Raisons de la fissuration des produits en silicone ?

Pourquoi les produits en silicone se fissurent-ils ? Les produits en silicone sont largement utilisés dans les domaines médical, électronique, des ustensiles de cuisine, de la puériculture et de l'enfance en raison de leur excellente élasticité, résistance à la température et stabilité chimique. Cependant, lors de l'utilisation réelle ou des processus de production, des fissures apparaissent de temps en temps sur les produits en silicone, ce qui affecte non seulement les performances du produit, mais peut également présenter des risques pour la sécurité. Nous analyserons en profondeur les causes fondamentales des fissures dans les produits en silicone à partir de quatre dimensions : la qualité des matières premières, le processus de production, l'environnement d'utilisation et la structure de conception, en fournissant des références scientifiques aux professionnels de l'industrie et aux consommateurs.

1. Qualité des matières premières : les « défauts congénitaux » des matériaux en caoutchouc de qualité inférieure
Les performances des produits en silicone dépendent directement de la qualité des matières premières. Si des matériaux recyclés, de la poudre de silicium dopée ou du gel de silice de faible pureté sont utilisés, cela entraînera une résistance à la déchirure insuffisante du produit, et des fissures apparaîtront sous une légère force externe. Par exemple, certains fabricants ajoutent une grande quantité de poudre de silicium à l'adhésif pour réduire les coûts, ce qui rend les matériaux qui ne respectaient pas initialement les normes de résistance à la déchirure plus sujets à la fragilité. De plus, si les bulles ou les impuretés ne sont pas complètement éliminées pendant le processus de mélange du matériau en caoutchouc, des points de concentration de contraintes se formeront également à l'intérieur du produit, devenant le « fusible » des fissures.
Indicateurs clés : La résistance à la déchirure du silicone de haute qualité doit être ≥ 30 kN/m, la résistance à la traction doit être ≥ 8 MPa, et il doit passer les certifications de qualité alimentaire telles que la FDA et la LFGB. Si le matériau en caoutchouc est stocké trop longtemps ou n'est pas scellé, il peut également provoquer une dégradation des performances due à l'oxydation, augmentant encore le risque de fissuration.
2. Processus de production : l'équilibre subtil entre la température et le temps
La production de produits en silicone implique de multiples processus tels que le mélange, la vulcanisation et le démoulage, et tout écart dans n'importe quel maillon peut provoquer des fissures :
Processus de vulcanisation non contrôlé : Une température ou une durée de vulcanisation excessive peut provoquer une réticulation excessive des chaînes moléculaires du silicone, ce qui entraîne des produits fragiles ; Au contraire, une vulcanisation insuffisante entraînera une polymérisation incomplète du matériau en caoutchouc et une déchirure facile lors du démoulage. Par exemple, une expérience a montré que lorsque la température de vulcanisation augmentait de 180 °C à 200 °C, le taux de fissuration du produit augmentait de 40 %.
Défauts de conception du moule : Une structure de moule déraisonnable (telle que des coins arrondis et une épaisseur de paroi inégale) peut provoquer une obstruction de l'écoulement du silicone, entraînant une concentration de contraintes au niveau des parois minces. De plus, les surfaces de moule rugueuses ou sales peuvent entraver le démoulage, et le pelage forcé peut facilement endommager le produit.
Opération de démoulage incorrecte : L'utilisation excessive d'agent de démoulage ou des techniques de manipulation brutales (telles que le levier avec des outils tranchants) peuvent directement rayer la surface du silicone, formant des microfissures qui s'étendent progressivement avec une utilisation prolongée.
Direction d'optimisation : Adopter un processus de vulcanisation segmenté, d'abord une pré-vulcanisation à basse température, puis une mise en forme à haute température ; Revêtement de chrome dur ou pulvérisation d'un revêtement PTFE sur la surface du moule pour réduire le coefficient de frottement ; Utiliser l'assistance à l'air comprimé ou des outils de démoulage spéciaux en silicone pendant le démoulage.

3. Structure de conception : le « tueur invisible » de la répartition des contraintes
L'optimisation structurelle pendant la phase de conception du produit est essentielle pour prévenir les fissures :
Épaisseur de paroi inégale : La concentration de contraintes est susceptible de se produire à la transition entre l'épaisseur et la finesse, et il est nécessaire d'utiliser une conception d'angle R (rayon de coin ≥ 0,5 mm) ou une épaisseur de paroi progressive pour une transition en douceur. Par exemple, une certaine marque d'ustensiles de cuisine en silicone a progressivement augmenté l'épaisseur de la paroi à la jonction entre la poignée de la casserole et le corps de la casserole de 2 mm à 5 mm, ce qui a entraîné une diminution de 75 % du taux de réclamation pour fissures.
Écart fonctionnel : Les rainures et les trous conçus pour l'installation de vis ou de boucles affaibliront la résistance structurelle et devront être compensés en ajoutant des nervures de renfort ou un épaississement local. Un certain cathéter en silicone de qualité médicale adopte une structure de renfort ondulée au niveau du joint, dispersant efficacement les contraintes lors de l'insertion et du retrait.
Conception de déformation dynamique : Pour les produits qui nécessitent une flexion répétée (tels que les câbles de données en silicone), le processus de déformation doit être simulé par une analyse par éléments finis pour optimiser la répartition des matériaux et la forme de la section transversale. Une certaine expérience a montré que le changement de la section transversale de la ligne de données de circulaire à en forme de D augmentait sa durée de vie en flexion de 10 000 fois à 50 000 fois.

Avec l'évolution des matériaux en silicone vers une résistance et une ténacité élevées (telles que l'application du fluorosilicone et du phénylsilicone), les problèmes de fissuration seront encore réduits à l'avenir. Mais quelle que soit l'avancée de la technologie, le respect des principes scientifiques et des spécifications de processus est toujours la règle de base pour garantir la qualité des produits en silicone.