสียรูปแบบล็อก) หรือพันธะเชื่อมโยงที่มีอยู่แล้วอาจแตกหัก (การแตกของโซ่)
  • การคลายตัวของแรงเค้นและการคืบคลาน: เกี่ยวข้องกันแต่แตกต่างกัน การคลายตัวของแรงเค้นคือการสูญเสียแรงภายใต้การเสียรูปคงที่ ในขณะที่การคืบคลานคือการเสียรูปที่เพิ่มขึ้นภายใต้แรงคงที่ การเสียรูปถาวรจากการอัดแสดงถึงผลถาวรสุทธิหลังจากที่แรงถูกยกออก

ปัจจัยที่ทำให้การเสียรูปถาวรจากการอัดตัวรุนแรงขึ้น ได้แก่:

  • อุณหภูมิสูง (เร่งการเปลี่ยนแปลงทางเคมี)
  • ระยะเวลาการบีบอัดนาน
  • การบีบอัดมากเกินไป (เกินกว่าการบีบอัดที่แนะนำ เช่น อย่างน้อย 30 เปอร์เซ็นต์สำหรับโอริงหลายชนิด)
  • การเลือกใช้วัสดุที่ไม่เหมาะสมหรือการบ่มที่ไม่เพียงพอ
  • การสัมผัสกับของเหลว โอโซน หรือออกซิเจน

มาตรฐานหลักในการกำหนดค่าการเสียรูปถาวรจากการอัดในวัสดุอีลาสโตเมอร์คือ ASTM D395 มาตรฐานนี้อธิบายวิธีการสองวิธี:

  • วิธี ก. แรงคงที่
  • วิธี B การเบี่ยงเบนคงที่ (พบได้บ่อยในวัสดุอีลาสโตเมอร์)

โดยทั่วไป ตัวอย่างจะถูกอัดให้มีความดัน 25 เปอร์เซ็นต์ เป็นเวลา 22–70 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิที่กำหนด (เช่น 70 องศา 100 องศา หรือ 150 องศา) จากนั้นจึงปล่อยความดันและวัดค่าหลังจากช่วงเวลาการคืนตัว

มาตรฐานอื่นๆ ได้แก่ “ISO 815-1 ยางวัลคาไนซ์หรือเทอร์โมพลาสติก - การกำหนดค่าการเสียรูปถาวรจากการอัด” และวิธีการที่คล้ายคลึงกันสำหรับโฟม

ประสิทธิภาพของวัสดุแต่ละชนิดแตกต่างกันอย่างมาก:

  • ดีเยี่ยม (ค่าต่ำ): ฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ ซิลิโคนบางชนิด อีลาสโตเมอร์เพอร์ฟลูออริเนตประสิทธิภาพสูง
  • วัสดุที่ดี: EPDM, ไนไตรล์ (NBR), HNBR และซิลิโคนคุณภาพสูงบางชนิด
  • วัสดุระดับกลางถึงสูง: ยางธรรมชาติ ซิลิโคนพื้นฐาน และอีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติกบางชนิด
  • วัสดุที่อ่อนแอกว่า: วัสดุที่มีความหนาแน่นของการเชื่อมโยงต่ำ หรือสารประกอบที่ผ่านกระบวนการวัลคาไนซ์ไม่เพียงพอ

ตัวอย่างเช่น ในการปิดผนึกที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปแล้วฟลูออโรอีลาสโตเมอร์จะเสียรูปทรงเพียงไม่ถึง 20% หลังจาก 70 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส ในขณะที่ยางธรรมชาติสามารถเสียรูปทรงได้ถึง 50-80%

ในขณะเดียวกัน การอัดแน่นสูงจะทำให้โอริงหรือปะเก็นแบนลง ลดแรงสัมผัส และเกิดการรั่วซึมเมื่อชิ้นส่วนเคลื่อนที่หรือสั่นสะเทือน ปะเก็นโฟมจะสูญเสียความหนาและเกิดช่องว่าง สำหรับปะเก็นที่ใช้งานแบบคงที่ในระยะยาว ควรเลือกวัสดุที่มีการเสียรูปถาวรจากการอัดแน่นต่ำ ควรหลีกเลี่ยงเปอร์เซ็นต์การอัดแน่นที่มากเกินไป และควรพิจารณาการลดลงของอุณหภูมิด้วย

การเสียรูปถาวรจากการอัดเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในการประเมินวัสดุอีลาสโตเมอร์ (เช่น ยาง ซิลิโคน และฟลูออโรอีลาสโตเมอร์) สำหรับการใช้งานจริง คุณสมบัตินี้เป็นตัวกำหนดโดยตรงว่าชิ้นส่วน เช่น โอริง ปะเก็น ซีล หรือวัสดุรองรับ จะยังคงใช้งานได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้แรงอัดอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี หรือว่าจะชำรุดก่อนกำหนด

เหตุผลหลักที่ทำให้ฟีเจอร์นี้มีความสำคัญมากมีดังต่อไปนี้:

  • วัสดุนี้ช่วยควบคุมประสิทธิภาพการซีลในระยะยาว: ซีลยางยืดอาศัยการคืนตัวตามความยืดหยุ่นเพื่อรักษาระดับแรงดันสัมผัส (แรงซีล) ให้คงที่ระหว่างพื้นผิวที่ประกบกัน เมื่อการเสียรูปถาวรจากการบีบอัดต่ำ วัสดุจะกลับคืนสู่รูปทรงเดิม และสามารถรักษาประสิทธิภาพการซีลป้องกันของเหลว ก๊าซ ฝุ่น หรือแรงดันได้อย่างยาวนาน
  • เป็นการคาดการณ์ความทนทานในสภาพการใช้งานจริงภายใต้ความร้อนและเวลา: การทดสอบการเสียรูปถาวรจากการอัดส่วนใหญ่จะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลาหลายชั่วโมง อุณหภูมิสูงจะเร่งปฏิกิริยา:
  • มีการเสริมค้ำยันเพิ่มเติมในสภาวะยืด (หรืออัด) (เพื่อล็อกการเสียรูป)
  • โซ่ขาดหรือความตึงของโซ่ลดลง (สูญเสียความยืดหยุ่นอย่างถาวร)
  • ผลกระทบโดยตรงต่อความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และต้นทุน: การเสียรูปถาวรจากการอัดแรงสูงนำไปสู่ความเสียหายในรูปแบบต่างๆ ดังต่อไปนี้:
  • การรั่วไหลของของเหลว/ก๊าซ (ระบบไฮดรอลิก ท่อส่งเชื้อเพลิง กระบวนการทางเคมี ยาชีวภัณฑ์ อาหารและเครื่องดื่ม)
  • มลพิษเข้าสู่ภายใน (ตัวเรือนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์)
  • การสูญเสียแรงดัน (ระบบนิวแมติก, วาล์ว)
  • ลดการลดแรงสั่นสะเทือนหรือการรองรับแรงกระแทก (ซีลโฟม ตัวยึด)

โดยสรุปแล้ว การเสียรูปถาวรจากการอัดนั้นมีความสำคัญ เพราะบ่งชี้ว่าวัสดุอีลาสโตเมอร์จะสูญเสียความยืดหยุ่นหลังจากถูกอัดเป็นเวลานานหรือไม่ และในการใช้งานด้านการซีล การสูญเสียความยืดหยุ่นนี้มักหมายถึงการสูญเสียประสิทธิภาพในการซีล การเสียรูปถาวรจากการอัดคือการสูญเสียความจำของวัสดุอีลาสโตเมอร์ภายใต้แรงกดอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และใช้งานได้ยาวนานในปะเก็นและชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่น การเลือกวัสดุที่มีการเสียรูปถาวรจากการอัดต่ำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

เป็นเวลานานหลายปีที่องค์กรของเรา ด้วยทีมงานที่มีความสามารถและประสบการณ์ ได้เข้าใจถึงความต้องการของลูกค้า ให้บริการทดสอบขั้นสูงที่พวกเขาต้องการ และให้ความช่วยเหลือในการจัดตั้ง การนำไปใช้ และการปรับปรุงระบบการจัดการ ภายใต้กรอบนี้ เรายังให้บริการทดสอบการเสียรูปถาวรจากการอัดสำหรับวัสดุอีลาสโตเมอร์แก่ภาคธุรกิจต่างๆ อีกด้วย

WhatsApp