¿Razones para el agrietamiento de los productos de silicona?

¿Por qué se agrietan los productos de silicona? Los productos de silicona se utilizan ampliamente en los campos médico, electrónico, de utensilios de cocina, de cuidado materno e infantil debido a su excelente elasticidad, resistencia a la temperatura y estabilidad química. Sin embargo, en el uso real o en los procesos de producción, la aparición de grietas en los productos de silicona ocurre de vez en cuando, lo que no solo afecta el rendimiento del producto, sino que también puede representar riesgos para la seguridad. Analizaremos en profundidad las causas principales de las grietas en los productos de silicona desde cuatro dimensiones: calidad de la materia prima, proceso de producción, entorno de uso y estructura de diseño, proporcionando referencias científicas para los profesionales de la industria y los consumidores.

1. Calidad de la materia prima: "defectos congénitos" de los materiales de caucho inferiores
El rendimiento de los productos de silicona depende directamente de la calidad de las materias primas. Si se utilizan materiales reciclados, polvo de silicio dopado o gel de sílice de baja pureza, se producirá una resistencia al desgarro insuficiente del producto, y aparecerán grietas bajo una ligera fuerza externa. Por ejemplo, algunos fabricantes añaden una gran cantidad de polvo de silicio al adhesivo para reducir los costes, lo que hace que los materiales que originalmente no cumplían con los estándares de resistencia al desgarro sean más propensos a la fragilidad. Además, si las burbujas o impurezas no se eliminan por completo durante el proceso de mezcla del material de caucho, también se formarán puntos de concentración de tensión en el interior del producto, convirtiéndose en el "fusible" para el agrietamiento.
Indicadores clave: La resistencia al desgarro de la silicona de alta calidad debe ser ≥ 30kN/m, la resistencia a la tracción debe ser ≥ 8MPa, y debe pasar certificaciones de grado alimenticio como la FDA y LFGB. Si el material de caucho se almacena durante demasiado tiempo o no se sella, también puede causar una degradación del rendimiento debido a la oxidación, lo que aumenta aún más el riesgo de agrietamiento.
2. Proceso de producción: El sutil equilibrio entre la temperatura y el tiempo
La producción de productos de silicona implica múltiples procesos como la mezcla, la vulcanización y el desmoldeo, y cualquier desviación en cualquier enlace puede causar agrietamiento:
Proceso de vulcanización no controlado: Una temperatura o tiempo de vulcanización excesivos pueden causar un reticulado excesivo de las cadenas moleculares de silicona, lo que resulta en productos frágiles; Por el contrario, una vulcanización insuficiente dará como resultado un curado incompleto del material de caucho y un fácil desgarro durante el desmoldeo. Por ejemplo, un experimento demostró que cuando la temperatura de vulcanización aumentó de 180 ℃ a 200 ℃, la tasa de agrietamiento del producto aumentó en un 40%.
Defectos de diseño del molde: Una estructura de molde irrazonable (como esquinas redondeadas y espesor de pared desigual) puede causar obstrucción del flujo de silicona, lo que resulta en concentración de tensión en las paredes delgadas. Además, las superficies del molde rugosas o sucias pueden dificultar el desmoldeo, y pelar a la fuerza puede tensar fácilmente el producto.
Operación de desmoldeo incorrecta: El uso excesivo de agente desmoldante o técnicas de manipulación bruscas (como hacer palanca con herramientas afiladas) puede rayar directamente la superficie de la silicona, formando microgrietas que se expanden gradualmente con el uso prolongado.
Dirección de optimización: Adoptar un proceso de vulcanización segmentado, primero pre-vulcanización a baja temperatura y luego conformación a alta temperatura; Revestimiento de cromo duro o pulverización de revestimiento de PTFE en la superficie del molde para reducir el coeficiente de fricción; Utilizar asistencia de aire comprimido o herramientas especiales de desmoldeo de silicona durante el desmoldeo.

3. Estructura de diseño: el "asesino invisible" de la distribución de la tensión
La optimización estructural durante la fase de diseño del producto es clave para prevenir el agrietamiento:
Espesor de pared desigual: La concentración de tensión es propensa a ocurrir en la transición entre el grosor y la delgadez, y es necesario utilizar un diseño de ángulo R (radio de esquina ≥ 0,5 mm) o un espesor de pared gradual para una transición suave. Por ejemplo, una cierta marca de utensilios de cocina de silicona aumentó gradualmente el grosor de la pared en la conexión entre el mango de la olla y el cuerpo de la olla de 2 mm a 5 mm, lo que resultó en una disminución del 75% en la tasa de quejas por agrietamiento.
Hueco funcional: Las ranuras y los agujeros diseñados para instalar tornillos o hebillas debilitarán la resistencia estructural y deberán compensarse agregando nervaduras de refuerzo o engrosamiento local. Un cierto catéter de silicona de grado médico adopta una estructura de refuerzo ondulada en la junta, dispersando eficazmente la tensión durante la inserción y extracción.
Diseño de deformación dinámica: Para productos que requieren flexión repetida (como cables de datos de silicona), el proceso de deformación debe simularse mediante análisis de elementos finitos para optimizar la distribución del material y la forma de la sección transversal. Un cierto experimento demostró que cambiar la sección transversal de la línea de datos de circular a forma de D aumentó su vida útil de flexión de 10000 veces a 50000 veces.

Con la evolución de los materiales de silicona hacia una alta resistencia y tenacidad (como la aplicación de silicona fluorada y silicona fenil), los problemas de agrietamiento se reducirán aún más en el futuro. Pero no importa cuán avanzada sea la tecnología, seguir los principios científicos y las especificaciones del proceso es siempre la regla principal para garantizar la calidad de los productos de silicona.