Ne, iskreno, ovo neće biti dosadno - posebno ako volite rastezljive gumene stvari. Ako nastavite čitati, saznat ćete gotovo sve što ste ikada željeli znati o jednokomponentnim silikonskim zaptivnim sredstvima.
1) Šta su oni
2) Kako ih napraviti
3) Gdje ih koristiti
Uvod
Šta je jednokomponentni silikonski zaptivač?
Postoji mnogo vrsta hemijski stvrdnjavajućih zaptivača - silikonski, poliuretanski i polisulfidni su najpoznatiji. Naziv potiče od osnovne strukture molekula koje su u njima uključene.
Silikonska okosnica je:
Si – O – Si - O – Si – O – Si
Modificirani silikon je nova tehnologija (barem u SAD-u) i zapravo znači organski lanac otvrdnut silanskom hemijom. Primjer je polipropilen oksid s alkoksisilanskim terminom.
Sve ove hemijske smjese mogu biti jednokomponentne ili dvokomponentne, što se očigledno odnosi na broj dijelova koji su vam potrebni da se materijal stvrdne. Stoga, jedan dio jednostavno znači da otvorite tubu, kartušu ili kantu i vaš materijal će se stvrdnuti. Obično ovi jednokomponentni sistemi reaguju s vlagom iz zraka i pretvaraju se u gumu.
Dakle, jednokomponentni silikon je sistem koji je stabilan u tubi sve dok se, nakon izlaganja zraku, ne stvrdne i stvori silikonsku gumu.
Prednosti
Jednokomponentni silikoni imaju mnogo jedinstvenih prednosti.
-Kada se pravilno sastave, veoma su stabilni i pouzdani, sa odličnim prianjanjem i fizičkim svojstvima. Rok trajanja (vrijeme koje možete ostaviti u tubi prije upotrebe) od najmanje godinu dana je normalan, a neke formulacije traju godinama. Silikoni također nesumnjivo imaju najbolje dugoročne performanse. Njihova fizička svojstva se gotovo ne mijenjaju tokom vremena bez utjecaja UV zračenja, a osim toga, pokazuju odličnu temperaturnu stabilnost, koja premašuje onu kod drugih zaptivnih masa za najmanje 50℃.
-Jednokomponentni silikoni se relativno brzo stvrdnjavaju, obično razvijajući kožicu u roku od 5 do 10 minuta, postaju neljepljivi u roku od jednog sata i stvrdnjavaju se u elastičnu gumu debljine oko 3 mm za manje od jednog dana. Površina ima ugodan gumeni osjećaj.
-Budući da se mogu učiniti prozirnima, što je samo po sebi važna karakteristika (prozirnost je najčešće korištena boja), relativno ih je lako pigmentirati u bilo koju boju.
Ograničenja
Silikoni imaju dva glavna ograničenja.
1) Ne mogu se farbati bojama na bazi vode - to može biti nezgodno i sa bojama na bazi rastvarača.
2) Nakon stvrdnjavanja, zaptivač može otpustiti dio svog silikonskog plastifikatora koji, kada se koristi u dilatacijskim spojevima zgrade, može stvoriti ružne mrlje duž ruba spoja.
Naravno, zbog same prirode jednodijelnog sistema, nemoguće je dobiti brz, duboki presjek stvrdnjavanjem jer sistem mora reagovati sa zrakom, te se stoga stvrdnjava odozgo prema dolje. Preciznije, silikoni se ne mogu koristiti kao jedini zaptivač u izoliranim staklenim prozorima jer... Iako su odlični u sprječavanju ulaska vode u rasutom stanju, vodena para relativno lako prolazi kroz stvrdnutu silikonsku gumu, uzrokujući zamagljivanje IG jedinica.
Tržišna područja i upotreba
Jednokomponentni silikoni se koriste gotovo svugdje, uključujući, na zaprepaštenje nekih vlasnika zgrada, gdje dva gore navedena ograničenja uzrokuju probleme.
