Ne, ovo neće biti dosadno, iskreno – pogotovo ako volite rastezljive gumene stvari. Ako budete čitali dalje, saznat ćete gotovo sve što ste ikada željeli znati o jednodijelnim silikonskim zaptivačima.
1) Šta su
2) Kako ih napraviti
3) Gdje ih koristiti
Uvod
Šta je jednokomponentni silikonski zaptivač?
Postoji mnogo vrsta hemijski očvršćujućih zaptivača - najpoznatije su silikonske, poliuretanske i polisulfidne. Ime dolazi od okosnice uključenih molekula.
Silikonska kičma je:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
Modificirani silikon je nova tehnologija (barem u SAD-u) i zapravo znači organsku kičmu izliječenu hemijom silana. Primjer je polipropilen oksid sa terminacijom alkoksisilana.
Sve ove hemije mogu biti ili jedan dio ili dva dijela, što se očito odnosi na broj dijelova koji su vam potrebni da se stvar izliječi. Stoga, jedan dio jednostavno znači da otvorite cijev, uložak ili kantu i vaš materijal će očvrsnuti. Obično ovi jednodijelni sistemi reaguju sa vlagom u zraku da bi postali guma.
Dakle, jednokomponentni silikon je sistem koji je stabilan u cijevi sve dok se na zraku ne očvrsne i dobije silikonsku gumu.
Prednosti
Jednodijelni silikoni imaju mnoge jedinstvene prednosti.
-Kada su pravilno spojeni, vrlo su stabilni i pouzdani sa odličnim prionjivanjem i fizičkim svojstvima. Rok trajanja (vrijeme koje možete ostaviti u tubi prije nego što ga upotrijebite) od najmanje jedne godine je normalan, a neke formulacije traju više godina. Silikoni takođe imaju nesumnjivo najbolje dugoročne performanse. Njihova fizička svojstva se jedva mijenjaju tokom vremena bez efekta izlaganja UV zračenju, a osim toga, pokazuju odličnu temperaturnu stabilnost koja je veća od one drugih zaptivača za najmanje 50℃.
-Jedan dio silikona stvrdnjava relativno brzo, obično razvija kožu u roku od 5 do 10 minuta, postaje neljepljiv u roku od jednog sata i očvršćava do elastične gume dubine oko 1/10 inča za manje od jednog dana. Površina ima lijep osjećaj gume.
-S obzirom da se mogu napraviti prozirnim, što je samo po sebi važna karakteristika (providnost je najčešće korištena boja), relativno ih je lako pigmentirati u bilo koju boju.
Ograničenja
Silikoni imaju dva glavna ograničenja.
1) Ne mogu se farbati bojom na bazi vode - može biti teško i sa bojom na bazi rastvarača.
2) Nakon stvrdnjavanja, zaptivač može osloboditi nešto svog silikonskog plastifikatora koji, kada se koristi u dilatacijskoj fugi zgrade, može stvoriti ružne mrlje duž ruba fuge.
Naravno, zbog same prirode toga što je jedan dio, nemoguće je postići brzi duboki presjek kroz stvrdnjavanje jer sistem mora reagirati sa zrakom pa se stvrdnjava odozgo prema dolje. Da budemo malo konkretniji, silikoni se ne mogu koristiti kao jedini zaptivač u izo staklima jer. Iako su odlični u zadržavanju vode u rasutom stanju, vodena para relativno lako prolazi kroz osušenu silikonsku gumu uzrokujući maglenje IG jedinica.
Tržišna područja i upotreba
Jednodijelni silikoni se koriste gotovo svugdje i svugdje, uključujući, na zgražanje nekih vlasnika zgrada, gdje dva gore navedena ograničenja uzrokuju probleme.
