Nu, sincer, nu va fi plictisitor - mai ales dacă vă plac lucrurile elastice din cauciuc. Dacă citiți mai departe, veți afla aproape tot ce ați vrut vreodată să știți despre sigilanții siliconici monocomponenti.
1) Ce sunt acestea
2) Cum să le faci
3) Unde să le folosiți
Introducere
Ce este un silicon de etanșare monocomponent?
Există multe tipuri de materiale de etanșare cu întărire chimică - cele mai cunoscute fiind siliconul, poliuretanul și polisulfura. Numele provine de la structura moleculelor implicate.
Coloana vertebrală din silicon fiind:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
Siliconul modificat este o tehnologie nouă (cel puțin în SUA) și înseamnă, de fapt, o structură organică polimerizată cu silan. Un exemplu este oxidul de polipropilenă terminat cu alcoxisilan.
Toate aceste substanțe chimice pot fi fie dintr-o parte, fie din două părți, ceea ce se referă evident la numărul de părți necesare pentru ca materialul să se întărească. Prin urmare, o parte înseamnă pur și simplu să deschideți tubul, cartușul sau găleata, iar materialul se va întări. În mod normal, aceste sisteme dintr-o parte reacționează cu umiditatea din aer pentru a deveni cauciuc.
Deci, un silicon monocomponent este un sistem stabil în tub până când, la expunerea la aer, se întărește pentru a produce un cauciuc siliconic.
Avantaje
Siliconii monocomponenti au multe avantaje unice.
- Atunci când sunt amestecate corect, acestea sunt foarte stabile și fiabile, cu o aderență și proprietăți fizice excelente. O durată de valabilitate (timpul în care se poate lăsa în tub înainte de utilizare) de cel puțin un an este normală, unele formulări rezistând mulți ani. Siliconii au, de asemenea, fără îndoială, cea mai bună performanță pe termen lung. Proprietățile lor fizice se schimbă greu în timp, fără a fi afectate de expunerea la radiațiile UV și, în plus, prezintă o stabilitate excelentă la temperatură, depășind-o pe cea a altor etanșanți cu cel puțin 50 ℃.
Siliconii monocomponenti se întăresc relativ rapid, de obicei formând o peliculă în 5 până la 10 minute, devenind lipicioși în decurs de o oră și întărindu-se într-un cauciuc elastic cu o grosime de aproximativ 0,3 cm în mai puțin de o zi. Suprafața are o senzație plăcută de cauciuc.
-Întrucât pot fi făcute translucide, ceea ce este o caracteristică importantă în sine (transluciditatea este culoarea cea mai utilizată), este relativ ușor să le pigmentezi în orice culoare.
Limitări
Siliconii au două limitări principale.
1) Nu pot fi vopsite cu vopsea pe bază de apă - poate fi dificil și cu vopseaua pe bază de solvent.
2) După întărire, materialul de etanșare poate elibera o parte din plastifiantul său siliconic care, atunci când este utilizat într-un rost de dilatare al clădirii, poate crea pete inestetice de-a lungul marginii rostului.
Desigur, datorită naturii sale de a fi o singură piesă, este imposibil să se obțină o secțiune profundă și rapidă prin întărire, deoarece sistemul trebuie să reacționeze cu aerul, prin urmare, întărindu-se de sus în jos. Mai specific, siliconii nu pot fi utilizați ca unică etanșare în geamurile izolante deoarece. Deși sunt excelenți la menținerea apei lichide în vrac afară, vaporii de apă trec relativ ușor prin cauciucul siliconic întărit, provocând aburirea unităților de sticlă izolatoare.
Zone de piață și utilizări
Siliconii monocomponenti sunt utilizați aproape oriunde și peste tot, inclusiv, spre disperarea unor proprietari de clădiri, unde cele două limitări menționate mai sus cauzează probleme.