Građevinska i „uradi sam“ tržišta čine najveći obim, a slijede ih automobilska, industrijska, elektronika i vazduhoplovna industrija. Kao i kod svih zaptivača, glavna funkcija jednokomponentnih silikona je da prianjaju i popunjavaju prazninu između dvije slične ili različite podloge kako bi se spriječio prodor vode ili propuha. Ponekad se formulacija teško mijenja osim da bi se učinila tečnijom, nakon čega postaje premaz. Najbolji način za razlikovanje premaza, ljepila i zaptivača je jednostavan. Zaptivač zaptiva između dvije površine, dok premaz prekriva i štiti samo jednu, dok ljepilo u velikoj mjeri drži dvije površine zajedno. Zaptivač je najsličniji ljepilu kada se koristi u strukturnom ostakljenju ili izolacijskom ostakljenju, međutim, on i dalje služi za zaptivanje dvije podloge pored toga što ih drži zajedno.
Osnovna hemija
Silikonski zaptivač u neočvrsnutom stanju obično izgleda kao gusta pasta ili krema. Prilikom izlaganja zraku, reaktivne krajnje grupe silikonskog polimera hidroliziraju (reaguju s vodom), a zatim se spajaju jedna s drugom, oslobađajući vodu i formirajući duge polimerne lance koji nastavljaju reagovati jedna s drugom sve dok se pasta na kraju ne pretvori u impresivnu gumu. Reaktivna grupa na kraju silikonskog polimera dolazi iz najvažnijeg dijela formulacije (isključujući sam polimer), naime, umreživača. Umreživač je taj koji daje zaptivaču karakteristična svojstva, bilo direktno, kao što su miris i brzina očvršćavanja, ili indirektno, kao što su boja, prianjanje itd., zbog drugih sirovina koje se mogu koristiti sa specifičnim sistemima umreživača, kao što su punila i promotori prianjanja. Odabir pravog umreživača ključan je za određivanje konačnih svojstava zaptivača.
Vrste sušenja
Postoji nekoliko različitih sistema za sušenje.
1) Acetoksi (miris kiselog sirćeta)
2) Oksim
3) Alkoksi
4) Benzamid
5) Amin
6) Aminoksi
Oksimi, alkoksiji i benzamidi (koji se češće koriste u Evropi) su takozvani neutralni ili nekiseli sistemi. Amini i aminoksi sistemi imaju miris amonijaka i obično se više koriste u automobilskoj i industrijskoj industriji ili specifičnim primjenama na otvorenom u građevinarstvu.
Sirovine
Formulacije se sastoje od nekoliko različitih komponenti, od kojih su neke opcionalne, ovisno o namjeravanoj krajnjoj upotrebi.
Jedine apsolutno neophodne sirovine su reaktivni polimer i umreživač. Međutim, gotovo uvijek se dodaju punila, promotori adhezije, nereaktivni (plastificirajući) polimer i katalizatori. Osim toga, mogu se koristiti mnogi drugi aditivi kao što su paste za bojenje, fungicidi, usporivači plamena i stabilizatori topline.
Osnovne formulacije
Tipična formulacija oksimskog zaptivača za konstrukciju ili „uradi sam“ projekte izgledat će otprilike ovako:
| % | ||
| Polidimetilsiloksan, OH terminiran 50.000 cps | 65,9 | Polimer |
| Polidimetilsiloksan, trimetilterminiran, 1000 cps | 20 | Plastifikator |
| Metiltrioksiminosilan | 5 | Umreživač |
| Aminopropiltrietoksisilan | 1 | Promotor adhezije |
| 150 m²/g površine pirogenog silicijum dioksida | 8 | Punilo |
| Dibutiltin dilaurat | 0,1 | Katalizator |
| Ukupno | 100 |
Fizička svojstva
Tipična fizička svojstva uključuju:
| Izduženje (%) | 550 |
| Zatezna čvrstoća (MPa) | 1.9 |
| Modul pri 100 izduženju (MPa) | 0,4 |
| Tvrdoća po Shoreu A | 22 |
| Vrijeme stvaranja kore (min) | 10 |
| Vrijeme sušenja na ljepljivoj površini (min) | 60 |
| Vrijeme grebanja (min) | 120 |
| Stvrdnjavanje (mm u 24 sata) | 2 |
Formulacije koje koriste druge umreživače izgledat će slično, možda se razlikujući u nivou umreživača, vrsti promotora adhezije i katalizatora stvrdnjavanja. Njihova fizička svojstva će se neznatno razlikovati osim ako nisu uključeni produživači lanca. Neki sistemi se ne mogu lako napraviti osim ako se ne koristi velika količina krednog punila. Ove vrste formulacija očigledno se ne mogu proizvesti u prozirnom ili prozirnom tipu.