Tržišta građevinarstva i DIY zauzimaju najveći obim, a slijede automobilska, industrijska, elektronika i svemirska industrija. Kao i kod svih zaptivača, glavna funkcija jednodijelnih silikona je da prianjaju i popune prazninu između dvije slične ili različite podloge kako bi se spriječilo prodor vode ili propuha. Ponekad se formulacija teško može promijeniti osim da bi se učinila tečijom na kojoj onda postaje premaz. Najbolji način za razlikovanje premaza, ljepila i zaptivača je jednostavan. Zaptivač brtvi između dvije površine, dok premaz pokriva i štiti samo jednu, dok ljepilo u velikoj mjeri drži dvije površine zajedno. Zaptivač je najsličniji lepku kada se koristi u strukturalnim zastakljivanjima ili izolovanim zastakljivanjima, međutim, on i dalje funkcioniše za brtvljenje dve podloge osim što ih drži zajedno.
Basic Chemistry
Silikonski zaptivač u nestvrdnutom stanju obično izgleda kao gusta pasta ili krema. Nakon izlaganja zraku, reaktivne krajnje grupe silikonskog polimera hidroliziraju (reaguju s vodom), a zatim se spajaju jedna s drugom, oslobađajući vodu i formirajući dugačke polimerne lance koji nastavljaju međusobno reagirati sve dok se na kraju pasta ne pretvori u impresivnu gumu. Reaktivna grupa na kraju silikonskog polimera dolazi od najvažnijeg dijela formulacije (isključujući sam polimer) odnosno umrežavača. Povezivač je taj koji zaptivaču daje karakteristična svojstva ili direktno kao što su miris i brzina očvršćavanja, ili indirektno kao što su boja, adhezija, itd. zbog drugih sirovina koje se mogu koristiti sa specifičnim sistemima umrežavanja kao što su punila i promotori adhezije . Odabir pravog unakrsnog povezivača je ključan za određivanje konačnih svojstava zaptivača.
Vrste očvršćavanja
Postoji nekoliko različitih sistema očvršćavanja.
1) acetoksi (miris kiselog sirćeta)
2) Oxime
3) Alkoxy
4) benzamid
5) Amin
6) Aminoksi
Oksimi, alkoksi i benzamidi (u Evropi se šire) su takozvani neutralni ili ne-kiseli sistemi. Amini i aminoksi sistemi imaju miris amonijaka i obično se više koriste u automobilskim i industrijskim područjima ili specifičnim aplikacijama na otvorenom.
Sirovine
Formulacije se sastoje od nekoliko različitih komponenti, od kojih su neke opcione, ovisno o namjeravanoj krajnjoj upotrebi.
Jedine apsolutno neophodne sirovine su reaktivni polimer i umrežavalac. Međutim, gotovo uvijek se dodaju punila, pojačivači adhezije, nereaktivni (plastificirajući) polimeri i katalizatori. Osim toga, mogu se koristiti i mnogi drugi aditivi kao što su paste za boje, fungicidi, usporivači plamena i stabilizatori topline.
Osnovne formulacije
Tipična oksimska konstrukcija ili formulacija DIY zaptivača izgledat će otprilike ovako:
| % | ||
| Polidimetilsiloksan, OH prekinut 50,000 cps | 65.9 | Polimer |
| Polidimetilsiloksan, trimetilterminiran, 1000 cps | 20 | Plastifikator |
| Methyltrioximinosilane | 5 | Crosslinker |
| Aminopropiltrietoksisilan | 1 | Promotor adhezije |
| 150 sq.m/g površine isparenog silicijum dioksida | 8 | Filler |
| Dibutilkalaj dilaurat | 0.1 | Katalizator |
| Ukupno | 100 |
Physical Properties
Tipična fizička svojstva uključuju:
| Izduženje (%) | 550 |
| Vlačna čvrstoća (MPa) | 1.9 |
| Modul pri 100 Elongation (MPa) | 0.4 |
| Shore A tvrdoća | 22 |
| Skin tokom vremena (min) | 10 |
| Slobodno vrijeme (min) | 60 |
| Vrijeme grebanja (min) | 120 |
| Stvrdnjavanje (mm za 24 sata) | 2 |
Formulacije koje koriste druge umreživače će izgledati slično, možda se razlikuju u nivou umreženog sredstva, tipu promotora adhezije i katalizatora očvršćavanja. Njihova fizička svojstva će se neznatno razlikovati osim ako nisu uključeni produžitelji lanca. Neki sistemi se ne mogu lako napraviti ako se ne koristi velika količina punila kredom. Ove vrste formulacija očigledno se ne mogu proizvesti u čistom ili prozirnom obliku.
