V sektorjih, kot so zabavna elektronika, avtomobilska proizvodnja, oprema za uporabo na prostem in medicinske naprave, so ocene zaščite izdelkov postale kritična merila uspešnosti. Med temi IP67-široko sprejet zaščitni standard-zahteva, da izdelki dosežejo popolno odpornost proti prahu in kratkotrajno zaščito pred potopitvijo v vodo. Izpolnjevanje tega standarda je odvisno od visoko zmogljivih tesnilnih materialov. Silikonska pena s svojimi edinstvenimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi izstopa kot idealna izbira za doseganje zaščite IP67.
一, Analiza stopnje zaščite IP67
Ocena IP (Ingress Protection), ki jo je določila Mednarodna komisija za elektrotehniko (IEC 60529), opredeljuje zaščitno sposobnost ohišij električne opreme pred vdorom trdnih tujih predmetov in tekočine.
Prva številka "6": predstavlja najvišjo stopnjo zaščite pred prahom, ki popolnoma preprečuje vdor prahu.
Druga številka "7": označuje, da ga je mogoče za kratek čas potopiti v vodo do globine 1 metra (običajno 30 minut), ne da bi ga to poškodovalo.
Da bi dosegli oceno IP67, je treba obravnavati dva glavna izziva: doseči popolno tesnjenje mikroskopskih por in obnoviti njihovo prvotno obliko pod pritiskom vode.
2, Znanstvene lastnosti materialov iz silikonske pene
1. Mikrostrukturne prednosti
Material iz silikonske pene nastane s kemičnim ali fizikalnim postopkom penjenja, s silikonsko gumo kot matriko in vsebuje enakomerno zaprte pore.
Stopnja zaprtih por lahko doseže več kot 95 %: neodvisna zaprta struktura por učinkovito blokira pot prodiranja vode in plina
Nadzorovana odprtina: Prilagoditev postopka omogoča obseg odprtine 50–500 μm za izpolnjevanje različnih zahtev glede tesnjenja.
Tri{0}}dimenzionalna mrežna struktura: siloksansko ogrodje in organske stranske skupine tvorijo elastično mrežo, ki zagotavlja strukturno stabilnost
2. Ključni parametri fizične lastnosti
| Indeks uspešnosti | Tipičen obseg | Prispevek k zmogljivosti IP67 |
| Stopnja deformacije stiskanja | 5-20 % (70 stopinj × 22h) | dolgo{0}}trajni zadrževalni tlak Hitrost stiskanja |
| Stopnja odboja | Večji ali enak 90 % | za večkratno razstavljanje in sestavljanje |
| Gostota | 0,3-0,8 g/cm*3 | Ravnovesje med lahkim in tesnilnim |
| Stopnja zaprtja por | Večji ali enak 95 % | blokirajte kanal za prepustnost tekočine |
| Deformacija kompresijske sile | 0,02-0,2MPa (25% kompresija) | zagotavlja stalno tesnilno silo |
3. Okoljska prilagodljivost
Temperaturna toleranca: ohranja elastičnost od -60 stopinj do 200 stopinj (običajni penasti materiali postanejo krhki pri nizkih temperaturah)
Kemična inertnost: odporen proti ozonu, ultravijoličnemu sevanju, šibkim kislinam in šibkim alkalijam ter preprečuje okvaro tesnila zaradi dolgotrajnega-staranja
Majhna trajna deformacija: lahko se vrne v prvotno obliko pod dolgotrajnim-stiskanjem, preprečite okvaro tesnjenja zaradi sprostitve napetosti
3, inženirski mehanizem za uresničitev tesnjenja IP67
1. Mehanizem za tesnjenje vmesnika Ko je material iz silikonske pene stisnjen in nameščen med ohišje in pokrovno ploščo:
Postopek tesnjenja: 1. Začetno stiskanje (običajno 25-40%) → Deformacija strukture mehurčkov 2. Povečana kontaktna površina med stenami mehurčkov → Oblikovanje neprekinjenega tesnilnega vmesnika 3. Neprekinjena elastična obnovitvena sila → Kompenzacija za tolerance pri izdelavi in toplotno raztezanje/krčenje 4. Celovitost zaprte-celične strukture → Brez tvorbe skozi kanale tudi pod pritiskom
Model odpornosti na vodni pritisk pod 1 m globine vode (približno 9,8 kPa hidrostatični tlak): obnovitvena sila elastičnega telesa je večja od sile prepustnosti vodnega tlaka. Učinek površinske energije: površinska energija silikagela (približno 24 mN/m) je nižja od površinske napetosti vode (72 mN/m), kar tvori hidrofobno pregrado. Ravnovesje pornega tlaka: tlak plina v zaprtih porah lahko delno izravna zunanji pritisk vode.
3. Mehanizem-odporen proti prahu Odpornost materiala: Vedno zapolni montažno režo in ne pušča kanala za vstop prahu Površinski oprijem: Mikro-lepilna površina silikona lahko adsorbira drobne delce Brez odvajanja vlaken: Za razliko od tesnilnih-materialov na osnovi vlaken ne proizvaja samo-kontaminatov
4. Ključne točke pri načrtovanju aplikacije
1. Ujemanje zasnove strukture
Izračun kompresijskega razmerja: optimalno kompresijsko razmerje je treba določiti glede na tlačno napetost-deformacijsko krivuljo materiala.
Zasnova utora: Priporočena širina je 10-15 % večja od premera materiala, globina pa 20-30 % manjša (za ustvarjanje zmernega stiskanja).
Obdelava vogalov: Uporabite neprekinjeno ekstrudiranje ali-rezovanje, da preprečite vrzeli med spajanjem
2. Merila za izbiro materiala
Scenarij uporabe Izbira gostote Razpon trdote Posebne zahteve
Potrošniška elektronika 0,4-0,6g/cm*3 10-30 Shore C Nizka hlapna snov (proti rosenju)
Avtomobilska elektronika 0,5–0,7 g/cm*3 20-40 Shore C Odporen na olje in vročino
Zunanja razsvetljava 0,6–0,8 g/cm*3 30-50 Shore C Izboljšana UV odpornost
3. Preventivni ukrepi proti okvari
Preskus trajne deformacije pri stiskanju: preverjanje dolgoročne-tesnitve v skladu z ASTM D395
Simulacija toplotnega staranja: 1000-urna sprememba zmogljivosti pod 85 stopinjami /85% RH
Preskus hladnega in toplotnega šoka: preskus adhezije vmesnika pri -40 stopinjah do 85 stopinj
5, Metode testiranja in preverjanja
Za zagotovitev, da material iz silikonske pene izpolnjuje zahteve IP67 v praktičnih aplikacijah, se priporoča naslednji postopek preverjanja:
Preskusi-nivoja materiala: Analiza poroznosti (SEM opazovanje hitrosti zaprtih-celic) / preskus sprostitve tlačne napetosti (ASTM D395, metoda B) / preskus prepustnosti vodne pare (ASTM E96)
Preizkusi ravni-komponente: Preskus upada kompresijske sile (simulacija 5 let uporabe)/preskus omočenega kota vmesnika (preverjanje hidrofobnosti)/odbojni preskus kompresije po temperaturnem ciklu
Preizkušanje-na nivoju sistema: preskus tesnjenja z metodo padca tlaka (občutljivost do 0,01 Pa), standardni preskus IP67 potopitve v vodo (potopitev na 1 meter za 30 minut) in preskus komore za prah (8-urna neprekinjena izpostavljenost prahu).