エンジニア、調達パートナー、技術的意思決定者の皆様:{0}}
日々の技術相談で最もよく聞かれる質問は、「価格はいくらですか?」ではありません。むしろ、「このシーリング ストリップは実際にどのくらい長持ちしますか?」
多くのお客様が次の問題に遭遇しています。サンプルはテスト中は適切に密閉されていますが、3 か月の動作後に水または空気が漏れ始めます。または、硬度は指定された要件を満たしていても、分解すると不可逆的な圧痕が観察されます。これらすべての現象の根本原因は、ゴム産業における最も基本的な物理特性である圧縮永久歪み (CS) にあります。
今日は、抽象的な概念を超えて、分子鎖と細孔構造から始めて、シール性能を決定する根本的な原理を解明します。
I. 「圧縮永久変形」を再考する
発泡シリコーンの分野では、シール性能は硬度に相当します。シール性能も耐圧縮変形性能と同等です。
圧縮永久変形とは、標準試験片を特定の速度（例：25% または 50%）、指定温度（例：100 度）で指定期間（例：22 時間または 72 時間）圧縮したときに、除荷後に標準試験片が回復できない変形量を指します。このパラメータの値が小さいほど、材料の弾性保持率が高く、漏れのリスクが低いことを示します。
重大な永久変形が発生すると、次のことを示します。
界面応力緩和: フランジ接続部のクランプ力が減少し、内部媒体圧力を下回ります。
マイクロチャネルの形成: 細孔の破裂または崩壊により、相互接続された漏洩チャネルが形成されます。
頻繁なメンテナンス: 応力損失を補うためにボルトを定期的に締める必要があります。
II.変形の運命を決定する 4 つの主要な次元
圧縮変形の影響は単一の要因によるものではなく、複雑な「系統的エンジニアリング」プロセスを表します。私たちはこのプロセスを、微視的スケールから巨視的スケールまでの 4 つの異なるレベルに分類しました。
1. 材料遺伝子: 配合システムのゲームダイナミクス
これは変形の本質的な原因であり、シリコーン生ゴムと添加剤システムによって決まります。
原料ゴム (ベースポリマー) の選択: ビニル含量と分子量分布は架橋密度に直接影響します。生ゴムの粘度が高すぎると、分子鎖の絡み合いが激しくなり、圧縮時に分子鎖が滑りにくくなります。その結果、永久変形が過剰になることがよくあります。
強化および架橋システム: 加硫剤の投与量には「黄金の変曲点」があります。加硫剤を過剰に使用すると硬度は上がりますが、分子鎖が硬くなりすぎて柔軟性が低下するため、耐圧縮疲労性に悪影響を及ぼす可能性があります。
発泡剤のマッチング: 発泡速度は加硫速度と同期している必要があります。十分な架橋が行われずに発泡が速すぎると、気泡の壁が薄すぎて圧縮時にすぐに破裂します。- -架橋が急速に発生し、発泡が遅れた場合、気泡は完全に拡張できず、結果としてクローズドセル率が不十分になります。-
2. 微細構造: 閉じた細孔の体積分率と細孔サイズの分布
これは、発泡シリコーンが固形シリコーンと異なる重要な戦場です。
理想的な状態: 独立気泡率が高い、均一で細かい-ハニカム構造-。圧縮を受けると、クローズドセル内のガスはボイルの法則 (P₁V₁=P₂V₂) に従い、圧力解放時のセルの急速な反発を促進する空気圧サポートを提供します。
欠陥細孔: 細孔のサイズが不均一である場合 (閉じた細孔または開いた細孔が存在する)、圧縮応力は最大の細孔に集中します。これらの弱点が塑性変形または破断すると、シール断面全体の有効圧縮率が永久に失われます。-
3. 動作条件: 熱と媒体による経年変化による影響-
これは外部要因であり、多くの現場での障害インシデントの主な原因です。{0}
熱-酸化老化: 高温により、シリコーン ポリマー主鎖の酸化的切断が促進されます。時間の経過とともに、材料の表面が硬化し、内部の架橋密度が変化し、圧縮応力緩和が強化されます。- 150 度では、通常のシリコーンの変形率は室温で観察される変形率の 3 ～ 5 倍になることがあります。
Compression ratio setting: It is generally recommended that the compression ratio be between 15% and 25%. An excessively high compression ratio (>30%) 細胞の細孔を直接破壊し、不可逆的な物理的損傷を引き起こします。圧縮比が低すぎると、有効な初期シール比圧力を確立できなくなります。
4. 損傷メカニズム: 圧縮プロセス中の物理的損傷
顕微鏡で観察すると、圧縮の失敗には通常、次の 3 つの段階が含まれます。
フェーズ I (ガス逃がし): 急激な圧力上昇により、閉じた空洞内のガスが気泡壁の微細孔を通って逃がされます。
フェーズ II (気泡壁の折り畳み): 圧縮方向と平行に配向された気泡壁は、せん断力を受けると永久的なしわが発生します。
フェーズ III (気泡壁の破壊): 圧縮方向に対して垂直に配向された気泡壁が、過剰な伸長により破壊されます。次に、隣接する気泡空洞が融合し、巨視的な亀裂が形成されます。
Ⅲ．製品選択時によくある落とし穴を回避するためのガイド
オペレーターとして、お客様がテストレポートに記載されている「値」だけに注目することはお勧めしません。代わりに、「実際の使用条件での値」に注意を払う必要があります。ここでは 3 つの実践的な推奨事項を示します。
「初期検査」データではなく「エージング後」データをリクエストします。-
サプライヤーが提供する、150 度で 72 時間、または 225 度で 24 時間エージングした後に得られた圧縮永久変形データを参照してください。室温で良好な性能を発揮しても、高温での安定性は保証されません。
「応力緩和」曲線を評価する
圧縮永久変形は静的な現象ですが、応力緩和は動的プロセスです。条件が許せば、指定された圧縮率で加えられた力が時間の経過とともにどのように減衰するかを示す曲線の提供をサプライヤーに要求する必要があります。傾きが緩やかなほどシールの寿命が長くなります。
動作条件から硬度と密度を導き出す:
低圧、静的シール（照明器具の防塵など）: 低硬度、高反発素材（密度 0.35～0.45 g/cm3）を選択できます。-
高圧、動的シール用途（パワーバッテリーパックなど）: 中{3}}〜-硬度と高い独立気泡率（密度: 0.5〜0.7 g/cm3）の材料を使用し、適切なサポートリブ設計を組み込むことをお勧めします。-
発泡シリコーン業界で有名な中国のサプライヤーとして、当社の価値は単にシール ストリップのロールを提供するだけではありません。それは、ライフサイクル全体を通じて「メンテナンスフリー」のシーリング ソリューションを提供することにあります。これは、正確な配合の最適化（架橋/発泡適合性の最適化）と厳格なプロセス制御（均一な細孔構造の確保）によって実現されます。-
超低温、強力な紫外線放射、高周波振動{{3}などの特定の動作条件{{0}{1}}に適したシーリング材料をお探しの場合は、いつでもお気軽にお問い合わせください。実際の圧縮率と温度要件に合わせてカスタマイズされた変形予測データを提供し、データに基づいた洞察を通じて設計に関連するリスクを軽減できます。{6}