橡胶压缩测试在确定橡胶材料在压力下是否能可靠运行方面起着至关重要的作用。无论您是生产汽车密封件、医疗器械还是建筑材料，了解测试标准和认证对于质量控制和法规遵从都至关重要。
橡胶压缩测试基础知识
压缩试验可以揭示橡胶材料在长期承受恒定压力时的性能表现。这一点至关重要，因为橡胶部件通常用作密封件、垫圈、减震器和缓冲材料，它们必须在整个使用寿命期间保持其形状和弹性。
橡胶在压缩后失去回弹能力，会导致密封失效、泄漏、减震效果下降以及产品性能受损。测试有助于制造商预测产品在实际使用中的性能，选择合适的材料，并确保其产品符合行业要求。
关键性能指标
压缩测试的主要指标是压缩永久变形，它衡量橡胶在特定温度下压缩一定时间后的永久形变。结果以百分比表示，数值越低表示弹性恢复性和整体性能越好。压缩永久变形为 0% 表示材料完全恢复到其原始厚度，而 100% 表示材料保持完全压缩状态，没有恢复。
压缩应力-应变特性曲线显示了将橡胶压缩到特定形变所需的力。这有助于工程师了解材料的承载能力和刚度特性。应力与应变之间的关系揭示了材料在结构应用中是否能提供足够的支撑，或在舒适性应用中是否能提供适当的缓冲。
应力松弛是指在保持恒定挠度的情况下，受压橡胶所受压力随时间推移而减小的程度。这对于螺栓连接等需要稳定密封力的应用尤为重要。即使垫片仍保持压缩状态，如果应力松弛过大，其密封性能也会逐渐下降。
恢复时间是指材料在压缩释放后恢复到原始形状的速度。快速恢复对于动态密封应用至关重要，因为在动态密封应用中，密封件会在运行过程中反复压缩和释放。
主要测试标准
ASTM D395
ASTM D395 是北美应用最广泛的橡胶和弹性体材料压缩永久变形测量标准。该标准提供两种主要测试方法：方法 A 采用平行板间的压缩试验，而方法 B 采用密闭空间压缩试验，后者更能模拟 O 形圈的应用。
该标准规定了试样尺寸，方法 A 通常采用直径 29 毫米、厚度 12.5 毫米的圆柱形试样。测试条件通常包括在室温至 200°C 的温度范围内进行 25% 挠度的压缩，最常用的测试持续时间为 22 小时或 70 小时。22 小时测试可快速提供质量控制反馈，而 70 小时测试则能更好地预测长期性能。
ASTM D395 标准提供了计算压缩永久变形百分比的详细步骤。该计算考虑了原始厚度、压缩厚度以及经过 30 分钟恢复期后的最终厚度。由于该方法应用广泛且验收标准完善，因此对于质量控制和材料对比尤为重要。
ISO 815
ISO 815 是 ASTM D395 的国际等效标准，在欧洲和全球市场广泛应用。虽然其原理与 ASTM D395 相似，但 ISO 815 在试样制备、尺寸和测试程序方面存在一些显著差异，这些差异可能会影响结果的可比性。
ISO 815-1 涵盖环境温度或高温下的压缩永久变形试验，而 ISO 815-2 则针对低温试验，这对于寒冷气候或制冷设备的应用至关重要。该标准通常使用直径为 29 毫米或 13 毫米、厚度为 12.5 毫米或 6 毫米的圆柱形试样，具体尺寸取决于试验要求。
一个显著的区别是，ISO 815 通常规定压缩率为 25%，测试时间为 24 小时或 72 小时，而 ASTM 则规定为 22 小时和 70 小时。虽然这些差异看似微小，但却会影响测试结果的直接比较。此外，ISO 标准对测试箱内的温度均匀性往往有更严格的要求，这可能有助于在环境控制精确的实验室中获得更具可重复性的结果。
ASTM D575 和 ISO 7743
ASTM D575 侧重于压缩性能而非压缩永久变形。该标准测量将橡胶材料压缩至特定变形量所需的力，提供应力-应变数据，有助于表征橡胶化合物的刚度和承载能力。测试方法是以受控速率（通常为每分钟 12 毫米）压缩试样，同时连续测量力和变形量。
与耗时数小时甚至数天的压缩永久变形试验不同，ASTM D575 试验可在数分钟内完成。这使得该标准成为快速材料筛选和质量控制的理想选择。生成的数据包括不同应变水平下的压缩模量值，工程师可将其用于有限元分析和设计计算。
ISO 7743 是 ASTM D575 的国际等效标准，提供了测量压缩应力-应变性能的程序。该标准包含在各种应变速率和温度下进行测试的规定，以模拟不同的使用条件。对于服务于全球市场的制造商而言，ISO 7743 可确保测试结果在不同地区和行业得到认可。
JIS K 6251
