Alasan retaknya produk silikon?

Mengapa produk silikon retak? Produk silikon banyak digunakan di bidang medis, elektronik, peralatan dapur, perawatan ibu dan anak karena elastisitasnya yang sangat baik, ketahanan suhu, dan stabilitas kimia. Namun, dalam penggunaan aktual atau proses produksi, keretakan produk silikon terjadi dari waktu ke waktu, yang tidak hanya memengaruhi kinerja produk tetapi juga dapat menimbulkan bahaya keselamatan. Kami akan menganalisis secara mendalam penyebab utama keretakan pada produk silikon dari empat dimensi: kualitas bahan baku, proses produksi, lingkungan penggunaan, dan struktur desain, memberikan referensi ilmiah bagi praktisi industri dan konsumen.

1. Kualitas bahan baku: "cacat bawaan" dari bahan karet inferior
Kinerja produk silikon secara langsung bergantung pada kualitas bahan baku. Jika bahan daur ulang, bubuk silikon yang dicampur, atau gel silika dengan kemurnian rendah digunakan, hal itu akan mengakibatkan kekuatan sobek produk yang tidak mencukupi, dan retakan akan muncul di bawah gaya eksternal yang ringan. Misalnya, beberapa produsen menambahkan sejumlah besar bubuk silikon ke perekat untuk mengurangi biaya, membuat bahan yang awalnya tidak memenuhi standar kekuatan sobek lebih rentan terhadap kerapuhan. Selain itu, jika gelembung atau kotoran tidak sepenuhnya dihilangkan selama proses pencampuran bahan karet, titik konsentrasi tegangan juga akan terbentuk di dalam produk, menjadi "sekering" untuk retak.
Indikator utama: Kekuatan sobek silikon berkualitas tinggi harus ≥ 30kN/m, kekuatan tarik harus ≥ 8MPa, dan harus lulus sertifikasi kelas makanan seperti FDA dan LFGB. Jika bahan karet disimpan terlalu lama atau tidak disegel, hal itu juga dapat menyebabkan degradasi kinerja karena oksidasi, yang selanjutnya meningkatkan risiko retak.
2. Proses produksi: Keseimbangan halus antara suhu dan waktu
Produksi produk silikon melibatkan beberapa proses seperti pencampuran, vulkanisasi, dan pelepasan cetakan, dan setiap penyimpangan dalam tautan apa pun dapat menyebabkan retak:
Proses vulkanisasi yang tidak terkontrol: Suhu atau waktu vulkanisasi yang berlebihan dapat menyebabkan ikatan silang berlebihan dari rantai molekul silikon, menghasilkan produk yang rapuh; Sebaliknya, vulkanisasi yang tidak mencukupi akan mengakibatkan pengawetan bahan karet yang tidak lengkap dan mudah robek selama pelepasan cetakan. Misalnya, sebuah eksperimen menunjukkan bahwa ketika suhu vulkanisasi meningkat dari 180 ℃ menjadi 200 ℃, tingkat keretakan produk meningkat sebesar 40%.
Cacat desain cetakan: Struktur cetakan yang tidak masuk akal (seperti sudut membulat dan ketebalan dinding yang tidak rata) dapat menyebabkan hambatan aliran silikon, yang mengakibatkan konsentrasi tegangan pada dinding tipis. Selain itu, permukaan cetakan yang kasar atau kotor dapat menghambat pelepasan cetakan, dan pengelupasan secara paksa dapat dengan mudah merusak produk.
Operasi pelepasan cetakan yang tidak tepat: Penggunaan agen pelepasan cetakan yang berlebihan atau teknik penanganan yang kasar (seperti mengungkit dengan alat tajam) dapat secara langsung menggores permukaan silikon, membentuk retakan mikro yang secara bertahap meluas dengan penggunaan yang berkepanjangan.
Arah optimasi: Mengadopsi proses vulkanisasi tersegmen, pertama vulkanisasi pra-suhu rendah dan kemudian pembentukan suhu tinggi; Pelapisan krom keras atau penyemprotan lapisan PTFE pada permukaan cetakan untuk mengurangi koefisien gesekan; Gunakan bantuan udara terkompresi atau alat pelepasan cetakan khusus silikon selama pelepasan cetakan.

3. Struktur desain: "pembunuh tak kasat mata" dari distribusi tegangan
Optimasi struktural selama fase desain produk adalah kunci untuk mencegah retak:
Ketebalan dinding yang tidak rata: Konsentrasi tegangan cenderung terjadi pada transisi antara tebal dan tipis, dan perlu menggunakan desain sudut-R (radius sudut ≥ 0,5mm) atau ketebalan dinding bertahap untuk transisi yang mulus. Misalnya, merek peralatan dapur silikon tertentu secara bertahap meningkatkan ketebalan dinding pada sambungan antara gagang panci dan badan panci dari 2mm menjadi 5mm, yang mengakibatkan penurunan 75% dalam tingkat keluhan retak.
Celah fungsional: Alur dan lubang yang dirancang untuk memasang sekrup atau gesper akan melemahkan kekuatan struktural dan perlu dikompensasi dengan menambahkan tulang rusuk penguat atau penebalan lokal. Kateter silikon kelas medis tertentu mengadopsi struktur penguat bergelombang pada sambungan, secara efektif menyebarkan tegangan selama penyisipan dan pelepasan.
Desain deformasi dinamis: Untuk produk yang memerlukan pembengkokan berulang (seperti kabel data silikon), proses deformasi perlu disimulasikan melalui analisis elemen hingga untuk mengoptimalkan distribusi material dan bentuk penampang. Sebuah eksperimen tertentu menunjukkan bahwa mengubah penampang garis data dari melingkar menjadi berbentuk-D meningkatkan umur tekuknya dari 10000 kali menjadi 50000 kali.

Dengan evolusi bahan silikon menuju kekuatan dan ketangguhan tinggi (seperti penerapan fluorosilikon dan fenil silikon), masalah retak akan semakin berkurang di masa depan. Tetapi tidak peduli seberapa canggih teknologinya, mengikuti prinsip-prinsip ilmiah dan spesifikasi proses selalu menjadi aturan inti untuk memastikan kualitas produk silikon.