一、定义与意义
压缩永久变形(CompressionSet)是评估橡胶、塑料、泡沫等弹性材料在长期受压后恢复能力的关键指标。该测试模拟材料在实际应用中(如密封件、减震元件)的受压状态,通过测量材料在卸载后无法恢复的形变量,反映其抗压缩变形能力。较低的压缩永久变形表示材料具有更好的回弹性和耐久性。
二、主要测试标准对比
标准适用范围测试条件结果计算
ISO815硫化橡胶、热塑性橡胶室温(23℃)或高温(70℃、100℃),压缩率25%,持续时间22小时或70小时压缩永久变形率(%)=[(原始厚度-恢复后厚度)/原始厚度]×100%
ASTMD395橡胶、塑料A法:恒定形变(25%或50%),70℃下22小时;B法:恒定压力,根据硬度施加压力同ISO815
JISK6262橡胶100℃下70小时,恢复时间24小时同ISO815
GB/T7759硫化橡胶、热塑性橡胶常温及高温(最高200℃),压缩率10%-25%,持续时间24小时或168小时同ISO815
三、关键测试参数分析
温度
高温测试(如70℃、100℃)模拟材料在高温环境(如发动机舱)下的性能,结果通常比室温测试更严格。
温度控制精度需保持在±1℃,否则可能导致结果偏差。
压缩率
橡胶制品通常采用25%压缩率,而泡沫材料可能采用50%。
压缩率过高可能导致材料内部结构破坏,影响结果准确性。
恢复时间
恢复时间通常为30分钟至24小时,时间越长,材料恢复越充分,变形率可能降低。
实际使用中需根据应用场景选择合适的恢复时间。
试样尺寸与形状
试样需为标准尺寸(如圆柱形或片状),确保测试结果可比性。
试样表面应平整,无缺陷。
四、结果解读与应用
结果判定
压缩永久变形率越低,材料抗压缩变形能力越强。
例如,汽车密封件要求压缩永久变形率≤30%,以确保长期使用中的密封性能。
材料选择
硅橡胶、氢化丁腈橡胶等材料具有较低的压缩永久变形率,适用于高要求的密封和减震应用。
泡沫材料(如聚氨酯泡沫)的压缩永久变形率较高,但可通过优化配方降低。
工艺优化
硫化体系的选择显著影响压缩永久变形率。例如,过氧化物硫化的EPDM橡胶比硫磺硫化体系的变形率低20-30%。
炭黑添加量每增加10phr,丁腈橡胶的压缩永久变形率下降8-10%。
五、测试设备与注意事项
测试设备
压缩变形仪、测厚仪、恒温箱。
压缩夹具需配备自动对中装置,确保试样受力均匀。
注意事项
试样需在标准温湿度条件下处理24小时,以消除内应力。
测试过程中需避免试样与夹具直接接触,防止粘结。
测试结束后,试样需在自由状态下恢复,避免外力干扰。
六、行业应用与案例
汽车行业
汽车密封圈需通过ASTMD395或ISO815测试,确保在高温下长期使用不变形。
某汽车企业通过调整硫化工艺,将密封件压缩永久变形率从35%降至28%,产品寿命从3年延长至5年。
建筑行业
隔音材料需通过GB/T7759测试,评估其在长期受压下的性能稳定性。
某企业因忽视恢复时间,导致隔音材料实测变形量比实验室数据高出18%。
医疗器械
硅胶密封件需在120℃下测试,而非标准的70℃,以适应灭菌环境。
七、结论与建议
结论
压缩永久变形测试是评估材料抗压缩变形能力的重要手段,结果直接影响材料的应用性能和寿命。
不同行业和标准对测试条件的要求存在差异,需根据实际应用选择合适的测试方法。
建议
企业应建立内部标准,结合实际工况优化测试条件。
例如,汽车门密封条除执行ISO815-2测试外,可增加模拟门框变形的斜向压缩测试。
定期校准测试设备,确保数据准确性。
通过严格遵循测试标准并优化材料配方与工艺,可显著提升材料的抗压缩变形能力,满足不同行业的高性能需求。