Piețele de construcții și bricolaj reprezintă volumul major, urmate de cele din industria auto, industrială, electronică și aerospațială. Ca în cazul tuturor materialelor de etanșare, funcția principală a siliconicilor monocomponenti este de a adera și de a umple golul dintre două substraturi similare sau diferite pentru a preveni pătrunderea apei sau a curenților de aer. Uneori, o formulă va fi cu greu modificată, în afară de a o face mai fluidă, pe care apoi devine un strat de acoperire. Cea mai bună modalitate de a diferenția între un strat de acoperire, un adeziv și un material de etanșare este simplă. Un material de etanșare etanșează între două suprafețe, în timp ce un strat de acoperire acoperă și protejează doar una, în timp ce un adeziv menține pe larg două suprafețe împreună. Un material de etanșare este cel mai asemănător unui adeziv atunci când este utilizat în geamuri structurale sau geamuri izolante, cu toate acestea, are în continuare funcția de a etanșa cele două substraturi, pe lângă faptul că le menține împreună.
Chimie de bază
Siliconul de etanșare în stare neîntărită arată în mod normal ca o pastă groasă sau o cremă. La expunerea la aer, grupările terminale reactive ale polimerului siliconic hidrolizează (reacționează cu apa) și apoi se unesc între ele, eliberând apă și formând lanțuri lungi de polimeri care continuă să reacționeze între ele până când, în cele din urmă, pasta se transformă într-un cauciuc impresionant. Gruparea reactivă de la capătul polimerului siliconic provine din cea mai importantă parte a formulării (excluzând polimerul în sine), și anume agentul de reticulare. Agentul de reticulare este cel care conferă etanșantului proprietățile sale caracteristice, fie direct, cum ar fi mirosul și viteza de întărire, fie indirect, cum ar fi culoarea, aderența etc., datorită celorlalte materii prime care pot fi utilizate cu sisteme specifice de reticulare, cum ar fi materialele de umplutură și promotorii de aderență. Selectarea agentului de reticulare potrivit este esențială pentru determinarea proprietăților finale ale etanșantului.
Tipuri de întărire
Există mai multe sisteme diferite de întărire.
1) Acetoxi (miros de oțet acid)
2) Oximă
3) Alcoxi
4) Benzamidă
5) Amină
6) Aminoxi
Oximele, alcoxiile și benzamidele (utilizate mai pe scară largă în Europa) sunt așa-numitele sisteme neutre sau neacide. Sistemele amine și aminoxi au un miros de amoniac și sunt de obicei utilizate mai mult în domeniile auto și industriale sau în aplicații specifice de construcții exterioare.
Materii prime
Formulările cuprind mai multe componente diferite, dintre care unele sunt opționale, în funcție de utilizarea finală preconizată.
Singurele materii prime absolut esențiale sunt polimerii reactivi și agenții de reticulare. Cu toate acestea, aproape întotdeauna se adaugă materiale de umplutură, promotori de aderență, polimeri nereactivi (plastifianți) și catalizatori. În plus, se pot utiliza mulți alți aditivi, cum ar fi paste de culoare, fungicide, agenți ignifugi și stabilizatori termici.
Formulări de bază
O formulă tipică de construcție cu oximă sau un etanșant DIY va arăta cam așa:
| % | ||
| Polidimetilsiloxan, terminat cu OH, 50.000 cps | 65,9 | Polimer |
| Polidimetilsiloxan, terminat trimetil, 1000 cps | 20 | Plastifiant |
| Metiltrioximinosilan | 5 | Reticulant |
| Aminopropiltrietoxisilan | 1 | Promotor de aderență |
| silice pirogenată cu suprafață de 150 m²/g | 8 | Umplutură |
| Dilaurat de dibutiltin | 0,1 | Catalizator |
| Total | 100 |
Proprietăți fizice
Proprietățile fizice tipice includ:
| Alungire (%) | 550 |
| Rezistență la tracțiune (MPa) | 1.9 |
| Modul de alungire la 100 (MPa) | 0,4 |
| Duritate Shore A | 22 |
| Piele în timp (min) | 10 |
| Timp fără aderență (min) | 60 |
| Timp de zgâriere (min) | 120 |
| Întărire completă (mm în 24 de ore) | 2 |
Formulările care utilizează alți agenți de reticulare vor arăta similar, diferind probabil în ceea ce privește nivelul agentului de reticulare, tipul de promotor de aderență și catalizatorii de întărire. Proprietățile lor fizice vor varia ușor, cu excepția cazului în care sunt implicați agenți de extindere a lanțului. Unele sisteme nu pot fi realizate cu ușurință decât dacă se utilizează o cantitate mare de umplutură de cretă. Aceste tipuri de formulări, evident, nu pot fi produse în formă transparentă sau translucidă.