Razvoj zaptivnih sredstava
Postoje 3 faze u razvoju novog zaptivača.
1) Koncept, proizvodnja i testiranje u laboratoriji - vrlo male količine
Ovdje, laboratorijski hemičar ima nove ideje i obično počinje s ručnom serijom od oko 100 grama zaptivača samo da vidi kako se stvrdnjava i kakva se vrsta gume proizvodi. Sada je dostupna nova mašina "The Hauschild Speed Mix" od FlackTek Inc. Ova specijalizirana mašina je idealna za miješanje ovih malih serija od 100 g u sekundama uz ispuštanje zraka. Ovo je važno jer sada omogućava razvijaču da zapravo testira fizička svojstva ovih malih serija. Dimljeni silicijum dioksid ili druga punila poput istaložene krede mogu se pomiješati sa silikonom 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 smjese je 100 grama, a dostupno je nekoliko različitih vrsta čaša, uključujući i one za jednokratnu upotrebu, što znači da apsolutno nije potrebno čišćenje.
Ključ u procesu formulacije nisu samo vrste sastojaka, već i redoslijed dodavanja i vrijeme miješanja. Naravno, isključivanje ili uklanjanje zraka je važno kako bi se osiguralo da proizvod ima rok trajanja, jer mjehurići zraka sadrže vlagu koja će zatim uzrokovati stvrdnjavanje zaptivača iznutra.
Nakon što hemičar nabavi vrstu zaptivača koja je potrebna za njegovu konkretnu primjenu, može proširiti planetarni mikser do 1 litre koji može proizvesti oko 3-4 male epruvete od 110 ml (3 oz). Ovo je dovoljan materijal za početno testiranje roka trajanja i test prianjanja, plus sve ostale posebne zahtjeve.
Zatim može otići do mašine od 1 ili 2 galona kako bi proizveo 8-12 tuba od 10 unci (284 g) za detaljnija ispitivanja i uzorkovanje od strane kupaca. Zaptivač se istiskuje iz posude kroz metalni cilindar u uložak koji se postavlja preko cilindra za pakovanje. Nakon ovih ispitivanja, spreman je za povećanje proizvodnje.
2) Povećanje obima i fino podešavanje - srednji obimi
U povećanju obima proizvodnje, laboratorijska formulacija se sada proizvodi na većoj mašini, obično u rasponu od 100-200 kg ili otprilike u bačvi. Ovaj korak ima dvije glavne svrhe.
a) utvrditi da li postoje značajne razlike između veličine od 4 funte i ove veće veličine koje mogu biti rezultat brzina miješanja i disperzije, brzina reakcije i različitih količina usitnjavanja u smjesi, i
b) proizvesti dovoljno materijala za uzorkovanje potencijalnih kupaca i dobijanje stvarnih povratnih informacija s radnog mjesta.
Ova mašina od 50 galona je takođe veoma korisna za industrijske proizvode kada su potrebne male količine ili posebne boje, a istovremeno je potrebno proizvesti samo oko jedan bubanj svake vrste.
Postoji nekoliko vrsta miješalica. Dvije najčešće korištene su planetarne miješalice (kao što je prikazano gore) i disperzatori velike brzine. Planetarna miješalica je dobra za smjese veće viskoznosti, dok disperzator bolje funkcionira, posebno u tekućim sistemima niže viskoznosti. Kod tipičnih građevinskih zaptivača, bilo koja mašina se može koristiti sve dok se obraća pažnja na vrijeme miješanja i potencijalno stvaranje topline disperzatora velike brzine.