JIS K 6251 是日本橡胶压缩试验的工业标准。虽然在日本以外地区使用较少，但对于供应日本市场或与日本汽车和电子公司合作的制造商而言，它仍然非常重要。该标准涵盖了压缩永久变形和压缩应力-应变试验程序。
这些方法与 ASTM 和 ISO 标准大体相似，但也包含日本制造实践中常见的特定要求和偏好。了解 JIS K 6251 对于处理日本规范至关重要，因为一些公司明确要求按照此标准进行测试，以进行资质认证和持续质量控制。
| 特性 | ASTM D395 | ISO 815 | ASTM D575 | ISO 7743 | JIS K 6251 |
| 主要焦点 | 压缩永久变形 | 压缩永久变形 | 应力-应变 | 应力-应变 | 既有构型也有应力应变 |
| 常用标本尺寸 | 直径 29 毫米 x 12.5 毫米 | 直径 29 毫米 x 12.5 毫米 | 直径 29 毫米 x 12.5 毫米 | 直径 29 毫米 x 12.5 毫米 | 与 ISO 类似 |
| 典型时长 | 22或70小时 | 24或72小时 | 会议记录 | 会议记录 | 完成。 |
| 标准温度 | 70°C、100°C、125°C | 23°C、70°C、100°C | 典型温度为 23°C | 典型温度为 23°C | 70°C、100°C |
| 压缩级别 | 25% 典型值 | 25% 典型值 | 请按需咨询 | 请按需咨询 | 25% 典型值 |
| 主要市场 | 北美 | 国际/欧洲、亚洲、南美洲 | 北美 | 国际 | 日本 |
| 测试速度 | 无 | 无 | 典型值 12 毫米/分钟 | 指定利率 | 请按需咨询 |
主要认证
RoHS 和 REACH
RoHS（有害物质限制指令）和 REACH（化学品注册、评估、授权和限制指令）是欧盟法规，旨在限制产品中使用特定的有害物质。虽然这些并非压缩测试认证本身，但对于电子产品和其他应用中使用的橡胶部件而言，它们至关重要。
橡胶材料必须经过检测，以确保其不含铅、汞、镉、六价铬和某些阻燃剂等受限物质。对符合 RoHS 和 REACH 标准的材料进行压缩测试，可确保满足化学法规要求不会影响其机械性能。许多制造商现在要求供应商提供橡胶部件的压缩测试数据和 RoHS/REACH 合规性文件。
UL 和 FDA 等级
美国保险商实验室 (UL) 认证对于电气和电子应用中使用的橡胶部件至关重要。UL 标准涵盖阻燃性、电绝缘性能以及在各种环境条件下的性能。UL 94适用于某些类橡胶材料，尤其是电子产品中使用的硅橡胶，但并非所有弹性体都适用。虽然压缩测试并非 UL 认证的必要组成部分，但许多应用都要求同时获得 UL 认证和压缩性能数据证明。
经FDA批准的橡胶材料对于食品接触应用、制药设备和医疗器械至关重要。FDA制定了相关法规，规定了材料必须符合的要求，其中主要依据是21 CFR 177.2600，该法规针对的是拟用于反复与食品接触的橡胶制品。只有法规中列出的特定配方才能获得批准；制造商必须验证材料成分是否符合允许的配方。FDA级橡胶的压缩测试可确保材料在满足严格的纯度和安全要求的同时，保持其性能特性。这些材料不得使食品或药品产生异味、异味或有害物质。
汽车和医疗技术规范
汽车行业通过诸如SAE International等组织以及各汽车制造商制定了具体的材料规范。常见的汽车规范包括高温下抗压缩永久变形的要求，因为发动机舱内的橡胶部件可能会暴露在超过150°C的温度下。标准通常会规定特定老化期后的压缩永久变形极限，以确保长期可靠性。
医用级橡胶材料需满足严格的要求，包括根据 ISO 10993 标准进行生物相容性测试。这些测试确保材料与人体组织和体液接触安全。医用级橡胶的压缩测试至关重要，因为许多医疗器械依赖于密封件和垫圈，这些密封件和垫圈必须在灭菌循环和整个使用寿命期间保持性能。USP VI 级认证是另一项重要的认证，表明材料已通过严格的生物学测试。
使用压缩测试的行业
汽車
汽车行业高度依赖压缩测试，以确保密封件、垫片、密封条和减震器在车辆的整个使用寿命期间都能可靠运行。发动机舱内的部件面临着尤为严苛的工况，包括温度循环、接触油污和燃料以及持续的机械应力。车门和车窗密封件必须在从冰点以下到夏季酷暑等极端温度下，经受数千次开合循环后仍能保持其抗压性能。