Dezvoltarea materialelor de etanșare
Există 3 etape pentru dezvoltarea unui nou material de etanșare.
1) Concepție, producție și testare în laborator - volume foarte mici
Aici, chimistul de laborator are idei noi și, de obicei, începe cu o amestecare manuală de aproximativ 100 de grame de etanșant, doar pentru a vedea cum se întărește și ce tip de cauciuc se produce. Acum este disponibilă o nouă mașină, „The Hauschild Speed Mix” de la FlackTek Inc. Această mașină specializată este ideală pentru amestecarea acestor loturi mici de 100 g în câteva secunde, eliminând în același timp aer. Acest lucru este important, deoarece permite acum dezvoltatorului să testeze proprietățile fizice ale acestor loturi mici. Silicea pirogenă sau alte materiale de umplutură, cum ar fi creta precipitată, pot fi amestecate în silicon în aproximativ 8 secunde. Dezaerarea durează aproximativ 20-25 de secunde. Mașina funcționează prin intermediul unui mecanism de centrifugare asimetrică dublă, care folosește practic particulele în sine ca propriile brațe de amestecare. Dimensiunea maximă a amestecului este de 100 de grame și sunt disponibile mai multe tipuri diferite de cupe, inclusiv de unică folosință, ceea ce înseamnă că nu necesită absolut nicio curățare.
Cheia procesului de formulare nu este doar tipul de ingrediente, ci și ordinea de adăugare și timpii de amestecare. Bineînțeles, excluderea sau îndepărtarea aerului este importantă pentru a permite produsului să aibă o durată de valabilitate, deoarece bulele de aer conțin umiditate, care va determina apoi întărirea etanșantului din interior.
Odată ce chimistul a obținut tipul de material de etanșare necesar pentru aplicația sa specifică, acesta poate ajunge la un mixer planetar de 1 litru, care poate produce aproximativ 3-4 tuburi mici de 110 ml (3 oz). Acesta este un material suficient pentru testarea inițială a duratei de valabilitate și testul de aderență, plus orice alte cerințe speciale.
Apoi, el poate folosi o mașină de 1 sau 2 galoane pentru a produce 8-12 tuburi de 10 oz pentru teste mai aprofundate și prelevare de probe de la clienți. Materialul de etanșare este extrudat din recipient printr-un cilindru metalic în cartușul care se potrivește peste cilindrul de ambalare. După aceste teste, este gata pentru creșterea la scară.
2) Scalare și reglare fină - volume medii
În procesul de extindere la scară largă, formularea de laborator este acum produsă pe o mașină mai mare, de obicei în intervalul 100-200 kg sau aproximativ un tambur. Această etapă are două scopuri principale.
a) pentru a vedea dacă există modificări semnificative între dimensiunea de 4 lb și această dimensiune mai mare, care pot rezulta din ratele de amestecare și dispersie, ratele de reacție și diferitele cantități de substanță de transfer din amestec și
b) să producă suficient material pentru a eșantiona potențialii clienți și pentru a obține un feedback real la locul de muncă.
Această mașină de 50 de galoane este, de asemenea, foarte utilă pentru produse industriale atunci când sunt necesare volume mici sau culori speciale și trebuie produs doar aproximativ un tambur din fiecare tip la un moment dat.
Există mai multe tipuri de mașini de amestecat. Cele două cele mai utilizate sunt mixerele planetare (așa cum se arată mai sus) și dispersoarele de mare viteză. Un mixer planetar este bun pentru amestecuri cu vâscozitate mai mare, în timp ce un dispersoare are performanțe mai bune, în special în sistemele fluide cu vâscozitate mai mică. În cazul materialelor de etanșare tipice pentru construcții, oricare dintre mașini poate fi utilizată, atâta timp cât se acordă atenție timpului de amestecare și potențialei generări de căldură a unui dispersoare de mare viteză.