3) Količine proizvodnje u punom obimu
Konačna proizvodnja, koja može biti šaržna ili kontinuirana, nadamo se jednostavno reproducira konačnu formulaciju iz koraka povećanja skale. Obično se relativno mala količina (2 ili 3 šarže ili 1-2 sata kontinuiranog rada) materijala prvo proizvodi u proizvodnoj opremi i provjerava prije nego što se započne normalna proizvodnja.
Testiranje - Šta i kako testirati.
Šta
Fizička svojstva - izduženje, zatezna čvrstoća i modul
Prianjanje na odgovarajuću podlogu
Rok trajanja - i ubrzano i na sobnoj temperaturi
Brzine stvrdnjavanja - vrijeme stvaranja pokorice, vrijeme neljepljivosti, vrijeme nakon grebanja i potpuno stvrdnjavanje, boje, temperaturna stabilnost ili stabilnost u raznim tekućinama poput ulja
Pored toga, provjeravaju se ili posmatraju i druga ključna svojstva: konzistencija, slab miris, korozivnost i opći izgled.
Kako
List zaptivača se izvlači i ostavlja da se stvrdnjava sedmicu dana. Zatim se izrezuje posebna teglica i stavlja u uređaj za mjerenje zateznih svojstava kao što su izduženje, modul i zatezna čvrstoća. Također se koriste za mjerenje sila adhezije/kohezije na posebno pripremljenim uzorcima. Jednostavni testovi adhezije "da-ne" se izvode povlačenjem kapljica materijala stvrdnutog na dotične podloge.
Shore-A mjerač mjeri tvrdoću gume. Ovaj uređaj izgleda kao uteg i mjerač s vrhom koji se pritiska u očvrsli uzorak. Što više vrh prodire u gumu, guma je mekša i vrijednost je niža. Tipično građevinsko brtvilo bit će u rasponu od 15-35.
Vrijeme stvaranja pokorice, vrijeme neljepljivosti i druga posebna mjerenja pokorice izvode se ili prstom ili plastičnim folijama s utezima. Mjeri se vrijeme prije nego što se plastika može čisto skinuti.
Što se tiče roka trajanja, tube zaptivača se stare ili na sobnoj temperaturi (što naravno zahtijeva 1 godinu da se dokaže rok trajanja od 1 godine) ili na povišenim temperaturama, obično od 50℃ tokom 1, 3, 5, 7 sedmica itd. Nakon procesa starenja (tuba se hladi u ubrzanom slučaju), materijal se ekstrudira iz tube i izvlači u ploču gdje se ostavlja da se stvrdne. Fizička svojstva gume formirane u ovim pločama se testiraju kao i prije. Ova svojstva se zatim upoređuju sa svojstvima svježe miješanih materijala kako bi se odredio odgovarajući rok trajanja.
Detaljno objašnjenje većine potrebnih testova može se naći u ASTM priručniku.
Neki konačni savjeti
Jednokomponentni silikoni su najkvalitetnija dostupna brtvila. Imaju ograničenja i ako se postave 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 uklanja tokom proizvodnog procesa.
Razvoj i testiranje su u osnovi isti proces za bilo koji dio zaptivača, bez obzira na vrstu - samo se uvjerite da ste provjerili svako moguće svojstvo prije nego što počnete s proizvodnjom i da imate jasno razumijevanje potreba primjene.
U zavisnosti od zahtjeva primjene, može se odabrati odgovarajuća hemikalija za stvrdnjavanje. Na primjer, ako se odabere silikon i miris, korozija i prianjanje se ne smatraju važnim, ali je potrebna niska cijena, onda je acetoksi pravi izbor. Međutim, ako su u pitanju metalni dijelovi koji mogu korodirati ili je potrebno posebno prianjanje na plastiku u jedinstvenoj sjajnoj boji, onda vam je potreban oksim.
[1] Dale Flackett. Silicijumski spojevi: Silani i silikoni [M]. Gelest Inc: 433-439
* Fotografija od OLIVIA silikonskog zaptivača
Vrijeme objave: 31. mart 2024.