发动机支架和悬架衬套需要精确的压缩特性，以隔离振动并保持结构支撑。测试确保这些部件在行驶100,000万英里或更长的里程后仍能保持稳定的性能。电动汽车应用带来了新的挑战，因为电池密封件和热管理部件必须保持压缩特性，以防止热失控并确保电池寿命。
电子和医疗
电子设备使用橡胶垫圈和密封件来提供环境防护，防止潮气、灰尘和污染物侵入。压缩测试确保这些密封件在产品的整个使用寿命期间保持有效性，这对于达到 IP67 或 IP68 防护等级至关重要。键盘和按钮组件依赖于具有精确压缩特性的硅橡胶圆顶，测试确保其在数百万次的按压循环中保持一致的触觉响应。
医疗器械需要进行压缩测试，以确保密封件能够维持无菌屏障并防止液体泄漏。反复的灭菌循环会降低橡胶的性能，因此测试会模拟这些条件，以验证其长期可靠性。呼吸设备，例如持续气道正压通气（CPAP）面罩和呼吸机密封件，需要精确的压缩特性，以确保患者的舒适度和治疗效果。
建筑和消费品
建筑应用中，橡胶被广泛应用于桥梁支座、伸缩缝和隔震系统中，其压缩特性直接影响结构性能和安全性。屋面防水卷材和防风雨材料必须具备抗压性能才能保持防水完整性。暖通空调系统在风管、冷水机组和锅炉中依赖橡胶垫圈和密封件，通过压缩测试确保这些部件在宽广的温度范围内保持气密或水密密封。
鞋类等消费品会利用压缩测试来评估中底材料，确保鞋子在其使用寿命内保持缓冲性和支撑性。床垫和家具的缓冲材料也需要特定的压缩特性才能保证舒适性和耐用性。厨房电器、容器和运动器材等产品也都需要进行压缩测试，以确保产品符合规格并保持稳定的性能。
测试设备和样品制备
万能试验机 (UTM)
万能试验机 (UTM) 可根据 ASTM D575 和 ISO 7743 标准进行压缩应力-应变测试。这些多功能仪器配备数字式力传感器和位移传感器，可提供高分辨率的力和挠度数据。现代万能试验机包含计算机控制和数据采集系统，可自动记录应力-应变曲线、计算模量值并生成测试报告。
压缩集测试仪
压缩永久变形试验机是专为 ASTM D395 和 ISO 815 测试而设计的专用夹具。它由精密加工的钢板、垫片和紧固件组成，可在保持平行度的同时将试样压缩至精确的变形量。单个夹具可同时测试多个试样，从而提高测试效率。组装完成后，将整个夹具放入烘箱或环境试验箱中，进行规定的测试时长。
样品制备
正确的试样制备首先要使用锋利、干净的切割工具将试样切割成指定尺寸，以获得光滑、平行的表面。试样应垂直于表面切割，且两个切割面之间的平行度误差应在0.5毫米以内。新成型的试样在切割前应在室温下静置至少16小时，以防止内部应力影响测试结果。
预处理确保试样在测试前达到平衡状态。试样应在测试温度下至少放置 30 分钟，但对于较厚的试样或较高的测试温度，最好放置 3 至 4 小时。用异丙醇清洁试样以去除表面污染物，然后彻底干燥。使用校准过的仪器在测试前立即测量试样尺寸。
常见错误包括使用表面不平行的试样、预处理时间不足、试样未冷却就取出以及减压后过早测量厚度。这些错误会导致结果不准确和重复性差。
结语
了解橡胶压缩测试标准和认证对于生产符合全球要求的可靠产品至关重要。通过选择合适的测试方法、保持正确的设备校准并正确解读测试结果，制造商可以确保其橡胶部件在其预期使用寿命内始终保持稳定的性能。
兰信专业生产符合ASTM、ISO及行业认证标准的精密橡胶和硅胶产品。我们的材料经过全面的压缩测试，适用于汽车、医疗、电子和工业等行业。欢迎您随时联系我们，探讨您的项目需求，了解我们耐压橡胶解决方案如何助力您的应用。
常见问题
橡胶的理想压缩永久变形值是多少？
数值如下 25% 在标准测试条件下表现出优异的性能。
高端应用，例如汽车或航空航天，通常需要低于以下值的数值。 15%.
硅橡胶的压缩永久变形性能比EPDM好吗？
硅胶通常在高温（150°C）下具有更好的压缩永久变形性能。
EPDM的压缩永久变形值可能较高，但它在以下方面具有优势：
- 成本
- 耐候性
- 耐蒸汽和耐碱性化学品性能
压缩测试应该运行多长时间？
标准时长为：
- 22-24小时 快速筛选
- 70-72小时 用于长期评估
较高的温度可以更快地预测长期行为。
哪种标准最适合国际制造业？
ISO 815 在全球范围内得到最广泛的认可。
但是，为北美市场服务的制造商也应该进行ASTM测试。 D395.
为了实现最大兼容性，许多供应商运行 ISO 和 ASTM 测试.