3) Cantități de producție la scară completă
Producția finală, care poate fi pe loturi sau continuă, reproduce, sperăm, pur și simplu formularea finală din etapa de creștere la scară. De obicei, o cantitate relativ mică (2 sau 3 loturi sau 1-2 ore de producție continuă) de material este produsă mai întâi în echipamentul de producție și verificată înainte de a urma producția normală.
Testare - Ce și cum se testează.
Ce
Proprietăți fizice - Alungire, rezistență la tracțiune și modul de elasticitate
Aderență la substratul adecvat
Termen de valabilitate - atât accelerat, cât și la temperatura camerei
Rate de întărire - Timp de întărire a pielii, Timp de eliminare a lipiciului, Timp de zgârieturi și întărire completă, Stabilitatea temperaturii culorilor sau stabilitatea în diverse fluide, cum ar fi uleiul
În plus, se verifică sau se observă și alte proprietăți cheie: consistența, mirosul redus, corozivitatea și aspectul general.
Cum
O folie de etanșant este trasă și lăsată să se întărească timp de o săptămână. Apoi, o ganteră specială este decupată și introdusă într-un aparat de testare a tracțiunii pentru a măsura proprietățile fizice precum alungirea, modulul de elasticitate și rezistența la tracțiune. De asemenea, acestea sunt utilizate pentru a măsura forțele de aderență/coeziune pe probe special pregătite. Testele simple de aderență cu răspuns de tip da-nu sunt efectuate prin tragerea de perle de material întărit pe substraturile în cauză.
Un aparat de măsură Shore-A măsoară duritatea cauciucului. Acest dispozitiv arată ca o greutate și un calibru cu un vârf care apasă în proba întărită. Cu cât vârful pătrunde mai mult în cauciuc, cu atât cauciucul este mai moale și cu atât valoarea este mai mică. Un material de etanșare tipic pentru construcții va avea o duritate cuprinsă între 15 și 35.
Timpii de întindere a pielii, timpii de îndepărtare a aderenței și alte măsurători speciale ale pielii se efectuează fie cu degetul, fie cu foi de plastic cu greutăți. Se măsoară timpul până când plasticul poate fi îndepărtat curat.
Pentru durata de valabilitate, tuburile de etanșant sunt maturate fie la temperatura camerei (ceea ce, în mod natural, durează 1 an pentru a demonstra o durată de valabilitate de 1 an), fie la temperaturi ridicate, de obicei 50℃ timp de 1, 3, 5, 7 săptămâni etc. După procesul de maturare (tubul este lăsat să se răcească în cazul accelerat), materialul este extrudat din tub și tras într-o foaie unde este lăsat să se întărească. Proprietățile fizice ale cauciucului format în aceste foi sunt testate ca înainte. Aceste proprietăți sunt apoi comparate cu cele ale materialelor proaspăt compuse pentru a determina durata de valabilitate corespunzătoare.
Explicații detaliate specifice ale majorității testelor necesare pot fi găsite în manualul ASTM.
Câteva sfaturi finale
Siliconii monocomponenti sunt cei mai calitativi etanșanți disponibili. Aceștia au limitări și, dacă sunt impuse cerințe specifice, pot fi dezvoltați special.
Este esențial să vă asigurați că toate materiile prime sunt cât mai uscate posibil, că formula este stabilă și că aerul este eliminat în procesul de producție.
Dezvoltarea și testarea sunt practic același proces pentru orice etanșant monocomponent, indiferent de tip - asigurați-vă doar că ați verificat fiecare proprietate posibilă înainte de a începe producția în cantități mari și că aveți o înțelegere clară a nevoilor aplicației.
În funcție de cerințele aplicației, se poate selecta chimia corectă de întărire. De exemplu, dacă se selectează un silicon și mirosul, coroziunea și aderența nu sunt considerate importante, dar este necesar un cost redus, atunci acetoxi-ul este soluția ideală. Cu toate acestea, dacă sunt implicate piese metalice care pot fi corodate sau dacă este necesară o aderență specială la plastic într-o culoare lucioasă unică, atunci aveți nevoie de o oximă.
[1] Dale Flackett. Compuși de siliciu: silani și siliconi [M]. Gelest Inc: 433-439
* Fotografie de la OLIVIA Silicon Sealant
Data publicării: 31 martie 2024