Razvoj zaptivača
Postoje 3 faze razvoja novog zaptivača.
1) Koncepcija, proizvodnja i testiranje u laboratoriji-vrlo male količine
Ovdje laboratorijski hemičar ima nove ideje i obično počinje sa ručnom serijom od oko 100 grama zaptivača samo da vidi kako se očvršćava i kakva se guma proizvodi. Sada je dostupna nova mašina "The Hauschild Speed Mix" kompanije FlackTek Inc. Ova specijalizovana mašina je idealna za mešanje ovih malih serija od 100g u sekundi uz izbacivanje vazduha. Ovo je važno jer sada omogućava programeru da stvarno testira fizička svojstva ovih malih serija. Ispareni silicijum ili druga punila kao što su istaložene krede mogu se umiješati u silikon za oko 8 sekundi. Odzračivanje traje oko 20-25 sekundi. Mašina radi putem dvostrukog asimetričnog mehanizma centrifuge koji u osnovi koristi same čestice kao vlastite ruke za miješanje. Maksimalna veličina mješavine je 100 grama, a dostupno je nekoliko različitih tipova čaša, uključujući jednokratnu, što znači apsolutno nikakvo čišćenje.
Ključni u procesu formulacije nisu samo vrste sastojaka, već i redoslijed dodavanja i vremena miješanja. Naravno, isključenje ili uklanjanje zraka je važno kako bi se omogućilo da proizvod ima rok trajanja, budući da mjehurići zraka sadrže vlagu koja će onda uzrokovati sušenje zaptivača iznutra.
Kada hemičar dobije vrstu zaptivača koja je potrebna za njegovu konkretnu primenu, vaga se do 1 litre planetarne mešalice koja može proizvesti oko 3-4 male epruvete od 110 ml (3 oz). Ovo je dovoljan materijal za početno ispitivanje roka trajanja i test prionjivosti, kao i za sve druge posebne zahtjeve.
Zatim može otići na mašinu od 1 ili 2 galona da proizvede 8-12 epruveta od 10 oz za detaljnije testiranje i uzorkovanje kupaca. Zaptivač se ekstrudira iz posude kroz metalni cilindar u uložak koji se uklapa preko cilindra za pakovanje. Nakon ovih testova, spreman je za povećanje.
2) Povećanje i fino podešavanje - srednje jačine zvuka
U povećanju, laboratorijska formulacija se sada proizvodi na većoj mašini obično u rasponu od 100-200 kg ili otprilike u bubnju. Ovaj korak ima dvije glavne svrhe
a) da se vidi ima li ikakvih značajnih promjena između veličine od 4 lb i ove veće veličine koje mogu biti rezultat brzine miješanja i disperzije, brzine reakcije i različitih količina čiste mješavine, i
b) proizvesti dovoljno materijala za uzorkovanje potencijalnih kupaca i dobiti povratnu informaciju na poslu.
Ova mašina od 50 galona je takođe veoma korisna za industrijske proizvode kada su potrebne male količine ili posebne boje i samo oko jedan bubanj svake vrste treba da se proizvodi istovremeno.
Postoji nekoliko vrsta mašina za mešanje. Dva najčešće korišćena su planetarni mikseri (kao što je prikazano gore) i brzi disperzatori. Planetar je dobar za mješavine većeg viskoziteta, dok disperzer ima bolje rezultate posebno u tečnim sistemima nižeg viskoziteta. U tipičnim građevinskim zaptivačima, bilo koja mašina se može koristiti sve dok se pazi na vreme mešanja i potencijalno stvaranje toplote brzog disperzatora.
3) Pune količine proizvodnje
Konačna proizvodnja, koja može biti serija ili kontinuirana, nadamo se da će jednostavno reproducirati konačnu formulaciju iz koraka povećanja. Obično se relativno mala količina (2 ili 3 serije ili 1-2 sata neprekidnog) materijala prvo proizvodi u proizvodnoj opremi i provjerava prije nego što počne normalna proizvodnja.
Testiranje – šta i kako testirati.
sta
Fizička svojstva-izduženje, vlačna čvrstoća i modul
Adhezija na odgovarajuću podlogu
Rok trajanja - ubrzan i na sobnoj temperaturi
Stope stvrdnjavanja-koža tokom vremena, vrijeme bez ljepljivosti, vrijeme grebanja i stvrdnjavanje, Boja Temperaturna stabilnost ili stabilnost u različitim tekućinama kao što je ulje
Osim toga, provjeravaju se ili promatraju druga ključna svojstva: konzistencija, slab miris, korozivnost i opći izgled.
Kako
List zaptivača se izvuče i ostavi da se osuši nedelju dana. Posebno se zvono zatim izrezuje i stavlja u tester zatezanja kako bi se izmjerila fizička svojstva kao što su istezanje, modul i vlačna čvrstoća. Koriste se i za mjerenje sila adhezije/kohezije na posebno pripremljenim uzorcima. Jednostavni testovi prianjanja da-ne izvode se povlačenjem zrna materijala očvrslog na dotične podloge.
Shore-A mjerač mjeri tvrdoću gume. Ovaj uređaj izgleda kao uteg i mjerač s točkom utisnutom u očvrsnuti uzorak. Što više točka prodire u gumu, to je guma mekša i vrijednost je niža. Tipični građevinski zaptivač će biti u rasponu 15-35.
Vremena kože, vremena bez ljepljivosti i druga specijalna mjerenja kože izvode se prstom ili plastičnim listovima sa utezima. Mjeri se vrijeme prije nego što se plastika može čisto izvući.
Za rok trajanja, epruvete sa zaptivačem odležavaju ili na sobnoj temperaturi (koja je prirodno potrebna 1 godina da se dokaže rok trajanja od 1 godine) ili na povišenim temperaturama, obično 50℃ tokom 1,3,5,7 nedelja itd. Nakon starenja proces (cijev se ostavlja da se ohladi u ubrzanom slučaju), materijal se istiskuje iz cijevi i uvlači u lim gdje se osuši. Fizička svojstva gume formirane u ovim listovima testirana su kao i ranije. Ova svojstva se zatim uspoređuju sa onima svježe složenih materijala kako bi se odredio odgovarajući rok trajanja.
Specifično detaljno objašnjenje većine potrebnih testova može se naći u ASTM priručniku.
Neki završni savjeti
Jednokomponentni silikoni su najkvalitetniji dostupni zaptivači. Oni imaju ograničenja i ako se traže specifični zahtjevi mogu se posebno razviti.
Ključno je osigurati da su sve sirovine što je moguće suše, da je formulacija stabilna i da se zrak ukloni u procesu proizvodnje.
Razvoj i testiranje je u osnovi isti proces za bilo koji dio zaptivača, bez obzira na vrstu - samo provjerite sve moguće osobine prije nego počnete proizvoditi proizvodne količine i da imate jasno razumijevanje potreba aplikacije.
Ovisno o zahtjevima primjene, može se odabrati ispravna kemija očvršćavanja. Na primjer, ako je odabran silikon, a miris, korozija i prianjanje se ne smatraju važnim, ali je potrebna niska cijena, onda je acetoksi pravi put. Međutim, ako su uključeni metalni dijelovi koji mogu biti korodirani ili je potrebno posebno prianjanje na plastiku u jedinstvenoj sjajnoj boji onda vam je potreban oksim.
[1] Dale Flackett. Jedinjenja silikona: silani i silikoni [M]. Gelest Inc: 433-439
* Fotografija od OLIVIA Silicone Sealant
Vrijeme objave: Mar-31-2024
